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高纯溅射靶材现状及竞争格局分析报告

 

2018年高纯溅射靶材现状及竞争格局分析报告

 

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2018年2月

正文目录

1、高纯溅射靶材行业介绍4

1.1上下游产业链4

1.2制造工艺5

1.3行业核心价值和壁垒7

2、高纯溅射靶材行业市场容量8

2.1全球市场容量8

2.2国内市场容量16

3、高纯溅射靶材行业竞争格局19

3.1供给格局19

4、高纯溅射靶材行业财务绩效22

4.1资产规模和结构22

4.2财务绩效23

5、主要公司分析25

5.1江丰电子25

5.2阿石创26

6、风险提示27

图目录

图1.高纯金属溅射靶材产业链5

图2.溅射靶材熔炼铸造法制造流程6

图3.溅射靶材粉末冶金造法制造流程6

图4.2016年全球高纯溅射靶材下游需求结构8

图5.2013-2019年全球显示面板出货面积增长趋势预测10

图6.2016年各类面板出货面积占比11

图7.2016年各类面板出货面积占比11

图8.全球晶圆代加工产能增长趋势12

图9.全球新增太阳能光伏装机容量14

图10.全球高纯溅射靶材市场容量(亿美元)16

图11.大陆晶圆代加工产能增长趋势17

图12.大陆晶圆产能占全球市场份额变化趋势17

图13.国内溅射靶材市场容量规模和国内市场占全球市场的比例19

图14.江丰电子和阿石创营业收入和扣非后的归母净利润增长率24

表目录

表1.各类溅射靶材品种和及其应用4

表2.国内主要溅射靶材企业营收情况21

表3.2016年国内溅射靶材企业占全球市场份额22

表4.国内外高纯溅射靶材生产企业资产规模统计23

1、高纯溅射靶材行业介绍

1.1上下游产业链

溅射靶材是溅射镀膜过程中被离子轰击的固体。

溅射是制备薄膜材料的主要技术之一,它利用离子源产生的离子,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,被轰击的固体是制备溅射法沉积薄膜的原材料,称为溅射靶材。

产业链角度而言,溅射靶材制造行业属于相对高端的中游加工环节。

溅射靶材种类繁多,按照成分可分为金属(包括单质和合金)、非金属和化合物等靶材,具体如铜靶、铝靶、钛靶、钽靶、钨合金靶和ITO靶等。

因为靶材中以金属靶材种类最多,我们主要以金属靶材为例来介绍靶材的产业链和制备工艺等。

高纯金属溅射靶材行业的上游是金属的采选和冶炼,下游对应电子信息行业等下游应用,因此行业本身属于中游的加工环节。

与通常而言的金属加工(铝加工和铜加工等)领域不同的是高纯溅射靶材的加工涉及到金属的提纯,靶材组织、成分、结构的精确控制等,具有较高的技术壁垒。

表1.各类溅射靶材品种和及其应用

溅射靶材的下游应用范围较广,主要包括平板显示、半导体芯片、太阳能电池、信息储存和光学器件等。

而不同的行业对于靶材品质有不同的要求,在众多应用领域中,超大规模集成电路芯片的制造对溅射靶材质量的要求最高,其次是则是平板显示器和太阳能电池等领域。

图1.高纯金属溅射靶材产业链

1.2制造工艺

熔炼铸造法是绝大多数高纯金属溅射靶材的制造工艺。

以铝靶材制造过程为例,通过电解冶炼过程得到的普通铝锭的纯度一般在99%以上,普通的铝锭再经过偏析法、三层电解法或联合区域熔炼法可制得高纯铝锭,然后再对高纯铝锭进行锻造、轧制、热处理等,使铝锭内晶粒变细小、致密度增加以满足溅射所需铝靶材的要求。

变形处理完成后,再焊接底板,然后对坯料进行机械加工,最后对靶材进行表面清洁处理等。

铜、钛和钽等靶材的制造工艺除在具体的熔炼方法和加工工艺参数有不同之外,工艺过程基本相同。

图2.溅射靶材熔炼铸造法制造流程

粉末冶金铸造法是溅射靶材的另一种重要制造工艺。

对于钨钛靶这类由两种熔点差别较大的金属组成的合金靶材则会选择如图3所示的粉末烧结工艺。

粉末冶金工艺一般选用高纯、超细粉末作为原料,并使用热等静压方法成型,而热等静压工艺具有容易获得均匀细晶组织的优点。

图3.溅射靶材粉末冶金造法制造流程

1.3行业核心价值和壁垒

溅射靶材行业的核心价值在于通过熔炼、提纯、加工和热处理等工艺对靶材的成分、微观组织结构、致密度和杂质等系列指标进行严格的控制,以满足溅射镀膜过程要求。

靶材的质量水平会直接影响到沉积所得薄膜的均匀性和一致性,因此溅射靶材对纯度、致密度和组织均匀性等特性均有严格要求。

靶材纯度方面,不同的下游应用要求会有所不同,超大规模集成电路芯片对溅射靶材的金属纯度的要求最高,通常要达到99.9995%(5N5)以上,平板显示器和太阳能电池等领域对金属纯度的要求略低,要求分别为99.999%(5N)和99.995%(4N5)。

杂质会对沉积薄膜的构成污染,因此靶材的杂质含量也会有严格的标准要求。

靶材的致密度与气孔的数量成反比,而气孔中的杂质气体在溅射过程中是污染源,因此靶材的致密度会对溅射的沉积速率、溅射膜粒子的密度和放电现象,以及薄膜的电学和光学性能有显著影响。

靶材的成分,组织和晶粒度大小主要影响沉积薄膜的均匀性和质量的稳定性,成分和组织均匀性以及晶粒度大小等指标对于靶材的质量控制也是重中之重。

长周期客户认证导致的转换成本是溅射靶材行业新进入者的首要壁垒之一。

高纯溅射靶材的质量和性能指标通过对膜层质量的影响对终端产品的品质有决定性的影响,因此高纯溅射靶材行业存在非常严格的供应商认证机制。

成为下游客户的合格供应商,通常需要经过供应商初评、产品报价、样品检测、小批量试用、稳定性检测和批量生产等多个阶段,整个过程一般需要2-3年完成。

正是由于供应商认证过程的繁琐,因此溅射靶材企业与客户会形成稳定的合作关系,而对于新进入行业的企业而言,需要足够的质量或者成本优势才能打破这种合作关系。

独立而成熟的生产制造技术和研发能力是高纯溅射靶材企业的立身之本。

高纯溅射靶材行业以冶金提纯、塑形加工、热处理和机械加工等制造工艺过程为基础,信息技术等领域需求为导向,属于典型的技术密集型产业。

半导体芯片,平板显示和信息储存等下游信息产业的产品更新快,技术日新月异,靶材制造企业作为上游关键材料的供应商也必须要求有充分的研发能力来同步更新其产品和技术。

溅射靶材生产和研发的高技术壁垒也带来人才壁垒。

高纯溅射靶材的生产和研发一方面需要大量的材料知识和冶金知识,另一方面,由于下游应用的原因,技术或者研发人员又需要对半导体、平板显示等电子信息产业的需求动向有深刻理解,这就需要技术人员具有复合型的专业知识结构和丰富的实践经验。

由于美国和日本等跨国公司长期垄断溅射靶材市场,国内溅射靶材产业起步较晚,相关方面的技术人才培养滞后,因此,对技术人才的匮乏也是重要壁垒之一。

2、高纯溅射靶材行业市场容量

2.1全球市场容量

2016年全球高纯溅射靶材市场容量目前为113.60亿美元,行业需求分布广泛。

20世纪90年代以来,随着消费量电子产品等终端应用市场的快速发展,溅射靶材市场规模日益扩大,呈现高增长的态势。

根据中国电子材料行业协会的统计,2016年全球高纯溅射靶材的市场规模约为113.60亿美元(折合人民币约为747.32亿元)。

高纯溅射靶材下游需求的行业分布较为广泛,其中,平板显示用靶材市场占比最大为33.72%,其次是记录媒体用靶材市场占比29.49%,太阳能电池用靶材占比20.60%,半导体用靶材占比10.48%,其他光学器件等行业靶材占比5.90%。

图4.2016年全球高纯溅射靶材下游需求结构

平板显示用溅射靶材市场容量

在平板显示领域与靶材需求对应的下游产品以液晶显示面板为主。

根据技术特点不同,平板显示器可分为液晶显示器(LCD)、等离子显示器(PDP)、第有机发光二极管显示(OLED)、场致发光显示器(EL)和场发射显示器(FED)等。

OLED由于供货不足和价格高企等原因,目前主要应用于部分小尺寸显示领域;PDP主要应用于部分电视和大屏幕显示器领域;相比之下,LCD由于在性价比、分辨率、耗电量、屏幕尺寸多样化等关键指标上占据显著优势,是当前平板显示领域主导技术和产品,占据了平板显示90%以上的市场份额。

因此,我们主要通过对全球和中国液晶显示面板出货量和出货面积进行分析以预测平板显示用靶材市场容量的增长趋势。

ITO靶、钼靶、铝靶、铜靶、铝合金靶主要应用于液晶显示器的透明导电极、金属电极、绝缘层等各类功能膜层。

按照LCD面板的应用领域和尺寸,液晶面板可分为中小尺寸面板和大尺寸面板。

中小尺寸面板应用领域包括手机、游戏机、数码相机、数码摄像机等;大尺寸面板主要应用领域则主要为电视、便携式电脑、显示器和平板电脑等。

全球智能手机出货量保持2-4%中低增速,屏幕尺寸缓慢增大。

根据IDC统计和预测,2016年全球智能手机出货量为14.71亿部,同比增长2.32%,2017-2018年手机出货量增速预计为3.00%和4.50%。

屏幕尺寸方面,近年来呈现大尺寸化的趋势,屏幕整体尺寸由2013年的4-4.5英寸增加至当前的主流的5-5.5英寸,在苹果和华为等手机厂商的引领下,预计未来仍将缓慢增长(苹果公司最新推出的iphoneX和华为最新推出的Mate10屏幕尺寸分别为5.8英寸和5.9英寸,均高于当前的主流屏幕尺寸)。

在对手机屏幕尺寸和出货量等作出合理假设基础上,预计2017-2019年手机屏幕出货面积增速分别为11.40%,12.69%和12.92%。

主要假设条件包括:

1)2017-2019年全球手机出货量增速预计为3.00%、4.50%和5.00%;2)2017-2019年手机屏幕平均尺寸分别为5.2、5.4和5.6英寸;3)屏幕长宽比例维持16:

9。

图5.2013-2019年全球显示面板出货面积增长趋势预测

全球电视、笔记本电脑、显示器和平板电脑等大尺寸面板出货量衰退,但是液晶电视面板大尺寸化趋势带动大尺寸面板出货面积正增长。

2013-2014年全球大尺寸面板出货数量超过8亿台,但因大尺寸应用市场的容量趋于饱和导致出货量增长乏力,2015年开始大尺寸面板的出货数量呈现逐年下降的趋势,2015-2016年下降幅度分别为4.32%和6.78%,预计未来3年内出货量的下降趋势将延续。

根据群智咨询的统计和我们的计算,笔记本电脑、显示器和平板电脑等面板的平均尺寸基本上分别维持在15.0英寸,23.3英寸和9.1英寸的水平。

而液晶电视面板的平均尺寸则呈现逐年增加的趋势,2016年全球液晶电视面板的平均尺寸为43.8英寸(根据出货面积和出货量计算得出),与2015年相比增长了近2英寸,到2020年液晶电视面板的平均尺寸有望增加到48-50英寸的水平。

由于电视液晶面板出货面积在大尺寸面板中占主体地位,在大尺寸面板出货量下降的背景下,液晶电视面板平均尺寸的不断增加仍然带动了大尺寸面板的出货面积的正增长。

图6.2016年各类面板出货面积占比

图7.2016年各类面板出货面积占比

基于前文所述的假设条件,我们以液晶电视、智能手机、便携式电脑、显示器和平板电脑作为统计主体,总结出以下结论:

1)液晶电视面板出货面积未来几年内仍将保持主体地位,占据75%以上的份额,智能手机屏幕出货面积份额到2019年有望增加至7%,并超越便携式电脑出货面积占比,因此对于溅射靶材企业而言,未来几年内渗透和把握液晶电视和智能手机这两个应用领域显得至关重要;2)由于液晶电视面板出货面积的主体地位,各类面板总出货面积增速额变化趋势基本与液晶电视面板出货面积增速变化趋势保持同步;3)未来三年,以上几类产品面板的总体出货面积增速为4-5%左右。

根据电子材料行业协会统计,2014-2016年全球平板显示用高纯溅射靶材的市场容量分别为31.30亿美元,33.80亿美元和38.10亿美元,同比分别增长6.44%,7.64%和12.72%。

结合前文对各类尺寸面板出货面积增长趋势的分析,预计未来三年内平板显示领域用高纯溅射靶材市场的年均增速为5%上下。

半导体芯片用溅射靶材市场容量

集成电路是半导体产业最大的组成部分,亦是溅射靶材重要应用领域。

集成电路中单元器件内部由衬底、绝缘层、介质层、导体层及保护层等组成,其中,介质层、导体层甚至保护层都要用到溅射镀膜工艺,因此溅射靶材是制备集成电路的核心材料之一。

集成电路中所使用的溅射靶材主要包括铝靶、钛靶、铜靶、钽靶和钨钛靶等。

溅射靶材在集成电路芯片的制造和封装环节均有应用,而芯片的制造和封装都以晶圆为基础,因此我们以全球晶圆产能的增长趋势来预测集成电路芯片对溅射靶材需求的增长趋势。

根据ICInsights的统计和预测,2016年全球晶圆产能为787.50万片/月(以300mm硅片为当量),同比增长8.59%,2017-2019年将分别达到845.30,862.20和893.30万片(以300mm硅片为当量),年均复合增速为4.29%。

图8.全球晶圆代加工产能增长趋势

根据电子材料行业协会的统计和预测,2014-2017年全球半导体用溅射靶材的市场规模分别为10.60亿美元、11.40亿美元,11.90亿和13.40亿美元,同比分别增长7.40%,-1.72%,4.39%和12.61%。

以前文对晶圆产能增长趋势的预测为依据,预计未来三年全球半导体用溅射靶材市场规模年均增速在4%以上。

消费电子的更新换代,汽车电子、云计算、可穿戴设备蓬勃发展,半导体芯片需求增量空间巨大。

半导体芯片下游应用非常广泛,主要包括通讯(含手机)、计算机、消费电子、汽车、工业和医疗等领域。

在过去十年,个人电脑和智能手机的普及是半导体芯片行业成长的最重要的动力,随着个人电脑和智能手机增速放缓,其带动效应有所减弱。

展望未来,汽车电子化,智能穿戴设备,大数据,云计算和人工智能等领域的兴起和普及有望接力推动半导体行业的发展。

目前汽车电子仅占全球半导体下游应用的7%,国内占比仅为3%,而汽车智能化、无人驾驶以及汽车信息娱乐系统的升级均是大势所趋,都意味着汽车半导体市场的巨大增量空间。

2012年我国云计算市场规模482亿元,而到2025年这一市场规模有可能增加至2030亿元,年复合增长率高达61.50%。

可穿戴设备在2014年之前都还处在导入期,14之后进入爆发期,市场规模达到26.50亿元,2015年市场急剧扩大,达到136.80亿元,同比增长近416.20%,到2018年市场规模有望达到438.50亿元,年均复合增速为47.40%。

晶圆代工厂对晶圆产能的投资是基于当前的半导体行业的需求以及企业自身对半导体未来市场的预判,而随着人工智能和大数据浪潮的兴起,半导体行业实际增长速度完全有可能超预期,因此半导体行业用溅射靶材的需求增速也完全有可能超越我们的预期增速。

太阳能电池用溅射靶材市场容量

按结构,太阳能电可分为结晶硅太阳能电池和薄膜太阳能电池二大族群。

目前溅射靶材主要用于薄膜太阳能电池,其中较为常用的溅射靶材包括铝靶、铜靶、钼靶、铬靶和ITO靶等,纯度要求一般在99.99%以上。

铝靶和铜靶用于导电层薄膜,钼靶和铬靶用于阻挡层薄膜,ITO靶和AZO靶用于透明导电层薄膜。

根据21世纪可再生能源政策网络的统计,2011至2016年全球新增太阳能光伏装机容量由每年31GW增加至75GW,年均复合增速为19.30%。

根据美国联合市场研究机构(AlliedMarketResearch)的统计和预测,2016年全球薄膜太阳能电池市场规模为114.21亿美元,预计2023年将达到395.12亿美元,2017-2023年全球太阳能电池市场规模的年均复合增速为19.40%。

太阳能光伏产业的快速发展给太阳能电池用溅射靶材市场带来了巨大的成长空间,2015-2016年全球太阳能电池用溅射靶材市场规模分别为18.50亿美元和23.40亿美元,分别同比增长21.70%和26.50%。

根据全球新增太阳能装机容量增长趋势和美国联合市场研究机构的预测,我们预计未来三年全球太阳能薄膜电池用靶材的市场规模将继续保持高增长的态势,年均复合增速为19%左右。

图9.全球新增太阳能光伏装机容量

光磁记录媒体

光磁记录媒体主要包括机械硬盘,磁头,光盘(包括蓝光光盘),磁光相变光盘等多个品类。

光记录媒体盘片要求溅射靶材具有良好的薄膜特性、溅射效率、清洁度等特性。

磁记录媒体需要溅射靶材具有高纯度、低气体含量、细晶微结构、高磁穿透以及优异的机械性能。

光磁记录媒体领域常用的溅射靶材种类包括钴、铬、镍-铁、贵金属和稀有金属等靶材。

冷数据的存储能有效带动光磁存储介质的需求。

根据IDC统计,全球数据总量由2011年的1.8ZB增加至2015年的8.6ZB,年均复合增速为48%,预计到2020年全球的数据总量将达到40ZB,意味着未来几年全球数据总量将维持36%年均复合增速。

伴随着数据量的剧增,数据的存储和访问策略也开始分化。

业界根据数据的访问频度将数据分为热数据、温数据和冷数据。

根据数据中心联盟统计显示,热数据、温数据和冷数据三种类型数据在大数据总量中的占比分别为5%,15%和80%。

冷存储性能要求不高、要求容量大、成本低廉,因此磁储存或者蓝光储存是冷储存的首选存储方式。

全球数据量的高速膨胀必然带动全球大数据产业的快速发展,根据IDC的预测,全球大数据与分析市场规模在2015-2016年已经分别达到1220亿美元和1342亿美元,2017年世界大数据产业市场规模将达1508亿美元,在2019年底将达到1870亿美元的规模,2016-2019全球大数据与分析市场规模的年均复合增速为12%左右。

根据电子材料行业协会的统计,2014-2016年全球光磁媒体记录行业用溅射

靶材的市场规模为25.71亿元,28.60亿元和33.50亿元,同比分别增长13.36%,11.24%和17.13%。

我们认为光磁媒体记录用溅射靶材市场规模的增长主要受益于大数据市场的发展,在对全球大数据与分析市场的发展保持乐观的基础上,我们认为光磁记录媒体用溅射靶材市场规模将继续维持过去三年的高增长的态势,因此我们以过去三年市场规模增速的均值作为下一年增速的预测,据此计算,2017-2019年全球光磁媒体记录行业用溅射靶材市场规模的增速分别为13.91%,14.09%和15.05%,年均复合增速为14.35%。

靶材其他应用

溅射靶材的其他应用主要包括光学元器件行业和节能玻璃等。

光学元器件对应的下游应用产品包括智能手机、数码相机、光碟机、投影机、车载镜头、安防监控设备等,高端的应用产品包括航空航天监测镜头、生物识别设备、生命科学中DNA测序等研究设备、医疗检查仪器镜头等。

2007-2015年光学行业的增长主要动力是智能手机出货量的增长,虽然近年来智能手机出货量增速放缓,但是双摄、VR/AR和车载摄镜头等应用的崛起成为了光学行业发展后续动力。

以车载镜头为例,根据IHSAutomotive统计,2014年全球车载摄像头全球出货量为2800万枚,2020年将增至8270万枚,2014-2020年年均复合增长率高达20%左右,而我国车载摄像头2015-2020年的年复合增速预计将在30%以上。

根据中国电子材料行业协会的统计,2015-2016年全球光学元器件和节能玻璃等其他行业用溅射靶材的市场容量规模分别为2.50亿美元和6.70亿美元,同比分别增长40.00%和168.00%,整体呈现出高增长的态势。

结合前文对光学元器件行业的分析以及近两年的高增长态势,同时考虑到这部分市场在溅射靶材整体市场中的占比不高,我们保守预测这部分市场未来三年的年均复合增速为20%左右。

图10.全球高纯溅射靶材市场容量(亿美元)

根据中国电子材料协会的统计,2016年全球高纯溅射靶材的市场规模为113.60亿美元。

综合前文对各下游领域市场规模的分析,我们预计2017-2019年全球高纯溅射靶材的市场规模将保持12%左右的增速,到2019年全球高纯溅射靶材市场规模有望达到160亿美元。

2.2国内市场容量

过去五年,大陆面板产能高速扩张,在全球平板显示产业中的地位快速提升。

据IHSMarkit的统计,大陆目前在产面板产能为157.5万片/月,在建和拟建面板产能为103.8万片/月,到2020年,中国大陆面板总产能将达到252.3万片/月,与目前相比增加60%(2017-2020年年均复合增速为17%左右),产能将跃居全球第一。

另外,届时中国大陆还会拥有10条5.5/6代OLED产线,总月投片产能达到33万片,也将成为除韩国以外拥有最大OLED产能的地区。

根据中国电子材料行业协会的统计,2013-2015年国内平板显示用溅射靶材的市场规模分别为39.4亿元,55.0亿元和69.3亿元,其中2014-2015年同比分别增长40%和26%。

国内面板产能的扩张带动了溅射靶材市场的高速发展,根据未来三年国内面板产能年均17%的增速,我们保守预计未来三年国内平板显示溅射靶材市场也将保持17%以上的增长。

根据ICInsights的统计,2016年大陆晶圆产能为85万片/月,同比增长26%,占全球晶圆产能的比例为11%左右。

随着中芯国际、华力微电子、台积电、联芯、晶合、万国AOS、德科玛、紫光等持续投入12寸晶圆厂产线,加上德科玛、中芯国际、士兰微等公司8寸晶圆厂产能的扩充,到2020年大陆晶圆代工产能有望达到188万片/月,占全球晶圆产能的比例将提高至近20%,2016-2020年大陆晶圆产能年均复合增速将达到22%。

图11.大陆晶圆代加工产能增长趋势

图12.大陆晶圆产能占全球市场份额变化趋势

根据中国电子材料行业协会的统计,2013-2015年国内半导体行业用溅射靶

材的市场规模分别为9.4亿元,11.3亿元和11.6亿元,其中2014-2015年同比分别增长20%和3%。

与面板领域一样,集成电路领域也在发生产能向大陆转移的现象,因此,根据前文2016-2020年大陆晶圆产能年均复合增速将达到22%的判断,我们预计国内半导体用溅射靶材市场未来三年的年均复合增速将在20%以上。

根据21世纪可再生能源政策网络的统计,2011至2016年国内新增太阳能光伏装机容量由每年2.6GW增加至33.9GW,年均复合增速为67.13%。

国务院2014年印发的《能源发展战略行动计划(2014~2020年)》中明确指出中国的能源发展战略定位为绿色低碳战略,而且明确要求要大幅增加风电、太阳能、地热能等可再生能源和核电消费比重。

根据国家能源局提供的规模发展指标,到2020年底,太阳能发电装机容量有望达到1.6亿千瓦。

截至2016年底国内太阳能光伏装机容量为0.77亿千瓦,根据国家能源局的目标,2016-2020年国内新增太阳能光伏装机容量年均复合增速为20%。

根据中国电子材料行业协会的统计,2013-2015年国内太阳能电池薄膜用溅射靶材的市场规模约为3.5亿元、4.6亿元和7.5亿元,其中2014-2015年分别同比增长31.43%和63.04%。

根据前文关于2016-2020年国内新增太阳能光伏装机容量的测算,我们预计2016-2020年国内太阳能电池薄膜用溅射靶材市场年均复合增速为20%左右。

赛迪研究院统计数据显示,2016年国内包括大数据硬件、大数据软件、大数据服务等在内的大数据核心产业达到3100亿元,大数据关联产业规模达到6万亿元,大数据融合产业规模达到3.5万亿元。

工信部发布的《大数据产业发展规划(2016-2020年)》提出,到2020年,大数据相关产品和服务业务收入将突破1万亿元,意味着2017-2020年国内大数据的市场规模

的年均复合增速在34%以上。

如前文所述,大数据产业的高速发展将带动冷数据的存储需求,

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