一塊小小的玻璃，不僅可以導(dǎo)電發(fā)光，還可以幻化出形式各異的文字和靜態(tài)、動態(tài)的炫目影像，這就是人們?nèi)缃褚阉究找姂T的各色平板顯示屏。

玻璃本身不導(dǎo)電，也不發(fā)光，奧妙全在于背后涂裝的一層薄薄透明導(dǎo)電膜。就是這層不足頭發(fā)絲直徑五百分之一的膜，背后有一塊看不見的“靶”。

“全國有20余家靶材生產(chǎn)制造商，但能做超過32英寸靶材的，我們還是‘零’!” 在這個行當(dāng)搞了20多年研發(fā)的鄭州大學(xué)教授、河南省資源與材料工業(yè)技術(shù)研究院原總工程師孫本雙告訴科技日報記者。

問題出在尺寸上

在有色金屬的“朋友圈”里，銦錫的氧化物是實現(xiàn)電學(xué)傳導(dǎo)和光學(xué)透明的絕佳組合。

作為有色金屬氧化物，簡稱為ITO的氧化銦錫在平板上具有很好的導(dǎo)電性和透明性，它還可切斷對人體有害的電子輻射、紫外線及遠(yuǎn)紅外線，是平板顯示器制造的重要原料。在薄膜狀時，它是略顯茶色的透明物質(zhì);在塊狀時，呈黃偏灰色。

但它并不是像油漆一樣被刷到平板玻璃上使用，而是先被制作成標(biāo)準(zhǔn)尺寸的固體靶材，由操縱磁控濺射的“槍手”，不斷“射擊”，將其氣化濺鍍到玻璃基板或柔性有機薄膜上，形成一層ITO膜。這層膜的厚度因功能需求而有不同，一般在30納米至200納米。

ITO靶材不僅用于制作液晶顯示器、平板顯示器、等離子顯示器、觸摸屏、電子紙、有機發(fā)光二極管，還用于太陽能電池和抗靜電鍍膜、EMI屏蔽的透明傳導(dǎo)鍍膜等，在全球擁有廣泛的市場。

ITO靶材外形很像瓷磚，由來卻遠(yuǎn)比瓷磚煅燒復(fù)雜得多——人們把氧化銦和氧化錫粉末按嚴(yán)格的比例混合后，經(jīng)過一系列生產(chǎn)工藝加工成地板磚的形狀，再層層摞疊到一個特制的爐子里，經(jīng)過1700攝氏度高溫氣氛燒結(jié)，形成黑灰色的陶瓷半導(dǎo)體。通常靶材尺寸越大，濺射到平板上的拼縫就越少，價值也越高。

但就在尺寸的問題上，國內(nèi)ITO靶材企業(yè)一直鮮有突破，而后端的平板顯示制造企業(yè)也要仰人鼻息。

技術(shù)和工藝是個難邁的坎

ITO靶材核心技術(shù)長期把持在日本三井、東曹、日立、住友、VMC和韓國三星、康寧等大企業(yè)手里。

對國內(nèi)的企業(yè)來說，技術(shù)和工藝是個難邁的坎。由于ITO靶材是由高溫?zé)Y(jié)而成，燒結(jié)技術(shù)工藝決定了產(chǎn)品質(zhì)量，功夫不到家的話，最常出現(xiàn)批次質(zhì)量不穩(wěn)定的問題。濺射到屏上，有的ITO膜表面出現(xiàn)“麻點”;有的在蝕刻時容易出現(xiàn)直線放射型的缺劃或電阻偏高帶;還有的會出現(xiàn)微晶溝縫。

當(dāng)談到生產(chǎn)裝備與國外的差距時，孫本雙教授嘆息說：“差遠(yuǎn)了!”燒結(jié)大尺寸ITO靶材，需要有大型的燒結(jié)爐。國外可以做寬1200毫米、長近3000毫米的單塊靶材，國內(nèi)只能制造不超過800毫米寬的。“這如同人家已經(jīng)在燒制大型地板磚，我們還只能燒小瓷磚。” 孫本雙說。

在1700攝氏度的“丹爐”中，靶材燒結(jié)需要6至10天。高溫氣氛燒結(jié)需要高濃度氧氣參與，這項工藝也不易控制。長時間燒，很容易導(dǎo)致產(chǎn)品不均勻，成品率低。

在產(chǎn)出效率方面，日式裝備“牛氣”，月產(chǎn)量可達(dá)30噸至50噸，我們年產(chǎn)量只有30噸——而進(jìn)口一臺設(shè)備價格要花一千萬元，這對國內(nèi)小企業(yè)來說無異于天價。

目前，也有部分仿制的設(shè)備，但耐火材料不過關(guān)，難耐燒結(jié)工藝所需的烈火考驗，燒結(jié)爐總體質(zhì)量差強人意。“這需要生產(chǎn)技術(shù)與裝備國產(chǎn)化重大專項的支持。”孫本雙說。

質(zhì)量不穩(wěn)定、不過關(guān)的材料，誰見誰怕。各色終端生產(chǎn)廠家盤算下來還是覺得買國外進(jìn)口的省事，久而久之，依賴進(jìn)口成了“癮”。

功能性產(chǎn)品：有色金屬大國之痛

每年我國ITO靶材消耗量超過1千噸，一半左右靠進(jìn)口，用于生產(chǎn)高端產(chǎn)品。受有色金屬期貨價格波動和技術(shù)封鎖等因素疊加作用，長期以來價格高企，成品價格最高達(dá)每公斤6千至8千元，占據(jù)企業(yè)不小的成本。

“資料顯示，我國半導(dǎo)體產(chǎn)品的進(jìn)口花費超過石油”。2017年度何梁何利基金獎獲得者、昆明理工大學(xué)副校長楊斌教授說。

在中國，半導(dǎo)體重要原料銦、錫的采選、冶煉水平已處于世界頂尖水平，產(chǎn)量和品級也堪稱世界一流。全球近80%的高品質(zhì)銦、錫來自中國，日企長期購買中國銦錠。

“但我們?nèi)狈ο掠喂δ苄援a(chǎn)品和足夠長的產(chǎn)業(yè)鏈，只能賺取原材料的初級利潤，比如高品質(zhì)、大尺寸的ITO靶材，就是粉末冶金和半導(dǎo)體行業(yè)的痛。”楊斌教授說，國內(nèi)的大尺寸靶材都只在實驗室階段，技術(shù)是一個難點，難以實現(xiàn)量產(chǎn)則是關(guān)鍵。

隨著近十年來國內(nèi)LCD產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和PDA、電子書等觸摸式輸入電子產(chǎn)品的悄然興起，尤其是目前，隨著有機發(fā)光二極管(OLED)以及其他顯示器件的發(fā)展，對ITO靶材制成工藝和設(shè)備有了更新、更高的期待。未來一段時間內(nèi)，這仍是一個有前景的產(chǎn)業(yè)。

國內(nèi)小規(guī)模、低層次、做了二十年之久的“靶”，因沒能走上世界前沿而長期依賴進(jìn)口，如今得到了“回報”。近年，由于中國市場巨大，“小靶”國產(chǎn)能力有了大幅上升，這時國外壟斷企業(yè)“釜底抽薪”，開始在價格上進(jìn)行打壓，一下子把ITO靶材價格降到800元一噸，一度接近價格最高點時的十分之一，國內(nèi)20多個企業(yè)蒙受了巨大的損失，部分企業(yè)甚至奄奄待斃。

“但反過來說，價格低建設(shè)成本也低，這也是洗牌的機會。”孫本雙說，如果有國家扶持，保留五六家重點企業(yè)，同時加快技術(shù)攻關(guān)，將實驗室的技術(shù)轉(zhuǎn)化量產(chǎn)，我們有望在大尺寸領(lǐng)域突破，并淘汰一部分國外企業(yè)。

關(guān)鍵詞： 靶材 大號 平板