政策赋能与技术迭代双驱动：我国高纯铜产业现状、市场需求及发展预测——从生产工艺突破、应用领域拓展到国产化替代，全方位剖析高纯铜（含靶材）产业发展潜力与挑战

1、高纯铜的现状

1.1高纯铜的定义及应用

根据国标高纯铜GB/T20617-2020的定义，高纯铜是指铜含量在5N、6N及更高纯度的铜金属。高纯铜按铜含量可分为四个牌号：HPCu-7N、HPCu-6N5、HPCu-6N和 HPCu-5N。

一般情况下高纯铜在制成铜材产品时，需要满足以下基本的要求：

（1）按国家标准，铜纯度达到99.999%~99.9999%之间；

（2）作为导电材料应用时，其电阻比普通铜材低8%到13%；

（3）拥有超高的可塑性，线材扭转检测可达到116圈，而普通铜材扭转16圈即断。

高纯铜由于具有超高的纯度及高导电、高散热和极高的可塑性，成为高端电子通信、电子元器件、IC芯片制造和封装测试工序等行业的顶尖材料，如电子通信数字信号传输线、微电子及电子元器件电路电线、IC芯片封装键合高纯铜丝、IC芯片制造高纯铜靶材、高保真数字音频视频信号线及高等级电线等。

1.2高纯铜的生产技术

高纯铜作为重要的基础性原材料，其生产制备和工艺技术一直处于高度壁垒状态，其难点在于对铜的提纯制备工艺技术上，而在高纯靶材的生产技术方面，掌控核心技术主要包括：a.超高纯金属控制和提纯技术，b.晶粒晶向控制技术、c.异种金属大面积焊接技术，d.金属的精密加工及特殊处理技术，e.靶材的清洗包装技术，是获取高端靶材的必备技术。

目前主流技术和装备由欧美发达国家掌握。我国部分企业近年来通过自主创新和研发，基本掌握了高纯铜的生产技术，国产高纯铜可达到5N水平，个别企业能达到6N或7N

的水平。为满足市场需求，个别企业在高纯铜的基础上，可生产高纯单晶铜产品，实现替代进口。从生产技术应用现状来看，目前高纯铜的生产提纯技术主要采用以下两种：

（1）电解精炼法，电解精炼超高纯铜的主体是对含铜电解液进行高度纯化后再电解提纯。根据电解液的种类，可分为：硫酸铜溶液体系、硝酸铜溶液体系和硫酸铜溶液+硝酸铜溶液体系3种。电解精炼法是获取高纯铜应用最久、实践最多、技术最成熟的工艺技术之一。

（2）区熔精炼法，是新型的提纯加工技术。该工艺是采用高纯阴极铜（原料）-熔炼铸造-电磁搅拌和速冷铸造技术，适合大批量生产，同时按需可加工各类锭胚。其与传统连续铸造的根本区别是在于采用区域熔炼、电磁搅拌、电磁过滤与物理场过滤、电磁约束成型等新工艺、新技术，实现了金属液的无铸模成型，而非传统连铸的水冷铸模或结晶器成型。区域熔炼、电磁搅拌、电磁与物理场过滤等先进工艺技术的应用使得金属液内杂质得到有效去除，金属液更加纯净，同时无模的电磁约束成型使得金属晶核无法在模壁上结晶，并通过端部的超低温介质冷却形成金属液单方向凝固的高温度梯度，使金属液在脱离电磁约束成型作用的出口处瞬间凝固成型，从而得到表面光亮如镜、性能优异的高纯铜铸胚。

电解精炼法在生产中对铜溶液的温度、浓度和电解电流等控制严格，生产周期长，且能耗导致成本居高不下；提纯铜含量高，适合小批量生产。

区熔精炼法提纯技术复杂，生产周期短，锭胚可制成多样化，适合大批量生产。高纯金属提纯难度高，需要将物理提纯和化学提纯结合使用，经过熔炼、合金化和铸造等步骤。目前该领域主要被日本三菱、H.CStark等海外公司垄断，我国宁波江丰电子材料股份有限公司和有研亿金新材料有限公司通过技术创新和研发，目前已基本掌握电解精炼法和区熔精炼法。

1.3高纯铜材存在的问题

高纯铜作为高端铜材料，因其具有良好的物理、化学技术瓶颈：高纯铜制造所需工艺繁琐、技术难度高。特别是高纯靶材制造工艺技术和装备更是高度的技术壁垒，半导体用的超高纯溅射靶材关键技术被日矿、霍尼韦尔、东曹等公司垄断。目前制备靶材的方法主要有铸造法和粉末冶金法。

认证周期长：高纯靶材存在严格的供应商认证机制，下游客户对靶材供应链管理体系要求较高，认证周期2-3年，一般不会轻易调整主供应商，为靶材企业进入新的细分市场

带来了较大难度。

（1）供给瓶颈：国内供应不足，国外产品垄断，价格相对偏高。

（2）产业瓶颈：国内产业规模偏小，产业竞争力弱，供应链不健全。其中特定材料——超高纯金属溅射靶材产量低，不能满足高端制造及航空、军工方面的需求。

2、高纯铜的市场需求

高纯铜主要应用于微电子、光电子、半导体、新能源、医疗器械、精密加工、核能、舰船、航空航天、军工、前沿新材料等先进制造与尖端科研领域。作为重要的国防装备、电子

通信及高端电子元器件制造的急需材料，国家在政策上给予大力支持，是国家863计划重点研发项目，是《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》中国家科技重大专项关于集成电路装备（02专项）的配套材料；2021年12月工信部发布《重点新材料首批次应用示范指导目录（2021年版）》中将高纯铜作为先进半导体和新型显示材料，用于制备高纯靶材，2021年12月工业和信息化部科技部自然资源部联合发布《“十四五”原材料工业发展规划》，将超高纯金属及靶材制备等新技术研发作为技术创新重点方向。为加速推进集成电路高纯靶材等关键材料研发，国家在税收政策等政策法规对半导体行业作出重大支持，包括在进出口、税收减免、投融资、知识产权、学科建设等给予大力支持。

从市场环境来看，根据相关机构和安泰科的研究的数据表明，2017-2021年，我国对高纯铜的年需求是逐年增长的，2021年市场对高纯铜的需求量达到8380吨左右，其中

高纯铜靶材的需求量约为3300吨左右。随着我国高端装备制造业的发展，特别是电子通信产业、集成电路和半导体IC芯片制程对高纯铜及高纯铜靶材的需求持续保持增长态势，

预测到2025年我国高纯铜的需求量在16545吨之间，其中，高纯铜靶材的需求量约为9500吨，增长约234%，到2030年市场对高纯铜的需求两将达到49620吨左右。

2.1集成电路领域

高纯铜在集成电路领域主要应用在芯片封装用键合丝替代键合金丝和集成电路元器件的封装产业。目前芯片封装用键合金丝逐渐被键合高纯铜丝替代，而大规模集成电路中的电子元器件在制程中，其每个单元器件的介质层、导体层甚至保护层都要用到溅射镀膜工艺，溅射靶材是制备集成电路的核心材料之一。所使用的薄膜产品包括电极互连线膜、阻挡层薄膜、接触薄膜、光刻薄膜、电容器电极膜、电阻薄膜等，使用的溅射靶材主要包括铝靶、钛靶、铜靶、钽靶、钨钛靶等。

市场需求：2021年市场需求量在500吨左右，2025年预计市场需求量将达到800吨，2030年可达到1400吨的左右。

2.2高标准音频视频传输领域

高纯铜或单晶铜丝其结构仅由一个晶粒组成，不存在经理之间产生的“晶界”，不会对通过的信号产生反射和折射而造成信号失真和衰减，因此具有独特的高保真传输功能，所以国际市场上首先用于音视频传输线，多集中于音响喇叭线、电源线、音频连接线、平衡线、数码同轴线、麦克风线、DVD色差视频线，DVI和HDMI线缆及各种接插件等。

市场需求：2021年市场需求量80吨左右，2025年预计市场需求量将达到95吨，2030年可达到120吨的左右。2.3高标准通信网络线缆传输领域：

近年来，国内外又开始将单晶铜丝用于通信网络线，随着电脑通信网络技术的发展，对网络传输线的传输速度要求越来越高，传输速度高也就是线的使用频率范围高，频率范围高，则信号衰减就严重。较早的5类线可用到100MHz，而超5类线也只有120MHz，自推出高纯铜或单晶铜丝材料制作的网络线以后，使用频率可达350MHz以上，超过6类线标准很多（6类线为250MHz）。

市场需求：2021年市场需求量在4000吨左右，2025年预计市场需求量将达到5500吨，2030年可达到9500吨的左右。

2.4高端电子元器件用接插件

高端电子元器件产品为了保证电子信号在传输过程中的稳定且不受自身材料缺陷导致信号的损失，因此对导线的要求以采用高纯铜或高纯金为首选材料。大规模集成电路的广泛应用导致电子元器件的小型化和大功率并存，对特殊要求的电子元器件（如电真空元器件）的信号传输的稳定性日益提高，特别是航空航天、雷达、导航及高端电子元器接插件均普遍采用高纯铜作为原材料，保证产品的稳定性。

市场需求：2021年市场需求量500吨左右，2025年预计市场需求量将达到650吨，2030年可达到800吨的左右。

2.5高纯靶材

高纯铜靶材主要应用于电子及信息产业，如集成电路、信息存储、液晶显示屏、激光存储器、电子控制器件及于光伏镀膜等领域，还可以应用于耐磨材料、高温耐蚀、高档装饰用品等行业。

集成电路产业：在半导体应用领域，铜靶材是集成电路芯片晶圆和芯片封装过程中重要的加工材料，是铜靶材中应用等级最高的，一般要求纯度达到6N以上级别（≥99.9999%）。高纯铜靶材还是重要的电子电路及元器件重要的加工材料，主要用于电极互连线膜、阻挡层薄膜、接触薄膜、光盘掩膜、电容器电极膜、电阻薄膜等方面。

信息存储产业：随着信息及计算机技术的不断发展，国际市场对记录介质的需求量越来越大，与之相应的记录介质用靶材商场也不断扩大，其相关产品有硬盘、磁头、光盘(CD-ROM，CD-R，DVD-R等)、磁光相变光盘(MO，CD-RW，DVD-RAM)。

平面显现器产业：平面显示器包括液晶显示器(LCD)、等离子体显示器(PDP)等等。现在，在平面显示器市场中以液晶显示器(LCD)为主，其市场占有率超过85%，被认为是现在最有应用前景的平面显示器件，广泛应用于笔记本电脑显示器、台式电脑监视器和高清晰电视机。LCD的制造工艺较复杂，其中降低反射层、透明电极、发射极与阴极均由溅射方法形成，因此，在LCD产业中溅射靶材起着重要作用。高纯度铜靶材在以上领域都有广泛应用，并且对所需溅射靶材的质量提出了越来越高的要求。集成电路芯片对高纯铜的纯度要求等级最高，其他的平板显示和数字存储等领域常用的技术标准相对低于半导体，一般要求纯度达到5N级别（≥99.99%）以上。

目前国内仅有江丰电子、有研亿金可以生产集成电路芯片类高端靶材，消费电子类芯片靶材生产企业有：有研亿金、阿石创、洛阳四丰电子和广东欧莱新材料等。

市场需求：2021年市场需求量在3300吨左右，2025年预计市场需求量将达到9500吨，2030年可达到3780吨的左右。用高纯铜材料替代传统紫铜导电线材，可大大降低导线的电阻，降低电损，达到节能的目的，由于受行业技术壁垒和生产成本及市场应用领域等多重限制，高纯铜替代现有普通导线还未得到推广应用，仅在少量特种产品上应用，其普及性较低，中国电力研究机构正在对高纯铜导线替代现有普通导线进行论证，通过工艺创新降低加工成本，达到逐步替代的目的。

表1 我国高纯铜材料的消费需求量与预测单位:吨

3、我国高纯铜的发展环境和预测

3.1高纯铜发展环境

我国高纯铜金属制备技术与国外相比存在一定差距，高纯铜金属主要依靠进口。全球范围内，高纯铜金属产业集中度较高，美日等国家的高纯铜金属生产商依托先进的提纯技术在整个产业链中具有较强的议价能力。随着我国经济发展对高纯铜材料需求的逐年增长，高纯铜材料在国家产业政策的扶持下，逐渐取得进步和发展。高纯铜作为重要的基础性材料，是我国国防装备、电子通信及高端电子元器件制造的急需材料，国家科技部发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》对国家科技重大专项的关于集成电路装备（02专项）将高纯铜作为专项配套材料；2021年12月工信部发布《重点新材料首批次应用示范指导目录（2021年版）》中将高纯铜作为先进半导体和新型显示材料，用于制备高纯靶材，主要应用于集成电路、大尺寸显示器等半导体领域，是促进微电子行业发展的关键材料。

3.2高纯铜的生产现状向需求预测

经过多年的创新发展，我国高纯铜材料的生产从无到有，产业逐渐发展起来。根据统计，2021年我国高纯铜生产产能达到1960吨，生产的产品从4N到7N，个别企业还可达到8N的水平，从产品的种类上看，可实现高纯铜原锭、铜粒等原材料的生产，同时延伸加工实现线、丝、板带、管、型材及高纯铜靶材等产品，部分产品以达到实现替代进口的水平，但总体而言受技术壁垒的影响，与欧美发达国家相比较还是有很大的提升空间。

从产品结构而言，我国在5N5以上的高纯铜产量较低，特别是随着电子信息产业的发展，对高纯铜靶材6N以上的需求逐年增长。根据中国半导体协会的统计资料显示，2020年全球靶材结构中平板显示靶材占比约39%、记录媒体靶材占比约33%、太阳能电池靶材占比约17%、半导体靶材占比约8%。我国靶材市场结构中平板显示靶材占比约48%、记录媒体靶材占比约31%、太阳能电池靶材占比约9%、半导体靶材占比约约9%。与全球靶材市场结构相比，我国靶材市场结构中平板显示靶材与半导体靶材比例相对较高，记录媒体靶材与太阳能电池靶材比例相对较低。预计到2025年我国半导体芯片高纯靶材产业规模达到50亿元，年复合增长25%，其中铜靶材的市场规模达到20元；平板显示靶材预计2025年市场规模约为350元，年复合增长18.9%，铜靶材的市场规模约为160亿元；2025年信息存储靶材市场规模约为150亿元，年均增长8.9%，其中铜靶材的市场规模约为60亿元。

表2 我国高纯铜主要生产企业产能统计表单位:吨

目前，全球溅射靶材市场主要有四家企业，分别是JX日矿金属、霍尼韦尔、东曹和普莱克斯，市场份额分别为30%、20%、20%和10%，合计垄断了全球80%的市场份额。其中美国、日本跨国集团产业链完整，囊括金属提纯、靶材制造、溅射镀膜和终端应用各个环节，具备规模化生产能力，在掌握先进技术以后实施垄断和封锁，主导着技术革新和产业发展，在中高端半导体溅射靶材领域优势明显。

4、总结

我国溅射靶材产业起步较晚，目前具备规模化生产能力和较强研发实力的企业较少，溅射靶材主要应用于中低端产品，但部分靶材生产企业已经逐渐突破关键技术门槛，国产铝、铜、钼等靶材逐渐崭露头角。国内以江丰电子、有研亿金为代表的半导体靶材公司不断进行技术突破，打破了在高纯金属原材料提炼环节美日企业的技术垄断。江丰电子铜靶材产品已经进入5nm先端工艺，有研亿金12英寸高纯铜及铜合金靶材等产品已通过多家集成电路高端客户认证，开始批量供货。随着半导体晶圆集成度越来越高，靶材也将向着高纯度、大尺寸方向发展。目前半导体靶材国产化率不到20%，伴随全球分工及产业链转移、本土企业高端靶材快速崛起，国产替代空间巨大。

（注，原文标题：高纯铜材料发展现状和市场需求简析_邹建成）

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