新材料行業(yè)市場分析

新材料行業(yè)市場分析1.濺射靶材，助力先進(jìn)制造崛起1.1.靶材下游應(yīng)用領(lǐng)域眾多，性能要求各異靶材位于產(chǎn)業(yè)鏈中游，上游是原材料制造，下游鍍膜后用于半導(dǎo)體芯片、平面顯示器等終端行業(yè)。濺射鍍膜是一種應(yīng)用最廣泛的PVD鍍膜方式，其采用的材料為濺射靶材。靶材的上游為高純金屬、合金、非金屬、化合物的制備。其下游為濺射鍍膜，后用于終端領(lǐng)域，例如半導(dǎo)體芯片、平面顯示器、電池、信息存儲等。濺射靶材可按形狀、化學(xué)成分、應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行分類。按形狀分類，可分為平面靶材和旋轉(zhuǎn)靶材，其中旋轉(zhuǎn)靶材在濺射鍍膜過程中，可以圍繞固定的磁體進(jìn)行慢速旋轉(zhuǎn)，從而提高靶材的利用率至70%以上。此外，靶材還可按組成成分和應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行分類。靶材主要用于集成電路、平面顯示等領(lǐng)域，不同的下游對材料性能的要求各異。預(yù)計(jì)2023年全球靶材的應(yīng)用占比中，最大為集成電路，約35%，其次是平面顯示（27%），光伏（17%），磁記錄（14%）。其中集成電路用靶材對原材料純度的要求最高，一般在5N（99.999%）以上，平面顯示約5N，光伏和磁記錄一般是4N以上的純度要求。1.2.生產(chǎn)工藝復(fù)雜，核心技術(shù)等筑起行業(yè)壁壘濺射鍍膜過程中，在高速度能的離子束轟擊后，靶材表面的原子離開固體，運(yùn)動沉積在基板上形成薄膜。濺射鍍膜在真空環(huán)境下進(jìn)行，利用離子源產(chǎn)生的離子，使之加速聚集，形成高速度能的離子束流，轟擊焊接固定于背板上的靶坯表面，表面原子被濺射飛散出固體，沉積到基板上，形成薄膜。不同組成、形狀的靶材，其采用的制備工藝也有所不同。靶材的制備工藝主要分為熔煉鑄造法、粉末燒結(jié)法、等離子噴涂法、擠壓法。其中熔煉鑄造和粉末燒結(jié)法應(yīng)用較為廣泛，前者主要用于生產(chǎn)鋁、銅、鈦、鉭等靶材，后者主要用于生產(chǎn)鎢、鉬等靶材。以粉末燒結(jié)法為例，從原料粉末到檢查出貨，靶材制備需歷經(jīng)10多道工序，工藝較為復(fù)雜。制備靶材的原材料除純度要求較高外，還需有獨(dú)特的配方和精確的組分控制比例，待粉末混合壓制成型、燒結(jié)后，需要進(jìn)行塑性加工，以獲得一定的外觀形狀，和內(nèi)部晶粒變形、位錯（晶粒細(xì)小且均勻的產(chǎn)品才能高效穩(wěn)定的濺射）。然后通過熱處理、水切割后，形成靶坯。之后再進(jìn)行機(jī)械加工、金屬化后與背板焊合連接成靶材產(chǎn)品（需要采用特種焊接工藝），最后經(jīng)過檢測后方能出貨。核心技術(shù)、客戶認(rèn)證、資金、人才等方面筑起行業(yè)進(jìn)入壁壘。濺射靶材行業(yè)屬于技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，核心技術(shù)往往有專利授權(quán)和保密措施保護(hù)，新進(jìn)者難以在短時(shí)間突破。同時(shí)下游客戶對產(chǎn)品認(rèn)證時(shí)間一般需要2-3年，且不輕易更換供應(yīng)商。此外，高的資金投入，長時(shí)間的人才培養(yǎng)也構(gòu)筑起了濺射靶材行業(yè)的進(jìn)入壁壘。濺射靶材制備的核心技術(shù)大致包涵金屬提純、晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)控制、異種金屬焊接、精密加工、清洗包裝技術(shù)。金屬提純方面，由于原材料中的雜質(zhì)會影響產(chǎn)品性能，因此靶材需要高純度的原材料，一般在4N以上。晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)方面，晶粒的尺寸和取向，影響著濺射過程的均勻性和速度，因此需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)控制。靶材和背板的組成有所不同，將他們焊接在一起需要采用特種焊接技術(shù)，以達(dá)到較高的焊接結(jié)合率和強(qiáng)度。此外，靶材還需要進(jìn)行精密加工和清洗，其中也涉及較多的核心技術(shù)。1.3.高端品國產(chǎn)替代，靶材領(lǐng)域星辰大海全球?yàn)R射靶材行業(yè)集中度較高，主要被海外企業(yè)占據(jù)，國內(nèi)企業(yè)市占率較低。2019年全球?yàn)R射靶材市場主要由日礦金屬（30%）、霍尼韋爾（20%）、東曹（20%）、普萊克斯（10%）這四家公司占據(jù)，集中度高達(dá)80%。我國的靶材企業(yè)雖市占率較低，其中江豐電子、有研新材、隆華科技、阿石創(chuàng)，這四家上市公司2022年合計(jì)約占全球市場約8.4%，但是隨著國內(nèi)靶材生產(chǎn)技術(shù)突破，高端靶材的國產(chǎn)替代推進(jìn)，國內(nèi)企業(yè)的影響力也在不斷提升，同時(shí)有望逐步打開海外市場，提高全球市占率。在國內(nèi)靶材上市公司中，江豐電子靶材業(yè)務(wù)體量最大，多家公司擴(kuò)產(chǎn)進(jìn)行中。2022年國內(nèi)靶材上市公司中，江豐電子的營收和毛利率均位于行業(yè)領(lǐng)先水平，其次是有研新材、隆華科技和阿石創(chuàng)。這四家企業(yè)均具有產(chǎn)量持續(xù)提升的能力，其中江豐電子主要布局集成電路、平面顯示用靶材，有研新材重點(diǎn)拓展集成電路市場，隆華科技和阿石創(chuàng)是主要布局平面顯示用靶材。預(yù)計(jì)2025年全球靶材市場規(guī)模將增至70億美元，國內(nèi)規(guī)模升至20.3億美元。未來隨著集成電路、太陽能電池、平面顯示行業(yè)等快速發(fā)展，將拉動對上游靶材的需求量。我們預(yù)計(jì)，全球靶材市場規(guī)模將從2022年的57.93億美元增長至2025年的69.75億美元，CAGR為6.4%；我國的靶材市場規(guī)模將從2022年的12.2億美元增長至2025年的20.3億美元，CAGR為18%。而2022年我國市場國內(nèi)知名企業(yè)，江豐電子、有研新材、阿石創(chuàng)和隆華科技的相關(guān)業(yè)務(wù)海內(nèi)外營收共計(jì)約5億美元，市場拓展空間較大。國家鼓勵政策陸續(xù)出臺，為行業(yè)發(fā)展提供強(qiáng)大助力。近年來國家有關(guān)部門陸續(xù)出臺政策鼓勵靶材行業(yè)的發(fā)展，將EBPVD熱障涂層用YSZ陶瓷靶材、超高純稀土金屬靶材、鋁鈧合金靶材列為關(guān)鍵戰(zhàn)略材料，高純鉭、鈷、銅和銅合金、銀和銀合金靶材等列為先進(jìn)半導(dǎo)體材料和新型顯示材料，屬于重點(diǎn)新材料范疇。此外，靶材的下游行業(yè)，例如集成電路、光伏等領(lǐng)域，受到國家政策重點(diǎn)支持和鼓勵，也將推動上游材料端的健康快速的發(fā)展。2.乘半導(dǎo)體行業(yè)東風(fēng)、實(shí)現(xiàn)高端靶材突破2.1.芯片制程+晶圓尺寸升級，推動靶材技術(shù)創(chuàng)新靶材可以用于集成電路前道晶圓制造和后道封裝的金屬化工藝當(dāng)中。在晶圓制造方面，隨著技術(shù)節(jié)點(diǎn)的縮小，所用的金屬材料也在變化，早期更多采用鋁和鋁合金做互連材料，鈦?zhàn)鳛樽钃鯇?。?0nm節(jié)點(diǎn)后，銅互連工藝成為主流，鉭作為阻擋層。而7nm以下節(jié)點(diǎn)，鈷、釕、鉬、鎢等金屬或合金成為更具潛力的互連線或阻擋層材料。后道封裝方面，在凸點(diǎn)下金屬層、重布線層、硅通孔制作中，鋁、鈦、銅、鉭等材料應(yīng)用較為廣泛，能有效的連接芯片與芯片，以及芯片與基板。半導(dǎo)體用靶材可分為鋁、銅、鈦、鉭等靶材，其應(yīng)用場景各異，其中鋁、銅因具有較低電阻率，較好的導(dǎo)熱性，作為集成電路的互連材料，鋁在90nm節(jié)點(diǎn)以上應(yīng)用較廣泛，銅主要用于90-7nm節(jié)點(diǎn)集成電路。而鈦、鉭因?yàn)榫哂休^高的抗腐蝕性能和粘附性，可阻止鋁和銅的擴(kuò)散，用作阻擋層。其中，鈦通常作為鋁互連的阻擋層，而鉭作為銅互連的阻擋層。此外鈷、鎳鉑因具有優(yōu)異的鐵磁性和良好的導(dǎo)電性，也可用于源極、漏極、柵極等與金屬之間的接觸。而高純鎢及其合金主要用于字線層中制備金屬互連層及金屬間通孔、垂直接觸的填充物。其他高純金屬及合金靶材，例如金、銀等高純金屬，主要用于封裝中的凸塊、重布線、硅通孔、共形屏蔽等工藝中。芯片制程、晶圓尺寸的更新迭代，帶來了對濺射靶材的純度、多元化、精細(xì)化微觀組織的新需求，同時(shí)對靶材的可靠性和一致性的要求更高。在此背景下，我國半導(dǎo)體用靶材未來重點(diǎn)發(fā)展方向包括：提升高純金屬材料制備技術(shù)水平，實(shí)現(xiàn)批量穩(wěn)定生產(chǎn)；攻克高性能靶材制備關(guān)鍵技術(shù)（例如高純鉭、鎢靶材等），驅(qū)動靶材智能化生產(chǎn)；瞄準(zhǔn)電子信息技術(shù)前沿需求，開發(fā)高端新材料（例如釕及釕合金、鋁鈧合金、多元相變合金、鈷基特種合金、陶瓷化合物等高純材料靶材）；提升分析檢測與應(yīng)用評價(jià)能力，完善材料標(biāo)準(zhǔn)及評價(jià)體系建設(shè)。2.2.行業(yè)景氣度提升，靶材企業(yè)再迎機(jī)遇隨著全球集成電路行業(yè)發(fā)展，靶材市場規(guī)模將迎來快速增長，預(yù)計(jì)將從2022年的18.46億美元提升至2025年的26.61億美元。半導(dǎo)體用靶材在芯片晶圓制造和封裝工藝中均有應(yīng)用，未來隨著全球的集成電路市場規(guī)模從2022年的727億美元提升至1048億美元，半導(dǎo)體用靶材的市場規(guī)模也將從2022年的18.46億美元提升至2025年的26.61億美元，年均復(fù)合增速約13%。半導(dǎo)體用鋁、鈦靶材國內(nèi)外技術(shù)水平相當(dāng)，但在銅、鉭、鈷和鎳鈷、鎢等靶材方面，掌握領(lǐng)先技術(shù)的國內(nèi)企業(yè)較少。國內(nèi)外主要生產(chǎn)企業(yè)均能制備多種型號的半導(dǎo)體用鋁、鈦靶材，上游高純鋁生產(chǎn)企業(yè)主要有海德魯、新疆眾合等，鈦方面主要是三菱化學(xué)，寧波創(chuàng)潤等。但在銅、鉭靶材生產(chǎn)方面，國內(nèi)因?yàn)樵谠牧想s質(zhì)、缺陷控制技術(shù)、靶材組織均勻性控制及取向分布等方面與海外還存在差距，掌握領(lǐng)先技術(shù)的國內(nèi)企業(yè)較少。銅靶、鉭靶材、和上游高純銅原料主要生產(chǎn)企業(yè)有日礦金屬、有研新材、江豐電子等，高純鉭原料主要是日礦金屬、世泰科、東方鉭業(yè)等。其他靶材，例如鈷和鎳鈷、鎢及鎢合金靶材，國產(chǎn)化程度低，上游原料企業(yè)國內(nèi)的有金川集團(tuán)、廈門鎢業(yè)等。國內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)江豐電子、有研新材，在生產(chǎn)高端集成電路用靶材方面，取得重大突破。國內(nèi)知名靶材公司，例如有研新材、江豐電子，在高端集成電路用靶材國產(chǎn)化方面，推進(jìn)節(jié)奏較快。其中有研新材的先進(jìn)制程大尺寸超高純銅合金已經(jīng)批量供貨下游全球一流企業(yè)，12英寸鉭靶也通過驗(yàn)證，在實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代的同時(shí)，積極拓展海外市場。江豐電子的高純金屬靶材批量應(yīng)用于全球知名芯片廠商的7nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)的芯片生產(chǎn)，并進(jìn)入先端的5nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)，已具備半導(dǎo)體靶材國產(chǎn)替代的技術(shù)基礎(chǔ)。同時(shí)，江豐電子還將建設(shè)韓國生產(chǎn)基地，發(fā)力國外市場。未來這兩家企業(yè)有望帶領(lǐng)國內(nèi)企業(yè)突圍，拓展更多國際知名客戶，提升全球市場占有率。隨著國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)突圍、壯大，將拉動對靶材的需求量，預(yù)計(jì)到2025年國內(nèi)集成電路靶材市場將增至5.76億美元，占全球市場的比例有望升至22%。國內(nèi)半導(dǎo)體材料市場規(guī)模預(yù)計(jì)將從2022年的136.5億美元提升至2025年的214.8億美元。同時(shí)隨著國內(nèi)原材料提純技術(shù)的發(fā)展，和靶材晶體控制技術(shù)的提升，集成電路用鈷、鎢等靶材的國產(chǎn)化率也將逐步加大，預(yù)計(jì)國內(nèi)集成電路靶材市場將從2022年的3.66億美元提升至2025年的5.76億美元，CAGR約為16.3%，占全球市場比例也將提升至約22%。3.近水樓臺，顯示靶材迎高質(zhì)量發(fā)展3.1.低電阻、大尺寸為顯示用靶材發(fā)展方向LCD和OLED有著不用的發(fā)光原理，內(nèi)部結(jié)構(gòu)也有所不同，因此所采用的濺射靶材，及其扮演的角色也有差異。LCD使用液晶層來控制光的透過，自身并不會發(fā)光。OLED采用有機(jī)化合物層來直接發(fā)光，每個(gè)像素都是一個(gè)獨(dú)立的發(fā)光源，不需要背光源，因此在發(fā)光層上下有金屬陰極和陽極，從而實(shí)現(xiàn)電致發(fā)光。所以LCD和OLED采用的靶材或者相同靶材扮演的角色也會有所不同，例如，ITO靶材制備的透明導(dǎo)電膜，在OLED中還可以用作陽極材料。平面顯示用靶材按組成可分為ITO、IGZO、Mo、Cu、Al等，但組成相似的靶材在LCD和OLED中的用處可能不同。例如ITO靶材可用作濺射成透明導(dǎo)電膜，但是在OLED中，它除了這一功能外，還可以用作陽極材料，類似的還有Mo、Al靶材，既可以用來制備電極布線膜，還可作為OLED的陰極材料。此外，與LCD不同的是，OLED中還有電致發(fā)光薄膜，通常采用ZnSMn、Y2O3等靶材濺射而成。下游終端電視和智能手機(jī)屏幕的不斷迭代，將對上游材料提出更新的要求。平面顯示行業(yè)中LCD和OLED下游應(yīng)用占比最大的分別是電視和智能手機(jī)行業(yè)，未來6年，預(yù)計(jì)這一格局沒有大的變化。因此上游材料未來的發(fā)展方向，將圍繞著電視屏幕大尺寸、以及智能手機(jī)屏幕柔性化，減薄的趨勢，而進(jìn)行更新迭代。平面顯示用ITO靶材未來將圍繞低電阻率、高密度、大尺寸、靶本一體、高效率使用方面進(jìn)行發(fā)展迭代。其中靶材電阻率的降低有利于提高TCO膜的導(dǎo)電性能，同時(shí)ITO在OLED中可用作陽極材料，低電阻的需求更高。密度的提高能表現(xiàn)在減少靶材黑化、降低電阻率和成本。而大尺寸和靶材本體一體化則主要是為滿足LCD尺寸增大的趨勢。而提高靶材利用率，則可以降低下游的使用成本。3.2.顯示行業(yè)全球領(lǐng)先，高端靶材有望國產(chǎn)化我國將持續(xù)引領(lǐng)全球顯示行業(yè)高速發(fā)展。據(jù)中國電子企業(yè)協(xié)會，2022年全球顯示行業(yè)市場規(guī)模大約1462億美元，其中LCD顯示約827億、占比57%，OLED顯示218億、占比約28%，未來5年行業(yè)或?qū)⒕S持年均復(fù)合增速11.8%，增至2554億美元。2022年我國顯示行業(yè)規(guī)模居世界首位，約524億美元（3671億元）。未來我國顯示行業(yè)的快速發(fā)展將帶動上游材料的需求，國內(nèi)靶材企業(yè)或“近水樓臺先得月”。預(yù)計(jì)2025年全球顯示用靶材市場規(guī)模將增至19.92億美元，國內(nèi)市場規(guī)模升至9.8億美元。預(yù)計(jì)我國平面顯示用靶材市場規(guī)模將從2022年的7.1億美元，增長至2025年的9.8億美元，CAGR為11%。屆時(shí)全球的平面顯示用靶材市場規(guī)模也將從14.58億美元提升至19.92億美元。國內(nèi)企業(yè)在平面用靶材方面基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化替代，但高端靶材的生產(chǎn)仍需突破。國內(nèi)平面顯示用靶材知名企業(yè)包括隆華科技、阿石創(chuàng)、江豐電子、歐萊新材、映日科技、先導(dǎo)薄膜等公司，他們的產(chǎn)品已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代，但高端平面顯示用靶材、例如IGZO等布局較少。這六家公司的客戶基本都包括了國內(nèi)外知名的面板生產(chǎn)企業(yè)，例如京東方，華星光電等公司，未來隨著國產(chǎn)靶材技術(shù)的創(chuàng)新升級，憑借“近水樓臺”優(yōu)勢，高端品部分也將有望實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代。4.光伏技術(shù)迭代，為靶材創(chuàng)造新機(jī)4.1.光伏降本增效，靶材機(jī)遇挑戰(zhàn)并存靶材可用來制備薄膜電池和HJT電池的光吸收層、TCO層等。在薄膜電池中，例如碲化鎘薄膜電池，主要采用碲化鎘、ITO靶材等來濺射沉積光吸收層、TCO層等。而HJT電池主要是采用ITO靶材，在電池的雙面制備TCO層。太陽能電池用靶材也可分為陶瓷類和金屬類，其用途有所不同。其中陶瓷類的ITO、AZO靶材可用來濺射透明導(dǎo)電層（TCO），AZO靶材因使用成本較低，可替代部分ITO靶材。碲化鎘、銅銦鎵等靶材可用作光吸收層。而金屬類的靶材中，鋁、銅靶可用作電池的導(dǎo)線層，鉬靶可用來制備背電極材料。下游應(yīng)用廣泛的ITO靶材，在光伏領(lǐng)域中，還有降本等較為迫切的發(fā)展需要。太陽能電池組件，特別是HJT電池降本需求推動下，靶材降本大勢所趨，未來或?qū)@靶材的穩(wěn)定性提升、高密度化、使用高效率化、原材料降本方面控制靶材的使用成本，滿足下游需求。國內(nèi)布局光伏用靶材知名企業(yè)眾多，大多集中在ITO靶材生產(chǎn)和研發(fā)上。在ITO靶材方面，隆華科技、歐萊新材、映日科技、先導(dǎo)薄膜已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)供貨，其中先導(dǎo)薄膜除ITO靶材外，在CdTe等靶材生產(chǎn)上也在業(yè)內(nèi)具有高的知名度，此外阿石創(chuàng)的驗(yàn)證導(dǎo)入工作也在推進(jìn)。而金屬類靶材，例如鋁靶，則主要是江豐電子在生產(chǎn)制備，其客戶有SunPower。4.2.HJT產(chǎn)業(yè)化之風(fēng)漸起，靶材或受益隨著晶硅及薄膜太陽能電池產(chǎn)量提升，靶材的需求量也將穩(wěn)定增長。預(yù)計(jì)全球晶硅太陽能電池組件產(chǎn)量將從2022年的368GW，提升至2025年的650GW，CAGR為20.9%；國內(nèi)的晶硅組件產(chǎn)量將從289GW提升至510GW，CAGR為20.9%。同時(shí)，薄膜太陽能電池組件在BIPV等應(yīng)用場景拓展下，需求或?qū)⒅鸩教嵘?，預(yù)計(jì)全球產(chǎn)量將從2022年的9.2GW，提升至2025年的11.4GW，國內(nèi)的產(chǎn)量預(yù)計(jì)從0.11GW提升至0.12GW。晶硅和薄膜電池太陽能電池的發(fā)展，也將拉動靶材的需求。而晶硅太陽能電池中，HJT電池對于靶材單耗更大，隨著HJT滲透率提升，也將進(jìn)一步拉動靶材需求量。截至2022年底，已經(jīng)有多個(gè)全球知名光伏企業(yè)提高了HJT的產(chǎn)能，例如愛康、RECGroup、通威股份等。此外，國內(nèi)目前仍有多家企業(yè)規(guī)劃HJT產(chǎn)能，未來隨著產(chǎn)能釋放，HJT電池的滲透率將逐步加大，屆時(shí)ITO等靶材的需求量或?qū)⒌玫娇焖偬嵘?。未來太陽能電池用靶材需求提升，或帶動市場?guī)模增長。預(yù)計(jì)全球太陽能電池用靶材市場規(guī)模將從2022年的10.16億美元提升至2025年的13.18億元，CAGR為9.1%，而國內(nèi)市場規(guī)模在HJT電池需求的拉動下，將從0.91億美元提升至2025年的3.92億美元，CAGR為62.7%。5.新一代存儲技術(shù)，或催生靶材需求5.1.記錄靶材，可用于新一代磁存儲器磁記錄用靶材在磁盤的介質(zhì)和磁頭部分均有應(yīng)用。磁盤的記錄介質(zhì)層通常采用靶材濺射成磁性薄膜形成，包括記錄層、中間層和襯層。當(dāng)沒有外部磁場作用時(shí)，記錄層的磁極無序，而當(dāng)受到磁頭磁場作用時(shí)，記錄層磁極方向變?yōu)榕c磁場同向，從而存儲信息。信息的讀取則通過未通電磁頭經(jīng)過磁盤的表面，產(chǎn)生感應(yīng)電流得到。隨著磁記錄技術(shù)的迭代，磁記錄靶材種類及品質(zhì)也在不斷更新。在硬盤驅(qū)動器（HDD）中，記錄介質(zhì)用的靶材包括了用于記錄層中的Co-Cr-Pt類靶材，用于中間層的Ni-W類的靶材和用于襯底層的Co-Fe類靶材。而磁頭則采用合金類靶材，例如Mn、Ni系合金靶。隨著存儲技術(shù)發(fā)展，新一代非易失性半導(dǎo)體存儲器MRAM具備較大