中國製造:讓國產靶材「濺射」全球

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現代生活中人們每時每刻離不開濺射靶材。

智慧型手機、信用卡、照相機、二代身份證……它們都有一顆「芯」。

而晶片中長度近萬米的超細金屬導線,就是由濺射靶材製造。

隨著半導體行業的迅速發展,對濺射靶材的需求越來越大,已成為半導體工業的戰略性關鍵材料。

但是長期以來,我國的濺射靶材完全依賴美國、日本進口,不僅限制了我國電子材料及半導體行業的發展,更影響到國家半導體信息產業及戰略安全。

有人曾戲言,我國的半導體晶片產業除了水和空氣來自中國,其餘所有的設備、材料和工藝都來自國外。

但中國需要半導體材料產業的發展,它是國家安全和所有信息產業進步的基礎。

一、高純金屬靶材簡介

隨著科學技術的進步,尤其是電子器件朝著小型化、集成化、低功耗的趨勢發展,電子薄膜材料越來越受到重視,電子薄膜材料的製備工藝也取得了很大的進展,已經應用於電子器件的大規模生產中。

目前,電子薄膜材料的製備工藝主要包括物理氣相沉積技術(pVO)、化學氣相沉積技術(CVD)等。

濺射屬於物理氣相沉積技術的一種,是製備電子薄膜材料的主要技術之一,它利用離子源產生的離子,在高真空中經過加速聚集,而形成高動能的離子束流,轟擊固體表面,離子和固體表面原子發生動能交換,使固體表面的原子離開固體並沉積在基底表面,被轟擊的固體是用濺射法沉積薄膜的原材料,稱為濺射靶材。

濺射靶材工作原理基本情況

一般來說,濺射靶材主要由靶坯、背板等部分構成,其中,靶坯是高速離子束流轟擊的目標材料,屬於濺射靶材的核心部分,在濺射鍍膜過程中,靶坯被離子撞擊後,其表面原子被濺射飛散出來並沉積於基板上製成電子薄膜;由於高純度金屬普遍較軟,而濺射靶材需要安裝在專用的機台內完成濺射過程,機台內部為高電壓、高真空環境,因此,背板主要起到固定濺射靶材的作用,且需要具備良好的導電、導熱性能。

二、高純金靶材應用

濺射靶材的應用領域廣泛,由於應用領域的不同,濺射靶材對金屬材料的選擇和性能要求存在一定差異。

三、產業鏈及工藝流程圖

高純金屬靶材產業鏈

相關工藝流程

四、高純金屬靶材市場分析

20世紀90年代以來,隨著消費電子等終端應用市場的飛速發展,高純濺射靶材的市場規模日益擴大,呈現高速增長的勢頭。

據統計,2014年世界高純濺射靶材市場的年銷售額約85.7億美元。

據預測,未來5年,世界濺射靶材的市場規模將超過160億美元,高純濺射靶材市場規模年複合增長率可達到13%。

國際半導體設備與材料協會(SEMI)2014年4月公布統計數據:2013年全球半導體材料銷售額為434.6億美元,其中晶圓製造材料銷售額為227.6億美元,封裝材料為207億美元。

在晶圓製造材料中,濺射靶材約占晶片製造材料市場的2.6%。

在封裝測試材料中,濺射靶材約占封裝測試材料市場的2.3%。

2014年全球半導體用濺射靶材銷售額為11.6億美元。

中國半導體產業的持續發展也為半導體製造材料市場的發展奠定了良好的基礎。

2013年,我國半導體製造材料市場規模達到485.34億元,較2011年上漲了22.0%。

預計到2015年,市場規模將達到619.57億元。

其中,2014年,我國集成電路用濺射靶材市場規模為11.3億元,較2011年上漲了36.1%,預計到2016年將達到14.8億元。

太陽能光伏產業的快速發展給太陽能電池用濺射靶材市場帶來了巨大的成長空間,2014年全球太陽能電池用濺射靶材市場規模15.2億美元,比2013年增長31.2%。

五、高純金屬靶材行業格局

①跨國公司競爭優勢明顯處於行業領導地位

高純濺射靶材是伴隨著半導體工業的發展而興起的,屬於典型的技術密集型產業,產品技術含量高,研發生產設備專用性強。

美國、日本的半導體工業相繼催生了一批高純濺射靶材生產廠商,並於當前居於全球市場的主導地位,在一定程度上,全球半導體工業的區域集聚性造就了高純濺射靶材生產企業的高度聚集。

②國內專業廠商興起與跨國公司的差距逐步縮小

國內市場中,高純濺射靶材產業起步較晚,主要高純濺射靶材生產企業均由國有資本和少數民營資本所投資。

目前,國內高純濺射靶材生產企業已經逐漸突破關鍵技術門檻,打破了濺射靶材核心技術由國外壟斷、產品供應完全需要進口的不利局面,不斷彌補國內同類產品的技術缺陷,進一步完善濺射靶材產業發展鏈條,並積極參與國際技術交流和市場競爭。

技術發展方向

①提高濺射靶材利用率

②精確控制濺射靶材晶粒晶向

③濺射靶材大尺寸、高純度化發展

六、相關政策解讀

①《新材料產業「十二五「發展規劃》

積極發展高純稀有金屬及靶材,大規格鉬電極、高品質鉬絲、高精度鎢窄帶、鎢鉬大型板材和製件、高純睞及合金製品等高技術含量深加工材料;積極開發高導熱銅合金引線框架、鍵合絲、稀貴金屬釺焊材料、鋼錫氧化物(ITO)靶材、電磁屏蔽材料,滿足信息產業需要。

②《新材料產業「+二五「重點產品目錄》

高性能靶材(包括超高純鋁、鈦、銅濺射靶材,超大尺寸高純鋁、銅、鉻、鉬濺射靶材,高純相及其靶材等)被列為新材料產業「十二五「重點產品。

③《「十二五「國家戰略性新興產業發展規劃》

積極發展高純稀有金屬及靶材、原子能級鋯材、高端鎢鉬材料及製品等,加快推進高純矽材料、新型半導體材料、磁敏材料、高性能膜材料等產業化。

七、國內外知名企業

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