當(dāng)我們?cè)谟|摸手機(jī)屏幕、啟動(dòng)智能家電，甚至仰望天空中的衛(wèi)星時(shí)，或許很少有人意識(shí)到，這些科技產(chǎn)品的背后，藏著一種“隱形材料”——靶材。若將芯片比作一棟摩天大樓，那靶材就是砌成它的每一塊“納米磚石”。靶材一般通過(guò)物理氣相沉積（PVD）技術(shù)，將自身“熔煉”成納米級(jí)的薄膜，附著在芯片、顯示屏、光伏電池等核心部件上，從而賦予它們導(dǎo)電、透光、抗輻射等神奇特性。那陶瓷靶材在靶材的類目中有何特殊呢？

1 靶材是什么？

靶材是一種用于物理氣相沉積（PVD）或化學(xué)氣相沉積（CVD）等薄膜制備工藝的高純度材料，通常制成圓盤、矩形等特定形狀，在真空環(huán)境下通過(guò)濺射、蒸發(fā)或離子鍍等方式被轟擊，使其原子或分子脫離表面并沉積在基板上形成功能性薄膜。

2 靶材的作用：

主要作用是為各類基材表面提供具有特定性能的涂層，如在半導(dǎo)體制造中沉積導(dǎo)電層（銅、鋁靶）、顯示面板上鍍制透明導(dǎo)電膜（氧化銦錫靶）、工具表面增強(qiáng)硬度（氮化鈦靶）、光伏電池制備（碲化鎘靶）以及光學(xué)器件中的增透/反射膜（硅靶、二氧化硅靶）等，通過(guò)精確控制靶材成分和工藝參數(shù)，可獲得滿足不同工業(yè)需求的功能性薄膜，其純度（通常99.9%-99.999%）、微觀結(jié)構(gòu)和結(jié)晶取向直接影響薄膜的性能質(zhì)量，是現(xiàn)代微電子、光電子、精密機(jī)械和新能源等領(lǐng)域不可或缺的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料。

3 靶材的分類：

靶材根據(jù)材料成分可分為金屬靶材（如銅、鋁、鈦等純金屬及其合金）、陶瓷靶材（如氧化物類的氧化銦錫、氮化物類的氮化鈦、碳化物類的碳化硅等）、半導(dǎo)體靶材（如硅、鍺等）以及復(fù)合靶材（如銅-石墨、銀-氧化物等多元復(fù)合材料）；

金屬靶材、合金靶材、陶瓷靶材、鍍膜材料 圖源：江陰典譽(yù)新材料科技

按應(yīng)用領(lǐng)域則可分為顯示靶材（如ITO用于液晶面板）、半導(dǎo)體靶材（如高純銅用于芯片互連）、光伏靶材（如碲化鎘用于太陽(yáng)能電池）、工具鍍膜靶材（如氮化鉻用于刀具涂層）等。

這些靶材通過(guò)不同制備工藝（熔煉鑄造、粉末冶金、熱等靜壓等）加工成型，其晶粒尺寸（通?？刂圃?0-100μm）、結(jié)晶取向（如銅靶的<111>擇優(yōu)取向）和致密度（≥99%）等關(guān)鍵參數(shù)直接影響濺射薄膜的性能，滿足從微電子納米級(jí)鍍膜到工業(yè)部件微米級(jí)涂層的多樣化需求。

4 陶瓷靶材在所有靶材類型中的地位

陶瓷靶材在靶材體系中占據(jù)著不可替代的核心地位，是高端功能薄膜制備的關(guān)鍵材料。

陶瓷濺射靶材 圖源：長(zhǎng)沙鑫康科研材料服務(wù)平臺(tái)

相較于金屬靶材，陶瓷靶材具有三大顯著優(yōu)勢(shì)：

一是更優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，如氧化鋁靶能在高溫氧化環(huán)境中保持性能，而金屬靶易氧化失效；

二是更豐富的功能特性，如氧化銦錫（ITO）靶兼具透明與導(dǎo)電（電阻率可低至10^-4 Ω·cm），氮化鈦靶（硬度＞2000 HV）賦予工具超強(qiáng)耐磨性；

三是更寬的禁帶寬度（如氮化鋁靶＞6 eV），能滿足半導(dǎo)體、光電器件的特殊需求。

在高端應(yīng)用領(lǐng)域，陶瓷靶材具有統(tǒng)治性地位——顯示面板中ITO靶市占率超90%，半導(dǎo)體芯片制造中高介電材料（如HfO?靶）是28nm以下制程的標(biāo)配，光伏產(chǎn)業(yè)中碲化鎘靶是薄膜太陽(yáng)能電池的核心材料。

盡管其制備難度大（需解決高純度粉體合成、高溫?zé)Y(jié)致密化等技術(shù)瓶頸），成本是金屬靶的3-5倍，但在需要介電、透明、超硬等特殊功能的場(chǎng)景中，陶瓷靶材仍是唯一選擇。

隨著5G、Micro LED等新技術(shù)發(fā)展，新型陶瓷靶材（如微波介質(zhì)陶瓷靶、量子點(diǎn)熒光陶瓷靶）的研發(fā)正推動(dòng)著電子產(chǎn)業(yè)的技術(shù)革新。

5 我國(guó)企業(yè)在陶瓷靶材領(lǐng)域有哪些突破？

（1）高純材料制備技術(shù)突破：

①6N級(jí)高純氧化鋁和氧化釔是半導(dǎo)體、光學(xué)鍍膜、新能源等高端領(lǐng)域的關(guān)鍵材料，其純度要求直接決定了薄膜器件的性能。例如，在OLED顯示、功率器件等領(lǐng)域，6N級(jí)高純氧化鋁靶材可顯著提升薄膜的絕緣性和透光性。

我國(guó)企業(yè)通過(guò)自主研發(fā)的提純工藝和精密加工技術(shù)，已成功實(shí)現(xiàn)6N級(jí)高純氧化鋁的穩(wěn)定生產(chǎn)，雜質(zhì)含量低于10ppm，滿足半導(dǎo)體行業(yè)對(duì)靶材純度的嚴(yán)苛要求。在OLED顯示領(lǐng)域，高純氧化鋁靶材已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化替代，有效降低了對(duì)進(jìn)口材料的依賴。

②氮化鋁靶材的氧含量要求<50ppm，旨在降低熱導(dǎo)率損耗，滿足5G通信、新能源汽車電控系統(tǒng)等對(duì)散熱性能的嚴(yán)苛需求。

通過(guò)優(yōu)化氮化鋁粉體的合成工藝和燒結(jié)技術(shù)，我國(guó)企業(yè)將靶材中的氧含量控制在50ppm以下，顯著提升了材料的熱導(dǎo)率和絕緣性能。該技術(shù)突破為5G基站、新能源汽車IGBT模塊等高端應(yīng)用提供了關(guān)鍵材料支撐，推動(dòng)了我國(guó)在第三代半導(dǎo)體領(lǐng)域的自主可控發(fā)展。

以上這些是陶瓷靶材領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，我國(guó)企業(yè)在這方面取得突破是符合行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的。

（2）關(guān)鍵產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化：

①ITO靶材：鄭州大學(xué)何季麟院士帶隊(duì)研發(fā)的“平板顯示用高性能ITO靶材關(guān)鍵技術(shù)及工程化”項(xiàng)目，突破了卡脖子關(guān)鍵技術(shù)，形成了完整自主技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)高端應(yīng)用由0到1的突破，迫使日本ITO靶材大幅降價(jià)，降幅75%以上。在鄭州大學(xué)的技術(shù)支持下，河南省目前建成了完善的ITO靶材研發(fā)平臺(tái)和生產(chǎn)線，生產(chǎn)的ITO靶材在國(guó)內(nèi)首次成功應(yīng)用于京東方高世代TFT線，完全可替代進(jìn)口。

②半導(dǎo)體用高k介質(zhì)靶材：HfO?、ZrO?等先進(jìn)制程用靶材是半導(dǎo)體制造中的重要材料，成功量產(chǎn)這些靶材體現(xiàn)了我國(guó)在半導(dǎo)體材料領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步。我國(guó)有研新材、江豐電子等企業(yè)已實(shí)現(xiàn)HfO?靶材的量產(chǎn)，其中有研新材于2023年宣布其HfO?靶材通過(guò)國(guó)際設(shè)備商認(rèn)證，并開始小批量供應(yīng)，標(biāo)志著我國(guó)在該領(lǐng)域的技術(shù)成熟度顯著提升，但與國(guó)際龍頭企業(yè)相比，在先進(jìn)制程應(yīng)用和市場(chǎng)份額上仍需突破。

（3）核心裝備自主化：

2024年，國(guó)內(nèi)企業(yè)成功研制出300kW大功率磁控濺射鍍膜設(shè)備，其濺射速率較傳統(tǒng)設(shè)備提升3倍以上，可實(shí)現(xiàn)多層復(fù)合陶瓷靶材（如Al?O?/ZrO?）的連續(xù)沉積，薄膜均勻性≤3%，打破了美國(guó)、日本企業(yè)在高端鍍膜設(shè)備領(lǐng)域的長(zhǎng)期壟斷，并已出口至韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣等地；同年7月，中國(guó)鋼研科技集團(tuán)發(fā)布首臺(tái)套超大型熱等靜壓（HIP）裝備HIPEX1850，工作壓力達(dá)207MPa、溫度可升至2000℃，使陶瓷靶材致密度≥99.99%，氧含量降至50ppm以下，顯著提升氮化鋁（AlN）等材料的熱導(dǎo)率與可靠性，相關(guān)技術(shù)已應(yīng)用于國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)C919發(fā)動(dòng)機(jī)部件。這些突破不僅推動(dòng)了陶瓷靶材在半導(dǎo)體、5G通信、新能源汽車等領(lǐng)域的規(guī)?；瘧?yīng)用，更標(biāo)志著我國(guó)在高端裝備領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)從“跟跑”到“領(lǐng)跑”的跨越，為全球產(chǎn)業(yè)鏈格局重塑注入中國(guó)動(dòng)力。

（4）標(biāo)準(zhǔn)制定：

我國(guó)牽頭制定10余項(xiàng)陶瓷靶材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和參與3項(xiàng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定，表明我國(guó)在陶瓷靶材領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)制定方面具有一定的話語(yǔ)權(quán)。

我國(guó)陶瓷靶材產(chǎn)業(yè)在顯示面板與光伏領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)顯著突破，市占率分別超40%和60%，其中顯示面板領(lǐng)域依托大功率磁控濺射鍍膜設(shè)備與熱等靜壓（HIP）致密化處理系統(tǒng)的自主化，達(dá)成鍍膜均勻性≤3%、靶材致密度≥99.99%的技術(shù)指標(biāo)，光伏領(lǐng)域則憑借低氧含量（≤50ppm）與高熱導(dǎo)率（如氮化鋁靶材達(dá)200W/(m·K)）的靶材性能，助力異質(zhì)結(jié)（HJT）電池轉(zhuǎn)換效率提升；然而，在高端半導(dǎo)體領(lǐng)域，國(guó)產(chǎn)靶材國(guó)產(chǎn)化率仍僅約15%，主要受限于光刻、離子注入等關(guān)鍵設(shè)備依賴進(jìn)口、高k介質(zhì)靶材（如HfO?）純度與均勻性難以滿足7nm以下制程需求，以及設(shè)備-材料-制造企業(yè)聯(lián)合攻關(guān)機(jī)制尚未成熟等瓶頸，未來(lái)需通過(guò)500kW級(jí)鍍膜設(shè)備與智能化HIP系統(tǒng)的研發(fā)、低缺陷密度靶材創(chuàng)新，以及晶圓廠與供應(yīng)鏈企業(yè)的生態(tài)共建，加速高端靶材的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。