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    从5%到100% 电子化学品的国产化率差距竟然如此大

    发布时间:2021-03-23 13:18

      电子化学品是专为电子信息产品制造配套的专用(精细)化工材料,是电子信息产业的重要支撑材料,具有品种规格多、技术壁垒高、产品更新换代快、客户门槛高、细分行业集中度高的特点。受益于电子信息产业的飞速发展,电子化学品成为专用化工皇冠上的明珠。在某种意义上说,电子化学品行业的发展水平决定了下游电子信息材料及终端电子信息产业的发展高度和进步程度。

      电子化学品下游终端应用领域主要为半导体(主要是集成电路IC)、平板显示器(包括液晶显示LCD、有机发光二极管显示OLED等)、印制电路板(PCB)和新能源电池。根据终端应用领域的不同,电子化学品通常分为半导体用电子化学品、平板显示器用电子化学品、印制电路板用电子化学品和新能源电池配套电子化学品。不同应用领域电子化学品的类别如表1所示。电子化学品四大领域所列举产品类别为产业化程度相对较高的主要子领域,非穷尽列表。

      本文重点研究电子气体、湿电子化学品、光刻胶三类电子化学品。电子气体主要用于半导体、平板显示和太阳能电池领域。湿电子化学品又称超净高纯试剂,国际上通称工艺化学品,在半导体、平板显示和太阳能电池等多个领域应用。光刻胶国际上称光致抗蚀剂,在半导体、平板显示和印制电路板等领域应用。实现光刻胶、电子气体、湿电子化学品等关键电子化学品的自主生产,解决“卡脖子”问题,是我国打造国际竞争力电子信息产业链安全和国防安全的重要物质保障,具有重大的现实意义和深远的战略意义。

      过去十余年,我国电子信息制造业在全球分工红利、智能终端发展浪潮的推动下,一直保持高速增长;近两三年面临复杂的国际经贸形势,产业转型的外部压力和内生动力不断增强。2020年,在全球经济深度融合的背景下,新冠肺炎疫情扩散使得全球产业链协同受到严峻挑战。作为电子信息制造大国,我国电子信息行业深度融入全球产业链,经济运行受到较大冲击,但在政府正确引导和企业共同努力下,疫情影响逐步衰减,电子信息行业企稳回升态势逐步明朗。2020年19月,规模以上电子信息制造业增加值同比增长7.2%,增速同比仅回落1.7个百分点。此次突如其来的疫情对一些领域的发展起到了推动作用,如5G手机、大数据应用/计算、人工智能、智能交通、智能医疗和智能监控等。长远而言,这些领域将为电子信息行业创造新的市场空间及竞争优势。

      下文将重点论述半导体(集成电路)、平板显示器、印制电路板和太阳能电池领域的市场概况及未来发展前景。

      从历史上看,半导体的发展历程遵循螺旋式上升的过程,放缓或回落后又会重新经历一次更强劲的复苏。2018年,世界半导体销售额创下4688亿美元纪录;2019年,由于存储器市场周期性调整,销售额下滑12.1%至4123亿美元;随后,2020年的半导体市场恢复增长。未来,伴随着电子产品在人类生活的更广泛普及以及5G通信、物联网和人工智能等新兴产业的革命为整个行业的下一轮进化提供了动力,半导体行业有望长期保持旺盛的生命力。AI、量子计算、5G、物联网和智慧城市等新兴应用将是全球半导体未来增长的驱动力。但由于新冠肺炎疫情对世界经济和供应链的影响,预计2020年市场将缓慢回升3.3%,2021年回升6.2%。20102019年世界半导体产业销售额及预测见图1。

      我国已成为全球最大的半导体市场,2019年占比达35%。2019年,我国芯片净进口金额达到2040亿美元,其中进口金额3056亿美元,远超排名第二的原油进口额,自给率仅为30%左右,高端芯片对外依存度高。美国发起的“芯片战”使中国政府产生了危机感,并提出到2025年芯片自给率要达到70%,实现这一目标颇具挑战性。

      国外部分机构对此持悲观态度,IC Insights认为,中国大陆本土企业的技术、人才、资本支出远远弱于三星、SK海力士、美光等领先企业。而且受到美国的牵制,购买先进的半导体制造设备的难度越来越大,未来10年内中国大陆芯片自给自足的目标不会取得重大进展。该公司2020年1月发布的报告显示,2019年中国大陆芯片市场规模为1246亿美元(约占全球市场3584美元的35%),本地产业规模仅为195亿美元。其中,台积电、SK海力士、三星、英特尔等公司在中国大陆的IC晶圆厂生产了119亿美元的芯片;中芯国际等总部位于中国大陆的公司仅生产了76亿美元(占39%)的芯片,内资企业仅占中国市场的6.1%。预计中国大陆芯片制造规模将在20192024年实现年均17%的强劲增长,到2024年产业规模增至430亿美元,自给率将达到21%(平均每年增加一个百分点),内资企业占中国市场的10.3%。(芯片自给率因数据来源不同存在较大出入)

      2020年8月,国务院印发《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》(国发〔2020〕8号文),明确指出凡在中国境内设立的集成电路企业和软件企业,不分所有制性质,均可按规定享受相关政策。此外,资本市场对于国产芯片支持也很大,中芯国际、寒武纪等芯片企业在科创板上市,都筹集到了大量资金。

      平板显示(FPD)作为物联网的显示终端,在信息技术的发展过程中发挥着重要作用,已成为显示技术发展的主流方向。LCD凭借其工作电压低、功耗低、分辨率高、抗干扰性好、应用范围广和成本低等一系列优点,已成为平板显示产业的主流产品。在智能手机市场及一些新兴应用领域如可穿戴电子设备上,OLED面板正逐渐取代薄膜晶体管型液晶显示(TFT-LCD)面板成为设备制造商的新选择。2019年全球平板显示市场规模约为1173亿美元,其中TFT-LCD面板市场规模约为866亿美元,占比约74%;主动矩阵有机发光二极管显示(AMOLED)面板市场规模约为296亿美元,占比约25%。全球显示器件市场未来几年不会发生重大技术结构变化,LCD技术虽然在局部细分市场会面临OLED技术和LED技术的竞争,但仍然占主导地位。20162019年世界平板显示产业规模及预测见图2。

      中国平板显示产业营收规模增长领跑全球。全球平板显示行业企业以中国大陆、中国台湾、韩国、日本面板生产厂商为主,形成了“三国四地”的竞争格局。2016年,中国大陆平板显示产能首次超过台湾地区,占比29%;2017年继续超过韩国成为全球最大产能地区,占比34%。20182019年产能持续大幅增加;预计至2022年,中国大陆产能占比将达到56%,全球产能向大陆集中势不可挡。

      PCB在整个电子产品中具有不可替代性,任何电子设备或产品均需配备。2017年世界PCB行业结束连续两年下滑态势,产业规模同比增长8.5%,2018年同比增长6.0%,但2019年同比萎缩1.4%,产值为615亿美元,预计2024年将达748亿美元,未来几年增速约为4.0%。世界PCB产业重心逐渐向亚洲转移,已形成以中国为中心、其他地区为辅的格局。中国大陆PCB产业持续性稳定增长,同时国内电子信息产业的迅速发展对配套的PCB产品需求量不断增加,使得欧美等地区的PCB产业陆续向中国大陆转移,产业转移和内需市场扩大成为中国PCB行业发展的重要驱动力。

      2019年中国PCB产业规模约为328亿美元。20102019年,中国大陆PCB行业产值年均增长5.6%,远高于同期全球1.8%的增速;预计20192024年中国大陆增速为4.4%,略高于全球4.0%的增速,预计到2024年产值占全球比重将提高到54.3%。20102019年PCB产业市场规模及预测见图3。

      光伏产业是我国为数不多、可同步参与国际竞争,并在产业化方面取得领先优势的产业。我国光伏发电新增装机自2013年开始,连续7年全球第一,累计装机规模自2015年开始连续5年位居世界首位,2019年当年装机30.1GW,占全球装机的1/4;到2019年底,中国光伏累计装机达到205GW,占到全国电力装机的10.2%,发电量达到2240亿千瓦时,占全国总发电量的3.1%。2019年我国太阳能电池片产量108.6GW,20102019年年均增长率29%;预计2023年产量将达184GW,20192023年年均增长率约14%。20102019年中国太阳能电池片产量及预测见图4。

      近年来,随着PCB、面板、半导体等下游产业链逐步向国内转移,电子化学品国内市场增幅明显。总体而言,我国电子化学品的生产主要还是集中在中低端产品上,高端产品严重依赖进口;进口替代趋势明显,正逐步向高端演进。在需求端快速拉动和电子化学品本地化采购趋势的双重因素影响之下,未来我国电子化学品市场仍将持续增长,在此期间的国产化率也将稳步攀升。

      2019年世界电子气体市场规模约460亿元,预计未来3年增速约为6.8%;中国电子气体市场规模约102亿元,预计未来3年增速将超过14%。电子气体存在较高的技术壁垒和市场壁垒,在半导体领域整体国产化率约10%,平板显示领域整体国产化率约25%,太阳能电池、LED等领域几乎全部来自国产品。分领域市场规模详见表2。

      2019年世界半导体、平板显示、太阳能电池三大应用市场使用湿电子化学品市场规模约为477亿元,预计未来3年增速约为7.4%;中国湿电子化学品市场规模约90亿元,未来3年增速超过14%。半导体领域整体国产化率约为25%,其中,6英寸及以下约85%,8英寸及以上约20%。平板显示领域整体国产化率约35%,其中,G3.5代线代线代线%。太阳能电池几乎全部来自国产品。分领域市场规模详见表3。

      2019年,国内半导体、平板显示、太阳能电池对湿化学品的消费量约121万吨(对应市场规模约90亿元),在三大消费领域中占比分别为32%、39%、29%。预计20152020年国内湿化学品需求量年均增速约24%,2020年我国湿电子化学品需求量将达到150万吨,同比增长24%。三大市场需求量都有望大幅增加,其中平板显示行业需求量约65万吨,半导体行业需求量为45万吨,太阳能行业需求约40万吨。

      2019年世界半导体、平板显示、印制电路板三大应用市场使用光刻胶的市场规模约为313亿元,预计未来3年增速约为4.9%。受益于我国印制电路板、平板显示、半导体产业的快速发展,我国光刻胶行业的市场规模也在迅速扩大。2019年中国光刻胶市场规模约134亿元,预计未来3年增速将超过8%。

      半导体领域光刻胶整体国产化率约5%,其中磺化橡胶类光刻胶100%,g线%、KrF/ArF光刻胶几乎全部进口。平板显示领域光刻胶整体国产化率约10%,其中触摸屏光刻胶约35%,彩色和黑色光刻胶约5%,TFT正性光刻胶大部分进口。印制电路板领域光刻胶整体国产化率约20%,其中干膜光刻胶约5%,湿膜光刻胶约50%,光成像阻焊油墨约50%。分领域市场规模详见表4。

      根据日本市场调查公司富士经济(Fuji Keizai)的报告,2018年全球半导体光刻胶市场规模约13.0亿美元(2016年为11.7亿美元),其中ArF(干/湿)胶市场规模最大,达到5.8亿美元,市场占比约45%;KrF和g线%;EUV市场规模较小,仅约1600万美元。从增速来看,市场增长最快的是EUV光刻胶,此外,20172019年增速最快的实际上是KrF胶。从各品种半导体光刻胶的下游分布中可以看出,g线/i线胶目前主要用于功率半导体和传感器领域,而KrF胶的应用以存储芯片为主,ArF则主要用于逻辑芯片和高端存储芯片的制造。其中,ArF(干/湿)胶主要对应目前先进IC制程。随着双/多重曝光技术的使用,光刻胶使用次数增加,ArF光刻胶市场需求将加速扩大。在EUV技术成熟之前,ArF光刻胶仍将是主流。未来,随着功率半导体、传感器、LED市场的持续扩大,i线市场将持续增长。而随着精细化需求增加,i线光刻胶将被KrF光刻胶替代,KrF光刻胶市场需求将不断增加。

      根据中信建投的研究报告,2018年全球面板光刻胶市场总量约13亿美元,与半导体光刻胶总体体量相近,而其中彩色光刻胶占比超过60%。根据IHS公司的研究报告,2019年全球PCB光刻胶(包括干膜、湿膜、光成像阻焊油墨)市场总量约19.7亿美元,其中干膜光刻胶占比为55%、湿膜光刻胶占7%、阻焊油墨占38%。

      产业转移和内需市场扩大成为中国电子信息产业发展的重要驱动力。作为电子信息制造业的上游行业,光刻胶、电子气体、湿电子化学品等电子化学品的需求预计将会持续释放,市场空间巨大。特别是这些产品的国产化率还非常低,在美国对我国先进半导体等产业出口管制日益收紧的背景下,为保障完整产业链供应链安全,电子化学品实现大规模国产替代势在必行。因此,电子化学品本土供应商的竞争地位将不断增强。此外,随着先进制造工艺技术持续发展,对电子化学品的技术要求将持续提高、定制化需求增长;行业竞争趋向综合服务能力的竞争。

      电子化学品是我国战略性新兴产业发展中必不可少的关键支持材料,战略性新兴产业要实现从“跟随”走向“引领”的跨越,电子化学品的突破将是重要一环。随着集成电路、平板显示等电子产品国产化率的提高,高品质关键电子化学品的国产化是大势所趋。随着电子信息产业的迅速发展,高端电子化学品长期严重依赖进口所导致的产品价格高昂、交货周期长、服务不及时等问题日益突出,且存在限售的风险,严重制约我国战略新兴产业的健康稳定发展,因此下游产业对电子化学品国产化的需求明显。同时,随着国家政策的支持和国内电子化学品的技术突破,客观上国内的电子化学品开始逐步具备替代进口的能力,产品等级、质量均得到很大的提升,内资企业开始稳定供应部分高端电子化学品。

      分行业看,光刻胶行业的技术壁垒较高,一旦企业缺少核心技术,将不具备竞争优势。这促使中国本土领先的光刻胶企业通过加强技术研发来缩短与国外企业的技术差距,推出自主研发的国产光刻胶以替代进口产品。随着中国光刻胶技术不断进步和行业下游需求持续增长,未来中国光刻胶将逐步完成国产替代进口,光刻胶的国产化趋势明显。

      近年来,国内一批专业化的电子化学品生产企业发展较快,竞争地位不断增强。尽管本土供应商开发、研究起步晚,但是部分企业的技术水平和产品质量已达到国际通行标准,并逐渐被市场所认可,开始实现批量化供应,销售收入逐年增长。

      02、先进制造工艺技术持续发展,对电子化学品产品技术要求持续提高、定制化需求增长

      近年来,我国泛半导体产业技术更迭加快,并呈现工艺精细化的趋势。例如,集成电路领域技术快速更迭,晶圆尺寸从6英寸、8英寸发展到12英寸乃至18英寸,制程技术从28nm到14nm再到5nm乃至更小,这对电子化学品本身的精细化程度提出了更高的要求。未来,随着泛半导体行业持续提升集成密度,电子化学品供应商将对产品纯度、混配精度等方面加以控制,以满足下游客户需求的迭代。

      对应不同的光刻技术,需要配套相应分辨率的光刻胶,目前半导体市场上主要使用的光刻胶包括g线、i线、KrF和ArF四类光刻胶。同时伴随着下游晶圆代工厂商不断布局先进工艺节点,由于正性(湿)ArF光刻胶结合分辨率增强技术可用于32nm/28nm工艺,采用多次图形技术,可以实现20/14nm工艺(线宽均匀度LWR2.5nm),而EUV光刻胶搭配EUV光刻机成为下一代光刻技术的未来主流选择。因此未来伴随着工艺的进步,对于ArF、EUV类型的光刻胶需求将会进一步提升。

      为满足客户个性化需求,电子化学品制造商需根据下游企业提出的整体生产工艺和定制化设计需求,设计和制造出符合客户产品的技术和生产工艺,同时还需提供一体化技术综合服务和产品升级服务等解决方案。因此,在全球制造业供给侧结构升级的背景下,行业下游应用领域市场将趋向非标准化,从而推动定制化电子化学品需求的增长。

      电子化学品的种类丰富,客户出于对供应稳定、成本控制、仓储管理等方面的考虑,更倾向于在一家供应商完成多种产品或服务的采购,这对电子化学品公司所覆盖的产品种类提出了更全面的要求。

      由于电子气体的特殊性,其使用过程中的包装物、管道以及供气系统的处理均会对最终使用的产品性能产生影响,因此客户更希望供应商能够提供气体包装物的处理、检测、维修,以及供气系统、洁净管道的建设、维护等全面的专业性增值服务。

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