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溅射靶材行业分析报告
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第一章、“靶”关之材，国家级战略产业
1、溅射靶材是薄膜制备的关键原料
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，而形成高速度流的离子束流，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体表面。
被轰击的固体是用溅射法沉积薄膜的原材料，称为溅射靶材。
图表1：
靶材的工作原理
1.1、磁控溅射技术发展推升靶材需求
溅射技术19世纪中期被发明，直到20世纪后期才应用于大规模生产。
1842年格波夫在实验室中发现了阴极溅射现象，1970年商业化的磁控溅射设备逐渐应用于实验室和小型生产。
自20世纪80年代，以集成电路、信息存储、液晶显示器、光存储器、电子控制器为主的电子与信息产业开始进入高速发展时期，磁控溅射技术才从实验室应用真正进入工业化规模生产应用领域。
自20世纪90年代以来，随着微电子、平板显示器、镀膜玻璃、薄膜太阳能、光学薄膜、工具装饰镀膜等领域突飞猛进地发展，靶材已逐渐发展成为一个专业化产业，世界的靶材市场规模日益扩大。
特别是近几年随着触摸屏、低辐射节能（low-e）玻璃、汽车产业、手机产业等不断迅猛发展，对各种功能薄膜、装饰薄膜的需求越来越大，并且要求越来越高，不断更新换代。
图表2：
溅射靶材发展历程
1.2、溅射靶材广泛用于半导体、显示、磁记录、光伏等领域
靶材制造和溅射镀膜是靶材制备的关键环节。
溅射靶材产业链主要包括金属提纯、靶材制造、溅射镀膜和终端应用等环节。
其中，靶材制造和溅射镀膜环节是整个溅射靶材产业链中的关键环节。
图表3：
溅射靶材产业链
溅射靶材按其化学成分、几何形状和应用领域不同而有多种不同的分类方法。
较常用的分类方法是根据应用领域进行划分，主要包括记录介质靶材、半导体靶材、显示薄膜靶材、超导靶材和光学靶材等；其中显示靶材、太阳能靶材和半导体靶材是市场增速较快、景气度较高的三类靶材。
图表4：
溅射靶材应用分类
2、高制造壁垒铸造“靶”关之材
金属靶材的制备中包括材料纯化和靶材制备两个过程。
纯化过程中需确保降低靶材中杂质含量，制备过程需确保靶材表面平整程度。
2.1、靶材纯化：
源头材料控制
纯度是溅射靶材的基础。
高纯度乃至超高纯度的金属材料是生产高纯溅射靶材的基础，以半导体芯片用溅射靶材为例，若溅射靶材杂质含量过高，则形成的薄膜无法达到使用所要求的电性能，并且在溅射过程中易在晶圆上形成微粒，导致电路短路或损坏，严重影响薄膜的性能。
材料纯化过程中主要方法包括化学提纯化和物理提纯法。
1）化学提纯法：
分为湿法提纯和火法提纯，湿法提纯包括离子交换、溶剂萃取、置换沉淀和电解精炼等；火法提纯包括氯化精馏、碘化热分解、金属有机物热分解、歧化分解、熔析精炼和熔盐电解等。
目前应用最多的是电解精炼提纯，其原理是在电解过程中，利用杂质金属和主金属在阴极上析出电位差异从而达到提纯目的。
常见的如高纯Cu、Co、Ni、Ag和Ti。
2）物理提纯法：
利用主体金属与杂质物理性质差异，采用蒸发、凝固、结晶、扩散、电迁移等物理过程去除杂质，具体方法包括区域熔融法、偏析提纯法、真空蒸馏法、单晶法和电迁移法，一般此类提纯在真空条件下进行，一些吸气性很强的金属需要在高真空和超高真空条件下完成提纯，其原理是在此条件下降低气体分子在金属中溶解度从而实现提纯，对于低熔点的Al、Cu、Au和Ag等金属及其合金等采用真空感应熔炼制备；对于高熔点的Ti、Co、Ta和Ni等金属采用真空电子束炉或电弧熔炼制备。
图表5：
靶材提纯方法
2.2、靶材制备：
严格工艺控制
溅射靶材制造环节首先需要根据下游应用领域的性能需求进行工艺设计，然后进行反复的塑性变形、热处理，需要精确地控制晶粒、晶向等关键指标，再经过焊接、机械加工、清洗干燥、真空包装等工序。
目前制备靶材的方法主要有铸造法和粉末冶金法。
1）铸造法：
将一定成分配比的合金原料熔炼，再将合金熔液浇注于模具中，形成铸锭，最后经机械加工制成靶材。
铸造法在真空中熔炼、铸造。
常用的熔炼方法有真空感应熔炼、真空电弧熔炼和真空电子轰击熔炼等。
其优点是靶材杂质含量（特别是气体杂质含量）低，密度高，可大型化；缺点是对熔点和密度相差较大的两种或两种以上金属，普通熔炼法难以获得成分均匀的合金靶材。
2）粉末冶金法：
将一定成分配比合金原料熔炼，浇注成铸锭后再粉碎，将粉碎形成的粉末经等静压成形，再高温烧结，最终形成靶材。
粉末冶金法的优点是靶材成分均匀；缺点是密度低，杂质含量高。
常用的粉末冶金工艺包括冷压、真空热压和热等静压等。
图表6：
靶材制备方法
2.3、靶材性能直接影响溅镀薄膜质量
靶材制约着溅镀薄膜的物理、力学性能，影响镀膜质量。
高纯溅射靶材产品主要应用于半导体、磁记录、平板显示器以及太阳能电池产业，半导体产业对溅射靶材纯度、内部微观结构等方面都设定了比较苛刻的标准，对溅射靶材的要求是最高的，价格也最为昂贵；平面显示器、太阳能电池、磁记录对于溅射靶材的纯度和技术要求略低一筹，但随着靶材尺寸的增大，对溅射靶材的焊接结合率、平整度等指标提出了更高的要求。
图表7：
溅射靶材的性能控制指标
第二章、全球靶材产业稳步增长，国产替代进程加速
1、全球靶材市场稳步增长，市场集中度高
1.1、预计2016-2019全球靶材市场增速达13%
根据全球半导体贸易统计协会（WSTS）数据，2016年全球溅射靶材市场容量达113.6亿美元，相比于2015年的94.8亿美元增长20%。
全球半导体贸易统计协会（WSTS）预测2016-2019年均复合增长率达13%，到2019年全球高纯溅射靶材市场规模将超过163亿美元。
半导体、显示、太阳能三大应用成为靶材需求增长主要驱动力。
2016年全球靶材市场的下游结构中，半导体占比10%、平板显示占34%、太阳能电池占21%、记录媒体占29%，靶材性能要求依次降低。
图表8：
2014-2016全球靶材市场规模
图表9：
2016年全球溅射靶材应用结构
1.2、溅射靶材产业分布区域特征明显
日本、美国：
领导高端半导体溅射靶材市场。
溅射靶材最高端的应用是在超大规模集成电路芯片制造领域，具有规模化生产能力的企业数量相对较少，主要分布在美国、日本等国家和地区，产业集中度较高。
美国、日本跨国集团产业链完整，囊括金属提纯、靶材制造、溅射镀膜和终端应用各个环节，具备规模化生产能力，在掌握先进技术以后实施垄断和封锁，主导着技术革新和产业发展。
韩国、新加坡及中国台湾地区：
在磁记录及光学薄膜领域具备一定优势。
韩国、新加坡、台湾地区的靶材企业在磁记录、光学薄膜等领域优势明显；但靶材服务厂商普遍缺少核心技术及装备，不能够在金属的提纯、组织的控制等核心技术领域形成竞争力，溅射靶材的材料即靶坯依然依赖美国和日本的进口。
中国：
起步阶段迎来投资高峰，半导体和液晶面板向大陆转移趋势明显。
超高纯金属材料及溅射靶材在我国还属于较新的行业，以芯片制造厂商、液晶面板制造企业为代表的下游溅射镀膜和终端用户正在加大力度扩展产能。
从全球来看，半导体及液晶面板行业制造向中国大陆转移趋势愈演愈烈，中国正在迎来这一领域的投资高峰。
为此高端溅射靶材的应用市场需求正在快速增长。
1.3、溅射靶材企业集中度高，主要企业占据80%全球市场
溅射靶材企业集中度高，2017年主要企业占据全球约80%市场份额。
以霍尼韦尔（美国）、日矿金属（日本）、东曹（日本）等跨国集团为代表的溅射靶材生产商较早涉足该领域，经过几十年的技术积淀，凭借其雄厚的技术力量、精细的生产控制和过硬的产品质量居于全球溅射靶材市场的主导地位，2017年占据约80%市场份额。
图表10：
全球主要溅射靶材企业
溅射靶材客户市场结构相对分散。
作为溅射靶材客户端的溅射镀膜环节具有规模化生产能力的企业数量相对较多，但质量参差不齐；美国、欧洲、日本、韩国等知名企业居于技术领先地位，品牌知名度高、市场影响力大，通常会将产业链扩展至下游应用领域，利用技术先导优势和高端品牌迅速占领终端消费市场，如IBM、飞利浦、东芝、三星等。
客户壁垒：
严认证、长周期。
高纯溅射靶材企业进入国际市场，需要通过部分国际组织和行业协会设置的质量管理体系标准，例如，应用于汽车电子的半导体厂商要求靶材供应商通过ISO/TS16949质量管理体系认证。
下游客户往往还会进行合格供应商认证，认证过程主要包括技术评审、产品报价、样品检测、小批量试用、批量生产等几个阶段，根据国内靶材企业公开资料，一般需要2-3年时间。
为了降低供应商开发与维护成本，保证产品质量的持续性，客户不会轻易更换供应商。
2、国内靶材产业加速步入国产替代化进程
2.1、中国靶材市场全球占比有望提升
2015国内靶材市场需求全球占比近25%，但国内企业市场份额不到2%。
需求端，近年得益于半导体、平板显示等下游市场向大陆转移的确定性趋势，国内靶材市场需求增速较快，据中国电子材料行业协会统计，2015年国内高纯溅射靶材市场的市场需求规模约153.5亿人民币，占全球市场的24.17%。
同比2014年的128.7亿人民币，增长19.27%。
供给端，国内靶材企业市场份额不到全球2%，供需比例反差较大，有望成为国内溅射靶材企业成长动力；再加上国内溅射靶材市场的高增长和国内溅射靶材企业的本土优势，国内溅射靶材企业的成长空间将有望打开。
2018年底进口靶材免税期结束，利好国内靶材企业。
2015年11月财政部、发改委、工信部、海关总署、国家税务总局联合发布《关于调整集成电路生产企业进口自用生产性原料、消耗品、免税商品清单的通知》，《通知》规定：
进口靶材的免税期到2018年年底结束。
这意味着从2019年开始，日、美靶材需要缴纳5-8%关税；该项政策明显利好国内靶材企业。
国内电子和材料产业政策扶持靶材产业链发展。
近年来，为推动靶材产业的发展、增强技术创新能力，国家先后出台了多项专项政策和资金支持措施。
国家产业政策、研发基金的出台和落实，为溅射靶材行业的快速发展营造了良好的环境。
预计2018-2020年国内溅射靶材市场增速维持在20%以上。
随着国内溅射靶材技术成熟和高纯铝生产技术的提高，我国靶材生成本优势明显；靶材原料之一高纯铝的国内进出口数量的差距也在逐步缩小。
随着2019年进口靶材免税期结束，国内靶材企业优势更加突出。
此外国家政策鼓励半导体和显示产业发展，也在大规模向大陆转移；从下游需求角度，国内半导体、平面显示、薄膜太阳能产业高速增长，也将支撑国内靶材的需求。
综上，我们预计2018-2020年国内靶材规模增速将不低于2015年水平，有望维持在20%增速以上。
图表11：
近年集成电路行业相关政策
2.2、国内高纯铝原料进出口量差距缩小
国内溅射靶材的高纯金属原料多数依靠进口。
化学纯度是影响薄膜材料性能的关键因素，高纯金属原材料是靶材制备的基础。
国内虽然拥有生产溅射靶材所需的各种基础矿源，但金属提纯技术有限，提纯出来的金属材料绝大部分达不到高纯溅射靶材的生产要求，长期以来，国内厂商主要通过从国外进口获得高纯金属供给。
全球范围内，高纯金属产业集中度较高，美国、日本等国家的高纯金属生产商依托先进的提纯技术在产业链中居于十分有利的地位，对下游具有较强的议价能力。
2009-2016我国高纯铝进出口量差距逐步缩小。
随着国内溅射靶材技术的成熟和高纯铝生产技术的提高，我国靶材生产有相对的低成本优势。
过去典型靶材种类之一——高纯铝仍主要依赖进口；但随着国内高纯铝的产量逐年增加，从2009-2016年进出口量的差距一直在缩小，2013、2016年高纯铝出口量超过进口量。
2016年我国高纯铝产量约为2009年的3倍。
图表12：
2009-2016年我国高纯铝进出口量
图表13：
2009-2016年我国高纯铝产量
2.3、国产靶材企业异军突起
国内部分企业积极在技术领域寻求突破，进入国际靶材市场。
国内市场中，高纯溅射靶材产业发展较晚，具有规模化生产和较强研发能力的企业较少。
近年来，受益于国家从战略高度持续地支持电子材料行业的发展及应用推广，我国国内开始出现少量专业从事高纯溅射靶材研发和生产的企业，突破靶材专业技术门槛，已在国内靶材市场占据一定份额，主要有江丰电子、阿石创、有研新材和隆华节能等，并成功开发出一批能适应高端应用领域的溅射靶材。
通过积极参与溅射靶材的国际化市场竞争，我国改变了高纯溅射靶材长期依赖进口的不利局面。
图表14：
我国溅射靶材相关上市企业
第三章、靶材需求增长主要驱动力：
半导体、显示、薄膜太阳能电池
半导体、显示、薄膜太阳能电池成为靶材需求增长的主要驱动力。
2016年全球靶材市场的下游结构中，半导体、平板显示、记录媒介、太阳能电池、半导体为主要下游应用。
2012-2017年我国信息记录材料市场规模复合增速约10%；而半导体、显示、薄膜太阳能电池三大应用国内市场需求增速在20%以上，成为驱动靶材需求增长的主要动力。
图表15：
2012-2017年我国信息记录材料市场规模
1、平面显示：
靶材最大应用市场
1.1、靶材是平面显示各类镀膜制备关键原料
平面显示是靶材的最大应用，2016年全球市场占比约34%。
平面显示是靶材应用的最大领域，2016年市场占比为34%。
平板显示器主要包括液晶显示器（LCD）、等离子显示器（PDP）、有机发光二极管显示器（OLED）等，以及在LCD基础上发展起来的触控（TP）显示产品。
平板显示器多由金属电极、透明导电极、绝缘层、发光层组成，为了保证大面积膜层均匀性，提高生产率和降低成本，溅射技术越来越多地被用来制备这些膜层。
平面显示行业一般需要靶材纯度达到99.999%（5N）以上。
显示面板和触控屏面板是平板显示采用PVD镀膜的主要环节。
平板显示面板的生产工艺中，玻璃基板要经过多次溅射镀膜形成ITO玻璃，然后再经过镀膜，加工组装用于生产LCD面板、PDP面板及OLED面板等。
触控屏的生产，则还需将ITO玻璃进行加工处理、经过镀膜形成电极，再与防护屏等部件组装加工而成。
此外，为了实现平板显示产品的抗反射、消影等功能，还可以在镀膜环节中增加相应膜层的镀膜。
图表16：
平面显示行业镀膜工艺
平面显示镀膜用靶材主要品种有：
钼靶、铝靶、铝合金靶、铬靶、铜靶、铜合金靶、硅靶、钛靶、铌靶和氧化铟锡（ITO）靶材等。
图表17：
平面显示靶材品种
1.2、平板显示是国内拉动溅射靶材需求的主要动力
2012-2016国内平板显示增速在25%以上。
中国大陆从上世纪80年代开始进入液晶显示领域，在政府政策导向和产业扶植下，我国大陆液晶显示产业快速发展，成为平板显示行业发展速度最快的地区。
根据赛迪顾问数据显示，2016年中国平板显示器件产业整体规模达到1500亿元，同比增长25.99%；2012-2016年国内平板显示增速基本保持在25%以上。
图表18：
2012-2016年我国平板显示产业规模增长情况
LCD大尺寸趋势支撑显示溅射靶材需求。
根据HISMarket数据，全球大尺寸LCD面板需求在2016-2018年预计每年增长5-6%；而全球LCD面板产业重心逐步向大陆转移，HIS预测2018年中国将成为全球最大平面显示供应商，市占率达35%。
由于液晶显示用溅射靶材尺寸普遍较大，液晶面板出货量平稳较快的增长速度将为溅射靶材生产厂商提供更加广阔的发展空间。
2017-2019年OLED渗透率有望快速提升。
OLED屏幕在手机屏、电视屏等中小尺寸显示屏幕上具有明显的优势；随着OLED良率提升、以及成本不断降低，市场渗透率有望快速提升。
IHS预测，2017年有36%的智能手机搭载柔性OLED屏幕；从全球看2016-2019年全球OLED电视预计出货量年增速在70%以上，出货额年增速在40%以上。
1.3、2016年我国平面显示靶材需求全球占比提升至30%以上
我国平面显示靶材市场发展迅猛，2016年市场规模已达到80亿元。
中国电子材料行业协会数据显示，2013-2016年，全球平板显示用溅射靶材市场规模分别为29.5亿美元、31.4亿美元、33.8亿美元和38亿美元。
其中，我国平板显示用溅射靶材2013-2016市场规模分别为39.4亿元、55亿元、69.3亿元和80亿元。
中国平面靶材需求在全球占比已经从2013年约20%提升到2016年占比超过30%。
图表19：
2013-2016年全球平面显示靶材市场规模
图表20：
2013-2016年中国平面显示靶材市场规模
预计2018-2020年国内显示靶材需求增速维持20-25%增速。
综上，考虑到2012-2016国内平板显示产业增速基本保持在25%以上；同时国内LCD国产替代进程加速、再加上OLED渗透率有望快速提升，我们预计2018-2020年国内平板显示产业增速将至少维持在20-25%；对应到国内显示靶材的需求也将相应增加。
2、半导体：
靶材应用的战略高地
半导体靶材性能要求位居各类应用之首。
半导体芯片行业遵循发展“摩尔定律”，已历经半个世纪。
半导体行业所需溅射靶材主要用于晶圆制造材料和封装测试材料。
为了满足半导体芯片高精度、小尺寸的需求，芯片制造对溅射靶材纯度要求很高，通常需达99.9995%（5N5）甚至99.9999%（6N）以上。
在各类半导体应用中性能要求最高、价格最为昂贵。
图表21：
半导体靶材种类和应用
铝和铜是半导体生产主流工艺。
半导体靶材主要以铜靶、铝靶、钛靶和钽靶这四种业界主流的薄膜金属材料为主。
芯片生产的导电层中同时存在铝和铜两种导线工艺，一般来说110nm晶圆技术节点以上使用铝导线，通常用钛材料作为阻挡层薄膜材料；110nm晶圆技术节点以下使用铜导线，通常使用钽材料作为铜导线的阻挡层。
在芯片的应用场景中，既需要使用铜、钽材料等先进工艺来实现降低功耗、提高运算速度等作用，又需要使用铝、钛材料的110nm以上节点工艺来保证可靠性和抗干扰性等性能。
图表22：
半导体主流靶材工艺品种组合
2.1、国家政策推动半导体产业快速发展
国家集成电路纲要规划2020年集成电路产业保持20%年增长率，集成电路关键装备和材料成为重点。
2014年6月，国家发布《国家集成电路产业发展推进纲要》，提出中国集成电路产业到2020年将达到1万亿规模，也就是意味着到2020年中国集成电路产业将保持20%左右的年增长率。
纲要中提出在半导体设备和材料领域，加强集成电路装备、材料与工艺结合，研发光刻机、刻蚀机、离子注入机等关键设备，开发光刻胶、大尺寸硅片等关键材料，加强集成电路制造企业和装备、材料企业的协作，加快产业化进程，增强产业配套能力。
十二五期间，“02专项”推进半导体装备和材料企业发展。
《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》中关于集成电路产业的规划是02专项，即《极大规模集成电路制造技术及成套工艺》。
02专项在“十二五”期间重点实施的内容和目标分别是：
重点进行45-22纳米关键制造装备攻关，开发32-22纳米互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺、90-65纳米特色工艺，开展22-14纳米前瞻性研究，形成65-45纳米装备、材料、工艺配套能力及集成电路制造产业链，进一步缩小与世界先进水平差距，装备和材料占国内市场的份额分别达到10%和20%，开拓国际市场。
我国半导体集成电路“十三五”规划提出材料国产化率达50%的目标。
规划提出，关键材料产业化技术水平达到28nm工艺要求，并实现大批量产业化；部分专业领域产业技术推进到20-14nm水平，产品进入生产线应用；在前沿技术领域研究占有一席之地；建成材料产业共性技术应用开发平台；推动资源整合，打造3-4家进入国际同行前列的世界级企业；材料国产化率有能力达到50%。
2.2、半导体产业向国内转移，材料步入快速发展期
国家政策和基金支持推动国内半导体产业发展。
在《国家集成电路产业发展推进纲要》和国家集成电路产业投资基金的推动下，中国半导体市场已成为全球增长引擎，2016年销售额超过4300亿元，年增长率达到20%。
在国内设计、制造和封测三项并举、协调发展的格局下，中国半导体行业协会预计2017年国内半导体产业增速区间为18-25%。
图表23：
2012-2016全球半导体产业市场规模
图表24：
2012-2016中国半导体产业市场规模
国内半导体材料产业增速远高于全球水平。
根据中国电子材料行业协会数据，2016年中国大陆半导体材料采购金额攀高至65.5亿美元，年增7.3%，不仅是采购金额增加幅度最大的地区，也跃居全球第4大买家。
大陆半导体材料市场近年来受产业链增长拉动，半导体材料销售额保持较高增速，2016年已经达到647亿元的规模，增速约10%，远高于全球半导体材料规模增速。
预计随着全球半导体产业向大陆转移，日本、台湾等占有率将有所下降，而大陆半导体材料市场将会进一步扩大。
图表25：
2012-2016年全球半导体材料市场规模
图表26：
2012-2016年中国半导体材料市场需求
十二五期间，国内半导体材料企业技术和市场取得长足发展。
十二五期间，集成电路和先进封装材料产业整体技术水平得到大幅度提升，根据中国半导体协会统计，我国半导体主体材料应用技术节点达到90-65纳米。
溅射靶材、CMP抛光液、电子气体、工艺化学品等部分产品可达28纳米工艺要求。
集成电路材料产业技术创新战略联盟配合02专项实施推进国产材料量产应用，上百种材料实现批量销售，19种材料采购比例超过50%。
国内8-12英寸主要制造厂累计采购国产材料超过12亿元，其中CMP铜抛光液、钽靶和组件等3种材料单一品种累计采购金额超过5000万元，NF3、CMP阻挡层抛光液等两种材料累计采购金额达2亿元。
主要材料企业累计申请发明专利3574项，获授权发明专利1422项。
在半导体溅射靶材领域江丰电子、有研亿金都是重点支持企业。
2.3、2011-2016全球半导体用靶材复合增长率3.17%
靶材在芯片制造和封装材料市场占比分别为2.6%和2.7%。
根据江丰电子公告，溅射靶材在晶圆制造材料中，约占芯片制造材料市场的2.6%；在封装测试材料中，约占封装测试材料市场的2.7%。
2011-2016全球半导体用靶材年复合增长率3.17%。
国际半导体产业协会（SEMI）全球半导体用溅射靶材销售额从2011年的10.1亿美元到2016年为11.7亿美元，年均复合增长率为3.17%，其中晶圆制造用溅射靶材年均复合增长率为2.07%，封装测试用溅射靶材年均复合增长率为4.65%。
图表27：
2011-2016年全球半导体用溅射靶材市场规模
2016年我国半导体溅射靶材达14亿元，年增速达20%。
中国半导体产业持续发展也为半导体制造材料市场的发展奠定了良好的基础，作为半导体材料之一，2016年我国集成电路用溅射靶材市场
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