曾经卡住我们整整20年的靶材,江丰电子用18年打破,这就是中国“芯”

材料之友 2023-09-19
2115 字丨阅读本文需 6 分钟

中国又一项技术正在突破,它就是靶材。

靶材曾经是中国高科技的悲痛,以ITO靶材为例。

2018年,中国科技部将ITO靶材列为中国35项急需突破的技术,因为这项技术曾经卡住我们整整20年。

靶材是半导体、显示面板、异质结光伏等的关键核心材料,在生产工艺中不可替代。

目前全球顶级靶材供应商主要集中在日美:JX日矿金属(日)、霍尼韦尔(美)、东曹(日)和普莱克斯(美)。这四大靶材供应商合计垄断全球80%的中高端市场份额,半导体领域这一垄断份额占到90%。就国内市场来看,国内总需求占全球的30%以上,但本土厂商供给约占国内市场的30%,且以中低端为主。高端半导体靶材方面,日美厂商垄断90%的国内市场份额。靶材尤其是半导体靶材的国产化任重道远。

靶材到底是啥,为啥能卡住我们20年脖子?

靶材顾名思义就是材料中的靶子,它长这样:

你看它的样子像不像我们射击比赛中的靶子?

你别说,实际上它们的作用还真挺像的,比赛中的靶子是充当枪 械或者弓箭的目标,而靶材也是当靶子的,不过它当的是离子束的靶子。

当离子束轰击在靶材上,靶材上的原子就被撞出去,然后这个原子就可以聚集在物体上,在物体的表面形成一层非常薄的膜。

因为这层膜是金属和离子做的,所以它最大的作用就是可以导电,比如屏幕用的玻璃原本不导电,但是有了这层膜覆盖后,它就具备了导电的功能,还有芯片的电路,以及光伏的基板都是如此。

听着是不是很简单,实际上按照原材料划分,它确实很常见,一般可以分为三种,一种是金属靶材、一种是氧化物靶材,还有一种是合金靶材,这些原材料都不稀奇,稀奇的是它们的要求,必须非常薄,而且纯度很高,不能有杂质。

举个例子:芯片领域的芯片靶材普遍要求达到5N级别,也就是99.999%,而我们市面上常见的金属纯度一般只有95%到97%。

所以这种靶材必须在真空中制备,一粒灰尘都不能有,属于真正高技术的基础材料。

1980年后,靶材的发展才开了序幕,芯片、储存器、LCD显示器以及电容等电子产业开始爆发,溅射靶材等材料逐渐兴起。

由于高技术门槛,美国和日本四家企业占据了半壁江山,其中日本日矿金属和东曹占据一半市场以上,而美国霍尼韦尔和普莱克斯占了三分之一,剩下的被其他国家给瓜分,即便是强如欧洲也只能向这几个企业求购。

1990年时,中国也注意到靶材,但是中国当时忙着发展大型产业,并没有太多的精力专注在这里

这是因为靶材比较特殊,它的一个市场非常小,2000年时,全球靶材制造商加起来也只有50多家,人数最多的企业也就几百人。

这种规模和汽车、家电相比差距非常大,这种情况就像圆珠笔笔芯一样,食之无味,弃之可惜。

然而靶材和笔芯最大差别就是笔芯只是圆珠笔的核心技术,而靶材却越来越重要,事关屏幕,芯片等产业能否实现自主可控。

尤其是在2000年时,我国的液晶显示器、点阵显示器产量已跃居世界第一,但是用于屏幕的ITO靶材全部都依赖进口。

没有靶材,中国就永远缺芯少屏。

江丰电子:靶材突破半导体7nm技术节点,打破日美垄断

宁波江丰电子材料股份有限公司是国内半导体靶材领域的龙头企业。他们不断攻克关键技术,把依赖进口的“卡脖子”短板,做成了代表浙江制造、参与国际竞争的优势产业。

在江丰电子的生产车间里,操作工和机械手分工协作,对一块块直径50多公分的圆盘进行加工检测。这些圆盘,就是江丰电子的拳头产品——超高纯金属溅射靶材,现在每个月的产量有上万枚,发往世界各地的芯片厂家。

江丰电子制造中心总经理袁海军说:“芯片要实现复杂的运算功能,实际上是有赖于里边的二极管,还有连通二极管的金属导线。那些金属导线,就是用我们溅射靶材做上去的。它是芯片制造不可或缺的一个核心关键原材料。一枚溅射靶材最终生产出来的芯片可以达到百万片。”

过去很长一段时间,我国芯片制造用超高纯金属材料和溅射靶材,被日本和美国的几家跨国公司垄断。2005年,一群志同道合的海归和本土人才在宁波余姚创立江丰电子,并在同年研发生产了第一块中国制造的半导体工业用溅射靶材。

袁海军是2009年硕士毕业后来到江丰电子的,他说,为了突破关键技术,公司的研发投入从来没有上限,“有一个非常好的研发的氛围,越难的东西,一定要去攻克,而且是不计成本的,一次不行就再一次,一年不行就两年,所以我们公司有很多产品,真的是经过了十年甚至十几年才研发成功的。”

18年间,江丰电子对准超高纯材料及溅射靶材这一个细分领域不断冲锋。他们花了16年攻破12英寸钽靶材的核心技术;花了10年攻破HCM异形铜靶材的核心技术;截至去年底,累计取得602项国内有效授权专利,包括368项发明专利。江丰电子最新发布的年报显示,去年公司营收同比增长45%以上。

江丰电子党委书 记、总工程师王学泽说:“原来最早我们做销售的时候,你得给人家降价百分之十几到百分之三十,现在我们的价格跟全球的竞争对手基本上是一样,个别的品种我们价格还高,因为我们的技术已经达到了先进水平。”

眼下,江丰电子开始进军第三代半导体材料领域。他们的子公司江丰同芯今年2月开业投产,自主研发的覆铜陶瓷基板已进入样品测试阶段。江丰同芯总经理张辉然说:“我们这个产品就是给三代半导体的一些芯片工作提供一个支撑,导热性能基本是传统产品的十倍到几十倍之间,能够去满足包括新能源汽车、轨道交通、地铁、高铁、航空航天、高压电网,这些高端芯片的一些散热需求。”

与此同时,江丰电子今年将在宁波余姚、嘉兴海宁投资20亿元建造靶材智慧工厂,届时能把人均效率提升50%以上。江丰电子董事长兼首席技术官姚力军说:“我们目前是国内市场份额第一,全球市场份额第二,并占据了全球大约1/4的市场份额,我们有信心再用5年的时间占有全球超过40%以上的市场份额,成为这个领域的世界第一。”

文章来源: 市经信局,月半花开,硬核熊猫说

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