国内化工新材料产业链现状分析及产业发展建议.docx
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1、国内化工新材料产业链现状分析及产业发展建议新材料是指新出现的具有优异性能或特殊功能的材料,或是传统材料 改进后性能明显提高或产生新功能的材料。2019年,全球新材料产业产 值已达2.8万亿美元,并形成了三级竞争梯队。第一梯队是美国、日本、 欧洲等发达国家和地区,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;第二梯队是韩国、俄罗斯、中国等国家,新材料产 业正处在快速发展时期;第三梯队则是巴西、印度等国家。我国新材料产业保持高速增长。新材料产业作为我国基础性、战略性 和先导性产业,2021年产业总产值已达6.4万亿元,2010-2021年年 均复合增速高达23.1%预计2022年
2、将达到7.5万亿元。展望未来, 下游新能源、信息产业、航空航天、军工等新兴产业快速崛起,传统消费 领域如汽车、家电、工业、电子电器、医疗等消费升级、技术革新,化工 新材料增长的驱动力丰富多元,发展势头迅猛。据工信部预计,2025年, 我国新材料产业总产值将达到10万亿的规模,市场前景广阔。资料来源:前产业研究院.工信部,长江证券研究所贸易摩擦不断,政策层面推动新材料快速发展。全球贸易摩擦不断, 中美贸易摩擦、美国断供华为5G芯片、杜邦断供光刻胶、俄乌冲突等 事件层出不穷,国际关系越发复杂,国家越发强调产业安全,突出材料自 主可控。为了促进新材料行业的快速发展,国家与 地方陆续制定相关政策 以及
3、发展规划,根据2021年最新发布的十四五”原材料工业发展 规划,基于我国工业发展当前短板和瓶颈依然突出,中低端产品严重过 剩与高端 产品供给不足并存,关键材料核心工艺技术与装备自主可控水 平不高等诸多问题,提出了相应的发展规划以及解决方案。其中,与化工 新材料方向相关的领域众多,从中我们可以找寻新材料的投资机遇。总之,下游新能源、信息产业、航空航天、军工等产业如日方升,传 统应用领域变革日 新月异,材料消费也走向高端化,新材料市场空间持续 扩增。同时,外资垄断高端材料供给,国际贸易摩擦频繁,材料国产化迫 在眉睫,国内政策驱动、企业发力,化工新材 料迎来自主可控的新机遇, 有望迎来加速发展期。结
4、合化工新材料市场空间、发展速度、技术壁垒、 产业生命周期、国产化替代、政策支持等多个维度,我们看好以下几大方 向:半导体领域电子气体、光刻胶;显示材料LCD/OLED. PI材 料、光学膜;新能源一一复合铜箔、导电炭黑、芳纶、光伏反射膜、胶粘 剂、钠电正负极材料、碳纤维、质子交换膜;环保材料一一分子筛、润滑 油添加剂、气凝胶、吸附树脂。新材料下游需求发展如火如荼,行业迎来 加速发展期,存在较强的成长机会。半导体:自主可控下的国产化浪潮全球半导体市场仍将保持较快增长。根据Gartner数据,随着疫情影 响的逐步消散,2021年全球半导体市场规模达5950亿美元,同比增长 26.3% ;中长期来看
5、,未来5G及汽车电子化的发展,有望带动半导体 行业进入新的增长期,预计2026年全球半导体市场规模将达到7900 亿美金,维持6%左右的年均复合增速。图4:半导体产业进入第三轮俄气周期市场规模(亿美元)增速(右轴)oooooooooooooooooooooooggs资料来源:Gartner.前骑产业册究院.长江证券研究所逻辑芯片和存储芯片近年增长较快。根据WSTS的数据,全球半导体销售额由2009年的2263.1亿美元增加到2021年的5558.9亿美元,年均复合增速为7.8%,其中集成 电路占据最主要的市场,其规模占 比维持在80%以上。集成电路可分为逻辑芯片、存储 芯片、微处理芯片 和模拟
6、芯片,2021年逻辑芯片和存储芯片销售额分别为1548.4亿美 元和1538.4亿美元,占集成电路比例分别为33.4%和33.2% ,为集成电路的主要增长动力。半导体材料是产业链中重要一环。集成电路产业链主要包括设计、制 造、封测三个部分,而芯片制造和封测的每一个环节几乎都离不开半导体 材料的应用。全球半导体材料市场规模持续增长。半导体材料包括晶圆制造材料和 封装材料,2021年全球半导体材料市场收入达到643亿美元,同比增 长16.3% ,其中晶圆材料市场规模为404亿美元,全球半导体封装测试 材料市场规模为239亿美元。晶圆制造材料包括硅片及硅片(占比 37% )、掩膜版(占比13% )、
7、电子气体(占比13% )、光刻胶及配套 试剂(占比13%)、CMP抛光材料(占比6%)、工艺化学品及靶材 等。图10:全球半导体材料规模及增速半导体行业东进趋势明确,中国大陆晶圆厂密集投产。2015年以前,国内大型晶圆厂 以外资为主,而2015年以后,内资晶圆厂大规模崛起, 其在中国大陆的设备投资额近几年稳中有升,未来有望超过外资晶圆厂。 从历史数据来看,本地化配套是半导体产业的长期趋势,美国、日本、韩 国、中国台湾的半导体配套厂商在本地的营收占比持续高于海外。内资晶 圆厂的崛起有望强化本地化配套优势。我国集成电路销售额从2002年 的268.4亿元增长到2021年的10458.3亿元,年均复
8、合增速为 21.3% ,远高于全球的7.3% ; 2021年我国集成电路销售额依旧保持 18.2%的增长。产业转移拉动材料需求,我国半导体材料市场规模增长迅 速。2021年中国半导体材料市场规模达119亿美元,同比增长22.2%0 近几年大陆半导体材料需求占比显著提升,大陆半导体材料市场规模占全 球的比重由2006年的6%提升到2020年的18%。而可预见的未来, 国内半导体产能的增加将进一步带动本地半导体支撑业需求。半导体材料国产化率仍然较低,未来空间极大。相关材料的发展与半 导体制造业的发展 步伐保持同一步调,欧美日韩企业凭借技术优势仍占 据着主要市场份额,我国半导体材料高度依赖进口。展望
9、未来,内资晶圆 厂的崛起将带动国内半导体材料需求的提升,而 高对外依存度将为国内 半导体材料企业提供更为广阔的发展空间。从目前来看,虽然各 大主要品 类均有国内企业涉足,但整体对外依存度仍在60%以上,大尺寸半导体硅 片、光刻胶、电子特气等材料更为依赖进口。电子气体:芯片制造之血液,特气行业迎发展春风电子特气是电子工业的关键原料,属于工业气体的重要分支。工业气 体是现代工业的基础原材料,而电子特气是工业气体中附加值较高的品 种,与传统工业气体的区别在于纯 度更高(如高纯气体)或者具有特殊用 途(如参与化学反应),是极大规模集成电路、平 面显示器件、化合物半 导体器件、太阳能电池、光纤等电子工业
10、生产中不可或缺的基础 和支撑性 材料之一,相关下游领域的快速发展将带动未来特种气体的增量需求。半导体特气应用于晶圆制造的各个环节。狭义的“电子气体”特指电 子半导体行业用的特种气体,主要应用于前端晶圆制造中的化学气相沉 积、光刻、刻蚀、掺杂等诸多环节。电子特种气体的纯度和洁净度直接影 响到光电子、微电子元器件的质量、集成度、特定技术指标和成品率,并 从根本上制约着电路和器件的精确性和准确性,对于半导体集成电路芯 片的质量和性能具有重要意义。图17:半号体圆/造苫耳节用到的特球气体+对特工、SS i叫科f i式iZ盗短焉CF. CA. 3E安. Af量化修IMr .( ,K F1电子特气需求量不
11、断提升,在半导体制造材料中占比仅次于硅片。全 球范围来看,随着全球半导体市场规模在近几年的高增长,2021年全球 集成电路用电子气体的市场规模达到45.4亿美元,市场规模较上年同 比增加了 8.4% ,但从整体来看,2017-2021年的 年均复合增速稍低, 仅为5.3%0国内范围来看,2021年,我国电子气体市场规模达到了 195.8亿元,较上年同比增加了 12.8% , 2017-2021年的年均复合增速 达15.7%。根据SEMI的数据,2021年电子气体在晶圆制造材料市场 中占比达到14.1%,仅次于占 比32.9%的硅片,市场规模巨大。未来, 随着下游需求的持续增长,以及国内晶圆厂加
12、速扩产,预计2023年我 国电子特气市场规模将达到249亿元,2021-2023年复合增速可达12.8%o随着集成电路制造要求复杂度的提升,制造中所使用的电子特气用量 也将提升。根据德 国普尔茨海姆应用技术大学工业生态研究所(INEC) 的Mario Schmidt教授等人共同撰写的论文用于微电子芯片和太阳 能电池硅片加工的生命周期评估,硅晶圆的加工离不开大量化学试剂以 及特殊气体,这些气体可以用于包括清洗、蚀刻、光刻、外延、掺杂等工 序。经测算,每平方米逻辑电路晶圆加工所需要的电子特气约为37.3kg , 每平方米存储电路晶圆加工需要约12.0kg的电子特气。逻辑芯片和存 储芯片本身在集成电
13、路中的占比就超6成,随着未来5G和汽车电子 化的趋势以及集成电路技术与制造工艺的提升,电子特气的用量也会得 到大幅度的提升。国外龙头垄断国内市场,进口替代空间广阔。空气化工、林德集团(含 普莱克斯)、法国 液化空气、大阳日酸等海外企业合计占据国内电子特气 约86%的市场份额,市场高度集中。这些企业多为全球工业气体龙头, 具有长期的技术积淀和客户积累,实力强劲,电子特气仅为其业务的一部 分。目前国内尚缺体量与上述龙头相匹敌的电子特气公司,但通过分析国 内发展环境的变化,特种气体产品特征,以及国外龙头企业特质等方面, 我 们认为国内电子特气企业逐步实现进口替代是大势所趋。图20: 2020年中国电
14、子特种气体市场份额情况空气化工林德集团液化空气太阳日酸其他资料来源:中商产业研究院,长江证券研究所瑟及程隹国内空分企业与特气企业分明,业务上构筑各自壁垒。国内气体公司 包括以杭氧、盈德、宝钢气体为代表的空分企业,主要是以管道气为主的 现场制气项目,可能更适合林德模式切入特种气体,作为气体综合服务商 的角色,进行空分和特气资源的整合。作为空分巨头,内生进行特气技术 和产品的开发,难度相对较大且所需时间周期较长,未来更多或以业务合 作或收购的模式开展相关业务,相关企业的优势在于资金实力和体量优势。 特气企业的优势在于对细化特气产品的技术积淀,以及对相应产品在下游 客户的认证壁 垒,目前来看,国内空
15、分企业和特气企业不存在直接的竞 争。特气企业错位竞争,各具优势。特种气体品类较多,国内各企业具有 各自的核心产品品 类,比如南大光电的MO源,昊华科技的三氟化氮、 四氟化碳、六氟化铝等,雅克科技 的氟碳类气体、三氟化氮,华特气体的 六氟乙烷、光刻气,718所的三氟化氮、六氟化铝,金宏气体的超纯氨, 派瑞特气的三氟化氮、六氟化铝等等。止匕外,下游的客户也各 有侧重,比 如金宏气体更多面向LED企业,华特气体主要面向半导体晶圆厂,绿菱 电 子主要对接国际气体巨头等等。我们认为未来国内特气公司的成长路 径在于内生+外延+产业资源整合拓展品类,同时开拓应用领域和客户群, 打造成为国内领先的特种气体一体
16、化供应平台。光刻胶:“卡脖子产品,原料及高端胶型逐渐突破光刻环节关键材料,结构复杂。光刻胶(photoresist)又称光致抗蚀 剂,是指通过紫外光、电子束、离子束、X射线等的照射或辐射,其溶解 度发生变化的耐蚀剂刻薄膜材料,主要由光刻胶树脂、增感剂(光引发剂 +光增感剂+光致产酸剂)、单体、溶剂和其他助剂组成。由于应用场景 颇多,不同用途的光刻胶在曝光光源、制造工艺、成膜特性等性能要求不 同,对材料的溶解性、耐蚀刻性和感光性能等要求不同,不同原料的占比 会有很大幅度变化,其中光刻胶树脂是光刻胶主要成分,成本占比达到 50%o光刻胶为集成 电路中极为重要的材料,作为图形媒介物质,用于芯 片制造
17、的光刻环节,是必不可缺的关键材料。光刻胶按应用领域分为PCB,面板和半导体光刻胶,半导体光刻胶将 成为光刻胶市场主要增长因素。根据Cision, 2019年全球光刻胶市场 规模约91亿美元,预计至2022年市场规模将超过105亿美元,年 化增长率约5%,其中,面板、PCB和半导体光刻胶的应用占比分别为 27.8%、23.0%和21.9%。在下游PCB和面板二者复合增速缓慢的情况 下,半导体光刻胶将在半导体市场的快速增长下,叠加其单位价值量相较 于PCB光刻胶和面板光刻胶更高的特性,有望成为全球光刻胶市场增长 的主要因素。随着IC制程的不断提高,为了满足集成电路对电路密度 和集成水平更高要求,光
18、刻胶通过不断缩短曝光波长,不断提升图形的分 辨率。经过几十年的研发,按照曝光波长,目前光刻胶 的波长由紫外宽谱 逐步至 G 线(436nm )、I 线(365nm )、KrF( 248nm )、ArF( 193nm )(KrF和ArF合计称为DUV光刻胶)、以及最先进的EV(13.5nm) 水平。半导体光刻胶存差异,应用于不同芯片制程。随着曝光波长缩短,光 刻胶达到的极限分辨率不断提高,得到的精密度更佳。目前市场上能得到 分辨率最高的是EUV光刻胶,用于14nm以下先进制程,由于整体较 高的壁垒,仅G/I线有少量国产份额,KrF和ArF国产化率极低,EUV 方面仅荷兰的ASML能制造EUV光刻
19、机,国内尚无企业拥有先进 制程 芯片产能,因此国内并没有EUV光刻胶市场,目前国内市场大多集中在 G线/1线、KrF/ArF等用于28nm以上成熟制程的半导体光刻胶。未来我国半导体光刻胶增速将远超世界增速。由于世界新增晶圆产能 大部分在中国大陆,光刻胶需求也将随之增长。根据Techcet预测, 2021年全球半导体光刻胶市场规模约19亿美元,预计到2025年超 过24亿美元,年化增长率为6%以上。根据Trend Bank,我国2021 年半导体光刻胶市场预计29.0亿元。中国作为未来全球晶圆产能增长的 主力军,当前到25年在建和计划8寸和12寸晶圆产能总共达到 84万/片,增幅为当前的60%,
20、结合到2021-2025年五年时间完全达 产,给予平均每年12%作为我国半导体光刻胶中性复合增速;由于我国 的芯片产能结构将整体提高,2020年KrF和ArF的占比分别为37.0%和44.0% ,给予二者未来更大的占比假设,KrF胶占比40.0% , ArF胶 占比45.0%o综上情况和假设判断到2025年,我国半导体光刻胶市场 规模将保守在40亿元,乐观50亿元以上。表6:国内半导体光刻股市场情景预测基于2021年29.0 亿元市场侬悲观(10%可能性)中性(60%可能性)乐观(30%可能性)M发展状况中国半导体产值增速不及 预期,晶圆需求低于预期我国半导体产业蓬勃发晶圆厂扩张计划符合预期展
21、,晶圆产能供不应求, 产能扩张速度较快CAGR9%12%15%2025年中国半导体 光刻胶需求(亿 元)40.945.650.75线市场15%6.16.87.7KrF市场40%16.418.220.3ArF市场45%18.420.522.8资料来源:Trend Bank.长江证券研究所颖素1罐廊光刻胶市场被美、日企业寡占。纵观全球半导体光刻胶供给端,除美 国陶氏外,其余头 部半导体光刻胶企业均为日本企业,且技术要求越高的 光刻胶头部聚集效应越明显,其中较低壁垒的G/I线光刻胶前四大企业 占比为74%,而较高壁垒的ArF光刻胶前四大 企业占比提升到82%0海外企业垄断光刻胶原料,国内企业逐步崛起
22、。光刻胶原材料企业中,日企占到47%,尽管中国原材料企业位列全球第二,但大部分仍在研发 和布局阶段,成熟材料供应企业 主要来自日本和美国。国内企业如万润股 份、圣泉集团、强力新材等在原材料树脂、感光剂等方面有所突破。原材料卡脖子对企业正常生产有潜在威胁。2019年日韩贸易战 中,日本对韩国半导 体材料断供,由于韩国对日本光刻胶依赖程度达 84.5% ,此举让韩国企业遭受巨大损失。2019年三季度,三星电子营业 利润从二季度12.8万亿韩元,下降至7.7万亿韩元,环比下降39.8% ;SK海力士营业利润从6316亿韩元,下降至4100亿韩元,环比下降35.1%o我国光刻胶对外依赖程度更为明显,半
23、导体光刻胶目前国产化率 仅5% ,因此我国存在极大的供应链政策风险。我国光刻胶企业大部分供给G/I线光刻胶,KrF. ArF正逐渐突破。 我国的G/I线光刻 胶已处于成熟量产阶段,除彤程新材已量产并批量供 货外,各企业仍处于扩张KrF胶种 类以及打入客户验证周期,仅产生极 少量KrF胶收入。ArF胶领域,南大光电ArF光刻胶及配套材料项目 所需的光刻车间和年产25吨的生产线已建成,正加快产业化步伐。显示领域:终端需求拐点将现,新材料蓬勃发展受疫情和高通胀因素影响,2022年消费电子终端需求不振,全球手 机、PC、TV出货量今年以来持续下滑。但从趋势上看,手机及TV跌 幅已有所收窄,PC出货跌幅
24、则进一步扩大。预计2023年随着全球疫 情影响缓解,及全球消费能力恢复,消费电子行业颓势有望扭转,出货量 及产品价格有望实现上涨预期。对于化工行业来说,下游领域的修复有望 带来上游材料领域的需求上升,液晶材料、光学膜等传统产品有望迎来市 场修复期。此外,消费电子和显示领域本身正在历经多轮技术变革,如 OLED升华前材料、OLED终端材料、PI单体/浆料、PI薄膜等行业市 场规模正在迅速崛起。近年来国内材料企业不断突破核心技术以实现高 端材料的自主可控,因此中国显示材料行业将迎来市 场空间上升及国产 化替代的双向机会。智能手机虽有波动但前景光明,上游原材料国产化不断加快。受疫情 和高通胀等因素影
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