材料强 则制造强 则国家强！石墨烯、高温合金、半导体新材料、稀土功能材料等细分行业发展脉络解析

本报告来源于招商银行研究院，经“招商银行研究”公众号授权转载

原标题：【招商银行|行业深度】新材料：道阻且长，行则将至

■ 全球进入新一轮“再工业化”进程，新材料产业发展已上升至国家战略层面推进。国内外纷纷出台新材料产业规划，促进材料产业的全面升级，包括但不限于生物材料、光有机电子材料、先进合金、新兴半导体、碳纤维复合材料等各大领域。

■ 我国新材料产业产值巨大，但整体技术水平不强，特别是在主要战略新材料领域与国际水平有较大差距。我国2016年新材料产业产值达2.65万亿元，约占全球新材料产业的20%；但产业结构以低端产品为主，高端占比偏低。

■ 鉴于新材料作为产业链的中游环节，细分产品众多，且下游应用领域涵盖了国民经济的各个产业，本文采用新材料技术成熟度和产业生命周期理论相结合建立新材料分析框架，从技术、政策、资本、资源四大核心驱动的角度分析细分行业的发展脉络，希望能以点带面，对新材料产业作较为具象的呈现。

■ 技术×石墨烯：石墨烯的完美理论性能使其未来具有十分广阔的应用空间。但目前技术水平还处于实验室阶段向工程化阶段过渡，要清晰认识到石墨烯产业化应用道路的艰难，对于具体应用细分行业和公司的研究需审慎求证，仔细甄别。

■ 政策×高温合金：我国高温合金技术与世界先进水平尚存在差距，而航天航空作为高温合金代表应用领域，是国家安全战略的关键，必须自主可控。因此高温合金中期需求主要来自“两机”专项驱动，前景值得期待。

■ 资本×半导体新材料：我国半导体材料占全球份额逐年提升，然而在高端产品上部分还完全依赖进口。国家成立集成电路“大基金”千亿级投入，可能加速国内产业迭代升级。

■ 资源×稀土功能材料：我国稀土功能材料供给居全球第一。丰富的稀土资源和较低的人力成本使我国具有是重大优势。目前行业进入成熟期，并已完成上游整合，逐渐实现稀土有序供给，从成本方面加速中游低端产能淘汰，稀土功能材料产业结构升级较为确定。

■ 布局逻辑需兼顾技术水平和产业发展：1）优先选取技术相对有优势、产业发展较为成熟的行业，并重点关注处于产业升级方向的优质公司，如稀土永磁行业代表公司中科三环；2）选取技术存在追赶机会并有较大进口替代空间的行业，如新型半导体材料行业；3）对于政策驱动行业以及处于理论完善期的技术驱动行业，需关注政策和技术的进度，审慎甄别。

■ 风险提示：技术进步或产业化进程慢于预期。新材料可能被动替代。潜在资源瓶颈。政策出台或退出的影响。海外技术封锁的影响。

正 文

材料工业是一切制造行业的基础，是国民经济发展的先导。而新材料产业的发展，不仅将带动传统产业和支柱产业的技术提升和产品升级换代，还将促进国家整体高新技术产业的进步和综合实力的提升。新材料作为产业链的中游环节，细分产品众多，本报告采用新材料技术成熟度和产业生命周期理论相结合建立新材料行业分析框架，从技术、政策、资本、资源四大核心驱动的角度分析细分行业的发展脉络，旨在以点带面，将新材料这一较为中游、难以形成具象认识的产业更为直观、清晰的呈现。

一、新材料的定义和部分细分行业概览

新材料是指新出现或正在发展中的、具有传统材料所不具有的优异性能的材料，它不以生产规模，而以优异性能、高质量、高稳定性取胜的高知识、高技术密集型为特点。换而言之，新材料既包括“全新”出现的材料，也包括已经存在但相对传统材料性能改进后的“升级版”材料。

1、新材料的分类

新材料作为整个国民经济的中游环节产业，其品类范围十分广泛。根据《中国制造2025重点领域技术创新路线图（2015年版）》，新材料按产业阶段划分成先进基础材料、关键战略材料、前沿新材料三大类别， 其中：

1）先进基础材料主要包括钢铁、有色、石化、建材、轻工、纺织等基础材料中的高端产品，并且进一步细分到高性能海工钢、轻合金、绿色建材、工业生物催化剂、高性能纤维等20种品类；

2）关键战略材料主要包括高端装备用特种合金、高性能分离膜材料、高性能纤维及其复合材料、新型能源材料、电子陶瓷和人工晶体、生物医用材料、稀土功能材料、先进半导体材料、新型显示材料等高性能新材料，并进一步细分为高温合金、离子交换膜、高性能碳纤维、锂电材料、电介质陶瓷、稀土永磁材料、大硅片、柔性显示等29种品类；

3）前沿新材料包括3D打印材料、超导材料、智能仿生与超材料、石墨烯等，进一步可细分为3D打印合金粉末、石墨烯涂料、石墨烯电极等10余种品类。

2、新材料部分细分行业概览

为了让读者更为直观的了解新材料产业，本文梳理了前沿新材料石墨烯以及部分关键战略材料包括第三代半导体、高温合金、锂电材料、大硅片、柔性显示材料、稀土功能材料等行业的相关概况。可以发现，每种新材料的下游应用领域十分广泛，并且不同种新材料品类由于各自应用领域、技术成熟度以及产业阶段的各不相同，其行业格局以及国内外产业发展都不尽相同。

上述所列举的新材料行业中，大多数是我国技术处于相对落后需要追赶国际先进水平的行业，剩余的是我国技术虽有一定优势但产业化水平或产业结构有待进一步优化的行业。这样的特征也基本能代表我国新材料产业整体所面临的局面。而新材料产业作为我国七大战略新兴产业之一，是所有国民产业的基础和先导，其重要性不言而喻。如果新材料产业处于长期落后的局面，不仅将对国家高新技术产业的进步形成掣肘，长远来看势必将影响我国整体经济竞争力和全球化大背景下未来产业附加值的分配。因此快速有效的发展新材料产业已势在必行。

二、全球新材料产业发展已上升至国家战略层面推进

2008年金融危机以来，全球主要经济体纷纷启动“再工业化”战略，不约而同地将新材料作为抢占新一轮国际科技经济竞争制高点的重要基础，新材料产业的发展已然上升至国家战略层面。新材料产业的发展水平已成为衡量一个国家经济社会发展、科技进步和国防实力的重要标志。

1、美欧俄日等国持续出台新材料产业计划

随着科学技术进步和产业化的推进，材料技术和应用的突破往往成为下游产业升级的关键，主要发达国家和新兴发展中国家均不约而同的推出了合乎各自国家产业特点的新材料产业计划。

美国长期以来对新材料研究的重视促使其获得了领跑全球的科技地位。其将新材料列为保障国家经济繁荣与国家安全的6个领域之首，主要发展领域全面覆盖了包括生物材料、催化剂、光电材料储能系统、轻质结构材料、有机电子材料、先进合金、新兴半导体、碳纤维复合材料等各大新材料领域。

欧盟于2011年发布耗资800亿欧元的“地平线2020”（Horizon 2020）计划，提出促进先进材料领域与信息通信技术、纳米技术、生物技术等领域的交叉研究。

俄罗斯于2012年发布的《2030年前材料与技术发展战略》将18个重点材料战略列为发展方向，其中包括智能材料、金属化合物、纳米材料及涂层、单晶耐热超级合金、含铌复合材料等，同时还制定了新材料产业主要应用领域的发展战略。

德、英、法、日、韩、印度等国也纷纷推出了各自新材料行业规划。

2、我国从中长期规划到“最后一米”落地应用相关政策全面出台

2015年以来，我国密集出台了一系列新材料产业发展规划和政策。《中国制造2025》、《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》为我国新材料产业发展的纲领性文件，明确了推动重点领域新材料发展的大方向；《中国制造2025重点领域技术创新路线图》、《 新材料产业发展指南》将纲领落实，详细分解并明确了阶段任务并配套了相应措施；《关于开展重点新材料首批次应用保险补偿机制试点工作的通知》、《重点新材料首批次应用示范指导目录》等配套了相关标准及执行手段，从具体执行的维度逐渐丰富执行政策体系。

根据《中国制造2025重点领域技术创新路线图（2015年版）》，针对产业相对成熟的先进基础材料，我国将主要着眼于结构及升级换代的调整，加快实现自主可控供给及规模出口能力；在产业化、国产化重点方向的关键战略材料方面，产业化及应用化仍将是重中之重的关键核心，同时也要加速补齐先进加工工艺等短板；针对前沿新材料方向，立足原创技术突破，初步完成知识产权布局。

具体来看，到2020年，基础材料产业实现总体规模可控，产业结构调整初见成效，先进基础材料总体实现自给，形成一定出口能力；2025年基本完成产业结构调整，产品结构实现升级换代，保障能力超过90%。

关键战略材料产业2020年实现30种以上（约占关键战略材料的三分之一）的材料的产业化，有效解决信息技术、高端装备制造业等战略性新兴产业发展急需，综合保障能力超过70%；2025年基本解决高端制造业重点领域所需战略材料制约的问题，综合保障能力超过85%，部分产品进入国际供应体系，关键品种填补国内空白，实现自主知识产权体系。

前沿新材料产业到2020年，积累一批前沿新材料核心技术专利，部分产品实现量产，在关键领域实现应用示范；到2025年，实现前沿新材料技术、标准、专利等有效布局；前沿新材料取得重要突破并实现规模化应用，部分领域达到世界领先水平。

另外，我国还创新性的提出了新材料首批次应用保险补偿机制，加速新材料研发落地，弥补成果转换的“最后一米”难题。我国的科研创新长期存在成果转化难题，从研发向产业应用的转化路径不顺畅。这种情况对于新材料产业尤为明显，新材料的研发成果转化为商用往往要经过8-10年甚至更长时间。保险补偿机制将根据采购合同金额以及产品可能造成的责任损失额来综合确定责任限额，新材料企业投保费率最高不超过3%。这将有效加速新材料的成果转化进程。

三、我国新材料产业的现状及所处技术水平

我国新材料产业整体起步较晚，虽然产值占全球的比重逐年提升，但从新材料技术和质量水平来看，与美英俄日等材料强国还存在较为明显差距。

1、我国新材料产值巨大，但主要以低端为主，高端供给不足

自“十二五”以来，我国新材料产业规模快速扩张，2016年总产值已达2.65万亿元，约占全球材料产业的20%，预计到2020年将达到5万亿元左右。其中，稀土功能材料、先进储能材料、光伏材料、有机硅、超硬材料、特种不锈钢、玻璃纤维及其复合材料等产能均居世界前列。但我国目前还无法与美英俄日等材料强国相较，“大而不强，大而不优”的问题亟待改善。

在全球大国“新冷战”局势日益明朗的背景下，我国目前正在经历深化改革的关键时期，需着力攻克一系列的新一代核心关键技术，从而实现赶超发达国家。目前在国民经济需求的百余种关键材料中，约三分之一国内完全空白，约一半性能稳定性较差，部分产品受到国外严密控制，突破受制于人的关键战略材料，具有十分重要的战略意义。根据工业和信息化部公布口径，到2030年我国对部分重点战略新材料的需求体量大致如下表所示：

上述细分行业关系到我国国防、经济乃至民生的战略性新材料，目前国内产品的质量及数量均远远无法满足未来需求，更谈不上可控性和自给自足；可以说，没有新材料产业的强力支撑，未来我国在抢占核心科技战略领域制高点时就会缺乏物质基础，甚至国家安全都会受到挑战。由此可见，快速高效的发展新材料产业已经迫在眉睫。

2、在多数战略性新材料领域尚未达到国际领先水平

除稀土功能材料、第三代半导体、纳米科技等新材料外，我国在多数战略性新材料领域与国际水平尚存明显差距。

从全球范围来看，材料领域全面领先的国家仍是美国，日本在纳米科技、电子信息材料，韩国在显示器、存储材料，欧洲在结构材料、光学与光电材料、纳米材料，俄罗斯在耐高温材料、宇航材料方面有明显优势。我国在纳米材料、非线性激光晶体、第三代半导体、半导体照明、稀土材料等方向，研究水平和成果与国际先进水平属同一发展阶段，属于并跑竞争，其中一部分甚至是领先水平。在高性能纤维与其复合材料、高温合金、高密度信息存储材料、显示技术等方面与国外还存在一定的差距，属跟跑阶段。

为此，我国在中国制造2025中，明确了各新材料细分领域的重点技术突破目标和产业发展规划，包括高端特种合金、新能源材料、生物医用材料、稀土功能材料、先进半导体、新型显示材料、高性能分离膜材料、高性能复合纤维材料、电子陶瓷等新材料各类细分产品。下图仅列举部分战略性新材料技术突破目标和产业规划为例。

四、新材料分析框架及代表行业分析

根据第一章所述新材料定义，新材料是指新出现或正在发展中的、具有传统材料所不具有的优异性能的材料，其产业发展，对应的是新材料的技术研发和产品本身产业化演进的过程。因而新材料产业发展，表现为在新材料技术成熟度和新材料产业化两个维度的推进，这两个维度相互促进，互为因果。

1、用核心要素驱动来分析新材料细分行业

鉴于新材料处于产业链的中游环节，种类繁多，其性质功能以及应用领域各具特点，各细分子行业所处的技术水平和产业阶段各不相同，若仅是列举一些重点细分领域进行介绍，很难呈现出新材料产业的全貌。因此，我们建立了核心要素驱动分析框架，以帮助我们厘清和理解新材料各行业发展脉络。

1.1新材料核心要素驱动分析框架

驱动产业向前发展的因素，我们认为关键主要有技术、政策、资本、资源等要素；而在特定发展阶段中边际贡献最为显著的我们称之核心驱动要素。具体产业的核心驱动因素受其所处产品研发进程或产业化阶段而不同。本文结合新材料技术成熟度和产业生命周期理论，建立核心要素驱动分析框架，主要是为了把握住新材料细分行业在特定技术水平和发展阶段最核心的影响因子，并以此去分析该行业在中期维度的变化。

按照《新材料技术成熟度等级划分及定义》，一般将新材料技术成熟度分为三个阶段：实验室阶段、工程化阶段、产业化阶段。实验室阶段是指新材料的发现或发明，能制备实验室产品并通过理论功能的测试验证；工程化阶段是指得到可规模化生产出试制品；产业化阶段是指在规模生产基础上，产品的良率、性能、成本等达到可控标准，适用于商业化推广和应用。另一方面，产业化阶段中，新材料自身性能的提升（即产品迭代）也可以理解成一个新的技术成熟进程。一般来讲，在实验室阶段，技术驱动可能是核心；在工程化阶段政策驱动会较为显著；产业化阶段是追求产品的稳定性、性能、成本的可控。产品稳定性和性能问题涉及制造技术；成本主要取决于原材料和制造工艺。

在产业生命周期理论中，分为初创期、成长期、成熟期和衰退期。其中，初创期对应的是技术成熟度中工程化和产业化阶段。成长期是指行业产能扩大，获得下游市场越来越多的应用。商用推广主要看政策支持和下游市场需求。下游市场需求扩大的原因，一方面可能基于成本的下降，另一方面是性能提升。在一些成熟产业中，产业资本往往会主动对材料性能进一步升级换代（即产品迭代），以保有和分割更多的下游市场需求。

技术：技术创新无可否认的是贯穿新材料产业的核心驱动力，对新材料细分行业而言，处于产业初创期的行业如石墨烯、超导材料、第三代半导体、3D打印材料、液态金属等尤为重要，技术创新直接决定这些行业发展前景和先发优势。对新兴材料领域的知识产权原始积累，直接决定了该国家或企业在后续产业链中的利益分配。

政策：政策推动一方面是指对处于导入期的行业进行政策补贴，如十年前的光伏、近几年的新能源汽车等。政策补贴加速行业的规模提升，使之尽早完成规模增长向利润率提升转化的过程；另一方面是指在涉及到国家安全底线的某些战略性产业，由国家意志推动，如军事、航天航空等领域的高温合金材料等。

资本：资本驱动主要表现在半导体材料、显示材料、医用生物材料等细分新材料行业。这些行业的下游应用的市场需求很大，且产品升级路径清晰稳定，对应中游材料已具有较为完善产业体系，通过逐代技术积累，容易形成行业寡头格局。为了进一步掌控和保持产业链定价权或市场份额，这些与下游寡头长期合作的中游材料产业巨头，有动力投入大量资本，对其材料性能进行持续升级。每一次材料升级将带来产品性能的显著提升，将重新分配材料巨头在下游应用市场的份额。如在集成电路半导体新材料产业，单晶硅的精密度和大尺寸不断升级，制造了很高的行业壁垒，使得材料巨头和下游存储器寡头在产业链中获得了可观的利润回报。

资源：资源驱动主要是针对新材料生产成本而言。新材料研发成功到商用推广，其性能价格比越高商用转化速度越快。生产成本除了生产工艺的产能爬坡带来下降之外，原材料本身成本也是关键的考虑因素。例如，稀土功能材料行业主要是由资源驱动。我国拥有世界第一的稀土资源储量，加上人工成本较低，使得我国的稀土功能材料具有明显的成本优势，供应量居全球第一。目前稀土功能材料行业已经处于产业成熟期，此阶段的行业市场规模增长平稳，行业发展主要诉诸于利润率的提升。行业整合和集中度提升、以及结构性由低端向高端升级是成熟期行业的发展手段。在过去几年我国对其上游稀土资源进行了整合，形成六大稀土集团，实行稀土配额供应，通过行业上游整合推动了中游材料行业的低端产能淘汰，使得我国稀土功能材料产业结构得到优化。

1.2新材料主要细分行业的核心驱动因素

根据新材料下游应用、技术发展进程以及行业格局等情况，本文总结了主要细分行业所处产业发展阶段以及其核心驱动因素（如图9），并在后文中选取技术、政策、资本及资源等四大驱动因素下的代表行业进一步分析，希望能以点带面，对新材料各驱动因素下细分行业的发展脉络作具体的呈现。

本文从银行信贷的视角，选取了各核心驱动因素下对应产业相对完善并且有一定规模的行业进行详细分析，具体选取了技术驱动的石墨烯、政策驱动的高温合金、资本驱动的半导体新材料以及资源驱动的稀土功能材料等四大行业，希望借助对这四类代表行业的分析，在银行信贷布局新材料产业时，对行业发展脉络的把握和潜在风险的甄别有一定帮助。

2、技术×石墨烯：技术突破为矛，打通产业化之路

石墨烯2004年首次被分离，2010年石墨烯发现者由于二维石墨烯材料的开创性实验获得诺贝尔物理学奖后，石墨烯为世人所熟知。

2.1石墨烯的理论性能优异

石墨烯是一种二维晶体，是由碳原子按六边形晶格结构（最稳定的单元结构）整齐排布而成的碳单质，结构非常稳定。石墨烯是一种理想的结构功能一体化的材料，综合性能优异，应用场景丰富，堪称材料之王。

2.2实际应用普遍水平较低，制备和应用的产业化道路都较为漫长

虽然石墨烯的理论性能优异，功能应用范围很广。但是目前石墨烯产业要实现或接近其理论应用，还有非常大的距离。

近期，新加坡国立大学Antonio H. Castro Neto教授和因石墨烯而获得诺贝尔奖的Konstantin S. Novoselov联合在Advanced Materials上发文，对来自美洲、亚洲和欧洲的60家公司的墨烯样品进行了分析。结果发现，这些所谓的石墨烯性能有很大差异，对于大多数应用来说并不是最好的，并且大多数公司正在生产的并不是石墨烯，而是石墨烯微片。按照ISO的定义，石墨烯微片并不属于石墨烯范畴。

美国政府在石墨烯领域的资金投入主要是石墨烯的基础研究，因为美国认为石墨烯技术成熟度为3-4级（即从实验室到工程化的阶段），目前仍以技术研发为主，尚不宜大规模产业化应用。

2.3我国石墨烯研发水平处于世界相对领先位置，但核心专利较少

世界石墨烯的相关研究成果主要集中在以英法德为代表的欧洲、中日韩为代表的东亚和以美国为主的北美洲。从专利数量来看，中美韩三国位居前列。世界范围内石墨烯的相关研究成果主要集中在以英法德为代表的欧洲、中日韩为代表的东亚和以美国为主的北美洲。从专利数量来看，中美韩三国位居前列，相关石墨烯研发机构以大学和企业为主。

2.4石墨烯的应用前景广泛，现阶段以添加类应用为主

目前，石墨烯产业主要聚焦于学术研究、制备石墨烯，以及石墨烯与其他材料相结合，提高其他材料的性能。可预期的应用主要集中于锂电（添加剂）、导热材料、导电油墨、防腐涂料等领域，有的已处于产业化导入的阶段。

未来随着石墨烯制备技术成熟，高精密度元器件有望大量使用石墨烯材料，可预期的应用主要集中于柔性显示、太阳能电池、超级电容、传感器、存储芯片等。从三星集团在石墨烯各技术分支专利分布也可以看出，其在电子半导体领域的专利数最多，占比达到其所有专利的50%。未来石墨烯在显示、存储半导体的成熟产品可能会最先看到。

2.5石墨烯产业小结

石墨烯的完美理论性能代表着未来有非常大的应用空间。目前石墨烯技术水平处于实验室阶段向工程化阶段过渡，整体产业还处于刚刚开始的初创期，在此阶段要抢占技术先发优势，布局原始知识产权。同时，鉴于目前我国石墨烯产业中以小企业为主，缺乏持续前瞻的研发和成果转化能力的情况，一是加大政策资金对大企业研发支持力度，积累核心知识产权；二是有效利用好新材料首批次应用保险补偿机制，加速研发成果落地。

针对石墨烯的具体应用领域，石墨烯技术水平还不高，要清晰认识到产业化应用道路的艰难。对于处于产业导入期的有关石墨烯的初级应用，如防腐材料、锂电池添加等领域，纯学术上的分歧以及应用的可靠稳定性问题均有存在，因此对于具体应用细分行业和公司的研究需审慎求证，仔细甄别。

3、政策×高温合金：“两机”重大专项驱动需求，高端产品亟待自主研发

高温合金是指以铁、钴、镍为基体，能在600℃以上温度和一定压力条件下适应不同环境实现长期使用的先进金属材料，具有较高的高温强度、断裂韧性、抗氧化、抗热腐蚀和热疲劳性能，是航空发动机和燃气轮机热锻部分的关键材料，同时也在航天、能源等高端制造业有不可替代的作用。从高温合金的需求结构来看，全球航空航天需求超55%。目前全球高温合金年产量约30万吨，其中美国产量超过10万吨，日本和德国接近5万吨，我国年产量1万吨。

3.1代表高温合金先进应用的航空发动机技术领域，我国尚未达到世界领先水平

高温合金从诞生起就用于航空发动机，在现代航空发动机中，高温合金材料的用量占发动机总重量的40%-60%，主要用于四大热端部件：燃烧室、导向器、涡轮叶片和涡轮盘。航空发动机技术主要基于两个方面，一是工程结构，二是高温材料，而高温材料的技术难点要大于工程结构。材料产业的进步需要逐代技术积累，目前我国在高温材料和产品方面尚未有完整的产业体系，技术积累较为缺乏，在航空发动机的关键高温用材上还需依赖国外进口。

按推重比来看，我国航空发动机技术落后世界先进水平2代，我国2010年研制的WS15发动机推重比指标相当于美国1990年的F119发动机水平。普遍认为高温合金性能差距较大是我国发动机与美英存在代差的主要原因。根据实验测算，涡轮进口温度每提高100 ℃，航空发动机的推重比能够提高10%左右，国外现役最先进第四代一级发动机的涡轮进口平均温度已经达到了1600℃左右，预计未来新一代战斗机发动机的涡轮进口温度有望达到1800℃左右。

3.2我国全面启动实施航空发动机和燃气轮机重大专项，驱动高温合金需求

航空航天是一国总体科技水平和综合国力的标志，更是关乎到国家安全战略。为此，我国于2016年11月全面启动实施航空发动机和燃气轮机重大专项。

中期来看，高温合金市场受“两机”专项驱动较为明显。考虑政府直接投入以及带动地方及社会专项投入，预计投资总金额将达到3000亿元。高温合金作为航空发动机投入的重点材料，未来增速较为可观。中长期来看，核电、工业、舰船等领域突破性需求也带来高端合金行业的需求。根据中国金属学会高温材料分会测算，我国目前高温合金材料年生产量约1 万吨左右，每年需求可达2 万吨以上，市场容量超过80 亿元。我国高温合金生产能力与需求之间存在较大缺口，在航天航空、燃气轮机、核电等领域的高温合金主要还依赖进口。随着两机专项的推进以及航空航天工业、油气开采以及燃气轮机等高效能源新兴领域的快速发展，《中国新材料产业发展报告》中预计2030年我国高温合金需求可达到10万吨。

3.3高温合金行业具有很高的进入壁垒

高温合金产品具有很高技术含量，要求一定的技术储备和研发实力，能够进入该领域的企业数量十分有限。目前我国高温合金行业主要包括生产型企业和研发型企业两类企业，前者以抚顺特钢、钢研高纳等代表，后者以北京航材院和沈阳金属所为代表。

3.4高温合金行业小结

高温合金是航空航天发动机技术的难点和瓶颈，而航空航天技术是一个综合国力的体现，同时也是保证国家安全的战略关键。因此，我国全面启动“两机”专项，旨在航天航空领域实现自主可控，追赶上世界先进水平。可以判断，高温合金的中期驱动主要来自“两机”专项带动的需求增长。

对于高温合金高端产品要达到世界先进水平，其技术需要经过逐代积累，政策资金投入起到了加速这一过程的效果，但最终时间很难判断，可能是一个较为漫长的过程。

4、资本×半导体新材料：单晶硅半导体材料尚存掣肘，期待第三代弯道超车

半导体材料是指导电率介于导体和绝缘体之间材料。半导体材料产业发展至今经历了三个阶段，第一代半导体材料以硅（Si）为代表，以砷化镓（GaAs）为代表的第二代半导体材料和以氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）、氧化锌（ZnO）等宽禁带为代表的第三代半导体材料。

半导体材料作为半导体产业链的重要组成部分，从目前国内产业发展现状来看，其相对于全球领先水平的差距大于芯片设计以及制造环节，我国处于多年落后、较难追赶国际先进水平的形势。在第三代半导体领域的研究工作与国际先进水平差距不大，目前氮化镓半导体在军事射频器件上有一定应用，大规模商用还需等待。

4.1近几年全球半导体材料市场呈稳定增长的态势

半导体材料可分为晶圆制造材料与封装材料。2017年市场规模469亿美元，同比增速9.6%。其中晶元制造材料278亿美元，封装材料191亿美元，分别同比增长12.6%、-2.6%。从增速来看，晶元制造材料增速快于封装材料，主要原因是全球硅片产能供不应求价格持续走高。

4.2我国半导体材料的全球占比逐年提升

我国半导体材料市场近年来快速增长。2017年大陆半导体材料市场规模76亿美元，占比全球半导体材料市场16%。从具体结构看，我国优势主要在封装材料上，本土产线与全球产业链已实现对接。在晶元制造材料方面，随着国家意志推动集成电路产业的进步，大陆晶圆代工产能的全球占比将快速提升。考虑到我国大硅片技术迎来突破叠加下游强有力的需求推动，预计我国晶元制造材料大硅片的产能也将逐步释放。

4.3我国在高端制程和先进封装领域的半导体材料尚主要依赖进口

目前半导体材料产业仍以海外化工与材料龙头为主导，我国处于多年落后、艰难追赶国际先进水平的形势。虽然我国在政策、资金上进行大量投入，半导体新材料产业的全球占比逐年提升，但在较多关键领域我国面临严重的专利技术封锁。目前在本土产线上国产材料的使用率不足15%，高端制程和先进封装领域的半导体材料的国产化率更低。

例如半导体材料使用量最大的单晶硅片领域，行业高度垄断，全球一半以上的半导体硅材料产能集中在日本，尤其是随着尺寸越大、垄断情况就越严重。2016年，全球前五大半导体硅片厂份额达92%，其中Shin-Etsu(信越化工)、Sumco、Global Wafers(环球晶圆)、Siltronic、与LG Siltron 分别占比为27%、26%、17%、13%、9%。

从大硅片细分产品来看，12英寸大硅片2009年的全球占比已经超过一半，目前占比近80%，而我国主要以8英寸产能为主，12英寸才刚刚小规模试产。按照华创证券的统计，2017 年国内8英寸硅片需求约80-90万片/月，其中仅30%份额可以实现自主供应，12英寸硅片需求约 50-60万片/月，100%依靠进口；预计到 2020 年，我国8英寸、12英寸硅片的需求将达到137、234万片/月；届时如果现有投资的大硅片产能顺利落地，我国将新增8英寸硅片产能170万片/月，新增12英寸硅片产能90万片/月。

4.4谨慎乐观看待我国半导体硅片制造前景

虽然与世界先进水平还有较大差距，但我们也可以谨慎乐观看待我国半导体硅片制造前景。近年来，我国在8英寸（200mm）和12英寸（300mm）集成电路级硅片的研发和生产上取得了重大突破。如在面临技术封锁的大尺寸单晶硅腚技术上，上海超硅2016年成功拉出第一根IC级12英寸单晶硅棒；在12英寸硅片的生产上，上海新昇已经开始小规模试产。

另一方面，国外大尺寸硅片由300mm向450mm升级过程中，遭遇工艺瓶颈。450mm硅片2008年已能实验室制造，在2017年左右实现小规模量产，但一直无法大规模商用。根据晶圆尺寸增长历史，传统 CZ 法能较好地应对 300mm 之前的尺寸增长，每次尺寸突破的时间周期约为 5-7 年。而 450mm 制造用传统CZ 法遭遇瓶颈，大规模商用却迟迟未出现，导致 300mm 尺寸超期服役。同时，硅片制造商从投资回报率的角度，不愿意对450mm进行大规模投入。主要原因是在2008-2017的这轮硅片产能投资周期中，受到2008年全球金融危机的影响，下游半导体需求大幅减少，叠加硅片新增产能刚刚开始释放，产能利用率一直偏低，直到2014年产能才实现供需平衡，这导致硅片制造商对450mm的投入动力不足。

因此，从我国本身300mm硅片技术的突破，以及国外450mm硅片商用放缓两个因素来看，我国在大尺寸硅片生产上可能迎来一个比较好的时间窗口期，有利于我国大硅片产业追赶上世界先进水平。

4.5国家成立集成电路大基金，加速半导体产业升级进程

为了培育中国芯片产业，2014年《国家集成电路产业发展推进纲要》出台，随后，是1380亿元国家集成电路产业投资基金（俗称“大基金”）和近1400亿元地方基金的建立，重点投资半导体产业链环节的骨干公司。通过对重点企业的增资以及海外收购，大大加速了我国半导体产业的技术升级和产业化进程。半导体材料作为我国半导体产业链上最薄弱的一环，是大基金投入的重点。未来几年我国高端半导体材料的快速增长是值得期待的。

4.6半导体材料产业小结

目前我国半导体材料产业规模增长较快，在全球的比重逐年提高，但还需认识到我国半导体材料产业与世界先进水平的差距。

中期来看，在国家大基金千亿级规模投资背景下，我国大尺寸硅片技术突破叠加国外新一代450mm硅片商用放缓，我国半导体大硅片产业可能将迎来发展的窗口期。

对于半导体材料、显示材料、医用生物材料等主要受国外巨头垄断的细分新材料行业，可以通过加大资金投入，以加速我国对应产业的升级迭代速度，利用好某些时间窗口期，缩小与先进水平的差距。

5、资源×稀土功能材料：上游供给侧改革，中游产业结构化升级

稀土是15 种镧系元素（镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥）以及与镧系元素化学性质相似的钪、钇共17 种稀有元素的统称。工业应用中，一般将稀土分为轻稀土（镧、铈、镨、钕）和中重稀土（余下13 种元素）。轻稀土储量相对较大，全球探明储量上亿吨，应用广泛，主要用于永磁材料、抛光粉、玻璃陶瓷、催化剂等领域；中重稀土储量较小，全球探明储量在百万吨左右，主要用于永磁材料、荧光粉、陶瓷等领域，以及航空航天、军事国防等领域。稀土新材料约占稀土材料的6成，按功能划分为稀土永磁材料、稀土催化材料、稀土储氢材料、稀土发光材料、稀土超抛光材料五大类。其中，稀土永磁材料占比超过63%，是稀土功能材料中规模最大、增速最快的种类，主要公司包括中科三环、宁波韵升、银河磁体等。

5.1我国在全球稀土产业链上具有举足轻重的地位

我国稀土储量占世界的36.67%，产量占比83%，均居世界第一，在全球稀土产业链上具有举足轻重的地位。目前稀土产业已处于产业成熟期，增速较为稳定。2007-2017年我国稀土行业总产值从287.6 亿元增长至840 亿元，其中，2011年工业产值为852.4 亿元，同比增加127.0%，达到历史峰值，主要源于2011 年（“十二五”首年）以来我国稀土行业市场和政策方面出现重大变化，主要稀土品种的价格在2011 年出现较大涨幅。之后稀土价格回调较大，但行业总产值基本保持平稳，产业附加值得到提升。

5.2我国稀土功能材料技术水平与先进水平差距不大，但产品以低端为主

我国的稀土功能材料总体处于世界先进水平，但产业整体处于低端产能过剩，高端产能不足的局面。以稀土永磁材料为例，2014年我国钕铁硼年产量约占世界的80%，但产值仅占一半左右，行业附加值偏低。

5.3我国稀土上游供给侧改革已经完成，稀土供需结构日趋合理

中国作为全球最大稀土供给国，过去很长一段时间存在产业秩序混乱、布局较散、企业之间互相压价，廉价竞销导致企业恶性竞争的状况，导致稀土出口 “白菜价”，大大浪费了我国稀土资源价值。为此，我国在2015年发起了稀土产业整合，对全国所有稀土矿山和冶炼分离企业进行重组，形成了六大稀土集团，稀土原料生产几乎全部被六大稀土集团掌控，有效改善了此前无序开采、低端产品过剩的情况。

同时，国家对稀土总产量进行配额计划。工信部每年公布的稀土总量控制计划表，过去三年的数据显示，全国稀土总产量保持稳定，约10万吨左右，对应矿产品及冶炼分离产品配额在六大集团之间分配。

除此之外，南方黑稀土也是主要的稀土供给来源，未来随着稀土打黑的日趋严格，稀土上游供给结构将更为科学。

5.4中游稀土功能材料产品结构得到优化，高端产品占比将进一步提升

由于上游稀土原料的供需结构改善，低价稀土原料将大幅减少，使得原本就过剩的低端稀土功能材料产能被动淘汰。以稀土永磁材料中最主要的钕铁硼材料为例，其一方面受益于上游供给结构优化低端产能加速淘汰，另一方面，以新能源汽车为代表的下游应用保证未来高端需求稳定增长。2009年受全球金融危机，影响下游需求导致钕铁硼产量有所下降；2014年钕铁硼基本成分专利在全球范围内到期后，国际市场对我国生产的高性价比钕铁硼永磁材料的需求迅速上升；2015年后上游稀土完成整合，低端钕铁硼产量加速淘汰。

我国生产了超过全球一半的高端钕铁硼以及几乎全部的低端钕铁硼。2016年我国钕铁硼产量约10万吨，占比全球产量（12-13万吨）的80%左右；其中，高端钕铁硼产量约2.5万吨，占比全球产量（4.5万吨）的55%左右。日本是除中国外最主要的高端钕铁硼生产国。钕铁硼永磁材料的下游应用包括传统汽车、新能源汽车、工业自动化、风电、空调、节能电梯、消费电子等多各领域，近年增长最为明显的是新能源汽车应用。

新能源汽车快速拉动高端稀土磁材需求。2017年，我国新能源汽车累计销量达77.7万辆，同比增长53%；2018年1-10月，新能源汽车累计销量达86万辆，同比增长76%。根据国家新能源汽车发展规划，2020年新能源汽车产能将达到200万辆。随着海外汽车品牌纷纷加入新能源汽车竞争，预计全球2020年新能源汽车将达到300-400万辆。

伴随新能源汽车在全国大范围的推广，行业景气度不断提升，稀土磁材行业受益明显。2016年中国新能源汽车消耗钕铁硼磁材2300吨左右，产值9.66亿元。预计到2020年，将消耗钕铁硼磁材近万吨，产值达到40亿元左右。根据智研咨询对钕铁硼主要的7个应用领域需求量拆分，新能源汽车是应用前景最好、增速最快的领域，风力发电、变频家电和节能电梯是应用较大的低碳工业领域，传统汽车EPS、工业机器人和智能手机需求增长相对较小。综合来看，未来三年国内对高性能钕铁硼永磁材料需求增长约15%左右。因此，国内主要磁材生产企业扩产意愿强烈。

长期来看，随着新能源、航空航天、原子能工业、结构陶瓷、生物医疗、磁性材料、电学、冶金机械及石油化工等高技术领域不断发展，稀土深加工及应用的结构升级，稀土功能材料的市场容量和附加值也将进一步扩大。

5.5稀土功能材料产业小结

上游稀土供给侧改革推动稀土功能材料产业被动升级。稀土作为国家战略性资源，我国通过行业整合、稀土收储与打黑、环保治理等多个方面措施，上游供需结构逐步好转。从成本角度，推动稀土功能材料产业由低端向高端结构升级。未来我国高端产能占比将逐年提高，产业附加值将不断提升。

稀土功能材料的应用非常广泛，中期关注新能源汽车对稀土永磁材料的市场需求拉动；长期来看新能源、原子能工业、生物医疗、磁性材料及石油化工等高技术领域不断发展，稀土功能材料的需求将持续扩大。

五、布局建议及风险提示

根据本文新材料细分行业分析框架，从技术水平和产业发展的角度，有如下布局建议：

1）优先选取技术水平相对有优势、产业发展方向较为确定细分行业。

2）选取技术追赶可能迎来窗口期，有进口替代机会的行业，如新型半导体材料行业，我国市场份额不断提升，进口替代的空间较大。但需密切关注技术突破后的商用进程。

3）对于高端合金等政策驱动行业，需关注政策变化及进度情况。

4）对于尚处于理论完善和产业初期的行业，如石墨烯、超导材料3D打印材料、液态金属等，需尽量审慎甄别和判断其技术前景，并紧密跟踪相关技术应用瓶颈的进展。

由于新材料具有高技术密集型的特点，因而新材料产业的风险包括技术风险和产业风险两大类别：

1）技术风险：新材料技术进步或产业化进程慢于预期。新材料可能被动替代。贸易战可能加剧技术封锁。

2）产业风险：新材料应用到一定程度后可能遭遇资源瓶颈。政策出台或退出的影响。

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本期作者

夏雪，行业研究员

雷霆，行业研究员

周然，昆明分行授信执行部审贷官

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