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新材料領域的全球競爭格局

新材料是高新技術的重要組成部分,又是高新技術發展的基礎和先導,也是提升傳統產業技術能級,調整產業結構的關鍵因素。新材料產業被認為是21世紀最具發展潛力並對未來發展有著巨大影響的產業。

新材料領域的全球競爭格局之——日本

日本是全球公認的新材料生產技術最先進的國家。

日本傳統的機械製造工業之所以能夠長期保持全球領先水平,與日本發達的材料產業密不可分。但是由於中國等新興國家的材料產業也在迅速發展,日本很早就開始未雨綢,加快在高階材料的實用化開發步伐。

日本在全球新材料中具有領先優勢的有:精細陶瓷、碳纖維、工程塑膠、非晶合金、超級鋼鐵材料、有機EL材料、鎂合金材料。在全球碳纖維生產製造廠家中,日本擁有著名的東麗、東邦和三菱三家頂尖公司,都代表了世界最頂級技術水平。

在半導體材料領域,日本企業在全球新購半導體制造裝置和生產半導體晶片的材料(高純度氟化氫、光刻膠和氟化聚醯胺),市場佔有率超過了30%,穩居在產業鏈上游。

日本半導體材料領先全球,

掌控晶片製造的上游

在日本半導體的崛起和衰落史中,美國扮演了重要角色。

20世紀70年代,在半導體領域日本與美國有著近10年代差距,於是日本製定了“產、官、學”協作體系,將材料科學作為國家未來發展的重心。日本半導體材料快速崛起,威脅到了美國的地位。

於是1985年起,美國向日本發起了一場沒有硝煙的戰爭——晶片戰爭,同時,還扶持韓國半導體產業與日本競爭,在這樣的背景下,日本選擇集中力量發展上游產業,守住了自身在半導體材料、裝置領域的地位。

如今,日本是全球半導體材料的製造大國,在材料學領域,優勢明顯,在金屬材料學、奈米材料、半導體材料等多個領域,都處於行業領先地位。由此,日本手握多行業最上游、最核心的技術與產品。

據SEMI預測,在半導體材料領域,日本企業的佔比高達52%左右,行業地位十分明顯。

在晶片生產中,有19種必須材料,日本企業在其中14種材料中,都處於行業領先,乃至壟斷地位。譬如,在氟聚醯亞胺領域,日本企業的佔比高達90%,令人矚目。

光刻膠是光刻工藝中最重要的耗材,在晶片製造過程中,有廣泛的用處。在這一領域中,日本JS R、東京應化、信越化學等幾大廠商,佔據了大部分市場。在矽晶圓、靶材料、封裝材料等領域,日本企業都表現亮眼。

新材料領域的全球競爭格局之——歐美

在新材料領域,只有兩個梯隊。

第一梯隊,成員是美國、日本,以及德國、法國等歐洲國家。這些國家的科研基礎極其深厚,甚至在冷戰時期就已經開始進行新材料的研究了。

第二梯隊的成員,則是中國、俄羅斯和韓國。目前仍然處於“跟跑+追趕”的狀態,儘管第二梯隊在某些領域有非常領先的成果,但整體來看,不論是先程序度還是研究覆蓋面都不如第一梯隊的玩家。

新材料領域的全球競爭格局之——中國

不得不承認,在先進材料領域,中國還有很大的差距。材料科學是基礎學科,“彎道超車”的戰術在這種情況下是走不通的。

主要新材料領域全球競爭格局

圖源:星海

從型別來看,已經可以很清楚地認定,一批“新材料”將在未來發揮重要作用。上圖就可以看出,各個主要經濟體基本上都在先進金屬、半導體材料、碳纖維、石墨烯等領域進行佈局。

未來的科技,就建立在這些材料的基礎之上。中國科技產業如果可以在這些材料上取得進展,那麼我們也就獲得了更多點亮這些科技樹的機會。

圖源:星海

以鋰電池材料為例,相關的材料可以分為四類:正極材料、負極材料、電解液材料和隔膜材料。更先進的材料,意味著更大的能量密度,同等重量的電池能夠給車輛、裝置提供更多的電力。這對於提高產品在市場上的競爭力有極其重要的意義。

鋰電池的四種材料,我們都能夠進行獨立自主的研發和製造,但存在的問題是——國產材料總是落後一代。類似的問題,在碳纖維材料的中外對比上同樣存在:相同產量下,國產材料的效能不如日本東麗的產品,相同效能下,國產材料的產量又不夠。

目前,這個行業仍然是一個由歐美、日本等發達國家所掌控的行業:來自日本、美國、德國的6家企業,佔了全球70%的碳纖維產能;另外有5家日本、美國企業佔了全球12寸晶圓90%以上的產能;日本還有三家企業佔了全球液晶背光源發光材料90%以上的產能。

中國材料產業發展速度很快,且擁有巨大的潛在市場

全球範圍內都在積極發展新材料,而中國是全球新材料產業首屈一指的產業規模大國,新材料產業是中國七大戰略新興產業之一,是整個製造業轉型升級的產業基礎。

經過幾十年奮鬥,中國新材料產業從無到有,不斷髮展壯大,在部分先進基礎材料、關鍵戰略材料、前沿新材料等領域,已經實現了與國際先進水平“並跑”。

比如在關鍵戰略材料方面,中芯國際前七大耗材中六類材料實現國產採購,液態金屬在3D列印、柔性智慧機器、血管機器人等領域實現初步應用等。

中國的鋰離子電池正負極材料、電解液均滿足小型電池要求,隔膜、電解質鋰鹽等關鍵材料替代進口;超高分子量聚乙烯纖維大幅縮小與發達國家的差距。

最近幾年,中國新材料產業的產值增速非常喜人,產業逐漸走向正軌,正在追趕世界最尖端的技術。而當中國材料企業的客戶更多來自於半導體、航空航天等高階產業的時候,中國材料的春天就來了。