「靶」關之材,國產替代進行時
【核心觀點】
「靶」關之材,步入國產替代進程
靶材是薄膜製備的關鍵原料之一,2016年全球市場規模113.6億美元,國際半導體貿易協會(WSTS)預計2016-2019複合增速為13%,主要需求增量來自半導體、顯示、太陽能。靶材行業的技術和客戶壁壘較高,2017日美少數企業佔據80%市場。隨著國內產業政策扶持、半導體和顯示產業向大陸轉移等利好,國內靶材企業已打破國外壟斷,成功切入全球主流半導體、顯示龍頭供應鏈,國產替代進程加速。我們看好國內靶材企業全球市場份額的提升,建議關注江豐電子、有研新材、阿石創、隆華節能。
預計2016-2019全球靶材增速13%,半導體、顯示、光伏為主要增長動力
隨著磁控濺射技術發展,高純濺射靶材成為製備薄膜材料的關鍵原料之一,主要應用於平板顯示、記錄媒體、電子器件半導體、太陽能、鍍膜玻璃等;靶材的純度、組織、晶粒尺寸等明顯制約鍍膜質量。WSTS數據顯示,2016年全球濺射靶材市場需求達113.6億美元,並預計2016-2019複合增速達13%,2019年將超過163億美元。2016全球靶材下游結構中,半導體佔10%、平板顯示佔34%、太陽能電池佔21%、記錄媒體佔29%,靶材性能要求依次降低;其中前三大應用需求增速超過靶材整體增速,是靶材需求增長的主要驅動力。
市場集中度高,日、美佔據80%高端靶材市場
濺射靶材由於其高技術、高投資、高客戶壁壘,具有規模化生產能力企業較少,以霍尼韋爾、日礦金屬、東曹、普萊克斯等為代表的靶材龍頭企業2017年佔據全球約80%靶材市場。美、日等跨國企業產業鏈較為完整,囊括金屬提純、靶材製造、濺射鍍膜和終端應用各個環節,主導高端的半導體靶材市場;韓國、新加坡及中國台灣地區擅長磁記錄及光學薄膜領域,原料多從國外進口;中國靶材產業正處於起步階段,逐步切入全球主流半導體、顯示、光伏等龍頭企業客戶,原料以進口為主。
國內靶材需求和供給反差懸殊,國產替代進程加速
2015國內靶材需求全球佔比近25%,年增速約20%;但國內靶材企業市場份額不到2%,供需比例反差明顯。隨著國內濺射靶材技術的成熟和高純鋁生產技術的提高,我國靶材生產成本優勢明顯,靶材原料之一高純鋁的國內進出口量差距也在逐步縮小。隨著2019年國家進口靶材免稅期結束,國內靶材企業優勢更加突出。此外國家政策鼓勵半導體和顯示產業發展,我們預計2018-2020年國內靶材需求將維持20%以上高速增長,市場份額有望進一步擴大。
國產靶企業異軍突起,產能擴張正當時
伴隨靶材產業發展,我國出現少量專業從事高純濺射靶材研發和生產的企業,參與國際化競爭。建議關註標的:1)江豐電子:國內半導體靶材龍頭,成功打破日、美壟斷,並開始布局顯示靶材。2)有研新材:有研集團控股企業,材料研發實力雄厚,實現半導體高純金屬和靶材一體化供應。3)阿石創:國內平面顯示靶材領先企業,伴隨顯示產業發展機遇,快速擴建產能。4)隆華節能:收購四豐電子、廣西晶聯,顯示靶材成為新增長極。
風險提示
半導體、顯示和薄膜太陽能電池對靶材需求增速不及預期。
【報告正文部分】
「靶」關之材,國家級戰略產業
濺射靶材是薄膜製備的關鍵原料
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,而形成高速度流的離子束流,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體表面。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。
磁控濺射技術發展推升靶材需求
濺射技術19世紀中期被發明,直到20世紀後期才應用於大規模生產。1842 年格波夫在實驗室中發現了陰極濺射現象,1970年商業化的磁控濺射設備逐漸應用於實驗室和小型生產。自 20 世紀 80 年代,以集成電路、信息存儲、液晶顯示器、光存儲器、電子控制器為主的電子與信息產業開始進入高速發展時期,磁控濺射技術才從實驗室應用真正進入工業化規模生產應用領域。自20世紀90年代以來,隨著微電子、平板顯示器、鍍膜玻璃、薄膜太陽能、光學薄膜、工具裝飾鍍膜等領域突飛猛進地發展,靶材已逐漸發展成為一個專業化產業,世界的靶材市場規模日益擴大。特別是近幾年隨著觸摸屏、低輻射節能(low-e)玻璃、汽車產業、手機產業等不斷迅猛發展,對各種功能薄膜、裝飾薄膜的需求越來越大,並且要求越來越高,不斷更新換代。
濺射靶材廣泛用於半導體、顯示、磁記錄、光伏等領域
靶材製造和濺射鍍膜是靶材製備的關鍵環節。濺射靶材產業鏈主要包括金屬提純、靶材製造、濺射鍍膜和終端應用等環節。其中,靶材製造和濺射鍍膜環節是整個濺射靶材產業鏈中的關鍵環節。
濺射靶材按其化學成分、幾何形狀和應用領域不同而有多種不同的分類方法。較常用的分類方法是根據應用領域進行劃分,主要包括記錄介質靶材、半導體靶材、顯示薄膜靶材、超導靶材和光學靶材等;其中顯示靶材、太陽能靶材和半導體靶材是市場增速較快、景氣度較高的三類靶材。
高製造壁壘鑄造「靶」關之材
金屬靶材的製備中包括材料純化和靶材製備兩個過程。純化過程中需確保降低靶材中雜質含量,製備過程需確保靶材表面平整程度。
靶材純化:源頭材料控制
純度是濺射靶材的基礎。高純度乃至超高純度的金屬材料是生產高純濺射靶材的基礎,以半導體晶元用濺射靶材為例,若濺射靶材雜質含量過高,則形成的薄膜無法達到使用所要求的電性能,並且在濺射過程中易在晶圓上形成微粒,導致電路短路或損壞,嚴重影響薄膜的性能。
材料純化過程中主要方法包括化學提純化和物理提純法。
1)化學提純法:分為濕法提純和火法提純,濕法提純包括離子交換、溶劑萃取、置換沉澱和電解精鍊等;火法提純包括氯化精餾、碘化熱分解、金屬有機物熱分解、歧化分解、熔析精鍊和熔鹽電解等。目前應用最多的是電解精鍊提純,其原理是在電解過程中,利用雜質金屬和主金屬在陰極上析出電位差異從而達到提純目的。常見的如高純Cu、Co、Ni、Ag和Ti。
2)物理提純法:利用主體金屬與雜質物理性質差異,採用蒸發、凝固、結晶、擴散、電遷移等物理過程去除雜質,具體方法包括區域熔融法、偏析提純法、真空蒸餾法、單晶法和電遷移法,一般此類提純在真空條件下進行,一些吸氣性很強的金屬需要在高真空和超高真空條件下完成提純,其原理是在此條件下降低氣體分子在金屬中溶解度從而實現提純,對於低熔點的Al、Cu、Au和Ag等金屬及其合金等採用真空感應熔煉製備;對於高熔點的Ti、Co、Ta和Ni等金屬採用真空電子束爐或電弧熔煉製備。
靶材製備:嚴格工藝控制
濺射靶材製造環節首先需要根據下游應用領域的性能需求進行工藝設計,然後進行反覆的塑性變形、熱處理,需要精確地控制晶粒、晶向等關鍵指標,再經過焊接、機械加工、清洗乾燥、真空包裝等工序。目前製備靶材的方法主要有鑄造法和粉末冶金法。
1)鑄造法:將一定成分配比的合金原料熔煉,再將合金熔液澆注於模具中,形成鑄錠,最後經機械加工製成靶材。鑄造法在真空中熔煉、鑄造。常用的熔煉方法有真空感應熔煉、真空電弧熔煉和真空電子轟擊熔煉等。其優點是靶材雜質含量(特別是氣體雜質含量)低,密度高,可大型化;缺點是對熔點和密度相差較大的兩種或兩種以上金屬,普通熔煉法難以獲得成分均勻的合金靶材。
2)粉末冶金法:將一定成分配比合金原料熔煉,澆注成鑄錠後再粉碎,將粉碎形成的粉末經等靜壓成形,再高溫燒結,最終形成靶材。粉末冶金法的優點是靶材成分均勻;缺點是密度低,雜質含量高。常用的粉末冶金工藝包括冷壓、真空熱壓和熱等靜壓等。
靶材性能直接影響濺鍍薄膜質量
靶材制約著濺鍍薄膜的物理、力學性能,影響鍍膜質量。高純濺射靶材產品主要應用於半導體、磁記錄、平板顯示器以及太陽能電池產業,半導體產業對濺射靶材純度、內部微觀結構等方面都設定了比較苛刻的標準,對濺射靶材的要求是最高的,價格也最為昂貴;平面顯示器、太陽能電池、磁記錄對於濺射靶材的純度和技術要求略低一籌,但隨著靶材尺寸的增大,對濺射靶材的焊接結合率、平整度等指標提出了更高的要求。
全球靶材產業穩步增長,國產替代進程加速
全球靶材市場穩步增長,市場集中度高
預計2016-2019全球靶材市場增速達13%
根據全球半導體貿易統計協會(WSTS)數據,2016年全球濺射靶材市場容量達113.6億美元,相比於2015年的94.8億美元增長20%。全球半導體貿易統計協會(WSTS)根據全球半導體貿易統計協會(WSTS)數據,2016年全球濺射靶材市場容量達113.6億美元,相比於2015年的94.8億美元增長20%。全球半導體貿易統計協會(WSTS)預測2016-2019年均複合增長率達13%,到2019年全球高純濺射靶材市場規模將超過163億美元。
半導體、顯示、太陽能三大應用成為靶材需求增長主要驅動力。2016年全球靶材市場的下游結構中,半導體佔比10%、平板顯示佔34%、太陽能電池佔21%、記錄媒體佔29%,靶材性能要求依次降低。
濺射靶材產業分布區域特徵明顯
日本、美國:領導高端半導體濺射靶材市場。濺射靶材最高端的應用是在超大規模集成電路晶元製造領域,具有規模化生產能力的企業數量相對較少,主要分布在美國、日本等國家和地區,產業集中度較高。美國、日本跨國集團產業鏈完整,囊括金屬提純、靶材製造、濺射鍍膜和終端應用各個環節,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。
韓國、新加坡及中國台灣地區:在磁記錄及光學薄膜領域具備一定優勢。韓國、新加坡、台灣地區的靶材企業在磁記錄、光學薄膜等領域優勢明顯;但靶材服務廠商普遍缺少核心技術及裝備,不能夠在金屬的提純、組織的控制等核心技術領域形成競爭力,濺射靶材的材料即靶坯依然依賴美國和日本的進口。
中國:起步階段迎來投資高峰,半導體和液晶面板向大陸轉移趨勢明顯。超高純金屬材料及濺射靶材在我國還屬於較新的行業,以晶元製造廠商、液晶面板製造企業為代表的下游濺射鍍膜和終端用戶正在加大力度擴展產能。從全球來看,半導體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。
濺射靶材企業集中度高,主要企業佔據80%全球市場
濺射靶材企業集中度高,2017年主要企業佔據全球約80%市場份額。以霍尼韋爾(美國)、日礦金屬(日本)、東曹(日本)等跨國集團為代表的濺射靶材生產商較早涉足該領域,經過幾十年的技術積澱,憑藉其雄厚的技術力量、精細的生產控制和過硬的產品質量居於全球濺射靶材市場的主導地位,2017年佔據約80%市場份額。
濺射靶材客戶市場結構相對分散。作為濺射靶材客戶端的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游應用領域,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。
客戶壁壘:嚴認證、長周期。高純濺射靶材企業進入國際市場,需要通過部分國際組織和行業協會設置的質量管理體系標準,例如,應用於汽車電子的半導體廠商要求靶材供應商通過ISO/TS16949質量管理體系認證。下遊客戶往往還會進行合格供應商認證,認證過程主要包括技術評審、產品報價、樣品檢測、小批量試用、批量生產等幾個階段,根據國內靶材企業公開資料,一般需要2-3年時間。為了降低供應商開發與維護成本,保證產品質量的持續性,客戶不會輕易更換供應商。
國內靶材產業加速步入國產替代化進程
中國靶材市場全球佔比有望提升
2015國內靶材市場需求全球佔比近25%,但國內企業市場份額不到2%。需求端,近年得益於半導體、平板顯示等下游市場向大陸轉移的確定性趨勢,國內靶材市場需求增速較快,據中國電子材料行業協會統計,2015 年國內高純濺射靶材市場的市場需求規模約 153.5 億人民幣,佔全球市場的 24.17%。同比 2014 年的 128.7億人民幣,增長19.27%。供給端,國內靶材企業市場份額不到全球2%,供需比例反差較大,有望成為國內濺射靶材企業成長動力;再加上國內濺射靶材市場的高增長和國內濺射靶材企業的本土優勢,國內濺射靶材企業的成長空間將有望打開。
2018年底進口靶材免稅期結束,利好國內靶材企業。2015年11月財政部、發改委、工信部、海關總署、國家稅務總局聯合發布《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:進口靶材的免稅期到2018年年底結束。這意味著從2019年開始,日、美靶材需要繳納5-8%關稅;該項政策明顯利好國內靶材企業。
國內電子和材料產業政策扶持靶材產業鏈發展。近年來,為推動靶材產業的發展、增強技術創新能力,國家先後出台了多項專項政策和資金支持措施。國家產業政策、研發基金的出台和落實,為濺射靶材行業的快速發展營造了良好的環境。
預計2018-2020年國內濺射靶材市場增速維持在20%以上。隨著國內濺射靶材技術成熟和高純鋁生產技術的提高,我國靶材生成本優勢明顯;靶材原料之一高純鋁的國內進出口數量的差距也在逐步縮小。隨著2019年進口靶材免稅期結束,國內靶材企業優勢更加突出。此外國家政策鼓勵半導體和顯示產業發展,也在大規模向大陸轉移;從下游需求角度,國內半導體、平面顯示、薄膜太陽能產業高速增長,也將支撐國內靶材的需求。綜上,我們預計2018-2020年國內靶材規模增速將不低於2015年水平,有望維持在20%增速以上。
國內高純鋁原料進出口量差距縮小
國內濺射靶材的高純金屬原料多數依靠進口。化學純度是影響薄膜材料性能的關鍵因素,高純金屬原材料是靶材製備的基礎。國內雖然擁有生產濺射靶材所需的各種基礎礦源,但金屬提純技術有限,提純出來的金屬材料絕大部分達不到高純濺射靶材的生產要求,長期以來,國內廠商主要通過從國外進口獲得高純金屬供給。全球範圍內,高純金屬產業集中度較高,美國、日本等國家的高純金屬生產商依託先進的提純技術在產業鏈中居於十分有利的地位,對下游具有較強的議價能力。
2009-2016我國高純鋁進出口量差距逐步縮小。隨著國內濺射靶材技術的成熟和高純鋁生產技術的提高,我國靶材生產有相對的低成本優勢。過去典型靶材種類之一——高純鋁仍主要依賴進口;但隨著國內高純鋁的產量逐年增加,從2009-2016年進出口量的差距一直在縮小,2013、2016年高純鋁出口量超過進口量。2016年我國高純鋁產量約為2009年的3倍。
國產靶材企業異軍突起
國內部分企業積極在技術領域尋求突破,進入國際靶材市場。國內市場中,高純濺射靶材產業發展較晚,具有規模化生產和較強研發能力的企業較少。近年來,受益於國家從戰略高度持續地支持電子材料行業的發展及應用推廣,我國國內開始出現少量專業從事高純濺射靶材研發和生產的企業,突破靶材專業技術門檻,已在國內靶材市場佔據一定份額,主要有江豐電子、阿石創、有研新材和隆華節能等,並成功開發出一批能適應高端應用領域的濺射靶材。通過積极參与濺射靶材的國際化市場競爭,我國改變了高純濺射靶材長期依賴進口的不利局面。
靶材需求增長主要驅動力:半導體、顯示、薄膜太陽能電池
半導體、顯示、薄膜太陽能電池成為靶材需求增長的主要驅動力。2016年全球靶材市場的下游結構中,半導體、平板顯示、記錄媒介、太陽能電池、半導體為主要下游應用。2012-2017年我國信息記錄材料市場規模複合增速約10%;而半導體、顯示、薄膜太陽能電池三大應用國內市場需求增速在20%以上,成為驅動靶材需求增長的主要動力。
平面顯示:靶材最大應用市場
靶材是平面顯示各類鍍膜製備關鍵原料
平面顯示是靶材的最大應用,2016年全球市場佔比約34%。平面顯示是靶材應用的最大領域,2016年市場佔比為34%。平板顯示器主要包括液晶顯示器(LCD)、等離子顯示器(PDP)、有機發光二極體顯示器(OLED)等,以及在LCD基礎上發展起來的觸控(TP)顯示產品。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均勻性,提高生產率和降低成本,濺射技術越來越多地被用來製備這些膜層。平面顯示行業一般需要靶材純度達到99.999%(5N)以上。
顯示面板和觸控屏面板是平板顯示採用PVD鍍膜的主要環節。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,還可以在鍍膜環節中增加相應膜層的鍍膜。
平面顯示鍍膜用靶材主要品種有:鉬靶、鋁靶、鋁合金靶、鉻靶、銅靶、銅合金靶、硅靶、鈦靶、鈮靶和氧化銦錫(ITO)靶材等。
平板顯示是國內拉動濺射靶材需求的主要動力
2012-2016國內平板顯示增速在25%以上。中國大陸從上世紀80年代開始進入液晶顯示領域,在政府政策導向和產業扶植下,我國大陸液晶顯示產業快速發展,成為平板顯示行業發展速度最快的地區。根據賽迪顧問數據顯示,2016年中國平板顯示器件產業整體規模達到1500億元,同比增長25.99%;2012-2016年國內平板顯示增速基本保持在25%以上。
LCD大尺寸趨勢支撐顯示濺射靶材需求。根據HIS Market數據,全球大尺寸LCD面板需求在2016-2018年預計每年增長5-6%;而全球LCD面板產業重心逐步向大陸轉移,HIS預測2018年中國將成為全球最大平面顯示供應商,市佔率達35%。由於液晶顯示用濺射靶材尺寸普遍較大,液晶面板出貨量平穩較快的增長速度將為濺射靶材生產廠商提供更加廣闊的發展空間。
2017-2019年OLED滲透率有望快速提升。OLED屏幕在手機屏、電視屏等中小尺寸顯示屏幕上具有明顯的優勢;隨著OLED良率提升、以及成本不斷降低,市場滲透率有望快速提升。IHS預測,2017年有36%的智能手機搭載柔性OLED屏幕;從全球看2016-2019年全球OLED電視預計出貨量年增速在70%以上,出貨額年增速在40%以上。
2016年我國平面顯示靶材需求全球佔比提升至30%以上
我國平面顯示靶材市場發展迅猛,2016年市場規模已達到80億元。中國電子材料行業協會數據顯示,2013 -2016年,全球平板顯示用濺射靶材市場規模分別為29.5億美元、31.4億美元、33.8億美元和38億美元。其中,我國平板顯示用濺射靶材2013-2016市場規模分別為39.4億元、55億元、69.3億元和80億元。中國平面靶材需求在全球佔比已經從2013年約20%提升到2016年佔比超過30%。
預計2018-2020年國內顯示靶材需求增速維持20-25%增速。綜上,考慮到2012-2016國內平板顯示產業增速基本保持在25%以上;同時國內LCD國產替代進程加速、再加上OLED滲透率有望快速提升,我們預計2018-2020年國內平板顯示產業增速將至少維持在20-25%;對應到國內顯示靶材的需求也將相應增加。
半導體:靶材應用的戰略高地
半導體靶材性能要求位居各類應用之首。半導體晶元行業遵循發展「摩爾定律」,已歷經半個世紀。半導體行業所需濺射靶材主要用於晶圓製造材料和封裝測試材料。為了滿足半導體晶元高精度、小尺寸的需求,晶元製造對濺射靶材純度要求很高,通常需達99.9995%(5N5)甚至99.9999%(6N)以上。在各類半導體應用中性能要求最高、價格最為昂貴。
鋁和銅是半導體生產主流工藝。半導體靶材主要以銅靶、鋁靶、鈦靶和鉭靶這四種業界主流的薄膜金屬材料為主。晶元生產的導電層中同時存在鋁和銅兩種導線工藝,一般來說110nm晶圓技術節點以上使用鋁導線,通常用鈦材料作為阻擋層薄膜材料;110nm晶圓技術節點以下使用銅導線,通常使用鉭材料作為銅導線的阻擋層。在晶元的應用場景中,既需要使用銅、鉭材料等先進工藝來實現降低功耗、提高運算速度等作用,又需要使用鋁、鈦材料的110nm以上節點工藝來保證可靠性和抗干擾性等性能。
國家政策推動半導體產業快速發展
國家集成電路綱要規劃2020年集成電路產業保持20%年增長率,集成電路關鍵裝備和材料成為重點。2014年6月,國家發布《國家集成電路產業發展推進綱要》,提出中國集成電路產業到2020年將達到1萬億規模,也就是意味著到2020年中國集成電路產業將保持20%左右的年增長率。綱要中提出在半導體設備和材料領域,加強集成電路裝備、材料與工藝結合,研發光刻機、刻蝕機、離子注入機等關鍵設備,開發光刻膠、大尺寸矽片等關鍵材料,加強集成電路製造企業和裝備、材料企業的協作,加快產業化進程,增強產業配套能力。
十二五期間,「02專項」推進半導體裝備和材料企業發展。《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006-2020)》中關於集成電路產業的規劃是02專項,即《極大規模集成電路製造技術及成套工藝》。02專項在「十二五」期間重點實施的內容和目標分別是:重點進行45-22納米關鍵製造裝備攻關,開發32-22納米互補金屬氧化物半導體(CMOS)工藝、90-65納米特色工藝,開展22-14納米前瞻性研究,形成65-45納米裝備、材料、工藝配套能力及集成電路製造產業鏈,進一步縮小與世界先進水平差距,裝備和材料佔國內市場的份額分別達到10%和20%,開拓國際市場。
我國半導體集成電路「十三五」規劃提出材料國產化率達50%的目標。規劃提出,關鍵材料產業化技術水平達到28nm工藝要求,並實現大批量產業化;部分專業領域產業技術推進到20-14nm水平,產品進入生產線應用;在前沿技術領域研究佔有一席之地;建成材料產業共性技術應用開發平台;推動資源整合,打造3-4家進入國際同行前列的世界級企業;材料國產化率有能力達到50%。
半導體產業向國內轉移,材料步入快速發展期
國家政策和基金支持推動國內半導體產業發展。在《國家集成電路產業發展推進綱要》和國家集成電路產業投資基金的推動下,中國半導體市場已成為全球增長引擎,2016年銷售額超過4300億元,年增長率達到20%。在國內設計、製造和封測三項並舉、協調發展的格局下,中國半導體行業協會預計2017年國內半導體產業增速區間為18-25%。
國內半導體材料產業增速遠高於全球水平。根據中國電子材料行業協會數據,2016年中國大陸半導體材料採購金額攀高至65.5億美元,年增7.3%,不僅是採購金額增加幅度最大的地區,也躍居全球第4大買家。大陸半導體材料市場近年來受產業鏈增長拉動,半導體材料銷售額保持較高增速,2016年已經達到647億元的規模,增速約10%,遠高於全球半導體材料規模增速。預計隨著全球半導體產業向大陸轉移,日本、台灣等佔有率將有所下降,而大陸半導體材料市場將會進一步擴大。
十二五期間,國內半導體材料企業技術和市場取得長足發展。十二五期間,集成電路和先進封裝材料產業整體技術水平得到大幅度提升,根據中國半導體協會統計,我國半導體主體材料應用技術節點達到90-65納米。濺射靶材、CMP拋光液、電子氣體、工藝化學品等部分產品可達28納米工藝要求。集成電路材料產業技術創新戰略聯盟配合02專項實施推進國產材料量產應用,上百種材料實現批量銷售,19種材料採購比例超過50%。國內8-12英寸主要製造廠累計採購國產材料超過12億元,其中CMP銅拋光液、鉭靶和組件等3種材料單一品種累計採購金額超過5000萬元,NF3、CMP阻擋層拋光液等兩種材料累計採購金額達2億元。主要材料企業累計申請發明專利3574項,獲授權發明專利1422項。在半導體濺射靶材領域江豐電子、有研億金都是重點支持企業。
2011-2016全球半導體用靶材複合增長率3.17%
靶材在晶元製造和封裝材料市場佔比分別為2.6%和2.7%。根據江豐電子公告,濺射靶材在晶圓製造材料中,約佔晶元製造材料市場的2.6%;在封裝測試材料中,約佔封裝測試材料市場的2.7%。
2011-2016全球半導體用靶材年複合增長率3.17%。國際半導體產業協會(SEMI)全球半導體用濺射靶材銷售額從2011年的10.1億美元到2016年為11.7億美元,年均複合增長率為3.17%,其中晶圓製造用濺射靶材年均複合增長率為2.07%,封裝測試用濺射靶材年均複合增長率為4.65%。
2016年我國半導體濺射靶材達14億元,年增速達20%。中國半導體產業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,作為半導體材料之一,2016 年我國集成電路用濺射靶材市場規模約14 億元,年增速達20%。
在建產能投產後靶材市場或將翻倍。根據國際半導體設備與材料產業協會(SEMI)數據,截止2017年11月,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%;靶材作為半導體製備的關鍵原料,因此國內半導體靶材需求也相應比例增加。
預計2018-2020國內半導體靶材需求增速在20%左右。綜上,2016年我國集成電路用濺射靶材市場規模約14億元,年增速達20%。供給端,隨著國產濺射靶材技術成熟,尤其是國產濺射靶材具備一定性價比優勢,並且符合濺射靶材國產化的政策導向;需求端,半導體產業向國內轉移的趨勢已基本確立,國內半導體產業崛起將推動國內半導體靶材需求的提升。預計2018-2020年我國濺射靶材的市場規模有望持續擴大,複合增速將維持在2016年20%左右增速水平。
薄膜太陽能:靶材應用的後起之秀
光伏產業孕育靶材發展機遇
PVD鍍膜的另一大應用領域是太陽能電池,主要鍍膜材料為濺射靶材。較為常用的濺射靶材包括鋁靶、銅靶、鉬靶、鉻靶以及ITO靶(氧化銦錫)、AZO靶(氧化鋁鋅)等,純度要求一般在99.99%(4N)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。
2011-2016全球太陽能用靶材增速保持20%以上。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可觀的成長空間,2016年全球太陽能電池用濺射靶材市場規模23.4億美元,在全球靶材市場中佔比約21%。根據江豐電子招股書數據,2011-2016年全球太陽能靶材規模增速一直保持在20%以上。
我國太陽能靶材有望隨薄膜太陽能電池產業快速發展
我國作為世界上最大的光伏產業基地,薄膜太陽能電池發展或可期。近年來隨著國家對環境保護、節能減排方面的重視,我國太陽能光伏產業已快速成長為全球最大的太陽能電池片和電池組件生產製造基地。太陽能電池主要分為晶體硅太陽能電池和薄膜太陽能電池,靶材主要應用於後者。
薄膜太陽能電池成為拉動靶材市場空間的潛在動力。薄膜太陽能電池憑藉其突出的光電轉換效率,近年來呈現增速明顯提升之勢。2015年我國薄膜太陽能電池產量增速超過50%。這也為濺射靶材市場帶來了充分的成長空間。
原材料短缺和設備昂貴限制了薄膜太陽能電池在我國的廣泛應用。在生產薄膜太陽能電池的原材料方面,中國的薄膜生產商在很大程度上要依靠外國的供應商,一些主要的原材料如導電玻璃和硅烷氣體等供不應求。此外,薄膜太陽能電池生產設備複雜昂貴;據太陽能光伏網數據,目前薄膜太陽能電池生產設備投入遠大於晶體硅太陽能電池;尤其是關鍵設備長期以來一直被歐洲、美國和日本的企業壟斷。
受益轉化效率提升和規模化生產,薄膜太陽能電池有望「反客為主」。目前國內太陽能電池主要以晶體硅太陽能電池為主,薄膜電池的產量仍較小,而且以硅薄膜電池為主,因此濺射靶材市場規模較小。根據中國電子行業協會數據,2013-2015年薄膜電池市場規模約為3.5億元、4.6億元和7.5億元。但根據太陽能光伏網數據,薄膜電池轉化效率以1-1.5pct/年的速度提升;按照這個效率提升速度預計到2020年薄膜電池轉化效率有望超過晶體硅電池。加之隨著國內薄膜電池生產線的投產規模化效益顯現,屆時綜合成本如果低於晶體硅電池,有望成為市場的主流選擇;薄膜電池行業增速將高於晶硅電池行業增速。
預計國內太陽能電池靶材市場2018-2020年有望維持20%以上增速。綜上,2011-2016年全球太陽能靶材規模增速一直保持在20%以上。我國作為世界上最大的光伏產業基地,2015年我國薄膜太陽能電池產量增速超過50%;這也為薄膜太陽能電池濺射靶材市場帶來了充分的成長空間。隨著薄膜太陽能電池轉換效率提升和成本下降,我們預計2018-2020年國內薄膜太陽能電池靶材增速將高於全球增速,保守估計維持在20%以上。
靶材主要上市企業簡介
江豐電子(300666):國內半導體濺射靶材龍頭,成功打破國外壟斷
國內高純濺射靶材行業龍頭。公司主營業務為高純濺射靶材,是國內材料最齊全、工藝最完整、設備能力最強、產能最大的超高純度金屬材料及濺射靶材生產基地。公司主要產品包括鋁靶、鈦靶、鉭靶、鎢鈦靶等,作為製造超大規模集成電路晶元、液晶面板、薄膜太陽能電池的PVD電子薄膜原料,主要應用於半導體、平板顯示器及太陽能電池等領域,已成為中芯國際、台積電、格羅方德、意法半導體、東芝、海力士、京東方、SunPower等國內外知名廠商的高純濺射靶材供應商。
半導體濺射靶材新秀,成功打破美、日壟斷。在以半導體應用為主的高端靶材領域,公司成功打破美國、日本跨國公司的壟斷格局,在16納米技術節點已實現批量供貨。據公告,公司正不斷完善和攻克28-14nm技術節點用鉭靶、鈦靶的晶粒晶向控制技術、靶材焊接技術、精密機械加工技術及清洗封裝技術,並積極進行客戶開發和測試。伴隨著近年來晶圓廠的建設加速、以及2018年底進口靶材關稅優惠取消,都將利好國內半導體靶材企業。
客戶資源優質。公司客戶資源優質,在研發、資金、技術、客戶等方面均已構築護城河。在半導體領域,在鋁靶、鈦靶、鉭靶等方面已成為台積電主要供應商;公司在鋁靶、鈦靶、鉭靶、銅陽極材料方面成為中芯國際主要供應商。平板顯示領域,鋁靶產品已實現對京東方、華星光電批量銷售。公司公告馬來西亞子公司已獲得當地項目設備進口許可證,整體靶材焊接工廠正處於建設周期。
擴建產能,加大平板顯示用靶材布局。2017年公司募投建設「年產400噸平板顯示器用鉬濺射靶材坯料產業化項目」、「年產300噸電子級超高純鋁生產項目」,產能穩步提升。平面顯示是全球靶材最大的應用市場,公司憑藉半導體靶材的經驗優勢進入平面顯示靶材領域,目前平面顯示鋁靶產品已放量,典型客戶包括京東方、華星光電等。
有研新材(600206):雄厚材料研發實力,國內高純金屬靶材一體化供應
有研院控股企業,雄厚材料研發實力支撐。有研新材是有研院控股的有色新材料行業的領軍企業。目前主要從事高純金屬材料、高端稀土功能材料、生物醫用材料、微電子光電子用薄膜材料、紅外光學及光纖材料等新材料的研發與製備。產品主要應用於新能源及新能源汽車、新一代信息技術、生物醫藥、節能環保等戰略性新興產業領域。
國內半導體靶材稀缺供應商,高純金屬獨具優勢。在半導體靶材領域,子公司有研億金主打4-6英寸靶材市場、並積極拓寬8-12英寸靶材市場。公司依託有研控股體系多年金屬研究經驗,在高純金屬製備方面優勢明顯;公司高純金屬靶材產業化項目擬建設8-12英寸半導體靶材產能約20000塊/年。伴隨著靶材產能提升規模效應顯現,可降低公司成本。
光電半導體、光纖材料、醫療器械等產品儲備豐富。公司是紅外鍺單晶國內最大的供應商,也是全球水平砷化鎵最大的供應商;光纖用四氯化鍺和四氯化硅產品技術領先,是國內市場的主要供應商;在醫療器械領域,公司開發了牙弓絲、非血管支架、齒科貴金屬合金等產品。公司已成立有研國晶輝、有研醫療等子公司,推進業務獨立專業運營。
阿石創(300706):國內平面顯示靶材領先企業
國內PVD鍍膜材料領先企業。公司是國內PVD鍍膜材料領先企業,主營蒸鍍材料和濺射靶材業務,廣泛應用於光學元器件和平板顯示領域,2013-2017Q3毛利率保持在35%以上。公司憑藉豐富的PVD鍍膜材料製備工藝,成功建立起較為全面的產品供應體系,產品涉足平板顯示、光學元器件、節能玻璃、半導體、太陽能電池等領域。
受益平面顯示產業快速發展,新建平板顯示靶材產能。消費升級帶動各類消費電子產品需求增長,尤其是隨著柔性顯示技術突破、OLED良率提升成本下降,平面顯示如LCD、OLED等應用大幅推廣,帶動平面鍍膜用濺射靶材需求提升。公司順應下游需求,利用募集資金投資建設「年產350噸平板顯示濺射靶材建設項目」,穩步擴張平面顯示靶材產能,並通過規模效益降低成本。
客戶資源優質,且粘性較強。經過多年積累,公司已與京東方、群創光電、藍思科技、伯恩光學、愛普生、水晶光電等知名廠商建立合作關係。PVD鍍膜高技術、高投入,認證周期長達2-3年,因此客戶粘性較高。顯示鍍膜靶材國產化率水平低,隨著平面顯示大規模向大陸轉移平面靶材需求快速提升。
高額研發投入,積極儲備技術。公司歷年研發投入在營收中佔比保持5%左右,打造優質研發平台自主研發核心技術,已獲得23項專利,9項核心自主研發技術。同時公司積極把握下游半導體和太陽能光伏產業的快速發展趨勢,已經研發出應用於半導體、太陽能電池等領域的新產品。
隆華節能(300706):環保、軍工大布局,顯示靶材成為新增長極
製冷設備領導者,加碼環保水務治理。公司是專業從事製冷設備研發、製造、銷售的高科技企業,2016年其核心產品製冷設備市佔率達80%,是絕對的領導者。公司2013年10月收購國內凝結水精處理領導企業中電加美,進入環保水處理領域。同時公司順應PPP熱潮,與中船環境合作投資成立新疆隆華和上海隆華兩個環保平台,藉助外部資源加速項目落地。
收購四豐電子,布局顯示靶材。公司2014年底收購高端鉬靶材供應商四豐電子,正式進軍鉬靶材領域。四豐電子在鉬靶材領域處於行業龍頭地位,產品出貨量高速增長,直接供貨三星、LG、國星光電等顯示領頭;此外也積極布局銅、鋁靶材等;控股子公司廣西晶聯光電作為ITO靶材領域先進企業,產能達60噸/年。靶材業務成為公司新增長極。
積极參与軍民融合,布局軍工新材料。隨著近年國家軍民融合戰略方針加速推進,促進軍工產業升級,公司在軍工產業進行戰略布局,2017年9月公司收購國內領先的船用複合材料製造商湖北咸寧威海複合材料製品有限公司66.69%股權,是公司繼收購湖南兆恆科技52.99%股權以來,在軍工新材料領域又一布局。
風險提示
1)國內半導體增速不及預期,產業快速向東南亞國家轉移。2017年國內半導體產業增速明顯,但2018-2020年可能存在產業整體增速有限,並且部分下游封裝等應用向東南亞等國家轉移,有可能削弱國內半導體產業的增速。
2)晶硅電池成本大幅下降,薄膜太陽能電池發展不及預期。薄膜太陽能電池的光電轉換效率提升,但同時存在投資規模大、溫度穩定性不足等問題。近年單晶硅和多晶硅電池成本大幅降低,在一定程度上制約薄膜電池的發展。
3)CVD方法取得技術突破或者成本大幅降低,大規模替代PVD應用。濺射靶材主要用於物理氣相沉積(PVD)方法製備薄膜;一旦相應的CVD方法取得技術突破製備同樣的薄膜材料,或者具備成本優勢,則有可能吞噬部分濺射鍍膜方法的市場空間。
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