中国又一项技术突破，高端靶材打破美日垄断，可用于屏幕和芯片

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。

很多人可能不知道靶材是啥，所以对于它的重要性不太了解。

实际上它的应用非常广泛，而且都是在高科技领域，比如芯片、光伏、屏幕等等。

芯片我们就不说了，一直被卡着脖子呢，靶材就是芯片中我们必须攻克的材料之一，而光伏则比较特殊，中国在光伏技术和产量上都占据绝对的优势，但是高端光伏靶材确实为数不多需要依赖进口的技术。

LCD和OLED等屏幕也是如此，屏幕里的靶材就是ITO靶材，2021 年中国 ITO 靶材本土供应占比约 48%，但是基本都在中低端领域，高端领域基本也依赖进口。

可以说一旦靶材被断供，中国很多科技就成了无根之木。

举个例子：2021年时，中国光伏正在扩产的关键时刻，日本企业却将靶材优先供应给其他国外企业，不仅导致中国国内企业面临靶材短缺，价格上涨20%左右，而且让光伏产业也陷入产能困境。

就是这样重要的材料，却在长达20年的时间里，一直掌握在日美等企业手里，而且一直都对我们高度封锁，导致我们上下游产业都受到制约。

如今，这个技术终于被中国科学家攻克了，而且一次就是两个。

2020年，中国工程院院士材料学专家何季麟带领团队成功研制出高性能ITO溅射靶材制备的关键技术荣获国际技术二等奖，实现了高端ITO靶材从0到1的突破。

同年重庆大学刘庆教授团队研制超高纯金属靶材项目也获得了国家技术发明二等奖，同样实现0的突破，让中国芯片有了高端靶材可以用。

中国靶材产业界用芯片单点突破来形容这项技术。

由此中国靶材为契机开启了轰轰烈烈的国产替代，产业界一度非常兴奋，预测未来中国靶材将迎来十倍的增长空间，但它的意义绝不仅仅是自身，而是对上下游都有重大的意义。

那么问题来了：靶材到底是啥，为啥能卡住我们20年脖子？它的突破能带来什么意义呢。

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，靶材的发展其实和镀膜的技术分不开。

目前比较先进的镀膜制备技术是溅射。

这种技术在1842年就发现了，当时一个叫格波夫的科学家在实验室中发现了阴极溅射现象，就是阴极发射出的原子会跑到阳极或真空室的壁上，就像溅起水花一样，所以也叫溅射。

于是就有人想到如果用这种技术来制备膜，那么就可以制备出薄到只有原子大小的膜，但是

这种技术实在太难了。

因为原子溅射的方向是没办法控制的，就像我们打扫卫生一样，灰尘满天飞，你没办法控制它的落点，而且原子太小了，想要先制备出大量的薄膜都得花费许久的时间。

所以在接下来的几十年里，这项技术一直无法被商用。

到了1950年后，科学家们又提出了高频溅射技术和磁控溅射，就是利用高频电流以及加入磁场对于粒子的约束，来提高等离子体的密度。

溅射技术这才得以正式商用，而靶材的发展也是在此时拉开了序幕。

1980年后，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。

所以只有少数的高校和科研单位在研究这项技术，其中就有上述说的何季麟院士。

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。

正是这种背景下，中国几家科研单位开始尝试靶材的研发，以何季麟为例，他是在1990年代中期开始研究靶材。

当时在他看来靶材并不是一件很难的事，他完全可以做到。

何季麟确实有这样的底气，他在材料学领域拥有很强的专业性和地位，是中国钽铌工业的领军人物。

钽铌是一种比较稀有的金属，可用于制造航空航天发动机、国防武器、高科技电子器件等大型工业电子，也是高科技产业不可或缺的金属材料。

以前这项材料是一个卡脖子领域，国外不卖工艺和设备，甚至不允许我们进入精加工行业，我们突破起来非常困难，但是何季麟院士靠着自己设计的精炼设备以及改良多项工艺，最终攻克钽铌制备技术。

他研发的数十种钽铌产品远销海外，有些产品甚至与美日等企业并列世界第一。

在钽铌领域，何季麟有着中国钽铌工业“开山愚公”的称号，就连华为也受到过他的帮助。

2001年时，国际钽铌市场出现动荡，货源紧缺，美欧等数家企业决定优先保障本国的供应，所以停止向中企供货钽电容器，其中就包含了华为。

而这个钽电容器的原材料正是何季麟供应的，于是他决定出面将美方邀请到华为商议，美方企业答应只能解决钽粉的供应，就继续向华为供货。

为啥要说钽铌，除了说何季麟院士材料的专业外，钽铌金属靶材也是何院士的课题，当时他有两种研究方向，一个是用于芯片领域的金属与合金材料，还有一个就是可以用于平板的氧化物。

所以何院士还是比较有自信，他说要做就做国家战略需要的材料。

然而靶材就像圆珠笔的笔芯一样，它看着很简单，但实际对于工艺和设备要求很高，当何院士真正去做的时候才发现没那么简单。

由于这项技术可以应用于芯片和屏幕，所以它属于高度机密的，外国对我国进行技术全方位封锁，不仅实行严格的设备禁运，就连相关的技术和资料都采取严格的保密。

靶材生产制造分为四大环节，分别是金属提纯、靶材制造、溅射镀膜、以及下游的产品应用，而这四个环节中国都很欠缺。

首先是金属提纯，日本企业制备的金属能达到5N甚至6N（99.9999%）的级别，而中国却只能长期依赖进口，没有超高纯材料，我们就会影响第二个环节：靶材的制造。

即使有了纯金属也不够，因为靶材制造涉及到精密加工和特殊处理等技术，需要专门的仪器和设备，中国当时也没有。

而且就算有了，当时中国也没有下游的产业，因为溅射机台也长期被美日本跨国集团垄断。

这就是当时中国研究靶材的环境。

于是何院士又走上了当初钽铌产品的道路，没有设备，就自己来，没有技术就自己摸索和改良，慢慢积累技术和经验，希望能实现从0到1的突破。

以何院士为代表的中国靶材研究就这样起步了，他们没有政策和产业大力地支持，只有凭借自己的坚持和所谓的长远眼光苦苦坚持，用后来的话说，他们这是在做冷板凳，而且一坐就是几十年。

但也正是他们的坚持，为中国积累了一批关键技术和潜在企业。

当然一项科技产业仅仅靠科研单位是不够的，还需要政策和产业界的配合。

到了2005年时，中国靶材行业发生了两件大事。

第一件事就是中国出台了靶材政策，当年铝和钽金属靶材被列为国家863项目，集合了国内多个研究机构和企业共同攻关靶材的关键技术。

中国也是在这一年才正式开始大规模研究靶材材料，比国外整整晚了四十年，而此时中国科研单位之前的积累正好派上用场。

第二件事就是国内靶材龙头江丰电子成立。

江丰电子是靶材领域举足轻重的企业，它的创始人是姚力军博士，他长期从事芯片领域的研究，曾经是霍尼韦尔公司材料部的大中华总裁，在业内非常出名，可以说名利双收。

但他是中国“十万人计划”的海外留学生，所以心里一直都记挂着中国靶材事业，他发现国内对于靶材的重视不够，几乎没有专门从事这项技术的企业，

于是在2005年，他说服多名海外博士放弃高薪工作，共同回国创建了江丰电子。

由于掌握靶材核心技术，江丰电子在成立当年就研发出中国第一块靶材，打破了美日的长期封锁，中国企业终于用上了自己的靶材。

江丰电子也因此顺利入选“国家863计划”，并且一直是国家靶材重大政策的参与者。

其他中国靶材企业也是如此，比如有色金属、长城精工等等，他们都在2005年后完成了从无到有的突破。

当然此时的中国靶材还比较落后，种类也比较少。

靶材虽然虽然分金属、合金和氧化三大类，但这三类里面还可以继续细分，比如金属靶材就分为铝、铜、钛、钽等金属靶材、合金也有：铝硅合金、铁钴合金等，氧化物靶材也一样。

而且不同靶材的难度和应用也不同，所以中国虽然制造出了靶材，但其实只是入门，只能用于低端生产。

以江丰电子为例，2008年时，全公司月销售收入最低时只有8万元，还不如这些博士在海外的工资高，即使是在高速发展的时候，江丰也是依靠政府担保才从银行贷款建厂房，可以说江丰就是中国靶材行业的缩影。

但这也是没办法避免的，中国想要突破就必须承受阵痛，用姚力军的话说“我希望靶材技术从国外进来，再从国内走向全世界”。

所以从2006年后，中国靶材企业开启了自主研发的热潮。

2014年，江丰研发低氧超高纯钛，结束了中国依赖进口钛粉的历史，而在这前后，江丰也已经完成了铝和铜靶材的相关技术。

2016年，江丰电子建设了超高纯铝和铜产业链，它也成为美日外，首家掌握从原材料制备到溅射靶材的完整产业链。

其他中国企业也是如此，他们在高校和国家政策的支持下，大举向靶材中低端进军，完成了不同材料靶材的突破。

中国靶材行业强势崛起让日美企业感到威胁，于是他们被迫主动降价来争夺产业优势，以2010年为例，当时每公斤ITO靶材进口价格高达8000元，后来这个价格就降到2000多元，降幅达到75%。

这也验证了那句话：我们突破，他们就降价。

其实这也是发达国家的惯用手段，就是利用垄断来牟利，一旦你技术突破，他们就用降价，用低价产品将你打趴下，然后再接着卖高价。

但靶材行业事关中国缺芯少屏的问题，我们自然不会轻易放弃，反而向更高性能的靶材进军。

2015年，何季麟团队再次向大尺寸ITO靶材进军，ITO靶材也是卡住了我们很多年，而且连上游的原材料都无法幸免。

ITO靶材又叫氧化铟锡，其中非常重要的一个原材料是铟，它全球的储量只有11000t，比黄金还要珍贵。

而且72.70%的储量都在中国，所以我们不仅是全球最大的铟资源生产国，也是最大的铟资源出口国，在铟原材料上，我们具有非常重要的角色。

但是由于氧化铟等制备技术只有美日可以做，中国的铟竟然卖不出高价，只能当普通的矿产资源售卖。

有些人可能会说不卖行吗？

答案是可以，因为中国已经实行限制出口的政策，并且一直从国外引进铟资源，形成了进口再出口的产业。

但是，由于它是制备屏幕导电膜等非常重要的材料，所以中国没办法过分干涉，否则中国屏幕等产业就会受到很大的影响。

想要掌握铟资源和ITO靶材的话语权，我们就必须攻克大尺寸靶材的技术，所以攻克先进ITO靶材技术势在必得。

而这次何季麟教授已经不再孤单，中国在靶材上出台了国家863计划、中国制造2025、有色金属发展规划、02专项等等，除此之外，中国靶材制备和下游产业也已经逐渐完善，只要有技术就可以实现量产。

于是何季麟在郑州大学组建了攻关团队，然后又和福建阿石创、晶联光电、江丰电子等企业合作，在此后几年，何季麟团队先后发明了ITO靶材粉体制备、以及相关的烧结、成型等关键技术，并且建立了成熟的工艺流程和标准。

如今这项工艺已经应用到阿石创靶材公司里，并且被京东方采用。

2020年，何季麟团队就获得了国家技术发明奖二等奖，他的这项工艺打破了关键技术和装备卡脖子的问题，实现了ITO靶材自主体系从无到有的突破。

自主体系的建立才是何季麟最大的贡献。

这里要说明下，靶材是和芯片发展同步的，芯片更新换代非常快，靶材也是如此，它的尺寸和纯度越做越大，往往我们攻克了某个尺寸或者某个纯度的靶材，美日企业就提升一个档次或者依靠垄断设置壁垒。

这些技术壁垒包含了客户认证壁垒、技术壁垒、资金壁垒以及人才壁垒，有些是行业发展导致的，有些则是人为设置的，目的就是让我们靶材始终落后于美日企业。

以技术壁垒为例。

新入行的靶材企业一般都是从低端技术慢慢发展到高端，因为低端的技术有些不需要那么严格的靶材，但是美日靶材生产商在垄断核心技术后，就故意提出非常严格的行业标准以及专利授权措施。

严格的标准会提高新入行企业的生存难度，然后他们又会拿着专利告诉你，你没必要自己研发技术，我们可以授权你生产，只要你给钱听话就好，我们吃肉，你喝汤。

这种方式平时没啥问题，但是到了关键时刻不给你授权，你就傻眼了。

所以何季麟院士的ITO靶材自主体系就非常重要了，有了它只要我们按照这个体系继续研发下去，迟早可以突破更先进的靶材，而且是全产业链的突破。

现在大家知道靶材的重要性了吧。

当何季麟团队获奖时，他们的成员非常感慨说自己是坐了20多年的冷板凳，如今才顺利逆袭。

我为啥做这一期，我相信靶材关注的人很少，这期视频可能播放量不高，但是我要凭借本期视频告诉大家，我们科技行业有很多技术都在突破限制，即使难如芯片，也有单点突破。

大家不要着急，只有打好基础，我们才能一个个实现自主可控，在这之前，我们要像靶材一样，给予我们企业几年甚至几十年的时间，到时候我们再回头看，那些卡住我们脖子的技术或许已经都消失不见了。

我们祝愿他们都能够成功，建议给个加油吧。

好了，本期就到这边，我们下期见！