半导体芯片行业用金属溅射靶材市场分析

半导体芯片行业用金属溅射靶材市场分析

王宏玲

（中芯国际集成电路制造（天津）有限公司，天津300385）

摘要：本文首先介绍了半导体芯片行业用金属溅射靶材的应用、溅射原理以及靶材分类，随后对各种溅射靶材的特性和应用进行了详细描述，然后对国内外主要的7家半导体芯片用溅射靶材生产企业的行业地位、发展现状、优势产品及其市场份额进行了全面分析总结。

关键词：半导体靶材；供应格局市场分析

一、半导体产业在电子工业中的龙头地位

半导体产业的发展水平是一个国家现代经济与高科技力量的重要象征，它对科技与经济发展的推动力量主要体现在：一是高科技龙头产业。信息产业是中国大陆的第一产业。在信息产业中，半导体电子处于核心地位，半导体芯片一元的产值会带动相关信息电子产业十元的增长，是高科技的核心支柱产业及附加值最高的制造业。二是产业覆盖面广。电子产业领域涵盖通讯、计算机、机电光电、家电、汽车、航空航天等关联行业，这些行业的发展和技术进步都日益离不开半导体产业的支持。三是能源消耗量少。电子产业是能耗低、占地少、资源型、环保型产业，推动社会大众化产品向体积小、耗能少转变。四是带动社会就业新发展。电子工业将提供大量技术人员及技术工人的就业率，并数倍带动关联产业人员就业。五是高赢利产业。美国股市对半导体、房地产与汽车制造三个工业行业的指数进行比较，市盈率分别为49％、37％和14％；投资回报率分别为15％、2．6％和3．7％。半导体工业的赢利能力和投资回报率远高于汽车和房地产等传统行业(数据来源：ETradeFainancial)。六是带动产业升级换代。中国大陆三资企业电子产品的销售收入、利润和出口占行业总量的比重分别为77．1％、77．9％和85．8％。目前，大陆巨大的电子信息产业主要依靠的是低附加值的家电产品及对国外品牌的加工／代工，本国半导体产业的发展与技术水平的提升，将迅速推动我国产业升级换代，向科技型与创新型国家转变。

二、靶材的主要生产厂家和市场

目前全球各主要靶材制造商的总部大多设立在美国、德国和日本。世界上主要的靶材生产商包括TosohSMD,SumitomoMetalMining,Honeywell,HitachiMetals,

NikkoMaterials等公司。就美国而言,大约有50家中小规模的靶材制造商及经销商,其中最大的公司员工大约有几百人。为了能更接近使用者,以便提供更完善的售后服务,全球主要靶材制造商通常会在客户所在地设立分公司。目前,亚洲的一些国家和地区,如台湾、韩国和新加坡,就建立了越来越多制造薄膜元件等产品的工厂,如IC,液晶显示器及光碟制造厂。对靶材厂商而言,这是相当重要的新兴市场。世界靶材市场容量为4.02亿美元,比2003年上升23%,全球最大的市场在日本,剩余为北美、中国以及其他地方。靶材一般分为三类:金属靶材、化合物靶材、合金靶材。根据使用者的要求,靶材的形状各异,但是大多数靶材为圆盘或矩形形状。靶材的价格一般与形状和质量有关系,在同等质量的情况下,形状越复杂,价格越高。

三、金属溅射靶材市场分析

1.溅射原理。半导体芯片用金属溅射靶材的作用，就是给芯片上制作传递信息的金属导线。具体的溅射过程，首先利用高速离子流，在高真空条件下分别去轰击不同种类的金属溅射靶材的表面，使各种靶材表面的原子一层一层地沉积在半导体芯片的表面上，然后再通过的特殊加工工艺，将沉积在芯片表面的金属薄膜刻蚀成纳米级别的金属线，将芯片内部数以亿计的微型晶体管相互连接起来，从而起到传递信号的作用。

2.靶材分类。半导体芯片行业用的金属溅射靶材，主要种类包括：铜、钽、铝、钛、钴和钨等高纯溅射靶材，以及镍铂、钨钛等合金类的溅射靶材。

3.供应格局。当前国际上，日本的日矿金属、东曹公司以及美国的霍尼韦尔、普莱克斯公司，这四家靶材制造国际巨头，占居了全球半导体芯片用靶材市场约90%的份额。同时，近年来，以江丰电子、有研新材以及贵研铂业等为代表的国内靶材制造企业也在快速崛起，并已经在全球靶材市场上占有了一席之地。

4.供应商认证。（1）认证周期较长：半导体芯片制造企业对靶材合格供应商的认证过程非常漫长和苛刻，一般至少需要2-3年以上。对绝大多数靶材生产企业来说，都难以承受在此期间所要付出的巨大资金、人力以及时间成本，而对芯片制造企业来说，开发新的合格供应商的时间成本和风险也很高，在现有靶材供应商能够满足其生产需求的情况下，对引入新的供应商几乎没有兴趣。这些也是造成该行业高技术壁垒的原因之一。（2）认证模式各异：半导体芯片制造企业对靶材合格供应商的认证模式各不相同。其中，要进入日、韩等国家芯片制造企业的靶材供应商，则必须通过日、韩本国的中间商或者商社来间接供应；要进入英特尔的靶材供应商，则必须通过应用材料（AM）的推荐；要进入全世界最大的晶圆代工企业台积电的靶材供应商，则需要通过其最终客户（苹果和华为等）的认可。（3）供应商的份额：半导体芯片制造企业对其所需要的每一种溅射靶材，一般都会选择三家左右的稳定供应商。并且，从排名第一的供应商处的采购量最大，从排名第二的供应商处的采购量较小，而排名第三的供应商则基本相当于备胎。

5.探讨。（1）半导体芯片的制作过程可大致分为硅片制造、晶圆制造和芯片封装等三个环节，其中，在晶圆制造和芯片封装两个环节中都需要用到金属溅射靶材。（2）半导体芯片行业用的金属溅射靶材，主要种类包括：铜、钽、铝、钛、钴和钨等高纯溅射靶材，以及镍铂、钨钛等合金类的溅射靶材。（3）铜靶和钽靶通常配合起来使用。目前晶圆的制造正朝着更小的制程方向发展，铜导线工艺的应用量在逐步增大，因此，铜和钽靶材的需求将有望持续增长。（4）铝靶和钛靶通常配合起来使用。目前，在汽车电子芯片等需要110nm以上技术节点来保证其稳定性和抗干扰性的领域，仍需大量使用铝、钛靶材。（5）国外方面，日本的日矿金属、东曹公司以及美国的霍尼韦尔、普莱克斯公司，这四家靶材制造国际巨头，占居了全球半导体芯片用靶材市场约90%的份额。而德国世泰科公司是全球领先的钨、钼钽、铌、铼及陶瓷粉提供商，并几乎垄断着全球半导体芯片用钽靶材的钽粉原料和钽靶坯的供应。（6）国内方面，以江丰电子、有研新材以及贵研铂业等为代表的国内靶材制造企业近年来正在快速崛起，其铝、钛、铜、钽、钴等高纯靶材以及钨钛、镍铂等合金靶材，已在全球市场占有了一席之地。（7）半导体芯片制造企业对其靶材合格供应商的认证过程十分苛刻，且各家认证模式也各不相同，绝大多数供应商都难以承受认证过程中的巨大资金和时间成本，而芯片制造企业也对引入新的供应商兴趣不大。（8）半导体芯片制造企业对其所需要的每一种溅射靶材，一般都会选择三家左右的稳定供应商。但主要从排名第一的供应商处的大量采购，从排名第二的供应商处的采购份额较小，排名第三及以后的供应商则基本相当于备胎。

随着微电子等高科技产业的高速发展,中国的靶材市场将日益扩大,铜靶材作为一种具有特殊用途的材料,具有很强的应用目的和明确的应用背景。

参考文献

[1]何堰.集成电路用高纯金属材料及高性能溅射靶材制备研究进展[J].新材料产业,2016(09):47-52.

[2]高华.集成电路互连线用高纯铜靶材及相关问题研究[J].半导体技术,2016(09):826-830.