1、高純銅的現狀

1.1高純銅的定義及應用

根據國標高純銅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牌號：HPCu-7N、HPCu-6N5、HPCu-6N和 HPCu-5N。

一般情況下高純銅在制成銅材產品時，需要滿足以下基本的要求：

（1）按國家標準，銅純度達到99.999%~99.9999%之間；

（2）作為導電材料應用時，其電阻比普通銅材低8%到13%；

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

高純銅由于具有超高的純度及高導電、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的頂尖材料，如電子通信數字信號傳輸線、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、高保真數字音頻視頻信號線及高等級電線等。

1.2高純銅的生產技術

高純銅作為重要的基礎性原材料，其生產制備和工藝技術一直處于高度壁壘狀態，其難點在于對銅的提純制備工藝技術上，而在高純靶材的生產技術方面，掌控核心技術主要包括：a.超高純金屬控制和提純技術，b.晶粒晶向控制技術、c.異種金屬大面積焊接技術，d.金屬的精密加工及特殊處理技術，e.靶材的清洗包裝技術，是獲取高端靶材的必備技術。

目前主流技術和裝備由歐美發達國家掌握。我國部分企業近年來通過自主創新和研發，基本掌握了高純銅的生產技術，國產高純銅可達到5N水平，個別企業能達到6N或7N

的水平。為滿足市場需求，個別企業在高純銅的基礎上，可生產高純單晶銅產品，實現替代進口。從生產技術應用現狀來看，目前高純銅的生產提純技術主要采用以下兩種：

（1）電解精煉法，電解精煉超高純銅的主體是對含銅電解液進行高度純化后再電解提純。根據電解液的種類，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用最久、實踐最多、技術最成熟的工藝技術之一。

（2）區熔精煉法，是新型的提純加工技術。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，適合大批量生產，同時按需可加工各類錠胚。其與傳統連續鑄造的根本區別是在于采用區域熔煉、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，實現了金屬液的無鑄模成型，而非傳統連鑄的水冷鑄模或結晶器成型。區域熔煉、電磁攪拌、電磁與物理場過濾等先進工藝技術的應用使得金屬液內雜質得到有效去除，金屬液更加純凈，同時無模的電磁約束成型使得金屬晶核無法在模壁上結晶，并通過端部的超低溫介質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、性能優異的高純銅鑄胚。

電解精煉法在生產中對銅溶液的溫度、濃度和電解電流等控制嚴格，生產周期長，且能耗導致成本居高不下；提純銅含量高，適合小批量生產。

區熔精煉法提純技術復雜，生產周期短，錠胚可制成多樣化，適合大批量生產。高純金屬提純難度高，需要將物理提純和化學提純結合使用，經過熔煉、合金化和鑄造等步驟。目前該領域主要被日本三菱、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創新和研發，目前已基本掌握電解精煉法和區熔精煉法。

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、化學技術瓶頸：高純銅制造所需工藝繁瑣、技術難度高。特別是高純靶材制造工藝技術和裝備更是高度的技術壁壘，半導體用的超高純濺射靶材關鍵技術被日礦、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。

認證周期長：高純靶材存在嚴格的供應商認證機制，下游客戶對靶材供應鏈管理體系要求較高，認證周期2-3年，一般不會輕易調整主供應商，為靶材企業進入新的細分市場

帶來了較大難度。

（1）供給瓶頸：國內供應不足，國外產品壟斷，價格相對偏高。

（2）產業瓶頸：國內產業規模偏小，產業競爭力弱，供應鏈不健全。其中特定材料——超高純金屬濺射靶材產量低，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

高純銅主要應用于微電子、光電子、半導體、新能源、醫療器械、精密加工、核能、艦船、航空航天、軍工、前沿新材料等先進制造與尖端科研領域。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計劃重點研發項目，是《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》中國家科技重大專項關于集成電路裝備（02專項）的配套材料；2021年12月工信部發布《重點新材料首批次應用示范指導目錄（2021年版）》中將高純銅作為先進半導體和新型顯示材料，用于制備高純靶材，2021年12月工業和信息化部科技部自然資源部聯合發布《“十四五”原材料工業發展規劃》，將超高純金屬及靶材制備等新技術研發作為技術創新重點方向。為加速推進集成電路高純靶材等關鍵材料研發，國家在稅收政策等政策法規對半導體行業作出重大支持，包括在進出口、稅收減免、投融資、知識產權、學科建設等給予大力支持。

從市場環境來看，根據相關機構和安泰科的研究的數據表明，2017-2021年，我國對高純銅的年需求是逐年增長的，2021年市場對高純銅的需求量達到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的發展，特別是電子通信產業、集成電路和半導體IC芯片制程對高純銅及高純銅靶材的需求持續保持增長態勢，

預測到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年市場對高純銅的需求兩將達到49620噸左右。

2.1集成電路領域

高純銅在集成電路領域主要應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業。目前芯片封裝用鍵合金絲逐漸被鍵合高純銅絲替代，而大規模集成電路中的電子元器件在制程中，其每個單元器件的介質層、導體層甚至保護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年預計市場需求量將達到800噸，2030年可達到1400噸的左右。

2.2高標準音頻視頻傳輸領域

高純銅或單晶銅絲其結構僅由一個晶粒組成，不存在經理之間產生的“晶界”，不會對通過的信號產生反射和折射而造成信號失真和衰減，因此具有獨特的高保真傳輸功能，所以國際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、數碼同軸線、麥克風線、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年預計市場需求量將達到95噸，2030年可達到120噸的左右。2.3高標準通信網絡線纜傳輸領域：

近年來，國內外又開始將單晶銅絲用于通信網絡線，隨著電腦通信網絡技術的發展，對網絡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，則信號衰減就嚴重。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絡線以后，使用頻率可達350MHz以上，超過6類線標準很多（6類線為250MHz）。

市場需求：2021年市場需求量在4000噸左右，2025年預計市場需求量將達到5500噸，2030年可達到9500噸的左右。

2.4高端電子元器件用接插件

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

市場需求：2021年市場需求量500噸左右，2025年預計市場需求量將達到650噸，2030年可達到800噸的左右。

2.5高純靶材

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

集成電路產業：在半導體應用領域，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，是銅靶材中應用等級最高的，一般要求純度達到6N以上級別（≥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。

信息存儲產業：隨著信息及計算機技術的不斷發展，國際市場對記錄介質的需求量越來越大，與之相應的記錄介質用靶材商場也不斷擴大，其相關產品有硬盤、磁頭、光盤(CD-ROM，CD-R，DVD-R等)、磁光相變光盤(MO，CD-RW，DVD-RAM)。

平面顯現器產業：平面顯示器包括液晶顯示器(LCD)、等離子體顯示器(PDP)等等。現在，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%，被認為是現在最有應用前景的平面顯示器件，廣泛應用于筆記本電腦顯示器、臺式電腦監視器和高清晰電視機。LCD的制造工藝較復雜，其中降低反射層、透明電極、發射極與陰極均由濺射方法形成，因此，在LCD產業中濺射靶材起著重要作用。高純度銅靶材在以上領域都有廣泛應用，并且對所需濺射靶材的質量提出了越來越高的要求。集成電路芯片對高純銅的純度要求等級最高，其他的平板顯示和數字存儲等領域常用的技術標準相對低于半導體，一般要求純度達到5N級別（≥99.99%）以上。

目前國內僅有江豐電子、有研億金可以生產集成電路芯片類高端靶材，消費電子類芯片靶材生產企業有：有研億金、阿石創、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年預計市場需求量將達到9500噸，2030年可達到3780噸的左右。用高純銅材料替代傳統紫銅導電線材，可大大降低導線的電阻，降低電損，達到節能的目的，由于受行業技術壁壘和生產成本及市場應用領域等多重限制，高純銅替代現有普通導線還未得到推廣應用，僅在少量特種產品上應用，其普及性較低，中國電力研究機構正在對高純銅導線替代現有普通導線進行論證，通過工藝創新降低加工成本，達到逐步替代的目的。

表1 我國高純銅材料的消費需求量與預測單位:噸

3、我國高純銅的發展環境和預測

3.1高純銅發展環境

我國高純銅金屬制備技術與國外相比存在一定差距，高純銅金屬主要依靠進口。全球范圍內，高純銅金屬產業集中度較高，美日等國家的高純銅金屬生產商依托先進的提純技術在整個產業鏈中具有較強的議價能力。隨著我國經濟發展對高純銅材料需求的逐年增長，高純銅材料在國家產業政策的扶持下，逐漸取得進步和發展。高純銅作為重要的基礎性材料，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，國家科技部發布的《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》對國家科技重大專項的關于集成電路裝備（02專項）將高純銅作為專項配套材料；2021年12月工信部發布《重點新材料首批次應用示范指導目錄（2021年版）》中將高純銅作為先進半導體和新型顯示材料，用于制備高純靶材，主要應用于集成電路、大尺寸顯示器等半導體領域，是促進微電子行業發展的關鍵材料。

3.2高純銅的生產現狀向需求預測

經過多年的創新發展，我國高純銅材料的生產從無到有，產業逐漸發展起來。根據統計，2021年我國高純銅生產產能達到1960噸，生產的產品從4N到7N，個別企業還可達到8N的水平，從產品的種類上看，可實現高純銅原錠、銅粒等原材料的生產，同時延伸加工實現線、絲、板帶、管、型材及高純銅靶材等產品，部分產品以達到實現替代進口的水平，但總體而言受技術壁壘的影響，與歐美發達國家相比較還是有很大的提升空間。

從產品結構而言，我國在5N5以上的高純銅產量較低，特別是隨著電子信息產業的發展，對高純銅靶材6N以上的需求逐年增長。根據中國半導體協會的統計資料顯示，2020年全球靶材結構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%、半導體靶材占比約8%。我國靶材市場結構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%、半導體靶材占比約約9%。與全球靶材市場結構相比，我國靶材市場結構中平板顯示靶材與半導體靶材比例相對較高，記錄媒體靶材與太陽能電池靶材比例相對較低。預計到2025年我國半導體芯片高純靶材產業規模達到50億元，年復合增長25%，其中銅靶材的市場規模達到20元；平板顯示靶材預計2025年市場規模約為350元，年復合增長18.9%，銅靶材的市場規模約為160億元；2025年信息存儲靶材市場規模約為150億元，年均增長8.9%，其中銅靶材的市場規模約為60億元。

表2 我國高純銅主要生產企業產能統計表單位:噸

目前，全球濺射靶材市場主要有四家企業，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%，合計壟斷了全球80%的市場份額。其中美國、日本跨國集團產業鏈完整，囊括金屬提純、靶材制造、濺射鍍膜和終端應用各個環節，具備規模化生產能力，在掌握先進技術以后實施壟斷和封鎖，主導著技術革新和產業發展，在中高端半導體濺射靶材領域優勢明顯。

4、總結

我國濺射靶材產業起步較晚，目前具備規模化生產能力和較強研發實力的企業較少，濺射靶材主要應用于中低端產品，但部分靶材生產企業已經逐漸突破關鍵技術門檻，國產鋁、銅、鉬等靶材逐漸嶄露頭角。國內以江豐電子、有研億金為代表的半導體靶材公司不斷進行技術突破，打破了在高純金屬原材料提煉環節美日企業的技術壟斷。江豐電子銅靶材產品已經進入5nm先端工藝，有研億金12英寸高純銅及銅合金靶材等產品已通過多家集成電路高端客戶認證，開始批量供貨。隨著半導體晶圓集成度越來越高，靶材也將向著高純度、大尺寸方向發展。目前半導體靶材國產化率不到20%，伴隨全球分工及產業鏈轉移、本土企業高端靶材快速崛起，國產替代空間巨大。

（注，原文標題：高純銅材料發展現狀和市場需求簡析_鄒建成）

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