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政策支持,新材料产业发展动力十足,发展空间广阔,万亿市场爆发
时间:2020-12-21 来源:未来智库 点击:184

北京时间2020-12-21消息,中国触摸屏网讯,新材料行业深度报告:发展空间广阔 万亿市场爆发

1、新材料行业概况

材料工业作为我国七大战略性新兴产业、 中国制造2025 重点发展的十大领域和科创板六大领域之一,是我国重要的战略性新兴产业,也是制造强国和国防工业发展的关键保障。新材料产业由于其技术密集性高、研发投入高、产品附加值高、国际性强、应用范围广等特点,已成为衡量一个国家国力与科技发展水平的重要指标。

1.1新材料的定义

在技术高速发展的背景下,新材料的定义于20世纪90年代被首次提出,并于本世纪初期开始逐渐成熟并广泛使用。在科技部2004年出版的《新材料及新材料产业界定标准》中,首次将新材料定义为:新出现或正在发展中的具有传统材料所不具备的优异性能的材料;高新技术发展需要,具有特殊性能的材料;由于采用新技术(工艺、装备),使材料性能比原有性能有明显提高,或出现新的功能的材料。

国务院《新材料产业 十二五 发展规划》中进一步将新材料定义为:新出现的具有优异性能和特殊功能的材料,或是传统材料改进后性能明显提高和产生新功能的材料,其范围随着经济发展、科技进步、产业升级不断发生变化。

1.2新材料的分类

根据《新材料产业发展指南》,新材料主要包括:

先进基础材料:有色金属材料,高分子树脂等先进化工材料,先进建筑材料、先进轻纺材料等;

关键战略材料:重点从下一代信息技术产业、高端装备制造业等重大需求,以耐高温及耐蚀合金、高强轻型合金等高端装备用特种合金,反渗透膜、全氟离子交换膜等高性能分离膜材料,高性能碳纤维、芳纶纤维等高性能纤维及复合材料,高性能永磁、高效发光、高端催化等稀土功能材料,宽禁带半导体材料和新型显示材料,以及新型能源材料、生物医用材料等;

前沿新材料:石墨烯、金属及高分子增材制造材料,形状记忆合金、自修复材料、智能仿生与超材料,液态金属、新型低温超导及低成本高温超导材料等。

1.3国际新材料发展情况

材料是人类社会的基本组成要素和关键性资源,伴随着社会生产模式的发展而发展。新材料与现代技术的联系日益密切,现阶段,随着新材料应用领域的不断突破,科学技术和社会生产力也将持续发展并推动整个社会的技术变革。

宏观政策引导力度较大,全球新材料发展迅速。随着新材料研究的不断深入和应用领域的逐步扩大,新材料发展水平已成为衡量国家之间经济发展、科技水平与国防实力的重要标准,同时也是限制国家经济增长的重要因素。因此,各国相继出台相应产业政策以促进新材料行业的高速发展。

总体规模增长迅速,先进基础材料、前沿新材料发展较快。在各国产业政策的积极引导下,全球新材料产业规模快速增长,2018年达到2.56万亿美元,同比增长11.2%,并预计2019年将达到2.82亿美元,同比增长约10.16%,2016-2019年复合增长率超10%。同时,由于3D打印材料和石墨烯等新兴产业技术的不断突破,前沿新材料增长较快,未来发展空间巨大。

产业分布不均,差异化特征显著。目前,美国、日本和欧洲等地区在经济实力、核心技术、研发能力、市场占有率等方面占据绝对优势,拥有成熟的新材料市场,多数产品占据全球市场的垄断地位,是新材料产业主要的创新主体。其中,美国在新材料全领域位于前列;日本在纳米材料、电子信息材料等领域具有优势;中国在半导体照明、稀土永磁材料、人工晶体材料等领域发展较好;韩国在显示材料、存储材料,俄罗斯在航空航天材料等方面具有比较优势。但随着中国、印度等国家相关领域的快速发展和新一轮科技革命的来临,全球新材料市场的重心呈现出逐步向亚洲地区转移的趋势,全球技术要素和市场要素配置方式将会发生深刻的变化,地区发展的差异化可能会继续加剧。

产业集约化发展,高端材料垄断严重。随着经济一体化在全球范围内的发展,新材料产业逐渐向横向、纵向扩展,上下游产业联系日益紧密,产业链日趋完善,多学科、多部门联合进一步加强,集约化、集群化和高效化特征显著。集约化的发展模式促使了产业战略联盟的形成,有利于产品研发与下游应用的融合,但另一方面也促进了寡头垄断的逐步形成。一些全球知名企业开始结盟并进行跨国合作,通过并购重组构建整个产业链生态。

1.4国内新材料发展情况

政策驱动,新材料产业市场规模高速发展。为了提升新材料领域竞争力,实现我国从材料大国到材料强国的转变,我国先后提出了《中国制造2025》、《新材料产业发展指南》、《 十三五 国家战略性新兴产业发展规划》、《有色金属行业发展规划(2016-2020年)》、《稀土行业发展规划(2016-2020年)》等重要指导性文件来支撑我国新材料行业的发展。据中国产业信息网统计,中国2019年新材料产业总产值为4.5万亿元,预计2022年将达到7.5万亿元,复合增长率高达18.72%。其中,特种金属功能材料、现代高分子材料和高端金属结构材料在产业结构中占比较高,分别为32%、24%和19%,前沿新材料仅占总额的3%。

全面布局新材料,部分省市产值已达万亿。目前我国新材料产业已形成以环渤海、长三角和珠三角为中心的产业集群式发展模式,各区域之间产业种类与发展规模均存在差异。其中浙江、江苏、广东和山东四个城市新材料工业总产值均超万亿,以浙江、江苏为代表的长三角地区专注于对新能源汽车、电子信息、医疗和高性能化工等领域新材料的研发生产,以广东为代表的珠三角则以高性能钢材、高性能复合材料和稀土等领域新材为主,以山东为代表的环渤海更倾向于战略基础材料、高性能材料、特种材料和前沿新材料的研发生产。全国新材料布局呈现多元化发展,各具特色,互有优势。

关键材料尚有空白,进口依赖现象严重。中信部2018年7月在 2018国家制造强国建设专家论坛 上表示 中国制造业创新力不强,核心技术短缺的局面尚未根本改变 。据中信部对全国30多家大型企业多种关键基础材料调研结果显示,32%的关键材料尚属空白,52%依赖进口。其中,95%的计算机和服务器通用处理器的高端专用芯片、70%以上智能终端处理器和绝大多数储存芯片均对进口依赖严重。装备制造领域中,95%以上高档数控机床、高档装备仪器、运载火箭、大飞机、航空发动机、汽车等关键精加工生产线上的制造及检测设备依赖进口。

新材料投资规模稳步提升,行业发展机遇挑战并存。据前瞻研究院统计,随着政策支持以及外部环境的推动,大量资本投入新材料行业,整体发展迅速,2017-2018年分别有115起、74起和54起投资,累计投资规模高达224.41亿元。但由于新材料行业性质特殊,虽然该行业利润水平较高、竞争者较少,但行业壁垒高、投入资本大,未来发展机遇与挑战并存。

2、下游需求旺盛,新材料市场未来可期

需求旺盛,下游产品 激活 新材料产业发展动力。新材料产业涉猎领域众多,由于行业自身特点、所处周期以及下游市场不同,不同行业对于新材料的需求以及发展空间不同。基于产品需求角度,当下下游需求最旺盛、发展空间最大的新材料领域为5G新材料、半导体新材料、面板新材料、高分子新材料、高性能纤维新材料和其他前沿新材料。随着下游需求逐步爆发,上述行业有望成为新材料领域最具前景的板块,市场空间广阔。

2.1 5G材料

5G产业链主要包括接入网产业链、承载网产业链和核心网产业链。5G概念主要由5G终端和5G网络组成,其中5G终端主要包括手机和物联网终端等,5G网络主要分为三个领域,分别与通信网络架构一一对应,其中接入网和承载网是最值得关注的。

下游领域丰富,多领域需求巨大。据IHS预测,2035年5G在全球创造的潜在销售活动的市场规模将达12.3万亿美元,其中制造业占比最高,预计将达到3.4万亿美元,其次影响最大的分别为信息通信和批发零售业,预计市场规模分别为1.4万亿和1.3万亿美元,其他多个领域均有较大发展空间。

2.1.1微波介质陶瓷

5G时代,小型化陶瓷介质滤波器优势明显。传统的滤波器一般由金属同轴腔体实现,通过不同频率的电磁波在同轴腔体滤波器中振荡,保留达到滤波器谐振频率的电磁波,并耗散掉其余频率的电磁波。陶瓷介质滤波器中的电磁波谐振发生在介质材料内部,没有金属腔体,因此体积较上述两种滤波器都会更小。5G时代,Massive MIMO(大规模天线技术)对天线集成化的要求较高,滤波器需要更加的小型化和集成化,为了满足5G基站对滤波器的相关需求,更易小型化的陶瓷介质滤波器有望成为主流解决方案。

目前,华为、爱立信已经开始布局陶瓷介质滤波器,其他设备商也在逐步开始采用陶瓷介质滤波器,预计2021年全球主流设备商会逐步采取全陶瓷方案。

技术升级支撑产品革新,滤波器行业前景可期。随着5G时代来临,基站滤波器市场有望持续稳定发展。据产业信息网统计,整个5G周期中,预计全球将建设1000万个基站。其中,中国将建设约606万个基站,滤波器总需求将接近600亿元人民币。5G时代巨大的市场增量,将为滤波器行业带来蓬勃发展的良机。

随着陶瓷介质滤波器应用的逐步展开,微波介质陶瓷粉末、粘接剂和银浆等上游产品需求有望同步增加。

2.1.2高频基材

高频基材是5G通信行业发展的核心材料。PCB(印刷电路板)是电子设备的重要组成,而PCB制造的关键材料为基材,PCB基材包括基板(覆铜箔层压板)、预浸材料(半固化片)和铜箔等。5G时代,传统基材材料一般很难达到高频通信所必需的电性能要求,易产生 失真 现象。因此,为了减少传输过程中产生的损耗,PCB基材要选用低介电常数(Dk)和介质损耗(Df)的高频基材。

同等信号覆盖区域所需5G宏基站数量较多,高频覆铜板需求较大。5G波长极短,频率极高,信号趋近于直线传播,绕射和穿墙能力极差,传播介质中的衰减情况严重,因此5G的基站需求量远高于4G时代。根据赛迪顾问数据显示,5G宏基站建设数量约为4G宏基站数量的1.1倍 1.5倍。为了满足5G高频率的特性,高频覆铜板的下游需求将得到释放。

微小站建设带来高频高速覆铜板增量需求。与以往的通信建设不同,5G时代更注重于对室内网络的覆盖。因此,5G建设将同时建造宏基站、微基站、皮基站、飞基站,其中微基站、皮基站、飞基站合称微小站。和宏基站相对比,微小站型号小,安装便捷,能够更好对室内网络进行覆盖。因此,微小站的普及和安装,将给高频高速覆铜板带来增量新需求。

高频基材应运而生,市场规模持续增加。在5G时代,伴随着高频、高速、高数据量的技术要求,很多原有的中低频通讯材料会被淘汰,高频基材未来用量有望大幅增加;与此同时,Massive MIMO技术的实现使5G基站大幅提高了天线容量;此外,由于高频电磁波本身穿透性差的原因,5G小基站的建设规模会远高于4G时代,这也将进一步推动高频PCB在内的高频通信材料规模的增长。预计2023年,PCB市场规模达到262.4亿元,高频基材市场规模为86.6亿元,市场规模持续增加。

随着高频基材需求的不断增加,与其处在同一产业链上的金属铜箔、合成树脂等上游产品需求有望同步增加。

2.1.3塑料天线振子

振子是天线内部最重要的功能性部件。传统的振子是采用金属材料压铸成型,或是钣金件、塑料固定件和电路板组合的形式,但振子重量大、成本高、安装复杂。5G时代,对通信质量的要求更高,振子的数量将大幅提升,从原来的一个天线单扇面2- 18个振子,提升到64个、128个,更高甚至达到256个,单个基站的扇面则为3面或6面,对振子的数量需求较高。因此,具有重量轻、零件集成度更高、模块一致性好、生产效率高、生产成本低等特点的塑料天线振子逐渐成为首选方案。

相比于现有4G网络(10-40个天线振子),5G时代由于频段更高且采用Massive-MIMO技术,天线振子尺寸变小且数量将大幅增长。

下游需求旺盛,塑料振子市场可达百亿。随着5G布局的逐步展开,基站建设将带动对塑料振子的巨大需求。据中国产业信息网统计,2020年塑料振子市场规模预计将达到12.7亿元,2021年达到23.1亿元,同比增加81.9%,整个5G行业周期内,预计宏基站塑料振子市场规模约100亿元。

2.1.4 LCP与MPI材料

随着5G商用化,天线材料市场广阔。天线作为无线通讯中重要的一环,其市场需求将随着5G的逐步推广迎来重大的发展契机。尤其是5G对于高频、高速和小型化的较高要求,催生了LCP材料和MPI材料成为了5G时代天线材料的候选者。

LCP和MPI材料优势明显,5G时代有望脱颖而出。随着1G、2G、3G、4G的发展,手机通信使用的无线电波频率逐渐提高,其中5G的频率最高,分为6GHz以下和24GHz以上两种,而目前的5G技术实验以28GHz为主。由于当电磁波频率较高、波长较短时,易于传播介质中衰减,因此对天线材料的要求较高。4G时代的PI膜由于在10GHz以上损耗明显,无法满足5G终端的相关需求,LCP材料则凭借其介子损耗与导体损耗小、灵活性高、密封性好等特性逐步得到应用。但目前LCP造价较高、工艺复杂,MPI有望成为5G时代初期天线材料的主流选择之一。

中国LCP材料产能较小,进口依赖严重。从LCP研发进程、产能分布以及产品特点等方面综合判断,现阶段日本LCP产业综合实力更强。沃特股份(002886)自2014年收购三星精密的全部LCP业务后,成为了全球唯一可以连续生产3个型号LCP树脂及复材的企业,目前产能3000吨/年。但其余中国LCP生产企业产能均较小。

LCP材料应用广泛,下游需求稳步提升。LCP在电子电器领域,可应用于高密度连接器、线圈架、线轴、基片载体、电容器外壳等;汽车工业领域,可用于汽车燃烧系统元件、燃烧泵、隔热部件、精密元件、电子元件等;雷达天线屏蔽罩、耐高温耐辐射壳体等领域。据前瞻产业研究院统计,2018年LCP材料全球需求为7万吨,预计2020年将达到7.8万吨,随着5G应用的逐步推广,LCP市场将持续稳步增长。

2.1.5 3D玻璃

手机后盖去金属化大势所趋,3D玻璃迎发展契机。由于5G采用的大规模MIMO技术需要在手机中新增专用天线,传统的金属后盖会对信号产生屏蔽及干扰,后盖材料去金属化大势所趋。目前主流的材料为玻璃、陶瓷和塑料,但普通的 注塑+喷涂 的技术无法满足5G时代的相关要求,未来的发展趋势是从质感到体验都向金属和玻璃逐步靠近。

3D玻璃作为手机外壳材料具有轻薄、透明洁净、抗指纹、防眩光、耐候性佳的优点。目前主流品牌的高端机型大多采用3D玻璃作为前后盖材质。

3D玻璃市场逐步渗透,未来市场广阔。据前瞻产业研究院统计,2015-2017年我国3D玻璃市场规模从7.4亿元增长至48.9亿元,年均复合增长率高达156.35%。但目前,3D玻璃价格较高、技术不成熟、产能存在不足,3D玻璃应用有限。随着3D玻璃技术的升级和量产的实现,3D玻璃有望在3C产品尤其是智能手机中得到大规模的应用。到2023年,预计3D玻璃行业市场规模有望超280亿元,较2017年增长近5倍。

2.2半导体材料

半导体材料是产业基石,国产替代迫在眉睫。由于半导体材料领域中高端产品技术壁垒高,目前市场主要被美、日、欧、韩、中国台湾地区等少数国际大公司垄断。我国半导体材料在国际分工中处于低端地位,大部分产品自给率较低,主要依赖于进口,半导体材料关乎产业安全,国产替代迫在眉睫。

2.2.1大硅片

硅片也称硅晶圆,是制造半导体芯片最重要的基本材料。硅片直径越大,能刻制的集成电路越多,芯片的成本越低。大尺寸硅片对技术要求高,进入壁垒极高,市场呈寡头垄断的竞争格局。目前中国大陆自主生产的硅片以6英寸(150mm)为主,主要应用领域仍然是光伏和低端分立器件制造,8英寸(200mm)和12英寸(300mm)的大尺寸集成电路级硅片进口依赖严重。

12英寸硅片为先进制程的主流方案。制程20nm以下的芯片性能强劲,主要用于移动设备、高性能计算等领域,包括智能手机主芯片、计算机CPU、GPU、高性能FPGA、ASIC等。制程14nm-32nm的芯片则应用于DRAM、NAND Flash存储芯片、中低端处理器、影像处理器、数字电视机顶盒等产品。45-90nm中高端产品中,12英寸也逐渐成为首选。制程45-90nm的芯片主要用于性能略低,而对成本和生产效率要求高的领域,例如手机基带、WiFi、GPS、蓝牙、NFC、ZigBee、NOR Flash、MCU等。

消费升级,终端市场持续向好,硅片需求逐步扩大,12寸硅片市场不断渗透。8英寸和12英寸硅片作为主流硅片产品,在终端市场带动下需求将持续扩大。据SEMI统计,2019年晶圆管面积出货量将达11,810百万平方英寸,并预计2023年达到13,761百万平方英寸,增速稳定。同时,全球12英寸硅片市场占比不断提高,预计2021年将达到71.20%,并有望继续扩大。

2.2.2光刻胶

光刻胶是微电子技术中微细图形加工的重要关键材料,国内光刻胶自给率较低。光刻胶成本约占整个芯片制造工艺的30%,耗费时间约占整个芯片制造工艺的40%-60%,是半导体制造中最核心的工艺。目前国内光刻胶自给率仅10%,主要集中于技术含量相对较低的PCB领域。G线、I线光刻胶的自给率约为20%,KrF光刻胶的自给率不足5%,12寸硅片的ArF光刻胶目前尚无国内企业可以大规模生产。

中国光刻胶集中PCB领域,高技术光刻胶市场份额低。从全球市场来看,LCD光刻胶占比较高,为26.6%,但中国光刻胶市场集中于技术水平较低的PCB领域,占比达94.4%,LCD光刻胶和半导体光刻胶所占份额非常低。

全球光刻胶市场预计可达20亿美元,国内市场广阔。2017年,从全球区域市场来看,中国半导体光刻胶市场规模占全球比重最大,达到32%。其次是美洲地区,其光刻胶市场规模占全球比重为21%。据前瞻产业研究院统计,2017年全球半导体光刻胶市场规模达到12亿美元,预期未来市场加速扩张,2023年可达20亿美元

2.2.3电子特种气体

电子气体是指用于半导体及相关电子产品生产的特种气体,被广泛应用于国防军事、航空航天、新型太阳能电池、电子产品等领域,是电子工业体系的核心关键原材料之一。其行业技术壁垒在于从生产到分离提纯以及运输供应阶段,一直受到欧美发达国家的技术封锁,并且行业集中度高,美国气体化工、美国普莱克斯、法国液化空气、日本大阳日酸株式会社和德国林德集团五家公司垄断全球特种气体91%的市场份额,国内相关企业主要集中在中低端市场。

下游行业快速发展,电子特气市场规模稳步提升。据中国半导体行业协会统计,2010- 2018年电子特种气体行业市场规模高速增长,2018年达到121.56亿元,同比增长16.1%,预计2019年市场规模达到152亿元。同时,随着国内晶圆厂陆续投产,电子气体需求有望继续增加,预计2025年集成电路对特种电子气体需求将达到134亿元。

2.2.4高纯溅射靶材

高纯溅射靶材是集成电路制造过程中的关键材料。高纯溅射靶材主要是指纯度为99.9%-99.9999%的金属或非金属靶材,应用于电子元器件制造的物理气象沉积工艺,是制备晶圆、面板、太阳能电池等表面电子薄膜的关键材料。根据应用领域不同,可将其分为半导体靶材、面板靶材、光伏靶材等。高纯溅射靶材技术门槛高、设备投资大,行业集中度较高,前五大厂商占比合计超过80%,主要分布于美、日等国家。

下游行业持续放量,半导体靶材市场规模不断扩张。半导体芯片的金属溅射靶的作用是制造金属线,将信息传输到芯片。据SEMI统计,溅射靶材占半导体密封材料市场的2.7%左右。2019年全球溅射靶材市场规模为163亿美元,预计2020年将达到190亿美元;中国半导体用靶材市场规模为47.7亿元,预计2022年将达到75.1亿元。

2.2.5化学机械抛光材料

化学机械抛光(CMP)是集成电路制造过程中实现晶圆全局均匀平坦化的关键工艺。抛光材料是CMP工艺过程中必不可少的耗材,但是技术壁垒高且客户认证时间长,一直以来处于寡头垄断的格局。根据功能的不同,抛光材料可划分为抛光垫、抛光液、调节器、以及清洁剂等,其中抛光液占据49%的市场份额,抛光垫占据了33%的市场份额。全球芯片抛光液市场主要被美国、日本、韩国等企业垄断,占全球高端市场份额90%以上。CMP抛光垫方面,陶氏杜邦占79%的市场份额。

中国抛光材料市场发展迅速,未来可期。2019年,全球抛光垫和抛光液的市场规模分别为7亿美元和12亿美元,较去年同期有所增长。中国CMP抛光液市场销售规模增长迅速,从2014年的12.1亿元增长到2018年的17.7亿元,年复合增长率为10.0%,预计2023年市场规模将达到24.4亿元。CMP抛光垫过去五年年复合增长率为9.7%,2018年市场规模为10.3亿元,预计2023年市场规模达到14.3亿元。

CMP抛光步骤不断增加,CMP材料需求有望继续突破。由于工艺制程和技术节点不同,每片晶圆在生产过程中都会经历几道甚至几十道CMP抛光工艺。随着未来芯片尺寸不断减小的趋势,抛光的步骤将不断增加,相关需求也将不断增加,未来的发展潜力巨大。

2.2.6碳化硅和氮化镓

第三代半导体核心材料 碳化硅和氮化镓。第一代半导体材料主要用于分立器件和芯片制造;第二代半导体材料主要用于制作高速、高频、大功率以及发光电子器件,也是制作高性能微波、毫米波器件的优良材料,广泛应用在微波通信、光通信、卫星通信、光电器件、激光器和卫星导航等领域;第三代半导体材料广泛用于制作高温、高频、大功率和抗辐射电子器件,应用于半导体照明、5G通信、卫星通信、光通信、电力电子、航空航天等领域。氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)是第三代半导体材料较为成熟、最具有发展前景的两种材料。

第三代半导体投资热度较高。据CASA统计,2019年SiC投资14起,金额220.8亿元,GaN投资3起,金额45亿元,较去年同比增加60%。

根据赛瑞研究显示,2017年全球SiC功率半导体市场规模为3.02亿美元,预计2023年达到13.99亿美元,GAGR为29%;2017年全球射频GaN市场规模为3.8亿美元,预计2023年达到13亿美元,CAGR为22.9%。

2.2.7先进封装

封装技术地位重要,创新技术不断出现。封装技术伴随集成电路发明应运而生,主要功能是完成电源分配、信号分配、散热和保护。随着芯片技术的发展,封装技术不断革新。封装互连密度不断提高,封装厚度不断减小,三维封装、系统封装手段不断演进。随着集成电路应用多元化,智能手机、物联网、汽车电子、高性能计算、5G、人工智能等新兴领域对先进封装提出更高要求,封装技术发展迅速,创新技术不断出现。

市场发展未来可期,产业发展三足鼎立。受5G与电子产品的相关影响,2019年全球封测市场规模达566亿美元,同比增长约1%,随着下游应用的不断放量,封测行业市场有望迎来高增长。目前全球封测产业的主要地区为中国台湾、美国、中国大陆。中国台湾是全球芯片封测代工实力最强的区域,占据一半以上市场份额;美国由于众多IDM龙头企业用自己的封测部门,因此也是全球封测产业的重要参与者。

中国封测行业发展迅速。中国大陆近年来积极推进半导体产业发展,封测行业发展迅速,通过自主研发先进封装和海外并购整合,中国大陆封测市场迅速壮大,份额位居全球第二。2019年中国封测市场规模约359亿美元,同比增长约15%,随着5G的进一步推广,未来需求有望继续增加。

2.3面板材料

显示技术广泛应用于电视、笔记本电脑、平板电脑、手机等电子产品,在信息产业发展过程中发挥了重要作用。显示技术从20世纪50年代的阴极射线管显示技术(CRT)发展到二十世纪初的平板显示技术(FPD),平板显示技术又分支出离子显示(PDP)、液晶显示(LCD)、有机发光二极管显示(OLED)等技术路线。相比于阴极显像管技术,平板显示具有节能环保、低辐射、重量轻、厚度薄、体积小等优点。目前,平板显示技术的主流产品为薄膜晶体管液晶显示(TFT-LCD)面板和OLED面板,前者主要应用于笔记本电脑、显示器以及电视等领域,后者应用与显示照明领域。

LCD在大尺寸屏幕产品中处主导地位,大尺寸化趋势是促进液晶面板行业发展的主要动力,而OLED技术作为新型显示技术,在小尺寸平板显示中广泛应用。

商业化趋势加速,OLED市场规模逐年增加。近年,OLED显示的商业化应用趋势开始逐步体现,AMOLED显示面板的主要终端应用领域为手机和电视产品,市场规模不断扩大,渗透率不断提高。2018年OLED产值规模已达131.1亿美元,市场规模9.6亿元,预计2025年市场规模将达到47.1亿元。

随着LCD和OLED下游需求的不断放量,液晶材料、偏光片、OLED发光材料等同产业链产品需求持续增加,市场规模有望进一步扩大。

2.3.1液晶材料

液晶材料是LCD的关键材料之一,直接影响着液晶显示整机的时间、视角、亮度、分辨率、使用温度等性能。近年来,全球液晶面板产能逐渐由日韩及中国台湾地区转向中国大陆,国内混合液晶需求量快速增长。同时,TFT-LCD面板出货面积的不断增加也将推动上游混合液晶材料市场需求的增长。

受益于国内龙头企业市场份额的快速增长,混合液晶国产替代空间巨大。IHS数据显示,2019年混合液晶的全球需求量约为780.5吨,2023年将达到871.5吨,2019- 2021年国内混晶需求量分别为410吨、510吨和590吨,年均增速超过20%,市场空间较大。

2.3.2玻璃基板

玻璃基板是平板显示产业的关键基础材料之一。玻璃基板是一种表面极其平整的薄玻璃片,与面板的分辨率、透光率、重量、厚度、可视角度等指标密切相关,成本约占整个显示面板产品成本的20%。玻璃基板行业是液晶显示面板上游的核心原材料器件,技术壁垒较高,行业主要被美国和日本企业垄断。

消费电子市场广阔,玻璃基板发展动力十足。2019年我国玻璃基板市场规模为203.09亿元,其中电视面板领域市场为141.54亿元,占比69.69%;电脑、笔记本及其他大尺寸面板领域为38.1亿元,占比18.76%;手机及其他小尺寸面板领域玻璃基板规模为23.45亿元,占比11.55%。我国是全球最大的消费电子生产国和消费国,随着消费电子市场的不断增长,玻璃基板的需求快速扩张,预计2019年达到32,324万平方米,2014-2019年复合增长率28.75%。

2.3.3偏光片

偏光片是一种复合材料,可实现液晶显示高亮度、高对比度的特性,是液晶面板的三大关键原材料之一。LCD模组中需要两张偏光片,分别位于玻璃基板两侧,缺少任何一张偏光片都无法显示画面。偏光片产业链上游主要包含PVA、TAC等原材料,中游为偏光片生产,下游为显示面板及太阳眼镜、护目镜、摄影设备等终端产品。

大陆面板产业的快速发展,政策利好拉动偏光片厂商加大研发投入、促进产能规模扩张。2018年的全球偏光片产能规模约为7.27亿平米,整体产能扩张趋于平稳,预计未来五年内偏光片市场供需将保持4%的增速稳步增长,2020年全球偏光片市场规模将达到132.5亿美元。2018年国内偏光片市场规模为42亿美元,占全球市场份额34.1%,预计2020年国内偏光片市场规模可达53.2亿美元,占全球市场份额达40.2%。

偏光片原材料成本占总成本的70%以上,其中TAC膜、PVA膜分别占材料成本的56%和16%左右,是偏光片生产过程中最重要的部分。PVA膜起到偏振的作用,是偏光片的核心部分,决定了偏光片的偏光性能、透过率、色调等关键光学指标。TAC膜一方面作为PVA膜的支撑体,保证延伸的PVA膜不会回缩,另一方面保护PVA膜不受水汽、紫外线及其他外界物质的损害,保证偏光片的环境耐候性。

2.3.4 OLED发光材料

OLED发光材料是OLED显示面板的关键材料,是OLED产业链中技术壁垒最高的领域。OLED材料主要包括发光材料和基础材料两部分,发光材料主要包括红光主体/客体材料、绿光主体/客体材料、蓝光主体/客体材料等。目前,OLED发光材料具有较高的专利壁垒,核心技术被韩日德美企业所掌控,国内企业主要从事OLED中间体和单体粗品生产。其中,绿光材料的主要供应商为三星SDI、默克公司;红光材料的主要供应商为陶氏化学;蓝光材料主要由出光兴产供应。2019年OLED发光材料市场规模为13.4亿美元,预计2020年将达到19亿美元,市场增长迅速,未来发展可期。

2.3.5精细金属掩模版

精细金属掩膜版(Fine Metal Mask,简称FMM)是OLED蒸镀工艺中的消耗性核心零部件。FMM的主要作用是在OLED生产过程中沉积RGB有机物质并形成像素,通过准确和精细地沉积有机物质提高分辨率和良率。制造高精度FMM,需要INVAR等更高级的合金。现在市面上唯一能提供满足FMM使用要求的合金厂商是Hitachi Metals,国内FMM材料处于初始研发阶段,尚不具备量产条件。

FMM供应商数量有限,技术壁垒较高。HIS数据显示,2017年FMM市场将产生2.3亿美元收入,2022年达到12亿美元,年复合年增长率为38%。当前领先的制造商为大日本印刷株式会社,绝大多数的AMOLED显示屏均使用其FMM掩膜。

2.4高分子新材料

2.4.1生物可降解塑料

限速 升级,可降解塑料市场增长未来可期。可降解塑料也称为可环境降解塑料,是指在保存期内性能不变,而后在自然环境条件下可降解且对环境无害的塑料。可降解塑料可应用于农用地膜、垃圾袋、各类塑料包装袋、商场购物袋和一次性餐饮具等。近年来, 限塑令 等政策的落地实施,生物可降解塑料迎来重大发展机遇,市场发展空间较大。2018年全球可降解塑料需求量约为36万吨,近五年年复合增速约5.0%。

2.4.2胶粘剂

应用领域不断拓宽,市场空间无限。胶粘剂以粘料为主剂,配合各种固化剂、增塑剂和填料等助剂配制,能够把各种材料紧密结合在一起。胶粘剂用途广泛,近年来,我国胶粘剂应用领域已从木材加工、建筑和包装等行业,扩展到服装、轻工、机械制造、航天航空、电子电器、交通运输、医疗卫生、邮电、仓贮等众多领域。商标、标签和广告贴的广泛使用进一步加快了胶粘剂品种的发展,汽车业、电子电器业、制鞋业、建筑业、食品包装业的用胶量增长快速。

用途广泛,胶粘剂市场规模不断扩大。2019年,全球胶粘剂市场规模达到487亿美元,同比增长7.5%,预计到2020年,胶粘剂市场规模将超过520亿美元,2016-2020年复合增长率约为6.9%。其中中国胶粘剂市场仍将保持良好的增长态势,预计2020年,中国胶粘剂市场规模将达1200亿元。

2.4.3有机硅

性能优异,有机硅应用广泛。有机硅聚合物兼备了无机材料和有机材料的性能,具有耐高低温、抗氧化、耐辐射、介电性能好、难燃、憎水、脱膜、温粘系数小、无毒无味以及生理惰性等优异性能,广泛运用于电子电气、建筑、化工、纺织、轻工、医疗等领域。有机硅聚合产品既可以作为基础材料,又可以作为功能性材料添加入其它材料而改善其性能,素有 工业味精 之美称。有机硅产品按其用途或所处产品链的位置可分为上游产品和下游产品两大类。上游产品包括氯硅烷单体和初级聚硅氧烷中间体;下游产品则主要是以初级聚硅氧烷中间体为原料经深加工而获得有机硅产品及制品。

全球市场稳步增加,产能增长主要源自中国。2008-2018年全球聚硅氧烷产能从150.2万吨/年增加至254.8万吨/年,产量从113.3万吨增加至210.0万吨,预计2023年全球聚硅氧烷总产能将达到309.2万吨/年,产量达268.0万吨。近十年,有机硅产能向中国转移趋势明显,我国已成为有机硅生产和消费大国,产品优势愈加明显,进口替代效应显著。

2.5高性能纤维

2.5.1超高分子量聚乙烯纤维

地区冲突拉动超高分子量聚乙烯纤维需求不断增长。超高分子量聚(UHMWPE)纤维,是由相对分子质量在100万-500万的聚乙烯所纺出的纤维。近年来,世界各地冲突加剧、国家安全意识提升,军事装备、安全防护等行业增加了对高强度、高性能等超高分子量聚乙烯产品的需求。据前瞻产业研究院统计,未来2-5年,UHMWPE年需求量将稳定在10万吨以上,总需求预计达到68.3万吨。

后发先至,中国超高分子量聚乙烯纤维产业发展迅速。我国超高分子量聚乙烯纤维起步较晚,但发展迅速,2019年我国超高分子量聚乙烯纤维行业总产能约4.1万吨,占全球总产能的60%以上。

2.5.2碳纤维

碳纤维优点显著,下游应用领域众多。碳纤维(Carbon Fiber,简称CF)是由有机纤维(粘胶基、沥青基、聚丙烯腈基纤维等)在高温环境下裂解碳化形成碳主链机构的无机纤维,是一种含碳量高于90%的无机纤维。碳纤维具有目前其他任何材料无可比拟的高比强度(强度比密度)和高比刚度(模量比密度),还具有低比重、耐腐蚀、耐疲劳、耐高温、膨胀系数小等特性,被誉为 新材料之王 ,广泛应用于国防工业以及高性能民用领域,主要包括航空航天、海洋工程、新能源装备、工程机械、交通设施等,是一种国家亟需、应用前景广阔的战略性新材料。

三种碳纤维在性能上各有所长。碳纤维具有高强度、高模量、低密度、耐高温等一系列优异的性能,三种原丝制造的碳纤维具有一定的通性,但在具体的性能上各有所长。

碳纤维的需求量稳定增长,近年呈加速趋势。2008年全球碳纤维需求量36.4千吨,2018年达到92.6千吨,十年间的平均增长率为9.8%,且近年来增长率有所提升,2015-2018年间的增长率分别为28%、15%、7%、10%,平均而言高于此前的增长率。若按每年10%的增长率计算,预计2019与2020年全球碳纤维的需求量将分别达到101.9与112.1千吨。

国内碳纤维的需求以加速趋势增长。2018年国内碳纤维需求达到31千吨,占全球碳纤维需求的33.48%,对比2017年的23.5千吨,增速达到32%,同期全球碳纤维需求的增长率约为10%。2008-2018十年间,国内碳纤维的需求量从8.2千吨增长至31千吨,年均增长率达到14.22%,高于9.8%的世界平均增长率;自2015年以来,国内碳纤维需求的增长率始终维持在较高水平,并有加速上升的趋势。若按14%的增长率计算,预计到2020年,国内碳纤维的需求将达到40.29千吨。

2.5.3对位芳纶

对位芳纶性能优异,民用、军用领域应用较广。对位芳纶的强度是钢的3倍、强度较高的涤纶工业丝的4倍;初始模量是涤纶工业丝的4-10倍、聚酰胺纤维的10倍以上。对位芳纶稳定性高,在150℃下收缩率为零,在高温下仍能保持较高的强度,如在260℃温度下仍可保持原强度的65%。对位芳纶应用领域包括防护服装(主要为防弹装备)、航空航天、汽车工业、光缆增强等,间位芳纶应用领域包括防护服装(主要为阻燃装备)、工业过滤、工业制毡、汽车工业等。

生产条件严苛,垄断严重。生产可供使用的、性能优良的高分子芳纶纤维缩聚物的条件较为严苛,对仪器设备要求较高,因此鲜有企业具备大量产业化生产能力。由于芳纶材料技术壁垒高、研发周期长的特点,世界芳纶产业集中程度较高,全球芳纶产业几乎由美国杜邦、日本帝人、中国泰和新材、韩国可隆四家公司垄断。

对位芳纶产能不足,进口依赖程度高。国内对位芳纶需求量为约1万吨,而实际产能仅仅2000吨,进口依存度约为87%,对位芳纶需求缺口大,进口依赖严重。单兵防护装备、航空航天领域等国防领域的需求较高,且暂无较好替代材料,目前我国对位芳纶产能不足,性能也未达到最优。

2.6其他前沿新材料

2.6.1新能源汽车

新能源汽车发展迅速,中国市场领跑全球。新能源汽车的产业链主要由电池、电机和电控三部分构成。其中锂动力电池主要由电芯、BMS和Pack组成,燃料电池由电堆和系统配件组成,电机由定子、转子和机械结构构成。据Markline统计,2020年上半年全球新能源乘用车(BEV+PHEV)销量为97.4万辆,其中中国、美国、欧盟、日本、其它国家分别销售31.3、11.0、32.4、1.2、17.5万辆,对应分别占比33.5%、11.8%、34.7%、1.3%、18.8%。

2.6.2离子液体

优势明显,下游应用众多。离子液体又称室温离子液体、室温熔融盐或有机离子液体等,是由有机阳离子和无机阴离子组成,在100℃以下呈液体状态的盐类。离子液体无味、不支持燃烧、蒸汽压小且很难挥发、易回收,在工业使用中无有害气体产生,是传统有机溶剂的良好替代品,与传统常规溶剂相比,在热稳定性、导电性方面具有独特的优势。离子液体目前广泛应用于溶剂,电解质,显示器,分析仪器,润滑剂,塑料,电化学行业等领域。Graphical Research预计,2017年全球离子液体需求达1.5万吨,预计到2024年需求将达到6.5万吨,复合增长率达到23.3%,市场规模达到25亿美元。

2.6.3富勒烯

应用广泛,未来市场广阔。富勒烯具有完美的对称结构,在纳米尺度范围内有特殊的稳定性和奇异的电子结构,在许多高新技术领域应用潜力巨大,因此被称为 纳米王子 。受成本与技术因素限制,目前富勒烯应用仍处于起步阶段。富勒烯具有硬度高、稳定性好、超导性等诸多特性,在电子、生物医药、超导、能源、工业催化等领域具有极大的应用潜力。2006年到2018年间,全球富勒烯市场规模都在以年均70%左右的速度增长,预计2018年市场规模达到136亿美元。

3、政策支持,新材料发展动力十足

为了提升我国新材料的基础支撑能力,实现我国从材料大国到材料强国的转变,我国先后颁发《关键材料升级换代工程实施方案》、《中国制造2025》、《 十三五 国家战略性新兴产业发展规划》等一系列纲领性文件与指导性文件。具体从战略材料、先进基础材料和前沿新材料三个重点方向展开。其中先进基础材料包括,先进钢铁材料、先进有色金属材料、先进化工材料等;关键战略材料包括,高端装备用特种合金、高性能分离膜材料、高性能纤维及复合材料等;前沿新材料包括,石墨烯、金属及高分子增材制造材料、形状记忆合金、自修复材料等。

根据对国家政策的相关梳理,根据我国对新材料支持力度的不同,我们可以将新材料划分为重点突破的新材料,主要包括高端装备用特种合金、高性能结构材料、航空航天、新能源汽车材料、生物医药、节能环保材料等;加快研发的新材料,包括先进钢铁材料、先进有色金属新材料、先进化工材料、先进建筑材料等;提前布局的新材料,包括石墨烯、形态记忆合金、自修复材料、智能与仿生超材料等;结合我国在新材料领域的特色资源优势,积极发展稀土、钨钼、钒钛、锂、石墨等新材料。

4、产业周期创造新材料发展新机遇

领域发展成熟,成长期与成熟期新材料潜力巨大。新材料应用广泛,但由于新材料是基于理念、技术和设备等领域创新后的产品,因此一个新材料从概念提出到发展成熟往往需要一定的周期。新材料产业按产品周期可以分为导入期、成长期、成熟期和衰退期,新材料所处周期不同,对应的业务规模和发展规划也存在差异。对于导入期新材料,相关概念刚刚提出,技术发展尚不成熟;成长期新材料相关产品出现分化,技术工艺迅速发展;成熟期新材料市场发展开始兑现,产能产量处于高位;衰退期新材料开始逐步退出市场。从产业周期角度,最具发展潜力的为处于成长期于成熟期的新材料。

导入期:加强产品创新,进行市场培育。导入期产品属于高风险高收益产品类别。处于导入期的产品,一般市场容量较小、市场渗透率较低;此外,公司的生产规模一般较小且生产成本高,并且由于技术的不确定性,产品质量难以保证。但是该市场产品毛利率高,盈利能力强,具有技术优势的公司会领先市场获得巨大收益。

概念提出期,相关领域研究刚刚起步。进军导入期公司的相关要求较高,需要具备强大的技术研发能力、该领域资深的研究经验、政策的扶持和新兴市场的需求。此外,该领域新材料技术尚不成熟,市场较小、需求不大。该领域的典型材料包括:石墨烯、超材料纳米功能材料、记忆合金和关键战略材料等。

成长期:重视工艺创新,改进产品质量,创立企业品牌。进入成长期的产品市场容量逐步扩大,市场渗透率逐步提高,产品由于技术趋于稳定,产品质量的逐渐标准化,质量得到有效的改善,且产品成本逐步降低。因此在该阶段,具有较高产品质量和品牌效应的公司会获得较大的收益。

技术、市场成长期,新材料应用增多,市场规模逐渐增加。成长期新材料相关技术工艺开始逐步成熟,成本开始下降,市场应用逐渐增多,下游需求开始发力,具有较好的成长性。产品处于成长期的公司除了重视研发外,要注重对于市场的开发,进行生产工艺创新、提升产品质量、增加产品品种、创立自身品牌并建立相应的销售网络。该领域的典型材料包括:钛合金、半导体材料等。

成熟期:市场趋于饱和,降低成本,加快产品升级。成熟期的产品技术稳定、质量稳定且产品差异较小,市场接近饱和。公司应当通过资本密集化、规模效应等来降低产品成品和提高产品质量,倒逼产品升级。

市场兑付期,新材料行业认可度高,使用广泛,下游需求旺盛。成熟期新材料市场应用较广,终端产品对该新材料粘性较高,市场规模与需求较大。处于成熟期的公司应当在对原产品成本、质量优化的同时,进行产业链的整合,同时延伸产业链外延,拓宽新的业务链并推动技术的不断升级。该领域的典型材料包括:3D打印、锂电池材料、特种橡胶等。

衰退期:新产品逐渐替代,市场逐步缩小。由于生产能力的过剩和规模的不断缩小,衰退期产品的成本不断增加,并且新产品开始对旧产品产生替代效应,市场空间逐渐缩小。

新材料退出期,该材料性能不再具有优势,市场规模开始缩减。处于衰退期的公司应当尽量缩减生产能力、减少开支并逐步缩小市场。该领域的典型材料包括:多晶硅和稀土荧光材料。

5、投资建议

由于新材料领域对技术、研发要求严苛,建议关注在各领域内技术领先的行业龙头:

需求导向,下游需求催生万亿新材料市场。随着现代各领域前端技术的不断发展,新材料的发展进步对各领域的生产技术推动明显,随着下游市场对于产品需求的增加,新材料领域必将迎来一波 黄金时期 。

政策导向,乘借 东风 建设材料强国。为了提升新材料领域竞争力,实现从材料大国到材料强国的转变,我国先后颁布一系列纲领文件引导新材料领域不断发展。在政策支持的大背景下,新材料领域发展高速路 亮起绿灯 。

周期导向,行业发展初期,市场扩充动力十足。现在多数新材料产品尚处导入期与成长期,市场容量较小、市场渗透率较低,通过加强产品创新、重视技术研发,必将获得广阔的未来市场。

6、风险提示

新材料产业由于技术壁垒高、产业规模小、研发投入高,承担风险较大;同时由于国外垄断现象严重,国内产品难以具备成本优势,前期业绩存在不确定性。

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