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2024中国战略 / 前沿新材料发展概况

新材料行业研报

2024-09-06

导语

新材料产业是我国基础性、战略性和先导性产业。本文将对我国新材料产业集群、市场规模、发展展望等都进行梳理，以供参考。

中国新材料产业发展背景

定义与研究范围

定义与分类：根据中国国务院发布的《新材料产业“十二五”发展规划》，新材料的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。根据工信部《新材料产业发展指南》，新材料主要包括先进基础材料、关键战略材料、前沿新材料三大类。其中每一个大类里面又包含具体的细分领域新材料。本报告主要关注以“超碳、超硅、超导”为主的关键战略材料和前沿新材料。

发展驱力：长坡厚雪覆盖广，国产替代正当时

新材料行业发展具有长期确定性，涉及国计民生方方面面，且在高端应用场景中更为集中，此外新材料对能源转型和碳减排有着至关重要的作用，发展新材料产业被提升到国家战略安全高度。在政策推动的背景下，下游产业国产替代和制造业技术选代升级带来的新增需求有望带动新材料行业不断打开增长空间。全球新材料垄断于美、日、欧等发达国家，相比而言中国在产业规模、研发技术、生产设备等方面仍有较大差距。目前部分头部企业在先进高分子材料、特种金属功能材料、高端金属材料、新型无机非金属材料等领域已有关键性技术突破。

产业集群：东部沿海聚集，中部、西部、东北地区特色发展

整体来看，中国新材料产业集群呈现“东部沿海聚集，中部、西部、东北地区特色发展”的布局，区域差异化明显。具体而言，京津冀、长三角、珠三角依托市场、技术、人才优势向高端方向发展;中西部、东北地区人才吸引不足、技术选代慢发展相对滞后。但中西部得益于材料深加工和资源利用，建立了特色新材料产业基地;东北地区形成了服务于重大装备和工程的特色新材料产业基地。目前，我国已经批准设立的国家级新材料产业基地近300个，省级新材料产业园区或基地数量更多。其中以江苏、浙江为代表的长三角地区产业园数量最多，位居全国前列。

市场规模：穿越周期波动，势头良好稳步增长

在“十二五”规划期间中国新材料产业规模一直保持稳步增长，由2010年的6500亿元增长至2015年的2万亿元，年均增速约25%。在“十三五”规划期间，中国新材料产业规模持续稳步增长，工信部预计在“十三五”规划期结束时中国新材料产业规模将达6万亿元，但由于2020年黑天鹅事件影响，中国新材料产业规模有所下滑，达5.3万亿元。在产业政策的促进下，中国新材料产业将保持良好发展势头，预计在2025年新材料产业总产值将达到10万亿袁规模，将保持两位数复合增长。

中国战略/前沿新材料材料发展概况

发展周期：导入成长期为主，整体发展爬坡中

以国产化率为指标，新材料产业各细分领域可划分为四大阶段（导入期、成长期、成熟期、衰退期），其中最具发展潜力的处于成长期和成熟期中国新材料产业总体出于导入期和成长期，部分新材料产业（如液晶材料、橡胶助剂）的本土产业链完整、掌握核心技术、国产化程度较高，步入成熟期。但半导体材料、高透光材料、石墨烯材料等，由于未掌握核心技术、产业链不成熟等因素，发展水平较低。

关键战略材料及案例

关键战略材料：突破“无材可用，有材不敢用”困境

关键战略材料主要为稀土功能材料、先进半导体材料、新型能源材料及新型显示材料。本报告重点分析以先进半导体材料为代表的超硅材料。近年来，中国先进基础材料发展相对成熟，但在保障中国国防实力、经济社会长远发展的关键战略材料领域，与发达国家相比仍有较大差距。一方面关键材料依赖进口导致中国制造企业被锁定在全球制造业产业链与价值链中低端。关键战略材料“卡脖子”，已成为中国制造业转型升级的突出短板；另一方面中国关键战略材料稳定性较差，使高端制造面临“无材可用”和“有材不敢用”困境。

超硅：先进半导体材料及辅助材料

第三代半导体材料，指带隙宽度明显大于Si（1.1eV）和 GaAs（1.4eV）的宽禁带半导体材料，当前正成为全球半导体产业发展新的战略高地。其他辅助制造材料包括硅片、光刻胶、光掩模、电子特气、溅射靶材、湿电子化学品、抛光材料等，被应用于晶圆制造环节。当前具备产业化条件的以Sic和 GaN为主，氧化铝（AIN）氧化物半导体（Zn0、Ga203等）、金刚石等宽禁带半导体大多处于实验室研究阶段产业化尚需时日。

第三代半导体材料产业链主要包括上游衬底制作、外延，中游芯片制作，以及下游器件和应用产品。当前国内Sic、GaN产业链布局逐步完善，全产业链基本均实现覆盖。

三安光电成立于2000年，于2008年在上交所挂牌上市。成立之初，公司卡位LED芯片业务，随后于2014年成立三安集成进军化合物半导体领域，涵盖GaAs、GaN、Sic等化合物半导体材料。三安集成是国内为数不多的碳化硅IDM制造厂商，涵盖从衬底、外延、设计、制造、封装测试的全部流程。公司碳化硅产品包括碳化硅二极管和碳化硅 MOSFET。

前沿新材料：部分达到国际先进水平，总体被迫“跟跑”

前沿新材料是由于基础领域和制造领域重大突破而出现或正在发展中的具备超越传统材料性能甚至反传统性能，并可能对制造业、国防、民生及新材料发明理念等产生革命性影响的、具有重大应用前景的新材料。本报告重点关注超导材料，以石墨烯为代表的超碳材料。整体来看，全球前沿新材料产业发展不均衡，形成三级梯队的竞争格局。我国前沿新材料产业发展势头良好，但存在重大原始创新能力不足，部分关键核心技术、关键原辅助材料、核心装备、高端检测检验仪器等受制于人的问题。

超导：低温超导、高温超导、室温超导

按超导材料实现路径来看，可分为低温超导、高温超导以及室温超导。当前全球超导时长以低温超导为主，占据90%以上，高温超导仍处于商业化初期，室温超导技术则处于实验阶段。我国在低温超导的应用技术、商业化等方面已基本达到国际先进水平，高温超导的基础研究、工艺研究均已实现一定进展，并逐步开始商业化。

低温超导产业链主要包括上游原材料，中游超导线材与超导磁体，以及下游超导设备。目前产业较为成熟，应用场景不断拓展。高温超导产业链主要包括上游原材料、中游超导材料(线材、带材等)加工，下游应用。目前仍处于商业化初期阶段，全面发展仍需时日。室温超导则处于理论实验阶段，尚未形成完整产业链条。

西部超导主要从事航空航天用钛合金棒材/丝材/锻坯、超导线材和航空发动机用高温合金材料的研发、生产和销售，是目前国内唯一的低温超导线材生产企业，是目前全球唯一的铌钛锭棒、超导线材、超导磁体的全流程生产企业，我国三大主要军用钛合金供应商和少数高温合金生产商。公司超导产品包括超导线材(铌钛/铌三锡)+超导磁体，广泛用于医疗1核聚变/半导体设备制造。

石墨烯是从石墨材料中剥离出来，由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。自2004年被发现后，因其力学、电磁、热学等突出性能，在全球范围内掀起了石墨烯研究开发以及产业促进的热潮。中国石墨烯已进入技术突破阶段，但并未实现成熟商用。从产业链角度看，中国石墨烯行业起步较晚，2013年逐渐产业化。随着相关政策支持与资金投入，角度看，石墨烯产业上游规模化制备关键技术亟待突破、中游产品质量参差不齐、下游缺乏杀手锏级应用驱动力。

超碳：上海超碳石墨烯功能平台

上海市石墨烯产业技术功能型平台是由上海市和宝山区市区联动打造的上海市研发与转化功能型平台，是上海建设具有全球影响力科创中心的“四梁八柱”之一，由上海超碳石墨烯产业技术有限公司承担平台的运营工作。平台在新能源、金属、纤维、热管理、涂装等领域建成9条中试线，提供中试工艺开发和概念验证服务，具备新材料微观结构、热学、光学、力学和电化学方面检测能力。