2021年中国半导体靶材发展现状分析,产能持续扩张,大尺寸、多品种、高纯化推进「图」

一、半导体靶材产业地位及概述

1、产业地位

溅射靶材是溅射过程中高速度能的离子束轰击的目标材料,是沉积电子薄膜的原材料。溅射是指利用离子流产生的离子,在真空中经过加速聚集,而形成高速度能的离子束流,轰击固体表面,离子和固体表面原子发生动能交换,使固体表面的原子离开固体并沉积在基底表面的过程。按应用领域,溅射靶材可以分为半导体靶材、面板显示靶材、光伏电池等。

溅射靶材分类状况

溅射靶材分类状况

资料来源:公开资料整理

2、分类状况

目前晶圆的制造正朝着更小的制程方向发展,铜导线工艺有更高的器件速度和更高的导电性能,应用量在逐步增大,因此,铜和钽靶材的需求将有望持续增长。铝靶和钛靶通常配合起来使用,钛作为铝导线的扩散阻挡层。目前,在汽车电子芯片等需要110nm以上技术节点来保证其稳定性和抗干扰性的领域,仍需大量使用铝、钛靶材。而钨靶材则广泛应用于逻辑芯片的接触层和存储芯片中。

半导体用溅射靶材

半导体用溅射靶材

资料来源::《半导体芯片行业用金属溅射靶材市,华经产业研究院整理

二、半导体靶材技术背景

靶材在晶圆制造环节主要被用作金属溅镀,常采用PVD工艺进行镀膜,通常使用纯度在99.9995%(5N5)及以上的铜靶、铝靶、钽靶、钛靶以及部分合金靶等;靶材在芯片封装环节常用作贴片焊线的镀膜,常采用高纯及超高纯金属铜靶、铝靶、钽靶等。

半导体芯片用金属溅射靶材的作用,就是给芯片上制作传递信息的金属导线。具体工艺过程为,在完成溅射工艺后,使各种靶材表面的原子一层一层地沉积在半导体芯片的表面上,然后再通过的特殊加工工艺,将沉积在芯片表面的金属薄膜刻蚀成纳米级别的金属线,将芯片内部数以亿计的微型晶体管相互连接起来,从而起到传递信号的作用。

半导体用靶材晶圆制造镀膜流程用途半导体用靶材晶圆制造镀膜流程用途

资料来源:公开资料整理

三、半导体靶材产业链简析

1、整体

靶材产业链呈金字塔分布,可以分为金属提纯、靶材制造、溅射镀膜、终端应用四个环节。金属原材料铝、钛、硅、坞等经过金属提纯,形成高纯金属,即上游原材料;中游主要为靶材制造、溅射镀膜,美国和日本国际企业占据全球主要市场;下游终端应用主要为半导体整体应用,包括消费电子和汽车电子等。

半导体靶材产业链简析

半导体靶材产业链简析

资料来源:公开资料整理

2、铜和

半导体靶材上游原材料主要铝、钛、硅、坞等金属,其中铝和铜需求较高,国内铝和铜资源丰富,产量逐年增长,铝和铜国内供给相对稳定,但国内整体提纯水平有限,国内溅射靶材的高纯金属原料多数也依靠日美进口。但经过多年的靶材技术开发,近年来部分企业已在部分金属提纯方面已取得了重大突破,已开始逐步实现国产替代,目前受上游影响较大。从江丰电子原材料结构来看,2020年度,江丰电子原材料采购额以高纯铝、高纯钛、高纯钽三种靶材原料为主。其中钽金属成本较高,占公司2020年总原料采购额的42.46%,其主要进口供应商为德国世泰科。

2016-2021年中国电解铝和精炼铜产量走势

2016-2021年中国电解铝和精炼铜产量走势

资料来源:国家统计局,华经产业研究院整理

3、半导体材料整体

2021年中国大陆半导体材料市场规模约119亿美元,同比2020增长22%左右。未来,预计一方面在全球半导体产业资本开支加速增长的背景下,材料需求有望加速增长。另一方面在我国晶圆产能占全球比重持续增长的趋势下,我国半导体材料有望实现快于全球平均的需求增长。

2016-2021年中国半导体材料市场规模及增长率

2016-2021年中国半导体材料市场规模及增长率

资料来源:SEMI,华经产业研究院整理

四、半导体靶材现状

就我国半导体靶材市场规模而言,晶圆制造材料中靶材占比略低于封装材料,分别为2.7%和2.6%,根据2021年SEMI数据半导体材料得目前我国半导体靶材约达21.2亿元,同比2020年增长24.7%。

2015-2021年中国半导体靶材市场规模及增长率2015-2021年中国半导体靶材市场规模及增长率

资料来源:华经产业研究院整理

相关报告:华经产业研究院发布的《2022-2027年中国半导体靶材行业市场深度分析及投资战略规划报告》;

五、半导体靶材竞争格局

1、市场集中度

日本日矿金属、美国霍尼韦尔、日本东曹和美国普莱克斯四家占据全球80%的市场份额。国内整体靶材领域企业发展较晚,技术相较于国际先进水平差别较大,目前国内靶材企业有江丰电子、阿石创、隆华科技等,市场份额在1%-3%左右,在半导体领域,材料要求更高,国产化水平整体较低。

中国靶材市场份额占比情况

中国靶材市场份额占比情况

资料来源:公开资料整理

美国、日本等高纯金属制造商主要集中在技术壁垒较高的高端靶材产品领域,国内厂商竞争集中在中低端产品领域。随着靶材下游半导体、显示面板持续扩产,靶材需求量持续增长带动国内靶材企业持续扩产,叠加政策推动,预计半导体靶材将受益国产化加速进行。

国内靶材主要厂商及最新项目进展国内靶材主要厂商及最新项目进展

资料来源:公开资料整理

2、江丰电子靶材产销量

江丰电子作为我国半导体靶材领军企业,掌握了高纯金属及溅射靶材生产中的核心技术,形成了晶粒晶向控制、材料焊接、精密加工、产品检测、清洗包装等在内的完整业务流程,其中最高制程钽靶材及环件在台积电7nm量产,且应用于5nm节点的部分产品也已获客户评价通过并量产,受益半导体材料整体国产化持续加速,靶材产销量持续增长,因企业实行“以销定产”模式,整体产销量相差较少,数据显示,2017年靶材销量43023枚/套增长至88391枚/套,年复合增长达19.7%。

2017-2021年江丰电子靶材产销量变动

2017-2021年江丰电子靶材产销量变动

资料来源:公开资料整理

六、半导体靶材发展趋势

1、产能持续扩张

目前江丰电子目前拥有半导体或平板显示用高纯铝靶材产能36920块、高纯钛靶材11895块、高纯铜靶材1000块、高纯钨靶材500块、高纯钴靶材1000块,高纯钽靶材4614块,2021年12月公开募集两个新建项目完成预计将新增7万块半导体靶材产能,项目建设期约为24个月。有研新材目前拥有约2万吨半导体靶材产能,有研新材年产30吨集成电路用超高纯铜新材料项目也正稳步推进,此外2022年3月公司也发布了拟投资6.46亿元新建和扩建昌平基地项目,预计将在2025年底前达产,项目达产后公司产能将扩充73000块/年。

2、大尺寸、多品种、高纯化

尺寸方面,大尺寸晶圆要求靶材也朝着大尺寸方向发展,技术要求持续提高,纯度要求持续提高,目前国内上游提纯技术水平较低,导致高纯金属主要依赖进口,预计随着国产技术持续突破,将加速半导体靶材国产化水平。品种方面,3nm制程量产,晶圆制造朝着更小的制程方向发展,铜和钽靶材的需求有望提高。

华经产业研究院对中国半导体靶材行业发展现状、市场供需情况等进行了详细分析,对行业上下游产业链、企业竞争格局等进行了深入剖析,最大限度地降低企业投资风险与经营成本,提高企业竞争力;并运用多种数据分析技术,对行业发展趋势进行预测,以便企业能及时抢占市场先机;更多详细内容,请关注华经产业研究院出版的《2022-2027年中国半导体靶材行业市场全景评估及发展战略规划报告》。

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责任编辑:吴晓波_HN368
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