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新材料专题:碳纤维、半导体、硅基新材、锂电材料、PI 薄膜

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1、科创板政策解读: 略

2、新材料产业:科创板的推出带来历史性发展机遇

与传统材料相比,新材料产业具有技术高度密集,研究与开发投入高,产品附加值高的特点。因技术壁垒较高,现阶段的很多企业,普遍存在资金匮乏的难题,也正因为如此,新材料行业是一个迫切需要和资本结合的产业,而科创板的推出对中国新材料企业或将是一次历史性的发展机遇。

化工新材料是指先进高分子材料,包括五大类:高性能树脂、特种合成橡胶、高性能纤维、功能性膜材料、电子化学品。新材料广泛应用于国防军工、航空航天、轨道交通、信息产业、新能源汽车、健康医药等战略性新兴产业,是推动经济高质量发展和支撑我国由石油化工大国向强国跨越所需的重点关键领域。根据目前我国的产业分工,具体细分领域如下:

新材料产业规模:2017 年我国化工新材料产业规模达到2800 亿元,市场总消费规模约为5000 亿元,进口额约2300 亿元。按产量统计,2017 年国内产量约为1894x104t,消费量达2930x104t,自给率仅为64%(据中国化工新材料产业发展报告(2018)统计)。新材料“十三五”规划和中国制造2025 等政策将继续推动新材料产业快速发展,十三五期间我国新材料产业将稳步增长,年均增速保持在25%左右。

"十三五〃时期化工新材料重点发展领域包括:高性能纤维(碳纤维)、电子化学品(集成电路用电子化学品、聚酰亚胺薄膜)、工程塑料、氟硅材料、功能性膜材料、生物基材料、3D 打印材料。其中高性能纤维:截止2017 年,我国高性能纤维总产能约为12x104t,产能规模已居世界前列,产量约为9x104t,自给率72.4%。其中碳纤维方面,T300、T700 级碳纤维已实现产业化,M40、M40J 等高强高模碳纤维已具备小批量制备能力,已涵盖高强、高强中模、高模、高强高模四个系列碳纤维。

通过解读各项政策文件中相关国家重点发展领域的指引,我们从产业链角度筛选出符合科创板定位的五大新材料产业:碳纤维、半导体材料、硅基新材料、锂电材料、PI 薄膜,试图挖掘其产业机会,并一一探讨了各产业全球市场格局、供需结构、未来发展空间及国内龙头企业发展状况。

  • 1)碳纤维是科创板和“十三五”新材料重点领域,国家战略布局产业;
  • 2)半导体材料国内长期供不应求,进口替代需求大;
  • 3)我国向硅材料强国转型,碳化硅半导体蕴藏巨大潜力;
  • 4)锂电池材料需求增长产能扩张中,布局高镍三元正极材料正当时;
  • 5)我国低端绝缘薄膜基本满足需求,而高端PI 薄膜依赖进口,电子行业增长带
  • 来广阔市场空间。

3、碳纤维产业:科创板、“十三五”新材料重点领域,国家战略布局

我国积极鼓励碳纤维产业发展,高性能纤维是科创板重点领域之一,在“十三五” 期间,我国对化工新材料行业提出三大发展方向:其中高性能碳纤维作为关键战略材料之一被提及。碳纤维美日技术领先,中国已意识到其重要性,开始战略布局。碳纤维最优异特点是相对于铝、钢等金属结构材料具有极高的比强度和比刚度,目前是一种理想的轻质高强度航空航天结构材料。

3.1 碳纤维:应用广泛,市场前景广阔

被誉为新材料之王的碳纤维,具有强度高、模量高、密度低等优异性能,是一种含碳量在90%以上的高强度、高模量的新型纤维材料。碳纤维“外柔内刚”,柔软可加工,质量比铝轻,强度却高于钢铁,对支撑我国制造业转型和保障国防安全等方面具有重要意义。

碳纤维作为新型复合材料广泛运用于航空航天、汽车轻量化、工业智能化、核能利用、海洋工程、军事工业、医疗器材等方面,市场前景广阔。就最主要的航空航天应用领域来说,1)在商用飞机领域,以空客A320 为代表,碳纤维复合材料占比超50%。相比于铝合金,用碳纤维复合材料来制造飞机结构,可减重20%~ 40%。2)在航天领域,复合材料广泛应用于航天器结构件,包括卫星中心承力筒、各种仪器安装结构板等。在运载火箭上可用于火箭的排气锥体,发动机的盖、燃烧室壳体、喷管、喉衬、扩散段,以及整流罩等部位,与铝合金相比重量可减轻10%~25%。航空航天领域对“轻量化价值”的追求不止,碳纤维追求高强、高模、高韧的发展趋势也不会停止。

3.2 国际碳纤维市场为日、美企业所垄断

3.2.1主要碳纤维企业集中在日美,厂家纷纷扩产

国际碳纤维市场为日、美企业所垄断。日本是全球最大的碳纤维生产国,其碳纤维在技术水准、质量和数量上均处于世界领先地位。主要碳纤维生产企业有:日本的东丽、东邦、三菱,美国的赫氏、氰特,德国的西格里,土耳其的陶氏阿克萨等企业。小丝束产能主要集中在日本企业,而大丝束产能主要集中在欧美。2017 年全球碳纤维总产能约为14.71 万吨,其中东丽公司产能为2.71 万吨,占比18%,远超其他碳纤维厂家。2015 年初,东丽收购美国第一大大丝束生产商卓尔泰克,成功进入低成本大丝束碳纤维领域,成为当之无愧的碳纤维巨无霸。

未来三年扩产情况

近年来市场形势较好,国内外碳纤维厂家纷纷扩产,预计18/19/20 年碳纤维理论产能将达到16.18/17.80/19.58万吨。主要碳纤维厂家扩产情况如下(据中国化工新材料产业发展报告统计):

海外:东丽公司:1)17 年宣布扩产计划—卓尔泰克体系的匈牙利工厂产能从1.0 万吨提升到1.5 万吨,墨西哥产能从0.5 万吨提升至1.0 万吨。2)由于波音等航空航天用户及亚洲市场用户增加,在韩国和美国分别扩产2000t 和2500t 小丝束产能。东邦公司:17 年宣布3.2 亿美元扩建计划—日本原丝产能和美国南加州碳化工厂,计划2020 年生产。三菱公司:计划18 年投资1.22 亿美元、2000t 产能大丝束产品。陶氏阿克萨公司:计划18 年扩产3500t。

国内:康得新集团、精功集团、中复神鹰、上海石化等宣布扩产计划,预计18-19 年新增产能12500 吨。

3.2.2碳纤维下游应用中航空航天领域占一半

2017 年全球碳纤维需求量为84200 吨,若18-20 年预测采用国际公认增长率10%,得出2020 年需求量将达到10 万吨以上。

碳纤维下游应用领域中,按金额来看航空航天应用占比接近一半。碳纤维下游应用领域广阔,主要有风电叶片、航空航天、体育休闲和汽车,按数量来看,其分别占碳纤维总需求的23%、23%、16%和12%。按金额来看,航空航天的应用占比最高,达11.52 亿元,占比49%,因为航天航空领域用碳纤维复合材料价格远高于其他行业;其他,体育休闲,风电叶片,和汽车各占13%、12%、7%。

碳纤维产品按模量分类来看:标模-大丝束占比42%,标模-小丝束占比39%。模量的划分:标准模量是指拉伸模量为230-265GPA ;中等模量是指拉伸模量为270-315GPA ;高模量是指拉伸模量超过315GPA ;小丝束(或常规丝束)1-24K (含) ;大丝束:大于24K 的。定义是灵活可变的,比如大丝束的在向中模的方向前进,就是一个技术可行、对应用有益的方向,因为中模可以带来更多轻量化。

3.3 国内碳纤维产业稳定增长,实现产业化仍需进步

我国碳纤维产业起步于1962 年,美日等技术先进国家长期对我国碳纤维产业保持技术封锁,我国无法大规模制造,因此长期依赖进口。但近年来,随着国内相关扶持政策的出台和技术的不断革新,国内碳纤维产业也在不断进步,行业先后涌现了光威复材、中复神鹰、江苏恒神等领军企业,突破了碳纤维制造的核心技术,建成了千吨高等高强/百吨高等中模碳纤维产业化生产体系。

我国碳纤维行业稳定增长,但实现产业化的公司还较少,不同应用领域的公司运行收益差别较大。据中国化工新材料发展报告统计,国内碳纤维企业的运行效益如下:1)以航空航天应用为主的企业,以光威复材、中简科技、太钢钢科为代表,经济效益良好,毛利率高达50%-80%;2)高性能小丝束纤维传统民用市场,以中复神鹰为代表,已转亏为盈,有望实现合理的工业利润率;3)低成本大丝束企业,以吉林化纤、上海石化、精功集团为代表,随着规模的提升有望早日实现扭亏为盈。

3.3.1中国碳纤维企业理论产能较高但销量较少,行业集中度高

2017 年,经统计全国的碳纤维理论产能为26,000 吨(不统计超过一年不运行,且装置不稳定的企业),按产能大小划分:产能千吨以上有7 家公司,包括中复神鹰扩产千吨线一条,吉林精功(精功集团与吉林化纤的合资企业)扩产1500 吨线一条,太钢钢科扩产千吨线一条等;产能在500-1000 吨之间有4 家公司; 产能在100-500 吨之间有7 家公司;产能在100 吨以下有2 家公司。

然而26,000 吨理论产能中,销量仅7400 吨,销量/产能比为28.5%;国际的销量/产能比为57.2%,去除中国因素,其他国家的销量/产能比为63.4%,提升销量/产能比是重要任务。

2017 年,产业集中度在加速,7 家千吨级碳纤维企业的理论产能已经占到全国的84.8%,产业集中度在今后几年还会加速。

3.3.2国内碳纤维龙头企业:中复神鹰、光威复材、中简科技等

国内碳纤维企业发展方向各不同。中复神鹰走的是市场自由竞争下、高性能、特色小丝束之路,装备的国产化程度高,与同类企业对比具有成本优势。江苏恒神与康得新集团均走的是深入应用的全产业链建设思路;恒神去年在轨道交通的研发上取得重大进展;康得复材在汽车应用取得实质性进展。光威复材、中简科技、太钢钢科均是以航空航天为核心效益资产,并努力向工业领域进军。光威复材既是纤维企业,也是中国最大的碳纤维应用单位,其强劲的自身应用需求,有助于提升工业级碳纤维的制备水平。浙江精功集团是以碳化及复材为特色的新锐企业,去年的产能到3500 吨,销售业绩可观。2018 年底,计划新增3000 吨产能。

中简科技2019 年3 月26 日,中简科技创业板IPO 成功过会。中简科技是一家专业从事高性能碳纤维及相关产品研发、生产、销售和技术服务的高新技术企业,现为国内碳纤维龙头企业,在业内树立了自主创新的标杆,其目前生产的ZT7 系列(高于T700 级)高性能碳纤维及碳纤维织物,现已应用于我国最先进的战机及其它航天航空领域。在接受了常州高新投A 轮投资之后,中简科技进入高速成长期,经过4 年发展,2018 年,中简科技年度扣非净利润达1.2 亿元。

4、半导体材料:国内长期供不应求,进口替代需求大

半导体材料是指电导率介于金属与绝缘体之间的材料,是制作晶体管、集成电路、电力电子器件、光电子器件的重要材料。半导体材料市场可以分为晶圆材料和封装材料市场。其中,晶圆材料主要有硅片、光掩膜、光刻胶、光刻胶辅助设备、湿制程、溅射靶、抛光液和其他材料。封装材料主要有层压基板、引线框架、焊线、模压化合物、底部填充料、液体密封剂、粘晶材料、锡球、晶圆级封装介质和热接口材料。

4.1 政策与资金双重推动,提高集成电路国产化率迫在眉睫

在政策与资金的双重推动下,国内半导体产业将迎来快速发展。2015 年,随着《国家集成电路产业发展推进纲要》等一系列政策落地实施,国家集成电路产业投资基金开始运作,中国集成电路产业保持了高速增长。《国家集成电路产业发展纲要》和《中国制造2025》文件中明确提出:到2020 年,集成电路产业与国际先进水平的差距要逐步缩小,全行业销售收入年均增速要超过20%。2020 年中国芯片自给率要达到40%,2025 年要达到50%。

目前我国集成电路的自给率极低,提高集成电路的国产化率迫在眉睫。我国集成电路的自给率至2017 年仅达到10%。WSTS(全球半导体贸易统计组织)预测在2020 年中国芯片自给率为15%,而根据国家对集成电路产业发展的规划,要求2020 年国内芯片自给率要达到40%,因此提高集成电路的国产化率任务紧迫。

4.2 全球半导体材料行业发展向好,硅片出货量稳步提升

2017 年,全球半导体材料市场恢复增长,销售额达到469.3 亿美元,同比增长9.60%。其中,晶圆制造材料和封装材料市场规模分别为278.0 亿美元和191.1 亿美元。中国大陆半导体材料近年来稳步增长,2017 年半导体材料销售额达到67.2 亿美元,同比增长12.06%。中国大陆半导体材料占全球比重逐年小幅上升,2017 占比为16.24%。

2013-2018年,全球硅片出货量稳步增长。2017 年全球硅片出货量为11810 百万平方英寸,同比增长10.0%;2018 年全球硅片出货量为12733 百万平方英寸,同比增长7.8%。硅片是最主要的半导体材料,历年来硅晶圆片的市场销售额占整个半导体材料市场总销售额的32%~40%。

4.3 我国集成电路市场长期严重供不应求,进口替代的市场空间巨大

随着5G、新兴消费电子、汽车电子、AI、物联网等下游应用领域的进一步兴起,中国对芯片等半导体产品的需求将继续扩大。半导体协会数据显示统计,2017-2020 年全球约有63 座晶圆厂新建,其中约有26 座晶圆厂位于中国大陆,占比高达41.27%。国内晶圆厂的陆续投产,半导体制造材料的需求也会迎来大爆发,同时竞争加剧将带来晶圆厂的降成本需求,从而刺激国产设备和国产半导体材料应用的加速。

半导体材料主要应用于集成电路,集成电路产业销售额近年维持增长20%。根据中国半导体行业协会统计,2017 年中国集成电路产业销售额达到5411.3 亿元,同比增长24.8%,2018 年中国集成电路产业销售额达到6532.0 亿元,同比增长20.7%,预计到2020 年中国半导体行业维持20%以上的增速。

由于我国半导体市场需求巨大,而国内很大一部分不能供给,致使我国集成电路进口额和贸易逆差巨大。近几年集成电路进口额稳定在2000 亿美元以上,2017 年我国集成电路进口额为2,587.87 亿美元,同比增长12.7%;2018 年,我国集成电路进口额为3104.28 亿美元,同比大幅增长20.0%。根据海关总署数据统计,贸易逆差逐年扩大,2010 年集成电路贸易逆差1276.78 亿美元;而在2017 年集成电路贸易逆差增长到1932.84 亿美元;在2018 年贸易逆差增长到2267.02 亿美元;如此大的贸易逆差反映出我国集成电路市场长期严重供不应求,进口替代的市场空间巨大。

4.4 半导体材料细分领域国际竞争力水平差异较大

半导体材料市场可以分为晶圆材料和封装材料市场。按照产品收入占比情况来看,晶圆制造材料中,硅片及硅基材料收入占比最高为31%,其次依次为光掩模版占比14%、电子气体占比13%,光刻胶占比5%及其光刻胶配套试剂占比7%。封装材料中,封装基板收入占比最高为40%,其次依次为引线框架占比16%,陶瓷基板占比11%,包封材料占比13%,键合线占比15%。

国内半导体材料细分领域可按竞争力划分成三大组:第一组为靶材、封装基板、CMP 抛光材料、湿电子化学品,引线框等部分封装材料;部分产品技术水准已达全球一流水平且大批量供货。第二组为硅片、电子气体、化合物半导体、掩模版; 技术比肩国际,但仍未大批量供货。第三组为光刻胶,技术和全球一流水平仍存在较大差距。

4.4.1上海新昇大硅片将填补国内空白,光刻胶技术门槛最高

硅片-最主要的半导体材料,上海新昇大硅片将填补国内空白

目前主流的硅片为12 英寸、8 英寸和6 英寸。单晶硅片直径越大,所能刻制的集成电路越多,芯片的成本也就越低。硅片方面,虽然目前国外厂商仍呈现垄断态势,16 年全球前五大半导体硅片份额高达92%(信越化工27%、SUMCO 26%、环球晶圆17%、Sitronic13%、LG 9%)。目前,国内8 寸的硅片生产厂商仅有浙江金瑞泓、北京有研总院、河北普兴、南京国盛、上海新傲等少数厂商,远没有满足国内市场。

上海新昇主要由上海硅产业集团持股的上海新昇12 英寸大硅片项目从2017 年第二季度已经开始向国内部分芯片代工企业提供样片进行认证,并有挡片、陪片、测试片等产品持续销售。2018 年上海新昇300mm 硅片的正片已在部分客户端认证通过。上海新昇总规划产能为60 万片/月,预计在2021 年实现满产,顺利的话这将填补国内空白。

光刻胶--半导体领域技术门槛最高

光刻胶的研发,关键在于其成分复杂、工艺技术难以掌握。目前,LCD 用光刻胶几乎全部依赖进口,核心技术至今被TOK、JSR、住友化学、信越化学等日本企业所垄断。以国际上具有一定竞争实力的京东方为例,目前已建立17 个面板显示生产基地,其中有16 个已经投产;其中京东方用于高端面板的光刻胶,仍然由国外企业提供。

光刻胶要真正实现国产化难度在于国内缺乏生产光刻胶所需的原材料,致使现开发的产品碳分散工艺不成熟、碳浆材料不配套。而作为生产光刻胶最重要的色浆,至今依赖日本。因此,必须通过科研单位、生产企业的协同创新,尽快取得突破。晶瑞股份在国内率先实现IC 制造商大量使用的核心光刻胶即i 线光刻胶的量产,产品采用步进重复投影曝光技术,可以实现0.35μm 的分辨率。

5、硅基新材料:我国转型硅材料强国,碳化硅半导体蕴藏巨大潜力

5.1 硅基材料应用广泛且重要,我国正从硅材料大国向强国转型

硅原子有4 个外围电子,和同族的碳(C)元素相比,化学性质较为稳定,活性较低,在常温下,除氟化氢(HF)以外,很难与其他物质发生反应。在物理性质方面,其原子结构也决定其有一定的导电性,但由于硅晶体中没有明显的自由电子,导电率不及金属,且随温度升高而增加,具有半导体性质。硅元素极为常见,在地壳中是第二丰富的元素(占25.7%),一般以复杂的硅酸盐或二氧化硅等化合物形势广泛存在于自然界中。

硅基材料产品类型繁多,可分为无机硅和有机硅类,被广泛应用于航空航天、电子电器、建筑、运输、能源、化工、纺织、食品、轻工、医疗、农业等行业。主要领域有:1)高纯半导体:高纯的单晶硅是重要的半导体材料,可应用于各种集成电路、光伏电池等;2)合金:硅可以用于同其他金属结合制备合金,用以提升原有性能,如硅铁合金、硅铝合金等;3)陶瓷:制备成陶瓷材料,作为耐高温和结构材料,如碳化硅和氮化硅;4)光导纤维通信材料:纯二氧化硅可拉制出高透明度的玻璃纤维,是光导纤维通信的重要材料;5)有机硅化合物:是指含有C-Si 键、且至少有一个有机基团是直接与硅原子相连的化合物,其产品按形态不同,主要分为硅橡胶、硅树脂、硅油和硅烷偶联剂。

我国是硅材料生产大国,但在高端领域仍与国际一流水平有差距。我国硅产业的发展始于1957 年,当时在苏联帮助下在辽宁建成并投产第一个工业硅单相双电极炉。经过60 多年发展,我国硅产业已基本形成以有机硅、高纯硅、纳米硅材料、工业硅、高纯石英为支柱的完整体系。从规模上看,我国已成为全球硅材料生产大国,其中17 年国内工业硅和有机硅单体总产能占全球比重分别高达78% 和53%,硅产业蓬勃发展也带动了像合盛硅业、新安股份这样优秀企业的崛起。但是,在某些高端领域,例如半导体材料、硅基电池材料以及有机硅新材料等高附加值产品方面的技术积累、人才储备、应用规模上同国际先进水平仍有一定的差距。

我国硅产业发展的优劣势:我国硅产业快速发展的核心优势是成本,主要体现在较低的资源(能源)价格、环境成本、资金成本以及较为充足的人力资源储备。劣势则主要在于技术和服务方面,具体包括企业竞争力总体偏弱,尚无世界级品牌,国际影响力不足;尚未掌握核心技术,环境安全和健康理念落后,历史欠账过多。从产业链角度看,若我国未来要完成从世界硅材料大国向强国转型,硅化工的产业升级之路势在必行。在我国硅产业完善的中上游配套基础上,注重研发和应用高端、高附加值的硅化工产品是摆在我们面前的核心议题。

5.2 我国硅基新材料发展的主要相关政策

1)2017 年11 月20 日,发改委印发《增强制造业核心竞争力三年行动计划(2018-2020 年)》,在重点领域新材料关键技术产业化中提到:a.加快先进金属及非金属关键材料产业化,其中包含高性能硅钢、高性能氮化硅陶瓷材料;b. 加快先进有机材料关键技术产业化,其中包含高性能氟硅树脂及关键单体、氟硅橡胶;c.提升先进复合材料生产及应用水平,其中包含碳化硅纤维及应用。2017 年12 月26 日,发改委印发了《新材料关键技术产业化实施方案》,将“三年行动计划”中的材料进一步细化。

2)2018 年9 月28 日,工业和信息化部印发《重点新材料首批次应用示范指导目录(2018 年版)》,目录中提及的硅基材料如下所示,可分为1半导体材料(电子级多晶硅、碳化硅外延片和单晶衬底、大尺寸硅电极和硅环产品);2硅基电子化学品(超高纯化学试剂、特种气体、电子胶有机硅材料);3硅基电池材料(硅碳负极材料);4特种玻璃及陶瓷材料(高硅铝酸盐盖板玻璃、高性能氮化硅陶瓷材料、碳化硅陶瓷膜过滤材料);5高性能纤维及复合材料(二元高硅氧玻璃纤维制品、耐高温连续碳化硅纤维);6其他(聚硼硅氧烷改性聚氨酯材料)。

硅基新材料产品种类繁多,结合政策看,半导体材料、硅基电子化学品、硅基电池材料、有机硅新材料(有机硅电子胶、高性能硅树脂、特种硅橡胶及弹性体) 是未来发展的重点领域。下文选取了碳化硅半导体材料对其市场规模、目前存在的机遇和挑战进行阐述和探讨。

5.3 第三代半导体材料——碳化硅SiC

5.3.1碳化硅半导体产业蕴藏巨大潜力,目前被少数发达国家垄断

碳化硅半导体是继第一代半导体(硅Si)和第二代半导体(砷化镓GaAs)后的第三代半导体材料。性能方面,以碳化硅为代表的第三代半导体材料拥有更高的禁带宽度、击穿电场和热导率,其优越性能使其在微波功率器件领域应用中蕴藏巨大前景,非常适用于制作抗辐射、高频、大功率和高密度集成的电子器件。因此,日、美、德、俄等国都在花大力研究,目前被少数发达国家垄断封锁并对我国实施禁运。

碳化硅半导体的完整产业链包括:碳化硅-晶锭-衬底-外延-芯片-器件-模块,其下游应用包括半导体照明、电子电力器件、激光器和探测仪以及其他应用。

5.3.2碳化硅半导体市场规模有望快速增长

碳化硅器件正在广泛应用于电力电子领域中,典型市场包括轨交、功率因数校正电源(PFC)、风电(Wind)、光伏(PV)、新能源汽车(EV/HEV)、充电桩、不间断电源(UPS)等。根据法国知名电子供应链市场研究机构Yole 数据,预计到2020 年全球SiC 应用市场规模将达到5 亿美元,而到2022 年市场规模将会进一步达到10 亿美元,其中2016-20 年的复合增速为28%,同时随着下游电动车产业驱动,2020-22 年的复合增速将达到40%。

5.3.3全球碳化硅产业美欧日三足鼎立

目前,全球碳化硅产业格局呈现美、欧、日三足鼎立格局,其中美国一家独大(全球70-80%的碳化硅半导体产量来自美国公司);欧洲在碳化硅衬底、外延、器件以及应用方面拥有完整的产业链;日本是设备和模块开发方面的绝对领先者。

阻碍国内第三代半导体研究进展的主要问题有:1原材料瓶颈:制备SiC 晶圆的设备较为空缺,大多需要进口;2原始创新问题:相关科研院所和生产企业大都难以忍受长期“只投入、不产出”的现状;3人才队伍建设问题。

但是,与在第一代、第二代半导体材料及集成电路产业上的多年落后、很难追赶国际先进水平的形势不同,我国在第三代半导体领域的研究工作和世界前沿的差距相对较小,也积累了一定的基础,涌现了一批例如天科合达、山东天岳、泰科天润等在内的优秀企业。

5.3.4国内碳化硅产业龙头:泰科天润、山东天岳

泰科天润:国内碳化硅(SiC)功率器件产业化的领军企业

泰科天润作为中国首家第三代半导体材料碳化硅器件制造与应用解决方案提供商,既是碳化硅芯片制造的龙头企业,也是支撑高端制造业的新兴力量。公司近期成功完成了新一轮的融资,参与的机构有三峡建信、广发乾和和拓金资本,已经完成了对泰科天润近亿元的C 轮投资。几家产业资本大力进入碳化硅产业,将进一步推动国产碳化硅功率器件在工业各领域,尤其是新能源光伏逆变、电动汽车和变频空调等领域,实现更为广泛的产业化应用。当前国际碳化硅领域正在步入快速发展的阶段,国际碳化硅生产企业与上游材料厂商纷纷锁定长期供货合同,同时从下游来看,碳化硅功率器件在特斯拉等商业应用持续深化,这一方面刺激着国内对于新材料半导体领域的投资热度,另一方面又警醒中国碳化硅功率器件亟需加大力度、追赶国际同行。

山东天岳:全球第4 家碳化硅衬底材料量产企业

山东天岳是全球第4 家碳化硅衬底材料量产的企业,是中国宽禁带半导体材料领域当之无愧的独角兽。主要产品技术难度极高,全球仅4 家量产。这家新材料企业自2010 年建立,仅用8 年的时间就成长为国际先进的碳化硅半导体材料高技术企业,其主要产品碳化硅衬底作为新一代半导体材料的代表,广泛应用于电力输送、航空航天、新能源汽车、半导体照明、5G 通讯等技术领域。

碳化硅半导体是5G 通讯和物联网的基础材料。基于此,2016 年山东天岳“宽禁带功率半导体产业链项目”被国家发展改革委纳入《国家集成电路“十三五”重大生产力布局》项目,这也是山东省唯一的纳入该重大布局的项目。近期企业高品质大尺寸宽禁带半导体碳化硅单晶衬底研发及产业化等三个项目列入山东省新旧动能转换重点工程项目,将成为新旧动能转换的有力助推器。

6、锂电池材料:需求增长产能扩张中,布局高镍三元正极材料

锂离子电池产业链中,各类锂资源、钴资源和石墨等原材料厂商为上游企业,中游涵盖了正极材料、负极材料、电解液以及隔膜的生产企业,下游主要涉及电芯制造和Pack 封装。锂离子电池产品最终应用于消费电子产品(手机、笔记本电脑等电子数码产品)、动力领域(电动工具、电动自行车和电动汽车等)和储能领域等。

6.2 正极材料:高镍三元材料布局正当时

正极材料的性能直接决定了锂电池的容量和安全性等各项性能指标,其成本占比在40%左右。在目前几种正极材料中,高镍三元材料最有可能达到国家新能源汽车补贴标准的能量密度要求,不少企业开始布局高镍三元材料。

6.2.1三元电池增长迅猛,高镍三元材料替代加速

三元电池增长势头迅猛。三元电池产量和渗透率不断提高,预计19、20 年三元电池产量和渗透率预测分别为45.9GWh、71.6GWh 和68%、76%。动力电池应用分会研究部统计数据显示,2019 年1 月我国新能源汽车动力电池装机量约4.98GWh, 同比增长290.94%;从配套的动力电池来看,三元电池装机量约3.47GWh,占据将近七成的市场,同比增长384.87%。整个2018 年度中国新能源汽车产销量主要由乘用车市场拉动,预计2019 年新能源汽车产销量将突破150 万辆,乘用车依旧是拉动新能源汽车市场的主要驱动力。与之相对应,2019 年三元电池在新能源汽车中的总需求量或有35%的增幅,动力电池主导地位将日益巩固。

高镍NCM811/NCA 三元材料将加速替代高镍三元对NCM523 和NCM622。从具体型号来看,目前国内多晶NCM523 型、NCM111 型等普通三元正极材料仍为主流,占比52%,单晶NCM523 型、NCM622 型、NCM811/NCA 型分别占比30%、12%和6%。随着动力电池能量密度要求趋势提升,预计三元正极材料高镍化进程将明显加快。目前包括当升科技、杉杉能源、宁波容百等企业已先后量产高镍三元正极材料,高镍NCM811/NCA 材料在动力电池市场的应用逐渐起量。预计2019 年和2020 年, 将会有更多正极材料企业量产高镍NCM811/NCA 三元材料,下游市场需求进一步提升,从而加速高镍三元对NCM523 和NCM622 的替代进程。

三元正极材料不同型号各有优劣势,NCM811 和NCA 能量密度为有190 mAh/g,高于NCM523(160 mAh/g)和NCM622(170 mAh/g);然而NCM811 工艺难度较高,其烧结条件苛刻、容易吸潮,相对技术难度低的NCM622 则有循环性能较差的劣势。

锂电三元正极材料产业格局稳定,前五大厂商产量占比过半。长远锂科、容百锂电、湖南杉杉、当升科技、厦门钨业等CR5 企业产量占比稳步提升,在2016 年首次占比过半,2017 年提升至58%,2018H1 至52%。

6.2.2国内三元材料供需情况:需求保持增长,产能扩张加速

预期未来三元正极材料将延续需求高速增长的态势,材料企业也将迎来更大业绩增长机遇。据业内机构估计,到2020 年我国正极材料需求量有望达到40.2 万吨; 其中三元正极材料需求量将达14.42 万吨,高镍三元正极材料需求量9.75 万吨, 高镍三元正极材料渗透率大幅提高。

国内三元材料产能产量情况:对国内28 家三元材料企业产量统计,2018 年三元材料产量为16.5 万吨,同比增长26%。据业内机构统计,2018 年中国三元材料产能33.6 万吨,较2017 年新增12.9 万吨,增量主要来自于当升科技、天津巴莫、杉杉能源、厦门钨业、格林美、宁波容百、贵州振华、四川科能、江苏翔鹰、中化河北、湖南邦普、宜宾锂宝等企业。

这28 家企业中,2018年产量过万的企业有7 家,与2017 年相比,有4 家新进入,分别为:贵州振华、当升科技、长远锂科、厦门钨业。另外,产量在5000 吨以上的有7 家。

其中,当升科技和杉杉能源产能扩张加速。当升科技江苏常州锂电新材料产业基地远期规划建设锂电正极材料产能10 万吨,2023 年前计划建成5 万吨产能,将成为具有国际领先水平的锂电新材料智能制造基地。杉杉能源规划于2025 年前分期建成年产10 万吨高能量密度正极材料项目。

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7、PI 薄膜:高端PI 薄膜依赖进口,电子行业增长带来广阔市场空间

7.1 PI 薄膜:三大瓶颈性高分子材料之一

PI 薄膜被认为是制约我国高技术产业发展的三大瓶颈性关键高分子材料之一(另外两种材料是碳纤维和芳纶纤维),由此可见其重要性和亟待发展的迫切性。目前国内虽然有约50 余家PI 薄膜生产企业,总产量也达到了3000~4000t 的水平,但国产PI 薄膜竞争严重,各方面性能指标与进口产品仍有不小的差距,反映出国产PI 薄膜制备技术较国外杜邦等厂家的落后与不足。

PI(聚酰亚胺)薄膜可取代传统的ITO 玻璃,应用在可折叠手机里的基板、盖板和触控材料。它是耐高温可达400 摄氏度以上的有机高分子材料之一,具有优良的耐高低温性、电气绝缘性、粘结性、耐辐射性等特殊属性,因此可以取代传统的ITO 玻璃,大量应用在可折叠手机里的基板、盖板和触控材料。其中黄色PI 在柔性OLED 里主要应用于基板材料和辅材,CPI(透明PI)主要应用盖板材料和触控材料。

PI 产业链包括上游PI 树脂和基膜的制成,以及精密涂布和后道加工程序。其中树脂和基膜的制成是壁垒最高的环节,目前被日本宇部、韩国科隆等国际大企业垄断,国内目前进口依赖较为严重。PI 膜凭借其优良的结构和功能有望借助柔性屏成为新材料领域的下一个新热点。

7.2 PI 薄膜龙头主要为海外企业,电子行业增长带来广阔市场空间

PI 薄膜生产企业主要为海外企业。世界范围内,PI 薄膜的生产企业主要有美国杜邦、日本宇部、日本钟渊化学、韩国SKC 和中国台湾达迈等公司为主要代表。目前,PI 薄膜的国际主导品牌主要有美国杜邦公司的Kapton 系列,日本钟渊化学的Apical 系列,日本宇部的Upilex 系列,韩国SKCKOLON 以及中国台湾达迈等。2017 年,世界PI 薄膜总产能约2x104t,产量约1.6x104t,近5 年平均年增长率约为10%。

PI 薄膜应用于绝缘材料和柔性电路板/柔性覆铜板,需求量极大。PI 薄膜最大的市场是绝缘材料领域,如低端电工绝缘或高铁、风电等大功率电机、变压器绝缘等,对于普通HN 型和耐电晕型PI 薄膜需求量极大。其次为柔性电路板(FPC)/ 柔性覆铜板(FCCL)领域,FPC、FCCL 作为手机、笔记本电脑、数码产品等小型化设备的重要元件,一直保持着较为良好的增长势头。据测算,2017 年全球电子级PI 薄膜需求量为8000~9000t。随着全球电子行业的不断增长,预计到2025 年,全球PI 薄膜需求总量将达到2.5x104t。

7.3 PI薄膜国内生产现状:低端绝缘薄膜产能满足需求,高端PI薄膜依赖进口

目前,我国PI 薄膜厂家有50 余家,产能达300-1000t/a 不等。2017 年,包括规划产能,我国PI 薄膜总产能为4000~6000t/a,产量为3000~4000t,进口量约为4000t。其中深圳瑞华泰、桂林电科院、山东万达、无锡高拓、宁波今山、江阴天华等10 余家企业采用双向拉伸热亚胺化法制备PI 薄膜;另外时代新材、丹邦科技采用化学法制备PI 薄膜。

我国低端绝缘薄膜产能基本满足需求,而高端PI 薄膜依赖进口。国产PI 薄膜多以低端绝缘薄膜为主,在强度、模量、尺寸稳定性、耐电晕等关键性能指标方面与国外产品仍存在较大差距,产品价格也远低于国外产品,平均余额200 元/kg。国产PI 薄膜主要用于传统电工绝缘和LED 等领域,年消耗量为3000~4000t,国内产能基本满足需求。而在高端PI 薄膜市场,以FPC 和FCCL 薄膜为例,2017 年全球电子级PI 薄膜需求量为8000~9000t,其中国内需求量约为4000t,完全依赖进口。

近年来,我国PI 薄膜市场呈现高速增长趋势,年平均增长率为10%~15%,高于世界平均增长率,市场空间巨大。由于FPC 占PCB(印制电路板)的比例逐渐提升,行业增速稳定,且我国FPC 增速高于全球增速,目前大陆地区FPC 产量已超过全球产量的40%,是全球最大的FPC 市场之一,对于高端PI 薄膜的需求量极大。《中国化工新材料产业发展报告2018》指出,经估算,到2020 年国内PI 薄膜需求量将达到8000~10000t,其中高端PI 薄膜需求量将达到5000~6000t,目前进口高端PI 薄膜的价格为500~4000 元/kg,以平均1000 元/kg 估算,市场空间将达60 亿元。

7.5 OLED 材料迎来机遇,国产替代空间巨大

OLED 与LCD 结构不同,显示材料格局即将改变。LCD 与OLED 的结构不同决定了两者材料具有较大差异。LCD 由两块平行玻璃板构成,中间包含液晶材料。在液晶显示屏背面有一块背光板和反光膜,用于提供均匀的背景光源。LCD 材料包括偏光板、玻璃基板、彩色滤光片、液晶、背光等。OLED 只需用两层薄膜和玻璃或塑料基板构成,不需要背光模组和彩色滤光片,因此材料更为简单,包括偏光板、玻璃或塑料基板、发光材料、盖板玻璃等。

由于LCD 和OLED 的材料存在较大不同,因此OLED 的普及将使LCD 中的部分材料需求锐减。LCD 中的偏光膜、玻璃基板、彩色滤光片和PVA 膜虽在OLED 中仍能得到应用,但使用量大为减少,而LCD 中的液晶、背光和配向膜则完全不再需要。

OLED 材料包括OLED 中间体、升华前材料和OLED 终端材料。材料厂商将基础原料加工制成OLED 中间体,再进一步合成升华前材料,销售给OLED 终端材料厂商。终端材料厂商将升华前材料加工后制成升华材料,销售给OLED 面板厂商。

OLED 中间体和升华前材料主要由我国企业供应。由于行业技术壁垒较高,目前我国OLED 中间体和升华前材料生产企业不多,主流厂家包括:烟台九目、濮阳惠成、瑞联新材、阿格蕾雅、吉林奥来德等。

OLED 终端材料供应商主要为日韩、欧美企业,我国需依赖进口。目前,OLED 材料主要掌握在日本出光兴产、堡土谷化学、美国UDC 及一些韩国公司手中。OLED 材料厂商加强信息保护,我国OLED 材料市场发展缓慢。OLED 终端材料不同于液晶材料,液晶材料经过长期的发展已形成标准化体系,但OLED 终端材料的每个厂商都有自己的一个体系,并且不对外公开。由于担心材料信息泄密,部分厂商也不愿意在中国大陆地区销售,导致OLED 材料在国内销售额较小,这在一定程度上延缓了国内OLED 材料产业的发展。

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(报告来源:财通证券;分析师:虞小波、张兴宇)

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