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「國產替代」新材料突圍!

2024-10-20 00:00

01 新材料供應鏈安全值得重視

全球供應鏈安全面臨挑戰

在百年未有之大變局、國際關係愈發複雜的今天,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。

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,我國新材料產業還有32%的關鍵材料處於空白狀態,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、製造及檢測設備、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」規劃》為新材料發展提供政策支持。2021年3月13日,《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》發佈,其中明確提出深入實施製造強國戰略,並對高端新材料的發展做出明確指示:推動高端稀土功能材料、高品質特殊鋼材、高性能合金、高温合金、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複合材料、生物基和生物醫用材料研發應用,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,規劃提出要發展壯大戰略性新興產業,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、綠色環保以及航空航天、海洋裝備等戰略性新興產業,加快關鍵核心技術創新應用,增強要素保障能力,培育壯大產業發展新動能。

02 我國新材料突圍進展如何

輕量化材料

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

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)等有機纖維在高温環境下裂解碳化形成的含碳量高於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於航空航天、風電、體育休閒、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基碳纖維佔市場份額的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,整個過程連續走絲,需要對參數精確控制,每個環節都會影響到碳纖維成品的質量和性能。原絲製備是碳纖維生產的核心環節,原絲的質量直接決定着最終碳纖維產品的質量、產量和生產成本,原絲成本佔整個碳纖維生產成本的五成以上。

行業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,近兩年由於疫情原因,航空業受挫影響了高價值的高性能碳纖維銷售,增速有所放緩。但由於碳纖維下游應用市場持續發力,未來碳纖維市場規模有望翻倍式增長。碳纖維市場的四大應用行業是風電葉片、航空航天、體育休閒、汽車,2021年四大下游行業碳纖維需求量的佔比超過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」,其他國家基本上處於追趕階段。國際上碳纖維的生產起步於20世紀60年代,經過五十余年的發展,生產工藝技術已經成熟。日、美等少數發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中。從產能數據來看,日本東麗是世界最大的碳纖維製造企業(含收購卓爾泰克產能),擁有碳纖維產能5.75萬噸,佔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,業內一般對標東麗的產品標準進行研發。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、新創碳谷、恆神、光威復材等碳纖維生產企業。

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%,佔全球碳纖維運行產能的30.5%,產能規模全球第一。過去我國碳纖維產業「有產能無產量」的現象較為嚴重,產能利用率遠低於國際平均水平,近年來隨着國內企業不斷實現技術突破,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閒為主,而高附加值的航空航天應用佔比不到5%,與全球水平存在顯著差距。從單價來看,應用於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、新創碳谷、恆神股份、光威復材等為代表的國內碳纖維龍頭企業正逐步打破國外技術壟斷,產能規模不斷擴張,部分企業產品性能與國際龍頭比肩。

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

鋁合金汽車車身板產業概況

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%,對環境的破壞較小,是理想的輕量化材料,被廣泛應用於飛機、汽車、火車、船舶等製造工業。在應對氣候變化、推動綠色發展的大趨勢下,鋁合金成了各國汽車製造商滿足環保政策採用的主要減重手段之一。依照世界鋁業協會的數據,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,佔比超過70%。鋁合金車身板屬於壓延鋁材,約佔汽車用鋁量的10%-15%,可用於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,過去五年複合增長率高達 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,佔當年新車銷量的比例接近50%。並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佈在歐美地區,美國企業佔據絕對領先地位。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,中國產能佔全球比重約26.2%,居於世界第二,但產能多為淘汰產能和落后產能,產能利用率嚴重偏低。從企業來看,全球汽車板產能主要集中在諾貝麗斯、肯聯鋁業、美國鋁業、美國特殊合金、海德魯、日本神户鋼鐵等國外企業。其中,美國企業利用其多年技術積累和全球化佈局的優勢,牢牢佔據了汽車鋁板產能的前幾大席位。由於汽車車身鋁板對使用性能及表面質量具有嚴格標準,國內生產企業設備和技術都存在一定壁壘,南山鋁業是國內唯一可以批量供應全系列、全型號覆蓋的內資企業。

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%、汽車鋁板佔車用鋁材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%。隨着國家對新能源車產業的大力支持,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,國內汽車用鋁產業還有很大增長潛力。根據世界鋁業協會的估計,2025年國產汽車用鋁量能夠突破單車180kg,鋁板等壓延鋁材佔比由現在的13%提升至18%,按照汽車鋁板佔壓延鋁材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,對於汽車用鋁的研究較為滯后。中國企業自2013年來陸續開始對汽車鋁板進行研發,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,生產工藝多處於仿製國外階段。國內生產廠家90%的產量為內板,生產技術較為複雜的外板產能以合資廠商諾貝麗斯、神户鋼鐵為主。南山鋁業是國內首家「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。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。

航空航天材料

(1)聚酰亞胺(PI):行業寡頭壟斷特徵明顯,我國高端聚酰亞胺材料製造明顯落后

聚酰亞胺產業鏈產業概況

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」。該材料的使用溫度範圍很廣,能在-200~300℃的環境下長期工作,短時間耐受 400℃以上的高温。同時,該材料還具有高絕緣強度、耐溶、耐輻照、保温絕熱、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、船舶製造、半導體、電子工業、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基複合材料、PSPI等多種產品。

聚酰亞胺薄膜(PI 膜)是最早進入商業流通且用量最大的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,年均複合增長率達6.5%,全球PI薄膜市場規模22.5億美元。

PI薄膜行業呈寡頭壟斷,產能集中於美、日、韓。生產高性能PI膜對設備定製、製作工藝、技術人才等方面要求苛刻,再加上發達國家行業寡頭對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)、鍾淵化學(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產品尚未形成大規模商業化應用。聚酰亞胺纖維目前售價較高,目前主要以其獨特的低温適用性(勝任外太空-100℃以下温度環境)用於航空航天領域。目前實現大規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 個國家制定用於海軍船舶的隔熱隔聲體系,但其暫未大規模進入民用領域。

聚酰亞胺產業鏈國產化進程

整體來看,雖然我國高等院校、研究所、多領域頭部公司已佈局多種類型聚酰亞胺材料的研究開發工作。但是,在高性能、特種用途的聚酰亞胺材料製造方面,我國仍明顯落后於發達國家。

PI泡沫領域:我國在技術研發和生產方面均與發達國家存在着明顯差距,仍處於起步階段。在發達國家嚴密封鎖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,國內產品開發多集中於技術專利階段,尚未形成大規模產業化應用。目前我國參與PI泡沫研發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鑑定,取得了實質性進展。

PI纖維領域:我國PI纖維領域佈局早,目前已實現大規模連續生產,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纖維的產業化工作,2013年,長春高琦PI纖維年產能已達到1000噸。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具備PI薄膜的生產能力或規劃生產。在製造過程相對簡單的電工級PI薄膜領域,我國已經實現大規模生產,產品質量處於全球領先位置。但是,由於我國原材料、設備等其他環節發展水平有限,國內高端PI膜的製造水平仍明顯落后於發達國家。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%,美日等發達國家掌握着全球電子級PI膜的定價權,獲取高額利潤,並對我國產業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纖維產業化仍處於起步階段

碳化硅纖維產業鏈全球競爭格局

碳化硅纖維具有優異的耐熱性、耐氧化性和強度,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、碳化或氣相沉積而製得的具有β-碳化硅結構的無機纖維,屬於陶瓷纖維一類。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纖維的最高耐熱温度達1800~1900℃,耐熱性和耐氧化性均優於碳纖維。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,在最高使用温度下強度保持率在 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、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纖維規模高速增長。根據Stratistics MRC預測,2026年SiC纖維的市場規模將增長至35.87億美元,2017—2026年間複合年增長率將達到34.4%。SiC纖維下游最主要的應用之一是SiC纖維複合陶瓷基材料(CMC材料),未來十年,伴隨着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,憑藉輕量化、高耐熱、抗氧化的顯著優勢,CMC材料的使用率有望大幅增長。根據MarketsandMarkets預測,到2031年,全球CMC材料市場規模將達到250億美元,2021—2031年間複合年增長率將達到11.0%。

日本碳素公司和宇部興產公司SiC纖維產量佔到全球的80%。經歷了幾十年的發展,美日等發達國家已經形成了多個代際的SiC纖維產品體系,並推出了高性能、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。根據新思界產業研究中心發佈的《2020-2024年中國碳化硅纖維增強複合材料行業投資潛力及發展前景研究報告》,2020年,這兩家公司SiC纖維產量佔到全球的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纖維產業化仍處於起步階段,進口依賴度在70%以上。連續碳化硅纖維在航空航天等領域有極高的應用價值。因此,西方發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實現高性能碳化硅纖維的國產化。國內研製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。

半導體材料

(1)硅片: 行業CR5超90%,大陸本土廠商正陸續進入大硅片領域

硅片產業概況

硅是一種良好的半導體材料,耐高温、抗輻射性能較好,特別適宜製作大功率器件。以硅為原材料,通過拉單晶製作成硅棒,然后進行切割就形成了硅片。硅片主要用於半導體、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,製作工藝更加複雜,下游應用也更為廣泛。半導體用硅片位於產業鏈的最上游,主要應用於集成電路、分立器件及傳感器,是製造芯片的關鍵材料,影響着更下游的汽車、計算機等產業的發展,是半導體產業鏈的基石。

受益於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,規模不斷增長,2021年全球半導體硅片市場規模達到140億美元,同比增長25%。

全球半導體硅片行業被巨頭壟斷,集中度高,中國大陸地區廠商體量小。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)、中國臺灣環球晶圓(GlobalWafers)、德國世創(Silitronic)、韓國鮮京矽特隆(SKSiltron),市佔率合計超過90%,我國大陸本土廠商滬硅產業市佔率約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模約為16.6億美元,但國內企業所佔份額較少,產能主要集中於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,滬硅產業在12寸硅片領域一馬當先,除此之外中環股份、立昂微、超硅半導體等企業也已進入大硅片領域。中國是全球最大的半導體終端市場,隨着中國芯片產能的持續擴張,我國半導體硅片的市場規模將會加速增長,大硅片領域發展前景廣闊。

(2)碳化硅(SiC): 國內企業集中於中低端國產替代,高端市場有待挖掘

碳化硅(SiC)產業概況

碳化硅是目前發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點:化學性能穩定、導熱係數高、熱膨脹係數小、耐磨耐高壓。採用碳化硅材料

碳化硅生產過程分為單晶生長、外延層生長及器件製造三大步驟,對應的是產業鏈襯底、外延、器件與模組三大環節。其中,襯底和外延佔據主要價值,在產業鏈中的成本佔比分別為47%、23%。

碳化硅應用領域廣闊,行業的成長動力充足。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。2021年碳化硅功率器件的市場規模超過10億美元,隨着碳化硅功率器件的進一步發展,據Yole預測,2027年碳化硅功率器件市場規模有望達到63億美元,2021—2027年間複合年增長率高達 34%。

目前,碳化硅產業格局呈現美國獨大的特點。碳化硅行業存在較高的技術門檻,研發時間長,美國、歐洲、日本等國家與地區多年來不斷改良碳化硅單晶的製備技術、研發製造相關設備,在碳化硅產業鏈各環節都具有較大優勢。其中,行業巨頭Wolfspeed實力強勁,擁有垂直一體化的生產能力,在碳化硅襯底市場佔據45%份額,在碳化硅外延晶片市場佔據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。

當前中國企業在碳化硅領域市佔率低,但已逐漸培育產業鏈的各個環節。國家對該產業發展也頗為重視,通過863計劃、國家02重大專項促進其發展,並將碳化硅襯底列入十三五《戰略性新興產業重點產品目錄》。以天科合達和天岳先進為主的國內碳化硅晶片廠商發展速度較快,其中天科合達的部分產品在覈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,市佔率提升明顯;而天岳先進碳化硅產品已成功批量供應於國內碳化硅行業的下游核心客户,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於 2019 年中標國家電網的採購計劃。

(3)半導體用濺射靶材: 日美廠家佔據壟斷地位,我國國產化率僅20%

半導體用濺射靶材產業概況

濺射是製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生動能交換,使固體表面的原子離開固體並沉積在基底表面,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,濺射靶材產業鏈主要包括金屬提純、靶材製造、濺射鍍膜和終端應用等環節。靶材製造和濺射鍍膜環節是整個濺射靶材產業鏈中的關鍵環節,對工藝水平要求高,存在較高的進入壁壘。靶材如今向着高濺射率、晶粒晶向控制、大尺寸、高純金屬的方向發展。現在主要的高純金屬濺射靶材包括鋁靶、鈦靶、鉭靶、鎢鈦靶等,是製備集成電路的核心材料。

2021年全球半導體靶材市場規模約為17億美元。作為製造集成電路的核心材料之一,半導體靶材在晶圓製造與封測環節的成本佔比相對固定,市場規模隨集成電路產業的擴張呈現穩步增長態勢。根據 SEMI 統計,2021年,版導體靶材市場規模達到16.95億美元,相較於2016年11.31億美元增長近50%。

日、美四家企業壟斷全球80%的市場份額。半導體靶材製造環節技術門檻高、設備投資大,具有規模化生產能力的企業數量相對較少,主要分佈在美國、日本等國。目前全球濺射靶材市場內主要有四家企業,分別是JX日礦金屬、霍尼韋爾、東曹和普萊克斯,市場份額佔比分別為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%。我國靶材市場規模約為370億元,與國際知名企業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、太陽能光伏和麪板領域均有覆蓋,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於全球知名半導體芯片製造商 7nm 技術節點的芯片製造,並進入先端的 5nm 技術節點,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於 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、鎢靶材等處於研發階段。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,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優勢,已可以批量供給國內外客户。

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-)重複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,消費量約佔尼龍總消費量的 90%。其中尼龍 66 是由己二胺和己二酸交替形成聚酰胺,原子排列規整度高於尼龍 6,可以形成強有力的密集聚合物結構,各項理化性質均強於尼龍6,廣泛應用於汽車輕量化、下游軌道交通及電子電氣領域。

我國尼龍 66 對外依存度高,原材料嚴重受制於人。據卓創資訊,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等因素造成尼龍66行業進入壁壘很高,全球範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佔據了80%以上的市場份額,我國企業進入市場較為困難;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,而由於己二腈的生產工藝較長,催化劑體系複雜,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 全產業鏈進口替代可期。目前華峰集團已攻克己二腈關鍵技術,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產業鏈裝置,其一期、二期工程已經陸續建成投產。而中國化學與天辰公司等共同研發的「丁二烯直接氫氰化法合成己二腈技術」已經於 2015 年 9 月通過了中國石油和化學工業聯合會科技成果鑑定。目前中國化學以其子公司天辰齊翔為主體規劃建設的年產 100 萬噸尼龍 66 新材料產業基地一期項目(其中包含 30 萬噸/年丙烯腈聯產氫氰酸裝置、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,擬於 2022 年年末投產。

隨着己二腈原料不斷國產化,國內企業紛紛佈局尼龍66切片產業鏈,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。隨着龍頭企業不斷擴大產能,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。受益於己二腈原料國產化趨勢,國內企業紛紛佈局下游尼龍66切片產業鏈。根據統計,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酵、脱水、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,具有極高的環保價值,因此,聚乳酸成為近年來開發研究最活躍、研究最快的生物降解塑料。根據歐洲生物塑料協會(European Bioplastics)的統計,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,佔比為18.7%,在生物基可降解塑料中佔比最高。

聚乳酸是環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。受益於綠色環保的時代背景,全球可生物降解塑料產能穩步提升,預計2025年達到180萬噸/年,2018—2025年複合年增長率達到7.61%,其中,聚乳酸產能提振更為迅速,據歐洲生物塑料協會的統計數據顯示,2018年全球聚乳酸產能約21.73萬噸,2021年產能增長至50萬噸,年複合增長率為43.37%。此外,據ReportLinker的統計數據顯示,2019年,全球聚乳酸市場規模已達6.608億美元,基於其廣闊的應用前景,市場在2021—2026年期間將保持7.5%的年均複合增速增長,至2026年,全球聚乳酸(PLA)市場規模將達11億美元。

「乳酸-丙交酯-聚乳酸」產業鏈中,由乳酸製備重要原料丙交酯是核心環節,主要採用丙交酯開環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於合成分子量高、物理性能好的PLA。其中丙交酯的提純步驟不僅工藝過程複雜、成本也較高,以科碧恩-普拉克為代表的國外乳酸製造企業有較強的研發能力,對相關領域應用均作了深入研究,並將研究成果進行大範圍的知識產權保護,申請了大量專利,通過不斷的技術創新,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勢和市場地位。國內丙交酯開環聚合法生產聚乳酸的規模較小,國內大部分企業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規模化發展的重大技術瓶頸。

國外企業憑藉農產品成本優勢和聚乳酸技術的先發優勢,已經搶佔全球主要的市場份額。2020年Natureworks與TCP公司合計產能佔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,合計佔比達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

目前國內產能約佔全球產能的37%,但國內的聚乳酸市場仍處於供不應求的階段,進口量仍持續增長,進出口差額較大。國內聚乳酸產業在發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和生物化工企業開始投資進入PLA產業,已建並投產的生產線並不多,且多數規模較小。由於國內玉米價格相對國外較高,國內玉米深加工企業在打造「玉米-澱粉-糖-乳酸-丙交酯-聚乳酸」的全產業鏈上揹負成本劣勢。第二,受制於技術因素,目前國內企業用於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發展的重大技術瓶頸。

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,隨着TCP不再對外銷售丙交酯,全球範圍內不再有供應商能夠滿足大規模聚乳酸生產的需求,對我國聚乳酸企業產生了較大的影響,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。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,於2021年迅速增長至2.53萬噸,年複合增長率達到17.85%,而出口數量始終低於進口數量。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。

國產企業加速崛起。近年來,國產企業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佔有率最高的企業。從技術和產能方面,海正生材和豐原生物位於第一梯隊,有能力和NatureWorks、TCP等國外大牌企業競爭;但其他中小企業由於起步較晚,缺乏核心技術,關鍵原材料丙交酯依賴進口,仍有較大的發展空間。

光學和電子化學品

(1)電子陶瓷: 高性能產品主要集中於日本、美國,高端市場有待發掘

電子陶瓷產業概況

電子陶瓷是一種運用電、光、瓷性質來製造電子元器件的陶瓷材料,具有高機械強度、耐高温高濕、抗輻射、介電常數變化範圍寬、介質損耗小、電容温度係數可調節、抗電強度和絕緣電阻高且老化性能優異等特點。利用其高頻或超高頻的電器物理特性,電子陶瓷可廣泛用於製作固定零件、陶瓷電容器、碳膜電阻集體等,主要用於各類電子整機中震盪、耦合、濾波等分電路中,是通信、自動控制、航空、醫療、化工、汽車等電子設備中不可或缺的組成成分。

電子陶瓷上游包括製備基礎粉、配方粉等供應商,下游應用於消費電子類產品、通信、汽車工業、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模約為260億美元。電子陶瓷的全球市場規模在2019年達到241億美元,Global Market Insight Inc.預測2020年到2026年電子陶瓷市場規模的年複合增長率為3.8%,並在2026年達到300億美元。全球電子陶瓷市場主要分佈在美國、日本、歐洲,佔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,但是其產業發展進程慢於日本市場份額只佔到大約30%,而歐洲電子陶瓷約佔全球份額的10%。

電子陶瓷原料粉末成本佔電子陶瓷總價值約10%-30%,因此電子陶瓷原料粉末製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化學佔據首要地位,佔比達28%,其次是美國Ferro佔20%。根據電子陶瓷製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、分佈和外形,結構的結晶形態、穩定度、緻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於製作電子陶瓷。日、美具備高質量、高性能的陶瓷粉末製作工藝技術,主要廠商分別佔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佔率達到10%,其他廠商如三環集團東方鋯業等也在這一領域有所突破,但仍有提升空間。

全球電子陶瓷行業的市場主導企業主要分佈在日本和美國。

電子陶瓷國產替代情況

在下游光纖通訊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模億年複合增長率15%的速度在2023年達到1145.4億元。

在市場結構上,與日本、美國電子陶瓷企業相比,我國電子陶瓷企業中低端產品依然佔據主流。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在國內僅佔據23%的市場份額,其余77%的市場份額仍被日本、美國等外資企業佔據。

在國內企業中,三環集團、中瓷電子燦勤科技等企業均在電子陶瓷領域實現了技術的較大突破。其中三環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並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。 

電子電器電容新材料

(1)光學膜: 產業積累不足,高端領域被國際廠商壟斷

光學膜產業概況

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、建築、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,兩者採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膜兩者成本佔比合計達到了62%。而在背光模組中,增亮膜、擴散膜是核心元件,佔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,佔比近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,但佔有率不足1%,且主要供應中低端市場。此外,TAC膜市場基本被日本企業壟斷,富士膠片、柯尼卡美能達、瑞翁三家日企排名前三,市場佔有率合計達78%,韓國曉星和中國臺灣新光合成纖維也佔據了一部分市場。

背光組光學膜領域,2014-2019年間,全球背光模組光學膜市場規模從91億美元增長至135億美元,複合年增長率達到8.2%。其中,中國的背光模組光學膜市場規模2019年達到81.4億美元,佔全球市場規模的60%左右。背光模組主要由美、日、韓和我國臺灣地區主導。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,隨着美國3M增亮膜專利陸續到期,大量企業進入增亮膜的生產領域。目前,全球主要的增亮膜生產企業包括3M、LG以及臺灣迎輝,美國3M仍佔據了全球一半的市場。而擴散膜市場則被日本和韓國企業所瓜分。

 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。根據智研諮詢的數據,2020年,雙星新材、激智科技、康得新、航天彩虹、東材科技的市場佔有率分別為4.12%、2.76%、2.25%、1.27%、1.05%,總計佔比不超過15%,高端光學膜市場依舊被日本東麗、3M、三菱、SKC等佔據,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化,掌控了中低端市場。

(2)光刻膠: 日本企業壟斷高端技術領域,我國企業追趕空間廣闊

光刻膠產業概況

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。憑藉這一特殊性質,光刻膠在微電子製造、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。從研發難度來看,用於印製電路板的PCB光刻膠難度最小,用於液晶顯示面板的LCD光刻膠研發難度居中,而用於集成電路製造半導體光刻膠研發難度最大,對各項關鍵性能的要求最高。

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

目前,光刻膠製造行業的行業集中度很高,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,美國在光刻膠領域佔有絕對的技術優勢和產能優勢。但是,隨着全球電子製造業的重心轉移至日本、韓國,日本集成電路產業快速發展。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,此后一直維持着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佔據了全球光刻膠市場 70%以上的市場份額,處於市場壟斷地位。

在上游原材料環節,光刻膠最核心的原材料是光引發劑以及樹脂,製作過程對精細化工技術及產業化能力有較高的要求。目前,產業積澱深厚的日本在光刻膠上游原材料領域有較高的市場份額,掌握着關鍵材料的定價權。根據Trendbank研究報告,全球主要光刻膠原材料企業分佈於日本、美國、中國、韓國、英國以及荷蘭。其中,日本企業佔比最高,達到 50%左右。此外,雖然我國企業數量佔比達 29.5%左右,但是我國企業產品品種、規格較為單一,產量和規模較小,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化經驗,在濕膜光刻膠等領域已經能夠實現大規模的國產替代。雅克科技飛凱材料永太科技是這一領域的代表企業,市場競爭力明顯。在半導體光刻膠領域,我國主要生產企業包括晶瑞股份、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、資本的全方位支持下發展速度較快,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佔比例明顯更低,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光刻膠仍處於研發階段。目前,北京科華、博康化學實現了KrF光刻膠的量產,研發生產技術處於國內領先的位置。在ArF光刻膠領域,南大光電自主研發、生產的ArF光刻膠預計可以達到90nm~14nm製程的集成電路製造要求。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技術節點上得到了認證。如果后續能夠順利實現ArF光刻膠產業化,國內光刻膠製造領域將迎來一次歷史性的突破。

(3)有機發光材料: 我國企業佔據產業鏈上游,未來將向下遊前進

有機發光材料產業概況

有機發光材料是OLED上游核心原材料,是OLED顯示面板能夠形成自發光特質的基礎。製備有機發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,最后通過複雜的昇華、提純得到製作OLED顯示面板使用的高純發光材料。

有機發光材料可進一步細分為發光主體材料(紅色、藍色、綠色主體材料),以及摻雜材料。雖然都屬於有機發光材料,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。根據市場研究公司UBI research的數據顯示,2021年,全球OLED有機發光材料市場的規模已經達到15.2億美元,同比增長17%。

 有機發光材料國產替代情況

我國有機發光材料市場規模約為47億元,中國企業在 OLED 昇華前材料(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新材萊特光電、阿格蕾雅等公司。以瑞聯新材為例,2019年瑞聯新材在全球OLED昇華前材料的市場佔有率約為14%,公司下游客户包括Idemitsu、Dupont、Merck、Doosan、Duksan等全球主要OLED終端材料廠商。

根據奧來德招股説明書以及賽迪智庫報告,在OLED 有機發光材料成品領域中,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)國內市場佔比 12%左右,而發光層材料佔比不足5%,進口依賴程度高。目前,中國面板企業在關鍵材料上的議價能力較弱,未來國產替代空間較大。

多用途新材料

(1) 聚苯醚(PPO): 我國企業產銷量躋身世界前列,高端領域仍需突破

聚苯醚(PPO)產業概況

聚苯醚樹脂(簡稱PPO)是一種性能優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、航空等領域具有廣泛的用途。但由於其耐氧化性、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大多使用改性的聚苯醚,簡稱MPPO。憑藉諸多優於PPO的特性,MPPO開闢瞭如超高頻電子元件、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,成爲了5G通信、新能源汽車、集成電路芯片等國家戰略新興產業的重要材料。

全球聚苯醚市場約200億元,產能約40萬噸。由於聚苯醚原粉生產技術壁壘較高,國外僅有沙特阿拉伯、日本等地區的少數企業具備生產,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模為116.63億元, 2020年達到了200億元,年複合增長率超過15%。隨着全球電力設備及新能源行業、汽車行業和家電行業的蓬勃發展,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生產集中在發達國家少數公司。目前,沙特基礎工業公司(SABIC,收購了美國通用電氣的工程塑料業務)是世界上最大的聚苯醚生產商,年產能約為13.5萬噸/年,約佔世界市場的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佔重要地位。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。

從地區來看,聚苯醚的生產主要分佈在美國、亞洲和歐洲地區。根據化工新材料的數據,從全球聚苯醚產能地區佔比來看,聚苯醚產能佔比最大的為美國,達到37%,其次是亞洲,佔比為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模化生產,國內產能約佔全球產能的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澱縮聚法兩種工藝技術的聚苯醚樹脂製造商,中國藍星與鑫寶新材料等公司致力於國產PPO改性產品的研發,利用物理化學改性方法。近年來連續開發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達國家存在明顯差距,國內聚苯醚產業仍存在較大的發展空間。

2021年,國內聚苯醚市場規模達到35億元。但與此同時,我國PPO產能發展落后於需求,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,使MPPO從品種牌號上系列化、高性能化,積極開拓市場,滿足我國各工業部門的發展需求也迫在眉睫。

(2)對位芳綸:我國企業處於國際第二梯隊,5G產業發展帶動產品未來需求

對位芳綸產業概況

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、阻燃等優良性能。其強度是鋼的3倍、滌綸工業絲的4倍;初始模量為滌綸工業絲的4-10倍、聚酰胺纖維的10倍以上。對位芳綸穩定性高,在150℃下收縮率為零,在260℃温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年全球市場規模達到30億美元。其應用領域主要包括防護服裝、航空航天、汽車工業、光纜增強等。

由於芳綸材料技術壁壘高、研發周期長,投資門檻高,世界芳綸產業集中程度較高,全球對位芳綸產業幾乎由美國杜邦、日本帝人兩家公司壟斷。根據QYResearch的統計,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佔全球總產能80%,產能分別為3.6萬噸/年和3.2萬噸/年,在全球處於壟斷地位。目前我國企業處於第二梯隊,中化國際泰和新材、中芳特纖等企業產能均達到3000萬噸/年以上,初步形成了產業規模,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)並稱為制約我國發展高技術產業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製造技術,導致我國對位芳綸的國產化進程比較緩慢,產品不穩定,良品率不高,我國的對位芳綸產能尚停留於千噸級,國內僅中化國際、泰和新材、中晨藍光、儀徵化纖實現了對位芳綸的規模化生產。

根據前瞻產業研究院的相關數據,2020年我國對位芳綸進口依存度約為87%,進口替代需求迫切。近年對位芳綸價格大幅上漲,一方面國內日益嚴格的環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、儀徵化纖、瑞盛新材料等企業規劃的對位芳綸產能陸續進入驗收與投產期,國內對位芳綸產能不斷擴大,未來國產化率有望持續提升。根據立鼎產業研究院的預測,至2025年,國內芳綸市場複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): 我國企業生產工藝取得較大突破,下游高端產品生產未來亟待加強

SAP產業概況

高吸水性樹脂(簡稱SAP)是一種含強親水性基團的低交聯度高分子化合物,具備強大的吸水性、穩定性、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,並且保水性強,即使在受熱、加壓條件下也不易失水,廣泛用於紙尿褲、衞生巾、乾燥劑、脱氧保鮮劑、醫用材料、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,用於生產嬰兒紙尿片/褲佔總消費量的70%;用於生產成人失禁用品佔總消費量的17%;用於生產女性衞生用品佔總消費量的9%;用於工業、農業保水劑等其它領域佔總消費量的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,產能均超過60萬噸/年,為全球高吸水性樹脂生產企業的第一梯隊。住友、三大雅、LG化學、宜興丹森、臺塑等廠商總產能超過20萬噸/年,為全球高吸水性樹脂生產企業的第二梯隊。根據立木信息諮詢統計,2020年全球前5的SAP企業產能佔總產能的64.5%。其中,日本觸媒產能居世界之首,佔總產能的17.4%;德國巴斯夫為第二位,佔14.5%;德國贏創居第三位,佔13.1%,其余住友精化和日本三大雅分別佔10.9%和8.6%。從世界範圍來看,SAP行業生產格局相對穩定,產能集中度較高。

吸水性樹脂(SAP)國產替代情況

自2011年以來,中國本土企業在SAP生產工藝上取得較大突破,逐步邁入規模化生產階段,上海華誼、衞星石化、盛虹石化等一批石化類企業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鏈佈局,行業發展格局更加穩固。得益於國內SAP產業的蓬勃發展和下游應用領域的拓展,近年來國內SAP產業的市場規模穩定增長。根據智研數據研究中心研報,從2014年到2020年,我國SAP行業規模由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。

儘管產能和規模均持續增長,但國內SAP行業仍存在較大的發展空間。第一,中國SAP行業高端產品不足,市場被日本觸媒等外資企業壟斷。第二,國內低端產能結構性過剩並佔據主導位置,產品同質化嚴重。除衞星石化和萬華化學等頭部企業具備中高端產能外,其余企業產品同質化嚴重,行業議價能力差。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,產品穩定性差,生產能耗高,連續生產周期短。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,且多應用於生產標準嚴苛的衞生用品;主要出口印度、印度尼西亞以及越南等國家或地區,產品相對低端。國內企業亟須優化生產工藝、拓展下游高端產品、提高核心競爭力。

(轉自:智超講財商)

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