01 中國新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展背景

定義與研究范圍

根據(jù)中國國務(wù)院發(fā)布的《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，新材料的定義為新出現(xiàn)的具有優(yōu)異性能和特殊功能的材料，或是傳統(tǒng)材料改進(jìn)后性能明顯提高和產(chǎn)生新功能的材料。根據(jù)工信部《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》，新材料主要包括先進(jìn)基礎(chǔ)材料、關(guān)鍵戰(zhàn)略材料、前沿新材料三大類。其中每一個(gè)大類里面又包含具體的細(xì)分領(lǐng)域新材料。本報(bào)告主要關(guān)注以“超碳、超硅、超導(dǎo)”為主的關(guān)鍵戰(zhàn)略材料和前沿新材料。

發(fā)展驅(qū)力：長坡厚雪覆蓋廣，國產(chǎn)替代正當(dāng)時(shí)

新材料行業(yè)發(fā)展具有長期確定性，涉及國計(jì)民生方方面面，且在高端應(yīng)用場景中更為集中，此外新材料對能源轉(zhuǎn)型和碳減排有著至關(guān)重要的作用，發(fā)展新材料產(chǎn)業(yè)被提升到國家戰(zhàn)略安全高度。在政策推動(dòng)的背景下，下游產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)替代和制造業(yè)技術(shù)選代升級帶來的新增需求有望帶動(dòng)新材料行業(yè)不斷打開增長空間。全球新材料壟斷于美、日、歐等發(fā)達(dá)國家，相比而言中國在產(chǎn)業(yè)規(guī)模、研發(fā)技術(shù)、生產(chǎn)設(shè)備等方面仍有較大差距。目前部分頭部企業(yè)在先進(jìn)高分子材料、特種金屬功能材料、高端金屬材料、新型無機(jī)非金屬材料等領(lǐng)域已有關(guān)鍵性技術(shù)突破。

產(chǎn)業(yè)集群：東部沿海聚集，中部、西部、東北地區(qū)特色發(fā)展

整體來看，中國新材料產(chǎn)業(yè)集群呈現(xiàn)“東部沿海聚集，中部、西部、東北地區(qū)特色發(fā)展”的布局，區(qū)域差異化明顯。具體而言，京津冀、長三角、珠三角依托市場、技術(shù)、人才優(yōu)勢向高端方向發(fā)展;中西部、東北地區(qū)人才吸引不足、技術(shù)選代慢發(fā)展相對滯后。但中西部得益于材料深加工和資源利用，建立了特色新材料產(chǎn)業(yè)基地;東北地區(qū)形成了服務(wù)于重大裝備和工程的特色新材料產(chǎn)業(yè)基地。目前，我國已經(jīng)批準(zhǔn)設(shè)立的國家級新材料產(chǎn)業(yè)基地近300個(gè)，省級新材料產(chǎn)業(yè)園區(qū)或基地?cái)?shù)量更多。其中以江蘇、浙江為代表的長三角地區(qū)產(chǎn)業(yè)園數(shù)量最多，位居全國前列。

市場規(guī)模：穿越周期波動(dòng)，勢頭良好穩(wěn)步增長

在“十二五”規(guī)劃期間中國新材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模一直保持穩(wěn)步增長，由2010年的6500億元增長至2015年的2萬億元，年均增速約25%。在“十三五”規(guī)劃期間，中國新材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)穩(wěn)步增長，工信部預(yù)計(jì)在“十三五”規(guī)劃期結(jié)束時(shí)中國新材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達(dá)6萬億元，但由于2020年黑天鵝事件影響，中國新材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模有所下滑，達(dá)5.3萬億元。在產(chǎn)業(yè)政策的促進(jìn)下，中國新材料產(chǎn)業(yè)將保持良好發(fā)展勢頭，預(yù)計(jì)在2025年新材料產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值將達(dá)到10萬億袁規(guī)模，將保持兩位數(shù)復(fù)合增長。

02 中國戰(zhàn)略 / 前沿新材料材料發(fā)展概況

發(fā)展周期：導(dǎo)入成長期為主，整體發(fā)展爬坡中

以國產(chǎn)化率為指標(biāo)，新材料產(chǎn)業(yè)各細(xì)分領(lǐng)域可劃分為四大階段（導(dǎo)入期、成長期、成熟期、衰退期），其中最具發(fā)展?jié)摿Φ奶幱诔砷L期和成熟期中國新材料產(chǎn)業(yè)總體出于導(dǎo)入期和成長期，部分新材料產(chǎn)業(yè)（如液晶材料、橡膠助劑）的本土產(chǎn)業(yè)鏈完整、掌握核心技術(shù)、國產(chǎn)化程度較高，步入成熟期。但半導(dǎo)體材料、高透光材料、石墨烯材料等，由于未掌握核心技術(shù)、產(chǎn)業(yè)鏈不成熟等因素，發(fā)展水平較低。

關(guān)鍵戰(zhàn)略材料

關(guān)鍵戰(zhàn)略材料：突破“無材可用，有材不敢用”困境

關(guān)鍵戰(zhàn)略材料主要為稀土功能材料、先進(jìn)半導(dǎo)體材料、新型能源材料及新型顯示材料。本報(bào)告重點(diǎn)分析以先進(jìn)半導(dǎo)體材料為代表的超硅材料。近年來，中國先進(jìn)基礎(chǔ)材料發(fā)展相對成熟，但在保障中國國防實(shí)力、經(jīng)濟(jì)社會(huì)長遠(yuǎn)發(fā)展的關(guān)鍵戰(zhàn)略材料領(lǐng)域，與發(fā)達(dá)國家相比仍有較大差距。一方面關(guān)鍵材料依賴進(jìn)口導(dǎo)致中國制造企業(yè)被鎖定在全球制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈與價(jià)值鏈中低端。關(guān)鍵戰(zhàn)略材料“卡脖子”，已成為中國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的突出短板；另一方面中國關(guān)鍵戰(zhàn)略材料穩(wěn)定性較差，使高端制造面臨“無材可用”和“有材不敢用”困境。

超硅：先進(jìn)半導(dǎo)體材料及輔助材料

第三代半導(dǎo)體材料，指帶隙寬度明顯大于Si（1.1eV）和 GaAs（1.4eV）的寬禁帶半導(dǎo)體材料，當(dāng)前正成為全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展新的戰(zhàn)略高地。其他輔助制造材料包括硅片、光刻膠、光掩模、電子特氣、濺射靶材、濕電子化學(xué)品、拋光材料等，被應(yīng)用于晶圓制造環(huán)節(jié)。當(dāng)前具備產(chǎn)業(yè)化條件的以Sic和 GaN為主，氧化鋁（AIN）氧化物半導(dǎo)體（Zn0、Ga203等）、金剛石等寬禁帶半導(dǎo)體大多處于實(shí)驗(yàn)室研究階段產(chǎn)業(yè)化尚需時(shí)日。

第三代半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)鏈主要包括上游襯底制作、外延，中游芯片制作，以及下游器件和應(yīng)用產(chǎn)品。當(dāng)前國內(nèi)Sic、GaN產(chǎn)業(yè)鏈布局逐步完善，全產(chǎn)業(yè)鏈基本均實(shí)現(xiàn)覆蓋。

前沿新材料：部分達(dá)到國際先進(jìn)水平，總體被迫“跟跑”

前沿新材料是由于基礎(chǔ)領(lǐng)域和制造領(lǐng)域重大突破而出現(xiàn)或正在發(fā)展中的具備超越傳統(tǒng)材料性能甚至反傳統(tǒng)性能，并可能對制造業(yè)、國防、民生及新材料發(fā)明理念等產(chǎn)生革命性影響的、具有重大應(yīng)用前景的新材料。本報(bào)告重點(diǎn)關(guān)注超導(dǎo)材料，以石墨烯為代表的超碳材料。整體來看，全球前沿新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展不均衡，形成三級梯隊(duì)的競爭格局。我國前沿新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭良好，但存在重大原始創(chuàng)新能力不足，部分關(guān)鍵核心技術(shù)、關(guān)鍵原輔助材料、核心裝備、高端檢測檢驗(yàn)儀器等受制于人的問題。

超導(dǎo)：低溫超導(dǎo)、高溫超導(dǎo)、室溫超導(dǎo)

按超導(dǎo)材料實(shí)現(xiàn)路徑來看，可分為低溫超導(dǎo)、高溫超導(dǎo)以及室溫超導(dǎo)。當(dāng)前全球超導(dǎo)時(shí)長以低溫超導(dǎo)為主，占據(jù)90%以上，高溫超導(dǎo)仍處于商業(yè)化初期，室溫超導(dǎo)技術(shù)則處于實(shí)驗(yàn)階段。我國在低溫超導(dǎo)的應(yīng)用技術(shù)、商業(yè)化等方面已基本達(dá)到國際先進(jìn)水平，高溫超導(dǎo)的基礎(chǔ)研究、工藝研究均已實(shí)現(xiàn)一定進(jìn)展，并逐步開始商業(yè)化。

低溫超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)鏈主要包括上游原材料，中游超導(dǎo)線材與超導(dǎo)磁體，以及下游超導(dǎo)設(shè)備。目前產(chǎn)業(yè)較為成熟，應(yīng)用場景不斷拓展。高溫超導(dǎo)產(chǎn)業(yè)鏈主要包括上游原材料、中游超導(dǎo)材料(線材、帶材等)加工，下游應(yīng)用。目前仍處于商業(yè)化初期階段，全面發(fā)展仍需時(shí)日。室溫超導(dǎo)則處于理論實(shí)驗(yàn)階段，尚未形成完整產(chǎn)業(yè)鏈條。

西部超導(dǎo)主要從事航空航天用鈦合金棒材/絲材/鍛坯、超導(dǎo)線材和航空發(fā)動(dòng)機(jī)用高溫合金材料的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，是目前國內(nèi)唯一的低溫超導(dǎo)線材生產(chǎn)企業(yè)，是目前全球唯一的鈮鈦錠棒、超導(dǎo)線材、超導(dǎo)磁體的全流程生產(chǎn)企業(yè)，我國三大主要軍用鈦合金供應(yīng)商和少數(shù)高溫合金生產(chǎn)商。公司超導(dǎo)產(chǎn)品包括超導(dǎo)線材(鈮鈦/鈮三錫)+超導(dǎo)磁體，廣泛用于醫(yī)療1核聚變/半導(dǎo)體設(shè)備制造。

石墨烯是從石墨材料中剝離出來，由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。自2004年被發(fā)現(xiàn)后，因其力學(xué)、電磁、熱學(xué)等突出性能，在全球范圍內(nèi)掀起了石墨烯研究開發(fā)以及產(chǎn)業(yè)促進(jìn)的熱潮。中國石墨烯已進(jìn)入技術(shù)突破階段，但并未實(shí)現(xiàn)成熟商用。從產(chǎn)業(yè)鏈角度看，中國石墨烯行業(yè)起步較晚，2013年逐漸產(chǎn)業(yè)化。隨著相關(guān)政策支持與資金投入，角度看，石墨烯產(chǎn)業(yè)上游規(guī)模化制備關(guān)鍵技術(shù)亟待突破、中游產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊、下游缺乏殺手锏級應(yīng)用驅(qū)動(dòng)力。

03 中國戰(zhàn)略 / 前沿新材料發(fā)展展望

總體趨勢：機(jī)遇挑戰(zhàn)并存，復(fù)合化、綠色化趨勢明顯

總體而言，我國新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在頂層設(shè)計(jì)、原始創(chuàng)新能力、產(chǎn)業(yè)投資、政策保障等方面的問題。新材料發(fā)展呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)功能一體化、材料器件一體化、納米化、復(fù)合化、綠色化的特點(diǎn)，新材料聯(lián)用或與其他學(xué)科、領(lǐng)域的深度融合。

“三超”趨勢：下游應(yīng)用強(qiáng)力驅(qū)動(dòng)，產(chǎn)業(yè)化仍待探索

超硅：襯底方面主流尺寸6寸為主，頭部追趕8寸，國內(nèi)仍在追趕6寸;隨襯底尺寸變大，生產(chǎn)成本隨之下降，未來降價(jià)趨勢明顯。

超導(dǎo)：未來低溫超導(dǎo)應(yīng)用進(jìn)一步拓展，高溫超導(dǎo)技術(shù)突破產(chǎn)業(yè)化蓄勢待發(fā)，室溫超導(dǎo)仍待理論實(shí)踐探索。

超碳：石墨烯散熱迎來熱潮，殺手锏級應(yīng)用仍在孕育。