过去我国ITO靶材的研发,滞后国外20年,生产的ITO靶材密度低,无法满足高端显示器行业,对于靶材质量的要求,因此90%都需要从国外进口;但现在这一局面发生了改变,何季麟院士团队研发的ITO靶材,不仅重要技术指标达到国际水准,实现了进口替代,而且让日本靶材市场降价80%!原来卖中国每公斤8000元,打破垄断之后,价格直接跌到每公斤1300元。
近年来,我国平板显示面板产业快速发展,产能已位居世界第一,而制造面板就需要用到一种非常重要的材料--ITO。ITO是氧化铟锡的简称,是平板显示面板背后的一层“涂装”。比如说我们的平板显示屏,它看起来就是一块玻璃,但却能导电发光,呈现出文字、静态和动态的图案。需要说明的是,正常的玻璃是不可能导电的,之所以能实现这一切,是因为其背后涂装了一层非常薄的透明导电膜,这层膜就是ITO薄膜。
由于我们起步较晚,所以这个领域一度是被日韩企业垄断,比如说烧结大尺寸ITO靶材,需要有大型的烧结炉。国外可以做宽1200毫米、长近3000毫米的单块靶材,国内只能造不超过800毫米宽的。产出效率方面,日式装备月产量可达30吨至50吨,我们年产量只有30吨,而且进口高端靶材,价格也得“看人脸色”,这与我国是铟资源大国、平板显示产业产能世界第一的地位极不相称。
目前全球高端 ITO靶材供应商主要为:日本能源、东曹和三井矿业。国产化的难点在于,靶材成分的均匀化和高密度化,未实现根本性突破,总体的国产化率在35%左右。而ITO靶材有CF制程与 Array 制程。国产与进口的差距,主要是在密度和结瘤特性上。
而如今,这些技术难点都得到了解决。就在前不久,郑州大学何季麟院士研发的“平板显示用、高性能ITO靶材、关键技术及工程化”项目,荣获国家技术发明奖二等奖。该项目突破了卡脖子关键技术,实现了从无到有、自主研发再到并跑超越,打破了国外技术封锁,凭借自主创新力量,实现了大尺寸ITO靶材,全流程制备的国产化。
先来认识这位靶材大咖
想弄清楚这位大咖的身世?先来说说ITO。ITO,氧化铟锡,这对有色金属届的“CP”,组合前是黄绿色的粉末,将它俩按照严格的比例混合、压型,制成灰绿色的素胚,放到特制的烧结炉内,经过1700摄氏度左右高温,变身为黑灰色的陶瓷半导体。
这就是那块炭黑色的长方形板块了,等它变身薄膜后就能大显神通:导电,透光,还隔离对人体有害的电子辐射、紫外线及远红外线。
正因如此,它成为了平板显示制造中的“不二人选”。可一大块像钢板一样沉甸甸的“大家伙”,咋能变成屏幕玻璃后的肉眼不可见的膜,要知道,ITO膜的厚度仅有30纳米到200纳米。
原来,它先被制作成标准尺寸的固体靶材,由磁控溅射高速撞击,将其气化溅镀到玻璃基板上,形成膜状的“涂装”。
我们生活中的电视机、电脑显示器、平板电脑、手机屏幕后,都有ITO靶材的身影,不仅如此,它还活跃在太阳能电池、抗静电镀膜、EMI屏蔽的透明传导镀膜等领域,在全球拥有广泛的市场。
ITO靶材国内市场具备十倍替代空间
ITO靶材有中低端和高端之分:
中低端ITO靶材有玻璃镀膜靶材、发热膜和热反射膜靶材,包括汽车的显示屏、一些仪器仪表的显示。
高端ITO靶材主要用于显示器薄膜靶材、集成电路薄膜靶材以及磁记录和光记录膜靶材,尤其用于大面积、大规格的LED、OLED等领域,具备高密度、高纯度、高均匀性等特点。
全球ITO靶材复合增速5.5%左右,2019年需求约1680吨,中国需求占比49%。
从全球市场竞争格局来看,目前ITO靶材制备几乎由日、韩垄断。
代表企业有JX日矿金属、三井矿业、东曹、韩国三星等,其中日矿和三井两家几乎占据了高端TFT-LCD市场用ITO靶材的全部份额和大部分的触摸屏面板市场,每家年供应量据称达到600吨以上。
目前中国ITO靶材供应超一半左右依赖进口。本土厂商生产的ITO靶材主要供应中低端市场,仅占国内市场30%的份额;而高端TFT-LCD、触摸屏用ITO靶材几乎全部从日本、韩国进口,占据了70%的市场份额。
中国大陆主要的ITO靶材生产厂商:
受进口靶材免税政策即将到期的影响,未来进口靶材的成本有可能会大大增加,从而使国产ITO靶材供应成本优势更加显著。随着国家相关政策大力扶持,优质订单将持续向第一梯队企业聚集,从行业角度看,国内靶材市场至少有十倍的进口替代空间。
“中国靶”问世,可替代进口
在实验室里,记者见到了大小尺寸不同的ITO靶材,通常靶材尺寸越大,溅射到平板上的拼缝就越少,价值也越高。
但有小到大,却不是一件容易的事。正是因为烧不出大尺寸的ITO靶材,我们被“卡脖子”了很多年。
中国是铟资源大国,但80%靶材市场被日韩垄断,不仅平板显示产业仰人鼻息,ITO高端靶材价格也要“看人脸色”。以往靶材价格高达每公斤8000元,如今价格跌至每公斤1300元,80%的降幅正得益于“中国靶”的问世。
“ITO靶材制备自主体系的建立牵系着占全球65%新兴显示产业的安全,但曾经,中国ITO靶材的研发滞后20年。”提起过去,中国工程院院士、郑州大学材料学院院长何季麟有些痛心。
为何选择这一领域?何季麟院士的回答很明确:“国家战略需要!”
“在上世纪末,我们便关注ITO靶材的研发,经过20余年的科技攻关,实现了从无到有、自主研发再到并跑超越,打破了国外技术封锁,凭借自主创新力量实现了大尺寸ITO靶材全流程制备的国产化。”
据了解,何季麟院士团队创新发明了ITO靶材粉体制备、素坯注浆成形、无压氧气氛烧结与靶坯绑定——关键技术体系,建立了ITO靶材制备新型工艺流程,形成了完善的全流程工艺装备体系及控制标准,实现了ITO靶材粉末冶金技术的创新应用,其技术指标达到了国际先进水平。该技术突破性解决了高性能ITO靶材制备全流程工序的关键技术与装备“卡脖子”问题,填补了国内空白。
在郑州大学的技术支持下,目前建成了完善的ITO靶材研发平台和生产线,生产的ITO靶材在国内首次成功应用于京东方高世代TFT线,完全可替代进口。
何季麟院士团队的成功再次说明,要想解决卡脖子难题,只能靠自己,核心技术是求不来也买不来的,最后再次感谢何季麟院士团队,20多年的辛勤付出,没有你们,我们的国产平板显示厂商,只能继续看人脸色,忍受6倍多的垄断暴利价格,此致敬礼。
本文来源:科技宅男圈,大河网,乐晴智库
参与评论
登录后参与讨论 0/1000