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平板显示行业用金属溅射钛靶铝靶钼靶材的市场需求分析

发布时间:2022-04-03 13:46:59 浏览次数 :

薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)具有轻薄、功耗低、成本低等优点,其相关产品已经深入社会生活的方方面面,从智能手机、平板电脑到大尺寸液晶电视等,TFT-LCD大约占80%以上的显示面板市场份额。这类显示面板是由大量的液晶显示单元阵列组成(如4K分辨率的屏幕含有800多万个显示单元阵列),而每一个液晶显示单元,都由一个单独的薄膜晶体管(TFT)所控制和驱动,如图1所示。

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薄膜晶体管阵列的制作原理,是在真空条件下,利用离子束流去轰击固体,使固体表面的原子电离后沉积在玻璃基板上,经过反复多次的“沉积+刻蚀”,一层层(一般为7-12层)地堆积制作出薄膜晶体管阵列。这种被轰击的固体,即用溅射法沉积薄膜的原材料,就被称作溅射靶材

1、靶材分类

用于制作薄膜晶体管液晶显示面板的金属靶材,以铝靶、铜靶、钼靶和钼铌合金靶为主,部分平板显示企业也会用到钛靶、钽靶、铌靶、铬靶以及银靶等。但由于各家企业所采用的溅射工艺不同,其所选的溅射靶材也有区别,例如,京东方用铜靶、铝靶、钼靶和钼铌靶,韩国三星用钽靶、钛靶,但不用钼铌靶,中电熊猫用钛靶,但不用钼靶、钽靶等。本文主要以铝靶、铜靶、钼靶以及钼铌合金靶为主要研究讨论对象,具体如图2所示。

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2、供应格局

(1)铝靶:目前国内液晶显示行业用铝靶材主要被日资企业主导。

外企方面:爱发科电子材料(苏州)有限公司大约占据国内50%左右的市场份额。其次,住友化学也占有一部分市场份额。

国产方面:江丰电子从2013年左右开始介入铝靶材,目前已大批量供货,是国产化铝靶材的龙头企业。另外,南山铝业、新疆众和等企业也具备高纯铝的生产能力。

(2)铜靶:从溅射工艺的发展趋势上来讲,对铜靶材的需求比例一直在逐步增加,加之,近几年国内液晶显示行业的市场规模一直在不断扩大,因此,平板显示行业对铜靶材的需求量将继续呈上升趋势。

外企方面:爱发科电子材料(苏州)有限公司几乎垄断着国内铜靶材市场,市场占有率在80%以上,且该公司近几年营收的增加额,主要来自于铜靶材销量的增加。

国产方面:有研新材具备高纯铜原料生产能力,但没有液晶显示行业用的条形靶材生产线,目前主要致力于半导体行业用圆形靶材生产;洛铜集团具备高纯铜生产能力但不生产靶材,且高纯铜原料价格和进口原料相比,在价格方面无明显竞争优势;江丰电子引进海外高端人才,致力于开发高纯铜原料和铜靶材,即将批量生产。

(3)钼靶:钼靶具体又分为条靶、宽靶和管靶3种,其中,4.5代、5.5代和6代线一般使用宽幅钼靶,而8.5代及以上世代线用使用组合条靶或管靶。

组合条靶:

外企方面:国外的奥地利攀时、德国世泰科、日本爱发科等企业已基本退出了这部分市场。

国产方面:国内钼靶材企业主要集中在洛阳地区,其中,隆华节能下属的洛阳高新四丰电子材料有限公司占据了国内60%多的市场份额,另外,洛阳高科钼钨材料有限公司占据了国内大约10%左右的市场份额。

宽幅钼靶:

外企方面:国外的攀石、世泰科等企业基本垄断着国内宽幅钼靶材市场。

国产方面:截止2017年底,国产化的宽幅钼靶材尚未在液晶显示面板生产中获得实际应用。但国内多家企业正在积极试制和验证,预计2018年应该能够实现国产化应用。

其中,洛阳高新四丰电子材料有限公司已于2017年3月31日召开宽靶技术鉴定会,但尚未在下游企业取得正式批量应用;西安格美金属材料有限公司也在积极研制宽幅靶材,并大力拓展下游企业应用;阿石创和金钼股份这两家上市公司利用各 自在宽幅靶材轧制和靶材加工及销售方面的优势,开展紧密合作,金钼股份向阿石创销售宽幅钼靶坯和条形钼靶坯(条形靶坯由宽幅靶坯切割而成),阿石创负责后续绑定等工序和成品销售工作。

钼管靶:

8.5代线用的钼管靶,每套包含12根,每根单重约为300kg,每套重量约为3600kg。由于钼管靶的实际利用率约为70%,因此,每套钼管靶的成膜重量约为2500kg。每条8.5代线对钼管靶的需求量约为30×103年。

另外,钼管靶的供应商,除了要通过其面板生产企业的认证外,还要通过钼管靶溅射设备生产商美国AKT公司的认证,并且要被收取钼管靶售价约5%的认证费。目前,国内采用管靶溅射设备的生产线只有1条,而且业内普遍认为钼管靶的发展空间并不大。

(4)钼铌10合金靶:

钼铌10合金作为薄膜晶体管的扩散阻隔层钼一铝一钼的重要替代材料,市场需求前景较好。但由于钼原子与铌原子的互扩散系数差别很大,通过高温烧结后铌颗粒的位置会产生大孔洞,烧结致密度难以提高,此外,钼原子与铌原子充分扩散后会形成很强的固溶强化,导致其压延性能恶化。

西部金属材料股份有限公司下属西安瑞福莱钨钼有限公司,和爱发科电子材料(苏州)有限公司合作,经多次试验攻关,已于2017年成功轧制出了氧含量小于1000×10-6,致密度达99.3%的Mo。Nb合金靶坯。

3、需求规模

8.5代液晶显示面板生产线所使用的条形靶材,1套包含12块条靶,每块条靶的尺寸约为2650mm×210 mm×18mm,表1列出了1条8.5代线每年大致消耗的靶材重量。

截止2017年底,国内已投产的8.5代线中,除了京东方的4条以外,华星光电有2条,中电熊猫、LG有1条、三星和龙飞各有1条,合计共有10条8.5代线,这10条8.5代线占据了国内约80%的产能,因此,本文就以12条8.5代线的靶材消耗量来估算全国TFT-LCD行业用靶材消耗量。

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4、认证周期

液晶面板行业对溅射靶材的品质和稳定性要求很高,对供应商资格认证壁垒较高,认证周期很长。

一般情况下,在1条8.5代生产线上完成靶材的认证,大约需要1年时间,如果一家用户单位拥有多条生产线的,则必须在上一条生产线完成认证后,才能开始在下一条生产线上开展认证。因此,认证过程中投入的资金和时间成本,对多数小型企业来说是难以承受的。

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5、结论

(1)TFT一LCD是当今主流的平面显示技术,大约占80%以上的显示面板市场份额。

(2)用于制作薄膜晶体管液晶显示面板的金属靶材,包括以铝靶、铜靶、钼靶、钼铌合金、钛靶、钽靶、铌靶、铬靶以及银靶等,其中以铝靶、铜靶、钼靶和钼铌合金靶为主。

(3)铝靶材市场主要被日资企业爱发科和住友化学占据,国产化方面的龙头企业是江丰电子;

(4)铜靶材的市场需求规模大且呈上升趋势,日资企业爱发科几乎垄断着国内铜靶材市场,国产化方面,江丰电子即将量产,有研新材具备高纯铜原料生产能力,但没有液晶显示行业用的条形靶材生产线,洛铜集团具备高纯铜生产能力但价格与进口相比无明显优势,且没有靶材生产线。

(5)钼靶材具体分为条靶、宽靶和管靶3种,其中,条靶方面,国内的洛阳四丰已占据主导优势,洛阳高科次之;宽靶方面,基本被攀石、世泰科外企垄断,但洛阳四丰、西安格美以及阿石创等正在积极进军该市场;管靶的主要特点是材料利用率高,但需要通过溅射设备厂家认证且要在销售过程中长期收取管理费,其市场份额小,发展空间有限。

(6)钼铌合金靶的加工难度极大,产品附加值较高,市场需求前景也比较好。但目前主要为日立和世泰科等外企垄断,但国内西部材料已与日本爱发科合作,成功轧制出了氧含量小于1000×10-6,致密度达99.3%,各项性能达到国际领先水平的钼铌合金靶坯。

(7)8.5代液晶显示面板生产线所使用的1套靶材包含12块条靶,每块条靶的尺寸约为:2650mm×210 mm×18 mm,1条8.5代线对靶材的消耗量,铝靶约为39×103 kg/年,铜靶约为119×103kg/年,钼靶约为74×103 kg/年,钼铌合金靶约为6×103 kg/年。

(8)液晶面板生产企业对溅射靶材的认证程序比较复杂,认证周期比较漫长,因此,作为新进入的企业,必须承受较大的资金压力和时间成本。

参考文献

[1]刘晓伟,田 明,李梁梁,等.大尺寸薄膜晶体管液晶显示器的一种条状显示不均的分析和改善研究[J].液晶与显示,2016,31(11):1033—1037

[2]段树铭,任晓辰,张小涛,等.丝网印刷柔性电子器件[J].化学进展,2叭8,30(04):429—438

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