濺鍍靶材產業的發展現況及未來趨勢

（一）濺鍍靶材產業的基本概述

1. 薄膜製備技術的發展歷程

薄膜材料是由原子或分子在基材（例如光學玻璃）表面凝聚、形成和生長而成的。透過塗覆製程在材料表面形成薄膜，可以賦予材料新的複合性能，從而實現新的工程應用。這使得材料表面具有新的機械功能、裝飾功能以及聲學、電學、光學、磁學、熱學等特殊功能及其轉換，進而提升產品的原有性能、提高產品品質並延長產品使用壽命。

在薄膜材料產業的早期階段，受限於製備技術和材料性能，薄膜的應用僅限於耐腐蝕和鏡面製造等領域。隨著真空系統和薄膜製備檢測系統等技術的進步，薄膜的性能顯著提升，應用領域也迅速擴展。尤其自1950年代以來，隨著電子資訊產業的興起，薄膜製備技術和材料在印刷電路板的大規模生產和積體電路（IC）的小型化方面展現出顯著優勢。目前，薄膜的合成與製備已成為開發新材料不可或缺的手段。薄膜製備技術和材料廣泛應用於現代科技和國民經濟的各個關鍵領域，例如航空航太、電子資訊、醫療健康、能源和通訊等。

真空鍍膜技術是薄膜製備的基礎；幾乎所有薄膜材料都必須在真空或低壓條件下製備。根據不同的製程原理，真空鍍膜技術可分為化學氣相沉積（CVD）和物理氣相沉積（PVD）。 CVD是透過氣體混合物的化學反應在基材表面沉積薄膜的工藝，其在反應物和產物的選擇上有一定的限制。此外，由於化學反應需要較高的溫度，基材環境通常需要加熱，這限制了基材材料的選擇。 PVD是透過物理方法在基材表面沉積具有特定功能的薄膜的技術。它為沉積材料和基材提供了更廣泛的選擇，更容易控制膜厚，附著力更強，應用範圍更廣。這款鍍膜製程更加節能、安全、環保，使其成為當今薄膜製備的主流技術。

根據具體製程和技術路線，PVD真空鍍膜技術主要包括真空蒸發鍍膜和真空濺鍍。真空蒸發鍍膜製程簡單便捷，成膜速度快，在技術發展的早期階段佔據主導地位。然而，由於其無法蒸發難熔金屬和氧化物材料，不適用於大面積基材的鍍膜等因素，真空蒸發鍍膜逐漸被真空濺鍍膜所取代。真空濺鍍膜具有良好的重複性和可控的膜厚，能夠在大面積基材上沉積均勻的薄膜。所製備的薄膜具有純度高、密度好、與基材附著力強等優點，使其成為工業製備各種薄膜的主要技術之一。隨著薄膜性能要求的不斷提高，真空濺鍍技術也在不斷升級迭代； 磁控濺射 目前，科技是應用最廣泛的技術。

磁控濺鍍技術的主要鍍膜材料是濺鍍靶。根據濺鍍靶的形狀，磁控濺鍍技術可分為平面磁控濺鍍和旋轉磁控濺鍍。磁控濺鍍技術是在真空環境中，透過電場加速離子，形成高動能離子束，使其撞擊固體表面。固體表面的原子被濺射出來，沉積到待鍍膜物體的表面。被高速離子轟擊的固體（即濺鍍靶）是薄膜的來源，就像沉積過程中被擊中的靶材一樣。

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2. 濺鍍靶材的結構與分類

濺鍍靶材是指在適當的製程條件下，透過磁控濺鍍等塗層系統沉積到基材上的濺射源，以形成各種功能性薄膜。

濺鍍靶主要由靶坯和背板（或背管，以下統稱）組成。靶坯是濺鍍靶的核心部分，在濺鍍過程中，它作為靶材受到高動能離子束轟擊。當靶坯受到離子轟擊時，其表面的原子被濺射出來，沉積到基材表面形成薄膜。背板主要用於固定和支撐靶坯，並起到導熱和導電的作用。它通常由金屬材料製成。由於濺鍍靶需要安裝在專用的濺鍍膜設備中才能完成濺鍍過程，而設備內部是高壓、高真空的工作環境，因此大多數靶坯都具有相對較軟、脆性高、導電導熱性能差等特點，不適合直接安裝在設備中使用。所以，需要將其黏合到背板上。

隨著磁控濺鍍技術的不斷進步和下游應用需求的持續發展，用於濺鍍靶材的材料也變得越來越多樣化。目前，用於製備濺鍍靶材的材料包括元素金屬/非金屬、合金等。 陶瓷化合物金屬/非金屬元素靶材由同一種金屬/非金屬元素組成，具有高純度和特定的微觀結構，例如銅（Cu）靶、鋁（Al）靶、鉬（Mo）靶、鈦（Ti）靶、矽（Si）靶、石墨（C）靶、硼（B）靶等。它們是製備電極佈線膜、阻擋層、黏附層和反射膜的重要原料。合金靶材由兩種或兩種以上金屬或非金屬合成，具有一定的金屬特性，例如鈦鋁（TiAl）靶、鎳鉻（NiCr）靶、鉬鈮（MoNb）靶等。合金靶材具有優於元素靶材的特定性能，能夠滿足新型功能薄膜系統的設計與開發需求。陶瓷複合靶材由一種或多種氧化物在高溫下燒結而成，具有陶瓷的結構和特性，例如ITO（氧化銦錫）靶材、IZO（氧化銦鋅）靶材、AZO（氧化鋁鋅）靶材等。陶瓷複合靶材具有強度高、熔點高、化學穩定性佳、耐腐蝕等優點，但塑性變形能力差，易發生脆性斷裂，且難以製備大尺寸靶材。

濺鍍靶材必須配合專用濺鍍鍍膜設備才能進行濺鍍。濺鍍靶材依形狀可分為平面靶材和旋轉靶材。平面靶材是指由靶坯和背板黏合而成的長條形、方形、圓形等具有一定厚度的靶材。濺鍍過程中，靶坯和基材平行且彼此相對，背板下方放置磁鐵以在靶坯和基材之間形成電磁場。旋轉靶材是管狀濺鍍靶材，磁鐵放置在管狀靶材內部以形成指向基材的電磁場。根據是否需要黏合到背板或管材上，濺鍍靶材可分為整體式靶材和黏合式靶材。整體式靶材通常是金屬元素靶材，在製備過程中直接由金屬製成，無需背板或管材，無需黏合，可直接安裝使用。黏合式靶材通常是非金屬元素靶材和陶瓷化合物靶材，需要先黏合到背板或管材上才能進行濺鍍。

3. 濺鍍靶材產業在產業鏈中的地位與作用，及其與上下游產業的關係

濺鍍靶材產業鏈主要包括金屬提純、靶材製造、濺鍍和終端應用。其中，靶材製造是濺鍍靶材產業鏈中的關鍵環節。濺鍍靶材的產品品質和性能指標直接決定最終產品的品質和穩定性。

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在濺鍍靶材產業鏈中，上游金屬純化階段主要涉及提純天然含雜質金屬，以滿足靶材製造階段的生產需求。靶材製造階段需要眾多精細複雜的工藝，並根據下游應用領域的性能和要求進行獨特的工藝設計。濺鍍膜階段主要包括將濺鍍靶材安裝在專用濺鍍設備中，完成濺鍍反應，製備具有導電、絕緣、光電導、壓電、磁性、潤滑、超導、耐磨、裝飾等特性的薄膜層，並進行元件封裝。終端應用是將封裝後的元件用於生產最終使用者所需的產品。

作為工業製備各種薄膜的關鍵材料，濺射靶材廣泛應用於半導體積體電路、平面顯示器、太陽能電池、資訊儲存、低輻射玻璃等領域。不同的應用領域對濺鍍靶材的製備技術和產品性能有不同的要求。

濺鍍靶材是半導體積體電路製造的核心材料之一。積體電路中的每個單元元件都由基板、絕緣層、介質層、導電層和保護層等組成。其中，介質層、導電層甚至保護層都需要採用濺鍍膜製程。自積體電路誕生以來，積體電路產業遵循「一代設備、一代製程、一代產品」的模式快速發展。隨著晶片積體密度的不斷提高，積體電路製造中對濺鍍靶材的效能要求也越來越高。目前，半導體積體電路濺鍍靶材是業界技術難度最高的領域之一。

平面顯示器是濺鍍靶材需求量最大的應用領域。鍍膜是現代平面顯示器產業的關鍵步驟。為了確保大面積薄膜層的均勻性，提高生產效率並降低成本，幾乎所有類型的平面顯示器件都需要使用大量的濺鍍靶材來製備各種功能薄膜。電視、電腦、手機和車載顯示器等終端產品的許多性能指標，例如解析度和透光率，都與濺鍍薄膜的性能密切相關。與半導體積體電路相比，平板顯示領域對濺鍍靶材的純度和技術要求略低。然而，隨著靶材尺寸的增加，對濺鍍靶材的均勻性、平整度和鍵結率等指標的要求也越來越高。

太陽能電池是濺鍍靶材具有巨大應用潛力的領域之一。濺鍍靶材主要用於製備薄膜太陽能電池的背電極和異質接面（HJT）太陽能電池的導電層。近年來，世界各國加大了對光電產業的支持。太陽能電池技術在全球迅速發展，從早期的單晶矽和多晶矽太陽能電池技術演進到第三代太陽能技術——薄膜太陽能電池技術。濺鍍膜是薄膜太陽能電池的首選製備方法。同時，為了進一步提高光電轉換效率並降低製造成本，諸如異質接面（HJT）等新興太陽能電池技術不斷湧現。太陽能電池的廣泛應用和推廣將推動濺鍍靶材市場需求的快速成長。

此外，濺鍍靶材還可廣泛應用於資訊儲存、玻璃鍍膜、裝飾鍍膜、模具鍍膜等領域。與半導體積體電路和平板顯示領域相比，資訊儲存、玻璃鍍膜和裝飾鍍膜等領域對濺鍍靶材的純度、晶粒取向控制等方面的技術要求通常較低。在滿足產品品質和技術要求的前提下，這些領域更注重成本、產能規模、供應穩定性以及交貨時間。

（二）濺鍍靶材產業的全球發展

高性能濺鍍靶材的出現與半導體、平面顯示器、資訊儲存和微電子等產業的發展同步。由於涉及電學、磁學、熱學、反射率和色彩外觀等多種技術特性，高性能濺鍍靶材屬於典型的技術密集產業。其對生產流程、機械設備、流程和工作環境的要求都非常嚴格，長期以來一直被外國公司壟斷。自1970年代以來，隨著電子資訊產業技術創新的不斷深入，美國、日本、歐洲等已開發國家或地區湧現一批高性能濺鍍靶材生產企業。這些企業在掌握核心技術後，實施了非常嚴格的保密和專利授權措施，長期佔據全球濺鍍靶材市場的主導地位。根據統計，1990年至1998年，全球各國在美國申請的濺鍍靶材專利中，日本佔58%，美國佔27%，德國佔11%。此外，全球高端製造業的區域集聚特性進一步將高性能濺鍍靶材等上游關鍵材料的市場份額集中在已開發國家或地區。

自1980年代以來，以半導體積體電路、平板顯示器、資訊儲存和光儲存裝置為主導的電子資訊產業發展迅猛，技術製程迭代迭代速度也很快。製造相關產品所需的關鍵材料薄膜和濺鍍靶材的需求持續成長。例如，在半導體積體電路製造流程中，低電阻率的銅導電薄膜取代鋁導電薄膜用於佈線；在平板顯示器行業，各種顯示技術的同步發展也不斷提升了對濺射靶材的需求；在資訊儲存行業，磁性記憶體的儲存容量不斷增加，新型磁光記錄材料層出不窮。下游應用領域的快速發展極大地促進了磁控濺鍍技術和濺鍍靶材產業的發展。新型濺鍍靶材的出現也滿足了各種新型電子元件的技術和性能需求。

隨著各種濺鍍薄膜材料在半導體積體電路、平板顯示器、資訊儲存等領域的廣泛應用，下游領域對此高附加價值功能材料的需求持續成長。高性能濺鍍靶材的市場規模顯著擴大，呈現快速成長趨勢。根據華京產業研究院及中商產業研究院的數據顯示，2016年至2023年，全球濺鍍靶材市場規模從113億美元成長至258億美元，複合年增長率（CAGR）達12.52%。未來，隨著物聯網、大數據、新型顯示器、太陽能電池、節能玻璃等新型基礎設施和應用領域的不斷發展，濺射靶材的終端應用領域將進一步拓展，全球濺射靶材市場規模也將持續穩定成長。

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憑藉專利技術先發優勢、雄厚的技術實力、精細的生產控制和卓越的產品質量，來自美國、日本、歐洲等已開發國家或地區的大型濺射靶材製造商在全球濺射靶材市場佔據了較高的市場份額。以JX Nippon Mining & Metals、霍尼韋爾、東曹和普萊克斯為代表的大型跨國公司成立較早，歷史悠久，技術成熟，涵蓋了金屬提純、靶材製造、濺鍍膜和終端應用等整個產業鏈。這些公司憑藉先發優勢和技術研發實力，主導著產業的發展方向和技術創新，在濺鍍靶材領域擁有顯著優勢。目前，它們合計佔據了全球約80%的市場。此外，其他一些擁有雄厚財力、領先技術水平和豐富行業經驗的跨國公司，如三井金屬、住友化學、優維視、HC Starck和普蘭西，也在各自的主要靶材細分市場佔據領先地位。