新材料方向之一—輕量化材料。碳纖維以其出色的性能被用于航空航天、汽 車(chē)等多個(gè)領(lǐng)域。我國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)存在產(chǎn)能利用低、高端產(chǎn)品少的問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)碳纖維規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用開(kāi)發(fā)的雙自主化，是提升我國(guó)國(guó)防實(shí)力和保障供應(yīng)鏈 穩(wěn)定的關(guān)鍵。鋁合金車(chē)身板應(yīng)用在汽車(chē)最重的車(chē)身，是實(shí)現(xiàn)輕量化目標(biāo)的關(guān)鍵材料。我國(guó)生產(chǎn)工藝復(fù)雜的鋁合金車(chē)身板部分已經(jīng)開(kāi)始出口。鋁合金車(chē)身 板國(guó)產(chǎn)化是我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)提高競(jìng)爭(zhēng)力，幫助國(guó)家實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)的關(guān)鍵。 

新材料防方向之二—航空航天材料。聚酰亞胺（PI）在航空航天、高端電子元器件、半導(dǎo)體等多個(gè)尖端領(lǐng)域有很高應(yīng)用價(jià)值。我國(guó)在高端 PI 薄膜以及 其他高端 PI 產(chǎn)品仍面臨“卡脖子”問(wèn)題。碳化硅纖維（SiC 纖維）是繼碳纖 維之后發(fā)展的又一種新型高性能纖維。全球來(lái)看碳化硅纖維技術(shù)仍在快速發(fā) 展和迭代，中國(guó)企業(yè)有望迎來(lái)彎道超車(chē)的機(jī)遇。 

新材料方向之三—半導(dǎo)體材料。硅片是半導(dǎo)體器件和太陽(yáng)能電池的主要原材 料。光伏用硅片產(chǎn)能大多集中在我國(guó)，生產(chǎn)技術(shù)水平全球領(lǐng)先。半導(dǎo)體硅片 制作工藝更為復(fù)雜，部分國(guó)內(nèi)企業(yè)正努力打破技術(shù)壁壘。碳化硅是功率器件 的重要原材料，產(chǎn)業(yè)格局呈現(xiàn)美國(guó)獨(dú)大的特點(diǎn)；近年來(lái)該材料不斷在電動(dòng)車(chē)、 光伏、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域滲透，擁有強(qiáng)勁的下游需求。濺射靶材是集成電路的 核心材料之一；2013-2020 年全球靶材市場(chǎng)規(guī)模的復(fù)合增速達(dá) 14%。 

新材料方向之四—新型塑料。聚酰胺（PA）材料受制于國(guó)外企業(yè)對(duì)于原材料 生產(chǎn)技術(shù)的技術(shù)壁壘。在“碳中和”及“以塑代鋼”政策背景下，該材料國(guó) 產(chǎn)替代對(duì)我國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)、電子通信、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)步具有重大 意義。聚苯硫醚是一種具備優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)的特種工程塑料，對(duì)汽車(chē)輕 量化、大氣污染防治做出了重要的貢獻(xiàn)。聚乳酸因其優(yōu)異的機(jī)械性、環(huán)保性 等特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥設(shè)備及 3D 打印等諸多領(lǐng)域，但進(jìn)口依存度較大。 

新材料方向之五—電子電器電容新材料。電子漿料是制造厚膜電阻等電子元 件的關(guān)鍵，廣泛應(yīng)用于在光伏、航空、軍事等領(lǐng)域；目前國(guó)內(nèi)電子漿料龍頭 企業(yè)正致力于生產(chǎn)高質(zhì)量、高性價(jià)比的電子漿料，市占率有較大提升空間。電子陶瓷可廣泛應(yīng)用于通信、工業(yè)、汽車(chē)等領(lǐng)域，其中 MLCC 作為產(chǎn)量和需 求量最大的電子陶瓷，與電子元器件市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)和國(guó)家政策導(dǎo)向相匹配。 

新材料方向之六—多用途新材料。聚苯醚樹(shù)脂被廣泛用于電氣機(jī)械、IT、汽 車(chē)、軍工等，改性聚苯醚在全球的市場(chǎng)需求和消費(fèi)量逐年上升。對(duì)位芳綸產(chǎn) 業(yè)集中程度較高，目前國(guó)內(nèi)對(duì)位芳綸產(chǎn)能自給率約 20%左右，進(jìn)口依賴嚴(yán)重。高吸水性樹(shù)脂（SAP）具有吸水性好、價(jià)格適中、安全性好等特點(diǎn)，預(yù)計(jì) 2025 年全球 SAP 需求量將增長(zhǎng)至 440 萬(wàn)噸。國(guó)內(nèi)人口老齡化趨勢(shì)加重，疊加生 育政策放開(kāi)，預(yù)計(jì) 2023 年中國(guó) SAP 市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 145.1 億元。 

新材料方向之七—光學(xué)和電子化學(xué)品。光學(xué)膜廣泛應(yīng)用在電子顯示、建筑、 汽車(chē)、新能源等，目前我國(guó)在中低端光學(xué)膜領(lǐng)域已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代。在高端 光學(xué)膜領(lǐng)域，我國(guó)企業(yè)正通過(guò)內(nèi)生、外延兩種方式尋求技術(shù)突破和產(chǎn)業(yè)升級(jí)。光刻膠是一種在半導(dǎo)體制造、PCB、面板行業(yè)中使用的尖端材料。當(dāng)前我國(guó) 光刻膠國(guó)產(chǎn)化比例很低，高端半導(dǎo)體光刻膠基本完全依賴進(jìn)口，突破光刻膠 的海外技術(shù)壟斷已經(jīng)成為我國(guó)科技前沿攻關(guān)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。OLED 是全球新一 代顯示技術(shù)的代表，有望在手機(jī)面板領(lǐng)域成為主流顯示技術(shù)。我國(guó)生產(chǎn)商在 OLED 面板產(chǎn)業(yè)中積極擴(kuò)產(chǎn)，未來(lái)產(chǎn)能增長(zhǎng)較快，國(guó)產(chǎn)化 OLED 材料潛在需 求旺盛。在高價(jià)值的發(fā)光材料成品領(lǐng)域中，我國(guó)已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代，部 分細(xì)分產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)向國(guó)內(nèi)面板廠商的大批量供貨，但在技術(shù)和產(chǎn)能上和國(guó)際 領(lǐng)先水平仍有差距，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力仍有較大增強(qiáng)空間。

1、概述

1.1、材料歷史

我國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)正處于由中低端產(chǎn)品自給自足向中高端產(chǎn)品自主研發(fā)、進(jìn)口替代的過(guò)渡階段，位于全球新材料產(chǎn)業(yè)的第二梯隊(duì)，與美、日等優(yōu)勢(shì)企業(yè)還有一定的差距。2020 年 我國(guó)新材料總產(chǎn)值達(dá)到 5.3 萬(wàn)億元，較上一年增長(zhǎng) 15%，預(yù)計(jì) 2025 年新材料產(chǎn)業(yè)總產(chǎn) 值增加至 10 萬(wàn)億，年復(fù)合增長(zhǎng)率約為 13.5%。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)呈以特種功能材料、現(xiàn)代高分 子材料和高端金屬結(jié)構(gòu)材料為主要分布，分別占比 32%、24%和 19%。

新材料產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)顯著，細(xì)分方向領(lǐng)域地理分布各有側(cè)重。江蘇、山東、浙江和廣東四省新能源規(guī)模超過(guò) 10000 億，福建、安徽、湖北次之，規(guī)模超 5000 億。長(zhǎng)三角新材 料產(chǎn)業(yè)關(guān)注新能源汽車(chē)、生物、電子等領(lǐng)域，珠三角側(cè)重于高性能復(fù)合材料等的研發(fā)， 環(huán)渤海地區(qū)則對(duì)特種材料、前沿材料較為重視。

隨著國(guó)家政策對(duì)航天航空、軍事、光伏電子、生物醫(yī)療領(lǐng)域新材料及其下游產(chǎn)品的支持， 市場(chǎng)需求不斷擴(kuò)大，同時(shí)對(duì)產(chǎn)品性能的要求持續(xù)提升，新材料企業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模急劇擴(kuò)大、 對(duì)企業(yè)、科研人員研發(fā)能力的要求不斷提高。下游消費(fèi)電子、新能源、半導(dǎo)體、碳纖維等行業(yè)加速向國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)移，新材料國(guó)產(chǎn)化需求迫切，進(jìn)口替代仍將繼續(xù)推動(dòng)我國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)投資的未來(lái)發(fā)展。我國(guó)新材料領(lǐng)域投資在 2013-2017 年間顯著增加，之后有所回落，其原因是高端材料的開(kāi)發(fā)技術(shù)壁壘高、研發(fā) 周期長(zhǎng)、資本需求大、較難凸顯成本優(yōu)勢(shì)。科創(chuàng)板的推出正扶持著一批初創(chuàng)期新材料企 業(yè)，打通其融資渠道，鼓勵(lì)企業(yè)加大研發(fā)創(chuàng)新，從而促進(jìn)整體行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。

1.2、新材料圖譜

2、新材料方向之一——輕量化材料

2.1、碳纖維

碳纖維材料以其出色的性能被用于航空航天、風(fēng)電、體育休閑、汽車(chē)等多個(gè)領(lǐng)域，是新材料領(lǐng)域用途最廣泛、市場(chǎng)化最高的材料，被譽(yù)為“新材料之王”。全球碳纖維市場(chǎng)需 求近年快速增長(zhǎng)，我國(guó)也抓住機(jī)遇，發(fā)展成為全球第二大碳纖維生產(chǎn)國(guó)。但是，我國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)相比起國(guó)外還存在企業(yè)產(chǎn)能利用低、高端產(chǎn)品少、應(yīng)用開(kāi)發(fā)難的問(wèn)題，下游行 業(yè)還是嚴(yán)重依賴進(jìn)口碳纖維產(chǎn)品。在當(dāng)前國(guó)際環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)碳纖維規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用開(kāi)發(fā) 的雙自主化，是提升我國(guó)國(guó)防和制造業(yè)實(shí)力，保障供應(yīng)鏈穩(wěn)定的關(guān)鍵。公眾號(hào)《機(jī)械工程文萃》，工程師的加油站！

 碳纖維(Carbon Fiber)是由聚丙烯腈(PAN)(或?yàn)r青、粘膠)等有機(jī)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(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)纖維，作為高性能材料產(chǎn)于上世紀(jì) 60 年 代。碳纖維具備出色的力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性：作為目前實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)的高性能纖維 中具有最高比強(qiáng)度（強(qiáng)度比密度）和最高比剛度（模度比密度）的纖維，碳纖維是航空 航天、風(fēng)電葉片、新能源汽車(chē)等具有輕量化需求領(lǐng)域的理想材料。耐腐蝕、耐高溫、膨 脹系數(shù)小的特點(diǎn)使其得以作為惡劣環(huán)境下金屬材料的替代；另外，導(dǎo)電導(dǎo)熱特性拓展了 其在通訊電子領(lǐng)域的應(yīng)用。

按照每束碳纖維中單絲根數(shù)，碳纖維一般分為小絲束和大絲束兩個(gè)類(lèi)別。小絲束性能更 優(yōu)但價(jià)格較高，一般用于航天軍工等高科技領(lǐng)域，以及高端體育用品；大絲束成本較低， 往往應(yīng)用于基礎(chǔ)工業(yè)領(lǐng)域，包括土木建筑、交通運(yùn)輸和能源設(shè)備等。

（2）全球產(chǎn)能規(guī)模以及需求預(yù)期

2020 年，全球碳纖維運(yùn)行產(chǎn)能為 171650 噸，相比 2019 年增加了 16750 噸，增長(zhǎng)率 10.8%。美國(guó)、中國(guó)、日本承擔(dān)了主要的產(chǎn)能，分別占據(jù) 21.7%、21.1%、17.0%。當(dāng) 前各大生產(chǎn)商大約還有 8 萬(wàn)噸/年未建設(shè)完成的擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃，這也體現(xiàn)了廠家對(duì)行業(yè)前景 的樂(lè)觀預(yù)期。

需求層面，碳纖維市場(chǎng)的四大應(yīng)用行業(yè)是航空航天、風(fēng)電葉片、體育休閑、汽車(chē)，2020 年四大下游行業(yè)碳纖維需求量的占比超過(guò) 70%，產(chǎn)值占比超過(guò) 76%。

自 2015 年來(lái)，行業(yè)估計(jì)世界碳纖維需求量一直保持約 12%的增長(zhǎng)，但受疫情影響 2020 年全球?qū)μ祭w維需求量總計(jì) 10.7 萬(wàn)噸，相比 2019 年僅增長(zhǎng) 3%?？備N(xiāo)售金額約 26.15 億美元，同比下降 8.8%，主要原因在于疫情導(dǎo)致航空業(yè)重挫影響了高價(jià)值的高性能碳 纖維銷(xiāo)售。風(fēng)電領(lǐng)域則成為行業(yè)維持增長(zhǎng)的主要推動(dòng)力，碳纖維需求量在疫情下依然保持了 20%的年增長(zhǎng)。

短期來(lái)看，2021 年世界航空業(yè)的恢復(fù)和風(fēng)電設(shè)備的大量鋪設(shè)能夠讓碳纖維市場(chǎng)回到快 速增長(zhǎng)的通道。長(zhǎng)期來(lái)看，航空業(yè)需要消化 2020 年多余的產(chǎn)能，風(fēng)電將繼續(xù)作為未來(lái) 碳纖維市場(chǎng)增長(zhǎng)的主推動(dòng)力。2020 年 10 月，全球 400 余家風(fēng)能企業(yè)代表共同發(fā)布《風(fēng)能北京宣言》，規(guī)劃 2020-2025 年年度新增裝機(jī) 5000 萬(wàn)千瓦以上。在各大風(fēng)電廠家都 擴(kuò)產(chǎn)的背景下，目前碳纖維在風(fēng)電機(jī)中的應(yīng)用還未大規(guī)模鋪開(kāi)，僅世界風(fēng)電巨頭維斯塔 斯一家形成了規(guī)?；瘧?yīng)用。隨著其他風(fēng)電企業(yè)對(duì)碳纖維符合材料的應(yīng)用開(kāi)發(fā)，風(fēng)電行業(yè) 對(duì)碳纖維的需求可能會(huì)成倍增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)到 2025 年，世界碳纖維總需求量將超過(guò) 20 萬(wàn) 噸，折合年增長(zhǎng)率 13.3%。

此外，碳纖維在其他應(yīng)用領(lǐng)域還有很大潛力可以挖掘。以主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手鋁合金為例，碳 纖維和鋁合金同屬替換鋼材的輕量化材料，碳纖維在強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性等性能上都占優(yōu)， 并且在飛機(jī)部件、高性能汽車(chē)車(chē)架、自行車(chē)架等產(chǎn)品相比鋁合金都有更好的表現(xiàn)。但受 累于高昂的價(jià)格，目前碳纖維應(yīng)用大多局限于高附加值產(chǎn)品。2016 年世界鋁材年需求 量約是碳纖維的 500-600 倍，行業(yè)產(chǎn)值約為 50 倍，且受益于汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展鋁材需求 近年也在快速增長(zhǎng)。隨著技術(shù)的進(jìn)步壓低碳纖維的成本，未來(lái)碳纖維還有廣闊的市場(chǎng)空 間。

（3）全球主要公司、市場(chǎng)份額及其產(chǎn)能

碳纖維產(chǎn)業(yè)作為資本密集型和技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，全球碳纖維核心生產(chǎn)技術(shù)集中在日本、美國(guó)和歐洲。中國(guó)、韓國(guó)屬于近年來(lái)快速增長(zhǎng)的產(chǎn)業(yè)區(qū)域。

企業(yè)方面，日本東麗(Toray)在收購(gòu)美國(guó)卓爾泰克后從技術(shù)和產(chǎn)能上都明顯領(lǐng)跑業(yè)界，擁有世界約 30%的產(chǎn)能，是絕對(duì)的龍頭企業(yè)。其他主要的海外廠商包括日本東邦 （Toho/Teijin）、日本三菱麗陽(yáng)（MCCFC）、美國(guó)赫氏（Hexcel）、德國(guó)西德里（SGL）、 臺(tái)塑（FPC）等。中國(guó)作為世界第二大碳纖維生產(chǎn)國(guó)，也涌現(xiàn)了諸如吉林碳谷、中復(fù)神 鷹、光威復(fù)材等碳纖維生產(chǎn)企業(yè)，但總體來(lái)說(shuō)低端產(chǎn)品較多，產(chǎn)能較為分散，在高性能 碳纖維領(lǐng)域少有建樹(shù)，離行業(yè)巨頭們都還有較大距離。

（4）我國(guó)的發(fā)展水平、技術(shù)壁壘、需求缺口、進(jìn)口依存度

我國(guó)國(guó)產(chǎn)碳纖維產(chǎn)業(yè)多年來(lái)一直有“企業(yè)多，需求大，高產(chǎn)能，低產(chǎn)量”的特點(diǎn)，主要原因在于與國(guó)外產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)劣勢(shì)導(dǎo)致國(guó)產(chǎn)碳纖維需求低，再加上企業(yè)技術(shù)的落后導(dǎo)致無(wú) 法充分釋放產(chǎn)能。在產(chǎn)品研發(fā)應(yīng)用方面，長(zhǎng)期“摸著日本東麗過(guò)河”，以仿制為主，比較缺乏創(chuàng)新性。碳纖維作為國(guó)家重點(diǎn)關(guān)注的戰(zhàn)略物資，其產(chǎn)業(yè)發(fā)展直接關(guān)系到我國(guó)國(guó)防 和制造業(yè)的穩(wěn)定。

雖然我國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)喜人，但從產(chǎn)業(yè)綜合發(fā)展角度看，我國(guó)依然只能處于世界中游水平，主要體現(xiàn)在我國(guó)的碳纖維應(yīng)用市場(chǎng)與國(guó)際市場(chǎng)有較大不同。

目前，我國(guó)有望在風(fēng)電領(lǐng)域碳纖維應(yīng)用開(kāi)拓取得較大進(jìn)步，2018 年我國(guó)生產(chǎn)風(fēng)電葉片用碳纖維所用 8000 噸全部依賴進(jìn)口，且客戶大多在國(guó)外，2019 年則有 1000 噸來(lái)自國(guó) 內(nèi)供應(yīng)商，實(shí)現(xiàn)了零的突破。風(fēng)電葉片碳纖維當(dāng)前已經(jīng)成長(zhǎng)為數(shù)萬(wàn)噸級(jí)別的市場(chǎng)，如果國(guó)內(nèi)企業(yè)能夠在生產(chǎn)上突破對(duì)外國(guó)原材料的依賴，并在應(yīng)用上完成突破，能夠大大改善 國(guó)內(nèi)碳纖維企業(yè)的盈利空間，提高中國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)在國(guó)際上的地位，對(duì)中國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè) 是一次極大提振。

2.2、鋁合金汽車(chē)車(chē)身板

鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的合金，在航空、航天、汽車(chē)、機(jī)械制造、船舶及化學(xué)工業(yè) 中已大量應(yīng)用。在國(guó)家節(jié)能減排的政策導(dǎo)向下，汽車(chē)行業(yè)僅僅通過(guò)設(shè)計(jì)優(yōu)化汽車(chē)能耗已 很難達(dá)到國(guó)家越來(lái)越嚴(yán)格的燃油排放標(biāo)準(zhǔn)，因此汽車(chē)的輕質(zhì)化是行業(yè)確定的發(fā)展方向。鋁合金是汽車(chē)行業(yè)輕量化的主力材料，其中鋁合金車(chē)身板（Automotive body sheet, ABS）應(yīng)用在汽車(chē)最重的車(chē)身，是實(shí)現(xiàn)輕量化目標(biāo)的關(guān)鍵材料。目前我國(guó)已逐漸打開(kāi)國(guó) 產(chǎn)車(chē)用鋁合金市場(chǎng)甚至部分企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始出口，其中國(guó)內(nèi)企業(yè)和外企在國(guó)內(nèi)工廠均有生 產(chǎn)。鋁合金車(chē)身板的國(guó)產(chǎn)化是我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)提高競(jìng)爭(zhēng)力，幫助國(guó)家實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)的 關(guān)鍵。

（1）技術(shù)概述

鋁合金是鋁和鎂、銅、硅、錳各種金屬元素的產(chǎn)物，在和鋼結(jié)構(gòu)保持相同強(qiáng)度的條件下， 依舊比鋼架構(gòu) 50%。鋁合金塑性好，可加工成各種型材，且具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性 和抗蝕性。鋁是自然界含量最多的金屬元素，原材料礦物方便取得。目前鋁材工業(yè)上廣 泛使用，使用量?jī)H次于鋼。且鋁合金的回收率達(dá)到 80%，對(duì)環(huán)境的破壞較小，是理想 的輕量化材料，被廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、汽車(chē)、火車(chē)、船舶等制造工業(yè)。

以中國(guó)為例，中國(guó)規(guī)劃 2035 年國(guó)內(nèi)乘用車(chē)平均油耗由 2019 年的 5.6L/km 下降到 2L/km，汽車(chē)碳排放總量減少 20%。

汽車(chē)輕量化作為有效優(yōu)化汽車(chē)能耗的方法，成為了行業(yè)節(jié)能減排的重點(diǎn)發(fā)展方向。依照 世界鋁業(yè)協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)，汽車(chē)每減少 10%的重量，可減少 6%-8%的排放；每減少 100kg 重量，汽車(chē)百公里燃油消耗量能減少 0.4-0.5 升，鋁合金成了各國(guó)汽車(chē)制造商滿足環(huán)保 政策采用的主要減重手段之一。

汽車(chē)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(guò) 70%。鋁合金車(chē)身板屬于壓延鋁材，約占汽車(chē)用鋁量的 10%- 15% ，可用于生產(chǎn)如引擎蓋等多個(gè)汽車(chē)車(chē)身的大型部件。

中國(guó)是世界上最大的原鋁和鋁合金生產(chǎn)國(guó)。目前我國(guó)在汽車(chē)鋁合金零部件的生產(chǎn)使用上 已經(jīng)形成規(guī)模，但鋁合金車(chē)身板的研發(fā)生產(chǎn)進(jìn)步緩慢，嚴(yán)重依賴進(jìn)口。汽車(chē)車(chē)身約占汽 車(chē)總重量的 30%，是汽車(chē)中重量最大的部件，使用鋁合金板代替?zhèn)鹘y(tǒng)使用的鋼板生產(chǎn)汽 車(chē)內(nèi)外板最多可使整車(chē)減重 10% 左右，可見(jiàn)鋁合金車(chē)身板是汽車(chē)輕量化重要的部件。

（2）全球產(chǎn)能規(guī)模以及未來(lái)對(duì)該材料的需求預(yù)期

2020 年全球汽車(chē)鋁板帶年產(chǎn)能約在 390 萬(wàn)噸附近，集中在北美洲、歐洲和亞洲地區(qū)， 中國(guó)產(chǎn)能占全球比重約 26.2%，年產(chǎn)能約 102 萬(wàn)噸，居于世界第二，產(chǎn)能多為淘汰產(chǎn)能和落后產(chǎn)能。從產(chǎn)量和排產(chǎn)計(jì)劃看，訂單少，需求量低，產(chǎn)品也大多處于研發(fā)和驗(yàn)證 階段（部分產(chǎn)品不達(dá)標(biāo)因此接單量較低），2020 年綜合開(kāi)工率僅 20%，產(chǎn)能利用率嚴(yán) 重偏低。

在汽車(chē)輕量化需求增長(zhǎng)的大趨勢(shì)下，汽車(chē)用鋁需求有很大增長(zhǎng)空間。目前汽車(chē)產(chǎn)業(yè)用鋁 量在整車(chē)重量占比 20%-40%，單車(chē)耗鋁量 120-200 公斤。當(dāng)前燃油車(chē)銷(xiāo)量占據(jù)市場(chǎng)超 過(guò) 90%的份額，是汽車(chē)鋁材消耗的主力。未來(lái)新能源車(chē)市場(chǎng)將成為汽車(chē)用鋁的主要增量 市場(chǎng)：多國(guó)政府表示希望在 2025 年將新能源車(chē)市場(chǎng)占有率提升至 20%及以上，而純電 動(dòng)車(chē)作為主力新能源車(chē)品種，平均單車(chē)耗鋁量比燃油車(chē)高約 30kg。從 2018 年到 2020 年，全球新能源車(chē)銷(xiāo)量從約 200 萬(wàn)輛躍升至 331 萬(wàn)輛，預(yù)計(jì)到 2025 年能夠增長(zhǎng)至千萬(wàn) 輛級(jí)別。

汽車(chē)鋁板是汽車(chē)用鋁部件中增長(zhǎng)最快的部分：依據(jù) duckerworldwide 的估計(jì)，2015 至 2020 年，北美汽車(chē)平均用鋁量增長(zhǎng)了約 18%，期間汽車(chē)“四門(mén)兩蓋“平均用鋁量增長(zhǎng) 高達(dá) 163%。其中，北美汽車(chē)引擎蓋鋁化率從 2015 年的 50%升至 2020 年的 63%， 2025 年鋁化率可能超過(guò) 80%；車(chē)門(mén)的鋁化率從 2015 年的 5%升至 2020 年的 21%，至 2025 年可能超過(guò) 30%。在需求端的良好預(yù)期下，預(yù)計(jì)至 2025 年世界車(chē)用鋁板需求能 夠從現(xiàn)在的 250 萬(wàn)噸增至超過(guò) 400 萬(wàn)噸。

（3）全球主要公司、市場(chǎng)份額及其產(chǎn)能

目前全球范圍內(nèi)汽車(chē)鋁板有效產(chǎn)能主要分布在歐洲，北美和日本。規(guī)模較大的公司主要 有：歐洲海德魯鋁業(yè)公司、年邦鋁業(yè)(AMAG)；北美美國(guó)鋁業(yè)公司、肯聯(lián)鋁業(yè) （Constellium）、諾貝麗斯公司、特殊合金公司；日本神戶鋼鐵、日本聯(lián)合鋁業(yè)（UACJ） 等公司。

美國(guó)企業(yè)經(jīng)過(guò)多年發(fā)展和全球化布局的優(yōu)勢(shì)，逐漸在市場(chǎng)取得領(lǐng)先地位。美國(guó)幾大公司 在世界各大汽車(chē)產(chǎn)地投資開(kāi)設(shè)汽車(chē)鋁板工廠，利用供應(yīng)鏈優(yōu)勢(shì)占領(lǐng)市場(chǎng)。歐洲企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中舉步維艱，挪威海德魯公司已宣布于今年 3 月份出售了自己的壓延鋁產(chǎn)線；日 本企業(yè)則選擇了擁抱美國(guó)企業(yè)，合作建立工廠，2017 年神戶鋼鐵還爆發(fā)了造假事件， 市場(chǎng)地位進(jìn)一步下降。

中國(guó)企業(yè)自 2013 年來(lái)陸續(xù)開(kāi)始對(duì)汽車(chē)鋁板進(jìn)行研發(fā)，目前已小范圍供貨國(guó)內(nèi)外車(chē)企。 但目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家 90%的產(chǎn)量為內(nèi)板，生產(chǎn)技術(shù)較為復(fù)雜的外板產(chǎn)能以合資廠商諾 貝麗斯、神戶鋼鐵為主。高性能汽車(chē)鋁板產(chǎn)能的提升是增強(qiáng)我國(guó)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。

（4）我國(guó)的發(fā)展水平、技術(shù)壁壘、需求缺口、進(jìn)口依存度

中國(guó)汽車(chē)輕量化起步不足十年，對(duì)于汽車(chē)用鋁的研究較為滯后。在汽車(chē)鋁板的研發(fā)上， 存在技術(shù)難度高、資金投入大、產(chǎn)品認(rèn)證緩慢的問(wèn)題。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)大多都沒(méi)有技術(shù)基礎(chǔ)，整條生產(chǎn)線生產(chǎn)設(shè)備均需進(jìn)口，生產(chǎn)工藝多處于仿制國(guó)外階段，目前國(guó)外產(chǎn)品依然有較大競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。車(chē)用鋁板作為當(dāng)前汽車(chē)輕量化領(lǐng)域發(fā)展最快的方向。

新能源車(chē)的快速發(fā)展給予了國(guó)內(nèi)企業(yè)機(jī)遇：2020年新能源汽車(chē)年產(chǎn)量達(dá)到136.7萬(wàn)輛， 自 2018 年復(fù)合增長(zhǎng)率 11.1%。隨著國(guó)家對(duì)新能源車(chē)產(chǎn)業(yè)的大力支持，部分省市已開(kāi)始 制定禁售燃油車(chē)的時(shí)間表，新能源車(chē)銷(xiāo)量還會(huì)進(jìn)一步提升。2020 年我國(guó)汽車(chē)平均單車(chē) 用鋁量?jī)H 130 公斤，國(guó)產(chǎn)新能源車(chē)用鋁量也只有 160 公斤，離歐洲的 179 公斤、北美 的 211 公斤有較大差距，這提升了汽車(chē)銷(xiāo)量增長(zhǎng)和汽車(chē)用鋁量預(yù)期，也表明國(guó)內(nèi)汽車(chē)用 鋁產(chǎn)業(yè)都還有很大增長(zhǎng)潛力。

3、新材料方向之二——航空航天材料

3.1、聚酰亞胺

聚酰亞胺（PI）材料在航空航天、高端電子元器件、半導(dǎo)體等多個(gè)尖端領(lǐng)域有著很高的 應(yīng)用價(jià)值，在材料更新迭代方面扮演著重要的角色。目前，全球聚酰亞胺市場(chǎng)需求不斷 增長(zhǎng)，但很多高端 PI 產(chǎn)品、特種功能 PI 產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)仍被少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家壟斷，相 關(guān)生產(chǎn)技術(shù)被嚴(yán)格保護(hù)。目前，我國(guó)已在中低端 PI 薄膜、PI 纖維領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)， 并在電工級(jí) PI 薄膜領(lǐng)域獲得全球競(jìng)爭(zhēng)力。但是，高端 PI 薄膜以及其他高端 PI 產(chǎn)品仍 面臨“卡脖子”或產(chǎn)能不足的問(wèn)題，導(dǎo)致明顯的結(jié)構(gòu)性供需失衡。突破高端聚酰亞胺產(chǎn) 品的大規(guī)模量產(chǎn)對(duì)我國(guó)制造業(yè)升級(jí)、軍備升級(jí)換代、自主可控有著重要意義。

（1）技術(shù)概述

聚酰亞胺（PI）是綜合性能突出的有機(jī)高分子材料， 被譽(yù)為“二十一世紀(jì)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(zhǎng)期工作，短時(shí)間耐受 400℃以上的高溫。聚酰亞胺沒(méi)有明顯熔點(diǎn)，是目前能夠?qū)嶋H應(yīng)用的最耐高溫的 高分子材料。同時(shí)，該材料還具有高絕緣強(qiáng)度、耐溶、耐輻照、保溫絕熱、無(wú)毒、吸聲 降噪、易安裝維護(hù)等特點(diǎn)。當(dāng)前，聚酰亞胺已廣泛應(yīng)用在航空航天、船舶制造、半導(dǎo)體、 電子工業(yè)、納米材料、柔性顯示、激光等領(lǐng)域。根據(jù)具體產(chǎn)品形式的不同，聚酰亞胺可 以細(xì)分為 PI 泡沫、PI 薄膜、PI 纖維、PI 基復(fù)合材料、PSPI 等多種產(chǎn)品。

（2）全球產(chǎn)能規(guī)模以及未來(lái)對(duì)該材料的需求預(yù)期

2017 年，全球聚酰亞胺總產(chǎn)量達(dá) 14.9 萬(wàn)噸左右，2010-2017 年間復(fù)合年增長(zhǎng)率約 4.98%。同年，全球聚酰亞胺消費(fèi)量達(dá) 14.7 萬(wàn)噸，2010-2017 年間復(fù)合年增長(zhǎng)率約 4.92%。但 是，由于各國(guó)技術(shù)水平、主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)等方面的差異，不同國(guó)家生產(chǎn)的聚酰亞胺產(chǎn)品結(jié)構(gòu)明 顯不同。以美國(guó)、日本為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家擁有比較完善的技術(shù)儲(chǔ)備和產(chǎn)業(yè)布局，具備大 規(guī)模生產(chǎn)多種聚酰亞胺產(chǎn)品的能力。

PI 薄膜是市場(chǎng)規(guī)模最大的聚酰亞胺細(xì)分領(lǐng)域。2010 年以來(lái)，智能手機(jī)、電子顯示、柔 性電路板等領(lǐng)域快速發(fā)展，驅(qū)動(dòng) PI 薄膜產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。在 5G 與消費(fèi)電子創(chuàng)新周期的 驅(qū)動(dòng)下，天線材料、電子元器件、柔性顯示等領(lǐng)域有望維持強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭。另外，主 要國(guó)家在航空航天領(lǐng)域加大投入，將會(huì)拉動(dòng)高性能特種 PI 膜的需求。

在 PI 泡沫領(lǐng)域，目前產(chǎn)品以滿足軍用艦船、航空器的需求為主，在民用航空業(yè)、豪華 游輪、液化天然氣船方面也有一定使用價(jià)值。相比于聚酰亞胺薄膜，聚酰亞胺泡沫材料 的軍事敏感度更高，發(fā)達(dá)國(guó)家技術(shù)封鎖力度更大。隨著全球主要國(guó)家軍費(fèi)開(kāi)支的穩(wěn)步上 升，聚酰亞胺泡沫材料在軍品更新?lián)Q代過(guò)程中的滲透率有望逐漸上升，驅(qū)動(dòng)該領(lǐng)域市場(chǎng) 穩(wěn)步擴(kuò)容。

（3）全球主要公司、市場(chǎng)份額及其產(chǎn)能

PI 薄膜是最主要的聚酰亞胺產(chǎn)品，目前這一領(lǐng)域呈現(xiàn)寡頭壟斷的競(jìng)爭(zhēng)格局，90%以上 的市場(chǎng)份額掌握在美國(guó)、日本、韓國(guó)生產(chǎn)商的手中。發(fā)達(dá)國(guó)家行業(yè)寡頭對(duì) PI 薄膜生產(chǎn) 技術(shù)、生產(chǎn)工藝進(jìn)行嚴(yán)格保護(hù)。杜邦（Dupont）、日本宇部興產(chǎn)（Ube）、鐘淵化學(xué)（Kaneka）、 日本三菱瓦斯 MGC、韓國(guó)PI尖端素材（原 SKPI）以及中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)達(dá)邁科技（Taimide） 是當(dāng)前全球聚酰亞胺薄膜的主要生產(chǎn)商。生產(chǎn)高性能 PI 膜對(duì)設(shè)備定制、制作工藝、技 術(shù)人才等方面要求苛刻，且產(chǎn)品具備定制化、差異化的特征。生產(chǎn)商需要豐富的經(jīng)驗(yàn)積 累和充足的研發(fā)投入才能產(chǎn)出高性能 PI 膜。因此，高性能、高價(jià)值量 PI 膜的進(jìn)入壁壘 很高。

其他聚酰亞胺產(chǎn)品市場(chǎng)與 PI 薄膜市場(chǎng)類(lèi)似，主要市場(chǎng)份額掌握在少數(shù)企業(yè)手中，且以 海外知名公司為主，呈現(xiàn)寡頭競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)格局。其中，光敏型聚酰亞胺的生產(chǎn)基本被日本和美國(guó)企業(yè)壟斷。

3.2、碳化硅纖維

碳化硅纖維（SiC 纖維）是繼碳纖維之后發(fā)展的又一種新型高性能纖維，屬國(guó)家戰(zhàn)略性新興材料。當(dāng)前，采用碳化硅纖維制造的陶瓷基復(fù)合材料在航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值 非常顯著，西方發(fā)達(dá)國(guó)家已成功應(yīng)用此類(lèi)產(chǎn)品改良航空發(fā)動(dòng)機(jī)多個(gè)部件，提升了航空發(fā) 動(dòng)機(jī)的效率。隨著碳化硅纖維性能進(jìn)一步改善，生產(chǎn)工藝逐步優(yōu)化，未來(lái)該材料有望在更多航空 發(fā)動(dòng)機(jī)部件上應(yīng)用，并有望擴(kuò)展至其他高價(jià)值民用領(lǐng)域，潛在市場(chǎng)空間廣闊。公眾號(hào)《機(jī)械工程文萃》，工程師的加油站！

（1）概述及應(yīng)用方向

SiC 纖維是一種以有機(jī)硅化合物為原料，經(jīng)紡絲、碳化或氣相沉積而制得的具有β-碳化 硅結(jié)構(gòu)的無(wú)機(jī)纖維，屬于陶瓷纖維一類(lèi)。自 20 世紀(jì) 80 年代 SiC 纖維問(wèn)世以來(lái)，SiC 纖 維已有三次明顯的產(chǎn)品迭代，其耐熱性與強(qiáng)度都得到了明顯增強(qiáng)。目前，第三代碳化硅 纖維的最高耐熱溫度達(dá) 1800-1900℃，耐熱性和耐氧化性均優(yōu)于碳纖維。材料強(qiáng)度方面， 第三代碳化硅纖維拉伸強(qiáng)度達(dá) 2.5～4GPa，拉伸模量達(dá) 290～400GPa，在最高使用溫 度下強(qiáng)度保持率在 80%以上。目前，碳化硅纖維的潛在應(yīng)用包括耐熱材料、耐腐蝕材 料、纖維增強(qiáng)金屬、裝甲陶瓷、增強(qiáng)材料等方向，在航空航天、軍工裝備、民用航空器 等領(lǐng)域有較高使用價(jià)值。

SiC 纖維的一個(gè)主要用途是制作 SiC 復(fù)合陶瓷基材料（CMC 材料）。這種材料是在 SiC 陶瓷基體的基礎(chǔ)上，將 SiC 纖維作為增強(qiáng)材料引入基體中制作而成的，是一種尖端復(fù)合 材料。CMC 材料是高溫合金的替代品，相比于高溫合金具有更強(qiáng)的耐熱性、抗氧化性， 同時(shí)具有更低的密度。在航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，應(yīng)用 CMC 材料可以進(jìn)一步提高渦輪進(jìn)氣溫 度，進(jìn)而提升發(fā)動(dòng)機(jī)效率。同時(shí)，CMC 材料降低了結(jié)構(gòu)密度，實(shí)現(xiàn)了輕量化，提升了 航空器的推重比。因此，SiC 復(fù)合陶瓷基材料被認(rèn)為是臨近空間飛行器、可重復(fù)使用航 天器的熱結(jié)構(gòu)部件的理想材料，其研發(fā)和應(yīng)用得到了主流機(jī)構(gòu)與航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造商的高度重視。

目前，西方發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)商已將 CMC 材料應(yīng)用于多個(gè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件，主要包括 發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴口、渦輪靜子葉片、噴管調(diào)節(jié)片、燃燒室火焰筒等部位。但是，由于 CMC 材料具有脆性易斷、加工性弱的缺點(diǎn)，其在渦輪轉(zhuǎn)子、高壓渦輪領(lǐng)域的運(yùn)用仍在探索中。

（2）全球產(chǎn)能規(guī)模以及未來(lái)對(duì)該材料的需求預(yù)期

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2015 年全球連續(xù)碳化硅纖維的總產(chǎn)量達(dá) 300 噸。未來(lái)幾年，隨著美日 主要生產(chǎn)商進(jìn)一步擴(kuò)產(chǎn)，中國(guó)、中東生產(chǎn)商入局，預(yù)計(jì)世界碳化硅纖維總產(chǎn)量至 2025 年有望增長(zhǎng)至 500 噸左右。根據(jù) Stratistics MRC 預(yù)測(cè)，SiC 纖維市場(chǎng) 2017 年的估值為 2.5 億美元左右。隨著 SiC 纖維的研究工作不斷深入、使用場(chǎng)景逐步增加，其市場(chǎng)需求 有望快速擴(kuò)大。預(yù)計(jì)到 2026 年 SiC 纖維的市場(chǎng)規(guī)模將增長(zhǎng)至 35.87 億美元，復(fù)合年增 長(zhǎng)率將達(dá)到 34.4%。

SiC 下游最主要的應(yīng)用之一是 CMC 材料，根據(jù) MarketsandMarkets 預(yù)測(cè)，2021 年全 球 CMC 材料市場(chǎng)的市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到 88 億美元。未來(lái)十年，伴隨著綜合國(guó)力的增強(qiáng)以及 國(guó)際形勢(shì)的不確定性，以中國(guó)為代表的主要發(fā)展中國(guó)家有望加大航空航天領(lǐng)域的投入力 度，對(duì)新一代的航空器及航空發(fā)動(dòng)機(jī)的需求有望大幅提升。在此背景下，憑借輕量化、 高耐熱、抗氧化的顯著優(yōu)勢(shì)，SiC 纖維復(fù)合陶瓷基材料（CMC 材料）的使用率有望大幅增長(zhǎng)。

（3）全球主要公司、市場(chǎng)份額及其產(chǎn)能

1975 年，日本東北大學(xué) Yajima（矢島圣使）教授使用聚碳硅烷作為原材料，利用先驅(qū) 體轉(zhuǎn)化法，成功制作出連續(xù)的無(wú)機(jī) SiC 纖維。20 世紀(jì) 80 年代末，宇部興產(chǎn)公司（Ube Industries）和日本碳素公司（Nippon Carbon）先后實(shí)現(xiàn)了 SiC 纖維的工業(yè)化生產(chǎn)，SiC 纖維的大規(guī)模生產(chǎn)在日本率先展開(kāi)。

經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展，美日等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)形成了多個(gè)代際的 SiC 纖維產(chǎn)品體系，并 推出了高性能、高純度、高價(jià)值的第三代 SiC 纖維產(chǎn)品。目前，日本碳素公司（Nippon Carbon）和宇部興產(chǎn)公司（Ube Industries）的 SiC 纖維產(chǎn)品產(chǎn)量最大，能達(dá)到百噸 級(jí)。

（4）我國(guó)的發(fā)展水平、技術(shù)壁壘、需求缺口、進(jìn)口依存度

連續(xù)碳化硅纖維在航空航天、國(guó)防軍工等領(lǐng)域有極高的應(yīng)用價(jià)值，屬于軍事敏感物資。因此，西方發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)碳化硅纖維產(chǎn)品、技術(shù)實(shí)施嚴(yán)格的保密封鎖，中國(guó)只能依靠自主 研發(fā)實(shí)現(xiàn)高性能碳化硅纖維的國(guó)產(chǎn)化。突破碳化硅纖維新材料的大規(guī)模量產(chǎn)，是我國(guó)實(shí) 現(xiàn)空軍現(xiàn)代化、高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)國(guó)產(chǎn)化的重要一環(huán)?？紤]到國(guó)防安全、自主可控的戰(zhàn) 略意義，以及我國(guó)航空制造、空軍裝備的廣闊升級(jí)空間，國(guó)產(chǎn)高性能碳化硅纖維的潛在 需求巨大。當(dāng)前，在建軍百年奮斗目標(biāo)的指引下，國(guó)防、軍隊(duì)現(xiàn)代化進(jìn)程有望加速推進(jìn)， 我國(guó)碳化硅纖維行業(yè)將迎來(lái)歷史性的發(fā)展機(jī)遇。

我國(guó)對(duì)高性能連續(xù) SiC 纖維產(chǎn)品的研究始于上世紀(jì) 80 年代，經(jīng)過(guò) 30 余年的發(fā)展，目 前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)質(zhì)性突破。截至目前，中國(guó)國(guó)產(chǎn) SiC 纖維產(chǎn)品性能已接近國(guó)外第二代 SiC 纖維 產(chǎn)品。

4、新材料方向之三——半導(dǎo)體材料

4.1、硅片

硅片位于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈上游，是半導(dǎo)體器件和太陽(yáng)能電池的主要原材料，主要應(yīng)用于光 伏和半導(dǎo)體兩個(gè)領(lǐng)域，下游需求近年來(lái)不斷增長(zhǎng)。分領(lǐng)域來(lái)看，光伏用硅片的產(chǎn)能大多 集中在我國(guó)，中環(huán)、隆基等龍頭公司實(shí)力強(qiáng)勁，生產(chǎn)技術(shù)水平全球領(lǐng)先；半導(dǎo)體硅片相 對(duì)于光伏用硅片而言制作工藝更為復(fù)雜，應(yīng)用場(chǎng)景也更多，市場(chǎng)價(jià)值更高，然而我國(guó)的 半導(dǎo)體硅片產(chǎn)業(yè)起步晚，發(fā)展水平較為落后，全球市場(chǎng)被日本廠家壟斷，市場(chǎng)主流的 12 寸硅片在我國(guó)仍未達(dá)到規(guī)?；a(chǎn)，嚴(yán)重依賴進(jìn)口，以滬硅產(chǎn)業(yè)為代表的國(guó)內(nèi)企業(yè)正努力打破技術(shù)壁壘，國(guó)產(chǎn)化替代的空間廣闊。

（1）硅片下游應(yīng)用廣泛，是半導(dǎo)體器件和光伏電池的重要材料

硅是一種良好的半導(dǎo)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(guò)拉單晶制作成硅棒，然后進(jìn)行切割就形成了硅片。硅片主要用于半導(dǎo) 體、光伏兩大領(lǐng)域，半導(dǎo)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(dǎo)體 用硅片在 9N-11N（99.9999999%-99.999999999%)左右，制作工藝更加復(fù)雜，下游應(yīng) 用也更為廣泛。半導(dǎo)體用硅片位于產(chǎn)業(yè)鏈的最上游，主要應(yīng)用于集成電路、分立器件及 傳感器，是制造芯片的關(guān)鍵材料，影響著更下游的汽車(chē)、計(jì)算機(jī)等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，是半導(dǎo) 體產(chǎn)業(yè)鏈的基石。

（2）光伏用硅片：我國(guó)產(chǎn)能領(lǐng)先，龍頭企業(yè)實(shí)力強(qiáng)勁

光伏產(chǎn)業(yè)是國(guó)家戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)之一，光伏用硅片位于光伏產(chǎn)業(yè)鏈的上游，近年來(lái)其需求 在不斷上升，據(jù) CPIA 預(yù)測(cè)，全球光伏市場(chǎng)的年裝機(jī)量在 2021 年將會(huì)達(dá)到 150GW， 具有廣闊的市場(chǎng)和發(fā)展前景。我國(guó)是世界上最大的光伏用單晶硅片的生產(chǎn)國(guó)，據(jù)中國(guó)有 色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)硅業(yè)分會(huì)統(tǒng)計(jì)，截至 2019 年底，我國(guó)單晶硅片產(chǎn)能為 115GW，占全 球的 97.6%。龍頭企業(yè)隆基和中環(huán)占據(jù)國(guó)內(nèi)單晶硅片 50%以上的市場(chǎng)份額，并在持續(xù) 擴(kuò)張產(chǎn)能的進(jìn)程之中，新勢(shì)力公司上機(jī)數(shù)控和京運(yùn)通也在加速擴(kuò)產(chǎn)。公眾號(hào)《機(jī)械工程文萃》，工程師的加油站！

（3）半導(dǎo)體硅片：嚴(yán)重依賴進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)替代空間廣闊

受益于半導(dǎo)體產(chǎn)品的技術(shù)進(jìn)步和下游相關(guān)電子消費(fèi)品的品類(lèi)增加，半導(dǎo)體硅片的需求量 逐年上升，規(guī)模不斷增長(zhǎng)，2020 年全球半導(dǎo)體硅片的出貨量達(dá)到 12.41 億平方英寸， 根據(jù) Gartner 的預(yù)測(cè)，2020 年全球硅片市場(chǎng)的規(guī)模將達(dá)到 110 億美元左右，半導(dǎo)體硅 片的市場(chǎng)前景廣闊。

由于半導(dǎo)體硅片行業(yè)技術(shù)壁壘較高，當(dāng)今全球半導(dǎo)體硅片行業(yè)被巨頭壟斷，集中度高， 中國(guó)大陸地區(qū)廠商體量小。2020 年全球前五大硅片提供商日本信越化學(xué)（Shin-Etsu）、 日本勝高（SUMCO）、中國(guó)臺(tái)灣環(huán)球晶圓（GlobalWafers）、德國(guó)世創(chuàng)（Silitronic）、韓 國(guó)鮮京矽特?。⊿KSiltron）市占率合計(jì)超過(guò) 80%，我國(guó)大陸本土廠商滬硅產(chǎn)業(yè)市占率 約 2.2%，體量較小。

硅片尺寸越大，單位晶圓生產(chǎn)效率越高。從 20 世紀(jì) 70 年代開(kāi)始硅片就朝著大尺寸方 向發(fā)展，當(dāng)今全球最大尺寸的量產(chǎn)型硅片尺寸為 300mm，也就是 12 英寸硅片。12 英 寸晶圓的需求近年來(lái)不斷上升，據(jù)日本勝高預(yù)測(cè)，12 英寸晶圓 2020-2024 年的 CAGR 可達(dá) 5.1%。全球的半導(dǎo)體硅片產(chǎn)能主要集中在行業(yè)巨頭，我國(guó)半導(dǎo)體硅片起步晚，發(fā) 展較為落后，僅有少數(shù)幾家企業(yè)具有 200mm（8 英寸）硅片的生產(chǎn)力，我國(guó)的 12 英寸 硅片在 2017 年以前全部依賴進(jìn)口。

制作大硅片對(duì)硅的純度要求很高，對(duì)倒角、精密磨削的加工工藝也有非常高的要求，我 國(guó)的工藝水平落后，尚未實(shí)現(xiàn) 12 英寸硅片的規(guī)?；a(chǎn)。滬硅產(chǎn)業(yè)在 2018 年實(shí)現(xiàn)了 12 寸硅片規(guī)?；N(xiāo)售，打破了大尺寸硅片國(guó)產(chǎn)率為 0 的局面。12 英寸硅片仍然是當(dāng)今 硅片市場(chǎng)的主流，國(guó)內(nèi)廠商具備追趕機(jī)會(huì)，大尺寸硅片的國(guó)產(chǎn)替代仍然具有較大的空間。為推動(dòng)半導(dǎo)體硅片這一重要材料的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程，我國(guó)政府也出臺(tái)了一系列政策來(lái)支持產(chǎn)業(yè)發(fā)展，推動(dòng)大尺寸硅片的研發(fā)制造，促進(jìn)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

4.2、碳化硅（SiC）

碳化硅是第三代半導(dǎo)體材料，具有非常優(yōu)越的性能，是功率器件的重要原材料，近年來(lái) 各國(guó)都投入大量人力物力發(fā)展相關(guān)產(chǎn)業(yè)。碳化硅行業(yè)門(mén)檻比較高，我國(guó)生產(chǎn)技術(shù)水平及 較為落后，目前產(chǎn)業(yè)格局呈現(xiàn)美國(guó)獨(dú)大的特點(diǎn)，僅Cree 一家公司就占據(jù)導(dǎo)電型碳化硅 晶片全球 62%的份額。碳化硅市場(chǎng)的發(fā)展前景廣闊，近年來(lái)不斷在電動(dòng)車(chē)、光伏、軌道 交通、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域滲透，擁有強(qiáng)勁的下游需求，市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大。我國(guó)也在對(duì)碳 化硅全產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行布局，今年來(lái)相關(guān)專(zhuān)利數(shù)量不斷上升，以天科合達(dá)為代表的晶片生產(chǎn) 廠商的市占率也在逐年提高，我國(guó)的碳化硅產(chǎn)業(yè)的未來(lái)發(fā)展空間較大。

（1）第三代半導(dǎo)體材料，新能源與 5G 的基石

碳化硅是目前發(fā)展最成熟的寬禁帶半導(dǎo)體材料，也是第三代半導(dǎo)體材料的代表材料。碳 化硅材料具有很多優(yōu)點(diǎn)：化學(xué)性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)小、耐磨耐高壓。采 用碳化硅材料的產(chǎn)品，與相同電氣參數(shù)的產(chǎn)品比較，可縮小 50%體積，降低 80%能量 損耗，由于這些特性，世界各國(guó)對(duì)碳化硅材料非常重視，紛紛投入大量精力促進(jìn)相關(guān)產(chǎn) 業(yè)發(fā)展，國(guó)際上的各大半導(dǎo)體巨頭也都投入巨資發(fā)展碳化硅器件。隨著技術(shù)工藝的成熟、 制備成本的下降，應(yīng)用在各類(lèi)功率器件上，近年來(lái)碳化硅功率器件在新能源汽車(chē)領(lǐng)域滲 透率持續(xù)上升，是未來(lái)新能源、5G 通信領(lǐng)域中 SiC、GaN 器件的重要原材料。

（2）歐美占據(jù) SiC 產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵位置

碳化硅生產(chǎn)過(guò)程分為單晶生長(zhǎng)、外延層生長(zhǎng)及器件制造三大步驟，對(duì)應(yīng)的是產(chǎn)業(yè)鏈襯底、 外延、器件與模組三大環(huán)節(jié)。碳化硅行業(yè)存在較高的技術(shù)門(mén)檻，研發(fā)時(shí)間長(zhǎng)，美國(guó)、歐 洲、日本等國(guó)家與地區(qū)多年來(lái)不斷改良碳化硅單晶的制備技術(shù)、研發(fā)制造相關(guān)設(shè)備，在 碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)都具有較大優(yōu)勢(shì)。行業(yè)巨頭 CREE 實(shí)力強(qiáng)勁，其旗下的 Wolfspeed 擁有垂直一體化的生產(chǎn)能力，在功率和射頻器件市場(chǎng)具有領(lǐng)導(dǎo)地位；歐洲的英飛凌、意 法半導(dǎo)體等公司擁有完整的碳化硅生產(chǎn)以及應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈;日本的羅姆半導(dǎo)體、三菱電機(jī) 等在碳化硅功率模塊開(kāi)發(fā)方面領(lǐng)先；近年來(lái)代工企業(yè)也在增多，大陸與中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)企業(yè)逐 步進(jìn)入，代工企業(yè)包括大陸的三安集成、中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的漢磊科技等。

目前，碳化硅產(chǎn)業(yè)格局呈現(xiàn)美國(guó)獨(dú)大的特點(diǎn)。以重要產(chǎn)品導(dǎo)電型碳化硅晶片為例，2018 年美國(guó)占有全球產(chǎn)量的 70%以上，僅 CREE 一家公司就占據(jù) 62%的市場(chǎng)份額，剩余份 額大部分被日本和歐洲的其他企業(yè)占據(jù)，中國(guó)企業(yè)僅占 1.7%的份額。

（3）新能源汽車(chē)、光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)碳化硅市場(chǎng)成長(zhǎng)

碳化硅是極限功率器件的理想材料，耐高溫高壓，能源轉(zhuǎn)換效率高，應(yīng)用領(lǐng)域廣闊。目 前碳化硅功率器件有四個(gè)主要應(yīng)用場(chǎng)景：

1）新能源汽車(chē)：電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(dǎo)體器件；

4）智能電網(wǎng)：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)。隨著碳化硅功率器件的進(jìn)一步發(fā)展，其在各個(gè)領(lǐng)域的滲透率不斷提高，據(jù) Yole，全球車(chē)載 SiC 功率器件的市場(chǎng)空間 為預(yù)計(jì)到 2024 年可以達(dá)到 19.3 億美金，對(duì)應(yīng) 2018-2024 年復(fù)合增速達(dá)到 29%。據(jù)天 科合達(dá)招股說(shuō)明書(shū)預(yù)測(cè)，碳化硅功率器件在光伏逆變器中的占比在2025年將達(dá)到50%， 軌道交通中碳化硅器件應(yīng)用占比也將逐步上升。

在電動(dòng)車(chē)和光伏逆變器需求的拉動(dòng)下，根據(jù) Omdia 預(yù)測(cè)，碳化硅和氮化鎵功率半導(dǎo)體 的新興市場(chǎng)預(yù)計(jì)在 2021 年突破 10 億美元；根據(jù) IHS Markit 數(shù)據(jù)，2018 年碳化硅功率 器件市場(chǎng)規(guī)模約 3.9 億美元，受益于新能源汽車(chē)需求增長(zhǎng)以及光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，預(yù)計(jì)到 2027 年碳化硅功率器件的市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò) 100 億美元，碳化硅行業(yè)的成長(zhǎng)動(dòng)力充足。

4.3、高純金屬濺射靶材

濺射靶材是集成電路的核心材料之一，近年來(lái)向著高濺射率、高純金屬的方向發(fā)展。其 下游應(yīng)用場(chǎng)景主要包括半導(dǎo)體、面板、太陽(yáng)能電池，隨著消費(fèi)電子終端市場(chǎng)的發(fā)展與完 善，高純金屬濺射靶材的下游需求不斷上升，2013-2020 年全球靶材市場(chǎng)規(guī)模的復(fù)合增 速達(dá) 14%，市場(chǎng)規(guī)模逐漸擴(kuò)大。濺射靶材的行業(yè)壁壘較高，美國(guó)與日本企業(yè)掌握核心技 術(shù)，壟斷全球市場(chǎng)。我國(guó)的濺射靶材行業(yè)起步較晚，較為落后，但市場(chǎng)需求全球領(lǐng)先， 國(guó)產(chǎn)替代空間大。國(guó)內(nèi)企業(yè)正在逐漸突破技術(shù)瓶頸，為打破美日壟斷高端靶材市場(chǎng)的不 利局面而努力。

（1）集成電路的核心材料

濺射是制備薄膜材料的重要技術(shù)之一，濺射是指利用離子源產(chǎn)生的離子，在真空中經(jīng)過(guò) 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(dòng)能交 換，使固體表面的原子離開(kāi)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(chēng)為濺射靶材。集成電路中單元器件內(nèi)部的介質(zhì)層、導(dǎo)體層甚至保護(hù)層都要 用到濺射鍍膜工藝。

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(chǎn)業(yè)鏈主要包括金屬提純、 靶材制造、濺射鍍膜和終端應(yīng)用等環(huán)節(jié)。靶材制造和濺射鍍膜環(huán)節(jié)是整個(gè)濺射靶材產(chǎn)業(yè) 鏈中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)工藝水平要求高，存在較高的進(jìn)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(xiàn)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。

（2）消費(fèi)電子推動(dòng)靶材市場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)大

高純?yōu)R射靶材產(chǎn)品的下游產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)容量近年來(lái)在逐步擴(kuò)大：

1）半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)：隨著智能 手機(jī)、平板電腦等終端消費(fèi)領(lǐng)域?qū)Π雽?dǎo)體需求的持續(xù)增長(zhǎng)，半導(dǎo)體市場(chǎng)容量進(jìn)一步提升， 半導(dǎo)體行業(yè)所需濺射靶材品種繁多，需求量大，穩(wěn)定的下游市場(chǎng)增速將有力地促進(jìn)濺射 靶材銷(xiāo)售規(guī)模的增長(zhǎng)；

2）平板顯示器產(chǎn)業(yè)：近年來(lái)，液晶顯示器逐漸成為全球主流的 顯示技術(shù)，在平面顯示市場(chǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用。為了保證平板顯示器大面積膜層的均 勻性，濺射技術(shù)越來(lái)越多地被用來(lái)制備這些膜層。

20 世紀(jì) 90 年代以來(lái)，消費(fèi)電子等終端應(yīng)用市場(chǎng)的飛速發(fā)展推動(dòng)高純?yōu)R射靶材產(chǎn)業(yè)的發(fā) 展，市場(chǎng)規(guī)模高速增長(zhǎng)。2013-2020 年，全球?yàn)R射靶材市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將從 75.6 億美元 上升至 195.63 億美元，復(fù)合增速為 14.42%。

（3）高端靶材研制與生產(chǎn)主要集中在美國(guó)和日本

國(guó)外知名靶材公司在靶材研發(fā)生產(chǎn)方面已有幾十年的沉淀。全球范圍內(nèi)，濺射靶材產(chǎn)業(yè) 鏈各環(huán)節(jié)參與企業(yè)數(shù)量基本呈金字塔型分布，高純?yōu)R射靶材制造環(huán)節(jié)技術(shù)門(mén)檻高、設(shè)備 投資大，具有規(guī)?；a(chǎn)能力的企業(yè)數(shù)量相對(duì)較少，主要分布在美國(guó)、日本等國(guó)家和地 區(qū)。目前全球?yàn)R射靶材市場(chǎng)內(nèi)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(chǎng)份額占比分別為 30%、20%、20%和 10%，合計(jì)壟斷了全球 80%的 市場(chǎng)份額。其中最高端的晶圓制造靶材市場(chǎng)基本被這四家公司所壟斷，合計(jì)約占全球晶 圓制造靶材市場(chǎng)份額的 90%，JX 日礦金屬規(guī)模最大，占全球晶圓制造靶材市場(chǎng)份額比 例為 30%。

（4）高端靶材國(guó)內(nèi)需求強(qiáng)勁，國(guó)產(chǎn)替代空間大

據(jù)測(cè)算 2019 年國(guó)內(nèi)需求占全球靶材市場(chǎng)規(guī)模超過(guò) 30%，而本土廠商供給約占國(guó)內(nèi)市 場(chǎng)的 30%，高端靶材主要從美日韓進(jìn)口，國(guó)內(nèi)靶材市場(chǎng)至少有十倍的進(jìn)口替代空間。僅 就半導(dǎo)體用戶靶材而言，據(jù)中國(guó)電子材料行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2020 年國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體領(lǐng)域用濺 射靶材市場(chǎng)規(guī)模 16.15 億元人民幣。預(yù)計(jì)到 2025 年，國(guó)內(nèi)晶圓制造用濺射靶材市場(chǎng)規(guī) 模將增長(zhǎng)至 2.17 億美元，封裝領(lǐng)域用濺射靶材將增長(zhǎng)至 1.18 億美元，合計(jì) 3.35 億美 元，大約是人民幣 23.45 億元人民幣左右