晶圓制造環(huán)節(jié)中最核心的高難度材料是什么？

半導(dǎo)體材料可以分為晶圓材料和封裝材料，封裝材料相較于晶圓制造材料來說技術(shù)壁壘相對(duì)較低，所以我們主要講的是晶圓制造材料。

先簡單了解下什么是晶圓制造和封裝測試，還是用pizza舉例。

此前曾講過硅晶圓就是餅底，在餅底的基礎(chǔ)上扎幾個(gè)孔，撒上各種料，再進(jìn)行烘烤出爐，這個(gè)過程就是晶圓制造。晶圓制造廠出來的時(shí)候還是一個(gè)圓片，只是上面有了電路，有著幾千顆或上萬顆的晶粒。

封裝測試就是把圓片上存在的幾千顆或上萬顆的晶粒切下來變成一顆一顆，再給每一顆穿個(gè)衣服（封裝），并檢測哪些是好的，哪些是壞的（測試），好的挑出來送到產(chǎn)業(yè)鏈的下一個(gè)環(huán)節(jié)。

在晶圓的生產(chǎn)環(huán)節(jié)主要涉及7類半導(dǎo)體材料、化學(xué)品，每一類在半導(dǎo)體材料市場規(guī)模占比大致如下：

1、硅晶圓：33%

2、特種氣體：17%

3、掩膜版：15%

4、超凈高純?cè)噭?3%

5、拋光液和拋光墊：7%

6、光阻材料：7%

7、濺射靶材：3%

今天咱們主要講在半導(dǎo)體材料市場占比在3%左右的濺射靶材。

簡單地說，靶材就是高速荷能粒子轟擊的目標(biāo)材料，通過更換不同的靶材（如鋁、銅、不銹鋼、鈦、鎳靶等），即可得到不同的膜系（如超硬、耐磨、防腐的合金膜等）。

目前，（高純度）濺射靶材按照化學(xué)成分不同可分為：

①金屬靶材（純金屬鋁、鈦、銅、鉭等）

②合金靶材（鎳鉻合金、鎳鈷合金等）

③陶瓷化合物靶材（氧化物、硅化物、碳化物、硫化物等）。

按開關(guān)不同可分為：長靶、方靶、圓靶。

按應(yīng)用領(lǐng)域不同可分為：半導(dǎo)體芯片靶材、平面顯示器靶材、太陽能電池靶材、信息存儲(chǔ)靶材、工具改性靶材、電子器件靶材、其他靶材。

濺射：即集成電路制造過程中要反復(fù)用到的工藝；靶材：就是濺射工藝中必不可少的重要原材料。那么，不同應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)材料的選擇及性能要求也有一定差異，具體如下：

半導(dǎo)體內(nèi)部是由長達(dá)數(shù)萬米的金屬配線而組成，而濺射靶材則是用于制作這些配線的關(guān)鍵消耗材料。如蘋果A10處理器，指甲蓋大小的芯片上密布著上萬米金屬導(dǎo)線，這些密布的電路必須要對(duì)高純度的金屬靶材通過濺射的方式形成。

據(jù)悉，蘋果A10芯片的制造用的正是江豐電子高純度濺射靶材。

濺射靶材是半導(dǎo)體晶圓制造環(huán)節(jié)核心的高難度材料，芯片對(duì)濺射靶材的要求非常之高，要求靶材純度很高，一般在5N（99.999%）以上。

5N就是表示有5個(gè)9，4N表示有4個(gè)9即99.99%，哪個(gè)純度更高，一看就明白了。

在提純領(lǐng)域，小數(shù)點(diǎn)后面每多一個(gè)9，難度是呈指數(shù)級(jí)別的增加，技術(shù)門檻也就更高。

應(yīng)用與市場格局

到這里，知道了高純?yōu)R射靶材，知道了金屬靶材的鋁、鈦、銅、鉭，那怎么判斷哪個(gè)金屬應(yīng)用幾寸晶圓上，哪個(gè)用在先進(jìn)制造工藝上？

半導(dǎo)體晶圓制造中，200mm（8寸）及以下晶圓制造通常以鋁制程為主，使用的靶材以鋁、鈦元素為主。300mm（12寸）晶圓制造，多使用先進(jìn)的銅互連技術(shù)，主要使用銅、鉭靶材。

同時(shí)也用鈦材料作為高介電常數(shù)的介質(zhì)金屬柵極技術(shù)的主要材料，鋁材料作為晶圓接合焊盤工藝的主要材料。

總體來看，隨著芯片的使用范圍越來越廣泛，芯片市場需求數(shù)量增長，對(duì)于鋁、鈦、鉭、銅這四種業(yè)界主流的薄膜金屬材料的需求也一定會(huì)有增長。且目前從技術(shù)上及經(jīng)濟(jì)規(guī)模上還未找到能夠替代這四種薄膜金屬材料的其他方案，所以這四種材料目前看不到被替代的風(fēng)險(xiǎn)。

在競爭格局上，由于濺射鍍膜工藝起源于國外，所需要的濺射靶材產(chǎn)品性能要求高，長期以來全球?yàn)R射靶材研制和生產(chǎn)主要集中在美國、日本少數(shù)幾家公司，產(chǎn)業(yè)集中度相當(dāng)高。以霍尼韋爾（美國）、日礦金屬（日本）、東曹（日本）等為代表的濺射靶材生產(chǎn)商占據(jù)全球絕大部分市場份額。

這些企業(yè)在掌握濺射靶材生產(chǎn)的核心技術(shù)以后，實(shí)施極其嚴(yán)格的保密措施，限制技術(shù)擴(kuò)散，同時(shí)不斷進(jìn)行橫向擴(kuò)張和垂直整合，將業(yè)務(wù)觸角積極擴(kuò)展到濺射鍍膜的各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，牢牢把握著全球?yàn)R射靶材市場的主動(dòng)權(quán)，并引領(lǐng)著全球?yàn)R射靶材行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。

至于其應(yīng)用領(lǐng)域，主要集中在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)、平板顯示產(chǎn)業(yè)（含觸摸屏產(chǎn)業(yè)）以及太陽能電池產(chǎn)業(yè)。

濺射靶材屬于電子材料，其產(chǎn)業(yè)鏈上下游關(guān)系如下：

相關(guān)上市公司

國內(nèi)濺射靶材行業(yè)起步較晚，經(jīng)過多年的科技攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，目前國內(nèi)高純?yōu)R射靶材生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)逐漸突破關(guān)鍵技術(shù)門檻，突破了零的局面，擁有部分產(chǎn)品的規(guī)模化生產(chǎn)能力，可以預(yù)見未來會(huì)達(dá)到高速發(fā)展時(shí)期。

國內(nèi)半導(dǎo)體靶材業(yè)務(wù)上市公司主要如下：

咱們著重講一下江豐電子、有研新材及阿石創(chuàng)！

江豐電子：

國內(nèi)最大的半導(dǎo)體芯片用濺射靶材生產(chǎn)商，主要產(chǎn)品為各種高純?yōu)R射靶材，包括鋁靶、鈦靶、鉭靶、鎢鈦靶、LCD用碳纖維支撐等，應(yīng)用于半導(dǎo)體（主要為超大規(guī)模集成電路）、平板顯示、太陽能等領(lǐng)域。在國產(chǎn)靶材領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了從0到1的突破，打破了美、日跨國公司的壟斷格局。

集成電路28-14nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)用鉭環(huán)件在臺(tái)積電16nm芯片中已經(jīng)量產(chǎn)，14nm用鈦靶材也已經(jīng)在中芯國際進(jìn)行評(píng)價(jià)，隨著鉭靶材、鈦靶材在28-14nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)的全面量產(chǎn)，將使公司業(yè)績得到顯著提升。

其主要客戶為臺(tái)積電、聯(lián)電、格羅方德、中芯國際、索尼、東芝、瑞薩、美光、海力士、華虹宏力、意法半導(dǎo)體、英飛凌、京東方、華星光電等。

阿石創(chuàng)：

主導(dǎo)產(chǎn)品為濺射靶材和蒸鍍材料兩個(gè)系列產(chǎn)品，產(chǎn)品已在平板顯示、光學(xué)元器件、節(jié)能玻璃等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并已研發(fā)出應(yīng)用于太陽能電池、半導(dǎo)體等領(lǐng)域的多款產(chǎn)品，是國內(nèi)PVD鍍膜材料行業(yè)產(chǎn)品品種較為齊全、應(yīng)用領(lǐng)域較為廣泛、工藝技術(shù)較為全面的綜合型PVD鍍膜材料生產(chǎn)商。

主要客戶為京東方、群創(chuàng)光電、藍(lán)思科技、伯恩光學(xué)、愛普生、水晶光電等。

有研新材：

子公司有研億金主要產(chǎn)品為高純金屬靶材、蒸鍍材料、口腔正畸器材、醫(yī)療用介入支架和貴金屬合金、化合物等，其靶材產(chǎn)品包括鋁及其合金靶材、鈦靶、銅靶、鉭靶等。

其鈷靶材獲得臺(tái)積電驗(yàn)證通過，打破了臺(tái)積電二十年來半導(dǎo)體用鈷靶材沒有第二供應(yīng)商的歷史。

主要客戶為臺(tái)積電、中芯國際、優(yōu)美科、莊信萬豐等。另外，還有安泰科技、貴研鉑業(yè)等。