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氧化铟锡(Indium Tin Oxide,ITO)靶材,是一种N型半导体材料。利用铟掺锡和形成氧空位,形成1020~1021/cm3的载流子浓度和10~30(cm3/vs)的迁移率,这个机理提供了在10-4(Ω·cm)数量级的低薄膜电阻率,所以ITO薄膜具有半导体的导电性能。借助其优异的透明导电性能、透明性及良好的加工性能,ITO导电膜得到高速发展和广泛的应用。我国早在新材料产业“十二五”重点产品中就已经把ITO靶材作为“十二五”攻关重点项目立项研究,前几年发布的《2014—2016新型显示产业创新发展行动计划》和《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录(2016版)》都明确将氧化物靶材列入有金属电子材料发展重点,2018年9月工业和信息化部发布《重点新材料首批次应用示范指导目录(2018年版)》已将高密度ITO靶材列入先进基础材料。 1 氧化铟锡靶材用途
在薄膜晶体管液晶显示器(thin—film transistor—liquid crystal display,TFT—LCD)中的导电薄膜按材质分为遮光型和透光型2大类。遮光型导电薄膜就是普通的导电金属,如铝(Al)、铜(Cu)、钼(Mo)、铬(Cr)、钛(Ti)等。透光薄膜一般是在一些半导体氧化
物中掺杂金属元素,如ITO等。TFT—LCD导电薄膜的特殊性在于使用了透明的掺锡氧化锡,所以已成为TFT—LCD的制造重要的电极材料。
TFT—LCD工艺按顺序分为阵列(Array)、成盒(Cell)和模块(Module)。以5层薄膜图案的工艺为例,ITO靶材主要是通过溅射(sputter)成膜工艺形成像素电极,与彩膜基板上的共用电极一起形成液晶像素的上下电极,控制液晶分子的旋转实现显示。其在5层薄膜图案的工艺流程是: 溅射前清洗→ITO溅射→ITO后清洗→涂胶→曝光→显影→显影后检查→ITO湿刻→刻蚀后检查→去胶→退火→阵列终检→激光修复(见图1)。
此外,ITO薄膜还有2个作用:一是存储电容上的ITO为存储电容的另一个电极,与第一次光刻的金属电极一起形成了存储电容的上下电极,2电极之间的介质层为绝缘层和钝化层。二是外引线处的ITO为栅线和信号线金属的保护层,为防止金属电极直接暴露在大气下氧化,在外引线暴露金属电极的部分覆盖上ITO起到保护作用。
松籽油 2 国内氧化铟锡靶材厂商的发展现状
近年国内ITO靶材技术研发和引进发展壮大,先后涌现了多个高端ITO靶材产线项目,目
前国内靶材制造商约16家,包含已形成一定规模销售的、正处于研发阶段和拟进入的(以下排名不分先后):分别是隆华科技、广西晶联光电材料有限责任公司(以下简称“广西晶联”)、株洲冶炼集团股份有限公司(以下简称“株冶集团”)、福建阿石创新材料股份有限公司(以下简称“福建阿石创”)、先导薄膜材料(广东)有限公司(以下简称“先导薄膜”)、河北恒博精细陶瓷材料有限公司(以下简称“河北恒博”)、芜湖映日新材料科技有限公司(以下简称“映日科技”)、欧莱集团(以下简称“东莞欧莱”)、西北稀有金属材料研究院(以下简称“宁夏905”)、安徽拓吉泰新型陶瓷科技有限公司(以下简称“安徽拓吉泰”)、韶关西格玛技术有限公司、江苏比昂电子材料有限公司(以下简称“江苏比昂”)、广州尤特新材料有限公司(以下简称“尤特新材”)、云锡集团、中山智隆新材料科技有限公司(以下简称“中山智隆”)、河北冠靶科技有限公司、株洲火炬安泰新材料有限公司等。在此簡单概述国内主要的厂商发展现状,具体如下: 铝合金橱柜柜体 ①广西晶联成立于2007年9月,2016年8月被隆华节能收购,持有其70%的股权,成为隆华科技旗下专注靶材生产的子公司,在广西柳州和河南洛阳分别拥有一条ITO靶材产线,产品先后在国内多条彩滤光片(CF)和TFT—LCD产线通过测试认证。
②株冶集团由1956年建厂的株洲冶炼厂改制而成,2004年在上海交易所上市,2010年并入中国五矿集团,是国内最大的原生铟生产企业,是国内铟锭行业标准的起草牵头单位和ITO靶材国标的牵头起草单位,拥有一条ITO靶材生产线。
车载卫星天线 ③福建阿石创是一家集薄膜材料生产研发企业,于2002年成立。从事触控面板及液晶面板用ITO靶材、Si靶材、Mo靶材、Cu靶材和Ti靶材等生产销售,2017年5月该公司于深交所创业板上市。2017年投资建设了一条ITO靶材产线(包含铜背板),于2017年8月进入试生产。
④先导薄膜前身是比利时优美科和清远先导稀材股份有限公司共同出资成立的合资公司,其中优美科占股60%,清远先导占股40%。2017年11月先导收购优美科股份,更名为先导薄膜材料(广东)有限公司。2017年在合肥新站区投资建设年产800t靶材生产线,分2期建设。该项目一期于2018年8月16日开工;2019年8月28日先导集团北方总部落户河南安阳。
⑤河北恒博始于1986年,前身为河北鹏达新材料有限公司。公司的主要产品为高纯氧化铝,氧化锆粉,ITO氧化铟锡靶材,其营收以氧化铝和氧化锆为主。
⑥芜湖映日公司成立于2015年,前身是厦门映日新材料科技有限公司,成立于2007年,现公司下设喷涂(热喷/冷喷)靶材事业部、TFT靶材事业部、ITO靶材事业部,主要以销售ITO旋转靶材为主。
⑦东莞欧莱于1999年引进美国硅谷技术成立溅射靶材公司。在广东韶关、广东东莞厚街设立了生产和研发基地,主要从事开发ITO平面靶及旋转靶材的生产销售。
⑧安徽拓吉泰2013年由4位海归博士回国创办成立,位于合肥新站高新区,是一家从事先进材料研发、生产、销售于一体的高新技术企业。主要生产ITO、AZO、浇筑与喷涂等磁控溅射靶材。
⑨尤特新材成立于2003年,是一家集高品质溅射靶材的研发、制造、销售、服务于一体的国家高新技术企业。其ITO事业部首席技术官/技术部长许积文在2019年中国国际OLED产业大会上介绍,公司2017年开始介入ITO靶材的研发生产,2018年新建200t/a的ITO高性能靶材项目并完成了试生产。
⑩中山智隆2019年6月由广州智沐科技有限公司与韩国LG集团下属LT金属有限公司合资
成立,承担公司总部、研发中心、结算中心、生产基地等职能,采用韩国喜星靶材制备技术,目标将打造成全球ITO靶材和半导体靶材行业的标杆。
此外,由于国内的ITO靶材多数厂商仍未稳定形成大批量进入高端TFT—LCD市场或仍在进行试镀认证,产品在中低端市场竞争日益激烈。而且由于ITO靶材产品含量74.4%是金属铟,面对金属铟市场的异常波动,生产厂商更需要雄厚的资金实力和流动资金保障整个生产的稳定运行,所以近几年已有部分厂商开始逐步退出该领域。
3 氧化铟锡靶材产业机遇与挑战
3.1 市场行业机遇
随着2018年中国大陆京东方科技集团股份有限公司(以下简称“京东方”)在合肥的10.5代线顺利实现量产,中国电子熊猫集团(以下简称“中电熊猫”)咸阳8.6代、中电熊猫成都8.6代、TCL华星光电技术有限公司(以下简称“华星光电”)11代线相继点亮投产。中国大陆新型显示产业近几年来进步明显,TFT—LCD的产能产量位居全球第1,综合竞争力不断攀升,中国已成为全球最大TFT—LCD显示面板生产基地、全球最大的信息消费产品生产
防静电地垫基地。在产业链的需求拉动作用下,我国大陆的新型显示产业将继续保持正向增长。同时进一步巩固我国的TFT—LCD的技术和产业优势,各大面板厂商稳步推进AMOLED新型技术量产。从市场变化情况来看,其主要显示应用领域仍保持持续增长(详见图2)。根据相关统计数据显示,2018年中国大陆显示器件营收规模约406亿美元,同比增长3.8%,全球占比34.2%,仅次于韩国位居世界第2。其中TFT—LCD营收约291亿美元,全球占比37.7%;出货超过1亿m2,同比增长46.8%,全球占比42.6%,均已成为全球第1。
然而,从整个产业链的数据分析,尽管中国大陆新型显示产业链的上游原材料和制造装备的营收达到113亿美元,但在核心显示材料的本地化配套率不足60%,生产装备的本地化配套率不足20%。通过面板上下游产业链相关数据分析,中国大陆产业链的控制能力仍然偏弱,且在前瞻技术局部上与国外先进企业还存在明显的差距。另从产业的投资总量分析,近几年我国新增的面板产业投资结构过于集中,新增投资总额近4 000亿元,增长了近2.5倍,90%左右的投资都是集中在面板,而在面板产业链的显示材料和制造装备投资却不足10%。