1、高純銅的現(xiàn)狀

1.1高純銅的定義及應(yīng)用

根據(jù)國標(biāo)高純銅GB/T20617-2020的定義，高純銅是指銅含量在5N、6N及更高純度的銅金屬。高純銅按銅含量可分為四個(gè)牌號(hào)：HPCu-7N、HPCu-6N5、HPCu-6N和 HPCu-5N。

一般情況下高純銅在制成銅材產(chǎn)品時(shí)，需要滿足以下基本的要求：

（1）按國家標(biāo)準(zhǔn)，銅純度達(dá)到99.999%~99.9999%之間；

（2）作為導(dǎo)電材料應(yīng)用時(shí)，其電阻比普通銅材低8%到13%；

（3）擁有超高的可塑性，線材扭轉(zhuǎn)檢測可達(dá)到116圈，而普通銅材扭轉(zhuǎn)16圈即斷。

高純銅由于具有超高的純度及高導(dǎo)電、高散熱和極高的可塑性，成為高端電子通信、電子元器件、IC芯片制造和封裝測試工序等行業(yè)的頂尖材料，如電子通信數(shù)字信號(hào)傳輸線、微電子及電子元器件電路電線、IC芯片封裝鍵合高純銅絲、IC芯片制造高純銅靶材、高保真數(shù)字音頻視頻信號(hào)線及高等級(jí)電線等。

1.2高純銅的生產(chǎn)技術(shù)

高純銅作為重要的基礎(chǔ)性原材料，其生產(chǎn)制備和工藝技術(shù)一直處于高度壁壘狀態(tài)，其難點(diǎn)在于對(duì)銅的提純制備工藝技術(shù)上，而在高純靶材的生產(chǎn)技術(shù)方面，掌控核心技術(shù)主要包括：a.超高純金屬控制和提純技術(shù)，b.晶粒晶向控制技術(shù)、c.異種金屬大面積焊接技術(shù)，d.金屬的精密加工及特殊處理技術(shù)，e.靶材的清洗包裝技術(shù)，是獲取高端靶材的必備技術(shù)。

目前主流技術(shù)和裝備由歐美發(fā)達(dá)國家掌握。我國部分企業(yè)近年來通過自主創(chuàng)新和研發(fā)，基本掌握了高純銅的生產(chǎn)技術(shù)，國產(chǎn)高純銅可達(dá)到5N水平，個(gè)別企業(yè)能達(dá)到6N或7N

的水平。為滿足市場需求，個(gè)別企業(yè)在高純銅的基礎(chǔ)上，可生產(chǎn)高純單晶銅產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)替代進(jìn)口。從生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀來看，目前高純銅的生產(chǎn)提純技術(shù)主要采用以下兩種：

（1）電解精煉法，電解精煉超高純銅的主體是對(duì)含銅電解液進(jìn)行高度純化后再電解提純。根據(jù)電解液的種類，可分為：硫酸銅溶液體系、硝酸銅溶液體系和硫酸銅溶液+硝酸銅溶液體系3種。電解精煉法是獲取高純銅應(yīng)用最久、實(shí)踐最多、技術(shù)最成熟的工藝技術(shù)之一。

（2）區(qū)熔精煉法，是新型的提純加工技術(shù)。該工藝是采用高純陰極銅（原料）-熔煉鑄造-電磁攪拌和速冷鑄造技術(shù)，適合大批量生產(chǎn)，同時(shí)按需可加工各類錠胚。其與傳統(tǒng)連續(xù)鑄造的根本區(qū)別是在于采用區(qū)域熔煉、電磁攪拌、電磁過濾與物理場過濾、電磁約束成型等新工藝、新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了金屬液的無鑄模成型，而非傳統(tǒng)連鑄的水冷鑄模或結(jié)晶器成型。區(qū)域熔煉、電磁攪拌、電磁與物理場過濾等先進(jìn)工藝技術(shù)的應(yīng)用使得金屬液內(nèi)雜質(zhì)得到有效去除，金屬液更加純凈，同時(shí)無模的電磁約束成型使得金屬晶核無法在模壁上結(jié)晶，并通過端部的超低溫介質(zhì)冷卻形成金屬液單方向凝固的高溫度梯度，使金屬液在脫離電磁約束成型作用的出口處瞬間凝固成型，從而得到表面光亮如鏡、性能優(yōu)異的高純銅鑄胚。

電解精煉法在生產(chǎn)中對(duì)銅溶液的溫度、濃度和電解電流等控制嚴(yán)格，生產(chǎn)周期長，且能耗導(dǎo)致成本居高不下；提純銅含量高，適合小批量生產(chǎn)。

區(qū)熔精煉法提純技術(shù)復(fù)雜，生產(chǎn)周期短，錠胚可制成多樣化，適合大批量生產(chǎn)。高純金屬提純難度高，需要將物理提純和化學(xué)提純結(jié)合使用，經(jīng)過熔煉、合金化和鑄造等步驟。目前該領(lǐng)域主要被日本三菱、H.CStark等海外公司壟斷，我國寧波江豐電子材料股份有限公司和有研億金新材料有限公司通過技術(shù)創(chuàng)新和研發(fā)，目前已基本掌握電解精煉法和區(qū)熔精煉法。

1.3高純銅材存在的問題

高純銅作為高端銅材料，因其具有良好的物理、化學(xué)技術(shù)瓶頸：高純銅制造所需工藝繁瑣、技術(shù)難度高。特別是高純靶材制造工藝技術(shù)和裝備更是高度的技術(shù)壁壘，半導(dǎo)體用的超高純?yōu)R射靶材關(guān)鍵技術(shù)被日礦、霍尼韋爾、東曹等公司壟斷。目前制備靶材的方法主要有鑄造法和粉末冶金法。

認(rèn)證周期長：高純靶材存在嚴(yán)格的供應(yīng)商認(rèn)證機(jī)制，下游客戶對(duì)靶材供應(yīng)鏈管理體系要求較高，認(rèn)證周期2-3年，一般不會(huì)輕易調(diào)整主供應(yīng)商，為靶材企業(yè)進(jìn)入新的細(xì)分市場

帶來了較大難度。

（1）供給瓶頸：國內(nèi)供應(yīng)不足，國外產(chǎn)品壟斷，價(jià)格相對(duì)偏高。

（2）產(chǎn)業(yè)瓶頸：國內(nèi)產(chǎn)業(yè)規(guī)模偏小，產(chǎn)業(yè)競爭力弱，供應(yīng)鏈不健全。其中特定材料——超高純金屬濺射靶材產(chǎn)量低，不能滿足高端制造及航空、軍工方面的需求。

2、高純銅的市場需求

高純銅主要應(yīng)用于微電子、光電子、半導(dǎo)體、新能源、醫(yī)療器械、精密加工、核能、艦船、航空航天、軍工、前沿新材料等先進(jìn)制造與尖端科研領(lǐng)域。作為重要的國防裝備、電子

通信及高端電子元器件制造的急需材料，國家在政策上給予大力支持，是國家863計(jì)劃重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目，是《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》中國家科技重大專項(xiàng)關(guān)于集成電路裝備（02專項(xiàng)）的配套材料；2021年12月工信部發(fā)布《重點(diǎn)新材料首批次應(yīng)用示范指導(dǎo)目錄（2021年版）》中將高純銅作為先進(jìn)半導(dǎo)體和新型顯示材料，用于制備高純靶材，2021年12月工業(yè)和信息化部科技部自然資源部聯(lián)合發(fā)布《“十四五”原材料工業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，將超高純金屬及靶材制備等新技術(shù)研發(fā)作為技術(shù)創(chuàng)新重點(diǎn)方向。為加速推進(jìn)集成電路高純靶材等關(guān)鍵材料研發(fā)，國家在稅收政策等政策法規(guī)對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)作出重大支持，包括在進(jìn)出口、稅收減免、投融資、知識(shí)產(chǎn)權(quán)、學(xué)科建設(shè)等給予大力支持。

從市場環(huán)境來看，根據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)和安泰科的研究的數(shù)據(jù)表明，2017-2021年，我國對(duì)高純銅的年需求是逐年增長的，2021年市場對(duì)高純銅的需求量達(dá)到8380噸左右，其中

高純銅靶材的需求量約為3300噸左右。隨著我國高端裝備制造業(yè)的發(fā)展，特別是電子通信產(chǎn)業(yè)、集成電路和半導(dǎo)體IC芯片制程對(duì)高純銅及高純銅靶材的需求持續(xù)保持增長態(tài)勢，

預(yù)測到2025年我國高純銅的需求量在16545噸之間，其中，高純銅靶材的需求量約為9500噸，增長約234%，到2030年市場對(duì)高純銅的需求兩將達(dá)到49620噸左右。

2.1集成電路領(lǐng)域

高純銅在集成電路領(lǐng)域主要應(yīng)用在芯片封裝用鍵合絲替代鍵合金絲和集成電路元器件的封裝產(chǎn)業(yè)。目前芯片封裝用鍵合金絲逐漸被鍵合高純銅絲替代，而大規(guī)模集成電路中的電子元器件在制程中，其每個(gè)單元器件的介質(zhì)層、導(dǎo)體層甚至保護(hù)層都要用到濺射鍍膜工藝，濺射靶材是制備集成電路的核心材料之一。所使用的薄膜產(chǎn)品包括電極互連線膜、阻擋層薄膜、接觸薄膜、光刻薄膜、電容器電極膜、電阻薄膜等，使用的濺射靶材主要包括鋁靶、鈦靶、銅靶、鉭靶、鎢鈦靶等。

市場需求：2021年市場需求量在500噸左右，2025年預(yù)計(jì)市場需求量將達(dá)到800噸，2030年可達(dá)到1400噸的左右。

2.2高標(biāo)準(zhǔn)音頻視頻傳輸領(lǐng)域

高純銅或單晶銅絲其結(jié)構(gòu)僅由一個(gè)晶粒組成，不存在經(jīng)理之間產(chǎn)生的“晶界”，不會(huì)對(duì)通過的信號(hào)產(chǎn)生反射和折射而造成信號(hào)失真和衰減，因此具有獨(dú)特的高保真?zhèn)鬏敼δ埽試H市場上首先用于音視頻傳輸線，多集中于音響喇叭

線、電源線、音頻連接線、平衡線、數(shù)碼同軸線、麥克風(fēng)線、DVD色差視頻線，DVI和HDMI線纜及各種接插件等。

市場需求：2021年市場需求量80噸左右，2025年預(yù)計(jì)市場需求量將達(dá)到95噸，2030年可達(dá)到120噸的左右。2.3高標(biāo)準(zhǔn)通信網(wǎng)絡(luò)線纜傳輸領(lǐng)域：

近年來，國內(nèi)外又開始將單晶銅絲用于通信網(wǎng)絡(luò)線，隨著電腦通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸線的傳輸速度要求越來越高，傳輸速度高也就是線的使用頻率范圍高，頻率范圍高，則信號(hào)衰減就嚴(yán)重。較早的5類線可用到100MHz，而超5類線也只有120MHz，自推出高純銅或單晶銅絲材料制作的網(wǎng)絡(luò)線以后，使用頻率可達(dá)350MHz以上，超過6類線標(biāo)準(zhǔn)很多（6類線為250MHz）。

市場需求：2021年市場需求量在4000噸左右，2025年預(yù)計(jì)市場需求量將達(dá)到5500噸，2030年可達(dá)到9500噸的左右。

2.4高端電子元器件用接插件

高端電子元器件產(chǎn)品為了保證電子信號(hào)在傳輸過程中的穩(wěn)定且不受自身材料缺陷導(dǎo)致信號(hào)的損失，因此對(duì)導(dǎo)線的要求以采用高純銅或高純金為首選材料。大規(guī)模集成電路的廣泛應(yīng)用導(dǎo)致電子元器件的小型化和大功率并存，對(duì)特殊要求的電子元器件（如電真空元器件）的信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性日益提高，特別是航空航天、雷達(dá)、導(dǎo)航及高端電子元器接插件均普遍采用高純銅作為原材料，保證產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

市場需求：2021年市場需求量500噸左右，2025年預(yù)計(jì)市場需求量將達(dá)到650噸，2030年可達(dá)到800噸的左右。

2.5高純靶材

高純銅靶材主要應(yīng)用于電子及信息產(chǎn)業(yè)，如集成電路、信息存儲(chǔ)、液晶顯示屏、激光存儲(chǔ)器、電子控制器件及于光伏鍍膜等領(lǐng)域，還可以應(yīng)用于耐磨材料、高溫耐蝕、高檔裝飾用品等行業(yè)。

集成電路產(chǎn)業(yè)：在半導(dǎo)體應(yīng)用領(lǐng)域，銅靶材是集成電路芯片晶圓和芯片封裝過程中重要的加工材料，是銅靶材中應(yīng)用等級(jí)最高的，一般要求純度達(dá)到6N以上級(jí)別（≥99.9999%）。高純銅靶材還是重要的電子電路及元器件重要的加工材料，主要用于電極互連線膜、阻擋層薄膜、接觸薄膜、光盤掩膜、電容器電極膜、電阻薄膜等方面。

信息存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)：隨著信息及計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，國際市場對(duì)記錄介質(zhì)的需求量越來越大，與之相應(yīng)的記錄介質(zhì)用靶材商場也不斷擴(kuò)大，其相關(guān)產(chǎn)品有硬盤、磁頭、光盤(CD-ROM，CD-R，DVD-R等)、磁光相變光盤(MO，CD-RW，DVD-RAM)。

平面顯現(xiàn)器產(chǎn)業(yè)：平面顯示器包括液晶顯示器(LCD)、等離子體顯示器(PDP)等等。現(xiàn)在，在平面顯示器市場中以液晶顯示器(LCD)為主，其市場占有率超過85%，被認(rèn)為是現(xiàn)在最有應(yīng)用前景的平面顯示器件，廣泛應(yīng)用于筆記本電腦顯示器、臺(tái)式電腦監(jiān)視器和高清晰電視機(jī)。LCD的制造工藝較復(fù)雜，其中降低反射層、透明電極、發(fā)射極與陰極均由濺射方法形成，因此，在LCD產(chǎn)業(yè)中濺射靶材起著重要作用。高純度銅靶材在以上領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用，并且對(duì)所需濺射靶材的質(zhì)量提出了越來越高的要求。集成電路芯片對(duì)高純銅的純度要求等級(jí)最高，其他的平板顯示和數(shù)字存儲(chǔ)等領(lǐng)域常用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)低于半導(dǎo)體，一般要求純度達(dá)到5N級(jí)別（≥99.99%）以上。

目前國內(nèi)僅有江豐電子、有研億金可以生產(chǎn)集成電路芯片類高端靶材，消費(fèi)電子類芯片靶材生產(chǎn)企業(yè)有：有研億金、阿石創(chuàng)、洛陽四豐電子和廣東歐萊新材料等。

市場需求：2021年市場需求量在3300噸左右，2025年預(yù)計(jì)市場需求量將達(dá)到9500噸，2030年可達(dá)到3780噸的左右。用高純銅材料替代傳統(tǒng)紫銅導(dǎo)電線材，可大大降低導(dǎo)線的電阻，降低電損，達(dá)到節(jié)能的目的，由于受行業(yè)技術(shù)壁壘和生產(chǎn)成本及市場應(yīng)用領(lǐng)域等多重限制，高純銅替代現(xiàn)有普通導(dǎo)線還未得到推廣應(yīng)用，僅在少量特種產(chǎn)品上應(yīng)用，其普及性較低，中國電力研究機(jī)構(gòu)正在對(duì)高純銅導(dǎo)線替代現(xiàn)有普通導(dǎo)線進(jìn)行論證，通過工藝創(chuàng)新降低加工成本，達(dá)到逐步替代的目的。

表1 我國高純銅材料的消費(fèi)需求量與預(yù)測單位:噸

3、我國高純銅的發(fā)展環(huán)境和預(yù)測

3.1高純銅發(fā)展環(huán)境

我國高純銅金屬制備技術(shù)與國外相比存在一定差距，高純銅金屬主要依靠進(jìn)口。全球范圍內(nèi)，高純銅金屬產(chǎn)業(yè)集中度較高，美日等國家的高純銅金屬生產(chǎn)商依托先進(jìn)的提純技術(shù)在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中具有較強(qiáng)的議價(jià)能力。隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)高純銅材料需求的逐年增長，高純銅材料在國家產(chǎn)業(yè)政策的扶持下，逐漸取得進(jìn)步和發(fā)展。高純銅作為重要的基礎(chǔ)性材料，是我國國防裝備、電子通信及高端電子元器件制造的急需材料，國家科技部發(fā)布的《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》對(duì)國家科技重大專項(xiàng)的關(guān)于集成電路裝備（02專項(xiàng)）將高純銅作為專項(xiàng)配套材料；2021年12月工信部發(fā)布《重點(diǎn)新材料首批次應(yīng)用示范指導(dǎo)目錄（2021年版）》中將高純銅作為先進(jìn)半導(dǎo)體和新型顯示材料，用于制備高純靶材，主要應(yīng)用于集成電路、大尺寸顯示器等半導(dǎo)體領(lǐng)域，是促進(jìn)微電子行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵材料。

3.2高純銅的生產(chǎn)現(xiàn)狀向需求預(yù)測

經(jīng)過多年的創(chuàng)新發(fā)展，我國高純銅材料的生產(chǎn)從無到有，產(chǎn)業(yè)逐漸發(fā)展起來。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021年我國高純銅生產(chǎn)產(chǎn)能達(dá)到1960噸，生產(chǎn)的產(chǎn)品從4N到7N，個(gè)別企業(yè)還可達(dá)到8N的水平，從產(chǎn)品的種類上看，可實(shí)現(xiàn)高純銅原錠、銅粒等原材料的生產(chǎn)，同時(shí)延伸加工實(shí)現(xiàn)線、絲、板帶、管、型材及高純銅靶材等產(chǎn)品，部分產(chǎn)品以達(dá)到實(shí)現(xiàn)替代進(jìn)口的水平，但總體而言受技術(shù)壁壘的影響，與歐美發(fā)達(dá)國家相比較還是有很大的提升空間。

從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)而言，我國在5N5以上的高純銅產(chǎn)量較低，特別是隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)高純銅靶材6N以上的需求逐年增長。根據(jù)中國半導(dǎo)體協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)資料顯示，2020年全球靶材結(jié)構(gòu)中平板顯示靶材占比約39%、記錄媒體靶材占比約33%、太陽能電池靶材占比約17%、半導(dǎo)體靶材占比約8%。我國靶材市場結(jié)構(gòu)中平板顯示靶材占比約48%、記錄媒體靶材占比約31%、太陽能電池靶材占比約9%、半導(dǎo)體靶材占比約約9%。與全球靶材市場結(jié)構(gòu)相比，我國靶材市場結(jié)構(gòu)中平板顯示靶材與半導(dǎo)體靶材比例相對(duì)較高，記錄媒體靶材與太陽能電池靶材比例相對(duì)較低。預(yù)計(jì)到2025年我國半導(dǎo)體芯片高純靶材產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到50億元，年復(fù)合增長25%，其中銅靶材的市場規(guī)模達(dá)到20元；平板顯示靶材預(yù)計(jì)2025年市場規(guī)模約為350元，年復(fù)合增長18.9%，銅靶材的市場規(guī)模約為160億元；2025年信息存儲(chǔ)靶材市場規(guī)模約為150億元，年均增長8.9%，其中銅靶材的市場規(guī)模約為60億元。

表2 我國高純銅主要生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)能統(tǒng)計(jì)表單位:噸

目前，全球?yàn)R射靶材市場主要有四家企業(yè)，分別是JX日礦金屬、霍尼韋爾、東曹和普萊克斯，市場份額分別為30%、20%、20%和10%，合計(jì)壟斷了全球80%的市場份額。其中美國、日本跨國集團(tuán)產(chǎn)業(yè)鏈完整，囊括金屬提純、靶材制造、濺射鍍膜和終端應(yīng)用各個(gè)環(huán)節(jié)，具備規(guī)模化生產(chǎn)能力，在掌握先進(jìn)技術(shù)以后實(shí)施壟斷和封鎖，主導(dǎo)著技術(shù)革新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，在中高端半導(dǎo)體濺射靶材領(lǐng)域優(yōu)勢明顯。

4、總結(jié)

我國濺射靶材產(chǎn)業(yè)起步較晚，目前具備規(guī)模化生產(chǎn)能力和較強(qiáng)研發(fā)實(shí)力的企業(yè)較少，濺射靶材主要應(yīng)用于中低端產(chǎn)品，但部分靶材生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)逐漸突破關(guān)鍵技術(shù)門檻，國產(chǎn)鋁、銅、鉬等靶材逐漸嶄露頭角。國內(nèi)以江豐電子、有研億金為代表的半導(dǎo)體靶材公司不斷進(jìn)行技術(shù)突破，打破了在高純金屬原材料提煉環(huán)節(jié)美日企業(yè)的技術(shù)壟斷。江豐電子銅靶材產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入5nm先端工藝，有研億金12英寸高純銅及銅合金靶材等產(chǎn)品已通過多家集成電路高端客戶認(rèn)證，開始批量供貨。隨著半導(dǎo)體晶圓集成度越來越高，靶材也將向著高純度、大尺寸方向發(fā)展。目前半導(dǎo)體靶材國產(chǎn)化率不到20%，伴隨全球分工及產(chǎn)業(yè)鏈轉(zhuǎn)移、本土企業(yè)高端靶材快速崛起，國產(chǎn)替代空間巨大。

（注，原文標(biāo)題：高純銅材料發(fā)展現(xiàn)狀和市場需求簡析_鄒建成）

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