我國新材料產(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)口替代的過渡階段；國內(nèi)高端新材料技術(shù)和生產(chǎn)偏弱，近年來產(chǎn)能雖有顯著提高，但未能滿足國內(nèi)高端產(chǎn)品需求，材料強國之路任重而道遠(yuǎn)。

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、汽車等多個領(lǐng)域。我國碳纖維產(chǎn)業(yè)存在產(chǎn)能利用低、高端產(chǎn)品少的問題。實現(xiàn)碳纖維規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用開發(fā)的雙自主化，是提升我國國防實力和保障供應(yīng)鏈穩(wěn)定的關(guān)鍵。鋁合金車身板應(yīng)用在汽車最重的車身，是實現(xiàn)輕量化目標(biāo)的關(guān)鍵材料。我國生產(chǎn)工藝復(fù)雜的鋁合金車身板部分已經(jīng)開始出口。鋁合金車身板國產(chǎn)化是我國汽車產(chǎn)業(yè)提高競爭力，幫助國家實現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)的關(guān)鍵。

新材料方向之二 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)體等多個尖端領(lǐng)域有很高應(yīng)用價值。我國在高端PI薄膜以及其他高端PI產(chǎn)品仍面臨“卡脖子”問題。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。全球來看碳化硅纖維技術(shù)仍在快速發(fā)展和迭代，中國企業(yè)有望迎來彎道超車的機遇。

新材料方向之三 半導(dǎo)體材料

硅片是半導(dǎo)體器件和太陽能電池的主要原材料。光伏用硅片產(chǎn)能大多集中在我國，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)美國獨大的特點；近年來該材料不斷在電動車、光伏、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域滲透，擁有強勁的下游需求。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）材料受制于國外企業(yè)對于原材料生產(chǎn)技術(shù)的技術(shù)壁壘。在“碳中和”及“以塑代鋼”政策背景下，該材料國產(chǎn)替代對我國新能源產(chǎn)業(yè)、電子通信、交通運輸?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，對汽車輕量化、大氣污染防治做出了重要的貢獻(xiàn)。聚乳酸因其優(yōu)異的機械性、環(huán)保性等特點而廣泛應(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、航空等領(lǐng)域；目前國內(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，與電子元器件市場發(fā)展趨勢和國家政策導(dǎo)向相匹配。

新材料方向之六 多用途新材料

聚苯醚樹脂被廣泛用于電氣機械、IT、汽車等領(lǐng)域，改性聚苯醚在全球的市場需求和消費量逐年上升。對位芳綸產(chǎn)業(yè)集中程度較高，目前國內(nèi)對位芳綸產(chǎn)能自給率約20%左右，進(jìn)口依賴嚴(yán)重。高吸水性樹脂（SAP）具有吸水性好、價格適中、安全性好等特點，預(yù)計2025年全球SAP需求量將增長至440萬噸。國內(nèi)人口老齡化趨勢加重，疊加生育政策放開，預(yù)計2023年中國SAP市場規(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、新能源等領(lǐng)域，目前我國在中低端光學(xué)膜領(lǐng)域已經(jīng)實現(xiàn)國產(chǎn)替代。在高端光學(xué)膜領(lǐng)域，我國企業(yè)正通過內(nèi)生、外延兩種方式尋求技術(shù)突破和產(chǎn)業(yè)升級。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)前我國光刻膠國產(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，有望在手機面板領(lǐng)域成為主流顯示技術(shù)。我國生產(chǎn)商在OLED面板產(chǎn)業(yè)中積極擴產(chǎn)，未來產(chǎn)能增長較快，國產(chǎn)化OLED材料潛在需求旺盛。在高價值的發(fā)光材料成品領(lǐng)域中，我國已經(jīng)初步實現(xiàn)國產(chǎn)替代，部分細(xì)分產(chǎn)品已實現(xiàn)向國內(nèi)面板廠商的大批量供貨，但在技術(shù)和產(chǎn)能上和國際領(lǐng)先水平仍有差距，國際競爭力仍有較大增強空間。

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概述

1.1材料歷史

我國新材料產(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)口替代的過渡階段，位于全球新材料產(chǎn)業(yè)的第二梯隊，與美、日等優(yōu)勢企業(yè)還有一定的差距。2020年我國新材料總產(chǎn)值達(dá)到5.3萬億元，較上一年增長15%，預(yù)計2025年新材料產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值增加至10萬億，年復(fù)合增長率約為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10000億，福建、安徽、湖北次之，規(guī)模超5000億。長三角新材料產(chǎn)業(yè)關(guān)注新能源汽車、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)則對特種材料、前沿材料較為重視。隨著國家政策對航天航空、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，市場需求不斷擴大，同時對產(chǎn)品性能的要求持續(xù)提升，新材料企業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模急劇擴大、對企業(yè)、科研人員研發(fā)能力的要求不斷提高。下游消費電子、新能源、半導(dǎo)體、碳纖維等行業(yè)加速向國內(nèi)轉(zhuǎn)移，新材料國產(chǎn)化需求迫切，進(jìn)口替代仍將繼續(xù)推動我國新材料產(chǎn)業(yè)投資的未來發(fā)展。我國新材料領(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發(fā)技術(shù)壁壘高、研發(fā)周期長、資本需求大、較難凸顯成本優(yōu)勢。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。

1.2新材料圖譜

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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、汽車等多個領(lǐng)域，是新材料領(lǐng)域用途最廣泛、市場化最高的材料，被譽為“新材料之王”。全球碳纖維市場需求近年快速增長，我國也抓住機遇，發(fā)展成為全球第二大碳纖維生產(chǎn)國。但是，我國碳纖維產(chǎn)業(yè)相比起國外還存在企業(yè)產(chǎn)能利用低、高端產(chǎn)品少、應(yīng)用開發(fā)難的問題，下游行業(yè)還是嚴(yán)重依賴進(jìn)口碳纖維產(chǎn)品。在當(dāng)前國際環(huán)境下，實現(xiàn)碳纖維規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用開發(fā)的雙自主化，是提升我國國防和制造業(yè)實力，保障供應(yīng)鏈穩(wěn)定的關(guān)鍵。

（1）技術(shù)概述

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(jié)構(gòu)無機纖維，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，作為目前實現(xiàn)大批量生產(chǎn)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，碳纖維是航空航天、風(fēng)電葉片、新能源汽車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類別。小絲束性能更優(yōu)但價格較高，一般用于高端體育用品；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，全球碳纖維運行產(chǎn)能為171650噸，相比2019年增加了16750噸，增長率10.8%。美國、中國、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8萬噸/年未建設(shè)完成的擴產(chǎn)計劃，這也體現(xiàn)了廠家對行業(yè)前景的樂觀預(yù)期。需求層面，碳纖維市場的四大應(yīng)用行業(yè)是航空航天、風(fēng)電葉片、體育休閑、汽車，2020年四大下游行業(yè)碳纖維需求量的占比超過70%，產(chǎn)值占比超過76%。自2015年來，行業(yè)估計世界碳纖維需求量一直保持約12%的增長，風(fēng)電領(lǐng)域成為行業(yè)維持增長的主要推動力，碳纖維需求量在疫情下依然保持了20%的年增長。隨著各風(fēng)電企業(yè)對碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用開發(fā)，風(fēng)電行業(yè)對碳纖維的需求可能會成倍增長。預(yù)計到2025年，世界碳纖維總需求量將超過20萬噸，折合年增長率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。以主要競爭對手鋁合金為例，碳纖維和鋁合金同屬替換鋼材的輕量化材料，碳纖維在強度、化學(xué)穩(wěn)定性等性能上都占優(yōu)，并且在飛機部件、高性能汽車車架、自行車架等產(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，且受益于汽車工業(yè)的發(fā)展鋁材需求近年也在快速增長。隨著技術(shù)的進(jìn)步壓低碳纖維的成本，未來碳纖維還有廣闊的市場空間。

（3）全球市場份額及其產(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、美國和歐洲。中國、韓國屬于近年來快速增長的產(chǎn)業(yè)區(qū)域。中國作為世界第二大碳纖維生產(chǎn)國，多年來一直有“企業(yè)多，需求大，高產(chǎn)能，低產(chǎn)量”的特點，主要原因在于與國外產(chǎn)品的競爭劣勢導(dǎo)致國產(chǎn)碳纖維需求低，再加上企業(yè)技術(shù)的落后導(dǎo)致無法充分釋放產(chǎn)能。在產(chǎn)品研發(fā)應(yīng)用方面，長期“摸著日本東麗過河”，以仿制為主，比較缺乏創(chuàng)新性。碳纖維作為國家重點關(guān)注的戰(zhàn)略物資，其產(chǎn)業(yè)發(fā)展直接關(guān)系到我國國防和制造業(yè)的穩(wěn)定。

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

目前，我國有望在風(fēng)電領(lǐng)域碳纖維應(yīng)用開拓取得較大進(jìn)步，2018年我國生產(chǎn)風(fēng)電葉片用碳纖維所用8000噸全部依賴進(jìn)口，且客戶大多在國外，2019年則有1000噸來自國內(nèi)供應(yīng)商，實現(xiàn)了零的突破。風(fēng)電葉片碳纖維當(dāng)前已經(jīng)成長為數(shù)萬噸級別的市場，如果國內(nèi)企業(yè)能夠在生產(chǎn)上突破對外國原材料的依賴，并在應(yīng)用上完成突破，能夠大大改善國內(nèi)碳纖維企業(yè)的盈利空間，提高中國碳纖維產(chǎn)業(yè)在國際上的地位，對中國碳纖維產(chǎn)業(yè)是一次極大提振。

2.2鋁合金汽車車身板

鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的合金，在航空、航天、汽車、機械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中已大量應(yīng)用。在國家節(jié)能減排的政策導(dǎo)向下，汽車行業(yè)僅僅通過設(shè)計優(yōu)化汽車能耗已 很難達(dá)到國家越來越嚴(yán)格的燃油排放標(biāo)準(zhǔn)，因此汽車的輕質(zhì)化是行業(yè)確定的發(fā)展方向。鋁合金是汽車行業(yè)輕量化的主力材料，其中鋁合金車身板（ABS）應(yīng)用在汽車最重的車身，是實現(xiàn)輕量化目標(biāo)的關(guān)鍵材料。目前我國已逐漸打開國產(chǎn)車用鋁合金市場甚至部分企業(yè)已經(jīng)開始出口，其中國內(nèi)企業(yè)和外企在國內(nèi)工廠均有生產(chǎn)。鋁合金車身板的國產(chǎn)化是我國汽車產(chǎn)業(yè)提高競爭力，幫助國家實現(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)保持相同強度的條件下， 依舊比鋼架構(gòu)輕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，使用量僅次于鋼。且鋁合金的回收率達(dá)到80%，對環(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、汽車、火車、船舶等制造工業(yè)。以中國為例，中國規(guī)劃2035年國內(nèi)乘用車平均油耗由2019年的5.6 L/km下降到2 L/km，汽車碳排放總量減少20%。

汽車輕量化作為有效優(yōu)化汽車能耗的方法，成為了行業(yè)節(jié)能減排的重點發(fā)展方向。依照世界鋁業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)，汽車每減少10%的重量，可減少6%~8%的排放；每減少100 kg重量，汽車百公里燃油消耗量能減少0.4~0.5升，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。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(chǎn)如引擎蓋等多個汽車車身的大型部件。中國是世界上最大的原鋁和鋁合金生產(chǎn)國。目前我國在汽車鋁合金零部件的生產(chǎn)使用上已經(jīng)形成規(guī)模，但鋁合金車身板的研發(fā)生產(chǎn)進(jìn)步緩慢，嚴(yán)重依賴進(jìn)口。汽車車身約占汽車總重量的30%，是汽車中重量最大的部件，使用鋁合金板代替?zhèn)鹘y(tǒng)使用的鋼板生產(chǎn)汽車內(nèi)外板最多可使整車減重10%左右，可見鋁合金車身板是汽車輕量化重要的部件。

（2）全球產(chǎn)能規(guī)模以及需求預(yù)期

2020年全球汽車鋁板帶年產(chǎn)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(chǎn)能占全球比重約26.2%，年產(chǎn)能約102萬噸，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)計劃看，訂單少，需求量低，產(chǎn)品也大多處于研發(fā)和驗證階段（部分產(chǎn)品不達(dá)標(biāo)因此接單量較低），2020年綜合開工率僅20%，產(chǎn)能利用率嚴(yán)重偏低。在汽車輕量化需求增長的大趨勢下，汽車用鋁需求有很大增長空間。目前汽車產(chǎn)業(yè)用鋁 量在整車重量占比20%~40%，單車耗鋁量120~200公斤。當(dāng)前燃油車銷量占據(jù)市場超過90%的份額，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：多國政府表示希望在2025年將新能源車市場占有率提升至20%及以上，而純電動車作為主力新能源車品種，平均單車耗鋁量比燃油車高約30 kg。從2018年到2020年，全球新能源車銷量從約200萬輛躍升至331萬輛，預(yù)計到2025年能夠增長至千萬輛級別。

汽車鋁板是汽車用鋁部件中增長最快的部分：依據(jù)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(dá)163%。其中，北美汽車引擎蓋鋁化率從2015年的50%升至2020年的63%，2025年鋁化率可能超過80%；車門的鋁化率從2015年的5%升至2020年的21%，至2025年可能超過30%。在需求端的良好預(yù)期下，預(yù)計至2025年世界車用鋁板需求能夠從現(xiàn)在的250萬噸增至超過400萬噸。

（3）全球市場份額及其產(chǎn)能目前全球范圍內(nèi)汽車鋁板有效產(chǎn)能主要分布在歐洲，北美和日本。美國企業(yè)經(jīng)過多年發(fā)展和全球化布局的優(yōu)勢，逐漸在市場取得領(lǐng)先地位。美國幾大公司在世界各大汽車產(chǎn)地投資開設(shè)汽車鋁板工廠，利用供應(yīng)鏈優(yōu)勢占領(lǐng)市場。歐洲企業(yè)在市場競爭中舉步維艱；日本企業(yè)則選擇了擁抱美國企業(yè)，合作建立工廠，市場地位進(jìn)一步下降。中國企業(yè)自2013年來陸續(xù)開始對汽車鋁板進(jìn)行研發(fā)，目前已小范圍供貨國內(nèi)外車企。但目前國內(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)能以合資廠商為主。高性能汽車鋁板產(chǎn)能的提升是增強我國企業(yè)競爭力的關(guān)鍵。

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。在汽車鋁板的研發(fā)上，存在技術(shù)難度高、資金投入大、產(chǎn)品認(rèn)證緩慢的問題。國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)大多都沒有技術(shù)基礎(chǔ)，整條生產(chǎn)線生產(chǎn)設(shè)備均需進(jìn)口，生產(chǎn)工藝多處于仿制國外階段，目前國外產(chǎn)品依然有較大競爭優(yōu)勢。車用鋁板作為當(dāng)前汽車輕量化領(lǐng)域發(fā)展最快的方向。

新能源車的快速發(fā)展給予了國內(nèi)企業(yè)機遇。隨著國家對新能源車產(chǎn)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(jìn)一步提升。2020年我國汽車平均單車用鋁量僅130公斤，國產(chǎn)新能源車用鋁量也只有160公斤，離歐洲的179公斤、北美的211公斤有較大差距，這提升了汽車銷量增長和汽車用鋁量預(yù)期，也表明國內(nèi)汽車用產(chǎn)業(yè)都還有很大增長潛力。

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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)體等多個尖端領(lǐng)域有著很高的 應(yīng)用價值，在材料更新迭代方面扮演著重要的角色。目前，全球聚酰亞胺市場需求不斷增長，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)國家壟斷，相關(guān)生產(chǎn)技術(shù)被嚴(yán)格保護。目前，我國已在中低端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PI薄膜領(lǐng)域獲得全球競爭力。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)對我國制造業(yè)升級、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高分子材料，被譽為“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)境下長期工作，短時間耐受400℃以上的高溫。聚酰亞胺沒有明顯熔點，是目前能夠?qū)嶋H應(yīng)用的最耐高溫的高分子材料。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(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)模以及需求預(yù)期

2017年，全球聚酰亞胺總產(chǎn)量達(dá)14.9萬噸左右，2010-2017年間復(fù)合年增長率約4.98%。同年，全球聚酰亞胺消費量達(dá)14.7萬噸，2010-2017年間復(fù)合年增長率約4.92%。但是，由于各國技術(shù)水平、主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)等方面的差異，不同國家生產(chǎn)的聚酰亞胺產(chǎn)品結(jié)構(gòu)明顯不同。以美國、日本為代表的發(fā)達(dá)國家擁有比較完善的技術(shù)儲備和產(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薄膜是市場規(guī)模最大的聚酰亞胺細(xì)分領(lǐng)域。2010年以來，智能手機、電子顯示、柔性電路板等領(lǐng)域快速發(fā)展，驅(qū)動PI薄膜產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。在5G與消費電子創(chuàng)新周期的驅(qū)動下，天線材料、電子元器件、柔性顯示等領(lǐng)域有望維持強勁的發(fā)展勢頭。另外，主要國家在航空航天領(lǐng)域加大投入，將會拉動高性能特種PI膜的需求。

其他聚酰亞胺產(chǎn)品市場與PI薄膜市場類似，主要市場份額掌握在少數(shù)企業(yè)手中，且以海外知名公司為主，呈現(xiàn)寡頭競爭的市場格局。其中，光敏型聚酰亞胺的生產(chǎn)基本被日本和美國企業(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)動機領(lǐng)域的應(yīng)用價值 非常顯著，西方發(fā)達(dá)國家已成功應(yīng)用此類產(chǎn)品改良航空發(fā)動機多個部件，提升了航空發(fā)動機的效率。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，未來該材料有望在更多航空發(fā)動機部件上應(yīng)用，并有望擴展至其他高價值民用領(lǐng)域，潛在市場空間廣闊。

（1）概述及應(yīng)用方向

SiC纖維是一種以有機硅化合物為原料，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)的無機纖維，屬于陶瓷纖維一類。自20世紀(jì)80年代問世以來，SiC纖維已有三次明顯的產(chǎn)品迭代，其耐熱性與強度都得到了明顯增強。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。材料強度方面，第三代碳化硅纖維拉伸強度達(dá)2.5～4 GPa，拉伸模量達(dá)290～400 GPa，在最高使用溫度下強度保持率在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、纖維增強金屬、裝甲陶瓷、增強材料等方向，在航空航天、民用航空器等領(lǐng)域有較高使用價值。SiC纖維的一個主要用途是制作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的耐熱性、抗氧化性， 同時具有更低的密度。在航空發(fā)動機領(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)動機效率。同時，CMC材料降低了結(jié)構(gòu)密度，實現(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)用得到了主流機構(gòu)與航空發(fā)動機制造商的高度重視。目前，西方發(fā)達(dá)國家生產(chǎn)商已將CMC材料應(yīng)用于多個航空發(fā)動機熱端部件，主要包括發(fā)動機尾噴口、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，其在渦輪轉(zhuǎn)子、高壓渦輪領(lǐng)域的運用仍在探索中。

（2）全球產(chǎn)能規(guī)模以及需求預(yù)期據(jù)不完全統(tǒng)計，2015年全球連續(xù)碳化硅纖維的總產(chǎn)量達(dá)300噸。未來幾年，隨著美日主要生產(chǎn)商進(jìn)一步擴產(chǎn)，中國、中東生產(chǎn)商入局，預(yù)計世界碳化硅纖維總產(chǎn)量至2025年有望增長至500噸左右。隨著SiC纖維的研究工作不斷深入、使用場景逐步增加，其市場需求有望快速擴大。預(yù)計到2026年SiC纖維的市場規(guī)模將增長至35.87億美元，復(fù)合年增 長率將達(dá)到34.4%。SiC下游最主要的應(yīng)用之一是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(lǐng)域的投入力度，對新一代的航空器及航空發(fā)動機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，SiC纖維復(fù)合陶瓷基材料（CMC材料）的使用率有望大幅增長。

（3）全球主要市場份額及其產(chǎn)能
1975年，日本東北大學(xué)Yajima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)的無機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。經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展，美日等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)形成了多個代際的SiC纖維產(chǎn)品體系，并推出了高性能、高純度、高價值的第三代SiC纖維產(chǎn)品。

我國對高性能連續(xù)SiC纖維產(chǎn)品的研究始于上世紀(jì)80年代，經(jīng)過30余年的發(fā)展，目前已經(jīng)實現(xiàn)了多項關(guān)鍵技術(shù)的實質(zhì)性突破。截至目前，中國國產(chǎn)SiC纖維產(chǎn)品性能已接近國外第二代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)體器件和太陽能電池的主要原材料，主要應(yīng)用于光伏和半導(dǎo)體兩個領(lǐng)域，下游需求近年來不斷增長。分領(lǐng)域來看，光伏用硅片的產(chǎn)能大多集中在我國，生產(chǎn)技術(shù)水平全球領(lǐng)先；半導(dǎo)體硅片相對于光伏用硅片而言制作工藝更為復(fù)雜，應(yīng)用場景也更多，市場價值更高，然而我國的半導(dǎo)體硅片產(chǎn)業(yè)起步晚，發(fā)展水平較為落后，全球市場被日本廠家壟斷，市場主流的12寸硅片在我國仍未達(dá)到規(guī)模化生產(chǎn)，嚴(yán)重依賴進(jìn)口，以滬硅產(chǎn)業(yè)為代表的國內(nèi)企業(yè)正努力打破技術(shù)壁壘，國產(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、計算機等產(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：我國產(chǎn)能領(lǐng)先，龍頭企業(yè)實力強勁

光伏產(chǎn)業(yè)是國家戰(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，近年來其需求在不斷上升，具有廣闊的市場和發(fā)展前景。我國是世界上最大的光伏用單晶硅片的生產(chǎn)國，據(jù)中國有色金屬工業(yè)協(xié)會硅業(yè)分會統(tǒng)計，截至2019年底，我國單晶硅片產(chǎn)能為115 GW，占全球的97.6%。

（3）半導(dǎo)體硅片：嚴(yán)重依賴進(jìn)口，國產(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)電子消費品的品類增加，半導(dǎo)體硅片的需求量逐年上升，規(guī)模不斷增長。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。2020年全球前五大硅片提供商日本信越化學(xué)、日本勝高、中國臺灣環(huán)球晶圓、德國世創(chuàng)、韓國鮮京矽特隆的市占率合計超過80%，我國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300 mm，也就是12英寸硅片。制作大硅片對硅的純度要求很高，對倒角、精密磨削的加工工藝也有非常高的要求，我國的工藝水平落后，尚未實現(xiàn)12英寸硅片的規(guī)模化生產(chǎn)。滬硅產(chǎn)業(yè)在2018年實現(xiàn)了12英寸硅片規(guī)模化銷售，打破了大尺寸硅片國產(chǎn)率為0的局面。12英寸硅片仍然是當(dāng)今硅片市場的主流，國內(nèi)廠商具備追趕機會，大尺寸硅片的國產(chǎn)替代仍然具有較大的空間。為推動半導(dǎo)體硅片這一重要材料的國產(chǎn)化進(jìn)程，我國政府也出臺了一系列政策來支持產(chǎn)業(yè)發(fā)展，推動大尺寸硅片的研發(fā)制造，促進(jìn)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

4.2碳化硅 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 各國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)門檻比較高，我國生產(chǎn)技術(shù)水平及 較為落后，目前產(chǎn)業(yè)格局呈現(xiàn)美國獨大的特點。碳化硅市場的發(fā)展前景廣闊，近年來不斷在電動車、光伏、軌道交通、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域滲透，擁有強勁的下游需求，市場規(guī)模不斷擴大。我國也在對碳化硅全產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行布局，近年來相關(guān)專利數(shù)量不斷上升，未來發(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：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。由于這些特性，世界各國對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)用在各類功率器件上，近年來碳化硅功率器件在新能源汽車領(lǐng)域滲透率持續(xù)上升，是未來新能源、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)過程分為單晶生長、外延層生長及器件制造三大步驟，對應(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(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。目前，碳化硅產(chǎn)業(yè)格局呈現(xiàn)美國獨大的特點，剩余份額大部分被日本和歐洲占據(jù)，中國企業(yè)僅占1.7%的份額。

（3）新能源汽車、光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)碳化硅市場成長
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主要應(yīng)用場景：新能源汽車（電機驅(qū)動系統(tǒng)中的主逆變器）、光伏（光伏逆變器）、軌道交通（功率半導(dǎo)體器件）、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，其在各個領(lǐng)域的滲透率不斷提高，碳化硅行業(yè)的成長動力充足。

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，近年來向著高濺射率、高純金屬的方向發(fā)展。其下游應(yīng)用場景主要包括半導(dǎo)體、面板、太陽能電池，隨著消費電子終端市場的發(fā)展與完善，高純金屬濺射靶材的下游需求不斷上升，2013-2020年全球靶材市場規(guī)模的復(fù)合增速達(dá)14%，市場規(guī)模逐漸擴大。濺射靶材的行業(yè)壁壘較高，美國與日本企業(yè)掌握核心技術(shù)，壟斷全球市場。我國的濺射靶材行業(yè)起步較晚，較為落后，但市場需求全球領(lǐng)先國產(chǎn)替代空間大。國內(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。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)是整個濺射靶材產(chǎn)業(yè)鏈中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對工藝水平要求高，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。現(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）消費電子推動靶材市場規(guī)模擴大

高純?yōu)R射靶材產(chǎn)品的下游產(chǎn)業(yè)市場容量近年來在逐步擴大：

1）半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)：隨著智能手機、平板電腦等終端消費領(lǐng)域?qū)Π雽?dǎo)體需求的持續(xù)增長，半導(dǎo)體市場容量進(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)定的下游市場增速將有力地促進(jìn)濺射靶材銷售規(guī)模的增長；

2）平板顯示器產(chǎn)業(yè)：近年來，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)越來越多地被用來制備這些膜層。20世紀(jì)90年代以來，消費電子等終端應(yīng)用市場的飛速發(fā)展推動高純?yōu)R射靶材產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，市場規(guī)模高速增長。

（3）高端靶材研制與生產(chǎn)主要集中在美國和日本

國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)門檻高、設(shè)備投資大，具有規(guī)模化生產(chǎn)能力的企業(yè)數(shù)量相對較少，主要分布在美國、日本等國家和地區(qū)，合計壟斷了全球80%的市場份額。

（4）高端靶材國內(nèi)需求強勁，國產(chǎn)替代空間大

2019年國內(nèi)需求占全球靶材市場規(guī)模超過30%，而本土廠商供給約占國內(nèi)市場的30%，高端靶材主要從美日韓進(jìn)口，國內(nèi)靶材市場至少有十倍的進(jìn)口替代空間。僅就半導(dǎo)體用戶靶材而言，據(jù)中國電子材料行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2020年國內(nèi)半導(dǎo)體領(lǐng)域用濺射靶材市場規(guī)模16.15億元人民幣。預(yù)計到2025年，國內(nèi)晶圓制造用濺射靶材市場規(guī)模將增長至2.17億美元，封裝領(lǐng)域用濺射靶材將增長至1.18億美元，合計3.35億美元，約為23.45億元人民幣。

來源：潤千秋、新材料研習(xí)社、中國化工信息周刊、機械工程材料