溅射靶材是溅射过程中高速度能的离子束轰击的目标材料，是沉积电子薄膜的原材料。溅射靶材是平板显示、记录媒体、太阳能电池和半导体这四大战略性新兴产业领域生产所需的关键核心材料之一，具有极高的附加值。溅射靶材属于市场规模有限、长期被日美寡头垄断并封锁的高技术领域。十余年来，我国通过产业政策引导、科技专项扶持、资本助力等全方位部署，得以突破靶材关键核心技术，实现少数企业成功进入全球知名半导体芯片及平板显示器制造商的供应链体系。本文通过对我国溅射靶材行业进行调研，分析高技术产品自主研发和生产中存在的共性问题，以期对于解决诸多“规模—技术”非对称性行业“卡脖子”问题提出对策建议及启示。
一、我国溅射靶材自主可控发展情况
（一）日美欧少数跨国企业
寡头垄断全球溅射靶材市场，且长期对我国实施技术封锁受益于太阳能、集成电路产业快速发展，2017—2021年全球靶材市场规模维持年均14%的增长率，2021年全球靶材市场规模约为213亿美元。全球溅射靶材的研发及生产主要集中在美国普莱克斯和霍尼韦尔、日本JX金属商事株式会社和东曹株式会社等少数巨头公司，这些巨头长期垄断全球约80%的靶材市场份额。美日欧通过技术封锁和资本控制，全面控制产业链和供应链，拥有整个产业绝对的话语权和定价权。
（二）我国政策、科技、资本全方位助力，加速靶材本地化进程，实现靶材国产化“从0到1”的跨越
为了实现靶材关键核心技术自主，抢占材料前沿制高点，国家和重点区域持续出台一系列支持溅射靶材行业发展的政策，为行业快速发展营造良好成长环境（见表1）。国家高技术研究发展计划（“863计划”）、国家科技重大专项“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”专项（“02专项”）等科研与产业化项目进行专项支持。同时，推动多层次资本市场助力行业内技术领先企业实现上市融资，有效保障企业研发费用长效投入所需资金。国内靶材市场规模从2016年的177亿元增长至2020年的337亿元，年增长率保持在17%。全球市场份额占比不断提高，从2014年的约10%提升至2019年的约19%（数据来源：SEMI根据统计数据测算）。国产化程度不断提升，太阳能电池领域的靶材技术门槛低于半导体和平板显示领域，已基本实现国产自主可控，主要平板显示器靶材国产化供应比例超过50%。
我国已培育少数专业从事高性能溅射靶材研发和生产的企业，不断弥补国内同类产品的技术空白，缩小与日美竞争对手的差距。江丰电子（半导体集成电路领域靶材为主）、有研新材（半导体集成电路领域靶材为主）、阿石创（平板显示领域靶材为主）、隆华节能（平板显示领域靶材为主）等上市企业已成功开发出一批能适应高端应用领域的溅射靶材。国产产品已进入台积电、格罗方德、意法半导体、中芯国际、东芝、海力士、京东方、SunPower等国内外知名厂商供应商生态体系中（见图1）。
图1 国内靶材供应厂商准入下游客户
（三）围绕产业链部署创新链，产业链逐步实现向中高端发展
靶材领军企业经过20年从无到有的发展，持续提升创新链科技供给，推动产业蝶变升级，向产业链上下游延伸，逐步提升产业价值。江丰电子联合哈尔滨工业大学等科研院校全面布局上游原材料领域，实现高纯铝、钛材料的自主供应。有研亿金构建从超高纯原材料到溅射靶材、蒸发膜材垂直一体化研发和生产的产业化平台。阿石创与郑州大学何季麟院士团队合作开发“平板显示用高性能ITO靶材关键技术及工程化”项目。阿石创重点发展智能制造能力，实现PVD镀膜材料全流程智能化、数字化。同时，针对我国半导体设备零部件及耗材国产化水平极低的现状，江丰电子联合国内设备厂家研制靶材生产、检测的关键设备，实现对北方华创、沈阳拓荆等国内头部半导体设备公司供货。隆华科技瞄准全球产业创新前沿，开发出多项光伏电池靶材技术，其无铟靶材取得突破进展、钙钛矿电池用靶材处于供货测试阶段。
（四）溅射靶材在高端集成电路领域距离完全自主仍有较大差距
近年来半导体芯片的集成度越来越高，半导体领域靶材呈现多品种、高门槛、定制化研发的特点，从而对溅射靶材金属材料纯度、内部微观结构等提出严苛的标准。当前，集成电路钴靶材国内有研究和生产基础，铜钼、铜铝、钛铝、钨靶材国外相对垄断，28nm制程所需金属靶材实现部分国产化替代，仍有若干种未开发。江丰电子2022年中期报告披露，5nm技术节点靶材样品正在台积电、中芯国际、海力士、联华电子等客户端验证中，距离批量供货仍有很长距离。
二、我国溅射靶材科技自主可控发展中存在的问题
（一）溅射靶材短期内无法突破国外厂商设定的技术壁垒，本质原因在于相关领域基础研究的长期缺失
美日靶材企业具有完备的上下游技术垂直整合能力，控制着全球高端电子制造用靶材的主要市场。我国虽然拥有各类基础矿产资源，但是受制于金属提纯相关基础研究的长期缺失，大部分溅射靶材生产用高纯金属仍然需要从国外进口，严重阻碍了我国靶材高端应用。以铝靶材高纯金属为例，三层电解精炼法早在1901年由美国首先提出，1932年法国开发出99.99%精铝生产工艺，1941年日本住友化学实现批量化生产。受制于三层电解基础研究薄弱，我国最大的超纯铝生产企业众和股份反馈，纯度在5N以上超纯铝靶基材中部分反偏析元素和难偏析元素得不到有效控制，造成超纯铝靶基材质量与国际先进水平存在较大差距。
（二）供应链下游终端客户认证过程苛刻，认证技术壁垒高，准入周期长，不确定因素多
溅射靶材产品质量、性能指标直接决定终端产品的品质和稳定性，因此，溅射靶材行业存在严格的供应商认证机制，只有通过严格的行业性质量管理体系认证，同时满足下游客户的质量标准和性能要求，才能成为合格供应商。下游客户对溅射靶材供应商的认证过程主要包括供应商初评、产品报价、样品检测、小批量试用、稳定性检测、批量生产等多个阶段，认证过程极为苛刻，靶材整个认证大约需六个月到两年时间。我国供应商需要在技术水平、产品质量、后续服务和供应价格等方面显著超过原有供应商，才有可能获取业务合作机会。实际的认证准入过程更为艰难，由于靶材供应链上下游缺乏整体有效的战略合作，下游出于对自身利益的考虑，以及对国产产品可靠性的担忧，实际执行的供应商和产品认证机制更为严苛，上游能获取的有效反馈数据极为有限，不利于国产靶材工艺优化、质量提升、批量化生产。
（三）“多品种、小批量”的生产特点，使得靶材生产企业呈现“生产研发投入高、行业利润空间受挤压、融资难度大”等经营特征
受终端客户定制化产品需要影响，靶材生产呈现“多品种、小批量”的特点，使得研发和生产成本较高。同时，建造现代化生产厂房和实验室资金投入大，需要引进国外先进的研发生产设备和精密的检验测量仪器，根据《江丰电子招股说明书》披露的数据，年产5.2万个超大规模集成电路用超高纯金属溅射靶材产业化项目总投资额为10亿元，其中设备投资占比达到30%以上。
我国靶材行业持续资金投入能力薄弱。行业综合毛利率基本在20%～25%之间，作为高端半导体领域的应用产品，半导体靶材产品毛利率约为30%。而国外靶材生产企业多为国际巨头企业，靶材只是多元化发展业务之一，产品综合毛利率在30%以上，公司净利润率均在10%以上，经营抗风险能力较强。同时，受原材料价格波动影响，盈利能力不确定性增加。行业发展初期研发与经营风险不确定性大，传统金融支持力度不足，风险投资青睐程度低，专利等无形资产创新融资难度较大，主要靠政府补贴，非经常性损益占当期利润总额比例高，可持续发展面临较大困难。
（四）现有风险补偿机制对于推广应用自主可控产品带来的潜在系统风险覆盖不足、效果不佳
在靶材的供应链体系中，溅射靶材约占芯片制造材料市场的2.6%，占封装测试材料市场的2.7%（数据来源：SEMI统计），靶材供应商需要承担国产替代潜在风险带来的重大损失。当前的风险补偿机制主要是覆盖应用方的经济损失，对于因使用国产技术自主开发的产品可能引发的系统性安全风险无法覆盖，从而导致政策效果不佳，严重制约我国自主研发产品在应用端的推广使用。
（五）滞后的人才培养导致行业人才匮乏，国际化人才引进受大国竞争影响面临较大不确定性
美国、日本的跨国集团长期把持着核心技术和关键设备，国内溅射靶材起步较晚，滞后的人才培养导致行业人才匮乏。溅射靶材研发和制造需要大批具有深厚专业背景、丰富实践经验的高层次技术人才。从与江丰电子的交流中获悉，其核心团队中有多位具有金属材料、集成电路及平板显示制造专业背景和丰富产业经验的归国博士、日籍专家，对于实现靶材自主研发起到关键作用。
要开发出满足下游客户需求的产品，研发人员不仅要求具备复合型专业知识结构和较强学习能力，对行业技术发展趋势有准确把握，还需要在实际工艺环境中长期积累应用经验，深刻理解生产工艺的关键技术。同时，公司产品在销售给客户后，需要经验丰富的工程师提供专业技术支持服务，对产品逐步完善。
三、溅射靶材自主可控发展对于解决“卡脖子”问题的启示
在中美博弈的大背景下，诸如靶材这类行业的自主可控成为实现我国科技自立自强的重要组成部分。我们要高度重视“安全—规模—技术”非对称性，积极创新发展组织模式，发挥市场规模优势，释放国产化需求，拉动供给端创新发展，形成大中小民营企业融通发展的创新生态，以自主创新链保障安全稳定的产业链，充分发挥资金链和人才链对于产业链的支撑作用，构建社会主义市场经济条件下的关键核心技术攻关新型举国体制。
（一）以新视野、新观念、新思维构建大中小企业融通发展的创新生态
创新技术研发组织模式，充分发挥龙头骨干企业的带头作用，构建以技术积累与创新为主的中小企业为内核的更加开放的创新生态系统。推动大中小企业基于产业链、资金链、创新链融通发展，实现互补协同的产业融合发展体系，有效提升重点领域的价值链位置。学习借鉴靶材自主可控实现过程中好的做法，鼓励行业领军企业牵头成立联合体，围绕重点领域研发及产业化，解决关键核心技术，实现技术到市场的突破。鼓励靶材上中下游的企业成立企业战略联盟，设立各环节试点企业，协调推进国产化替代。同时鼓励主导企业加强同上下游合资，以资产为纽带或签订长期协议，风险共担，共同走向市场。
（二）发挥市场规模优势，打通堵点，释放需求，拉动供给端创新发展
靶材行业长达20年的自主发展实践证明，我国要快速培育一批专业领域的冠军企业，必须通过需求端的市场释放，拉动供给端的创新发展。面对外部环境变化带来的新挑战，应立足我国产业规模优势、配套优势和部分领域先发优势，打通生产、分配、流通、消费各环节堵点，推动重点核心产业链相关上下游供应链多元化配套合作。产业链中主导企业和供应链链主企业要增强忧患意识、树立底线思维，以备份思维和行动释放一部分需求，采购和使用部分国产零部件和原材料，给予国内企业在重要产品和关键核心技术领域的应用机会，有效防范化解极端情况下供应短缺带来风险挑战。
（三）加大对科技保险的创新力度，建立自主创新容错免责机制
2021年10月，我国18家财产险公司、再保险公司共同组建集成电路共保体，2022年上半年共保体为长江储存、中芯国际等12家集成电路企业提供保险保障5903亿元。面对靶材行业发展中风险补偿机制不完善等问题，可以推广集成电路共保体模式经验，进一步探索关键技术“卡脖子”问题的新型风险保障需求，助力构建战略性新兴产业自主、安全、可控的产业链。在关系国家产业安全的重要领域，国家试行出台专项的免责机制和容错机制，针对在应用推广过程中因非人为责任造成的直接损失和间接损失，设置保险基金保障机制。同时，减轻终端用户推广使用国产化产品的经济责任和政治责任，营造开放包容的创新氛围。
（四）加强科研院所、高校与企业产学研紧密合作，解决国内企业在研发过程中缺乏基础研究支撑的问题
受制于技术封锁，我国引进国外技术的难度日益加大，企业亟须开展应用基础研究，解决发展中面临的技术瓶颈，并为开发新一代产品提供技术储备。然而，国内有能力从事基础研究的人才主要集中在高校和公立科研院所。应着力打通科研院所基础研究在解决企业应用问题过程中存在的堵点、难点，引导各个创新主体之间信息、知识以及智力等要素的横向流动与合理配置，提升创新体系的整体效能。学习借鉴靶材领军企业产学研合作中的实践经验，有效推进产学研一体化，加强专项领域创新联合体建设，开展关键核心技术联合攻关。鼓励高校科研工作者阶段性进驻企业、挂职企业，深入参与企业技术研发，帮扶企业提升基础研究能力。建设新型研发机构，链接企业需求和技术攻关，为“卡脖子”技术提供持续源动力。
（五）构建全国统一的知识产权交易平台，加快推进知识产权质押融资
2021年11月15日国家知识产权局颁布《专利权质押登记办法》，2022年全年专利商标质押融资金额首次突破4000亿元。四家领军靶材企业（江丰电子、有研新材、阿石创、隆华节能）拥有的专利数量达到1700多项，实际知识产权质押融资仅30项，也只是传统信贷及法人担保融资附属条件。建议在当前各省知识产权交易中心实践基础上，建立全国范围内统一、规范的知识产权交易平台，打通各省知识产权交易信息“孤岛”。总结发达区域经验，因地制宜推动地方政府主导、知识产权运营机构主导、保险机构主导、商业银行主导四类知识产权质押典型模式。加大政策支持力度，加强银行与知识产权服务机构合作，多维促进知识产权业务快速发展。促进企业自主创新，加速科技成果转化，促进产业链、创新链、资金链的融合发展。
（六）重视技术人才的内培外引，实现人才链与产业链深度融合发展
以支撑科技自立自强为目标，在基础研究和“卡脖子”问题领域，注重人才的引进与培养相结合。以靶材四家领军企业为例，研发人员占到总人数的40%以上，第一块国产靶材是国际关键技术专家带着技术和创业团队回到国内研发出来的。面对当前错综复杂的国际形势，既要大胆引进国外高层次技术人才，也要加强自主培养人才，形成既有中国特色又有国际比较优势的产业技术人才发展机制。充分发挥科技领军企业与科研院所技术力量，通过校企双方深度融合，出台有针对性的技术人才激励与培养政策，加快产业链上下游各技术领域人才集聚，培养兼具专业背景和产业经验的强大人才队伍。做好我国战略性新兴产业急需紧缺技术人才盘点，对标发达国家高层次技术人才引进政策，健全完善海外高层次技术人才引进政策体系，对引进人才在承担重大科技项目等方面提供支持。加大国内科技领军企业引进国际高端技术人才补助，完善高端技术人才出入境、医疗、住房、税收、子女教育、配偶就业等一揽子服务体系。
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