面对“逆全球化”“中美贸易摩擦”、国际疫情蔓延和“去中国化”的复杂国际形势,制造业安全问题日益凸显。为提升我国制造业的安全保障,中央提出构建国内国际双循环体系,并写入国家“十四五”规划草案。以国内大循环为主体,要立足于扩大内需,扩大有效投资,维护国内产业安全;国内国际双循环相互促进,需要通过积极推动新型全球化,布局国内国际两个生产、两个市场,增强我国经济发展韧劲。高端电子化工材料是某些国家限制我国进出口的主要产品领域,贸易限制使我国企业难以与国际先进企业进行技术交流和产品贸易,但会倒逼国内企业加速国产替代,加快形成以国内大循环为主体,国内国际双循环相互促进的电子化工材料产业发展格局。
国产化替代成为产业发展新机遇
我国电子化工材料关键技术、关键材料方面国际贸易受到限制,会对产业的发展带来一定负面影响,补短板、强能力、早替代成为破题的关键,双循环成为解题的必由之路。双循环新格局催化电子化工材料加速发展,电子化工材料的主要领域有机电致发光材料(OLED材料)、半导体材料和晶圆材料等高端产能加速向国内转移,相应地也将带动新材料产业整体提升,技术难题加快解决。
1、OLED材料。OLED的终端应用不断突破,国产材料逐步走向高端。一是OLED屏在手机、电子手表等小尺寸应用领域的普及率大幅攀升,DSCC预计2021年OLED手机装机率将超过50%。二是大尺寸OLED生产技术逐步成熟,价格不断下降,有望在电视产业大范围推广。三是IT设备、照明等新兴应用预计成为OLED未来的重要增长点。
2018—2020年,国内屏显企业集中投产,带动了OLED产业规模持续扩大。国内电子化工材料厂商在精细化工行业积累了丰富的生产经验,凭借成本管控、产品快速响应优势,逐步占据国内市场份额。由于下游面板企业的国产化配套需求日益加强,海外材料企业的部分核心专利到期,OLED材料企业迎来新的发展机遇。
2、半导体材料。受5G、车载电子、物联网、人工智能等领域的需求拉动,我国晶圆制造进入高景气周期。2020年,国内晶圆企业迎来产能的新建和扩产潮,上游材料企业加速产品研发和国产化替代。受需求拉动、技术突破和政策支持等因素影响,半导体材料国产步伐正在加速。多家国内龙头企业今年建成投产,国内领先的电子化工材料企业为保持先发优势,通过产能扩张和技术突破抢占国内、国际市场份额。
3、晶圆材料。2020年下半年开始,芯片整体产能处于持续紧张状态,尤其是8寸晶圆。产能需求紧缺主要有两大原因,一是半导体产业处于高景气阶段,晶圆代工产能紧缺,全球半导体销售额从去年2月恢复同比增长,去年11月同比增长高达7%;二是需求的增长高于产能的增加,晶圆材料产能持续紧缺,产品缺货涨价成为常态。
产业发展挑战重重,路长且阻
集成电路产业主要分为芯片设计、制造、封装及测试四个部分。在集成电路制造和封测产业中,需要大量的电子化工材料支撑,其中电子化工材料中硅晶圆材料占比29%,掩膜版占比14%,电子气体占比14%,光刻胶配套试剂占比8%,CMP材料占比7%,化学试剂占比6%,光刻胶占比6%,靶材占比3%。
1、产品集中在低端产品领域,高端市场缺乏竞争力。从电子化工材料生产能力来看,目前大部分材料均需要进口。硅片的国际市场份额主要被日、韩、德、美等厂商垄断,国内部分硅片厂企业只能生产8英寸及其以下尺寸的硅片,12英寸硅片产品,国内企业正在逐步实现量产。
光刻胶的全球市场份额主要被日本合成橡胶、住友化学、东京日化等公司占据,国内仅能生产部分中低端产品。国内光刻胶整体技术水平与国际先进水平存在较大差距,企业的产能不能满足国内需求,且主要集中在技术含量较低的PCB光刻胶领域,半导体光刻胶和LCD光刻胶自给率较低。
靶材中最高端的晶圆制造靶材被日本JX金属、东曹,美国霍尼韦尔和普莱克斯四家公司垄断,总计占全球单品市场份额的90%。光学元器件用溅射靶材市场被比利时优美科,德国默克和日本佳能垄断;平板显示用溅射靶材市场被奥地利攀时,德国世泰科、贺利氏,日本爱发科、住友化学、JX金属等公司占据;德国贺利氏是磁记录靶材全球最大的供应商,占据约50%的全球市场份额。我国靶材企业产品集中在低端产品领域,高端市场缺乏竞争力。经过数年政府扶持、科技攻关和产业化推进,目前国内企业的高纯溅射靶材已取得较大进步,形成了部分产品的规模化生产能力,整体实力不断增强。
抛光液的全球市场被美国和日本企业垄断,其中美国卡博特全球市场占有率最高。国内以安集科技为代表的新材料企业,成功打破国外技术的垄断,率先实现进口替代,使得我国拥有了在抛光液领域的自主供应能力,但国际市场占有率较低,仅为2%。抛光垫的主要生产企业是美国陶氏公司,垄断了集成电路芯片领域抛光垫全球市场的约80%,我国抛光垫细分市场的国产化率不足。
2、供应产品较为单一,不能全面覆盖所有需求。最具代表性的是特种气体材料,国际生产商主要为美国气体化工、普莱克斯,德国林德集团,法国液化空气,日本昭和电工、酸素公司,英国BOC公司等,前五家公司垄断全球特种气体91%的市场份额。国内特种气体材料企业所供应的产品较为单一,不能全面覆盖所有细分领域,气体纯度级别不足,尤其在集成电路、显示面板、光伏能源和光纤光缆等高端领域缺乏竞争力。近年来,国内企业自身实力不断增强,在部分产品的研发上取得实质性突破,与国外龙头企业的差距正在加速缩小。
3、产业起步相对较晚,核心知识产权严重不足。电子化工材料起源于20世纪60年代,不断从高纯化学试剂产品中提炼,应用到集成电路行业。我国电子化工材料起步较国外晚十年左右,技术水平、生产能力与国际先进企业存在明显差距。2005年以来,国家加强了对电子化工材料行业的管理,出台了一系列监管政策,为行业快速发展打下基础。目前全球电子化工材料的市场可分为三部分:一是欧美传统电子化工材料企业,占据约33%的市场份额,代表企业有德国巴斯夫公司、美国亚什兰集团、德国E.Merck公司、美国霍尼韦尔公司等。二是日本的电子化工材料企业,约占27%市场份额。三是韩国、中国大陆及台湾地区的电子化工材料市场,约占38%的份额,中国大陆电子化工材料企业距世界整体水平还有一定距离。
国产电子化工材料在2010年后开始快速发展,但国产化替代集中于中低端的制程,原因在于高端电子化工材料中的杂质含量严重超标。国外主要企业的高端电子化工材料的生产和研发处于高度保密阶段,为了保密,不进行专利申请,国内研发机构和企业很难检索到有价值的核心文献信息,技术突破全部依靠自主研究。但由于我国相关产业起步晚,关键领域市场被国外巨头占据,产业生态不够友好,国内企业形成核心技术及自主专利的空间被严重挤压,制约产业发展。
未来发展建议
1、建立电子化工材料国家实验室,解决产业化难题。2021年《政府工作报告》中李克强总理明确提出要建立国家实验室体系,针对电子化工材料产业的发展急迫程度和重要程度,在现有研发和产业力量的基础之上下大力气建立电子化工材料国家实验室,彻底解决电子化工材料研发投入大、终试难度大和产业化时间长的难题,建立完整的电子化工材料自主创新体系。
2、设立电子化工材料的产业管理“绿色通道”,解决企业发展问题。电子化工材料产业是化工行业与电子制造业的融合产业,是集成电路产业制造过程不可或缺的关键材料,但至今仍然按照化工行业对电子化工材料产业进行管理,严重制约行业发展。主管部门应从战略角度出发,把握产业发展方向,对电子化工材料的项目审批、产能控制、日程管理等设立专门的“绿色通道”,科学合理规划产业布局,彻底解决企业的发展难题。
3、引导电子化工材料产业投资有序扩张,避免低端盲目扩张。近几年集成电路产业蓬勃发展,国家和各省级鼓励政策陆续出台,为集成电路领域相关企业提供资金、土地和税收减免等优惠。一批无经验、无技术、无人才的公司用电子化工新材料企业的招牌跑马圈地,套取银行和地方政府的资金,造成产业无序发展。地方主管部门要认清电子化工新材料产业的发展规律,不盲目上项目,不搞低水平重复建设,避免“武汉弘芯”事件的再次发生。材料研发的规律是“板凳要坐十年冷”,资金、人才、土地等要素必不可少,但核心仍是自主创新。因此,产业要做到有序发展,避免低端盲目扩张。