机械一周解一惑系列：真空镀膜设备国产化进程持续推进

本周关注：灿勤科技、华中数控 真空镀膜是表面处理技术的一项分支，是指为了减少杂质的干扰，在高度真空环境下，通过物理或化学手段，将金属、非金属或化合物材料（膜材）转换成气态或等离子态，并沉积于玻璃、金属、陶瓷、塑料或有机材料等固体材质（简称基材、基板或基片）表面形成薄膜的过程。利用真空镀膜技术镀制薄膜后，可使材料表面获得新的复合性能并实现新型的工程应用，赋予材料表面新的机械功能、装饰功能和声、电、光、磁及其转换等特殊功能（例如防辐射、增减透光、导电或绝缘、导磁、抗氧化、耐磨损耐高温耐腐蚀等），从而改善产品原有性能、提高产品质量、延长产品寿命等。和传统镀膜方法（如电镀、化学镀膜）相比，真空镀膜使用的镀膜材料种类更丰富、膜层厚度更易控制、附着力更强、适用范围更广，在操作过程中更加节能、安全、环保。 真空镀膜技术与传统的电镀、热浸镀技术相比较，主要有三大优势：一是不影响被镀材料的质量，在加热镀膜材料时，不需要过高温度，因此不会出现被镀材料在几何尺寸上发生变形或降低材质性能等现象；二是可以较大范围内自由选择镀膜材料，更容易在组成和构造上对膜材进行控制；三是镀膜过程与电镀、热浸镀技术相比，对周围环境影响更小。 物理气相沉积法主要分为真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜、真空离子镀膜。1）蒸发镀膜：真空条件下，通过加热靶材使其气化，然后在真空环境中将气体分子沉积到基片表面形成薄膜。根据加热方法不同，蒸发镀膜又分为热蒸发和电子束蒸发。2）溅射镀膜：通过高能粒子轰击靶材，使材料原子脱离靶材表面并沉积到基片上的技术。主要的溅射技术包括直流溅射、射频溅射和磁控溅射。3）离子镀膜：真空条件下，通过等离子体电离技术离化镀料靶材，靶材分子部分电离。 基片外接高压负极。在深度负偏压下靶材分子向基片运动，沉积到基片表面形成薄膜。 受益于下游行业需求高景气，我国真空镀膜设备行业空间稳步增长。2018-2022年，我国真空镀膜设备行业空间由356.32亿元增长至577.87亿元，CAGR为12.85%。我国真空镀膜设备产业细分格局为包含了PVD镀膜设备、CVD镀膜设备、磁控溅射设备以及其他种类的真空铍膜设备这四大类别，2022年我国真空镀膜设备中磁控溅射设备、CVD设备、PVD镀膜设备占比分别为55.42%、36.59%、6.98%。竞争格局方面，高端真空镀膜设备市场主要被应用材料（Applied Materials Inc.）、爱发科（ULVAC）、德国莱宝（Leybold）等资金实力雄厚、技术水平领先、产业经验丰富的跨国公司所占领。我国的真空镀膜设备制造业起步于20世纪60年代，主要应用领域局限于军工和小件装饰镀膜，此后真空镀膜设备产品线的广度与深度一直在增加。目前，我国真空镀膜设备制造业经过了几十年发展，形成了门类齐全、布局合理、品种丰富、真空镀膜技术水平与镀膜工业发展基本适应的体系。真空镀膜设备制造行业的上下游相关行业持续不断的发展壮大，更多企业将进入本行业参与竞争，行业竞争将日益激烈，国产化进程有望持续推进。 投资建议：建议关注真空镀膜设备相关企业：汇成真空，腾胜科技（未上市）。 风险提示：1）技术路线发生变更的风险。2）市场竞争的风险。3）下游需求不及预期的风险。 1真空镀膜设备概况 1.1真空镀膜技术可分为两大类 真空镀膜是表面处理技术的一项分支，是指为了减少杂质的干扰，在高度真空环境下，通过物理或化学手段，将金属、非金属或化合物材料（膜材）转换成气态或等离子态，并沉积于玻璃、金属、陶瓷、塑料或有机材料等固体材质（简称基材、基板或基片）表面形成薄膜的过程。利用真空镀膜技术镀制薄膜后，可使材料表面获得新的复合性能并实现新型的工程应用，赋予材料表面新的机械功能、装饰功能和声、电、光、磁及其转换等特殊功能（例如防辐射、增减透光、导电或绝缘、导磁、抗氧化、耐磨损耐高温耐腐蚀等），从而改善产品原有性能、提高产品质量、延长产品寿命等。和传统镀膜方法（如电镀、化学镀膜）相比，真空镀膜使用的镀膜材料种类更丰富、膜层厚度更易控制、附着力更强、适用范围更广，在操作过程中更加节能、安全、环保。 真空镀膜技术与传统的电镀、热浸镀技术相比较，主要有三大优势：一是不影响被镀材料的质量，在加热镀膜材料时，不需要过高温度，因此不会出现被镀材料在几何尺寸上发生变形或降低材质性能等现象；二是可以较大范围内自由选择镀膜材料，更容易在组成和构造上对膜材进行控制；三是镀膜过程与电镀、热浸镀技术相比，对周围环境影响更小。 真空镀膜技术主要分为两大类：物理气相沉积（PVD）技术和化学气相沉积（CVD）技术。PVD技术包括蒸发镀膜、溅射镀膜和离子镀等，而CVD技术则通过化学反应在基材表面形成薄膜，常见的CVD技术包括低压CVD（LPCVD）和等离子增强CVD（PECVD）。 物理气相沉积法主要分为真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜、真空离子镀膜。 1）蒸发镀膜：真空条件下，通过加热靶材使其气化，然后在真空环境中将气体分子沉积到基片表面形成薄膜。根据加热方法不同，蒸发镀膜又分为热蒸发和电子束蒸发。 2）溅射镀膜：通过高能粒子轰击靶材，使材料原子脱离靶材表面并沉积到基片上的技术。主要的溅射技术包括直流溅射、射频溅射和磁控溅射。直流溅射：利用直流电场使等离子体轰击靶材，适用于导电材料，但不适用于绝缘材料。直流溅射成本低，但效率相对较低。射频溅射：通过高频电场激发等离子体轰击靶材，可用于导电材料和绝缘材料。射频溅射具有良好的薄膜均匀性和附着力，适合高质量光学薄膜制备。磁控溅射：在靶材附近加装磁场，用以约束电子运动，增加等离子体密度，提高沉积速率。磁控溅射常用于多层薄膜的精细制备，如在高反射镜和滤光膜中的应用。 3）离子镀膜：真空条件下，通过等离子体电离技术离化镀料靶材，靶材分子部分电离。基片外接高压负极。在深度负偏压下靶材分子向基片运动，沉积到基片表面形成薄膜。 表1：物理气相沉积技术对比 化学气相沉积(CVD)是一种基于化学反应的薄膜沉积技术，通过化学反应将气态材料转化为固态薄膜。常见的CVD技术包括低压CVD(LPCVD)和等离子增强CVD(PECVD)。 1）低压CVD(LPCVD)：在低压下进行的化学气相沉积，适合制备均匀且致密的薄膜。LPCVD常用于沉积氧化硅和氮化硅薄膜，在光学滤光片和波片膜中有广泛应用。 2）等离子增强CVD(PECVD)：通过等离子体激发反应气体，使其在较低温度下沉积到基片上。PECVD工艺在较低温度下可实现高质量膜层的制备，适合制备在热敏基片上的薄膜，如显示屏中的光学膜层。CVD技术在光学镀膜中主要用于制备介质膜，尤其是高质量的抗反射和波片薄膜。 1.2行业空间及竞争格局 受益于下游行业需求高景气，我国真空镀膜设备行业空间稳步增长。2018-2022年，我国真空镀膜设备行业空间由356.32亿元增长至577.87亿元，CAGR为12.85%。 图1：我国真空镀膜设备市场空间 我国真空镀膜设备产业细分格局为包含了PVD镀膜设备、CVD镀膜设备、磁控溅射设备以及其他种类的真空铍膜设备这四大类别，2022年我国真空镀膜设备中磁控溅射设备、CVD设备、PVD镀膜设备占比分别为55.42%、36.59%、6.98%。 图2：2022年我国真空镀膜设备市场结构 竞争格局方面，高端真空镀膜设备市场主要被应用材料（Applied Materials Inc.）、爱发科（ULVAC）、德国莱宝（Leybold）等资金实力雄厚、技术水平领先、产业经验丰富的跨国公司所占领。我国的真空镀膜设备制造业起步于20世纪60年代，主要应用领域局限于军工和小件装饰镀膜，此后真空镀膜设备产品线的广度与深度一直在增加。目前，我国真空镀膜设备制造业经过了几十年发展，形成了门类齐全、布局合理、品种丰富、真空镀膜技术水平与镀膜工业发展基本适应的体系。 真空镀膜设备制造行业的上下游相关行业持续不断的发展壮大，更多企业将进入本行业参与竞争，行业竞争将日益激烈，国产化进程有望持续推进。 表2：国内外部分真空镀膜设备厂商 1.3真空镀膜设备产业链 从产业链的角度看，真空镀膜设备行业处于上游原材料和下游镀膜厂商及终端应用之间。产业链上游主要是从事镀膜材料、溅射靶材及各类真空镀膜机配件的研发、生产和销售的企业，如阿石创、爱发科等。产业链下游主要应用于物件的表面处理，在五金、塑胶、卫浴等装饰膜产业以及消费电子、集成电路、半导体、太阳能光伏、新能源、医疗器械、汽车、航空航天等领域均有广泛应用。产业上下游具有一定的关联性，上游供应商根据客户需求，为真空镀膜设备供应商提供机械配件、真空泵、电源、真空腔体等原材料。 图3：真空镀膜设备产业链情况 2真空镀膜下游需求稳步增长 2.1消费电子行业受益于智能手机更新换代 真空镀膜技术在消费电子行业有着广泛应用，如显示面板的生产过程中，玻璃基板要经过多次磁控溅射镀膜形成ITO玻璃，再经过镀膜覆盖，加工组装用于生产液晶显示器的显示面板。另外，消费电子产品中的金属结构件、摄像头、玻璃应用等均需要真空镀膜工艺。 2024年度全球智能手机出货量为12.33亿部，较上年度增长5.98%。从长期来看，随着全球智能手机市场发展不断成熟，出货量有望维持在较高水平，随着5G技术不断普及，5G智能手机由5G旗舰和中高端机型加速向中、低端市场下沉，全面推动中国智能手机的更新换代。 图4：全球智能手机出货量 国内出货量方面，2023年，中国智能手机累计出货量为2.86亿部，较上年上升5.65%，国内市场保持了增长趋势。 图5：中国智能手机出货量 2.2集成电路及光电器件行业需求稳步增长 集成电路是半导体的最重要组成部分，集成电路产业中晶圆制造是基础核心，其与真空镀膜息息相关，集成电路薄膜材料制造广泛采用的工艺为PVD与CVD。 集成电路中所使用的薄膜产品包括电极互连线膜、阻挡层薄膜、接触薄膜、光刻薄膜、电容器电极膜、电阻薄膜等都要用到溅射镀膜工艺。近年来，中国集成电路行业不断推出新政策，随着物联网、可穿戴设备、5G等下游产业的进一步兴起，集成电路行业迎来快速发展阶段。2016-2024年，我国集成电路产量由1317.95亿块增长至4514.2亿块，CAGR为16.64%。 图6：2016-2024年中国集成电路产量 光学光电子元器件行业是以光电子技术为核心，与成像、传感、通信、人工智能等技术发展紧密相联。真空镀膜技术在光学镜头、光学传感器等部件的生产制造中均有广泛的应用。随着科技的进步，现代光学和光电子在技术和应用领域紧密交叉、互相融合，应用日益广泛。目前光学光电子元器件的应用领域中，各类摄像头模组、生物识别技术产品、5G通讯技术和设备的创新是未来光学光电子元器件的主要增量市场。从产业链来看，下游及终端客户对上游光学光电子元器件的要求更加精密、轻薄，加工工艺更加高效、精准、复杂。随着下游智能手机摄像、识别模组的升级、自动驾驶技术的成熟、安防监控摄像机的智能化到无人机的普及等，直接带动光学光电子元器件的市场需求。随着移动通信技术从4G到5G的发展，生物识别技术在消费电子中的应用、芯片材料的改良改进等外部技术的进步，光学光电子元器件行业迎来了良好的发展机遇。2016-2024年，我国光电器件产量由93101亿只增长至18479.7亿只，CAGR为8.98%。 图7：2016-2024年中国光电器件产量 2.3复合铜箔有望带来新增量 复合铜箔是新型锂电池集流体材料核心材料，对锂电池的循环寿命、能量密度、安全性等重要性能都有较大影响。相比传统压延铝箔和电解铜箔，具有低成本、高安全和高能量密度的优势。超薄复合铜箔的制备工艺是通过磁控溅射技术做成导电层，然后水电镀工序加厚到微米级厚度，或者先磁控溅射后蒸镀的方法，直接形成微米级厚度的铜层，实现高效、精密、环保的新一代超薄复合铝箔和复合铜箔制作，为动力电池制造行业提供优良的加工设备，为动力锂电池用大面积超薄正、负电极层复合材料产业化提供新型镀膜设备和工艺。 采用真空磁控溅射技术镀膜是制作复