薄膜沉積是晶圓加工中的關(guān)鍵流程之一，主要分為物理氣相沉積PVD和化學(xué)氣相沉積CVD兩類(lèi)。根據(jù)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)（SIA）公布數(shù)據(jù)顯示，2022年全球半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模 5735億美元，同比增長(zhǎng)3.2%。
物理氣相沉積的過(guò)程中不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，只發(fā)生物質(zhì)的相變等物理變化，如蒸鍍過(guò)程是將固態(tài)蒸鍍?cè)崔D(zhuǎn)換為氣態(tài)，再在目標(biāo)表面形成固態(tài)膜的過(guò)程。
而化學(xué)氣相沉積CVD則通過(guò)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行，將反應(yīng)源以氣體形式通入反應(yīng)腔中，經(jīng)過(guò)與其他外部反應(yīng)物或與基板進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)形成目標(biāo)生成物沉積于基板上。以上工藝均使用特定的CVD設(shè)備以及PVD設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。
根據(jù) SEMI 公布的數(shù)據(jù)，2022年全球半導(dǎo)體材料市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到727億美元，較2021年的 668 億美元增長(zhǎng)了 8.8%，創(chuàng)歷史新高。其中晶圓制造材料市場(chǎng)規(guī)模為447 億美元，同比增長(zhǎng) 10.5%，硅、電子氣體和光掩模領(lǐng)域在晶圓制造材料市場(chǎng)表現(xiàn)出最強(qiáng)勁的增長(zhǎng)。
PVD工藝一般可以分為三種，分別是真空蒸鍍、濺射鍍膜和離子鍍。
真空蒸鍍是在真空環(huán)境中對(duì)蒸鍍材料進(jìn)行加熱獲得蒸汽，再將蒸發(fā)的物質(zhì)沉積在目標(biāo)基片上的過(guò)程。
濺射鍍膜的原理是以成膜材料為靶，并作為陰極，同時(shí)以目標(biāo)基板為陽(yáng)極，在氬氣中加以高電壓使電離后的氬氣與陰極相撞擊，被撞擊出的靶材分子或原子在基板上堆積形成薄膜。
離子鍍是通過(guò)將成膜材料高度電離化形成膜材料離子，從而增加膜材料離子的沉積動(dòng)能，并使之在高化學(xué)活性狀態(tài)下沉積薄膜的技術(shù)。
市場(chǎng)需求預(yù)測(cè)
按地區(qū)來(lái)看，中國(guó)大陸保持全球第二大半導(dǎo)體材料市場(chǎng)地位，2022年半導(dǎo)體材料銷(xiāo)售額 130 億美元，同比增長(zhǎng) 7.3%，全球占比 19.4%。中國(guó)臺(tái)灣仍是全球最大的半導(dǎo)體材料市場(chǎng)，2022年市場(chǎng)規(guī)模為201億美元，同比增長(zhǎng)13.6%，全球市場(chǎng)份額達(dá)到30.1%。
韓國(guó)、日本、北美、歐洲銷(xiāo)售規(guī)模分別排在第三到第六位，2022年除了日本地區(qū)半導(dǎo)體材料銷(xiāo)售額增速為-1%外，其他地區(qū)的銷(xiāo)售額均保持較高增速。半導(dǎo)體材料特別是前端品圓制造材料在集成電路芯片制造中至關(guān)重要，部分關(guān)鍵材料會(huì)決定芯片的性能和工藝發(fā)展方向，下游客戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求非?？量蹋虼瞬牧鲜袌?chǎng)前期研發(fā)投入大，進(jìn)入測(cè)試論證的時(shí)間長(zhǎng)，客戶更換供應(yīng)商成本較高。
半導(dǎo)體材料是易耗品，一旦進(jìn)入了下游晶圓廠的供應(yīng)鏈，會(huì)隨晶圓廠的產(chǎn)能擴(kuò)張而逐步上量。目前全球半導(dǎo)體材料市場(chǎng)的主要供應(yīng)商還是美國(guó)、日本、韓國(guó)等國(guó)外企業(yè)，中國(guó)大陸的高端半導(dǎo)體材料對(duì)外依存度仍然較高，國(guó)產(chǎn)替代空間較大。
PVD工藝核心耗材，半導(dǎo)體用要求最高。薄膜制備工藝分為 PVD（物理氣相沉積）和 CVD（化學(xué)氣相沉積），PVD 工藝又分蒸發(fā)法和濺射法。超大規(guī)模集成電路制造過(guò)程中要反復(fù)用到的濺射工藝。且需要具備良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能。
濺射靶材的種類(lèi)較多，按照化學(xué)成分可以分為金屬靶材（純金屬鋁、鈦、銅、鉭等）、合金靶材（鎳鉻合金、鎳鈷合金等）、陶瓷化合物靶材（氧化物、硅化物、碳化物、硫化物等）；
按照應(yīng)用領(lǐng)域可分為半導(dǎo)體芯片靶材、平面顯示器靶材、太陽(yáng)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；
按照形狀可以分為長(zhǎng)靶、方靶、圓靶。PVD在半導(dǎo)體、平板顯示、光伏中均有應(yīng)用。
半導(dǎo)體領(lǐng)域以金屬材料濺射為主，主要用于制造集成電路的金屬互連層、金屬接觸層、擴(kuò)散阻擋層，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)最高，純度達(dá)到 6N。平板顯示和光伏領(lǐng)域常用到金屬靶材和陶瓷靶材，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)低，純度達(dá)4N。靶材行業(yè)工藝流程難度較高，包括高純金屬提純、晶粒品向控制、材料焊接、精密加工和清洗包裝等。高純度乃至超高純度的金屬材料是生產(chǎn)高純?yōu)R射靶材的基礎(chǔ)，以半導(dǎo)體芯片用濺射靶材為例，若濺射靶材雜質(zhì)含量過(guò)高，則形成的薄膜無(wú)法達(dá)到使用所要求的電性能，并且在濺射過(guò)程中易在晶圓上形成微粒，導(dǎo)致電路短路或損壞，嚴(yán)重影響薄膜的性能。
PVD鍍膜材料行業(yè)主要壁壘
1.技術(shù)壁壘
PVD鍍膜材料具有典型的技術(shù)密集型行業(yè)特點(diǎn)，要求行業(yè)內(nèi)的廠商具有較強(qiáng)的技術(shù)研發(fā)實(shí)力和先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，具有完善的品質(zhì)控制能力。
PVD鍍膜材料作為平板顯示、半導(dǎo)體、太陽(yáng)能電池、光學(xué)元器件等行業(yè)上游關(guān)鍵的原材料之一，其與整個(gè)下游行業(yè)的技術(shù)發(fā)展和升級(jí)密不可分，所以PVD鍍膜材料廠商往往需要投入較大的人力、物力、資金進(jìn)行技術(shù)研發(fā)，以推動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)革新，同時(shí)滿足日益?zhèn)€性化的客戶需求和不斷變化升級(jí)的市場(chǎng)。
此外，PVD鍍膜材料涉及多種有色金屬及稀土材料的深加工，其技術(shù)與生產(chǎn)工藝難度較高，下游應(yīng)用對(duì)PVD鍍膜材料的配比、純度、微觀織構(gòu)等有著極嚴(yán)格的要求，對(duì)于新進(jìn)入者來(lái)說(shuō)具有較高的技術(shù)門(mén)檻。
2.資金壁壘
PVD鍍膜材料行業(yè)亦屬于資金密集型行業(yè)，本行業(yè)在生產(chǎn)方面需要投入大量資金建設(shè)大型廠房、購(gòu)置大型精密加工設(shè)備及配套輔助設(shè)備等，同時(shí)為保障產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性往往還需配套高端的檢測(cè)設(shè)備。這些均需要大量的資金投入，使得行業(yè)的資金進(jìn)入門(mén)檻較高。
3.人才壁壘
PVD鍍膜材料涉及到材料學(xué)、物理、化學(xué)、工程學(xué)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的知識(shí)，其產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn)需要高素質(zhì)、具有復(fù)合專(zhuān)業(yè)知識(shí)、勇于創(chuàng)新的高級(jí)技術(shù)人員。一名合格的技術(shù)人才還需要經(jīng)過(guò)企業(yè)內(nèi)部長(zhǎng)時(shí)間的培養(yǎng)，要經(jīng)歷具體生產(chǎn)實(shí)踐的磨練，而一個(gè)涉及多領(lǐng)域的成熟專(zhuān)業(yè)人才團(tuán)隊(duì)更是需要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)踐磨合。對(duì)于潛在的新進(jìn)入者，人才瓶頸將在很大程度上制約其生存發(fā)展。
4.品牌壁壘
PVD鍍膜材料行業(yè)存在著品牌準(zhǔn)入壁壘。由于PVD鍍膜材料對(duì)下游客戶產(chǎn)品的性能、穩(wěn)定性等方面都具有重要的影響，因而客戶對(duì)PVD鍍膜材料的質(zhì)量要求較高，一般需要經(jīng)過(guò)非常嚴(yán)格的產(chǎn)品認(rèn)證，并且只信任產(chǎn)品質(zhì)量過(guò)硬、成功量產(chǎn)多年和資歷較深的品牌廠商，而這一特點(diǎn)也使其具有較強(qiáng)的客戶粘性。對(duì)于新進(jìn)入者而言，很難在短期內(nèi)建立起良好的市場(chǎng)品牌，并快速打開(kāi)市場(chǎng)。
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