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【干貨】一文掌握我國16種“國產替代”新材料!

作者:中國化工信息周刊 來源: 頭條號 179804/25

? 供應鏈安全日益成為全球各國高度重視的問題。18年以來,中美貿易摩擦、科技戰(zhàn)、新冠疫情、俄烏沖突不斷沖擊著全球供應鏈。去年11月18日,政治局會議審議了《國家安全戰(zhàn)略》,強調科技、能源礦產、糧食等供應鏈安全問題。我國高端新材料技術和生產偏

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? 供應鏈安全日益成為全球各國高度重視的問題。18年以來,中美貿易摩擦、科技戰(zhàn)、新冠疫情、俄烏沖突不斷沖擊著全球供應鏈。去年11月18日,政治局會議審議了《國家安全戰(zhàn)略》,強調科技、能源礦產、糧食等供應鏈安全問題。我國高端新材料技術和生產偏弱,近年來產能雖有顯著提高,但未能滿足國內高端產品需求,材料強國之路任重而道遠。

? 本文詳細剖析了16個新材料供應鏈:

碳纖維:我國企業(yè)產能擴張速度較快但核心技術缺失嚴重,高附加值的航空航天用碳纖維仍被“卡脖子”。

汽車鋁板:我國企業(yè)核心設備與技術均需進口,高性能產品產能尚待提升。

聚酰亞胺:產品多用于軍用領域,我國電子級PI薄膜質量落后于國際先進水平

SiC纖維:日美企業(yè)統(tǒng)治全球市場,我國第三代SiC纖維產業(yè)化處于起步階段

硅片:我國企業(yè)產能集中于6英寸硅片,12英寸大硅片國產化率較低。

碳化硅:美國企業(yè)一家獨大,我們龍頭企業(yè)開始批量生產,進口依賴度度達80%。

半導體濺射靶材: 日美廠家占據壟斷地位,我國國產化率僅20%。

尼龍66:己二腈技術有所突破,國內企業(yè)加速布局,全產業(yè)鏈進口替代可期。

聚乳酸:我國企業(yè)產能份額不斷上升,原材料供應與生產工藝制約進一步發(fā)展。

電子陶瓷:我國企業(yè)占據中低端市場,陶瓷粉末技術有待突破,被日美卡脖子。

光學膜:PVA膜、TAC膜、增亮膜、擴散膜等基膜被日韓企業(yè)卡脖子。

光刻膠:我國半導體光刻膠國產化率2%,KrF、ArF光刻膠對外依賴最為嚴重。

有機發(fā)光材料:我國企業(yè)主要生產粗單體、中間體,終端成品材料有待突破。

聚苯醚:我國企業(yè)產銷量躋身世界前列,但仍供不應求,品質、產量、品種牌號等方面與歐美企業(yè)尚有差距。

對位芳綸:產能尚停留于千噸級,良品率與產品質量嚴重阻礙產業(yè)發(fā)展。

高吸水性樹脂:總產能邁入國際第一梯隊,低端產能過剩,高端產能不足。


01

一、新材料供應鏈安全值得重視


1、全球供應鏈安全面臨挑戰(zhàn)


在百年未有之大變局、國際關系愈發(fā)復雜的今天,供應鏈安全將會成為未來很長一段時間我國關注的重要問題。


2、我國高端新材料技術和生產偏弱,國產化需求迫切


我國高端新材料技術和生產偏弱,近年來產能雖有顯著提高,但未能滿足國內高端產品需求,材料強國之路任重而道遠。根據工信部2019年的報告顯示,我國新材料產業(yè)還有32%的關鍵材料處于空白狀態(tài),需要進口關鍵新材料達52%,進口依賴度高,尤其是智能終端處理器、制造及檢測設備、高端專用芯片領域,進口依賴度分別達70%,95%,95%,存在巨大的國產化空間。


《“十四五”規(guī)劃》為新材料發(fā)展提供政策支持。2021年3月13日,《中華人民共和國國民經濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》發(fā)布,其中明確提出深入實施制造強國戰(zhàn)略,并對高端新材料的發(fā)展做出明確指示:推動高端稀土功能材料、高品質特殊鋼材、高性能合金、高溫合金、高純稀有金屬材料、高性能陶瓷、電子玻璃等先進金屬和無機非金屬材料取得突破,加強碳纖維、芳綸等高性能纖維及其復合材料、生物基和生物醫(yī)用材料研發(fā)應用,加快茂金屬聚乙烯等高性能樹脂和集成電路用光刻膠等電子高純材料關鍵技術突破。同時,規(guī)劃提出要發(fā)展壯大戰(zhàn)略性新興產業(yè),聚焦新一代信息技術、生物技術、新能源、新材料、高端裝備、新能源汽車、綠色環(huán)保以及航空航天、海洋裝備等戰(zhàn)略性新興產業(yè),加快關鍵核心技術創(chuàng)新應用,增強要素保障能力,培育壯大產業(yè)發(fā)展新動能。


02

我國新材料突圍進展如何


1、輕量化材料


(1)碳纖維:核心生產技術集中在日本、美國,我國龍頭企業(yè)正逐步打破國外技術壟斷


? 碳纖維產業(yè)概況


碳纖維是比強度和比剛度最高的高性能纖維,用途十分廣泛。碳纖維(Carbon Fiber)是由聚丙烯腈(PAN)(或瀝青、粘膠)等有機纖維在高溫環(huán)境下裂解碳化形成的含碳量高于90%的碳主鏈結構無機纖維,是實現大批量生產的高性能纖維中具有最高比強度(強度比密度)和最高比剛度(模度比密度)的纖維。碳纖維材料以其出色的性能被用于航空航天、風電、體育休閑、汽車等多個領域,是新材料領域用途最廣泛、市場化最高的材料。

碳纖維生產工藝流程長,技術壁壘極高。按原絲類型分,碳纖維可分為聚丙烯腈(PAN)基碳纖維、瀝青基碳纖維和粘膠基碳纖維。其中,PAN基碳纖維占市場份額的90%以上。PAN基碳纖維是以丙烯腈為原材料進行聚合反應生成聚丙烯腈,聚丙烯腈經過紡絲得到聚丙烯腈原絲,再通過對原絲進行預氧化、碳化、表面處理等工藝而得。碳纖維生產工藝流程長,整個過程連續(xù)走絲,需要對參數精確控制,每個環(huán)節(jié)都會影響到碳纖維成品的質量和性能。原絲制備是碳纖維生產的核心環(huán)節(jié),原絲的質量直接決定著最終碳纖維產品的質量、產量和生產成本,原絲成本占整個碳纖維生產成本的五成以上。


行業(yè)預計未來十年碳纖維需求量將翻3~4倍,到2030年達到40萬噸的規(guī)模。自2015年來,世界碳纖維需求量一直保持約12%的增長,近兩年由于疫情原因,航空業(yè)受挫影響了高價值的高性能碳纖維銷售,增速有所放緩。但由于碳纖維下游應用市場持續(xù)發(fā)力,未來碳纖維市場規(guī)模有望翻倍式增長。碳纖維市場的四大應用行業(yè)是風電葉片、航空航天、體育休閑、汽車,2021年四大下游行業(yè)碳纖維需求量的占比超過65%。

日本東麗是世界上高性能碳纖維研究與生產領域的“領頭羊”,其他國家基本上處于追趕階段。國際上碳纖維的生產起步于20世紀60年代,經過五十余年的發(fā)展,生產工藝技術已經成熟。日、美等少數發(fā)達國家掌握了世界碳纖維的核心生產技術,尤其是新近開發(fā)的先進技術主要掌握在日本東麗、東邦帝人、三菱麗陽三大碳纖維生產企業(yè)中。從產能數據來看,日本東麗是世界最大的碳纖維制造企業(yè)(含收購卓爾泰克產能),擁有碳纖維產能5.75萬噸,占全球碳纖維運行產能的27.7%,其生產的碳纖維綜合競爭力全球排名第一,業(yè)內一般對標東麗的產品標準進行研發(fā)。其他主要的海外廠商包括美國赫氏(Hexcel)、日本東邦(Toho/Teijin)、日本三菱麗陽(MCCFC)、德國西德里(SGL)、臺塑(FPC)等。中國也涌現了諸如吉林化纖、中復神鷹、寶旌、新創(chuàng)碳谷、恒神、光威復材等碳纖維生產企業(yè)。


? 碳纖維國產替代情況


近年來我國碳纖維產能快速擴張,產能利用率快速提升。近年來受下游需求拉動,我國碳纖維產能快速擴張,2021年我國碳纖維運行產能6.35萬噸,同比增長75.41%,占全球碳纖維運行產能的30.5%,產能規(guī)模全球第一。過去我國碳纖維產業(yè)“有產能無產量”的現象較為嚴重,產能利用率遠低于國際平均水平,近年來隨著國內企業(yè)不斷實現技術突破,產能利用率快速提升,從2016年的14.94%增長至2020年的51.1%,但較65%-85%的國際普遍水平仍有一定提升空間。

我國碳纖維市場國產替代趨勢明顯。近年來我國碳纖維市場需求不斷提升,2021年我國碳纖維市場需求量達6.24萬噸,同比增長27.7%。國產化率從2016年的18.4%提升至2021年的46.9%,國產替代趨勢明顯。主要原因一是受疫情影響碳纖維進口難度增加;二是日本、美國等國限制碳纖維對華出口,國內需求缺口增加;三是國內碳纖維新產能投放,產量增加。

我國碳纖維產品需求結構存在進一步升級的空間。我國碳纖維應用以風電葉片和體育休閑為主,而高附加值的航空航天應用占比不到5%,與全球水平存在顯著差距。從單價來看,應用于航空航天領域的碳纖維單價達7.2萬美元/噸,價格水平為其他領域碳纖維價格的 2.5 倍以上。


龍頭企業(yè)正逐步打破國外技術壟斷。經過長期的技術積累,我國以吉林化纖、中復神鷹、寶旌、新創(chuàng)碳谷、恒神股份、光威復材等為代表的國內碳纖維龍頭企業(yè)正逐步打破國外技術壟斷,產能規(guī)模不斷擴張,部分企業(yè)產品性能與國際龍頭比肩。



(2)鋁合金汽車車身板:有效產能主要分布在歐美,國內僅南山鋁業(yè)具有批量供應能力


? 鋁合金汽車車身板產業(yè)概況


鋁合金是理想的輕量化材料,迎合了汽車輕量化的趨勢。鋁合金是鋁和鎂、銅、硅、錳各種金屬元素的產物,在和鋼結構保持相同強度的條件下,比鋼輕50%。鋁合金塑性好,可加工成各種型材,且具有優(yōu)良的導電性、導熱性和抗蝕性,且鋁合金的回收率達到 80%,對環(huán)境的破壞較小,是理想的輕量化材料,被廣泛應用于飛機、汽車、火車、船舶等制造工業(yè)。在應對氣候變化、推動綠色發(fā)展的大趨勢下,鋁合金成了各國汽車制造商滿足環(huán)保政策采用的主要減重手段之一。依照世界鋁業(yè)協(xié)會的數據,汽車每減少10%的重量,可減少6%-8%的排放;每減少100kg重量,汽車百公里燃油消耗量能減少0.4-0.5升。

汽車用鋁合金主要分為四種:鑄造鋁材、鍛造鋁材、擠壓鋁材和壓延鋁材。使用最多的是鑄造鋁材,占比超過70%。鋁合金車身板屬于壓延鋁材,約占汽車用鋁量的10%-15%,可用于生產如引擎蓋等多個汽車車身的大型部件。


全球新能源汽車銷量迅速躍升,推高汽車鋁板需求。當前燃油車是汽車鋁材消耗的主力,未來新能源車市場將成為汽車用鋁的主要增量市場。從2016年到2021年,全球新能源汽車銷量從75萬輛躍升至約650萬輛,過去五年復合增長率高達 53.7%。據EVTANK最新預測,2030年全球新能源汽車銷量有望達到4780萬輛,占當年新車銷量的比例接近50%。并且就單車耗鋁量而言,純電動車平均單車耗鋁量比燃油車高約30kg。與此同時,汽車鋁板是汽車用鋁部件中增長最快的部分:依據duckerworldwide的估計,2015至2020年,北美汽車平均用鋁量增長了約18%,期間汽車“四門兩蓋“平均用鋁量增長高達163%。在需求端的良好預期下,預計至2025年世界車用鋁板需求將超過400萬噸。


汽車鋁板有效產能主要分布在歐美地區(qū),美國企業(yè)占據絕對領先地位。2020年全球汽車鋁板年產能約在390萬噸附近,集中在北美洲、歐洲和亞洲地區(qū),中國產能占全球比重約26.2%,居于世界第二,但產能多為淘汰產能和落后產能,產能利用率嚴重偏低。從企業(yè)來看,全球汽車板產能主要集中在諾貝麗斯、肯聯(lián)鋁業(yè)、美國鋁業(yè)、美國特殊合金、海德魯、日本神戶鋼鐵等國外企業(yè)。其中,美國企業(yè)利用其多年技術積累和全球化布局的優(yōu)勢,牢牢占據了汽車鋁板產能的前幾大席位。由于汽車車身鋁板對使用性能及表面質量具有嚴格標準,國內生產企業(yè)設備和技術都存在一定壁壘,南山鋁業(yè)是國內唯一可以批量供應全系列、全型號覆蓋的內資企業(yè)。


? 鋁合金汽車車身板國產替代情況


我國車用鋁板需求量大幅上升,自給率僅約50%。2020年國內汽車年產量約為2500萬輛。按照汽車鋁化率30%、汽車鋁板占車用鋁材10%測算,我國2020年汽車鋁板的需求在38萬噸左右。2020年國內車用鋁板生產廠家總產量約18.6萬噸,車用鋁板自給率達到48.95%。隨著國家對新能源車產業(yè)的大力支持,部分省市已開始制定禁售燃油車的時間表,新能源車銷量還會進一步提升,從而繼續(xù)推動車用鋁板需求增長。

我國單車用鋁量相較歐美仍有較大提升潛力。2020年我國汽車平均單車用鋁量僅130公斤,離歐洲的179公斤、北美的211公斤有較大差距,國內汽車用鋁產業(yè)還有很大增長潛力。根據世界鋁業(yè)協(xié)會的估計,2025年國產汽車用鋁量能夠突破單車180kg,鋁板等壓延鋁材占比由現在的13%提升至18%,按照汽車鋁板占壓延鋁材50%計算,2025年國內汽車鋁板年需求量能夠達到60萬噸。


國內企業(yè)汽車鋁板研究滯后,高性能產能尚待提升。中國汽車輕量化起步不足十年,對于汽車用鋁的研究較為滯后。中國企業(yè)自2013年來陸續(xù)開始對汽車鋁板進行研發(fā),存在技術難度高、資金投入大、產品認證緩慢的問題。國內生產企業(yè)大多都沒有技術基礎,整條生產線生產設備均需進口,生產工藝多處于仿制國外階段。國內生產廠家90%的產量為內板,生產技術較為復雜的外板產能以合資廠商諾貝麗斯、神戶鋼鐵為主。南山鋁業(yè)是國內首家“四門兩蓋”鋁板生產商,也是本土唯一能批量生產內外板的企業(yè)。目前擁有汽車板在產產能20萬噸,開工率為30%,另有在建產能20萬噸。



2、航空航天材料


(1)聚酰亞胺(PI):行業(yè)寡頭壟斷特征明顯,我國高端聚酰亞胺材料制造明顯落后


? 聚酰亞胺產業(yè)鏈產業(yè)概況


聚酰亞胺(PI)是綜合性能突出的有機高分子材料,被譽為“二十一世紀最有希望的工程塑料之一”。該材料的使用溫度范圍很廣,能在-200~300℃的環(huán)境下長期工作,短時間耐受 400℃以上的高溫。同時,該材料還具有高絕緣強度、耐溶、耐輻照、保溫絕熱、無毒、吸聲降噪、易安裝維護等特點。當前,聚酰亞胺已廣泛應用在航空航天、船舶制造、半導體、電子工業(yè)、納米材料、柔性顯示、激光等領域。根據具體產品形式的不同,聚酰亞胺應用方向可以細分為PI泡沫、PI薄膜、PI纖維、PI基復合材料、PSPI等多種產品。

聚酰亞胺薄膜(PI 膜)是最早進入商業(yè)流通且用量最大的PI材料。2021年,全球PI薄膜消費量1.63萬噸,預計到2030年將達到2.9萬噸,年均復合增長率達6.5%,全球PI薄膜市場規(guī)模22.5億美元。

PI薄膜行業(yè)呈寡頭壟斷,產能集中于美、日、韓。生產高性能PI膜對設備定制、制作工藝、技術人才等方面要求苛刻,再加上發(fā)達國家行業(yè)寡頭對PI薄膜生產技術、生產工藝進行嚴格保護。目前這一領域呈現寡頭壟斷的競爭格局,90%以上的市場份額掌握在美國、日本、韓國生產商的手中。杜邦(Dupont)、日本宇部興產(Ube)、鐘淵化學(Kaneka)、日本三菱瓦斯MGC、韓國PI尖端素材(原SKPI)以及中國臺灣地區(qū)達邁科技(Taimide)是當前全球聚酰亞胺薄膜的主要生產商。

其他PI產品應用大多局限于軍事領域,尚未形成大規(guī)模商業(yè)化應用。聚酰亞胺纖維目前售價較高,目前主要以其獨特的低溫適用性(勝任外太空-100℃以下溫度環(huán)境)用于航空航天領域。目前實現大規(guī)模生產的廠商只有目前德國Evonik(P84纖維)和我國長春高琦(軼綸纖維)。PI泡沫目前最為重要的應用為艦艇用隔熱降噪材料,美國海軍已把 PI 泡沫用作所有水面艦艇和潛艇的隔熱隔聲材料,INSPEC 公司生產的SOLIMIDE 泡沫已被超過 15 個國家制定用于海軍船舶的隔熱隔聲體系,但其暫未大規(guī)模進入民用領域。


? 聚酰亞胺產業(yè)鏈國產化進程


整體來看,雖然我國高等院校、研究所、多領域頭部公司已布局多種類型聚酰亞胺材料的研究開發(fā)工作。但是,在高性能、特種用途的聚酰亞胺材料制造方面,我國仍明顯落后于發(fā)達國家。

PI泡沫領域:我國在技術研發(fā)和生產方面均與發(fā)達國家存在著明顯差距,仍處于起步階段。在發(fā)達國家嚴密封鎖PI泡沫技術的大背景下,我國國產PI泡沫有明顯的需求缺口,國內產品開發(fā)多集中于技術專利階段,尚未形成大規(guī)模產業(yè)化應用。目前我國參與PI泡沫研發(fā)的機構主要包括中科院長春應用化學研究所、中科院寧波材料所、天晟新材、康達新材、青島海洋等。其中,康達新材與青島海洋兩家聚酰亞胺泡沫產品通過了軍方鑒定,取得了實質性進展。

PI纖維領域:我國PI纖維領域布局早,目前已實現大規(guī)模連續(xù)生產,產品綜合性能達到國際先進水平。2006年,中科院長春應化自主研發(fā)的PI纖維性能實現了對美國杜邦公司Kevlar-49的超越。2010年,中科院長春應化所與長春高琦聚酰亞胺材料公司合作開展PI纖維的產業(yè)化工作,2013年,長春高琦PI纖維年產能已達到1000噸,已基本可以滿足軍隊對于該項材料的需求。此外,江蘇奧神新材料、江蘇先諾、科聚新材等公司均在PI纖維領域取得生產技術的重要突破,關鍵性能指標有了進一步提高。

在PI薄膜領域:已實現電工級PI薄膜的大規(guī)模生產,但電子級PI薄膜仍對國外有較大依賴,進口依存度達到80%。自20世紀70年代,我國開始嘗試自主研發(fā)PI薄膜的生產工藝。1993年,深圳興邦電工器材完成國內第一條PI薄膜的工業(yè)化產線。截至目前,國內已有桂林電器、山東萬達微電子、株洲時代、深圳瑞華泰等數十家企業(yè)具備PI薄膜的生產能力或規(guī)劃生產。在制造過程相對簡單的電工級PI薄膜領域,我國已經實現大規(guī)模生產,產品質量處于全球領先位置。但是,由于我國原材料、設備等其他環(huán)節(jié)發(fā)展水平有限,國內高端PI膜的制造水平仍明顯落后于發(fā)達國家。在電子級PI膜領域中,我國產能與質量方面與國外廠商相差較大。根據頭豹研究院數據,我國電子級PI薄膜進口依存度達到80%,美日等發(fā)達國家掌握著全球電子級PI膜的定價權,獲取高額利潤,并對我國產業(yè)鏈自主可控產生一定威脅。



(2)碳化硅纖維:在西方國家的技術封鎖下,我國第三代SiC纖維產業(yè)化仍處于起步階段


? 碳化硅纖維產業(yè)鏈全球競爭格局


碳化硅纖維具有優(yōu)異的耐熱性、耐氧化性和強度,在軍工領域有較高使用價值。SiC纖維是一種以有機硅化合物為原料,經紡絲、碳化或氣相沉積而制得的具有β-碳化硅結構的無機纖維,屬于陶瓷纖維一類。自20世紀80年代SiC纖維問世以來,SiC纖維已有三次明顯的產品迭代,其耐熱性與強度都得到了明顯增強。目前,第三代SiC纖維的最高耐熱溫度達1800-1900℃,耐熱性和耐氧化性均優(yōu)于碳纖維。材料強度方面,第三代SiC纖維拉伸強度達 2.5~4GPa,拉伸模量達290~400GPa,在最高使用溫度下強度保持率在 80%以上。

目前,SiC纖維的潛在應用包括耐熱材料、耐腐蝕材料、纖維增強金屬、裝甲陶瓷、增強材料等方向,在航空航天、軍工裝備、民用航空器等領域有較高使用價值。


預計未來各國對航空航天領域的投入加大,推動SiC纖維規(guī)模高速增長。根據Stratistics MRC預測,2026年SiC纖維的市場規(guī)模將增長至35.87億美元,2017~2026年間復合年增長率將達到34.4%。SiC纖維下游最主要的應用之一是SiC纖維復合陶瓷基材料(CMC材料),未來十年,伴隨著綜合國力的增強以及國際形勢的不確定性,以中國為代表的主要發(fā)展中國家有望加大航空航天領域的投入力度。在此背景下,憑借輕量化、高耐熱、抗氧化的顯著優(yōu)勢,CMC材料的使用率有望大幅增長。根據MarketsandMarkets預測,到2031年,全球CMC材料市場規(guī)模將達到250億美元,2021~2031年間復合年增長率將達到11.0%。

日本碳素公司和宇部興產公司SiC纖維產量占到全球的80%。經歷了幾十年的發(fā)展,美日等發(fā)達國家已經形成了多個代際的SiC纖維產品體系,并推出了高性能、高純度、高價值的第三代SiC纖維產品。目前,日本碳素公司(Nippon Carbon)和宇部興產公司(Ube Industries)的SiC纖維產品產量最大,能達到百噸級。根據新思界產業(yè)研究中心發(fā)布的《2020-2024年中國碳化硅纖維增強復合材料行業(yè)投資潛力及發(fā)展前景研究報告》,2020年,這兩家公司SiC纖維產量占到全球的80%。


? 碳化硅纖維國產替代情況


我國已經具備第二代SiC纖維量產能力,第三代SiC纖維產業(yè)化仍處于起步階段,進口依賴度在70%以上。連續(xù)碳化硅纖維在航空航天、國防軍工等領域有極高的應用價值,屬于軍事敏感物資。因此,西方發(fā)達國家對碳化硅纖維產品、技術實施嚴格的保密封鎖,中國只能依靠自主研發(fā)實現高性能碳化硅纖維的國產化。國內研制單位主要包括國防科技大學、廈門大學,以這兩所高校為中心部署產業(yè)化能力。其中,火炬電子與廈門大學合作,蘇州賽菲、寧波眾興新材對國防科技大學研究成果進行轉化。截至目前,針對第二代SiC纖維,以上三家公司均已建成年產10噸級產線;針對第三代SiC纖維,僅火炬電子具備量產能力, 目前國內SiC纖維產品70%以上依賴進口,國產替代空間廣闊。



3、半導體材料


(1)硅片: 行業(yè)CR5超90%,大陸本土廠商正陸續(xù)進入大硅片領域


? 硅片產業(yè)概況


硅是一種良好的半導體材料,耐高溫、抗輻射性能較好,特別適宜制作大功率器件。以硅為原材料,通過拉單晶制作成硅棒,然后進行切割就形成了硅片。硅片主要用于半導體、光伏兩大領域,半導體硅片在晶體、形狀、尺寸大小、純度等方面要比光伏用晶片要求更高,光伏用硅片的純度要求硅含量為4N-6N之間(99.99%-99.9999%),半導體用硅片在9N-11N(99.9999999%-99.999999999%)左右,制作工藝更加復雜,下游應用也更為廣泛。半導體用硅片位于產業(yè)鏈的最上游,主要應用于集成電路、分立器件及傳感器,是制造芯片的關鍵材料,影響著更下游的汽車、計算機等產業(yè)的發(fā)展,是半導體產業(yè)鏈的基石。


受益于半導體產品的技術進步和下游相關電子消費品的品類增加,半導體硅片的需求量逐年上升,規(guī)模不斷增長,2021年全球半導體硅片市場規(guī)模達到140億美元,同比增長25%。

全球半導體硅片行業(yè)被巨頭壟斷,集中度高,中國大陸地區(qū)廠商體量小。2021年全球前五大硅片提供商分別為日本信越化學(Shin-Etsu)、日本勝高(SUMCO)、中國臺灣環(huán)球晶圓(GlobalWafers)、德國世創(chuàng)(Silitronic)、韓國鮮京矽特隆(SKSiltron),市占率合計超過90%,我國大陸本土廠商滬硅產業(yè)市占率約3%,體量較小。


? 硅片國產替代情況


2021年中國半導體硅片市場規(guī)模約為16.6億美元,但國內企業(yè)所占份額較少,產能主要集中于6英寸硅片上,12英寸硅片主要依賴進口,國產化率僅13%,8英寸硅片也只有少數廠商可以供應,國產替代空間廣闊。

半導體硅片的國內廠商正在加速追趕,滬硅產業(yè)在12寸硅片領域一馬當先,除此之外中環(huán)股份、立昂微、超硅半導體等企業(yè)也已進入大硅片領域。中國是全球最大的半導體終端市場,隨著中國芯片產能的持續(xù)擴張,我國半導體硅片的市場規(guī)模將會加速增長,大硅片領域發(fā)展前景廣闊。



(2)碳化硅(SiC): 國內企業(yè)集中于中低端國產替代,高端市場有待挖掘


? 碳化硅(SiC)產業(yè)概況


碳化硅是目前發(fā)展最成熟的寬禁帶半導體材料,也是第三代半導體材料的代表材料。碳化硅材料具有很多優(yōu)點:化學性能穩(wěn)定、導熱系數高、熱膨脹系數小、耐磨耐高壓。采用碳化硅材料

碳化硅生產過程分為單晶生長、外延層生長及器件制造三大步驟,對應的是產業(yè)鏈襯底、外延、器件與模組三大環(huán)節(jié)。其中,襯底和外延占據主要價值,在產業(yè)鏈中的成本占比分別為47%、23%。


碳化硅應用領域廣闊,行業(yè)的成長動力充足。目前碳化硅功率器件有四個主要應用場景:1)新能源汽車:電機驅動系統(tǒng)中的主逆變器;(2)光伏:光伏逆變器;3)軌道交通:功率半導體器件;4)智能電網:固態(tài)變壓器、柔性交流輸電、柔性直流輸電、高壓直流輸電及配電系統(tǒng)。2021年碳化硅功率器件的市場規(guī)模超過10億美元,隨著碳化硅功率器件的進一步發(fā)展,據Yole預測,2027年碳化硅功率器件市場規(guī)模有望達到63億美元,2021~2027年間復合年增長率高達 34%。


目前,碳化硅產業(yè)格局呈現美國獨大的特點。碳化硅行業(yè)存在較高的技術門檻,研發(fā)時間長,美國、歐洲、日本等國家與地區(qū)多年來不斷改良碳化硅單晶的制備技術、研發(fā)制造相關設備,在碳化硅產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)都具有較大優(yōu)勢。其中,行業(yè)巨頭Wolfspeed實力強勁,擁有垂直一體化的生產能力,在碳化硅襯底市場占據45%份額,在碳化硅外延晶片市場占據52%份額。


? 碳化硅國產替代情況


我國是碳化硅最大的應用市場,2021年碳化硅單晶片市場規(guī)模達到18.93萬片。但目前碳化硅產品仍有80%左右依賴進口,具有較大的國產替代潛力。

當前中國企業(yè)在碳化硅領域市占率低,但已逐漸培育產業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)。國家對該產業(yè)發(fā)展也頗為重視,通過863計劃、國家02重大專項促進其發(fā)展,并將碳化硅襯底列入十三五《戰(zhàn)略性新興產業(yè)重點產品目錄》。以天科合達和天岳先進為主的國內碳化硅晶片廠商發(fā)展速度較快,其中天科合達的部分產品在核心參數上已經達到國際先進水平,碳化硅晶片產品對外銷往北美、歐洲、日本、韓國等國家和地區(qū),市占率提升明顯;而天岳先進碳化硅產品已成功批量供應于國內碳化硅行業(yè)的下游核心客戶,同時被國外知名的半導體公司使用。公司 6 英寸導電型碳化硅襯底產品已于 2019 年中標國家電網的采購計劃。



(3)半導體用濺射靶材: 日美廠家占據壟斷地位,我國國產化率僅20%


? 半導體用濺射靶材產業(yè)概況


濺射是制備薄膜材料的重要技術之一,集成電路中單元器件內部的介質層、導體層甚至保護層都要用到濺射鍍膜工藝。濺射是指利用離子源產生的離子,在真空中經過加速聚集而形成高速度能的離子束流,轟擊固體表面,離子和固體表面原子發(fā)生動能交換,使固體表面的原子離開固體并沉積在基底表面,被轟擊的固體是用濺射法沉積薄膜的原材料,稱為濺射靶材。超高純金屬及濺射靶材是電子材料的重要組成部分,濺射靶材產業(yè)鏈主要包括金屬提純、靶材制造、濺射鍍膜和終端應用等環(huán)節(jié)。靶材制造和濺射鍍膜環(huán)節(jié)是整個濺射靶材產業(yè)鏈中的關鍵環(huán)節(jié),對工藝水平要求高,存在較高的進入壁壘。靶材如今向著高濺射率、晶粒晶向控制、大尺寸、高純金屬的方向發(fā)展?,F在主要的高純金屬濺射靶材包括鋁靶、鈦靶、鉭靶、鎢鈦靶等,是制備集成電路的核心材料。

2021年全球半導體靶材市場規(guī)模約為17億美元。作為制造集成電路的核心材料之一,半導體靶材在晶圓制造與封測環(huán)節(jié)的成本占比相對固定,市場規(guī)模隨集成電路產業(yè)的擴張呈現穩(wěn)步增長態(tài)勢。根據 SEMI 統(tǒng)計,2021年,版導體靶材市場規(guī)模達到16.95億美元,相較于2016年11.31億美元增長近50%。

日、美四家企業(yè)壟斷全球80%的市場份額。半導體靶材制造環(huán)節(jié)技術門檻高、設備投資大,具有規(guī)模化生產能力的企業(yè)數量相對較少,主要分布在美國、日本等國。目前全球濺射靶材市場內主要有四家企業(yè),分別是JX日礦金屬、霍尼韋爾、東曹和普萊克斯,市場份額占比分別為30%、20%、20%和10%,合計壟斷了全球80%的市場份額。


? 半導體用濺射靶材國產替代情況


我國高端靶材主要從美日韓進口,半導體靶材國產化率僅20%。我國靶材市場規(guī)模約為370億元,與國際知名企業(yè)生產的濺射靶材相比,我國濺射靶材的生產水平還存在相當大的差距,高端靶材主要從美日韓進口。就半導體靶材而言,據SIA估計,2020年國內半導體領域用濺射靶材市場規(guī)模17億元人民幣,預計到2025年將增長至30億元人民幣。2020年國產化率僅20%,仍有巨大提升空間。


國內企業(yè)有研新材和江豐半導體用濺射靶材生產體量較大。其中江豐電子產品在半導體、太陽能光伏和面板領域均有覆蓋,在較大程度上引領了我國半導體領域靶材的技術發(fā)展趨勢,該公司所生產的高純金屬濺射靶材實現了批量應用于全球知名半導體芯片制造商 7nm 技術節(jié)點的芯片制造,并進入先端的 5nm 技術節(jié)點,大幅接近國際先進水平。有研新材主要生產半導體靶材。該公司產品主要應用于 8-12 英寸高端集成電路,分為超高純銅、鋁、鈦、鈷、鉭、 貴金屬靶材和高純鎳鉑合金靶材,鋁鈧靶材、鎢靶材等處于研發(fā)階段。其銅、鈷、貴金屬等靶材產品已完成從原材提純到靶材加工整條工藝路線開發(fā),實現了 6N 高純銅等靶材原料的自產自供,打破了國外對此技術的壟斷,在此基礎上形成了產業(yè)優(yōu)勢,已可以批量供給國內外客戶。



4、新型塑料


(1) 尼龍66: 缺少核心技術,關鍵原材料依賴進口,中高端產品國產替代化空間較大


? 尼龍66產業(yè)概況


尼龍(Nylon),即聚酰胺,英文名稱 Polyamide(簡稱 PA),是指大分子主鏈含有酰胺基團(-CO-NH-)重復結構單元的一類線性高分子材料。在諸多尼龍產品中,尼龍 6(PA6)和尼龍 66(PA66)應用最為廣泛,消費量約占尼龍總消費量的 90%。其中尼龍 66 是由己二胺和己二酸交替形成聚酰胺,原子排列規(guī)整度高于尼龍 6,可以形成強有力的密集聚合物結構,各項理化性質均強于尼龍6,廣泛應用于汽車輕量化、下游軌道交通及電子電氣領域。

我國尼龍 66 對外依存度高,原材料嚴重受制于人。據卓創(chuàng)資訊,2020 年我國尼龍 66 產能達到 56 萬噸/年,產量達到 38.7 噸/年,產能利用率 69.2%,開工較低;尼龍 66 表觀消費量為 59.2 萬噸,自給率為65.4%,存在 20.5 萬噸的自給缺口。供需不匹配究其原因有以下兩點:首先,較高的資金需求、工藝積累要求和人才培養(yǎng)等因素造成尼龍66行業(yè)進入壁壘很高,全球范圍內形成了幾家寡頭壟斷市場的局面,英威達、杜邦、首諾、羅地亞、巴斯夫、蘭蒂奇旭化成等國際巨頭占據了80%以上的市場份額,我國企業(yè)進入市場較為困難;其次,尼龍 66 原料乙二胺的生產需要乙二腈作為前置反應物,而由于己二腈的生產工藝較長,催化劑體系復雜,反應物中還含有劇毒的氰化物,技術壁壘更高,生產完全被幾家尼龍66大型廠商壟斷自用,只有美國英威達有部分己二腈外銷。乙二腈的供應不足使得我國尼龍66產能利用率過低,嚴重阻礙了國內廠商生產規(guī)模的擴大。


? 尼龍66國產替代情況


國內己二腈技術有所突破,尼龍 66 全產業(yè)鏈進口替代可期。目前華峰集團已攻克己二腈“卡脖子”技術,其全資子公司重慶華峰聚酰胺有限公司已經計劃建設 30 萬噸己二腈、30 萬噸己二胺和 30 萬噸尼龍 66 全尼龍66產業(yè)鏈裝置,其一期、二期工程已經陸續(xù)建成投產。而中國化學與天辰公司等共同研發(fā)的“丁二烯直接氫氰化法合成己二腈技術”已經于 2015 年 9 月通過了中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會科技成果鑒定。目前中國化學以其子公司天辰齊翔為主體規(guī)劃建設的年產 100 萬噸尼龍 66 新材料產業(yè)基地一期項目(其中包含 30 萬噸/年丙烯腈聯(lián)產氫氰酸裝置、5 萬噸/年氰化鈉裝置、9 萬噸/年氫氰酸裝置、20 萬噸/年己二腈裝置、20萬噸/年加氫裝置和 20 萬噸/年尼龍66成鹽及切片裝置等)正在進行中,擬于 2022 年年末投產。


隨著己二腈原料不斷國產化,國內企業(yè)紛紛布局尼龍66切片產業(yè)鏈,切片對外依賴狀況即將得到較大緩解。目前,我國66切片的進口需求較大。2021年我國聚酰胺66切片進口量為出口量的1.99倍,這不僅與聚酰胺66切片下游應用擴大有關,也與國產聚酰胺66切片尚不能達到較高的應用要求有關。隨著龍頭企業(yè)不斷擴大產能,我國聚酰胺66切片產能得到了大幅增長,2021年聚酰胺66切片進口量25.31萬噸,同比減少13.44%,進口呈現下降趨勢。受益于己二腈原料國產化趨勢,國內企業(yè)紛紛布局下游尼龍66切片產業(yè)鏈。根據統(tǒng)計,截至2022年7月,國內尼龍66切片產能約65.1萬噸/年,在建及擬建產能合計超過560萬噸/年,尼龍66產業(yè)鏈有望跟隨原材料國產化迎來快速擴容,以新增供給驅動產業(yè)鏈整體價格中樞下移,帶動下游需求快速增長。



(2)聚乳酸(PLA): 國內市場供不應求,關鍵原材料依賴進口


? 聚乳酸(PLA)產業(yè)概況


聚乳酸(PLA)又稱聚丙交酯,是以乳酸為主要原料聚合得到的聚酯類聚合物,是一種新型的生物降解材料,也是合成生物學在材料領域的最早應用之一。生產聚乳酸所需的乳酸或丙交酯可以通過可再生資源發(fā)酵、脫水、純化后得到,所得的聚乳酸一般具有良好的機械和加工性能,而聚乳酸產品廢棄后又可以通過各種方式快速降解,具有極高的環(huán)保價值,因此,聚乳酸成為近年來開發(fā)研究最活躍、研究最快的生物降解塑料。根據歐洲生物塑料協(xié)會(European Bioplastics)的統(tǒng)計,2020年度,全球生物基塑料總產能約211萬噸,其中,聚乳酸的產能約39.46萬噸,占比為18.7%,在生物基可降解塑料中占比最高。

聚乳酸是環(huán)境友好型生物基可降解材料,應用前景廣闊,全球產能不斷提升。受益于綠色環(huán)保的時代背景,全球可生物降解塑料產能穩(wěn)步提升,預計2025年達到180萬噸/年,2018-2025年復合年增長率達到7.61%,其中,聚乳酸產能提振更為迅速,據歐洲生物塑料協(xié)會的統(tǒng)計數據顯示,2018年全球聚乳酸產能約21.73萬噸,2021年產能增長至50萬噸,年復合增長率為43.37%。此外,據Reportlinker的統(tǒng)計數據顯示,2019年,全球聚乳酸市場規(guī)模已達6.608億美元,基于其廣闊的應用前景,市場在2021-2026年期間將保持7.5%的年均復合增速增長,至2026年,全球聚乳酸(PLA)市場規(guī)模將達11億美元。

“乳酸-丙交酯-聚乳酸”產業(yè)鏈中,由乳酸制備重要原料丙交酯是核心環(huán)節(jié),主要采用丙交酯開環(huán)聚合法和直接縮聚法。丙交酯的合成與純化水平高低完全決定了其最終產品聚乳酸的性能高低,只有純度高的丙交酯才能用于合成分子量高、物理性能好的PLA。其中丙交酯的提純步驟不僅工藝過程復雜、成本也較高,以科碧恩-普拉克為代表的國外乳酸制造企業(yè)有較強的研發(fā)能力,對相關領域應用均作了深入研究,并將研究成果進行大范圍的知識產權保護,申請了大量專利,通過不斷的技術創(chuàng)新,建立起了較高的技術和知識產權壁壘,以維持其自身的競爭優(yōu)勢和市場地位。國內丙交酯開環(huán)聚合法生產聚乳酸的規(guī)模較小,國內大部分企業(yè)未能完整掌握兩步法生產聚乳酸,對丙交酯的進口依賴度較高。丙交酯生產已成為制約國內聚乳酸產業(yè)規(guī)?;l(fā)展的重大技術瓶頸。


國外企業(yè)憑借農產品成本優(yōu)勢和聚乳酸技術的先發(fā)優(yōu)勢,已經搶占全球主要的市場份額。2020年Natureworks與TCP公司合計產能占到全球聚乳酸產能的73%,截至2021年這一比例下降至50%,而我國聚乳酸產能市場份額已從20年的7%躍至2021年的37%。全球聚乳酸產能方面,美國的Natureworks,荷蘭的TCP與Synbra聚乳酸產能位居前三,合計占比達60%。國內豐原生物和海正生材的產能分別為10萬噸/年和3.45萬噸/年。


? 聚乳酸(PLA)國產替代情況


目前國內產能約占全球產能的37%,但國內的聚乳酸市場仍處于供不應求的階段,進口量仍持續(xù)增長,進出口差額較大。國內聚乳酸產業(yè)在發(fā)展過程中主要存在兩大劣勢:第一,玉米原材料價格較高。近年來,國內一些玉米深加工企業(yè)和生物化工企業(yè)開始投資進入PLA產業(yè),已建并投產的生產線并不多,且多數規(guī)模較小。由于國內玉米價格相對國外較高,國內玉米深加工企業(yè)在打造“玉米-淀粉-糖-乳酸-丙交酯-聚乳酸”的全產業(yè)鏈上背負成本劣勢。第二,受制于技術因素,目前國內企業(yè)用于生產聚乳酸的原材料丙交酯仍主要從國外進口,生產成本較高,已成為制約國內聚乳酸產業(yè)發(fā)展的重大技術瓶頸。

目前國內僅有海正生材和豐原生物掌握完整的“兩步法”工藝,實現自主量產丙交酯。2019年開始,隨著TCP不再對外銷售丙交酯,全球范圍內不再有供應商能夠滿足大規(guī)模聚乳酸生產的需求,對我國聚乳酸企業(yè)產生了較大的影響,導致國內其他不具備“乳酸—丙交酯”工段生產能力的企業(yè)因缺少關鍵原料,逐步停止了聚乳酸的生產,甚至退出聚乳酸行業(yè)。丙交酯的長期斷供導致國內聚乳酸的供應方短期內向國外企業(yè)集中。受上述因素以及我國“限塑禁塑”政策的雙重影響,我國聚乳酸進口數量大幅增加。

近幾年,聚乳酸進口數量受國內需求的推動迅速攀升,自2017年首次突破1萬噸后,于2021年迅速增長至2.53萬噸,年復合增長率達到17.85%,而出口數量始終低于進口數量。2021年,進口數量2.53萬噸,出口數量0.62萬噸,進出口差額達到1.91萬噸。


國產企業(yè)加速崛起。近年來,國產企業(yè)的市場份額不斷提升,2021年達到47.38%,其中海正生材的國內市場份額為34.14%,成為國內聚乳酸市場占有率最高的企業(yè)。從技術和產能方面,海正生材和豐原生物位于第一梯隊,有能力和NatureWorks、TCP等國外大牌企業(yè)競爭;但其他中小企業(yè)由于起步較晚,缺乏核心技術,關鍵原材料丙交酯依賴進口,仍有較大的發(fā)展空間。



5、 電子電器電容新材料


(1)電子陶瓷: 高性能產品主要集中于日本、美國,高端市場有待發(fā)掘


? 電子陶瓷產業(yè)概況


電子陶瓷是一種運用電、光、瓷性質來制造電子元器件的陶瓷材料,具有高機械強度、耐高溫高濕、抗輻射、介電常數變化范圍寬、介質損耗小、電容溫度系數可調節(jié)、抗電強度和絕緣電阻高且老化性能優(yōu)異等特點。利用其高頻或超高頻的電器物理特性,電子陶瓷可廣泛用于制作固定零件、陶瓷電容器、碳膜電阻集體等,主要用于各類電子整機中震蕩、耦合、濾波等分電路中,是通信、自動控制、航空、醫(yī)療、化工、汽車等電子設備中不可或缺的組成成分。

電子陶瓷上游包括制備基礎粉、配方粉等供應商,下游應用于消費電子類產品、通信、汽車工業(yè)、數據傳輸及其他電子產品。中游電子陶瓷材料及其元器件包括陶瓷基片、片式多層陶瓷電容器陶瓷(MLCC)、微波介質陶瓷(MWDC)。

2021年全球電子陶瓷市場規(guī)模約為260億美元。電子陶瓷的全球市場規(guī)模在2019年達到241億美元,Global Market Insight Inc.預測2020年到2026年電子陶瓷市場規(guī)模的年復合增長率為3.8%,并在2026年達到300億美元。全球電子陶瓷市場主要分布在美國、日本、歐洲,占比最大的日本市場市場份額達49.80%。雖然美國先進陶瓷技術位居全球前位,但是其產業(yè)發(fā)展進程慢于日本市場份額只占到大約30%,而歐洲電子陶瓷約占全球份額的10%。

電子陶瓷原料粉末成本占電子陶瓷總價值約10%-30%,因此電子陶瓷原料粉末制作工藝的掌握一定程度上決定了電子陶瓷產品及元件的生產能力。

日本、美國廠商主導控制陶瓷粉末供應。其中日本Sakai化學占據首要地位,占比達28%,其次是美國Ferro占20%。根據電子陶瓷制作原料的精確的化學成分的純度和化學計量比,顆粒度的直徑、分布和外形,結構的結晶形態(tài)、穩(wěn)定度、致密度和多孔性三方面要求,上游陶瓷粉末原料需滿足較高要求才能用于制作電子陶瓷。日、美具備高質量、高性能的陶瓷粉末制作工藝技術,主要廠商分別占陶瓷粉末市場份額的65%和20%。我國的國瓷材料全球陶瓷粉末市占率達到10%,其他廠商如三環(huán)集團、東方鋯業(yè)等也在這一領域有所突破,但仍有提升空間。

全球電子陶瓷行業(yè)的市場主導企業(yè)主要分布在日本和美國。


? 電子陶瓷國產替代情況


在下游光纖通訊、國防軍事等應用場景擴大及高速增長、下游利好國家政策的作用下,國內電子陶瓷市場規(guī)模由2014年的346.6億元增長至2019年的657.7億元,國內電子陶瓷企業(yè)向高端化、高附加值轉型升級的方向不斷推進。預計我國電子陶瓷市場規(guī)模億年復合增長率15%的速度在2023年達到1145.4億元。

在市場結構上,與日本、美國電子陶瓷企業(yè)相比,我國電子陶瓷企業(yè)中低端產品依然占據主流。電子整機中很多技術含量高的陶瓷元器件仍然依賴進口,在市場規(guī)模、產品檔次與技術水平上依然存在一定差距。數據顯示,中國本土電子陶瓷企業(yè)在國內僅占據23%的市場份額,其余77%的市場份額仍被日本、美國等外資企業(yè)占據。


在國內企業(yè)中,三環(huán)集團、中瓷電子、燦勤科技等企業(yè)均在電子陶瓷領域實現了技術的較大突破。其中三環(huán)集團產品覆蓋電子陶瓷各大品類,其中光纖連接器陶瓷插芯、氧化鋁陶瓷基板、電阻器用陶瓷基體等產銷量均居全球前列;中瓷電子自主掌握三種陶瓷體系,包括90%氧化鋁陶瓷、95%氧化鋁陶瓷和氮化鋁陶瓷,以及與其相匹配的金屬化體系,已經具備高端電子陶瓷外殼批量生產能力并不斷推進自動化產線建設;燦勤科技生產線已經能夠覆蓋從陶瓷粉體制備到元器件成品出廠的全過程,目前已掌握150余種介質陶瓷粉體配方,其中60余種介質陶瓷粉體已實現商業(yè)化批量應用,粉體種類齊全,陶瓷燒結工序的良品率最高可達到99.3%以上。?




6、光學和電子化學品


(1)光學膜: 產業(yè)積累不足,高端領域被國際廠商壟斷


? 光學膜產業(yè)概況


光學膜是一種能夠滿足特定光學需求的材料,是一類材料的總稱。根據功能不同,光學膜可分為反射膜、偏光片、擴散膜、增亮膜和濾光片等。光學膜應用領域廣泛,覆蓋了電子顯示、建筑、汽車、新能源等多個下游領域。

液晶顯示器是光學膜最主要的應用領域,LCD顯示領域可大致分為偏光片和背光模組兩種光學膜產品,兩者采用的原材料有較大差異。偏光片的核心原材料主要是PVA膜及TAC膜,根據頭豹研究院的數據,PVA膜和TAC膜兩者成本占比合計達到了62%。而在背光模組中,增亮膜、擴散膜是核心元件,占到整個背光模組成本的35%。

日韓廠商在偏光片領域擁有市場領先地位。在偏光片所涉及的PVA膜和TAC膜方面,PVA膜市場目前主要由日本可樂麗所壟斷,占比近82%,而國內產商方面,僅有皖維高新在全球市場上有一席之地,但占有率不足1%,且主要供應中低端市場。此外,TAC膜市場基本被日本企業(yè)壟斷,富士膠片、柯尼卡美能達、瑞翁三家日企排名前三,市場占有率合計達78%,韓國曉星和中國臺灣新光合成纖維也占據了一部分市場。

背光組光學膜領域,2014-2019年間,全球背光模組光學膜市場規(guī)模從91億美元增長至135億美元,復合年增長率達到8.2%。其中,中國的背光模組光學膜市場規(guī)模2019年達到81.4億美元,占全球市場規(guī)模的60%左右。背光模組主要由美、日、韓和我國臺灣地區(qū)主導。所涉及的增亮膜和擴散膜方面,增亮市場最初由美國3M控制,2007年,隨著美國3M增亮膜專利陸續(xù)到期,大量企業(yè)進入增亮膜的生產領域。目前,全球主要的增亮膜生產企業(yè)包括3M、LG以及臺灣迎輝,美國3M仍占據了全球一半的市場。而擴散膜市場則被日本和韓國企業(yè)所瓜分。


? 光學膜國產替代情況


在國內市場中,我國市場份額居前的光學膜本土生產企業(yè)主要包括雙星新材、激智科技、康得新、航天彩虹、東材科技等公司。根據智研咨詢的數據,2020年,雙星新材、激智科技、康得新、航天彩虹、東材科技的市場占有率分別為4.12%、2.76%、2.25%、1.27%、1.05%,總計占比不超過15%,高端光學膜市場依舊被日本東麗、3M、三菱、SKC等占據,國產替代之路任重道遠。從技術水平上來看,在背光模組光學膜領域,激智科技已經攻克了擴散膜和增亮膜生產的核心技術,實現了光學膜生產的完全國產化和產業(yè)化,掌控了中低端市場。



(2)光刻膠: 日本企業(yè)壟斷高端技術領域,我國企業(yè)追趕空間廣闊


? 光刻膠產業(yè)概況


光刻膠是一種在不同光照、輻射等因素的影響下溶解度會出現改變的特殊材料。當我們使用紫外光、電子束、離子束、各類射線照射光刻膠材料時,光刻膠的溶解度會改變。憑借這一特殊性質,光刻膠在微電子制造、微細圖形線路蝕刻領域有極高的應用價值,是半導體制造中最關鍵的材料之一。根據光刻膠的應用領域,光刻膠可以分為PCB光刻膠、LCD光刻膠以及半導體光刻膠。從研發(fā)難度來看,用于印制電路板的PCB光刻膠難度最小,用于液晶顯示面板的LCD光刻膠研發(fā)難度居中,而用于集成電路制造半導體光刻膠研發(fā)難度最大,對各項關鍵性能的要求最高。

根據前瞻產業(yè)研究院的預測,2021年全球光刻膠市場規(guī)模約為96億美元。其中,PCB 光刻膠市場規(guī)模約為18 億美元,LCD 光刻膠的市場規(guī)模約為20億美元,半導體光刻膠市場規(guī)模約為18億美元。預計到2026年,全球光刻膠市場規(guī)模將增長至123億美元,2019-2026年間復合年增長率有望達到6.0%


目前,光刻膠制造行業(yè)的行業(yè)集中度很高,核心技術和大部分市場份額掌握在日本公司手中。在上世紀80年代以前,美國在光刻膠領域占有絕對的技術優(yōu)勢和產能優(yōu)勢。但是,隨著全球電子制造業(yè)的重心轉移至日本、韓國,日本集成電路產業(yè)快速發(fā)展。此后,上游尖端材料國產化的需求日益旺盛。在此背景下,上世紀90年代,日本通過KrF光刻膠的技術迭代實現了對美國的彎道超車,此后一直維持著光刻膠領域的絕對競爭力。目前,日本的東京應化、JSR、信越化學及富士膠片四家企業(yè)占據了全球光刻膠市場 70%以上的市場份額,處于市場壟斷地位。

在上游原材料環(huán)節(jié),光刻膠最核心的原材料是光引發(fā)劑以及樹脂,制作過程對精細化工技術及產業(yè)化能力有較高的要求。目前,產業(yè)積淀深厚的日本在光刻膠上游原材料領域有較高的市場份額,掌握著關鍵材料的定價權。根據Trendbank研究報告,全球主要光刻膠原材料企業(yè)分布于日本、美國、中國、韓國、英國以及荷蘭。其中,日本企業(yè)占比最高,達到 50%左右。此外,雖然我國企業(yè)數量占比達 29.5%左右,但是我國企業(yè)產品品種、規(guī)格較為單一,產量和規(guī)模較小,且以配套PCB光刻膠的原材料居多。因此,我國暫未在光刻膠原材料領域獲得全球競爭力。


? 光刻膠國產替代情況


目前,我國在PCB領域以及面板領域的光刻膠應用上已經有了充足的產業(yè)化經驗,在濕膜光刻膠等領域已經能夠實現大規(guī)模的國產替代。雅克科技、飛凱材料、永太科技是這一領域的代表企業(yè),市場競爭力明顯。在半導體光刻膠領域,我國主要生產企業(yè)包括晶瑞股份、南大光電、上海新陽、北京科華、榮大感光、博康化學等公司。近年來,我國在半導體光刻膠領域追趕勢頭非常明顯,在政策、產業(yè)、資本的全方位支持下發(fā)展速度較快,國內廠商已經在中高端半導體光刻膠的生產研發(fā)上嘗試突破。但是,與國際市場半導體光刻膠比重相比,我國半導體光刻膠所占比例明顯更低,未來向國際先進水平的追趕空間仍然十分廣闊。

在半導體光刻膠領域,我國企業(yè)量產產品以技術要求相對較低的i線/g線光刻膠為主,但目前i線/g線光刻膠國產比例也仍有較大提升空間。在更高端的KrF、ArF光刻膠領域,目前國產替代比例非常低,更高端的EUV光刻膠仍處于研發(fā)階段。目前,北京科華、博康化學實現了KrF光刻膠的量產,研發(fā)生產技術處于國內領先的位置。在ArF光刻膠領域,南大光電自主研發(fā)、生產的ArF光刻膠預計可以達到90nm-14nm制程的集成電路制造要求。目前,南大光電產品已在存儲芯片50nm閃存平臺以及邏輯芯片55nm技術節(jié)點上得到了認證。如果后續(xù)能夠順利實現ArF光刻膠產業(yè)化,國內光刻膠制造領域將迎來一次歷史性的突破。


(3)有機發(fā)光材料: 我國企業(yè)占據產業(yè)鏈上游,未來將向下游前進


? 有機發(fā)光材料產業(yè)概況


有機發(fā)光材料是OLED上游核心原材料,是OLED顯示面板能夠形成自發(fā)光特質的基礎。制備有機發(fā)光材料首先需要將化學原材料合成為OLED中間體,再由中間體經合成形成粗單體,最后通過復雜的升華、提純得到制作OLED顯示面板使用的高純發(fā)光材料。

有機發(fā)光材料可進一步細分為發(fā)光主體材料(紅色、藍色、綠色主體材料),以及摻雜材料。雖然都屬于有機發(fā)光材料,但不同細分領域的主體材料、合成工藝、生產難度都存在一定差異。因此,發(fā)光材料每一個細分領域的市場競爭結構都有明顯的差異,但主要公司均為美國、日本、韓國、德國企業(yè)。根據市場研究公司UBI research的數據顯示,2021年,全球OLED有機發(fā)光材料市場的規(guī)模已經達到15.2億美元,同比增長17%。


? 有機發(fā)光材料國產替代情況


我國有機發(fā)光材料市場規(guī)模約為47億元,中國企業(yè)在 OLED 升華前材料(中間體、前端材料)領域中具備一定的國際競爭力。根據公開資料,目前我國OLED中間體/粗單品的主要生產商包括萬潤股份、濮陽惠成、瑞聯(lián)新材、萊特光電、阿格蕾雅等公司。以瑞聯(lián)新材為例,2019年瑞聯(lián)新材在全球OLED升華前材料的市場占有率約為14%,公司下游客戶包括Idemitsu、Dupont、Merck、Doosan、Duksan等全球主要OLED終端材料廠商。


根據奧來德招股說明書以及賽迪智庫報告,在OLED 有機發(fā)光材料成品領域中,我國國產化比例維持在較低的水平。通用輔助材料(電子功能、空穴功能等材料)國內市場占比 12%左右,而發(fā)光層材料占比不足5%,進口依賴程度高。目前,中國面板企業(yè)在關鍵材料上的議價能力較弱,未來國產替代空間較大。




7、 多用途新材料


(1) 聚苯醚(PPO): 我國企業(yè)產銷量躋身世界前列,高端領域仍需突破


? 聚苯醚(PPO)產業(yè)概況


聚苯醚樹脂(簡稱PPO)是一種性能優(yōu)秀的熱塑性工程塑料,是世界五大通用工程塑料之一。PPO無毒、透明、相對密度小,具有優(yōu)良的機械強度、耐應力松弛、抗蠕變性、耐熱性、耐化學腐蝕性,在電子電氣及家用電器、辦公自動化機械、IT、汽車、航空及軍工等領域具有廣泛的用途。但由于其耐氧化性、加工成型性差,成本高,應用受到了較大的限制。為克服這些缺陷,全球聚苯醚下游行業(yè)大多使用改性的聚苯醚,簡稱MPPO。憑借諸多優(yōu)于PPO的特性,MPPO開辟了如超高頻電子元件、光伏面板、印刷電路板、鋰離子電池、5G天線罩等諸多新的應用領域,成為了5G通信、新能源汽車、集成電路芯片等國家戰(zhàn)略新興產業(yè)的重要材料。

全球聚苯醚市場約200億元,產能約40萬噸。由于聚苯醚原粉生產技術壁壘較高,國外僅有沙特阿拉伯、日本等地區(qū)的少數企業(yè)具備生產,產能相對較小,導致國際市場聚苯醚呈現供不應求的局面。根據國化新材料研究院報告,2015年全球聚苯醚市場規(guī)模為116.63億元, 2020年達到了200億元,年復合增長率超過15%。隨著全球電力設備及新能源行業(yè)、汽車行業(yè)和家電行業(yè)的蓬勃發(fā)展,全球聚苯醚的市場需求也將快速增長。

PPO及MPPO生產高度集中,當前世界聚苯醚產業(yè)生產集中在發(fā)達國家少數公司。目前,沙特基礎工業(yè)公司(SABIC,收購了美國通用電氣的工程塑料業(yè)務)是世界上最大的聚苯醚生產商,年產能約為13.5萬噸/年,約占世界市場的46.6%。此外日本旭化成、日本三菱瓦斯化學公司等公司也在全球聚苯醚生產市場占重要地位。目前國內主要主要聚苯醚生產廠商為藍星集團南通星辰合成材料有限公司和鑫寶新材料科技有限公司。

從地區(qū)來看,聚苯醚的生產主要分布在美國、亞洲和歐洲地區(qū)。根據化工新材料的數據,從全球聚苯醚產能地區(qū)占比來看,聚苯醚產能占比最大的為美國,達到37%,其次是亞洲,占比為32%。

? 聚苯醚(PPO)國產替代情況


目前我國已經掌握改性聚苯醚生產技術,也實現了改性聚苯醚規(guī)?;a,國內產能約占全球產能的20.6%。根據公司官網公告,中國藍星目前聚苯醚樹脂年產能可達5萬噸,產能規(guī)模居全球前列,同時也是全球唯一同時掌握均相溶液縮聚法和沉淀縮聚法兩種工藝技術的聚苯醚樹脂制造商,中國藍星與鑫寶新材料等公司致力于國產PPO改性產品的研發(fā),利用物理化學改性方法。近年來連續(xù)開發(fā)出多種具有專用功能的PPO合金產品。但我國MPPO在品質、產量、品種牌號等方面均與歐美發(fā)達國家存在明顯差距,國內聚苯醚產業(yè)仍存在較大的發(fā)展空間。

2021年,國內聚苯醚市場規(guī)模達到35億元。但與此同時,我國PPO產能發(fā)展落后于需求,目前國產化率僅為30%。在未來,汽車輕量化及雙碳目標的提出,PPO材料的優(yōu)勢進一步凸顯,國內對聚苯醚和改性聚苯醚的需求將進一步上升。除了擴大MPPO生產規(guī)模,加快MPPO相容化技術、摻混技術和加工成型技術的研究和開發(fā),使MPPO從品種牌號上系列化、高性能化,積極開拓市場,滿足我國各工業(yè)部門的發(fā)展需求也迫在眉睫。


(2)對位芳綸:我國企業(yè)處于國際第二梯隊,5G產業(yè)發(fā)展帶動產品未來需求


? 對位芳綸產業(yè)概況


對位芳綸又稱芳綸—II、芳綸1414,具有耐化學腐蝕、高強度、高模量、阻燃等優(yōu)良性能。其強度是鋼的3倍、滌綸工業(yè)絲的4倍;初始模量為滌綸工業(yè)絲的4-10倍、聚酰胺纖維的10倍以上。對位芳綸穩(wěn)定性高,在150℃下收縮率為零,在260℃溫度下仍可保持原強度的65%,有“防彈纖維”之稱,是全球產量最大、用途最廣的高性能纖維之一,2021年全球市場規(guī)模達到30億美元。其應用領域主要包括防護服裝(主要為防彈裝備)、航空航天、汽車工業(yè)、光纜增強等。


由于芳綸材料技術壁壘高、研發(fā)周期長,投資門檻高,世界芳綸產業(yè)集中程度較高,全球對位芳綸產業(yè)幾乎由美國杜邦、日本帝人兩家公司壟斷。根據QYResearch的統(tǒng)計,目前國際對位芳綸產能約9.6萬噸,美國杜邦和日本帝人公司的產能約占全球總產能80%,產能分別為3.6萬噸/年和3.2萬噸/年,在全球處于壟斷地位。目前我國企業(yè)處于第二梯隊,中化國際、泰和新材、中芳特纖等企業(yè)產能均達到3000萬噸/年以上,初步形成了產業(yè)規(guī)模,但與杜邦、帝人等國際巨頭差距明顯。


? 對位芳綸國產替代情況


芳綸擁有極高的技術壁壘,和碳纖維、聚酰亞胺薄膜(PI 膜)并稱為制約我國發(fā)展高技術產業(yè)的三大瓶頸性關鍵高分子材料。前期我國沒有很好的解決對位芳綸的關鍵設備加工制造技術,導致我國對位芳綸的國產化進程比較緩慢,產品不穩(wěn)定,良品率不高,我國的對位芳綸產能尚停留于千噸級,國內僅中化國際、泰和新材中晨藍光、儀征化纖實現了對位芳綸的規(guī)模化生產。

根據前瞻產業(yè)研究院的相關數據,2020年我國對位芳綸進口依存度約為87%,進口替代需求迫切。近年對位芳綸面臨國內單兵防護裝備、航空航天等國防領域的高需求,價格大幅上漲,一方面國內日益嚴格的環(huán)保要求導致國內對位芳綸生產原料供應緊張,另一方面從進口端而言,美軍啟動彩服、頭盔、作戰(zhàn)靴等單兵武器裝具換裝使美國的對位芳綸需求大幅上升,而作為國內對位芳綸主要進口商的美國杜邦優(yōu)先保障美國供應,導致國內供給缺口增大,進口依賴度逐年上升。


2019-2020年間,泰和新材、儀征化纖、瑞盛新材料等企業(yè)規(guī)劃的對位芳綸產能陸續(xù)進入驗收與投產期,國內對位芳綸產能不斷擴大,未來國產化率有望持續(xù)提升。根據立鼎產業(yè)研究院的預測,至2025年,國內芳綸市場復合年增長率預計將達17%,國產化率有望達到50%。



(3) 高吸水性樹脂(SAP): 我國企業(yè)生產工藝取得較大突破,下游高端產品生產未來亟待加強


? 高吸水性樹脂(SAP)產業(yè)概況


高吸水性樹脂(簡稱SAP)是一種含強親水性基團的低交聯(lián)度高分子化合物,具備強大的吸水性、穩(wěn)定性、保水性且安全無毒。高吸水性樹脂的吸水量,可達自身質量的數百倍,吸水速度快,并且保水性強,即使在受熱、加壓條件下也不易失水,廣泛用于紙尿褲、衛(wèi)生巾、干燥劑、脫氧保鮮劑、醫(yī)用材料、農林抗旱保水、防沙治水等領域。

根據2020年《中國石油和化工大宗產品年度報告》的數據,高吸水性樹脂(SAP)下游消費中,用于生產嬰兒紙尿片/褲占總消費量的70%;用于生產成人失禁用品占總消費量的17%;用于生產女性衛(wèi)生用品占總消費量的9%;用于工業(yè)、農業(yè)保水劑等其它領域占總消費量的4%。據GIR (Global Info Research)調研,按收入計,2021年全球高吸水性樹脂(SAP)市場規(guī)模大約為128.9億美元,預計2028年達到180億美元。


全球高吸水性樹脂生產三巨頭為日本觸媒、德國巴斯夫和德國贏創(chuàng),產能均超過60萬t/a,為全球高吸水性樹脂生產企業(yè)的第一梯隊。住友、三大雅、LG化學、宜興丹森、臺塑等廠商總產能超過20萬t/a,為全球高吸水性樹脂生產企業(yè)的第二梯隊。根據立木信息咨詢統(tǒng)計,2020年全球前5的SAP企業(yè)產能占總產能的64.5%。其中,日本觸媒產能居世界之首,占總產能的17.4%;德國巴斯夫為第二位,占14.5%;德國贏創(chuàng)居第三位,占13.1%,其余住友精化和日本三大雅分別占10.9%和8.6%。從世界范圍來看,SAP行業(yè)生產格局相對穩(wěn)定,產能集中度較高。


? 高吸水性樹脂(SAP)國產替代情況


自2011年以來,中國本土企業(yè)在SAP生產工藝上取得較大突破,逐步邁入規(guī)模化生產階段,上海華誼、衛(wèi)星石化、盛虹石化等一批石化類企業(yè)的進入使得生產廠家實現了由上游丙烯酸原材料至中游產品生產的全產業(yè)鏈布局,行業(yè)發(fā)展格局更加穩(wěn)固。得益于國內SAP產業(yè)的蓬勃發(fā)展和下游應用領域的拓展,近年來國內SAP產業(yè)的市場規(guī)模穩(wěn)定增長。根據智研數據研究中心研報,從2014年到2020年,我國SAP行業(yè)規(guī)模由59.5億元上升到109億元,產能由82.8萬噸上升到150萬噸,均近乎翻了一倍,總產能已邁入國際第一梯隊,國際市場份額逐步提升。


盡管產能和規(guī)模均持續(xù)增長,但國內SAP行業(yè)仍存在較大的發(fā)展空間。第一,中國SAP行業(yè)高端產品不足,市場被日本觸媒等外資企業(yè)壟斷。第二,國內低端產能過剩并占據主導位置,產品同質化嚴重。除衛(wèi)星石化和萬華化學等頭部企業(yè)具備中高端產能外,其余企業(yè)產品同質化嚴重,行業(yè)議價能力差。第三,技術水平與國際巨頭存在明顯差距。國內SAP生產尚未達到批量化應用自動化生產線水平,產品穩(wěn)定性差,生產能耗高,連續(xù)生產周期短。此外根據海關總署相關數據,國內進口SAP主要來自韓國、中國臺灣及日本等國家或地區(qū),且多應用于生產標準嚴苛的衛(wèi)生用品;主要出口印度、印度尼西亞以及越南等國家或地區(qū),產品相對低端。國內企業(yè)亟須優(yōu)化生產工藝、拓展下游高端產品、提高核心競爭力。


來源:招商證券

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