新材料專題:碳纖維、半導體、矽基新材、鋰電材料、PI 薄膜

2019-07-14     未來智庫

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1、科創板政策解讀: 略

2、新材料產業:科創板的推出帶來歷史性發展機遇

與傳統材料相比,新材料產業具有技術高度密集,研究與開發投入高,產品附加值高的特點。因技術壁壘較高,現階段的很多企業,普遍存在資金匱乏的難題,也正因為如此,新材料行業是一個迫切需要和資本結合的產業,而科創板的推出對中國新材料企業或將是一次歷史性的發展機遇。

化工新材料是指先進高分子材料,包括五大類:高性能樹脂、特種合成橡膠、高性能纖維、功能性膜材料、電子化學品。新材料廣泛應用於國防軍工、航空航天、軌道交通、信息產業、新能源汽車、健康醫藥等戰略性新興產業,是推動經濟高質量發展和支撐我國由石油化工大國向強國跨越所需的重點關鍵領域。根據目前我國的產業分工,具體細分領域如下:

新材料產業規模:2017 年我國化工新材料產業規模達到2800 億元,市場總消費規模約為5000 億元,進口額約2300 億元。按產量統計,2017 年國內產量約為1894x104t,消費量達2930x104t,自給率僅為64%(據中國化工新材料產業發展報告(2018)統計)。新材料「十三五」規劃和中國製造2025 等政策將繼續推動新材料產業快速發展,十三五期間我國新材料產業將穩步增長,年均增速保持在25%左右。

"十三五〃時期化工新材料重點發展領域包括:高性能纖維(碳纖維)、電子化學品(集成電路用電子化學品、聚醯亞胺薄膜)、工程塑料、氟矽材料、功能性膜材料、生物基材料、3D 列印材料。其中高性能纖維:截止2017 年,我國高性能纖維總產能約為12x104t,產能規模已居世界前列,產量約為9x104t,自給率72.4%。其中碳纖維方面,T300、T700 級碳纖維已實現產業化,M40、M40J 等高強高模碳纖維已具備小批量製備能力,已涵蓋高強、高強中模、高模、高強高模四個系列碳纖維。

通過解讀各項政策文件中相關國家重點發展領域的指引,我們從產業鏈角度篩選出符合科創板定位的五大新材料產業:碳纖維、半導體材料、矽基新材料、鋰電材料、PI 薄膜,試圖挖掘其產業機會,並一一探討了各產業全球市場格局、供需結構、未來發展空間及國內龍頭企業發展狀況。

  • 1)碳纖維是科創板和「十三五」新材料重點領域,國家戰略布局產業;
  • 2)半導體材料國內長期供不應求,進口替代需求大;
  • 3)我國向矽材料強國轉型,碳化矽半導體蘊藏巨大潛力;
  • 4)鋰電池材料需求增長產能擴張中,布局高鎳三元正極材料正當時;
  • 5)我國低端絕緣薄膜基本滿足需求,而高端PI 薄膜依賴進口,電子行業增長帶
  • 來廣闊市場空間。

3、碳纖維產業:科創板、「十三五」新材料重點領域,國家戰略布局

我國積極鼓勵碳纖維產業發展,高性能纖維是科創板重點領域之一,在「十三五」 期間,我國對化工新材料行業提出三大發展方向:其中高性能碳纖維作為關鍵戰略材料之一被提及。碳纖維美日技術領先,中國已意識到其重要性,開始戰略布局。碳纖維最優異特點是相對於鋁、鋼等金屬結構材料具有極高的比強度和比剛度,目前是一種理想的輕質高強度航空航天結構材料。

3.1 碳纖維:應用廣泛,市場前景廣闊

被譽為新材料之王的碳纖維,具有強度高、模量高、密度低等優異性能,是一種含碳量在90%以上的高強度、高模量的新型纖維材料。碳纖維「外柔內剛」,柔軟可加工,質量比鋁輕,強度卻高於鋼鐵,對支撐我國製造業轉型和保障國防安全等方面具有重要意義。

碳纖維作為新型復合材料廣泛運用於航空航天、汽車輕量化、工業智能化、核能利用、海洋工程、軍事工業、醫療器材等方面,市場前景廣闊。就最主要的航空航天應用領域來說,1)在商用飛機領域,以空客A320 為代表,碳纖維復合材料占比超50%。相比於鋁合金,用碳纖維復合材料來製造飛機結構,可減重20%~ 40%。2)在航天領域,復合材料廣泛應用於太空飛行器結構件,包括衛星中心承力筒、各種儀器安裝結構板等。在運載火箭上可用於火箭的排氣錐體,發動機的蓋、燃燒室殼體、噴管、喉襯、擴散段,以及整流罩等部位,與鋁合金相比重量可減輕10%~25%。航空航天領域對「輕量化價值」的追求不止,碳纖維追求高強、高模、高韌的發展趨勢也不會停止。

3.2 國際碳纖維市場為日、美企業所壟斷

3.2.1主要碳纖維企業集中在日美,廠家紛紛擴產

國際碳纖維市場為日、美企業所壟斷。日本是全球最大的碳纖維生產國,其碳纖維在技術水準、質量和數量上均處於世界領先地位。主要碳纖維生產企業有:日本的東麗、東邦、三菱,美國的赫氏、氰特,德國的西格里,土耳其的陶氏阿克薩等企業。小絲束產能主要集中在日本企業,而大絲束產能主要集中在歐美。2017 年全球碳纖維總產能約為14.71 萬噸,其中東麗公司產能為2.71 萬噸,占比18%,遠超其他碳纖維廠家。2015 年初,東麗收購美國第一大大絲束生產商卓爾泰克,成功進入低成本大絲束碳纖維領域,成為當之無愧的碳纖維巨無霸。

未來三年擴產情況

近年來市場形勢較好,國內外碳纖維廠家紛紛擴產,預計18/19/20 年碳纖維理論產能將達到16.18/17.80/19.58萬噸。主要碳纖維廠家擴產情況如下(據中國化工新材料產業發展報告統計):

海外:東麗公司:1)17 年宣布擴產計劃—卓爾泰克體系的匈牙利工廠產能從1.0 萬噸提升到1.5 萬噸,墨西哥產能從0.5 萬噸提升至1.0 萬噸。2)由於波音等航空航天用戶及亞洲市場用戶增加,在韓國和美國分別擴產2000t 和2500t 小絲束產能。東邦公司:17 年宣布3.2 億美元擴建計劃—日本原絲產能和美國南加州碳化工廠,計劃2020 年生產。三菱公司:計劃18 年投資1.22 億美元、2000t 產能大絲束產品。陶氏阿克薩公司:計劃18 年擴產3500t。

國內:康得新集團、精功集團、中復神鷹、上海石化等宣布擴產計劃,預計18-19 年新增產能12500 噸。

3.2.2碳纖維下游應用中航空航天領域占一半

2017 年全球碳纖維需求量為84200 噸,若18-20 年預測採用國際公認增長率10%,得出2020 年需求量將達到10 萬噸以上。

碳纖維下游應用領域中,按金額來看航空航天應用占比接近一半。碳纖維下游應用領域廣闊,主要有風電葉片、航空航天、體育休閒和汽車,按數量來看,其分別占碳纖維總需求的23%、23%、16%和12%。按金額來看,航空航天的應用占比最高,達11.52 億元,占比49%,因為航天航空領域用碳纖維復合材料價格遠高於其他行業;其他,體育休閒,風電葉片,和汽車各占13%、12%、7%。

碳纖維產品按模量分類來看:標模-大絲束占比42%,標模-小絲束占比39%。模量的劃分:標準模量是指拉伸模量為230-265GPA ;中等模量是指拉伸模量為270-315GPA ;高模量是指拉伸模量超過315GPA ;小絲束(或常規絲束)1-24K (含) ;大絲束:大於24K 的。定義是靈活可變的,比如大絲束的在向中模的方向前進,就是一個技術可行、對應用有益的方向,因為中模可以帶來更多輕量化。

3.3 國內碳纖維產業穩定增長,實現產業化仍需進步

我國碳纖維產業起步於1962 年,美日等技術先進國家長期對我國碳纖維產業保持技術封鎖,我國無法大規模製造,因此長期依賴進口。但近年來,隨著國內相關扶持政策的出台和技術的不斷革新,國內碳纖維產業也在不斷進步,行業先後湧現了光威復材、中復神鷹、江蘇恆神等領軍企業,突破了碳纖維製造的核心技術,建成了千噸高等高強/百噸高等中模碳纖維產業化生產體系。

我國碳纖維行業穩定增長,但實現產業化的公司還較少,不同應用領域的公司運行收益差別較大。據中國化工新材料發展報告統計,國內碳纖維企業的運行效益如下:1)以航空航天應用為主的企業,以光威復材、中簡科技、太鋼鋼科為代表,經濟效益良好,毛利率高達50%-80%;2)高性能小絲束纖維傳統民用市場,以中復神鷹為代表,已轉虧為盈,有望實現合理的工業利潤率;3)低成本大絲束企業,以吉林化纖、上海石化、精功集團為代表,隨著規模的提升有望早日實現扭虧為盈。

3.3.1中國碳纖維企業理論產能較高但銷量較少,行業集中度高

2017 年,經統計全國的碳纖維理論產能為26,000 噸(不統計超過一年不運行,且裝置不穩定的企業),按產能大小劃分:產能千噸以上有7 家公司,包括中復神鷹擴產千噸線一條,吉林精功(精功集團與吉林化纖的合資企業)擴產1500 噸線一條,太鋼鋼科擴產千噸線一條等;產能在500-1000 噸之間有4 家公司; 產能在100-500 噸之間有7 家公司;產能在100 噸以下有2 家公司。

然而26,000 噸理論產能中,銷量僅7400 噸,銷量/產能比為28.5%;國際的銷量/產能比為57.2%,去除中國因素,其他國家的銷量/產能比為63.4%,提升銷量/產能比是重要任務。

2017 年,產業集中度在加速,7 家千噸級碳纖維企業的理論產能已經占到全國的84.8%,產業集中度在今後幾年還會加速。

3.3.2國內碳纖維龍頭企業:中復神鷹、光威復材、中簡科技等

國內碳纖維企業發展方向各不同。中復神鷹走的是市場自由競爭下、高性能、特色小絲束之路,裝備的國產化程度高,與同類企業對比具有成本優勢。江蘇恆神與康得新集團均走的是深入應用的全產業鏈建設思路;恆神去年在軌道交通的研發上取得重大進展;康得復材在汽車應用取得實質性進展。光威復材、中簡科技、太鋼鋼科均是以航空航天為核心效益資產,並努力向工業領域進軍。光威復材既是纖維企業,也是中國最大的碳纖維應用單位,其強勁的自身應用需求,有助於提升工業級碳纖維的製備水平。浙江精功集團是以碳化及復材為特色的新銳企業,去年的產能到3500 噸,銷售業績可觀。2018 年底,計劃新增3000 噸產能。

中簡科技2019 年3 月26 日,中簡科技創業板IPO 成功過會。中簡科技是一家專業從事高性能碳纖維及相關產品研發、生產、銷售和技術服務的高新技術企業,現為國內碳纖維龍頭企業,在業內樹立了自主創新的標杆,其目前生產的ZT7 系列(高於T700 級)高性能碳纖維及碳纖維織物,現已應用於我國最先進的戰機及其它航天航空領域。在接受了常州高新投A 輪投資之後,中簡科技進入高速成長期,經過4 年發展,2018 年,中簡科技年度扣非凈利潤達1.2 億元。

4、半導體材料:國內長期供不應求,進口替代需求大

半導體材料是指電導率介於金屬與絕緣體之間的材料,是製作電晶體、集成電路、電力電子器件、光電子器件的重要材料。半導體材料市場可以分為晶圓材料和封裝材料市場。其中,晶圓材料主要有矽片、光掩膜、光刻膠、光刻膠輔助設備、濕製程、濺射靶、拋光液和其他材料。封裝材料主要有層壓基板、引線框架、焊線、模壓化合物、底部填充料、液體密封劑、粘晶材料、錫球、晶圓級封裝介質和熱接口材料。

4.1 政策與資金雙重推動,提高集成電路國產化率迫在眉睫

在政策與資金的雙重推動下,國內半導體產業將迎來快速發展。2015 年,隨著《國家集成電路產業發展推進綱要》等一系列政策落地實施,國家集成電路產業投資基金開始運作,中國集成電路產業保持了高速增長。《國家集成電路產業發展綱要》和《中國製造2025》文件中明確提出:到2020 年,集成電路產業與國際先進水平的差距要逐步縮小,全行業銷售收入年均增速要超過20%。2020 年中國晶片自給率要達到40%,2025 年要達到50%。

目前我國集成電路的自給率極低,提高集成電路的國產化率迫在眉睫。我國集成電路的自給率至2017 年僅達到10%。WSTS(全球半導體貿易統計組織)預測在2020 年中國晶片自給率為15%,而根據國家對集成電路產業發展的規劃,要求2020 年國內晶片自給率要達到40%,因此提高集成電路的國產化率任務緊迫。

4.2 全球半導體材料行業發展向好,矽片出貨量穩步提升

2017 年,全球半導體材料市場恢復增長,銷售額達到469.3 億美元,同比增長9.60%。其中,晶圓製造材料和封裝材料市場規模分別為278.0 億美元和191.1 億美元。中國大陸半導體材料近年來穩步增長,2017 年半導體材料銷售額達到67.2 億美元,同比增長12.06%。中國大陸半導體材料占全球比重逐年小幅上升,2017 占比為16.24%。

2013-2018年,全球矽片出貨量穩步增長。2017 年全球矽片出貨量為11810 百萬平方英寸,同比增長10.0%;2018 年全球矽片出貨量為12733 百萬平方英寸,同比增長7.8%。矽片是最主要的半導體材料,歷年來矽晶圓片的市場銷售額占整個半導體材料市場總銷售額的32%~40%。

4.3 我國集成電路市場長期嚴重供不應求,進口替代的市場空間巨大

隨著5G、新興消費電子、汽車電子、AI、物聯網等下游應用領域的進一步興起,中國對晶片等半導體產品的需求將繼續擴大。半導體協會數據顯示統計,2017-2020 年全球約有63 座晶圓廠新建,其中約有26 座晶圓廠位於中國大陸,占比高達41.27%。國內晶圓廠的陸續投產,半導體製造材料的需求也會迎來大爆發,同時競爭加劇將帶來晶圓廠的降成本需求,從而刺激國產設備和國產半導體材料應用的加速。

半導體材料主要應用於集成電路,集成電路產業銷售額近年維持增長20%。根據中國半導體行業協會統計,2017 年中國集成電路產業銷售額達到5411.3 億元,同比增長24.8%,2018 年中國集成電路產業銷售額達到6532.0 億元,同比增長20.7%,預計到2020 年中國半導體行業維持20%以上的增速。

由於我國半導體市場需求巨大,而國內很大一部分不能供給,致使我國集成電路進口額和貿易逆差巨大。近幾年集成電路進口額穩定在2000 億美元以上,2017 年我國集成電路進口額為2,587.87 億美元,同比增長12.7%;2018 年,我國集成電路進口額為3104.28 億美元,同比大幅增長20.0%。根據海關總署數據統計,貿易逆差逐年擴大,2010 年集成電路貿易逆差1276.78 億美元;而在2017 年集成電路貿易逆差增長到1932.84 億美元;在2018 年貿易逆差增長到2267.02 億美元;如此大的貿易逆差反映出我國集成電路市場長期嚴重供不應求,進口替代的市場空間巨大。

4.4 半導體材料細分領域國際競爭力水平差異較大

半導體材料市場可以分為晶圓材料和封裝材料市場。按照產品收入占比情況來看,晶圓製造材料中,矽片及矽基材料收入占比最高為31%,其次依次為光掩模版占比14%、電子氣體占比13%,光刻膠占比5%及其光刻膠配套試劑占比7%。封裝材料中,封裝基板收入占比最高為40%,其次依次為引線框架占比16%,陶瓷基板占比11%,包封材料占比13%,鍵合線占比15%。

國內半導體材料細分領域可按競爭力劃分成三大組:第一組為靶材、封裝基板、CMP 拋光材料、濕電子化學品,引線框等部分封裝材料;部分產品技術水準已達全球一流水平且大批量供貨。第二組為矽片、電子氣體、化合物半導體、掩模版; 技術比肩國際,但仍未大批量供貨。第三組為光刻膠,技術和全球一流水平仍存在較大差距。

4.4.1上海新昇大矽片將填補國內空白,光刻膠技術門檻最高

矽片-最主要的半導體材料,上海新昇大矽片將填補國內空白

目前主流的矽片為12 英寸、8 英寸和6 英寸。單晶矽片直徑越大,所能刻制的集成電路越多,晶片的成本也就越低。矽片方面,雖然目前國外廠商仍呈現壟斷態勢,16 年全球前五大半導體矽片份額高達92%(信越化工27%、SUMCO 26%、環球晶圓17%、Sitronic13%、LG 9%)。目前,國內8 寸的矽片生產廠商僅有浙江金瑞泓、北京有研總院、河北普興、南京國盛、上海新傲等少數廠商,遠沒有滿足國內市場。

上海新昇主要由上海矽產業集團持股的上海新昇12 英寸大矽片項目從2017 年第二季度已經開始向國內部分晶片代工企業提供樣片進行認證,並有擋片、陪片、測試片等產品持續銷售。2018 年上海新昇300mm 矽片的正片已在部分客戶端認證通過。上海新昇總規劃產能為60 萬片/月,預計在2021 年實現滿產,順利的話這將填補國內空白。

光刻膠--半導體領域技術門檻最高

光刻膠的研發,關鍵在於其成分複雜、工藝技術難以掌握。目前,LCD 用光刻膠幾乎全部依賴進口,核心技術至今被TOK、JSR、住友化學、信越化學等日本企業所壟斷。以國際上具有一定競爭實力的京東方為例,目前已建立17 個面板顯示生產基地,其中有16 個已經投產;其中京東方用於高端面板的光刻膠,仍然由國外企業提供。

光刻膠要真正實現國產化難度在於國內缺乏生產光刻膠所需的原材料,致使現開發的產品碳分散工藝不成熟、碳漿材料不配套。而作為生產光刻膠最重要的色漿,至今依賴日本。因此,必須通過科研單位、生產企業的協同創新,儘快取得突破。晶瑞股份在國內率先實現IC 製造商大量使用的核心光刻膠即i 線光刻膠的量產,產品採用步進重複投影曝光技術,可以實現0.35μm 的解析度。

5、矽基新材料:我國轉型矽材料強國,碳化矽半導體蘊藏巨大潛力

5.1 矽基材料應用廣泛且重要,我國正從矽材料大國向強國轉型

矽原子有4 個外圍電子,和同族的碳(C)元素相比,化學性質較為穩定,活性較低,在常溫下,除氟化氫(HF)以外,很難與其他物質發生反應。在物理性質方面,其原子結構也決定其有一定的導電性,但由於矽晶體中沒有明顯的自由電子,導電率不及金屬,且隨溫度升高而增加,具有半導體性質。矽元素極為常見,在地殼中是第二豐富的元素(占25.7%),一般以複雜的矽酸鹽或二氧化矽等化合物形勢廣泛存在於自然界中。

矽基材料產品類型繁多,可分為無機矽和有機矽類,被廣泛應用於航空航天、電子電器、建築、運輸、能源、化工、紡織、食品、輕工、醫療、農業等行業。主要領域有:1)高純半導體:高純的單晶矽是重要的半導體材料,可應用於各種集成電路、光伏電池等;2)合金:矽可以用於同其他金屬結合製備合金,用以提升原有性能,如矽鐵合金、矽鋁合金等;3)陶瓷:製備成陶瓷材料,作為耐高溫和結構材料,如碳化矽和氮化矽;4)光導纖維通信材料:純二氧化矽可拉制出高透明度的玻璃纖維,是光導纖維通信的重要材料;5)有機矽化合物:是指含有C-Si 鍵、且至少有一個有機基團是直接與矽原子相連的化合物,其產品按形態不同,主要分為矽橡膠、矽樹脂、矽油和矽烷偶聯劑。

我國是矽材料生產大國,但在高端領域仍與國際一流水平有差距。我國矽產業的發展始於1957 年,當時在蘇聯幫助下在遼寧建成並投產第一個工業矽單相雙電極爐。經過60 多年發展,我國矽產業已基本形成以有機矽、高純矽、納米矽材料、工業矽、高純石英為支柱的完整體系。從規模上看,我國已成為全球矽材料生產大國,其中17 年國內工業矽和有機矽單體總產能占全球比重分別高達78% 和53%,矽產業蓬勃發展也帶動了像合盛矽業、新安股份這樣優秀企業的崛起。但是,在某些高端領域,例如半導體材料、矽基電池材料以及有機矽新材料等高附加值產品方面的技術積累、人才儲備、應用規模上同國際先進水平仍有一定的差距。

我國矽產業發展的優劣勢:我國矽產業快速發展的核心優勢是成本,主要體現在較低的資源(能源)價格、環境成本、資金成本以及較為充足的人力資源儲備。劣勢則主要在於技術和服務方面,具體包括企業競爭力總體偏弱,尚無世界級品牌,國際影響力不足;尚未掌握核心技術,環境安全和健康理念落後,歷史欠帳過多。從產業鏈角度看,若我國未來要完成從世界矽材料大國向強國轉型,矽化工的產業升級之路勢在必行。在我國矽產業完善的中上游配套基礎上,注重研發和應用高端、高附加值的矽化工產品是擺在我們面前的核心議題。

5.2 我國矽基新材料發展的主要相關政策

1)2017 年11 月20 日,發改委印發《增強製造業核心競爭力三年行動計劃(2018-2020 年)》,在重點領域新材料關鍵技術產業化中提到:a.加快先進金屬及非金屬關鍵材料產業化,其中包含高性能矽鋼、高性能氮化矽陶瓷材料;b. 加快先進有機材料關鍵技術產業化,其中包含高性能氟矽樹脂及關鍵單體、氟矽橡膠;c.提升先進復合材料生產及應用水平,其中包含碳化矽纖維及應用。2017 年12 月26 日,發改委印發了《新材料關鍵技術產業化實施方案》,將「三年行動計劃」中的材料進一步細化。

2)2018 年9 月28 日,工業和信息化部印發《重點新材料首批次應用示範指導目錄(2018 年版)》,目錄中提及的矽基材料如下所示,可分為1半導體材料(電子級多晶矽、碳化矽外延片和單晶襯底、大尺寸矽電極和矽環產品);2矽基電子化學品(超高純化學試劑、特種氣體、電子膠有機矽材料);3矽基電池材料(矽碳負極材料);4特種玻璃及陶瓷材料(高矽鋁酸鹽蓋板玻璃、高性能氮化矽陶瓷材料、碳化矽陶瓷膜過濾材料);5高性能纖維及復合材料(二元高矽氧玻璃纖維製品、耐高溫連續碳化矽纖維);6其他(聚硼矽氧烷改性聚氨酯材料)。

矽基新材料產品種類繁多,結合政策看,半導體材料、矽基電子化學品、矽基電池材料、有機矽新材料(有機矽電子膠、高性能矽樹脂、特種矽橡膠及彈性體) 是未來發展的重點領域。下文選取了碳化矽半導體材料對其市場規模、目前存在的機遇和挑戰進行闡述和探討。

5.3 第三代半導體材料——碳化矽SiC

5.3.1碳化矽半導體產業蘊藏巨大潛力,目前被少數已開發國家壟斷

碳化矽半導體是繼第一代半導體(矽Si)和第二代半導體(砷化鎵GaAs)後的第三代半導體材料。性能方面,以碳化矽為代表的第三代半導體材料擁有更高的禁帶寬度、擊穿電場和熱導率,其優越性能使其在微波功率器件領域應用中蘊藏巨大前景,非常適用於製作抗輻射、高頻、大功率和高密度集成的電子器件。因此,日、美、德、俄等國都在花大力研究,目前被少數已開發國家壟斷封鎖並對我國實施禁運。

碳化矽半導體的完整產業鏈包括:碳化矽-晶錠-襯底-外延-晶片-器件-模塊,其下游應用包括半導體照明、電子電力器件、雷射器和探測儀以及其他應用。

5.3.2碳化矽半導體市場規模有望快速增長

碳化矽器件正在廣泛應用於電力電子領域中,典型市場包括軌交、功率因數校正電源(PFC)、風電(Wind)、光伏(PV)、新能源汽車(EV/HEV)、充電樁、不間斷電源(UPS)等。根據法國知名電子供應鏈市場研究機構Yole 數據,預計到2020 年全球SiC 應用市場規模將達到5 億美元,而到2022 年市場規模將會進一步達到10 億美元,其中2016-20 年的復合增速為28%,同時隨著下游電動車產業驅動,2020-22 年的復合增速將達到40%。

5.3.3全球碳化矽產業美歐日三足鼎立

目前,全球碳化矽產業格局呈現美、歐、日三足鼎立格局,其中美國一家獨大(全球70-80%的碳化矽半導體產量來自美國公司);歐洲在碳化矽襯底、外延、器件以及應用方面擁有完整的產業鏈;日本是設備和模塊開發方面的絕對領先者。

阻礙國內第三代半導體研究進展的主要問題有:1原材料瓶頸:製備SiC 晶圓的設備較為空缺,大多需要進口;2原始創新問題:相關科研院所和生產企業大都難以忍受長期「只投入、不產出」的現狀;3人才隊伍建設問題。

但是,與在第一代、第二代半導體材料及集成電路產業上的多年落後、很難追趕國際先進水平的形勢不同,我國在第三代半導體領域的研究工作和世界前沿的差距相對較小,也積累了一定的基礎,湧現了一批例如天科合達、山東天岳、泰科天潤等在內的優秀企業。

5.3.4國內碳化矽產業龍頭:泰科天潤、山東天岳

泰科天潤:國內碳化矽(SiC)功率器件產業化的領軍企業

泰科天潤作為中國首家第三代半導體材料碳化矽器件製造與應用解決方案提供商,既是碳化矽晶片製造的龍頭企業,也是支撐高端製造業的新興力量。公司近期成功完成了新一輪的融資,參與的機構有三峽建信、廣發乾和和拓金資本,已經完成了對泰科天潤近億元的C 輪投資。幾家產業資本大力進入碳化矽產業,將進一步推動國產碳化矽功率器件在工業各領域,尤其是新能源光伏逆變、電動汽車和變頻空調等領域,實現更為廣泛的產業化應用。當前國際碳化矽領域正在步入快速發展的階段,國際碳化矽生產企業與上游材料廠商紛紛鎖定長期供貨合同,同時從下游來看,碳化矽功率器件在特斯拉等商業應用持續深化,這一方面刺激著國內對於新材料半導體領域的投資熱度,另一方面又警醒中國碳化矽功率器件亟需加大力度、追趕國際同行。

山東天岳:全球第4 家碳化矽襯底材料量產企業

山東天岳是全球第4 家碳化矽襯底材料量產的企業,是中國寬禁帶半導體材料領域當之無愧的獨角獸。主要產品技術難度極高,全球僅4 家量產。這家新材料企業自2010 年建立,僅用8 年的時間就成長為國際先進的碳化矽半導體材料高技術企業,其主要產品碳化矽襯底作為新一代半導體材料的代表,廣泛應用於電力輸送、航空航天、新能源汽車、半導體照明、5G 通訊等技術領域。

碳化矽半導體是5G 通訊和物聯網的基礎材料。基於此,2016 年山東天岳「寬禁帶功率半導體產業鏈項目」被國家發展改革委納入《國家集成電路「十三五」重大生產力布局》項目,這也是山東省唯一的納入該重大布局的項目。近期企業高品質大尺寸寬禁帶半導體碳化矽單晶襯底研發及產業化等三個項目列入山東省新舊動能轉換重點工程項目,將成為新舊動能轉換的有力助推器。

6、鋰電池材料:需求增長產能擴張中,布局高鎳三元正極材料

鋰離子電池產業鏈中,各類鋰資源、鈷資源和石墨等原材料廠商為上游企業,中游涵蓋了正極材料、負極材料、電解液以及隔膜的生產企業,下游主要涉及電芯製造和Pack 封裝。鋰離子電池產品最終應用於消費電子產品(手機、筆記本電腦等電子數碼產品)、動力領域(電動工具、電動自行車和電動汽車等)和儲能領域等。

6.2 正極材料:高鎳三元材料布局正當時

正極材料的性能直接決定了鋰電池的容量和安全性等各項性能指標,其成本占比在40%左右。在目前幾種正極材料中,高鎳三元材料最有可能達到國家新能源汽車補貼標準的能量密度要求,不少企業開始布局高鎳三元材料。

6.2.1三元電池增長迅猛,高鎳三元材料替代加速

三元電池增長勢頭迅猛。三元電池產量和滲透率不斷提高,預計19、20 年三元電池產量和滲透率預測分別為45.9GWh、71.6GWh 和68%、76%。動力電池應用分會研究部統計數據顯示,2019 年1 月我國新能源汽車動力電池裝機量約4.98GWh, 同比增長290.94%;從配套的動力電池來看,三元電池裝機量約3.47GWh,占據將近七成的市場,同比增長384.87%。整個2018 年度中國新能源汽車產銷量主要由乘用車市場拉動,預計2019 年新能源汽車產銷量將突破150 萬輛,乘用車依舊是拉動新能源汽車市場的主要驅動力。與之相對應,2019 年三元電池在新能源汽車中的總需求量或有35%的增幅,動力電池主導地位將日益鞏固。

高鎳NCM811/NCA 三元材料將加速替代高鎳三元對NCM523 和NCM622。從具體型號來看,目前國內多晶NCM523 型、NCM111 型等普通三元正極材料仍為主流,占比52%,單晶NCM523 型、NCM622 型、NCM811/NCA 型分別占比30%、12%和6%。隨著動力電池能量密度要求趨勢提升,預計三元正極材料高鎳化進程將明顯加快。目前包括當升科技、杉杉能源、寧波容百等企業已先後量產高鎳三元正極材料,高鎳NCM811/NCA 材料在動力電池市場的應用逐漸起量。預計2019 年和2020 年, 將會有更多正極材料企業量產高鎳NCM811/NCA 三元材料,下游市場需求進一步提升,從而加速高鎳三元對NCM523 和NCM622 的替代進程。

三元正極材料不同型號各有優劣勢,NCM811 和NCA 能量密度為有190 mAh/g,高於NCM523(160 mAh/g)和NCM622(170 mAh/g);然而NCM811 工藝難度較高,其燒結條件苛刻、容易吸潮,相對技術難度低的NCM622 則有循環性能較差的劣勢。

鋰電三元正極材料產業格局穩定,前五大廠商產量占比過半。長遠鋰科、容百鋰電、湖南杉杉、當升科技、廈門鎢業等CR5 企業產量占比穩步提升,在2016 年首次占比過半,2017 年提升至58%,2018H1 至52%。

6.2.2國內三元材料供需情況:需求保持增長,產能擴張加速

預期未來三元正極材料將延續需求高速增長的態勢,材料企業也將迎來更大業績增長機遇。據業內機構估計,到2020 年我國正極材料需求量有望達到40.2 萬噸; 其中三元正極材料需求量將達14.42 萬噸,高鎳三元正極材料需求量9.75 萬噸, 高鎳三元正極材料滲透率大幅提高。

國內三元材料產能產量情況:對國內28 家三元材料企業產量統計,2018 年三元材料產量為16.5 萬噸,同比增長26%。據業內機構統計,2018 年中國三元材料產能33.6 萬噸,較2017 年新增12.9 萬噸,增量主要來自於當升科技、天津巴莫、杉杉能源、廈門鎢業、格林美、寧波容百、貴州振華、四川科能、江蘇翔鷹、中化河北、湖南邦普、宜賓鋰寶等企業。

這28 家企業中,2018年產量過萬的企業有7 家,與2017 年相比,有4 家新進入,分別為:貴州振華、當升科技、長遠鋰科、廈門鎢業。另外,產量在5000 噸以上的有7 家。

其中,當升科技和杉杉能源產能擴張加速。當升科技江蘇常州鋰電新材料產業基地遠期規劃建設鋰電正極材料產能10 萬噸,2023 年前計劃建成5 萬噸產能,將成為具有國際領先水平的鋰電新材料智能製造基地。杉杉能源規劃於2025 年前分期建成年產10 萬噸高能量密度正極材料項目。

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7、PI 薄膜:高端PI 薄膜依賴進口,電子行業增長帶來廣闊市場空間

7.1 PI 薄膜:三大瓶頸性高分子材料之一

PI 薄膜被認為是制約我國高技術產業發展的三大瓶頸性關鍵高分子材料之一(另外兩種材料是碳纖維和芳綸纖維),由此可見其重要性和亟待發展的迫切性。目前國內雖然有約50 余家PI 薄膜生產企業,總產量也達到了3000~4000t 的水平,但國產PI 薄膜競爭嚴重,各方面性能指標與進口產品仍有不小的差距,反映出國產PI 薄膜製備技術較國外杜邦等廠家的落後與不足。

PI(聚醯亞胺)薄膜可取代傳統的ITO 玻璃,應用在可摺疊手機里的基板、蓋板和觸控材料。它是耐高溫可達400 攝氏度以上的有機高分子材料之一,具有優良的耐高低溫性、電氣絕緣性、粘結性、耐輻射性等特殊屬性,因此可以取代傳統的ITO 玻璃,大量應用在可摺疊手機里的基板、蓋板和觸控材料。其中黃色PI 在柔性OLED 里主要應用於基板材料和輔材,CPI(透明PI)主要應用蓋板材料和觸控材料。

PI 產業鏈包括上游PI 樹脂和基膜的製成,以及精密塗布和後道加工程序。其中樹脂和基膜的製成是壁壘最高的環節,目前被日本宇部、韓國科隆等國際大企業壟斷,國內目前進口依賴較為嚴重。PI 膜憑藉其優良的結構和功能有望藉助柔性屏成為新材料領域的下一個新熱點。

7.2 PI 薄膜龍頭主要為海外企業,電子行業增長帶來廣闊市場空間

PI 薄膜生產企業主要為海外企業。世界範圍內,PI 薄膜的生產企業主要有美國杜邦、日本宇部、日本鍾淵化學、韓國SKC 和中國台灣達邁等公司為主要代表。目前,PI 薄膜的國際主導品牌主要有美國杜邦公司的Kapton 系列,日本鍾淵化學的Apical 系列,日本宇部的Upilex 系列,韓國SKCKOLON 以及中國台灣達邁等。2017 年,世界PI 薄膜總產能約2x104t,產量約1.6x104t,近5 年平均年增長率約為10%。

PI 薄膜應用於絕緣材料和柔性電路板/柔性覆銅板,需求量極大。PI 薄膜最大的市場是絕緣材料領域,如低端電工絕緣或高鐵、風電等大功率電機、變壓器絕緣等,對於普通HN 型和耐電暈型PI 薄膜需求量極大。其次為柔性電路板(FPC)/ 柔性覆銅板(FCCL)領域,FPC、FCCL 作為手機、筆記本電腦、數碼產品等小型化設備的重要元件,一直保持著較為良好的增長勢頭。據測算,2017 年全球電子級PI 薄膜需求量為8000~9000t。隨著全球電子行業的不斷增長,預計到2025 年,全球PI 薄膜需求總量將達到2.5x104t。

7.3 PI薄膜國內生產現狀:低端絕緣薄膜產能滿足需求,高端PI薄膜依賴進口

目前,我國PI 薄膜廠家有50 余家,產能達300-1000t/a 不等。2017 年,包括規劃產能,我國PI 薄膜總產能為4000~6000t/a,產量為3000~4000t,進口量約為4000t。其中深圳瑞華泰、桂林電科院、山東萬達、無錫高拓、寧波今山、江陰天華等10 余家企業採用雙向拉伸熱亞胺化法製備PI 薄膜;另外時代新材、丹邦科技採用化學法製備PI 薄膜。

我國低端絕緣薄膜產能基本滿足需求,而高端PI 薄膜依賴進口。國產PI 薄膜多以低端絕緣薄膜為主,在強度、模量、尺寸穩定性、耐電暈等關鍵性能指標方面與國外產品仍存在較大差距,產品價格也遠低於國外產品,平均餘額200 元/kg。國產PI 薄膜主要用於傳統電工絕緣和LED 等領域,年消耗量為3000~4000t,國內產能基本滿足需求。而在高端PI 薄膜市場,以FPC 和FCCL 薄膜為例,2017 年全球電子級PI 薄膜需求量為8000~9000t,其中國內需求量約為4000t,完全依賴進口。

近年來,我國PI 薄膜市場呈現高速增長趨勢,年平均增長率為10%~15%,高於世界平均增長率,市場空間巨大。由於FPC 占PCB(印製電路板)的比例逐漸提升,行業增速穩定,且我國FPC 增速高於全球增速,目前大陸地區FPC 產量已超過全球產量的40%,是全球最大的FPC 市場之一,對於高端PI 薄膜的需求量極大。《中國化工新材料產業發展報告2018》指出,經估算,到2020 年國內PI 薄膜需求量將達到8000~10000t,其中高端PI 薄膜需求量將達到5000~6000t,目前進口高端PI 薄膜的價格為500~4000 元/kg,以平均1000 元/kg 估算,市場空間將達60 億元。

7.5 OLED 材料迎來機遇,國產替代空間巨大

OLED 與LCD 結構不同,顯示材料格局即將改變。LCD 與OLED 的結構不同決定了兩者材料具有較大差異。LCD 由兩塊平行玻璃板構成,中間包含液晶材料。在液晶顯示屏背面有一塊背光板和反光膜,用於提供均勻的背景光源。LCD 材料包括偏光板、玻璃基板、彩色濾光片、液晶、背光等。OLED 只需用兩層薄膜和玻璃或塑料基板構成,不需要背光模組和彩色濾光片,因此材料更為簡單,包括偏光板、玻璃或塑料基板、發光材料、蓋板玻璃等。

由於LCD 和OLED 的材料存在較大不同,因此OLED 的普及將使LCD 中的部分材料需求銳減。LCD 中的偏光膜、玻璃基板、彩色濾光片和PVA 膜雖在OLED 中仍能得到應用,但使用量大為減少,而LCD 中的液晶、背光和配向膜則完全不再需要。

OLED 材料包括OLED 中間體、升華前材料和OLED 終端材料。材料廠商將基礎原料加工製成OLED 中間體,再進一步合成升華前材料,銷售給OLED 終端材料廠商。終端材料廠商將升華前材料加工後製成升華材料,銷售給OLED 面板廠商。

OLED 中間體和升華前材料主要由我國企業供應。由於行業技術壁壘較高,目前我國OLED 中間體和升華前材料生產企業不多,主流廠家包括:煙台九目、濮陽惠成、瑞聯新材、阿格蕾雅、吉林奧來德等。

OLED 終端材料供應商主要為日韓、歐美企業,我國需依賴進口。目前,OLED 材料主要掌握在日本出光興產、堡土谷化學、美國UDC 及一些韓國公司手中。OLED 材料廠商加強信息保護,我國OLED 材料市場發展緩慢。OLED 終端材料不同於液晶材料,液晶材料經過長期的發展已形成標準化體系,但OLED 終端材料的每個廠商都有自己的一個體系,並且不對外公開。由於擔心材料信息泄密,部分廠商也不願意在中國大陸地區銷售,導致OLED 材料在國內銷售額較小,這在一定程度上延緩了國內OLED 材料產業的發展。

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(報告來源:財通證券;分析師:虞小波、張興宇)

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-cn/CGfqm2wBvvf6VcSZ58i2.html