導語：從行業角度看，國內靶材市場至少有十倍的進口替代空間。靶材是半導體、顯示面板、異質結光伏領域等的關鍵核心材料，存在工藝不可替代性。據測算 2019年全球靶材市場規模在 160 億美元左右，而國內總需求佔比超 30%。本土廠商供給約佔國內市場的 30%，以中低端產品為主，高端靶材主要從美日韓進口，當前國內頭部企業靶材合計營收在 30-40 億元範圍，佔國內總需求 10%左右。國家 863 計劃、02 專項、進口關稅、材料強國戰略等政策大力扶持，國產替代勢在必行且空間巨大，優質訂單也將持續向第一梯隊企業聚集。
核心要點：
平板顯示：享受產業鏈大遷徙中的紅利。2020 年全球平板顯示靶材市場規模約 52 億美元，複合增速約 8%。國內市場規模約 165.9 億元，複合增速約 20%，全球佔比約 47%。未來發展趨勢是：4N 級高純、大尺寸、高濺射率、晶粒晶向精確控制。
晶片：壟斷「圍剿」下的單點突破。2020 年全球半導體靶材市場規模達 15.67億美元，我國半導體靶材市場規模約 29.86 億元，日美廠商壟斷 90%的晶片靶材市場份額。晶片是靶材最頂尖的應用領域，主要在「晶圓製造」和「晶片封裝」兩個環節使用，其中介質層、導體層、保護層都要使 5N 級以上純度的靶材濺射鍍膜，先進位程要求更高純度的金屬。晶片靶材具有多品種、高門檻、定製化研發的特點，以銅、鉭、鋁、鈦為主，構建起集成電路中的電路互連導體。伴隨 5G 的崛起和全球晶圓製造產能轉移，大基金及政策支持，國內晶片製造市場發展加速。競爭態勢正從「高度壟斷」到政策扶持「單點突破」階段。
ITO：LCD、OLED、異質結光伏技術構建需求格局。ITO（氧化銦錫）靶材是濺射靶材中陶瓷靶材（化合物靶材）的一種，在顯示靶材中佔比將近 50%。「常壓燒結法」是製備 ITO 靶材的主流技術，制粉純度要求為 4N-5N 級。日韓企業處於 ITO 靶材壟斷地位，日礦和三井佔據高端 TFT-LCD 用 ITO 靶材市場。在國家政策的扶持下，晶聯光電、先導、阿石創等國內 ITO 靶材企業正逐漸突破關鍵技術，在性價比和響應速度方面構建壁壘。
高純金屬是製作靶材的核心原材料，5N 級任重道遠。全球範圍內高純金屬產業集中在美國、日本等國家，國產靶材的大部分高純原料依賴進口，銅鈦鋁小部分可以自給。挪威海德魯是全球 5N5 級高純鋁最大的公司。
1、 什麼是靶材？——「被忽視」的核心耗材
1.1 靶材是濺射鍍膜工藝的轟擊目標
靶材是製備薄膜的主要材料之一，主要應用於集成電路、平板顯示、太陽能電池、記錄媒體、智能玻璃等，對材料純度和穩定性要求高。濺射靶材的工作原理：濺射是製備薄膜材料的主要技術之一，它利用離子源產生的離子，在真空中經過加速聚集，而形成高速度能的離子束流，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，被轟擊的固體即為濺射靶材。靶材發展趨勢是：高濺射率、晶粒晶向控制、大尺寸、高純金屬。
1.2 工藝：高純、塑形、熱處理、濺射應用（略）
1.3 分類：銅、鋁、鉬和 ITO 靶最為常見
銅、鋁、鉬、ITO 是應用最廣的靶材。（1）根據形狀分類，主要有長靶、方靶與圓靶。（2）按化學成分分類，主要有單質金屬靶材、合金靶材、陶瓷化合物靶材。（3）按應用領域分類，主要有半導體用靶材、平板顯示用靶材、太陽能電池用靶材等。
高純濺射靶材集中應用於平板顯示、信息存儲、太陽能電池、晶片四個領域，合計佔比達 94%。晶片認證對靶材要求最為嚴格。（1）晶片靶材是製造集成電路的關鍵原材料，也是技術要求最高的靶材。從技術要求來看，半導體靶材要求超高純度金屬、高精密尺寸、高集成度等，往往選取高純銅、高純鋁、高純鈦、高純鉭、銅錳合金等，集成電路晶片通常要求鋁靶純度在 5N5 以上。（2）平板顯示靶材的原材料有高純度鋁、銅、鉬等，還有摻錫氧化銦（ITO），主要用於高畫質電視、筆記本電腦等。平板顯示靶材技術要求高，它要求材料高純度、面積大、均勻性好。平板顯示靶材通常要求鋁靶純度在 5N 以上。（3）信息存儲靶材具備高存儲密度、高傳輸速度等特性。（4）工具改性靶材的原材料有純金屬鉻、鉻鋁合金等，主要用工具、模具等表面強化，性能要求較高、使用壽命延長。
靶材產業鏈基本呈金字塔分布。產業鏈主要分金屬提純、靶材製造、濺射鍍膜、終端應用四個環節。其中濺射鍍膜是整個產業鏈中技術要求最高的環節。濺射薄膜的品質對下遊產品的質量具有重要影響。終端應用環節是整個產業鏈中規模最大的領域，包括半導體晶片、平板顯示器、太陽能電池等領域。
2、 為何有十倍市場空間？——「卡脖子」壟斷下的突圍戰
2.1 美日龍頭壟斷，國產替代大勢，十倍空間可期
從行業角度看，國內濺射靶材市場至少有十倍的進口替代空間。靶材是半導體、顯示面板等的關鍵核心材料，2019 年全球靶材市場約在 160 億美元左右，國內總需求佔比超 30%。根據諮詢公司行業報告測算，本土靶材廠商約佔國內市場 30%的份額，對應 90 億元的營收總額，但是國內濺射靶材主要應用於中低端產品，而高端靶材產品則從美日韓進口，江豐電子、隆華科技、阿石創、有研新材、先導、映日、新疆眾和等國內頭部企業靶材合計營收在30-40 億元範圍，佔國內總需求 10%左右。伴隨全球分工及產業鏈轉移，本土企業正處在加速替代過程中。若我國靶材市場完全實現自給自足，且訂單逐步向第一梯隊企業聚集，則頭部企業國產替代空間可達十倍。根據以上測算，疊加靶材國產替代進程不斷加速的趨勢，我們認為濺射靶材市場至少有十倍的進口替代空間。
日美企業壟斷，全球濺射靶材 CR4 企業市場集中度達 80%。靶材應用性較強，濺射靶材行業在全球範圍內呈現明顯的區域集聚特徵，國外知名靶材公司在靶材研發生產方面已有幾十年的積澱，在靶材市場佔據絕對的優勢。根據智研諮詢數據，目前全球濺射靶材市場主要有四家企業：JX 日礦金屬、霍尼韋爾、東曹和普萊克斯，合計壟斷了全球 80%的市場份額。尤其是濺射靶材中最高端的晶圓製造靶材市場基本被這四家公司所壟斷，合計約佔全球晶圓製造靶材市場份額的 90%，其中 JX 日礦金屬規模最大，佔全球晶圓製造靶材市場份額比例為 30%。
濺射靶材產業鏈呈金字塔型分布，逐步向國內轉移。（1）高純金屬供給以及高純濺射靶材製造環節技術門檻高、設備投資大，具有規模化生產能力的企業數量少，主要分布在美國、日本等國家和地區。長期以來，中國廠商主要通過從國外進口獲得高純金屬供給。（2）儘管在濺射鍍膜環節具有規模化生產能力的企業數量相對較多，但質量參差不齊，美國、歐洲、日本、韓國等知名企業居於技術領先地位，品牌知名度高、市場影響力大，通常會將產業鏈擴展至下遊應用領域，利用技術先導優勢和高端品牌迅速佔領終端消費市場，如 IBM、飛利浦、東芝、三星等。（3）終端應用環節是整個產業鏈中規模最大的領域，其產品的開發與生產分散在各個行業領域，同時，此環節具有突出的勞動密集性特點，參與企業數量最多，並逐漸將生產工廠向人力成本低的國家和地區轉移。（4）在靶材產業鏈的區域分布上，美國、日本跨國集團產業鏈完整，囊括各個環節，在掌握先進技術以後實施壟斷和封鎖，主導著技術革新和產業發展；韓國、新加坡及中國臺灣地區在磁記錄及光學薄膜領域有所特長。（5）從全球終端製造來看來看，晶片及液晶面板行業製造向中國大陸轉移趨勢愈演愈烈，中國正在迎來這一領域的投資高峰。為此高端濺射靶材的應用市場需求正在快速增長。
2.2 全球靶材市場空間測算：2020 年約 196 億美元，複合增速 14%
根據江豐電子與阿石創招股說明書的數據以及我們對靶材四大領域的拆分估算預測。2013-2020 年，全球濺射靶材市場規模將從 75.6 億美元上升至 195.63 億美元，複合增速為 14.42%。
arch 預測，2019 和 2020 年全球 FPD 市場規模可達 1420 億美元和 1460 億美元，增長率分別為 4.41%和 2.82%。相應地，平板顯示用靶材市場規模也將處於較快增長狀態。根據江豐電子、阿石創招股說明書數據，2016 年球平板顯示靶材市場規模為 38.1 億美元，2013-2016 年複合增長率為 8.9%，2017-2020 年我們預計若維持 8.1%複合增速，2020 年全球平板顯示靶材市場規模將達到 52.03 億美元。
2020 年全球半導體靶材市場規模將達 15.67 億美元，複合增速約 4.66%。我們預計未來幾年半導體靶材市場整體穩定，仍將保持中速增長，在 2020 年市場規模達 15.67 億美元。
2020 年全球太陽能電池靶材市場規模將達 57.13 億美元，複合增速約 25.58%。預計未來幾年，全球太陽能電池行業仍然處於產業上升階段，市場進一步全球化同時拉動太陽能電池用靶材市場規模保持 20%以上的增速，我們預計 2020 年全球太陽能電池用靶材市場規模將達 57.13 億美元。
2020 年全球記錄媒體靶材市場規模將達 58.19 億美元，複合增速約 14.76%。據 Well Fargo Securities預測，未來幾年 HDD 的出貨總容量依然會保持增長態勢，年複合增長率達到 18.43%。到2021 年，機械硬碟的出貨總容量將會達到 1259EB，相較於 2017 年增長了 96.72%。HDD 市場容量不斷增長的帶動，全球記錄媒體用靶材市場規模不斷擴大，處於穩定的 12%以上高增長狀態。我們預計 2020 年全球記錄市場用靶材市場規模將達 57.13 億美元。
2.3 國內靶材市場空間測算：2020 年約 337 億元，複合增速 18%
2013-2020 年我國濺射靶材市場規模將從 106.3 億元升至 337.38 億元，複合增速為17.94%。
2020 年我國平板顯示靶材市場規模約 165.9 億元，複合增速約 22.80%。我們預計未來平板顯示用靶材市場規模仍將保持 20%左右的增速，在 2020 年市場規模將達 165.9 億元。
2020 年我國半導體靶材市場規模將達 29.86 億元，複合增速約 17.95%。預計 2020 年我國晶圓廠產能將達 150 萬片/月，這也將帶動國內靶材市場需求大幅增加。同時，隨著國產濺射靶材技術的成熟，尤其是國產濺射靶材具備較高的性價比優勢，並且符合濺射靶材國產化的政策導向，中國濺射靶材的市場規模和市場份額將進一步擴大和提高。預計 2020 年中國半導體靶材市場規模達 29.86 億元。
2020 年我國太陽能電池靶材市場規模將達 37.54 億元，複合增速約 40.35%。近年來，我國光伏機容量增速高達 50%以上，2016 年更是達到了 79.3%，遠遠高於全球增速。預計未來幾年，我國將持續加快能源結構優化調整，推動太陽能電池市場保持持續平穩的增長態勢，擴大在未來太陽能電池市場中的應用。同時，作為薄膜太陽能電池上遊的太陽能電池靶材市場規模也保持高速發展。我們預計 2020 年，中國太陽能電池用靶材市場規模可達 37.54 億元。
2020 年我國記錄媒體靶材市場規模將達 95.63 億元，複合增速約 8.65%。國內方面，受益機械硬碟短期內出貨總容量穩定增長態勢，中國記錄媒體靶材市場規模平穩高速增長，但增速略低於全球市場增速。2013 年至 2015 年中國記錄媒體靶材市場規模分別為 53.5 億元、58 億元、63.6 億元，我們預計 2020 年中國記錄媒體靶材市場規模將達 95.63 億元。
3、 全球頂級「掠食者」的朋友圈（略）
國外主要靶材產商集中於日本和美國。其中JX 日礦金屬產品主要以鈦靶為主，應用於大規模集成電路、平板顯示、相變光碟等領域，2018 年集團銷售額為 1003 億美元，綜合實力居國際第一，其在全球範圍內，佔據了半導體晶片領域約 30% 的靶材市場份額。霍尼韋爾主要銷售鈦鋁靶，鈦靶，鋁靶，銅靶，鉭靶等，應用於半導體和平板領域，2018 年集團銷售額為 408 億美元，其高純鈦靶材的加工能力和市場佔有率居全球第一。
3.1 JX 日礦金屬：晶片級靶材全球市佔率第一，銅靶是特色
3.2 霍尼韋爾：全球最大 5N 級鈦供應商，ECAE 技術特色
3.3 東曹：獲得 Applied Materials 授權，晶片級鋁靶是特色
3.4 普萊克斯：Applied Materials 授權，晶片級鋁靶與東曹抗衡
3.5 第二梯隊：威廉士、光洋、賀利氏、攀時、住友、愛發科等
第二梯隊靶材公司各具特色，卡位細分領域。（1）威廉士 Williams（美國）在貴金屬靶材、磁記錄靶材上有較強的優勢，是蒸鍍材料最大供應商；（2）光洋 Solar（中國臺灣）在磁記錄、數據存儲方面有優勢；（3）賀利氏（德國）是全球最大的磁記錄靶材供應商，佔全球市場的 50%；（4）攀時和斯塔克是全球最大鉬靶供應商；（5）Sumitomo（日本）住友集團，有自產高純原材料如鋁、鈦、銅等，生產靶材得到日本電子廠商集團（如 SONY）的認可；（6）愛發科 ULVAC（日本）和日本電真空不僅生產濺射臺，並配套靶材供應；（7）Umicore（比利時）、Tanaka（日本）等主業則均是貴金屬相關材料領域的廠家。
4、 平板顯示：享受產業鏈大遷徙中的紅利
4.1「平板顯示」是靶材最大的應用領域
平板顯示器多由金屬電極、透明導電極、絕緣層、發光層組成，為了保證大面積膜層的均勻性，提高生產率和降低成本，幾乎所有類型的平板顯示器件都會使用大量的鍍膜材料來形成各類功能薄膜，其所使用的 PVD 鍍膜材料主要為濺射靶材，平板顯示器的很多性能如解析度、透光率等都與濺射薄膜的性能密切相關。
LCD 是大面積平板顯示領域主流，OLED 是智慧型手機廠商首選，但均需要靶材在玻璃基板上鍍膜。平板顯示行業最主要的兩種面板為 LCD（液晶顯示器）面板和 OLED（有機電雷射顯示）面板。相較 LCD 面板，OLED 面板的優勢主要體現在面板厚度更輕薄、功耗更低、更省電、有柔性、對比度更高、響應時間更低。然而現階段 OLED面板也存在著壽命較低、成本較高、對眼睛傷害較大更問題。
OLED 國內現有 14 條產線，存在技術存在差距，但良品率顯著提升。其中京東方共計擁有 3 條 AMOLED 產線，總產能達 10 萬片/月，並擁有一條年產 100 萬片 8 英寸矽基 MicroOLED 線；深天馬共計擁有 3 條 AMOLED 產線 2 條，總產能為 3 萬片/月。6 代柔性 AMOLED產線為我國平板企業布局重點，現階段信利光電、和輝光電分別擁有一條產線，京東方、深天馬、維信諾、信利光電均為 6 代柔性 AMOLED 產線在建。LG8.5OLED 已於去年投產，為我國境內首條首條大尺寸 OLED 面板線；TCL 華星光電也於今年投資 460開啟 8.5 代印刷 OLED 線建設，預計於 2023 年完成。我國 OLED 屏的產品良率已顯著提高，將越來越多地進入世界主流手機廠商的供應鏈中。面板廠商的國產化也將促進我國靶材製造商的下遊需求，推動靶材市場的國產化。
4.2 技術難點：4N 級高純+大尺寸
顯示面板用靶材的發展趨勢是：高純金屬、大尺寸、高濺射率、晶粒晶向精確控制。平板顯示行業主要在顯示面板和觸控屏面板兩個產品的生產環節使用 PVD 鍍膜材料。其中，平板顯示面板的生產工藝中，玻璃基板要經過多次濺射鍍膜形成 ITO 玻璃，然後再經過鍍膜，加工組裝用於生產 LCD 及 OLED 面板等。觸控屏的生產，則還需將 ITO 玻璃進行加工處理、經過鍍膜形成電極，再與防護屏等部件組裝加工而成。此外，為了實現平板顯示產品的抗反射、消影等功能，還需在鍍膜環節中增加相應膜層的鍍膜。
高純度、大尺寸要求，價格為半導體靶材的 50%。平板顯示靶材金屬的純度需≥99.99%，相對密度要求≥99.5%，電阻率一般小於 1.7μΩ/cm2，抗摺疊強度要求≥170MPa。金屬期貨市場一般市售金屬純度約在 97%-99%，而平板顯示靶材要求的金屬純度為 4N，兩者相差較大。因此金屬提純是靶材廠商的一大技術難點，也是靶材供應國產化主要技術壁壘。平板顯示靶材與太陽能電池靶材價格與純度要求均相當。而半導體用靶材純度要求達到 6N 以上，因此其價格比平板顯示靶材貴 50%左右。
4.3 市場：全球 52 億美元，增速 8%；國內 166 億元，增速 20%
全球視角（面板）：出貨由「數量」到「面積」的導向，複合增速預計在 5%。面板行業「量增價降」，市場總規模趨穩。2013-2016 年 FPD 市場規模增速分別為 2.38%、1.55%、-3.05%和-5.51%。2017 年平板顯示市場規模達到 1290 億美元，增速為 7.5%。據 IHS 預測，2018-2020 年平板顯示市場規模分別為 1360 億美元、1420 億美元、1460 億美元，增長率分別為 5.43%、4.41%、2.82%。
國內視角（面板）：我國平板顯示市場過去 5 年複合增速 27%。根據賽迪顧問預測，2012-2019 年我國平板顯示行業複合增速為 27.3%，2019 年達 2753 億元。中國平板顯示過去幾年累計投資超過 1000 億美元，平板顯示製造已成為中國第三大製造業，預計中國平板顯示產業將成為全球最大規模製造基地。
全球視角（靶材）：2020 年市場規模約 52.03 億美元，複合增速約 8%。據 IHS DisplaySearch 預測，2019 和 2020 年全球 FPD 市場規模可達 1420 億美元和 1460 億美元，增長率分別為 4.41%和 2.82%。根據江豐電子、阿石創招股說明書數據，2016 年球平板顯示靶材市場規模為 38.1 億美元，2013-2016 年複合增長率為 8.9%， 2017-2020 年我們預計若維持 8.1%複合增速，2020 年全球平板顯示靶材市場規模將達到 52.03 億美元。
國內視角（靶材）：2020 年市場規模約 165.9 億元，複合增速約 20%。國內方面，平板顯示製造已成為中國第三大製造業，平板顯示在過去幾年累計投資超過 1000億美元，且 2012年至 2015 年間 FPD 市場規模增速均在 20%以上，預計 2020 年中國平板顯示產業將成為全球最大規模製造基地。我們預計未來平板顯示用靶材市場規模仍將保持 20%左右的增速，在 2020年市場規模將達 165.9億元。
4.4 競爭：從「高度依賴進口」到「政策加碼國產替代」
我國高度依賴進口，日企佔據國內市場主導地位。（1）愛發科佔據了鋁靶 50%的市場份額，其次是住友化學。（2）愛發科佔據銅靶 80%的市場份額。（3）鉬靶市場主要由奧地利攀時，德國世泰科和日本愛發科壟斷，國內四豐電子與阿石創突破鉬靶壟斷。（4）ITO 靶材市場則主要由日本三井礦業和 JX 日礦金屬佔據。
從「材料大國」向「材料強國」的戰略性轉變，國家政策加速面板靶材國產化。近年來國家正在大力推進平板顯示行業全產業鏈的國產化進程，其中作為上遊原材料，靶材的國產化進程也在迅速加速。國家「十三五」明確提出，到 2020 年重大關鍵材料自給率達到 70%以上，初步實現中國從材料大國向材料強國的戰略性轉變。2015 年 11 月多部委聯合發布《關於調整集成電路生產企業進口自用生產性原料、消耗品、免稅商品清單的通知》，通知規定，2019 年起從美國、日本進口靶材需要繳納 5-8%關稅。根據 2020 年 9 月 9 日在海關總署查詢到的稅率信息，背板的濺射靶材組件普通稅率達 17%，這有助於促進國內下遊廠商優先選擇國產靶材產品。
國內靶材廠家百花齊放，進口替代漸提速。近年來以江豐電子、阿石創、有研新材、隆華科技為首的國產靶材供應商在技術創新、認證壁壘等環節持續突破，已經成為了諸多半導體、平板顯示、太陽能電池國內外龍頭企業的供應商，正在改變我國靶材市場進口依賴的狀況。其中江豐電子、阿石創主要供應鋁靶和銅靶，四豐電子（隆華科技全資子公司）和阿石創在鉬靶領域處於全國領先地位，晶聯光電、阿石創、廣東先導和映日科技在 ITO 靶材領域技術較為領先。
我國主要面板廠商在逐年提高靶材供給端國產化率，今明兩年有望超 50%。我國主要靶材供應商，江豐電子、阿石創、四豐電子等均已成為京東方、華星光電等主要本土面板製造商的供應商。2020 年上半年新冠肺炎在全球範圍內蔓延，疊加以美國為首的西方國家對中國高端製造業持續打壓，也促使國內顯示面板行業開始從戰略上重新考量採購和供應渠道。根據預測，2020 年，中電熊貓與天馬微電子國產化率均有望從 30%左右提升至 50%，京東方有望從 25%提升至 30%，TCL 華星光電有望從 35%提升至 45%。隨著我國靶材生產廠商技術的不斷革新與進步以及國家對於面板製造商靶材國產化率不斷提出新要求，我國平板顯示用高純濺射靶材的進口依賴會逐步降低。
4.5 主要材料品類：鋁、銅、鉬、ITO
平面顯示領域銅、鉬靶用量最大，ITO 靶價最高。鋁靶價格相對低一些，是平板顯示行業常用的濺射靶材。
大尺寸面板對低電阻金屬要求提升，帶動「銅靶」需求。LG Display 是全球第一家成功實現將銅電極導入量產產線的廠商。2014 年，我國京東方與 TCL 華星光電兩家企業也將銅電極應用於部分設備中。銅靶材的技術壁壘主要也是提純，其純度要求同樣在 4N 以上，需要將硫化銅經乾燥前處理後溶解為氧化銅，再通過還原法製成粗銅，最後電器分解提煉為高純銅，難度很大。
鋁靶、銅靶的國產化主要壁壘為高純原料的提取。鋁靶、銅靶的國產化推進程度較高，或已經超過 70%，我國企業江豐電子、阿石創、四豐電子等已經成為了京東方、TCL 華星光電等面板製造商的供應商。新疆眾和、雲南有色、冶金礦業等也在技術驗證過程中。但在高純度銅鋁的供應上，我國現階段與世界領先企業仍有差距，一致性的穩定批產是基礎。
在平板顯示行業，鉬已經取代鉻成為了電極和配線材料的首選。這主要得益於鉬相較於鉻對環境友好，且其比抗阻和膜應力僅為鉻的 50%，性能更優良。鉬靶對於金屬原料純度同樣要求非常高，純度要求在 3N5 以上，理論密度在 10.2g/m3以上。鉬靶的製備主要通過粉末冶金的方式，控制純度的關鍵是選擇能實現快速緻密化的成形燒結技術，保證低孔隙率，控制晶粒度。鉬靶的主要供應商有奧地利攀時、德國世泰科等，國內鉬靶供應商包括隆華科技（四豐電子）、阿石創等。
5、 晶片：壟斷「圍剿」下的單點突破
5.1「晶片」是靶材最頂尖的應用領域
靶材用於「晶圓製造」和「晶片封裝」兩個環節，在晶圓製造環節主要被用作金屬濺鍍，在晶片封裝環節常用作貼片焊線的鍍膜。半導體晶片用金屬濺射靶材的作用，就是給晶片上製作傳遞信息的金屬導線。首先利用高速離子流，在高真空條件下分別去轟擊不同種類的金屬濺射靶材的表面，使各種靶材表面的原子一層一層地沉積在半導體晶片的表面上，然後再通過的特殊加工工藝，將沉積在晶片表面的金屬薄膜刻蝕成納米級別的金屬線，將晶片內部數以億計的微型電晶體相互連接起來，從而起到傳遞信號的作用。
介質層、導體層、保護層都要使 5N 級以上純度的靶材濺射鍍膜，是製備集成電路的核心材料之一。隨著信息技術的飛速發展，對集成電路的要求越來越高，電路中單元器件尺寸不斷縮小，元件尺寸由毫米級到微米級，再到納米級。每個單元器件內部由襯底、絕緣層、介質層、導體層及保護層等組成，其中，介質層、導體層甚至保護層都要用到濺射鍍膜工藝，因此濺射靶材是製備集成電路的核心材料之一。集成電路領域的鍍膜用靶材主要包括鋁靶、銅靶、鈦靶、鉭靶和鎢靶等，純度要求一般在 5N（99.999%）以上，鋁靶純度常常在 5N5（99.9995%）以上，晶片靶材價格相對也最為昂貴。
晶片靶材以銅、鉭、鋁、鈦為主，構建集成電路中的電路互連導體。「銅、鉭」的先進工藝可實現降低功耗、提高運算速度等作用，「鋁、鈦」的 110nm 以上工藝來保證可靠性和抗幹擾性等性能，例如：快閃記憶體存儲晶片、處理器晶片、電源管理、傳感器晶片。目前 14nm及 28nm 晶圓技術節點中除了使用「銅」做導線和「鉭」做阻擋層之外，還大量使用「鈦」作為高介電常數的介質金屬柵極技術的主要材料，「鋁」作為晶圓接合焊盤工藝的主要材料。總體來看，隨著晶片的使用範圍越來越廣泛，晶片市場需求數量呈爆發性增長，對於鋁、鈦、鉭、銅這四種業界主流的薄膜金屬材料的使用也一定會有長期的增長。
5.2 技術：多品種、大尺寸、5N 級高純
晶片靶材具有多品種、高門檻、定製化研發的特點。晶片靶材主要種類包括：（1）銅、鉭、鋁、鈦、鈷和鎢等高純濺射靶材；（2）鎳鉑、鎢鈦等合金類的濺射靶材。正是由於晶片靶材使用的金屬材質種類非常廣泛，在實際提純、加工、焊接過程技術門檻非常高，需要定製化研發突破。
大尺寸靶材是發展方向，晶粒晶向控制難度持續增加。12 英寸晶圓擁有較大的晶方使用面積，得以達到效率最佳化，12 英寸晶圓相對於 8 英寸晶圓的可使用面積超過兩倍以上，每片晶圓可使用率是前期晶圓的 2.5 倍。大尺寸晶圓要求靶材也朝著大尺寸方向發展，但隨尺寸增加，靶材在晶粒晶向控制難度呈指數級增加。在濺射過程中，濺射靶材中的原子容易沿著特定的方向濺射出來，而濺射靶材的晶向能夠對濺射速率和濺射薄膜的均勻性產生影響，最終決定產品的品質，因此，獲得一定晶向的靶材結構至關重要。但要使濺射靶材內部獲得一定晶向，存在較大的難度，需要根據濺射靶材的組織結構特點，採用不同的成型方法，進行反覆的塑性變形、熱處理工藝加以控制。
5N 級是晶片靶材的基本要求，先進位程要求更高純度的金屬。濺射薄膜的純度與濺射靶材的純度密切相關，為了滿足半導體更高精度、更細小微米工藝的需求，所需要的濺射靶材純度不斷攀升，甚至達到 99.9999%(6N)純度以上，先進位程要求更高純度的金屬。當濺射靶材受到高速度能的離子束流轟擊時，由於濺射靶材內部空隙內存在的氣體突然釋放，造成大尺寸的濺射靶材微粒飛濺，這些微粒的出現會降低濺射薄膜的品質甚至導致產品報廢，例如在極大規模集成電路製作工藝過程中，每 150mm 直徑矽片所能允許的微粒數必須小於30 個。
5.3 市場規模：全球 15.7 億美元，增速 7%
據 SEMI 統計，濺射靶材市場約佔晶圓製造材料的 2.6%，約佔封裝材料的 2.7%。
2020 年全球半導體靶材市場規模將達 15.67 億美元。據 SEMI 統計，靶材在晶圓製造和封測規模中分別佔比約為 3%。全球半導體靶材市場規模與全球半導體材料市場規模變化趨勢相近。2011-2014 年間，全球半導體靶材市場規模保持 5%左右的中速增長，2015 年由於封裝測試用靶材市場規模下降了 5.45%，導致整體半導體靶材市場規模跟隨下降 1.3%。但我們預計未來幾年半導體靶材市場整體穩定，仍將保持中速增長，在 2020 年市場規模達15.67 億美元。
2020 年我國半導體靶材市場規模將達 29.86 億元。中國半導體靶材市場相較全球市場增速更為明顯，處於較快發展階段。截止到 2017 年底，全球處於規劃或建設階段、預計於2017 年至 2020 年間投產的 62 座半導體晶圓廠中，有 26 座設於中國，佔全球總數的 42%。預計 2020 年我國晶圓廠產能將達 150 萬片/月，這也將帶動國內靶材市場需求大幅增加。同時，隨著國產濺射靶材技術的成熟，尤其是國產濺射靶材具備較高的性價比優勢，並且符合濺射靶材國產化的政策導向，中國濺射靶材的市場規模和市場份額將進一步擴大和提高。預計 2020 年中國半導體靶材市場規模達 29.86 億元。
5.4 競爭：從「高度壟斷」到政策扶持「單點突破」
晶片靶材市場集中度非常高，日美廠商約佔 90%。
晶片靶材生產集中於日美主要原因是：（1）美日半導體廠商對上遊原材料靶材的控制力度強。半導體技術更新不斷深化，對上遊原材料的質量提出更高的要求，以美、日為代表的半導體廠商需要加強對上遊原材料的技術創新，從而最大限度地保證半導體產品的技術先進性，因此美國、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。（2）美日對濺射靶材製造的技術壟斷。高純濺射靶材是以冶金提純、塑性加工、熱處理和機械加工為基礎的產業，屬於典型的技術密集型產業，生產技術、機器設備、工藝流程和工作環境要求非常嚴格，美國、日本為代表的濺射靶材生產商在掌握核心技術以後，執行非常嚴格的保密和專利授權措施，這對新進入行業的企業設定了較高的技術門檻。企業具備規模化生產能力，在掌握先進技術以後實施壟斷和封鎖，主導著技術革新和產業發展。（3）晶片客戶認證周期長，定製化程度高。在供應商與下遊用戶初步接觸後，需要經過供應商初評、報價、樣品檢測、小批樣使用、以及穩定性檢測等評價過程，才能成為正式供應商，一般需要 2-3 年，且一旦成為供應商後將與下遊客戶保持相對穩定的關係。
5G 崛起和全球晶圓製造產能轉移推動國內晶片製造市場發展。5G 的增長也將對晶片銷售產生直接影響。智慧型手機業務是所有行業中最大的半導體消費市場，2019 年的全球收入為 877 億美元，在經歷了 2018 年和 2019 年的下滑之後，全球智慧型手機業務有望在 2020年恢復年度出貨量增長，預期到 2020 年晶片銷售將增長 7%。同時，半導體市場還將受益於其他領域的重新增長，包括汽車、物聯網、數據中心和工業。全球晶圓製造產能逐漸向中國轉移。在全球處於規劃或建設階段、預計於 2017-2020 年間投產的 62 座半導體晶圓廠中，有 26 座設於中國，佔全球總數的 42%，僅 2018 年，中國大陸就會有 13 座晶圓廠建成投產。新增產線半導體原材料的選取通常採用「就近原則」，有望給我國靶材等半導體核心材料帶來快速成長機會。目前國內已量產的 12 寸晶圓廠共有 10 家，總產能 56.9 萬片每月；而目前建設中的 12 寸晶圓廠共有 9 家，總產能 54 萬片/月。若上述在建產能投產，相當於國內晶圓產能增加 95%，靶材市場需求也會相應大幅增加。
國家政策大力扶持：「863」、「02 專項」、稅收等。政策方面，國家高技術研究發展計劃「863 計劃」、國家科技重大專項「極大規模集成電路製造設備及成套工藝」專項基金「02 專項」、發改委的戰略轉型產業化項目都有針對性地把濺射靶材的研發及產業化列為重點項目，從國家戰略高度扶持濺射靶材產業發展壯大，國家產業政策、研發專項基金的陸續發布和落實，為濺射靶材行業的快速發展營造了良好的產業環境，將有力地引導濺射靶材產業持續健康發展，企業實力進一步增強。2018 年底進口靶材免稅期結束。2018 年底進口靶材免稅期結束，打開國內靶材國產替代可能。2015 年 11 月多部委聯合發布《關於調整集成電路生產企業進口自用生產性原料、消耗品、免稅商品清單的通知》，該《通知》規定：進口靶材的免稅期到 2018 年年底結束。意味著從 2019 年開始，日、美靶材需要繳納 5-8%關稅，為國內靶材企業創造生存、發展機遇。
一期 1387 億元、二期 2000 億元大基金助力。（1）2014 年 10 月，第一期國家集成電路產業投資基金（簡稱大基金）成立，規模達到 1387 億元，撬動 5145 億元的地方基金以及私募股權投資基金，總計約 6500 億元資金投入集成電路行業。（2）大基金二期成立於 2019 年 10 月 22 日，是一期的升級版。從當前大基金二期規劃來看，大基金二期較一期的投資規模提高了 42.86%，最高可投資 2000 億，覆蓋範圍是保持原有覆蓋，並追加下遊 5G、AI 等應用端的成熟企業。隨著國產濺射靶材的技術成熟，尤其是國產濺射靶材具備較高的性價比優勢，並且符合濺射靶材國產化的政策導向，我國濺射靶材的市場規模將進一步擴大，在全球市場中有望獲得更多客戶的認可，市場份額進一步提高。
6、 ITO：LCD、OLED、異質結光伏技術構建需求格局
6.1 什麼是 ITO 靶材？1600℃高純燒結的「氧化銦錫」材料
ITO（氧化銦錫）靶材是濺射靶材中陶瓷靶材（化合物靶材）的一種，在顯示靶材中佔比將近 50%。ITO 靶材就是將氧化銦和氧化錫粉末按一定比例混合後經過一系列的生產工藝加工成型，再高溫氣氛燒結（1600 度，通氧氣燒結）形成的黑灰色陶瓷半導體。ITO 靶材有中低端和高端之分：中低端 ITO 靶材有玻璃鍍膜靶材、發熱膜和熱反射膜靶材，包括汽車的顯示屏、一些儀器儀表的顯示。高端 ITO 靶材主要用於顯示器薄膜靶材、集成電路薄膜靶材以及磁記錄和光記錄膜靶材，尤其用於大面積、大規格的 LED、OLED 等領域，具備高密度、高純度、高均勻性等特點。
平板顯示和光伏是 ITO 靶材最核心應用領域。ITO 靶材可應用於以下領域：（1）平板顯示器（FPD）產業，如薄膜電晶體顯示器（TFT-LCD）、液晶顯示器（LCD）、高觸控螢幕（TouchPanel）、等離子管顯示器（PDP）、有機電致發光顯示（OLED）等；（2）光伏產業，如薄膜太陽能電池；功能性玻璃，如紅外線反射玻璃、抗紫外線玻璃如幕牆玻璃、飛機、汽車上的防霧擋風玻璃、光罩和玻璃型磁碟等。其中，平板顯示器及太陽能電池是其主要應用領域。
6.2 技術核心：4N-5N 級高純粉、低電阻率、高密度、大尺寸
ITO 制粉純度要求為 4N-5N 級，海外技術正佔據超額利潤。其中含銦（In2O3）90%~95%，含錫（SnO2）10%~5%，一般化學組成為 In2O3：SnO2=9:1（可根據需要改變配比），純度要求為 4N~5N。製取 ITO 粉體的方法分為溼法和幹法兩大類。溼法有尿素沉澱法、共沉澱法、有機溶劑共沸法、有機溶劑共沉澱法等，後兩種方法因成本高，應用較少；前兩種方法比較成熟，應用較多，特別是共沉澱法已被普遍採用。幹法即噴霧燃燒法，製備過程是將金屬銦和錫按比例配製熔化，攪拌均勻後倒入通入氧氣的霧化室，被高速氣流衝擊霧化成金屬微粒，同時發生氧化反應而製成 ITO 粉末。以 ITO 粉末為原料，通過一定的加工工藝將之製成 ITO 棒材，謂之 ITO 靶材（ITO
「常壓燒結法」是製備 ITO 靶材的主流技術。最初的生產方法是真空熱壓法，但是使用這種方法不僅花費的成本比較高，而且還不能夠提高工作的效率，更沒有讓產品的質量得到改善，只適用於低檔 TFT-LCD、建築玻璃鍍膜和冰櫃玻璃鍍膜等低端領域。隨後發明了常壓燒結法來製備 ITO 靶材，即採用預壓方式（或粉漿澆鑄）製備高密度靶材素胚，在一定溫度和氣氛下對靶材素胚進行燒結，通過對燒結溫度和燒結氣氛進行控制，使靶材素胚生長得到有效控制，達到高緻密化及分布均勻。用這種方法生產 ITO 靶材效率高、投入少、成本低、性能好，且能夠用於高端顯示器中。
「磁控濺射法」是公認製造 ITO 薄膜的最佳方法。ITO 薄膜的製備方法很多，目前應用最廣的有磁控濺射法、激活反應蒸發法、化學氣相沉積法和溶膠-凝膠工藝等。其中採用高密度和高純度靶材的磁濺射工藝是目前製備 ITO 薄膜發展最成熟的技術，已在工業上得到了廣泛應用，尤其是大面積高性能導電薄膜的製備，其導電性能、光學性能、均勻性能以及穩定性能都要高於其他方法所制薄膜。
低電阻率、高密度、大尺寸是 ITO 靶材發展關鍵。（1）降低電阻率。隨著 LCD 愈來愈精細化發展的趨向，以及它的驅動程序不同，需要更小電阻率的透明導電膜。（2）高密度化。靶材密度的改善直接帶來的益處主要表現在減少黑化和降低電阻率方面。靶材若為低密度時，有效濺射表面積會減少，濺射速度也會降低，靶材表面黑化趨勢加劇。高密度靶的表面變化少，可以得到低電阻膜。靶材密度與壽命也有關，高密度的靶材壽命較長，意味著可降低靶材成本。（3）尺寸大型化。隨著液晶模塊產品輕薄化和低價化趨勢的不斷發展，相應的 ITO玻璃基板也出現了明顯的大型化的趨勢，因此 ITO 靶材單片尺寸大型化不可避免。（4）靶材本體一體化。如前所述，靶材將朝大面積發展，以往技術能力不足時，必須使用多片靶材拼焊成大面積，但由於接合處會造成鍍膜質量下降，因此目前大多以一體成形為主，以提升鍍膜質量與使用率。未來LCD 玻璃基板尺寸的加大，對靶材生產廠家是一項嚴苛的挑戰。（5）使用高效率化。靶材使用率的提升，一直是設備商、使用者及靶材製造商共同努力的方向。目前靶材利用率可達 40%，隨著液晶顯示器行業對材料成本要求的提高，提高 ITO靶材的利用率也將是未來靶材研發的方向之一。
6.3 市場：LCD、OLED、異質結光伏等均需要 ITO
全球 ITO 複合增速 5.5%左右，2019 年需求約 1680 噸，中國需求佔比 49%。LCD 和 OLED 玻璃基板均需要多次濺射鍍膜形成 ITO 玻璃，是當前 ITO 靶材的主要需求。平板顯示面板的生產工藝中，玻璃基板要經過多次濺射鍍膜形成 ITO 玻璃，然後再經過鍍膜，加工組裝用於生產 LCD 面板、PDP 面板及 OLED 面板等。觸控屏（TP）的生產，則還需將 ITO 玻璃進行加工處理、經過鍍膜形成電極，再與防護屏等部件組裝加工而成。ITO靶材就是平面顯示鍍膜材料的一個重要品種，佔比將近 50%。2016-2018 年全球平板顯示市場規模從 16518 億美元增長到 19289 億美元。隨著全球平板顯示產業中心逐步向中國轉移，中國平板顯示市場規模從 2013 年開始一直處於快速增長階段，從 2013 年的 688 億元達到2018 年的 2388 億元，預計到 2019 年，中國平板顯示市場規模將會達到 2753 億元。
「薄膜太陽能電池」是 ITO 靶材需求的第二增長極。太陽能電池主要分為晶體矽太陽能電池和薄膜太陽能電池，ITO 靶材主要應用於後者。受限於晶體矽太陽能電池的轉化效率已經接近其理論值，而薄膜太陽能電池的轉化效率在逐年提高，加之薄膜太陽能電池理論效率高、材料消耗少、製備能耗低，且產業化技術逐步成熟，未來發展前景看好。2016-2019 全球薄膜太陽能電池產量從 4832MW 增長至 2019 年的 6432MW，年複合增長率 10%，預計2022 年可達 7256MW。中國薄膜太陽能電池產量也呈現了欣欣向榮的發展趨勢。2019 年，中國薄膜太陽能電池產量為 862MW，增速 12.7%，預計 2020-2022 也將以類似的增速增長，到 2022 年產量可達 1102MW。
異質結（HIT）在製備 TCO 導電膜階段需要 ITO 靶材。異質結是晶體矽+薄膜結合，從而也結合了單晶矽和非晶矽太陽能電池的優點，其結構簡單，製備工藝技術精簡、生產成本低、轉化效率高，因此其市場競爭力強。HIT 太陽能電池最早由日本三洋公司於 1990 年成功開發，2015 年三洋的 HIT 專利保護結束，技術壁壘消除，是我國大力發展和推廣 HIT 技術的大好時機，而異質結電池在製備 TCO 導電膜階段主要用的材料為 ITO 靶材，因此也有助於刺激 ITO 靶材需求擴大。光伏常用濺射靶材：鋁靶、銅靶、鉬靶、鉻靶以及 ITO 靶、AZO 靶等，純度一般在 99.99%以上。其中，鋁靶、銅靶用於導電層薄膜，鉬靶、鉻靶用於阻擋層薄膜，ITO 靶、AZO 靶用於透明導電層薄膜。薄膜太陽能電池的轉化率在逐年提高，且相較於晶體矽太陽能電池成本更低。因此，薄膜太陽能電池的市場佔有率在逐步提高。此外，隨著全球用電量的不斷增長，以石油、煤炭、天然氣為主的石化能源儲藏量不斷減少，且以化石能源為主體的能源消費結構帶來的環境汙染和氣候變化等問題日益突出，全球能源結構轉型已經成為共識許多國家也紛紛出臺政策鼓勵開發新能源、扶植光伏產業。薄膜太陽能電池的市場規模也有望隨著應用領域拓展提升。此外，隨著全球太陽能產業逐步深化，太陽能光伏年度新增裝機容量呈現快速增長的態勢，全球光伏機容量保持高速增長，增速均在 25%以上，2020 年世界薄膜太陽能電池產量將達 6635MW。
2020 年全球光伏靶材市場規模將達 57.13 億美元。據 Allied market research 預測，薄膜太陽能電池市場規模未來幾年會呈現逐年遞增的趨勢，並於2023年突破395億美元大關，年複合增長率超過 19%。預計未來幾年，全球太陽能電池行業仍然處於產業上升階段，市場進一步全球化同時拉動太陽能電池用靶材市場規模保持 20%以上的增速，我們預計2020 年全球太陽能電池用靶材市場規模將達 57.13 億美元。
2020 年我國光伏靶材市場規模將達 37.54 億元。近年來，我國光伏機容量增速高達 50%以上，2016 年更是達到了 79.3%，遠遠高於全球增速。預計未來幾年，我國將持續加快能源結構優化調整，推動太陽能電池市場保持持續平穩的增長態勢，擴大在未來太陽能電池市場中的應用。同時，作為薄膜太陽能電池上遊的太陽能電池靶材市場規模也保持高速發展。我們預計 2020 年，中國太陽能電池用靶材市場規模可達 37.54 億元。
6.4 競爭：日礦和三井佔據高端 TFT-LCD 用 ITO 靶材市場
日韓企業處於壟斷地位，日礦和三井佔據高端 TFT-LCD 用 ITO 靶材市場。目前 ITO 靶材製備幾乎由日、韓壟斷，代表企業有 JX 日礦金屬、三井礦業、東曹、韓國三星等，其中日礦和三井兩家幾乎佔據了高端 TFT-LCD 市場用 ITO 靶材的全部份額和大部分的觸控螢幕面板市場，每家年供應量據稱達到 600 噸以上。目前中國 ITO 靶材供應超一半左右依賴進口。
本土廠商生產的 ITO靶材主要供應中低端市場，僅佔國內市場 30%的份額；而高端TFT-LCD、觸控螢幕用 ITO 靶材幾乎全部從日本、韓國進口，佔據了 70%的市場份額。
晶聯光電、先導、阿石創等國內 ITO 靶材企業正逐漸突破關鍵技術。未來隨著國內 ITO 靶材高端生產技術的逐漸成熟及規模化生產，國內高端顯示器用 ITO 靶材產品長期依賴進口的局面將逐步改變。
晶聯光電（隆華集團子公司）：在 TFT 領域通過客戶測試認證並實現批量供貨的國產 ITO靶材龍頭企業。廣西晶聯光電材料有限責任公司成立於 2007 年 9 月，是隆華集團旗下一家專業從事氧化銦錫（ITO）靶材研發、生產和銷售的高新技術企業。2013 年 8 月，公司實現重大技術突破，成功掌握了生產高端 ITO 靶材的常壓燒結技術。2014 年 3 月，公司在大力開拓 TP 市場的基礎上，積極布局 TFT 領域。2015 年 6 月，成功通過信利半導體 TFT2.5代線認證並逐步實現批量導入。2016 年 3 月，成功通過京東方 6 代線認證並獲得續單，實現國產 ITO 靶材在高世代面板應用領域「零」的突破。隨後在已具備年產 60 噸高性能 ITO平面靶材的生產條件的基礎上，公司新建 200 噸/年 ITO 靶材擴產項目（其中 ITO 管靶生產能力規劃 60 噸/年）於 2017 年 2 月在洛陽隆華公司廠區內動工建設，計劃 3 年內分步建成年產 200 噸 ITO 靶材配套生產線。
阿石創：福建阿石創新材料股份有限公司成立於 2002 年，公司掌握了高密度 ITO 靶材的全套製備技術，具備納米陶瓷粉末製備、高壓注漿成型、富氧燒結等高技術含量生產技術，所製備的 ITO 靶材已成功在高端平面顯示器生產線實現量產應用。先導：先導薄膜材料（廣東）有限公司成立於 2014 年 9 月，公司主要致力於研發、生產和銷售旋轉平面 ITO 濺射靶材，以及其他相關產品。ITO 的主要原料是金屬銦，銦價格處於歷史底部。ITO 靶材生產所消耗的銦錠佔全球銦消費總量的 70%左右，其它包括電子半導體領域、合金和焊料領域、研究行業。全球預估銦儲量僅 5 萬噸，其中可開採部分僅有 50%。而銦資源的分布也極不平衡，我國是世界上銦資源最豐富的國家，已探明儲量佔比達 72.7%。據 wind 數據，當前國內銦錠價格處於 2013年以來歷史低位。同時，受進口靶材免稅政策即將到期的影響，未來進口靶材的成本有可能會大大增加，從而使國產 ITO 靶材供應成本優勢更加顯著。
政策加速 ITO 靶材國產化進程，國產具備成本和性價比優勢。2011 年 6 月，國家發改委、科技部、工信部、商務部、知識產權局《當前優先發展的高技術產業化重點領域指南（2011年度）》，提出要重點發展「TFT-LCD 用靶材」；2012 年 2 月，工信部發布的《新材料產業「十二五」發展規劃》將 ITO 靶材、平板顯示玻璃（TFT/PDP/OLED）列為發展重點；2013 年 2月，發改委將「新型顯示器件及其關鍵件」列為《產業結構調整指導目錄》鼓勵類項目；2017年 6 月，工信部發布《重點新材料首批次應用示範指導目錄（2017 年版）》，提出了平板顯示用 ITO 靶材、平板顯示用高純鉬靶材等重點新材料的應用領域。伴隨 ITO 技術和產能突破瓶頸，國產 ITO 靶材憑藉成本和性價比優勢將逐步佔領市場。
7、 高純金屬：5N 晶片級，任重道遠
7.1 什麼是高純金屬？
靶材原料依賴進口，銅、鈦小部分自產高純金屬是製作靶材的核心原材料，所含雜質以 ppm 計算。金屬的純度是相對於雜質而言的，廣義上雜質包括化學雜質(元素)和物理雜質(晶體缺陷)。生產上一般以化學雜質的含量作為評價金屬純度的標準，即以主金屬減去雜質總含量的百分數表示，常用 N(nine 的第一個字母)代表，如 99.9999%寫為 6N，99.99999%寫為 7N。所謂的「高純」和「超純」具有相對的含義，是指技術上達到的標準。由於科學技術的發展，也使得「高純」和「超純」的標準在不斷升級。例如過去高純金屬的雜質為 ppm 級(即百萬分之幾)，超純半導體材料的雜質為 ppb 級(十億分之幾)，而現在己經逐步發展到以 ppb 級(十億分之幾)和 ppt 級(一萬億分之幾)來表示。同時各個金屬的提純難度不盡相同，如半導體材料中稱 9N 以上為高純，而難熔金屬達 6N 己屬超高純。5N 級高純銅、鈦已自主研發獲得小批量生產。
高純金屬材料提純可分為「物理提純」和「化學提純」兩類方法，在實際的應用中，通常採用多種手段的物理、化學方法聯合提純實現高純材料的製備。
（1）「化學提純」是基礎，主要使用溼法中的「電解精煉提純」，例如銅、鈦、鈷等。
（2）「物理提純」是利用主體金屬與雜質元素物理性質的差異，採用蒸發、凝固、結晶、
擴散、電遷移等物理過程去除雜質，實現主體金屬材料的高純化。
7.2 高純鋁：海德魯 5N5 級領先，三層電解和偏析法是主流路徑
高純鋁的提純方法主要有「三層電解法」和「偏析法」。偏析法生產高純鋁的電耗不足三層電解法的 1/5，但是無法生產超高純鋁；三層電解法雖然能耗高，但是可以生產 99.999%（5N）及 99.9999%（6N）的超高純鋁。（1）「三層電解法」是美鋁公司的 Thomas Betts於 1901 年發明，後來又由美鋁的工程師 Hoopes 於 1922 年實現工業化生產，因製備槽內有三層液體而得名。利用該方法進行冶煉時，主要利用陽極含 Al-Cu 母合金熔體、熔融電解質和陰極精鋁熔體之間的不同密度（依次為 3.0,2.7,2.3g/cm3）使電解槽內保持三層熔體的各自狀態。精鋁電解槽有一個加入原料的加料口，此口用於加入鋁液、交換母合金和撈取沉入槽底的渣。該方法的原理是利用電解質中金屬元素不同電極電位來析出高純度的鋁。例如 Fe、Si、Cu、Zn 等是不發生陽極溶解的金屬；而殘留在陽極中的比鋁更負電性的 Na、Ca、Mg等雜質不會在陰極上析出並殘留在電解質中。（2）「偏析法」利用偏析的原理讓不純物多的部分和不純物少的部分分離開來，取出不純物少的部分，得到高純度的鋁。從冶金學來說，鋁中不純物分為共晶體和包晶體兩大類。有代表性的共晶體是 Al-Si 二元系。當含 Si 的熔體降低溫度開始冷卻凝固時，最先結晶的是鋁，之後，將結晶的鋁與熔融的含矽鋁的共晶體合金分離，即獲得高純鋁。由於鋁中不純物基本上是共晶體，因此偏析法可以生產高純鋁。挪威海德魯是全球 5N5 級高純鋁行業最大的公司。海德魯掌握三層液電解法和偏析法兩種生產高純鋁的方法，這是海德魯在高純鋁行業中最大的優勢。海德魯鋁業在日本的高純鋁工廠使用的聯合法，就是以 99.7%-99.9%的原鋁為原料，先用三層電解法提純到 99.99%，而後通過偏析法可獲得 5N-6N 或更高級的高純鋁和超純鋁。海德魯對高純鋁的研究在全球範圍內最早，也是最早進入半導體的企業。
日本、中國、德國和俄羅斯是全球高純鋁主要生產國，日本採用「偏析熔煉法」產量居世界第一。德國和俄羅斯多採用三層液電解精煉法生產高純鋁。近年來，隨著社會經濟和高新技術產業的迅猛發展，中國已成為世界鋁生產、消費和出口的大國，並逐步成為世界鋁業發展的風向標。中國是世界第二大高純鋁生產國，生產技術較為先進，主要採用三層液電解精煉法和偏析熔煉法。國內具備高純鋁生產能力的企業主要有：新疆眾和、包頭鋁業、貴州鋁業、山西關鋁、霍煤鴻駿高精鋁業和宜都東陽光鋁等公司。
7.3 高純銅：晶片導電層，「電解精煉法」是主流，部分國產替代
高純銅指純度為 5N-6N 的銅金屬，主要用於晶片、TFT-LCD 等領域的導電層。6N 銅的某些性能與金相似，具有良好的導電性、延展性、抗腐蝕能力和表面性能，同時軟化溫度也很低。高純銅的製備方法主要有電解精煉法、區熔精煉法和陰離子交換法。其中電解精煉是獲取高純銅的主要方法，在提純銅的方法中電解精煉法應用最廣、實踐最多、技術最成熟。在今後規模生產超高純銅的方法中，電解精煉法是最有前景的。電解精煉超高純銅的主體是對電解液進行高度純化，用較高純度的銅進行再電解，根據電解液的種類，可分為：硫酸銅溶液體系、硝酸銅溶液體系、硫酸銅溶液+硝酸銅溶液體系三種。區熔精煉是獲得超高純金屬的主要方法，區熔精煉是一物理過程。當一個狹窄的熔區沿一個金屬料錠，由一端向另一端移動時，其中使金屬凝固點降低的雜質，將隨熔區前進的方向移動，而使金屬凝固點升高的雜質，將隨熔區前進的反 方向移動，這樣經過多次以後，金屬中的兩類雜質將分別集中在金屬料錠的兩端，而其餘的部分就被純化。銅的區熔精煉是從 1955 年開始發展起來的，其已成為當今精煉超高純銅的基本方法，其中最引人注目的是「漂浮區熔精煉法」和「脫硫區熔精煉法」。
有研億金高純金屬製造主要包括 6N 超高純電解銅、5N 高純電解鈷、5N 高純金等產品，在研的高純金屬包括 5N 高純鈦、6N 高純銀、5N 高純鉑、5N 高純釕等。其中，超高純銅產品純度穩定達到 6N，最高純度為 7N，產能達到年產 100 噸以上，成為我國屈指可數實現6N 超高純銅原料工業化批量穩定生產的企業，產品率先應用於國產高性能濺射靶材和蒸發材料的生產，打破了國外對電子信息用超高純原材料的壟斷。
寧波微泰真空技術有限公司成立於 2016 年 10 月，專業生產用於集成電路、平板顯示、太陽能電池等電子信息產業用的超高純銅和銅合金鑄錠。公司以超高純電解銅為原料，採用高真空感應熔煉爐製備純度大於 6N 的超高純銅和銅合金鑄錠。公司現有高真空感應熔煉爐6 臺，具有年產超高純銅和銅合金鑄錠 300 噸的產能。微泰公司電子級超高純銅材料生產線投產，打破了國外對集成電路晶片製造關鍵原材料的壟斷，有效降低集成電路晶片及平板顯示行業生產成本，將帶動我國半導體材料產業鏈相關產業的技術提升，推進半導體產業進一步發展，提高我國相關行業在國際市場上的競爭力。
河南國璽超純股份有限公司的超純金屬材料產業化項目位於先進位造和高新技術產業鏈條前端，自主研發的新一代國際先進的規模化生產 6N 超純鋅、銅等超高純金屬材料技術，具有綠色高效、節能環保、規模效益顯著等特色優勢，打破了西方國家的技術壟斷，填補了國內市場空白，可滿足尖端科研、高端裝備製造等高新技術領域應用的高品質超純金屬材料國產化的需求。目前，公司已完成了具有國際先進水平的高品質 6N 超純銅及 6N 超純鋅生產線建設，並批量投入生產，產品已應用到先進位造領域和軍工部門，取得了較好的經濟效益和社會效益。伴隨公司申報的「河南省超純金屬材料工程技術研究中心」獲批，未來的公司科技創新機制將進一步完善，創新活力將進一步提高，科技成果轉化能力將進一步增強。2015 年，公司取得了具有國際先進水平的《規模化生產高品質 6N 超純鋅工程技術》和《規模化生產高品質 6N 超純銅工程技術》兩項科研成果，取得了八項實用新型專利，申請了兩項發明專利。
7.4 高純鈦：晶片阻擋層核心材料，「碘化法」是提純技術主流
在超大規模集成電路晶片中，鈦是較為最為常用的阻擋層薄膜材料之一（相應的導電層薄膜材料為鋁）。對於 4 兆位的超大規模集成電路，要求鈦的純度達到 4N5-5N 級，而 16 兆位的第三代超大規模集成電路則要求 鈦的純度達到 6N 級。純鈦一般指純度大於 99%的鈦材料，而高純鈦是指純度達到 99.99%甚至更高的鈦材料。高純鈦具有密度低、熔點高、耐腐蝕性好、塑性好等特點，近年來隨著航空航天和電子信息等高科技行業的發展，高純鈦的需求量正在不斷增加。作為鈦系列產品中的一員，高純鈦除具有密度低、熔點高、抗腐蝕性強等性質外，還具有強度低、塑性好（延伸率可達 50%~60%，斷面收縮率可達 70%~80%）等特點。伴隨著快速發展的信息技術、半導體技術等領域，增加了高純鈦在濺射靶材、DRAMs、平板顯示器及集成電路等方面的用量，對鈦純度也有越來越高的要求。涉及半導體超大規模集成電路的行業，用鎢鈦化合物、鈦矽化合物、鈦氮化合物等作為擴散阻擋層及配線材料來控制電極，而濺射法是這些材料通常採用的製備方法。濺射法使用的鈦靶材有較高的純度要求，而對放射性元素及鹼金屬的含量則有較低的要求。高純鈦的生產方法主要有克勞爾法、熔鹽電解法、碘化法等。克勞爾法的純度可達 4N-5N，熔鹽電解法和碘化法的純度可達 5N-6N。
「克勞爾法」是國內外批量生產海綿鈦的主要方法，其還原反應如下式所示：TiCl4+2Mg(l)→Ti(s)+2MgCl2(l)。克勞爾法生產海綿鈦的具體工藝流程為：首先是要進行選礦，然後將鈦礦在石油焦和氯氣的作用下製得到粗 TiCl4，再經過蒸餾除雜和反應除釩後得精製TiCl4，精製 TiCl4 加入到盛有熔融 Mg 液的特定反應容器中進行還原，反應結束後蒸餾除去過剩的 Mg 和 MgCl2，得到海綿狀的鈦坨，最後取出鈦坨經過粉碎、分級、封裝等得到商品海綿鈦。日本自 1987 年住友鈦公司就採用克勞爾法生產出了 3N8 級海綿鈦以來，經過多年的技術革新，2001 年已經能夠生產出 5N 級高純鈦。
「碘化法」利用碘幾乎不溶於鈦，但能夠與鈦反應的原理提純鈦。早在 1952 年，碘化法就已經提出，它是目前生產超高純度鈦的主要方法之一。其發展經歷了傳統碘化法和新碘化法兩個階段。傳統碘化法的基本原理是把純度較低的鈦原料(粗鈦)與碘一起充填於密閉容器中，在一定溫度下發生碘化反應，生成 TiI4，再把 TiI4 通入加熱的鈦細絲上進行熱分解反應，析出高純鈦，游離的碘再擴散到碘化反應區。傳統碘化法可以生產出高純鈦，且在工業生產中有著重要的地位。目前國內生產高純鈦時常採用傳統碘化法。但是，傳統碘化法尚存在如下問題：（1）反應在電熱絲上進行，容器盛放粗鈦量有限，反應速度慢，生產效率低；（2）由於是通電加熱，沉積層導致電加熱絲電阻變化，致使溫度控制困難，甚至導致加熱絲熔斷；（3）容易受到來自反應容器的汙染。為了解決傳統碘化法存在的問題，日本住友鈦公司發明了一項新的碘化法。該方法可以生產出純度達到 6N 級的高純鈦。其基本原理是將氣化的四碘化鈦通入反應容器內把粗鈦還原成低級的二碘化鈦，二碘化鈦再在沉積表面被加熱分解，同時除去過剩的碘化物，使得反應連續進行，最後析出高純鈦。
「熔鹽電解法」高純鈦只有 Honeywell 和住友可以生產。電子級高純鈦生產工藝複雜，成本較高，很長時期以來，國際上只有美國（Honeywell）和日本（住友鈦）等幾家企業掌握了高純鈦的生產技術，能規模化生產質量穩定的高純鈦產品。中國於 2007 年起開始熔鹽電解高純鈦生產的實驗室研究，依靠自主開發、創新，經歷了半工業試驗、小型工業試驗。但總體而言目前國內在電子級高純鈦的基礎研究和工業化生產還處於起步階段。
打破壟斷，江豐電子材料公司「年產 250 噸電子極低氧超高純鈦項目」。超高純鈦（99.995%）屬國家戰略性新材料，長期以來只有美國霍尼韋爾、日本東邦和大阪鈦業三家公司能生產，中國的超高純鈦完全依賴進口，長期受制於美日兩國，且價格居高不下。寧波江豐電子材料公司董事長姚力軍帶領團隊自主研發攻關，將純度為 99. 8% 的海綿鈦提純至99. 999%的鈦晶體，再通過真空電子束熔煉設備，將晶體鑄造成高純度鈦材。目前，「年產250 噸電子極低氧超高純鈦項目」已正式投產，產出了中國第一爐低氧超高純鈦，徹底打破了美日等國長期壟斷。該項目擁有完全自主智慧財產權，並具有能耗低、產品附加值高等特點，將為延伸有色金屬產業鏈提供核心技術支撐，帶動我國新材料產業發展。
7.5 高純鉭：晶片阻擋層，14-90nm 技術節點
鉭作為阻擋層通常用於 90-14 納米技術節點的先端晶片中，所以鉭靶及其環件是製造技術難度最高、品質保證要求最嚴的靶材產品，之前也僅有美國和日本的少數幾家跨國公司（即霍尼韋爾、日礦金屬、東曹、普萊克斯等）能夠生產。隨著國際市場對智慧型手機、平板電腦等消費類電子產品需求量的爆炸式增長，高端晶片的需求大幅增加，拉動高純鉭需求。
鉭的製取方法主要有：鈉熱還原法、碳熱還原法和熔鹽電解法。鈉熱還原法生產鉭粉即在惰性氣氛中用金屬鈉將氟鉭酸鉀還原成金屬鉭粉的過程，是電容器級鉭粉製取的重要方法和工業上生產金屬鉭粉（包括冶金級鉭粉）的主要方法，所得金屬鉭粉的粒形複雜、比表面積大，適於作鉭電解電容器的陽極材料，亦可經過鉭電子束熔煉、鉭真空電弧熔煉或鉭真空燒結法精煉，製成高純鉭錠或鉭棒，再加工成各種鉭材。為獲得高純鉭粉，除主要原材料氟鉭酸鉀、鈉及稀釋劑氯化鈉(或 NaCl+KCI)、氬氣(或氦氣)必須達到所要求的純度外，還必須在不同溫度下預先經過嚴格的脫水處理。氟鉭酸鉀有時還需要在 598～648K 溫度下進行真空熱處理，俗稱活化。氟鉭酸鉀經真空熱處理能除去其中的殘留有機物和氟氫酸，並使氟鉭酸鉀晶粒細化，在還原中獲得更細的鉭粉。20 世紀 70 年代以來，廣泛採用添加摻雜劑的辦法來提高鉭粉的比電容。常用的摻雜劑為磷酸鹽，可在氟鉭酸鉀結晶前或結晶後摻入，亦可在鉭粉真空熱處理前摻入。摻雜物能在鉭陽極塊燒結過程中防止鉭粉過分燒結，從而可避免鉭陽極塊比表面積的縮小。採用金屬陶瓷過濾器或冷阱法，淨化除去金屬鈉中的氧化物。
寧夏東方鉭業股份有限公司：國內最大的鉭、鈮產品生產基地。公司主要從事稀有金屬鉭、鈮、鈹、鈦及合金等的研發、生產、銷售和進出口業務。目前已形成鉭金屬及合金製品、鈮金屬及合金製品、鈹合金材料、鈦金屬及合金材料、光伏材料和能源材料六大類產品。上述產品被廣泛應用於電子、通訊、航空、航天、冶金、石油、化工、照明、原子能、太陽能等領域。公司是國家高新技術企業，是國內最大的鉭、鈮產品生產基地、科技先導型鉭、鈮研究中心；公司行業地位穩定，50 多年的發展沉澱，使公司擁有鉭鈮全系列產品，形成完整的產品鏈體系，形成公司核心競爭力。在行業內產品具有較強的市場競爭力，市場佔有率高在鉭鈮產業研發投入、科技創新，鉭鈮產品的分析檢驗、行業標準的制定等方面在國內發揮了不可替代的作用。中國有色金屬工業協會鉭鈮分會辦事機構設在東方鉭業，公司是「國際鉭鈮研究中心(TIC）」執行委員單位。公司在引領鉭鈮產業的發展，在國家鉭鈮產業發展戰略的制定方面，承擔重要的責任，發揮積極的作用。
7.6 高純鎢：晶片門電路接觸層，日本三巨頭把持
鎢是世界上已知熔點最高的金屬（3410℃），由於其具有熔點高、硬度大、化學性質穩定、耐輻照等特點，廣泛應用於高端工具、電子信息、軍工國防、航空航天、核能工程等領域，是一種極為重要的戰略稀有金屬。5N 級高純鎢在 2010 年消耗量為 500t，2020 年預計消耗量將增加到 1200t。目前國內在高純鎢精煉工藝方面，仍只是採用簡單的真空脫氣處理除去間隙雜質，產品純度受到一定的限制，與日美差距明顯，國際上日立金屬、住友化學、三菱金屬等把持著高純鎢的提純技術。
高純鎢生產工藝主要有「溼化學法」和「物理法」。其中溼化學法是通過萃取、離子交換等手段將鎢鹽不斷提純，得到純化後的仲鎢酸銨（APT）後再通過煅燒、還原等工序得到高純鎢粉。物理法是將純度較低的鎢粉或鎢錠通過真空除雜、區域熔煉等手段技術進一步提純到 5N 以上的工藝。
日立金屬、住友化學、三菱金屬把持高純鎢提純技術。上世紀 40 年代，日本開始高純鎢的研製，相關公司主要有日立金屬、住友化學、三菱金屬等。2005 年，日本一家冶金公司研製出一種純度為 6N 的鎢靶材；該材料經高溫處理後具有良好的耐熱性和與氧化鉭的相容性，可取代二矽化鉬和二矽化鎢作為布線材料。美國也大量生產和消耗高純鎢及相關材料，申請了多項相關專利。美國專利 4092400(V. Zbranek 等申請)提出了從黑鎢礦中生產高純鎢化合物的方法; 美國專利 4762695(Hiroshi Endo 等申請)報導，採用低級氧化鎢為原料，其產品純度滿足超大規模集成電路元件的靶材要求；美國專利 3052586(Drobnik 等申請)提出了用胺和有機溶劑的混合液回收 APT；美國專利 3206303(Goren 等申請)闡述了在製備高純鎢時除去鎢酸鹽中雜質 Si 的重要性。此外，德國的 Starck、奧地利的 Plansee 等公司也是國際領先的高純鎢生產商，其生產的高純鎢、超高純鎢及其相關產品在半導體、微電子、太陽能等領域得到了廣泛應用。
寧波江豐電子自 2011 年起申請鎢靶材相關的系列專利，是目前擁有鎢靶材相關專利最多的企業。同時 2015 年江豐電子牽頭制定了國家標準《電子薄膜用高純鎢及鎢合金濺射靶材》，為規範我國高純鎢靶材質量提供了重要依據。蘇州鑫灃電子科技有限公司 2017 年申請化學氣相沉積製備高純鎢靶材的專利（CN109609926A），利用氣相沉積法製備高純鎢靶材製品的專利。湖南歐泰公司 5N 高純鎢的年生產能力超過 30t，在半導體行業的高純金屬基礎材料方面顯示出很大的技術優勢。
8、 國內靶材公司：體量小後勁足，劍指頂級賽道
我國靶材製造企業不斷實現突破，進口替代效果顯著。靶材原料如高純鋁、高純銅、高純鉬、ITO 粉末等，國內早期基本靠從日美進口，靶材上遊材料受到日美企業控制。國內靶材企業目前正積極發展靶材上遊高純金屬原料，以期提高附加值、提升利潤。目前國產企業依託國內豐富的鉬資源，已基本實現高純鉬的國產供應；同時目前國內金屬加工企業開始突破高純鋁和高純銅技術和工藝難點，如新疆眾和的高純鋁純度可以達到 6N，有研新材高純銅產品純度穩定達到 6N，最高可達 7N。國內企業高端 ITO 粉末製備技術也實現突破，晶聯光電、阿石創等企業已經供貨。2020H1，受全球新冠疫情、大國貿易摩擦加劇，國內顯示面板、半導體等行業開始從戰略上重新考量採購和供應渠道，靶材國產化進程加速。
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（報告觀點屬於原作者，僅供參考。報告來源：西南證券）
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