泛半導體技術與經(jīng)驗壁壘分析

泛半導體技術與經(jīng)驗壁壘分析泛半導體技術與經(jīng)驗壁壘先進陶瓷和表面處理是技術密集型行業(yè)。為滿足客戶對產(chǎn)品高強度、耐高溫、耐腐蝕等特性要求，先進陶瓷的生產(chǎn)對從上游粉料調(diào)配到生產(chǎn)工藝參數(shù)把控的技術要求非常高，表面處理亦需要嚴格控制所使用藥劑配方和處理過程工藝參數(shù)；下游泛半導體等行業(yè)的快速發(fā)展使得相關技術迭代也非常迅速；人員經(jīng)驗及對生產(chǎn)設備操作的熟練度亦會影響企業(yè)制造水平。企業(yè)需要在批量生產(chǎn)實踐中長期積累相關技術、經(jīng)驗，及時了解客戶的需求以不斷改進相關配方和生產(chǎn)工藝。此外，先進陶瓷主要為非標準化產(chǎn)品，需要通過與下游客戶長期合作及自身經(jīng)驗積累形成相關技術能力；表面處理業(yè)務面向泛半導體領域，其作業(yè)場地和產(chǎn)線均為專門設計，在精密度、潔凈度等方面均有較高要求，并需要通過客戶認證，藥液配方、工藝參數(shù)亦需要通過長期業(yè)務開展的積累形成，達到持續(xù)改善服務品質(zhì)的目的。行業(yè)新進入者難以在短期內(nèi)掌握全工藝流程和全面的專利與專有技術體系，在未接觸下游客戶群體的情況下無法保持與行業(yè)技術同步提升。因此對于新進入市場的企業(yè)，先進陶瓷和表面處理行業(yè)存在較高的技術和經(jīng)驗門檻。近年來，行業(yè)技術水平不斷提高，表面處理行業(yè)分工更加細化，行業(yè)內(nèi)不同企業(yè)的產(chǎn)品和服務能力差距日益拉大，技術與經(jīng)驗壁壘更加趨于明顯。先進陶瓷行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈先進陶瓷生產(chǎn)企業(yè)將陶瓷粉體等原材料燒結成各類先進陶瓷材料，進而加工打磨為各類零部件，應用于下游的工業(yè)結構件、半導體、汽車工業(yè)、消費電子、新能源、生物醫(yī)療等領域。陶瓷粉體的質(zhì)量直接影響后續(xù)陶瓷產(chǎn)品性能，目前已經(jīng)部分實現(xiàn)本土企業(yè)量產(chǎn)，但高端陶瓷粉體仍被以日企為代表的外資企業(yè)壟斷。從下游需求端看，電氣電子是全球先進陶瓷的最大應用領域，需求占比達57%。其次是汽車、環(huán)境、醫(yī)藥、機械等領域。先進陶瓷行業(yè)的需求有望穩(wěn)定增長陶瓷是一種被很多人忽視的重要材料，它和金屬材料、高分子材料并稱為三大固體材料。陶瓷可以分為傳統(tǒng)陶瓷和先進陶瓷，傳統(tǒng)陶瓷不用多說，比如咱們?nèi)粘Ｉ钪杏玫膹N房衛(wèi)浴這些日用瓷器，他們的核心特征是以天然礦物為原料。而先進陶瓷就是采用高純度的人工合成或精選的無機化合物為原料，是新材料領域的一個重要賽道。雖然叫陶瓷，但先進陶瓷的性能已經(jīng)和傳統(tǒng)陶瓷完全不在一個量級上。先進陶瓷的技術含量很高，是絕對的高科技新材料。傳統(tǒng)陶瓷缺點很多，太脆，不便于機械加工以及焊接，幾乎不能用于工業(yè)生產(chǎn)。而先進陶瓷通過精確的化學組成、精密的制造加工技術和結構設計完美的解決了這些問題，具有很多其他材料無法比擬的優(yōu)勢：一是強度很高，耐磨損、重量輕、耐高溫，這是很多高端制造業(yè)夢寐以求的新材料特性。二是具有聲、電、光、熱和磁等許多方面的特殊性能，比如用在發(fā)光器、激光器件中的光學陶瓷有很好的透明性，用在超導電纜中的超導陶瓷具有超導性能，用在陶瓷牙齒、骨骼中的生物陶瓷具有很好的適應人類身體的生物相容性。先進陶瓷有很多不同的種類，根據(jù)性能和應用的不同，可以分為結構陶瓷與功能陶瓷兩大類：所謂結構陶瓷，就是以強度、剛性、韌性、耐磨性、硬度、疲勞強度等力學性能為特征的材料，比如剛才講的用在發(fā)動機里的陶瓷。而所謂功能陶瓷，就是以聲、光、電、磁、熱等物理性能為特征的材料，比如剛才講的陶瓷牙齒。這兩大門類中，功能陶瓷應用更多，占比超過70%。而功能陶瓷按照終端應用的不同，又可以分為電子陶瓷、光學陶瓷、超導陶瓷、生物陶瓷、磁性陶瓷、儲能陶瓷等等。從需求端來看，先進陶瓷的終端應用主要是電子產(chǎn)業(yè)，全球需求占比達到57%。此外，汽車和醫(yī)藥也是先進陶瓷的主流應用，占比都在10%以上。根據(jù)美國權威調(diào)查機構GrandViewResearch數(shù)據(jù)，2018年全球先進陶瓷市場規(guī)模為727．4億美元，2015-2018年復合增長率為8．7%，并預測至2025年全球先進陶瓷市場將達1339億美元，2019-2025年復合增長率達到9%，算是一個穩(wěn)定增長的行業(yè)。從供給端來看，全球先進陶瓷產(chǎn)業(yè)的格局依然由海外主導，北美和日本最強，占比達到85%。目前國內(nèi)先進陶瓷市場規(guī)模較小，產(chǎn)品以電子陶瓷為主。但即便是擅長的電子陶瓷，目前國產(chǎn)化率也非常低。上游的陶瓷粉末產(chǎn)能主要集中在日本和美國廠商手中，電子陶瓷粉前三大廠商市占率超過50%。從下游供應商格局來看，全球電子陶瓷供應商同樣集中在歐、美、日廠商手中，全球市占率分別為50%、30%、10%，加起來也壟斷了90%的市場。先進陶瓷材料產(chǎn)業(yè)鏈包括高純超細原料、先進陶瓷制品及以先進陶瓷為核心材料的元器件或零部件的制備。它是陶瓷產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要方向，這些年，醴陵市將其作為陶瓷產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟增長的新引擎，予以悉心培育扶持。如用于制造芯片的陶瓷絕緣材料、陶瓷基板材料、陶瓷封裝材料以及用于制造電子器件的電容器陶瓷、壓電陶瓷、鐵氧體磁性材料等。電子技術、大規(guī)模集成技術電路高性能低溫燒結陶瓷電容器，離不開壓電、鐵電和磁性陶瓷;電子計算機的記憶系統(tǒng)需要具有方形磁滯回線的鐵磁體陶瓷;高速硬盤轉(zhuǎn)動系統(tǒng)需要陶瓷軸承;我國非常重視先進陶瓷材料的研發(fā)，在重大計劃中專門設立研究項目，973、863計劃中均有針對先進陶瓷材料的立項。在全球數(shù)百億美元的先進陶瓷年銷售額中，中國銷售額僅占1%～2%。先進陶瓷材料是新材料的一個重要組成部分，廣泛應用于通訊、電子、航空、航天等高技術領域，在信息與通訊技術方面有著重要的應用。大部分功能陶瓷在電子工業(yè)中應用十分廣泛，通常也稱為電子陶瓷材料。國內(nèi)先進陶瓷產(chǎn)業(yè)主要集中在山東、江西、廣東、江蘇、浙江、河北、福建等幾個省份。其中，華東地區(qū)較大的先進陶瓷產(chǎn)業(yè)基地有山東淄博、江蘇宜興，華中地區(qū)較大的先進陶瓷產(chǎn)業(yè)基地有江西萍鄉(xiāng)，華南地區(qū)較大的先進陶瓷產(chǎn)業(yè)基地有廣東佛山。先進陶瓷材料已逐步成為新材料的重要組成部分，成為許多高技術領域發(fā)展的重要關鍵材料，備受各工業(yè)發(fā)達國家的關注，其發(fā)展在很大程度上也影響著其他工業(yè)的發(fā)展和進步。隨著各種先進陶瓷功能的不斷拓展和需求的不斷增加，通信、電子、航空、航天等高技術領域產(chǎn)業(yè)，對先進陶瓷的需求更加迫切。2021年，全球先進陶瓷市場規(guī)模約3819億元，同比增長17．26%。先進陶瓷的創(chuàng)新發(fā)展，給景德鎮(zhèn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)帶來新的活力，打造先進陶瓷與傳統(tǒng)陶瓷雙雙發(fā)力的發(fā)展格局，是該市陶瓷產(chǎn)業(yè)大發(fā)展的必由之路。景德鎮(zhèn)各類陶瓷企業(yè)、作坊、工作室等，75%為藝術陶瓷企業(yè)，15%左右為日用陶瓷企業(yè)，傳統(tǒng)陶瓷產(chǎn)業(yè)占比90%。景德鎮(zhèn)陶瓷產(chǎn)業(yè)去年產(chǎn)值達516億元，市場主體數(shù)量占比75%的藝術陶瓷企業(yè)，產(chǎn)值占比僅有36%，小微企業(yè)占據(jù)主導地位。在火箭和導彈的發(fā)射中，鼻錐和透波陶瓷天線罩是關鍵部件，它要承受高溫氣流的摩擦和沖刷，要求材料具有高的高溫強度和好的抗氧化性能，只有陶瓷材料才能滿足這些要求;作為新能源的磁流體發(fā)電機，需要采用陶瓷做電極材料;高溫燃料電池、高能量蓄電池，需要采用陶瓷塊離子導體做隔膜材料等等。作為中國陶瓷之都，醴陵現(xiàn)有規(guī)模以上陶瓷企業(yè)192家，陶瓷產(chǎn)品涵蓋工業(yè)陶瓷、日用陶瓷、藝術陶瓷三大類4000多個品種，陶瓷產(chǎn)業(yè)集群產(chǎn)值約740億元。通過多年培育，醴陵目前有先進陶瓷材料企業(yè)110余家，其中規(guī)模以上企業(yè)88家，年產(chǎn)值近100億元，初步形成了以超高壓、特高壓電瓷為主，高溫耐磨陶瓷、新型環(huán)保陶瓷、電子陶瓷、生物醫(yī)用陶瓷為輔的產(chǎn)業(yè)集群。功能陶瓷在先進陶瓷中約占70%的市場份額，其余為結構陶瓷。由于先進陶瓷各種功能的不斷發(fā)現(xiàn)，在微電子工業(yè)、通訊產(chǎn)業(yè)、自動化控制和未來智能化技術等方面作為支撐材料的地位將日益明顯，其市場容量將不斷提升。先進陶瓷在原料、工藝方面有別于傳統(tǒng)陶瓷，通常采用高純、超細原料，通過組成和結構設計并采用精確的化學計量和新型制備技術制成性能優(yōu)異的陶瓷材料。先進陶瓷具有特定的精細結構和其高強、高硬、耐磨、耐腐蝕、耐高溫、導電、絕緣、磁性、透光、半導體以及壓電、鐵電、聲光、超導、生物相容等一系列優(yōu)良性能，被廣泛應用于國防、化工、冶金、電子、機械、航空、航天、生物醫(yī)學等國民經(jīng)濟的各個領域。隨著先進陶瓷成為許多高技術領域發(fā)展的關鍵材料，行業(yè)快速增長。據(jù)數(shù)據(jù)，2020年我國先進陶瓷市場規(guī)模為837億元，較上年同比增長22．2%；2021年我國先進陶瓷市場規(guī)模為890億元，較上年同比增長6．3%。從細分市場看，先進陶瓷按照材料可分為氧化物陶瓷、氮化物陶瓷和碳化物陶瓷。其中氧化物陶瓷研究和產(chǎn)業(yè)化應用較早，目前應用領域最為廣泛，占比達46%。氮化物陶瓷和碳化物陶瓷分別占比20%、28%。先進陶瓷按用途劃分為結構陶瓷和功能陶瓷。功能陶瓷是指主要應用的是其非力學性能的先進陶瓷材料及產(chǎn)品，這一類材料都具有一種或多種功能，如電學、磁學、光學、化學以及生物等，有的有耦合功能，如壓電、壓磁、熱電、電光、聲光、磁光等。功能陶瓷種類繁多，用途各異，在先進陶瓷中占據(jù)較大比重（79%）。結構陶瓷是指在應用的主要利用其力學機械、熱及部分化學功能的先進高科技陶瓷產(chǎn)品，主要在高溫下使用，也稱高溫結構陶瓷。這類陶瓷具有在高溫下強度高、硬度大、抗氧化、耐腐蝕、耐磨損、耐燒蝕等優(yōu)點，是空間技術、原子能、業(yè)及化工設備等領域中的重要材料，在先進陶瓷中占比21%。先進陶瓷行業(yè)競爭格局國內(nèi)先進陶瓷領域的企業(yè)數(shù)量雖多，但規(guī)模普遍較小，核心技術基本依賴引進，從電子陶瓷的應用來看，雖然多種電子陶瓷產(chǎn)品的產(chǎn)量居世界首位，但國內(nèi)生產(chǎn)的材料僅少部分用于高端元器件產(chǎn)品，大部分用于中低端元器件產(chǎn)品，企業(yè)競爭激烈。民品方面，我國的電子陶瓷及其元器件產(chǎn)品生產(chǎn)基地已經(jīng)形成了相當?shù)囊?guī)模，并擁有國際先進的生產(chǎn)水平，典型企業(yè)包括風華高科、三環(huán)集團等陶瓷電子元器件行業(yè)中的龍頭骨干企業(yè)。軍品方面，以MLCC產(chǎn)業(yè)為例，目前已經(jīng)形成了宏明電子、鴻遠電子、火炬電子等幾家比較穩(wěn)定的競爭格局，各自綁定下游型號客戶。除此之外，一些電子陶瓷公司還包括中瓷電子、振華云科（振華科技子公司）等。結構陶瓷方面，主要還是集中在陶瓷基復材，比如剎車耐磨的碳陶材料應用，以及航天火箭耐燒蝕材料的應用等，企業(yè)如西安鑫垚、博云新材、超碼科技等公司。國內(nèi)先進陶瓷在新材料領域中的地位將逐漸提升諸多新興行業(yè)的發(fā)展對材料提出了更高的要求，先進陶瓷作為新材料的一個重要組成部分，其在國民經(jīng)濟中發(fā)揮著愈來愈重的作用。先進陶瓷，又稱為高性能陶瓷、精細陶瓷、高技術陶瓷等，是指采用高純度、超細人工合成或精選的無機化合物為原料，具有精確的化學組成、精密的制造加工技術和結構設計，并具有優(yōu)異的力學、聲、光、熱、電、生物等特性的陶瓷。諸多新興行業(yè)的發(fā)展對材料提出了更高的要求，先進陶瓷作為新材料的一個重要組成部分，其在國民經(jīng)濟中發(fā)揮著愈來愈重的作用。先進陶瓷，又稱為高性能陶瓷、精細陶瓷、高技術陶瓷等，是指采用高純度、超細人工合成或精選的無機化合物為原料，具有精確的化學組成、精密的制造加工技術和結構設計，并具有優(yōu)異的力學、聲、光、熱、電、生物等特性的陶瓷。我國先進陶瓷研究始于上世紀50年代，隨著國際上先進陶瓷跨越式的發(fā)展，上世紀70年代以來國內(nèi)諸多高校和科研院所開始重視先進陶瓷材料研究，并取得了一系列創(chuàng)新性成果。近十年來，我國已經(jīng)陸續(xù)將先進陶瓷應用于傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和新興產(chǎn)業(yè)中的諸多領域。國內(nèi)先進陶瓷產(chǎn)業(yè)主要集中在山東、江西、廣東、江蘇、浙江、河北、福建等幾個省份。其中，華東地區(qū)較大的先進陶瓷產(chǎn)業(yè)基地有山東淄博、江蘇宜興，華中地區(qū)較大的先進陶瓷產(chǎn)業(yè)基地有江西萍鄉(xiāng)，華南地區(qū)較大的先進陶瓷產(chǎn)業(yè)基地有廣東佛山。目前，我國在某些尖端先進陶瓷的理論研究和實驗水平已經(jīng)達到國際先進水平；其研究領域廣泛，幾乎涉獵了所有先進陶瓷材料的研究、開發(fā)和生產(chǎn)；許多先進陶瓷產(chǎn)品在我國已能大批量生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量較穩(wěn)定，并能占領一定的國際市場。但是，我國先進陶瓷發(fā)展與國外相比存在以下差距：一是材料研發(fā)鏈條中存在短板；二是實驗室階段的研究工作偏多，忽視了中試、工程化和產(chǎn)業(yè)化技術的研究，成果沒有轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力；三是國內(nèi)先進陶瓷領域的企業(yè)數(shù)量雖多，但規(guī)模普遍較小，核心技術基本依賴引進，其產(chǎn)品單一，制備成本較高，缺乏企業(yè)自主創(chuàng)新能力、市場競爭力；四是缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃和頂層的設計。當前國家正不斷為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展配置資源、政策，作為基礎原材料和核心部件的先進陶瓷。必然將迎來發(fā)展的機遇；同時先進陶瓷還有許多獨特性能等待繼續(xù)去探索，先進陶瓷的發(fā)展?jié)摿薮蟆？梢灶A見，隨著科學技術的發(fā)展和人們對陶瓷研究的不斷深入，先進陶瓷在新材料領域中的地位將逐漸提升。全球先進陶瓷行業(yè)現(xiàn)狀伴隨先進陶瓷各種功能的不斷發(fā)掘，其在微電子工業(yè)、通訊產(chǎn)業(yè)、自動化控制和未來智能