靶材是溅射膜制备的源材料,也称为溅射靶材,特别是用于电子元件制造的高性能溅射靶材制备半导体晶圆、显示面板、太阳能电池等表面电子薄膜的关键材料。
溅射工艺起源于国外。起初溅射工艺存在工作气压高、溅射基体温度升高、溅射沉积率低等缺点,不符合工业生产条件。20世纪80年代以来,随着辅助电极、磁控溅射、脉冲电源等新技术的应用,溅射技术的优势逐渐显现,应用范围不断扩大。目前溅射工艺已广泛应用于各种薄膜材料的工业化制备,是目前主流的镀膜方法。
在行业发展初期,溅射靶材及配套镀膜设备均为国外厂商提供。由于国外溅射目标材料制造商和设备制造商具有长期的配套运行经验,目标材料的溅射效果可以充分满足下游客户的需求,具有较强的先发优势和竞争优势。因此,全球溅射靶材的研发及生产主要集中于美国、日本及德国等国家的少数公司,产业集中度较高。
受发展历史和技术限制的影响,我国溅射靶产业起步较晚。目前,大多数溅射靶产品仍主要用于下游中低端产品,而高端溅射靶产品大多从国外进口。全球溅射目标市场的四大主要企业JX金属、霍尼韦尔、东曹和普莱克斯,共垄断了全球约80%的市场份额。近年来,随着平面显示,半导体等制造业的生产能力不断向中国转移,国内对溅射靶材的需求占全球需求的30%以上。随着包括疫情在内的周边和环境的变化,有必要实现国内重点行业关键设备和核心材料的自主控制。
近年来,由于国家从战略高度不断支持电子材料行业的发展和应用,少数专业从事高性能溅射目标研发和生产企业,成功开发了一批适应高端溅射目标领域的高性能溅射目标,为大规模工业化生产提供了良好的研发基础和市场条件。
溅射靶材可分为中、低、高:中、低端ITO目标材料包括建筑玻璃涂料目标材料、发热膜和热反射膜目标材料,包括一些传统的汽车显示屏和一些仪器仪表的显示;高端;ITO目标材料主要用于平面显示、集成电路半导体、太阳能光伏、磁性记录和光学记录,特别是大面积、大规格TFT-LCD,OLED具有高密度、高纯度、高均匀性等特点。
平面显示面板生产是溅射靶材当前的主要需求领域。在平面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,加工组装用于生产LCD面板、OLED面板等。触控屏(TP)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。一般而言,溅射靶材在显示面板全部靶材成本中的占比接近50%。
太阳能光伏电池是溅射靶材未来需求的增长点。目前市场主要需求在异质结电池。异质结电池(HIT)在制备透明导电膜阶段需要应用溅射靶材,其生产成本低、转化效率高,有助于进一步提升对ITO的市场需求。
类似于溅射靶的整体情况,前期溅射靶材制备几乎由日本和韩国垄断,代表企业JX金属、三井矿业、东曹、韩国三星等,其中日矿和三井几乎占据了高端TFT-LCD市场用ITO目标材料的大部分份额和触摸屏面板的大部分份额,中国ITO大约一半的靶材供应依赖于进口。本土厂商生产的溅射靶材主要供应中低端市场,约占国内30%的市场份额;而高端TFT-LCD、触控屏用溅射靶材主要依赖日、韩进口,进口比例约占国内70%的市场份额。
与此同时,国内ITO溅射靶材领域内部分优势企业正逐渐突破ITO溅射靶材的关键技术,已进入到国内下游知名企业的供应链体系,从试样、小批量生产到批量生产供应,在溅射靶材的关键技术上已逐步接近或达到国外厂商的技术水平,正逐渐改变国内高端平面显示用溅射靶材产品长期依赖进口的局面。