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新材料研究:石墨烯、高溫合金、半導(dǎo)體、稀土

作者:未來智庫 來源: 頭條號 108502/08

(溫馨提示:文末有下載方式)核心觀點:全球進入新一輪“再工業(yè)化”進程,新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展已上升至國家戰(zhàn)略層面推進。國內(nèi)外紛紛出臺新材料產(chǎn)業(yè)規(guī)劃,促進材料產(chǎn)業(yè)的全面升級,包括但不限于生物材 行業(yè)分析師 料、光有機電子材料、先進合金、新興半導(dǎo)體、碳

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(溫馨提示:文末有下載方式)

核心觀點:

全球進入新一輪“再工業(yè)化”進程,新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展已上升至國家戰(zhàn)略層面推進。國內(nèi)外紛紛出臺新材料產(chǎn)業(yè)規(guī)劃,促進材料產(chǎn)業(yè)的全面升級,包括但不限于生物材 行業(yè)分析師 料、光有機電子材料、先進合金、新興半導(dǎo)體、碳纖維復(fù)合材料等各大領(lǐng)域。 :0755-83185382我國新材料產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值巨大,但整體技術(shù)水平不強,特別是在主要戰(zhàn)略新材料領(lǐng)域與 國際水平有較大差距。我國2016 年新材料產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值達2.65 萬億元,約占全球新材 料產(chǎn)業(yè)的20%;但產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以低端產(chǎn)品為主,高端占比偏低。鑒于新材料作為產(chǎn)業(yè)鏈的中游環(huán)節(jié),細(xì)分產(chǎn)品眾多,且下游應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋了國民經(jīng) 濟的各個產(chǎn)業(yè),本文采用新材料技術(shù)成熟度和產(chǎn)業(yè)生命周期理論相結(jié)合建立新材料 分析框架,從技術(shù)、政策、資本、資源四大核心驅(qū)動的角度分析細(xì)分行業(yè)的發(fā)展脈 絡(luò),希望能以點帶面,對新材料產(chǎn)業(yè)作較為具象的呈現(xiàn)。技術(shù)×石墨烯:石墨烯的完美理論性能使其未來具有十分廣闊的應(yīng)用空間。但目前 技術(shù)水平還處于實驗室階段向工程化階段過渡,要清晰認(rèn)識到石墨烯產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用道 路的艱難,對于具體應(yīng)用細(xì)分行業(yè)和公司的研究需審慎求證,仔細(xì)甄別。政策×高溫合金:我國高溫合金技術(shù)與世界先進水平尚存在差距,而航天航空作為 高溫合金代表應(yīng)用領(lǐng)域,是國家安全戰(zhàn)略的關(guān)鍵,必須自主可控。因此高溫合金中 期需求主要來自“兩機”專項驅(qū)動,前景值得期待。資本×半導(dǎo)體新材料:我國半導(dǎo)體材料占全球份額逐年提升,然而在高端產(chǎn)品上部 分還完全依賴進口。國家成立集成電路“大基金”千億級投入,可能加速國內(nèi)產(chǎn)業(yè) 迭代升級。資源×稀土功能材料:我國稀土功能材料供給居全球第一。豐富的稀土資源和較低 的人力成本使我國具有是重大優(yōu)勢。目前行業(yè)進入成熟期,并已完成上游整合,逐 漸實現(xiàn)稀土有序供給,從成本方面加速中游低端產(chǎn)能淘汰,稀土功能材料產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu) 升級較為確定。布局邏輯需兼顧技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)發(fā)展:1)優(yōu)先選取技術(shù)相對有優(yōu)勢、產(chǎn)業(yè)發(fā)展較 為成熟的行業(yè),并重點關(guān)注處于產(chǎn)業(yè)升級方向的優(yōu)質(zhì)公司,如稀土永磁行業(yè)代表公 司中科三環(huán);2)選取技術(shù)存在追趕機會并有較大進口替代空間的行業(yè),如新型半 導(dǎo)體材料行業(yè);3)對于政策驅(qū)動行業(yè)以及處于理論完善期的技術(shù)驅(qū)動行業(yè),需關(guān) 注政策和技術(shù)的進度,審慎甄別。

報告內(nèi)容:

材料工業(yè)是一切制造行業(yè)的基礎(chǔ),是國民經(jīng)濟發(fā)展的先導(dǎo)。而新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā) 展,不僅將帶動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)的技術(shù)提升和產(chǎn)品升級換代,還將促進國 家整體高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的進步和綜合實力的提升。新材料作為產(chǎn)業(yè)鏈的中游環(huán)節(jié), 細(xì)分產(chǎn)品眾多,本報告采用新材料技術(shù)成熟度和產(chǎn)業(yè)生命周期理論相結(jié)合建立 新材料行業(yè)分析框架,從技術(shù)、政策、資本、資源四大核心驅(qū)動的角度分析細(xì) 分行業(yè)的發(fā)展脈絡(luò),旨在以點帶面,將新材料這一較為中游、難以形成具象認(rèn) 識的產(chǎn)業(yè)更為直觀、清晰的呈現(xiàn)。

一、新材料的定義和部分細(xì)分行業(yè)概覽

新材料是指新出現(xiàn)或正在發(fā)展中的、具有傳統(tǒng)材料所不具有的優(yōu)異性能的材料, 它不以生產(chǎn)規(guī)模,而以優(yōu)異性能、高質(zhì)量、高穩(wěn)定性取勝的高知識、高技術(shù)密 集型為特點。換而言之,新材料既包括“全新”出現(xiàn)的材料,也包括已經(jīng)存在 但相對傳統(tǒng)材料性能改進后的“升級版”材料。

1.新材料的分類

新材料作為整個國民經(jīng)濟的中游環(huán)節(jié)產(chǎn)業(yè),其品類范圍十分廣泛。根據(jù)《中國 制造2025 重點領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新路線圖(2015 年版)》,新材料按產(chǎn)業(yè)階段劃分成 先進基礎(chǔ)材料、關(guān)鍵戰(zhàn)略材料、前沿新材料三大類別, 其中:

1) 先進基礎(chǔ)材料主要包括鋼鐵、有色、石化、建材、輕工、紡織等基礎(chǔ)材料中 的高端產(chǎn)品,并且進一步細(xì)分到高性能海工鋼、輕合金、綠色建材、工業(yè)生 物催化劑、高性能纖維等20 種品類;

2) 關(guān)鍵戰(zhàn)略材料主要包括高端裝備用特種合金、高性能分離膜材料、高性能纖 維及其復(fù)合材料、新型能源材料、電子陶瓷和人工晶體、生物醫(yī)用材料、稀 土功能材料、先進半導(dǎo)體材料、新型顯示材料等高性能新材料,并進一步細(xì) 分為高溫合金、離子交換膜、高性能碳纖維、鋰電材料、電介質(zhì)陶瓷、稀土 永磁材料、大硅片、柔性顯示等29 種品類;

3)前沿新材料包括3D 打印材料、超導(dǎo)材料、智能仿生與超材料、石墨烯等, 進一步可細(xì)分為3D 打印合金粉末、石墨烯涂料、石墨烯電極等10 余種品類。

2.新材料部分細(xì)分行業(yè)概覽

為了讓讀者更為直觀的了解新材料產(chǎn)業(yè),本文梳理了前沿新材料石墨烯以及部 分關(guān)鍵戰(zhàn)略材料包括第三代半導(dǎo)體、高溫合金、鋰電材料、大硅片、柔性顯示 材料、稀土功能材料等行業(yè)的相關(guān)概況??梢园l(fā)現(xiàn),每種新材料的下游應(yīng)用領(lǐng) 域十分廣泛,并且不同種新材料品類由于各自應(yīng)用領(lǐng)域、技術(shù)成熟度以及產(chǎn)業(yè) 階段的各不相同,其行業(yè)格局以及國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)發(fā)展都不盡相同。

上述所列舉的新材料行業(yè)中,大多數(shù)是我國技術(shù)處于相對落后需要追趕國際先 進水平的行業(yè),剩余的是我國技術(shù)雖有一定優(yōu)勢但產(chǎn)業(yè)化水平或產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)有待 進一步優(yōu)化的行業(yè)。這樣的特征也基本能代表我國新材料產(chǎn)業(yè)整體所面臨的局 面。而新材料產(chǎn)業(yè)作為我國七大戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)之一,是所有國民產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和 先導(dǎo),其重要性不言而喻。如果新材料產(chǎn)業(yè)處于長期落后的局面,不僅將對國 家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的進步形成掣肘,長遠(yuǎn)來看勢必將影響我國整體經(jīng)濟競爭力和 全球化大背景下未來產(chǎn)業(yè)附加值的分配。因此快速有效的發(fā)展新材料產(chǎn)業(yè)已勢 在必行。

二、全球新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展已上升至國家戰(zhàn)略層面推進

2008 年金融危機以來,全球主要經(jīng)濟體紛紛啟動“再工業(yè)化”戰(zhàn)略,不約而同 地將新材料作為搶占新一輪國際科技經(jīng)濟競爭制高點的重要基礎(chǔ),新材料產(chǎn)業(yè) 的發(fā)展已然上升至國家戰(zhàn)略層面。新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平已成為衡量一個國家 經(jīng)濟社會發(fā)展、科技進步和國防實力的重要標(biāo)志。

1.美歐俄日等國持續(xù)出臺新材料產(chǎn)業(yè)計劃

隨著科學(xué)技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)化的推進,材料技術(shù)和應(yīng)用的突破往往成為下游產(chǎn)業(yè) 升級的關(guān)鍵,主要發(fā)達國家和新興發(fā)展中國家均不約而同的推出了合乎各自國 家產(chǎn)業(yè)特點的新材料產(chǎn)業(yè)計劃。

美國長期以來對新材料研究的重視促使其獲得了領(lǐng)跑全球的科技地位。其將 新材料列為保障國家經(jīng)濟繁榮與國家安全的6 個領(lǐng)域之首,主要發(fā)展領(lǐng)域全 面覆蓋了包括生物材料、催化劑、光電材料儲能系統(tǒng)、輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料、有機 電子材料、先進合金、新興半導(dǎo)體、碳纖維復(fù)合材料等各大新材料領(lǐng)域。歐盟于2011 年發(fā)布耗資800 億歐元的“地平線2020”(Horizon 2020)計 劃,提出促進先進材料領(lǐng)域與信息通信技術(shù)、納米技術(shù)、生物技術(shù)等領(lǐng)域的 交叉研究。俄羅斯于2012年發(fā)布的《2030年前材料與技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略》將18個重點材 料戰(zhàn)略列為發(fā)展方向,其中包括智能材料、金屬化合物、納米材料及涂層、 單晶耐熱超級合金、含鈮復(fù)合材料等,同時還制定了新材料產(chǎn)業(yè)主要應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展戰(zhàn)略。德、英、法、日、韓、印度等國也紛紛推出了各自新材料行業(yè)規(guī)劃。2.我國從中長期規(guī)劃到“最后一米”落地應(yīng)用相關(guān)政策全面出 臺

2015 年以來,我國密集出臺了一系列新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃和政策?!吨袊圃?025》、《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》為我國新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展 的綱領(lǐng)性文件,明確了推動重點領(lǐng)域新材料發(fā)展的大方向;《中國制造2025 重 點領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新路線圖》、《 新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》將綱領(lǐng)落實,詳細(xì)分解并 明確了階段任務(wù)并配套了相應(yīng)措施;《關(guān)于開展重點新材料首批次應(yīng)用保險補 償機制試點工作的通知》、《重點新材料首批次應(yīng)用示范指導(dǎo)目錄》等配套了 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及執(zhí)行手段,從具體執(zhí)行的維度逐漸豐富執(zhí)行政策體系。

根據(jù)《中國制造2025 重點領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新路線圖(2015 年版)》,針對產(chǎn)業(yè)相對 成熟的先進基礎(chǔ)材料,我國將主要著眼于結(jié)構(gòu)及升級換代的調(diào)整,加快實現(xiàn)自 主可控供給及規(guī)模出口能力;在產(chǎn)業(yè)化、國產(chǎn)化重點方向的關(guān)鍵戰(zhàn)略材料方面, 產(chǎn)業(yè)化及應(yīng)用化仍將是重中之重的關(guān)鍵核心,同時也要加速補齊先進加工工藝 等短板;針對前沿新材料方向,立足原創(chuàng)技術(shù)突破,初步完成知識產(chǎn)權(quán)布局。

具體來看,到2020 年,基礎(chǔ)材料產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)總體規(guī)模可控,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整初見成 效,先進基礎(chǔ)材料總體實現(xiàn)自給,形成一定出口能力;2025 年基本完成產(chǎn)業(yè)結(jié) 構(gòu)調(diào)整,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)實現(xiàn)升級換代,保障能力超過90%。

關(guān)鍵戰(zhàn)略材料產(chǎn)業(yè)2020 年實現(xiàn)30 種以上(約占關(guān)鍵戰(zhàn)略材料的三分之一)的 材料的產(chǎn)業(yè)化,有效解決信息技術(shù)、高端裝備制造業(yè)等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展急 需,綜合保障能力超過70%;2025 年基本解決高端制造業(yè)重點領(lǐng)域所需戰(zhàn)略材料制約的問題,綜合保障能力超過85%,部分產(chǎn)品進入國際供應(yīng)體系,關(guān)鍵品種 填補國內(nèi)空白,實現(xiàn)自主知識產(chǎn)權(quán)體系。

前沿新材料產(chǎn)業(yè)到2020 年,積累一批前沿新材料核心技術(shù)專利,部分產(chǎn)品實現(xiàn) 量產(chǎn),在關(guān)鍵領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用示范;到2025 年,實現(xiàn)前沿新材料技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、專 利等有效布局;前沿新材料取得重要突破并實現(xiàn)規(guī)?;瘧?yīng)用,部分領(lǐng)域達到世 界領(lǐng)先水平。

另外,我國還創(chuàng)新性的提出了新材料首批次應(yīng)用保險補償機制,加速新材料研 發(fā)落地,彌補成果轉(zhuǎn)換的“最后一米”難題。我國的科研創(chuàng)新長期存在成果轉(zhuǎn) 化難題,從研發(fā)向產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的轉(zhuǎn)化路徑不順暢。這種情況對于新材料產(chǎn)業(yè)尤為 明顯,新材料的研發(fā)成果轉(zhuǎn)化為商用往往要經(jīng)過8-10 年甚至更長時間。保險補 償機制將根據(jù)采購合同金額以及產(chǎn)品可能造成的責(zé)任損失額來綜合確定責(zé)任限 額,新材料企業(yè)投保費率最高不超過3%。這將有效加速新材料的成果轉(zhuǎn)化進程。

三、我國新材料產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀及所處技術(shù)水平

我國新材料產(chǎn)業(yè)整體起步較晚,雖然產(chǎn)值占全球的比重逐年提升,但從新材料 技術(shù)和質(zhì)量水平來看,與美英俄日等材料強國還存在較為明顯差距。

1.我國新材料產(chǎn)值巨大,但主要以低端為主,高端供給不足

自“十二五”以來,我國新材料產(chǎn)業(yè)規(guī)??焖贁U張,2016 年總產(chǎn)值已達2.65 萬 億元,約占全球材料產(chǎn)業(yè)的20%,預(yù)計到2020 年將達到5萬億元左右。其中, 稀土功能材料、先進儲能材料、光伏材料、有機硅、超硬材料、特種不銹鋼、 玻璃纖維及其復(fù)合材料等產(chǎn)能均居世界前列。但我國目前還無法與美英俄日等 材料強國相較,“大而不強,大而不優(yōu)”的問題亟待改善。

在全球大國“新冷戰(zhàn)”局勢日益明朗的背景下,我國目前正在經(jīng)歷深化改革的 關(guān)鍵時期,需著力攻克一系列的新一代核心關(guān)鍵技術(shù),從而實現(xiàn)趕超發(fā)達國家。 目前在國民經(jīng)濟需求的百余種關(guān)鍵材料中,約三分之一國內(nèi)完全空白,約一半 性能穩(wěn)定性較差,部分產(chǎn)品受到國外嚴(yán)密控制,突破受制于人的關(guān)鍵戰(zhàn)略材料, 具有十分重要的戰(zhàn)略意義。根據(jù)工業(yè)和信息化部公布口徑,到2030 年我國對部 分重點戰(zhàn)略新材料的需求體量大致如下表所示:

上述細(xì)分行業(yè)關(guān)系到我國國防、經(jīng)濟乃至民生的戰(zhàn)略性新材料,目前國內(nèi)產(chǎn)品 的質(zhì)量及數(shù)量均遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足未來需求,更談不上可控性和自給自足;可以說, 沒有新材料產(chǎn)業(yè)的強力支撐,未來我國在搶占核心科技戰(zhàn)略領(lǐng)域制高點時就會 缺乏物質(zhì)基礎(chǔ),甚至國家安全都會受到挑戰(zhàn)。由此可見,快速高效的發(fā)展新材 料產(chǎn)業(yè)已經(jīng)迫在眉睫。

2.在多數(shù)戰(zhàn)略性新材料領(lǐng)域尚未達到國際領(lǐng)先水平

除稀土功能材料、第三代半導(dǎo)體、納米科技等新材料外,我國在多數(shù)戰(zhàn)略性新 材料領(lǐng)域與國際水平尚存明顯差距。

從全球范圍來看,材料領(lǐng)域全面領(lǐng)先的國家仍是美國,日本在納米科技、電子 信息材料,韓國在顯示器、存儲材料,歐洲在結(jié)構(gòu)材料、光學(xué)與光電材料、納 米材料,俄羅斯在耐高溫材料、宇航材料方面有明顯優(yōu)勢。我國在納米材料、 非線性激光晶體、第三代半導(dǎo)體、半導(dǎo)體照明、稀土材料等方向,研究水平和 成果與國際先進水平屬同一發(fā)展階段,屬于并跑競爭,其中一部分甚至是領(lǐng)先 水平。在高性能纖維與其復(fù)合材料、高溫合金、高密度信息存儲材料、顯示技 術(shù)等方面與國外還存在一定的差距,屬跟跑階段。

為此,我國在中國制造2025 中,明確了各新材料細(xì)分領(lǐng)域的重點技術(shù)突破目標(biāo) 和產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃,包括高端特種合金、新能源材料、生物醫(yī)用材料、稀土功能 材料、先進半導(dǎo)體、新型顯示材料、高性能分離膜材料、高性能復(fù)合纖維材料、 電子陶瓷等新材料各類細(xì)分產(chǎn)品。下圖僅列舉部分戰(zhàn)略性新材料技術(shù)突破目標(biāo) 和產(chǎn)業(yè)規(guī)劃為例。

四、新材料分析框架及代表行業(yè)分析

根據(jù)第一章所述新材料定義,新材料是指新出現(xiàn)或正在發(fā)展中的、具有傳統(tǒng)材 料所不具有的優(yōu)異性能的材料,其產(chǎn)業(yè)發(fā)展,對應(yīng)的是新材料的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn) 品本身產(chǎn)業(yè)化演進的過程。因而新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展,表現(xiàn)為在新材料技術(shù)成熟度 和新材料產(chǎn)業(yè)化兩個維度的推進,這兩個維度相互促進,互為因果。

1.用核心要素驅(qū)動來分析新材料細(xì)分行業(yè)

鑒于新材料處于產(chǎn)業(yè)鏈的中游環(huán)節(jié),種類繁多,其性質(zhì)功能以及應(yīng)用領(lǐng)域各具 特點,各細(xì)分子行業(yè)所處的技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)階段各不相同,若僅是列舉一些重 點細(xì)分領(lǐng)域進行介紹,很難呈現(xiàn)出新材料產(chǎn)業(yè)的全貌。因此,我們建立了核心 要素驅(qū)動分析框架,以幫助我們厘清和理解新材料各行業(yè)發(fā)展脈絡(luò)。

1.1 新材料核心要素驅(qū)動分析框架

驅(qū)動產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展的因素,我們認(rèn)為關(guān)鍵主要有技術(shù)、政策、資本、資源等要 素;而在特定發(fā)展階段中邊際貢獻最為顯著的我們稱之核心驅(qū)動要素。具體產(chǎn) 業(yè)的核心驅(qū)動因素受其所處產(chǎn)品研發(fā)進程或產(chǎn)業(yè)化階段而不同。本文結(jié)合新材 料技術(shù)成熟度和產(chǎn)業(yè)生命周期理論,建立核心要素驅(qū)動分析框架,主要是為了 把握住新材料細(xì)分行業(yè)在特定技術(shù)水平和發(fā)展階段最核心的影響因子,并以此 去分析該行業(yè)在中期維度的變化。

按照《新材料技術(shù)成熟度等級劃分及定義》,一般將新材料技術(shù)成熟度分為三 個階段:實驗室階段、工程化階段、產(chǎn)業(yè)化階段。實驗室階段是指新材料的發(fā) 現(xiàn)或發(fā)明,能制備實驗室產(chǎn)品并通過理論功能的測試驗證;工程化階段是指得 到可規(guī)模化生產(chǎn)出試制品;產(chǎn)業(yè)化階段是指在規(guī)模生產(chǎn)基礎(chǔ)上,產(chǎn)品的良率、 性能、成本等達到可控標(biāo)準(zhǔn),適用于商業(yè)化推廣和應(yīng)用。另一方面,產(chǎn)業(yè)化階 段中,新材料自身性能的提升(即產(chǎn)品迭代)也可以理解成一個新的技術(shù)成熟

進程。一般來講,在實驗室階段,技術(shù)驅(qū)動可能是核心;在工程化階段政策驅(qū) 動會較為顯著;產(chǎn)業(yè)化階段是追求產(chǎn)品的穩(wěn)定性、性能、成本的可控。產(chǎn)品穩(wěn) 定性和性能問題涉及制造技術(shù);成本主要取決于原材料和制造工藝。

在產(chǎn)業(yè)生命周期理論中,分為初創(chuàng)期、成長期、成熟期和衰退期。其中,初創(chuàng) 期對應(yīng)的是技術(shù)成熟度中工程化和產(chǎn)業(yè)化階段。成長期是指行業(yè)產(chǎn)能擴大,獲 得下游市場越來越多的應(yīng)用。商用推廣主要看政策支持和下游市場需求。下游 市場需求擴大的原因,一方面可能基于成本的下降,另一方面是性能提升。在 一些成熟產(chǎn)業(yè)中,產(chǎn)業(yè)資本往往會主動對材料性能進一步升級換代(即產(chǎn)品迭 代),以保有和分割更多的下游市場需求。

技術(shù):技術(shù)創(chuàng)新無可否認(rèn)的是貫穿新材料產(chǎn)業(yè)的核心驅(qū)動力,對新材料細(xì) 分行業(yè)而言,處于產(chǎn)業(yè)初創(chuàng)期的行業(yè)如石墨烯、超導(dǎo)材料、第三代半導(dǎo)體、3D 打印材料、液態(tài)金屬等尤為重要,技術(shù)創(chuàng)新直接決定這些行業(yè)發(fā)展前景 和先發(fā)優(yōu)勢。對新興材料領(lǐng)域的知識產(chǎn)權(quán)原始積累,直接決定了該國家或 企業(yè)在后續(xù)產(chǎn)業(yè)鏈中的利益分配。

政策:政策推動一方面是指對處于導(dǎo)入期的行業(yè)進行政策補貼,如十年前的光伏、近幾年的新能源汽車等。政策補貼加速行業(yè)的規(guī)模提升,使之盡 早完成規(guī)模增長向利潤率提升轉(zhuǎn)化的過程;另一方面是指在涉及到國家安 全底線的某些戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè),由國家意志推動,如軍事、航天航空等領(lǐng)域的 高溫合金材料等。

資本:資本驅(qū)動主要表現(xiàn)在半導(dǎo)體材料、顯示材料、醫(yī)用生物材料等細(xì)分 新材料行業(yè)。這些行業(yè)的下游應(yīng)用的市場需求很大,且產(chǎn)品升級路徑清晰 穩(wěn)定,對應(yīng)中游材料已具有較為完善產(chǎn)業(yè)體系,通過逐代技術(shù)積累,容易 形成行業(yè)寡頭格局。為了進一步掌控和保持產(chǎn)業(yè)鏈定價權(quán)或市場份額,這 些與下游寡頭長期合作的中游材料產(chǎn)業(yè)巨頭,有動力投入大量資本,對其 材料性能進行持續(xù)升級。每一次材料升級將帶來產(chǎn)品性能的顯著提升,將 重新分配材料巨頭在下游應(yīng)用市場的份額。如在集成電路半導(dǎo)體新材料產(chǎn) 業(yè),單晶硅的精密度和大尺寸不斷升級,制造了很高的行業(yè)壁壘,使得材 料巨頭和下游存儲器寡頭在產(chǎn)業(yè)鏈中獲得了可觀的利潤回報。

資源:資源驅(qū)動主要是針對新材料生產(chǎn)成本而言。新材料研發(fā)成功到商用 推廣,其性能價格比越高商用轉(zhuǎn)化速度越快。生產(chǎn)成本除了生產(chǎn)工藝的產(chǎn) 能爬坡帶來下降之外,原材料本身成本也是關(guān)鍵的考慮因素。例如,稀土 功能材料行業(yè)主要是由資源驅(qū)動。我國擁有世界第一的稀土資源儲量,加 上人工成本較低,使得我國的稀土功能材料具有明顯的成本優(yōu)勢,供應(yīng)量 居全球第一。目前稀土功能材料行業(yè)已經(jīng)處于產(chǎn)業(yè)成熟期,此階段的行業(yè) 市場規(guī)模增長平穩(wěn),行業(yè)發(fā)展主要訴諸于利潤率的提升。行業(yè)整合和集中 度提升、以及結(jié)構(gòu)性由低端向高端升級是成熟期行業(yè)的發(fā)展手段。在過去 幾年我國對其上游稀土資源進行了整合,形成六大稀土集團,實行稀土配 額供應(yīng),通過行業(yè)上游整合推動了中游材料行業(yè)的低端產(chǎn)能淘汰,使得我 國稀土功能材料產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化。

1.2 新材料主要細(xì)分行業(yè)的核心驅(qū)動因素

根據(jù)新材料下游應(yīng)用、技術(shù)發(fā)展進程以及行業(yè)格局等情況,本文總結(jié)了主要細(xì) 分行業(yè)所處產(chǎn)業(yè)發(fā)展階段以及其核心驅(qū)動因素(如圖9),并在后文中選取技術(shù)、 政策、資本及資源等四大驅(qū)動因素下的代表行業(yè)進一步分析,希望能以點帶面, 對新材料各驅(qū)動因素下細(xì)分行業(yè)的發(fā)展脈絡(luò)作具體的呈現(xiàn)。

本文從銀行信貸的視角,選取了各核心驅(qū)動因素下對應(yīng)產(chǎn)業(yè)相對完善并且有一 定規(guī)模的行業(yè)進行詳細(xì)分析,具體選取了技術(shù)驅(qū)動的石墨烯、政策驅(qū)動的高溫 合金、資本驅(qū)動的半導(dǎo)體新材料以及資源驅(qū)動的稀土功能材料等四大行業(yè),希 望借助對這四類代表行業(yè)的分析,在銀行信貸布局新材料產(chǎn)業(yè)時,對行業(yè)發(fā)展 脈絡(luò)的把握和潛在風(fēng)險的甄別有一定幫助。

2.技術(shù)×石墨烯:技術(shù)突破為矛,打通產(chǎn)業(yè)化之路

石墨烯2004 年首次被分離,2010 年石墨烯發(fā)現(xiàn)者由于二維石墨烯材料的開創(chuàng)性 實驗獲得諾貝爾物理學(xué)獎后,石墨烯為世人所熟知。

2.1 石墨烯的理論性能優(yōu)異

石墨烯是一種二維晶體,是由碳原子按六邊形晶格結(jié)構(gòu)(最穩(wěn)定的單元結(jié)構(gòu)) 整齊排布而成的碳單質(zhì),結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定。石墨烯是一種理想的結(jié)構(gòu)功能一體化 的材料,綜合性能優(yōu)異,應(yīng)用場景豐富,堪稱材料之王。

2.2 實際應(yīng)用普遍水平較低,制備和應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)化道路都較為漫長

雖然石墨烯的理論性能優(yōu)異,功能應(yīng)用范圍很廣。但是目前石墨烯產(chǎn)業(yè)要實現(xiàn) 或接近其理論應(yīng)用,還有非常大的距離。

近期,新加坡國立大學(xué)Antonio H. Castro Neto 教授和因石墨烯而獲得諾貝爾獎的Konstantin S. Novoselov 聯(lián)合在Advanced Materials 上發(fā)文,對來自美洲、亞洲和歐 洲的60 家公司的墨烯樣品進行了分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn),這些所謂的石墨烯性能有很大差異, 對于大多數(shù)應(yīng)用來說并不是最好的,并且大多數(shù)公司正在生產(chǎn)的并不是石墨烯,而是石 墨烯微片。按照ISO 的定義,石墨烯微片并不屬于石墨烯范疇。

美國政府在石墨烯領(lǐng)域的資金投入主要是石墨烯的基礎(chǔ)研究,因為美國認(rèn)為石 墨烯技術(shù)成熟度為3-4 級(即從實驗室到工程化的階段),目前仍以技術(shù)研發(fā) 為主,尚不宜大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

2.3 我國石墨烯研發(fā)水平處于世界相對領(lǐng)先位置,但核心專利較少

世界石墨烯的相關(guān)研究成果主要集中在以英法德為代表的歐洲、中日韓為代表 的東亞和以美國為主的北美洲。從專利數(shù)量來看,中美韓三國位居前列,。世 界范圍內(nèi)石墨烯的相關(guān)研究成果主要集中在以英法德為代表的歐洲、中日韓為 代表的東亞和以美國為主的北美洲。從專利數(shù)量來看,中美韓三國位居前列, 相關(guān)石墨烯研發(fā)機構(gòu)以大學(xué)和企業(yè)為主。

2.4 石墨烯的應(yīng)用前景廣泛,現(xiàn)階段以添加類應(yīng)用為主

目前,石墨烯產(chǎn)業(yè)主要聚焦于學(xué)術(shù)研究、制備石墨烯,以及石墨烯與其他材料 相結(jié)合,提高其他材料的性能??深A(yù)期的應(yīng)用主要集中于鋰電(添加劑)、導(dǎo) 熱材料、導(dǎo)電油墨、防腐涂料等領(lǐng)域,有的已處于產(chǎn)業(yè)化導(dǎo)入的階段。

未來隨著石墨烯制備技術(shù)成熟,高精密度元器件有望大量使用石墨烯材料,可 預(yù)期的應(yīng)用主要集中于柔性顯示、太陽能電池、超級電容、傳感器、存儲芯片 等。從三星集團在石墨烯各技術(shù)分支專利分布也可以看出,其在電子半導(dǎo)體領(lǐng) 域的專利數(shù)最多,占比達到其所有專利的50%。未來石墨烯在顯示、存儲半導(dǎo)體 的成熟產(chǎn)品可能會最先看到。

2.5 石墨烯產(chǎn)業(yè)小結(jié)

石墨烯的完美理論性能代表著未來有非常大的應(yīng)用空間。目前石墨烯技術(shù)水平 處于實驗室階段向工程化階段過渡,整體產(chǎn)業(yè)還處于剛剛開始的初創(chuàng)期,在此 階段要搶占技術(shù)先發(fā)優(yōu)勢,布局原始知識產(chǎn)權(quán)。同時,鑒于目前我國石墨烯產(chǎn) 業(yè)中以小企業(yè)為主,缺乏持續(xù)前瞻的研發(fā)和成果轉(zhuǎn)化能力的情況,一是加大政 策資金對大企業(yè)研發(fā)支持力度,積累核心知識產(chǎn)權(quán);二是有效利用好新材料首 批次應(yīng)用保險補償機制,加速研發(fā)成果落地。

針對石墨烯的具體應(yīng)用領(lǐng)域,石墨烯技術(shù)水平還不高,要清晰認(rèn)識到產(chǎn)業(yè)化應(yīng) 用道路的艱難。對于處于產(chǎn)業(yè)導(dǎo)入期的有關(guān)石墨烯的初級應(yīng)用,如防腐材料、 鋰電池添加等領(lǐng)域,純學(xué)術(shù)上的分歧以及應(yīng)用的可靠穩(wěn)定性問題均有存在,因 此對于具體應(yīng)用細(xì)分行業(yè)和公司的研究需審慎求證,仔細(xì)甄別。

3.政策×高溫合金:“兩機”重大專項驅(qū)動需求,高端產(chǎn)品亟 待自主研發(fā)

高溫合金是指以鐵、鈷、鎳為基體,能在600°C以上溫度和一定壓力條件下適應(yīng) 不同環(huán)境實現(xiàn)長期使用的先進金屬材料,具有較高的高溫強度、斷裂韌性、抗 氧化、抗熱腐蝕和熱疲勞性能,是航空發(fā)動機和燃?xì)廨啓C熱鍛部分的關(guān)鍵材料, 同時也在航天、能源等高端制造業(yè)有不可替代的作用。從高溫合金的需求結(jié)構(gòu) 來看,全球航空航天需求超55%。目前全球高溫合金年產(chǎn)量約30 萬噸,其中美 國產(chǎn)量超過10 萬噸,日本和德國接近5 萬噸,我國年產(chǎn)量1 萬噸。

3.1 代表高溫合金先進應(yīng)用的航空發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域,我國尚未達到世界領(lǐng)先水平

高溫合金從誕生起就用于航空發(fā)動機,在現(xiàn)代航空發(fā)動機中,高溫合金材料的 用量占發(fā)動機總重量的40%-60%,主要用于四大熱端部件:燃燒室、導(dǎo)向器、渦 輪葉片和渦輪盤。航空發(fā)動機技術(shù)主要基于兩個方面,一是工程結(jié)構(gòu),二是高 溫材料,而高溫材料的技術(shù)難點要大于工程結(jié)構(gòu)。材料產(chǎn)業(yè)的進步需要逐代技 術(shù)積累,目前我國在高溫材料和產(chǎn)品方面尚未有完整的產(chǎn)業(yè)體系,技術(shù)積累較 為缺乏,在航空發(fā)動機的關(guān)鍵高溫用材上還需依賴國外進口。

按推重比來看,我國航空發(fā)動機技術(shù)落后世界先進水平2 代,我國2010 年研制 的WS15 發(fā)動機推重比指標(biāo)相當(dāng)于美國1990 年的F119發(fā)動機水平。普遍認(rèn)為高 溫合金性能差距較大是我國發(fā)動機與美英存在代差的主要原因。根據(jù)實驗測算, 渦輪進口溫度每提高100 °C,航空發(fā)動機的推重比能夠提高10%左右,國外現(xiàn) 役最先進第四代一級發(fā)動機的渦輪進口平均溫度已經(jīng)達到了1600°C左右,預(yù)計 未來新一代戰(zhàn)斗機發(fā)動機的渦輪進口溫度有望達到1800°C左右。

3.2 我國全面啟動實施航空發(fā)動機和燃?xì)廨啓C重大專項,驅(qū)動高溫合金需求

航空航天是一國總體科技水平和綜合國力的標(biāo)志,更是關(guān)乎到國家安全戰(zhàn)略。 為此,我國于2016 年11 月全面啟動實施航空發(fā)動機和燃?xì)廨啓C重大專項。

中期來看,高溫合金市場受“兩機”專項驅(qū)動較為明顯。考慮政府直接投入以 及帶動地方及社會專項投入,預(yù)計投資總金額將達到3000 億元。高溫合金作為 航空發(fā)動機投入的重點材料,未來增速較為可觀。中長期來看,核電、工業(yè)、 艦船等領(lǐng)域突破性需求也帶來高端合金行業(yè)的需求。根據(jù)中國金屬學(xué)會高溫材 料分會測算,我國目前高溫合金材料年生產(chǎn)量約1 萬噸左右,每年需求可達2 萬噸以上,市場容量超過80 億元。我國高溫合金生產(chǎn)能力與需求之間存在較大 缺口,在航天航空、燃?xì)廨啓C、核電等領(lǐng)域的高溫合金主要還依賴進口。隨著 兩機專項的推進以及航空航天工業(yè)、油氣開采以及燃?xì)廨啓C等高效能源新興領(lǐng) 域的快速發(fā)展,《中國新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告》中預(yù)計2030 年我國高溫合金需求 可達到10 萬噸。

3.3 高溫合金行業(yè)具有很高的進入壁壘

高溫合金產(chǎn)品具有很高技術(shù)含量,要求一定的技術(shù)儲備和研發(fā)實力,能夠進入 該領(lǐng)域的企業(yè)數(shù)量十分有限。目前我國高溫合金行業(yè)主要包括生產(chǎn)型企業(yè)和研發(fā)型企業(yè)兩類企業(yè),前者以撫順特鋼、鋼研高納等代表,后者以北京航材院和 沈陽金屬所為代表。

3.4 高溫合金行業(yè)小結(jié)

高溫合金是航空航天發(fā)動機技術(shù)的難點和瓶頸,而航空航天技術(shù)是一個綜合國 力的體現(xiàn),同時也是保證國家安全的戰(zhàn)略關(guān)鍵。因此,我國全面啟動“兩機” 專項,旨在航天航空領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)自主可控,追趕上世界先進水平??梢耘袛啵?溫合金的中期驅(qū)動主要來自“兩機”專項帶動的需求增長。

對于高溫合金高端產(chǎn)品要達到世界先進水平,其技術(shù)需要經(jīng)過逐代積累,政策 資金投入起到了加速這一過程的效果,但最終時間很難判斷,可能是一個較為 漫長的過程。

4.資本×半導(dǎo)體新材料:單晶硅半導(dǎo)體材料尚存掣肘,期待第 三代彎道超車

半導(dǎo)體材料是指導(dǎo)電率介于導(dǎo)體和絕緣體之間材料。半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展至今 經(jīng)歷了三個階段,第一代半導(dǎo)體材料以硅(Si)為代表,以砷化鎵(GaAs)為 代表的第二代半導(dǎo)體材料和以氮化鎵(GaN)和碳化硅(SiC)、氧化鋅(ZnO) 等寬禁帶為代表的第三代半導(dǎo)體材料。

半導(dǎo)體材料作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的重要組成部分,從目前國內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀來看, 其相對于全球領(lǐng)先水平的差距大于芯片設(shè)計以及制造環(huán)節(jié),我國處于多年落后、 較難追趕國際先進水平的形勢。在第三代半導(dǎo)體領(lǐng)域的研究工作與國際先進水 平差距不大,目前氮化鎵半導(dǎo)體在軍事射頻器件上有一定應(yīng)用,大規(guī)模商用還 需等待。

4.1 近幾年全球半導(dǎo)體材料市場呈穩(wěn)定增長的態(tài)勢

半導(dǎo)體材料可分為晶圓制造材料與封裝材料。2017 年市場規(guī)模469 億美元,同 比增速9.6%。其中晶元制造材料278 億美元,封裝材料191 億美元,分別同比 增長12.6%、-2.6%。從增速來看,晶元制造材料增速快于封裝材料,主要原因 是全球硅片產(chǎn)能供不應(yīng)求價格持續(xù)走高。

4.2 我國半導(dǎo)體材料的全球占比逐年提升

我國半導(dǎo)體材料市場近年來快速增長。2017 年大陸半導(dǎo)體材料市場規(guī)模76 億美 元,占比全球半導(dǎo)體材料市場16%。從具體結(jié)構(gòu)看,我國優(yōu)勢主要在封裝材料上, 本土產(chǎn)線與全球產(chǎn)業(yè)鏈已實現(xiàn)對接。在晶元制造材料方面,隨著國家意志推動 集成電路產(chǎn)業(yè)的進步,大陸晶圓代工產(chǎn)能的全球占比將快速提升??紤]到我國 大硅片技術(shù)迎來突破疊加下游強有力的需求推動,預(yù)計我國晶元制造材料大硅 片的產(chǎn)能也將逐步釋放。

4.3 我國在高端制程和先進封裝領(lǐng)域的半導(dǎo)體材料尚主要依賴進口

目前半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)仍以海外化工與材料龍頭為主導(dǎo),我國處于多年落后、艱 難追趕國際先進水平的形勢。雖然我國在政策、資金上進行大量投入,半導(dǎo)體 新材料產(chǎn)業(yè)的全球占比逐年提升,但在較多關(guān)鍵領(lǐng)域我國面臨嚴(yán)重的專利技術(shù) 封鎖。目前在本土產(chǎn)線上國產(chǎn)材料的使用率不足15%,高端制程和先進封裝領(lǐng)域 的半導(dǎo)體材料的國產(chǎn)化率更低。

例如半導(dǎo)體材料使用量最大的單晶硅片領(lǐng)域,行業(yè)高度壟斷,全球一半以上的 半導(dǎo)體硅材料產(chǎn)能集中在日本,尤其是隨著尺寸越大、壟斷情況就越嚴(yán)重。2016 年,全球前五大半導(dǎo)體硅片廠份額達92%,其中Shin-Etsu(信越化工)、Sumco、Global Wafers(環(huán)球晶圓)、Siltronic、與LG Siltron 分別占比為27%、26%、17%、13%、9%。

從大硅片細(xì)分產(chǎn)品來看,12 英寸大硅片2009 年的全球占比已經(jīng)超過一半,目前占 比近80%,而我國主要以8 英寸產(chǎn)能為主,12 英寸才剛剛小規(guī)模試產(chǎn)。按照 華創(chuàng)證 券的統(tǒng)計,2017 年國內(nèi)8 英寸硅片需求約80-90 萬片/月,其中僅30%份額可以實 現(xiàn)自主供應(yīng),12 英寸硅片需求約50-60 萬片/月,100%依靠進 口;預(yù)計到2020 年,我國8英寸、12英寸硅片的需求將達到137、234萬片/ 月;屆時如果現(xiàn)有投資 的大硅片產(chǎn)能順利落地,我國將新增8 英寸硅片產(chǎn)能170 萬片/月,新增12 英寸硅 片產(chǎn)能90 萬片/月。

4.4 謹(jǐn)慎樂觀看待我國半導(dǎo)體硅片制造前景

雖然與世界先進水平還有較大差距,但我們也可以謹(jǐn)慎樂觀看待我國半導(dǎo)體硅 片制造前景。近年來,我國在8 英寸(200mm)和12 英寸(300mm)集成電路級 硅片的研發(fā)和生產(chǎn)上取得了重大突破。如在面臨技術(shù)封鎖的大尺寸單晶硅腚技 術(shù)上,上海超硅2016 年成功拉出第一根IC 級12 英寸單晶硅棒;在12 英寸硅 片的生產(chǎn)上,上海新昇已經(jīng)開始小規(guī)模試產(chǎn)。

另一方面,國外大尺寸硅片由300mm 向450mm 升級過程中,遭遇工藝瓶頸。450mm 硅片2008 年已能實驗室制造,在2017 年左右實現(xiàn)小規(guī)模量產(chǎn),但一直無 法大規(guī)模商用。根據(jù)晶圓尺寸增長歷史,傳統(tǒng)CZ 法能較好地應(yīng)對300mm 之前 的尺寸增長,每次尺寸突破的時間周期約為5-7 年。而450mm 制造用傳統(tǒng)CZ 法遭遇瓶頸,大規(guī)模商用卻遲遲未出現(xiàn),導(dǎo)致300mm 尺寸超期服役。同時,硅 片制造商從投資回報率的角度,不愿意對450mm 進行大規(guī)模投入。主要原因是 在2008-2017 的這輪硅片產(chǎn)能投資周期中,受到2008 年全球金融危機的影響, 下游半導(dǎo)體需求大幅減少,疊加硅片新增產(chǎn)能剛剛開始釋放,產(chǎn)能利用率一直 偏低,直到2014 年產(chǎn)能才實現(xiàn)供需平衡,這導(dǎo)致硅片制造商對450mm 的投入動 力不足。

因此,從我國本身300mm 硅片技術(shù)的突破,以及國外450mm 硅片商用放緩兩個 因素來看,我國在大尺寸硅片生產(chǎn)上可能迎來一個比較好的時間窗口期,有利 于我國大硅片產(chǎn)業(yè)追趕上世界先進水平。

4.5 國家成立集成電路大基金,加速半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)升級進程

為了培育中國芯片產(chǎn)業(yè),2014 年《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進綱要》出臺,隨 后,是1380 億元國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金(俗稱“大基金”)和近1400 億 元地方基金的建立,重點投資半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)的骨干公司。通過對重點企業(yè) 的增資以及海外收購,大大加速了我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級和產(chǎn)業(yè)化進程。 半導(dǎo)體材料作為我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈上最薄弱的一環(huán),是大基金投入的重點。未 來幾年我國高端半導(dǎo)體材料的快速增長是值得期待的。

4.6 半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)小結(jié)

目前我國半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模增長較快,在全球的比重逐年提高,但還需認(rèn)識 到我國半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)與世界先進水平的差距。

中期來看,在國家大基金千億級規(guī)模投資背景下,我國大尺寸硅片技術(shù)突破疊 加國外新一代450mm 硅片商用放緩,我國半導(dǎo)體大硅片產(chǎn)業(yè)可能將迎來發(fā)展的 窗口期。

對于半導(dǎo)體材料、顯示材料、醫(yī)用生物材料等主要受國外巨頭壟斷的細(xì)分新材 料行業(yè),可以通過加大資金投入,以加速我國對應(yīng)產(chǎn)業(yè)的升級迭代速度,利用 好某些時間窗口期,縮小與先進水平的差距。

5.資源×稀土功能材料:上游供給側(cè)改革,中游產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)化升 級

稀土是15 種鑭系元素(鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、 銩、鐿、镥)以及與鑭系元素化學(xué)性質(zhì)相似的鈧、釔共17 種稀有元素的統(tǒng)稱。 工業(yè)應(yīng)用中,一般將稀土分為輕稀土(鑭、鈰、鐠、釹)和中重稀土(余下13 種元素)。輕稀土儲量相對較大,全球探明儲量上億噸,應(yīng)用廣泛,主要用于 永磁材料、拋光粉、玻璃陶瓷、催化劑等領(lǐng)域;中重稀土儲量較小,全球探明 儲量在百萬噸左右,主要用于永磁材料、熒光粉、陶瓷等領(lǐng)域,以及航空航天、 軍事國防等領(lǐng)域。稀土新材料約占稀土材料的6 成,按功能劃分為稀土永磁材 料、稀土催化材料、稀土儲氫材料、稀土發(fā)光材料、稀土超拋光材料五大類。 其中,稀土永磁材料占比超過63%,是稀土功能材料中規(guī)模最大、增速最快的種 類,主要公司包括中科三環(huán)、寧波韻升、銀河磁體等。

5.1 我國在全球稀土產(chǎn)業(yè)鏈上具有舉足輕重的地位

我國稀土儲量占世界的36.67%,產(chǎn)量占比83%,均居世界第一,在全球稀土產(chǎn) 業(yè)鏈上具有舉足輕重的地位。目前稀土產(chǎn)業(yè)已處于產(chǎn)業(yè)成熟期,增速較為穩(wěn)定。2007-2017 年我國稀土行業(yè)總產(chǎn)值從287.6 億元增長至840 億元,其中,2011 年工業(yè)產(chǎn)值為852.4 億元,同比增加127.0%,達到歷史峰值,主要源于2011 年(“十二五”首年)以來我國稀土行業(yè)市場和政策方面出現(xiàn)重大變化,主要 稀土品種的價格在2011 年出現(xiàn)較大漲幅。之后稀土價格回調(diào)較大,但行業(yè)總產(chǎn)

5.2 我國稀土功能材料技術(shù)水平與先進水平差距不大,但產(chǎn)品以低端為主

我國的稀土功能材料總體處于世界先進水平,但產(chǎn)業(yè)整體處于低端產(chǎn)能過剩, 高端產(chǎn)能不足的局面。以稀土永磁材料為例,2014 年我國釹鐵硼年產(chǎn)量約占世 界的80%,但產(chǎn)值僅占一半左右,行業(yè)附加值偏低。

5.3 我國稀土上游供給側(cè)改革已經(jīng)完成,稀土供需結(jié)構(gòu)日趨合理

中國作為全球最大稀土供給國,過去很長一段時間存在產(chǎn)業(yè)秩序混亂、布局較 散、企業(yè)之間互相壓價,廉價競銷導(dǎo)致企業(yè)惡性競爭的狀況,導(dǎo)致稀土出口 “白菜價”,大大浪費了我國稀土資源價值。為此,我國在2015 年發(fā)起了稀土 產(chǎn)業(yè)整合,對全國所有稀土礦山和冶煉分離企業(yè)進行重組,形成了六大稀土集 團,稀土原料生產(chǎn)幾乎全部被六大稀土集團掌控,有效改善了此前無序開采、 低端產(chǎn)品過剩的情況。

同時,國家對稀土總產(chǎn)量進行配額計劃。工信部每年公布的稀土總量控制計劃 表,過去三年的數(shù)據(jù)顯示,全國稀土總產(chǎn)量保持穩(wěn)定,約10 萬噸左右,對應(yīng)礦 產(chǎn)品及冶煉分離產(chǎn)品配額在六大集團之間分配。

除此之外,南方黑稀土也是主要的稀土供給來源,未來隨著稀土打黑的日趨嚴(yán) 格,稀土上游供給結(jié)構(gòu)將更為科學(xué)。

5.4 中游稀土功能材料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化,高端產(chǎn)品占比將進一步提升

由于上游稀土原料的供需結(jié)構(gòu)改善,低價稀土原料將大幅減少,使得原本就過 剩的低端稀土功能材料產(chǎn)能被動淘汰。以稀土永磁材料中最主要的釹鐵硼材料 為例,其一方面受益于上游供給結(jié)構(gòu)優(yōu)化低端產(chǎn)能加速淘汰,另一方面,以新 能源汽車為代表的下游應(yīng)用保證未來高端需求穩(wěn)定增長。2009年受全球金融危 機,影響下游需求導(dǎo)致釹鐵硼產(chǎn)量有所下降;2014 年釹鐵硼基本成分專利在全球范圍內(nèi)到期后,國際市場對我國生產(chǎn)的高性價比釹鐵硼永磁材料的需求迅速 上升;2015 年后上游稀土完成整合,低端釹鐵硼產(chǎn)量加速淘汰。

我國生產(chǎn)了超過全球一半的高端釹鐵硼以及幾乎全部的低端釹鐵硼。2016 年我 國釹鐵硼產(chǎn)量約10 萬噸,占比全球產(chǎn)量(12-13 萬噸)的 80%左右;其中,高 端釹鐵硼產(chǎn)量約2.5 萬噸,占比全球產(chǎn)量(4.5 萬噸)的55%左右。日本是除中 國外最主要的高端釹鐵硼生產(chǎn)國。釹鐵硼永磁材料的下游應(yīng)用包括傳統(tǒng)汽車、 新能源汽車、工業(yè)自動化、風(fēng)電、空調(diào)、節(jié)能電梯、消費電子等多各領(lǐng)域,近 年增長最為明顯的是新能源汽車應(yīng)用。

新能源汽車快速拉動高端稀土磁材需求。2017 年,我國新能源汽車?yán)塾嬩N量達77.7 萬輛,同比增長53%;2018 年1-10 月,新能源汽車?yán)塾嬩N量達86 萬輛, 同比增長76%。根據(jù)國家新能源汽車發(fā)展規(guī)劃,2020 年新能源汽車產(chǎn)能將達到200 萬輛。隨著海外汽車品牌紛紛加入新能源汽車競爭,預(yù)計全球2020 年新能 源汽車將達到300-400 萬輛。

伴隨新能源汽車在全國大范圍的推廣,行業(yè)景氣度不斷提升,稀土磁材行業(yè)受 益明顯。2016 年中國新能源汽車消耗釹鐵硼磁材2300 噸左右,產(chǎn)值9.66 億元。 預(yù)計到2020 年,將消耗釹鐵硼磁材近萬噸,產(chǎn)值達到40 億元左右。根據(jù)智研 咨詢對釹鐵硼主要的7 個應(yīng)用領(lǐng)域需求量拆分,新能源汽車是應(yīng)用前景最好、 增速最快的領(lǐng)域,風(fēng)力發(fā)電、變頻家電和節(jié)能電梯是應(yīng)用較大的低碳工業(yè)領(lǐng)域, 傳統(tǒng)汽車EPS、工業(yè)機器人和智能手機需求增長相對較小。綜合來看,未來三年 國內(nèi)對高性能釹鐵硼永磁材料需求增長約15%左右。因此,國內(nèi)主要磁材生產(chǎn)企 業(yè)擴產(chǎn)意愿強烈。

長期來看,隨著新能源、航空航天、原子能工業(yè)、結(jié)構(gòu)陶瓷、生物醫(yī)療、磁性 材料、電學(xué)、冶金機械及石油化工等高技術(shù)領(lǐng)域不斷發(fā)展,稀土深加工及應(yīng)用 的結(jié)構(gòu)升級,稀土功能材料的市場容量和附加值也將進一步擴大。

5.5 稀土功能材料產(chǎn)業(yè)小結(jié)

上游稀土供給側(cè)改革推動稀土功能材料產(chǎn)業(yè)被動升級。稀土作為國家戰(zhàn)略性資 源,我國通過行業(yè)整合、稀土收儲與打黑、環(huán)保治理等多個方面措施,上游供 需結(jié)構(gòu)逐步好轉(zhuǎn)。從成本角度,推動稀土功能材料產(chǎn)業(yè)由低端向高端結(jié)構(gòu)升級。 未來我國高端產(chǎn)能占比將逐年提高,產(chǎn)業(yè)附加值將不斷提升。

稀土功能材料的應(yīng)用非常廣泛,中期關(guān)注新能源汽車對稀土永磁材料的市場需 求拉動;長期來看新能源、原子能工業(yè)、生物醫(yī)療、磁性材料及石油化工等高 技術(shù)領(lǐng)域不斷發(fā)展,稀土功能材料的需求將持續(xù)擴大。

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(報告來源:招商銀行;分析師:夏雪、雷霆、周然)


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