【招商策略】细数自主可控呈待突破的领域——布局2020系列巡礼之(一)

原标题:【招商策略】细数自主可控呈待突破的领域——布局2020系列巡礼之(一)

当前,世界正处于新一轮科技周期上行期,一系列的科技变革正在孕育之中,我国正处于新旧动能转换的关键时刻,G2大国关系也进入到了新的阶段,实现关键核心技术的自主可控,不仅是我国经济发展新动能的必然路径,也是我国迈向全球价值链中高端的必然之选。本文梳理了二十五个自主可控呈待突破的细分领域,供投资者参考。

自2013年自主可控提出以来,我国的科技创新能力不断加强,企业的专利发明与研发支出不断增长。但是,我国的自主可控仍然有很长的路要走。具体来看:

  • 操作系统:目前手机操作系统没有独立自主产品,PC操作系统主要用于政务,传统国产操作系统的发展仍然主要依托政策扶持,商业化进程举步维艰。
  • 激光雷达:国内的激光雷达产品大多用于服务机器人、地形测绘、建筑测量等领域,且价格便宜,而在更为高端的技术领域内尚不成熟;
  • 锂电池隔膜:干法完全进口替代,湿法正处于进口替代前期;
  • 靶材:小型靶材国产化率高,大型靶材依赖进口;高端电容电阻方面,整体产业市况看法续趋保守,日本厂商涨价为国产企业带来机遇;
  • 手机射频器件:4G+、5G、物联网等对射频器件的爆发性需求也会加速其发展,目前95% RF器件依靠进口的现状给中国芯片巨大的增长空间;
  • 工业软件:我国管理软件强、工程软件弱;低端软件多,高端软件少;
  • 环氧树脂方面,国内中、低端品种产能严重过剩,高端产品严重依赖进口;光刻胶方面,我国正处于由中低端向中高端过渡阶段;
  • 数据库管理系统:我国厂商发展迅速、进入国际视野、获得权威机构认可、产品已具备金融级性能和可用性、逐渐进入大中型企业核心应用;
  • 微球:国内技术有所突破,但国产的原料质量及不锈钢性能仍然拖后腿;
  • 高端轴承钢:钢材生产工艺较为落后,高端装备钢铁材料产品结构偏低端,关键基础钢铁材料严重依赖进口,关键技术仍然受制于人;
  • 高压柱塞泵:产业大而不强,高压柱塞泵90%以上依赖进口,技术受到严密封锁;
  • 光刻机:我国在激光光源和镜组方面仍有待突破;
  • 芯片:芯片设计企业的主流产品仍集中在中低端,芯片制造工艺正追赶国际工艺;
  • 航空发动机短仓:我国尚无自主研制短舱的专门机构;
  • 触觉传感器:国内生产商制造工艺欠缺,制作材料纯度欠缺,技术较为落后;
  • 真空蒸镀机:我国产业发展迅速,但大而不强,真空蒸镀机这样核心设备的缺失;
  • 重型燃气轮机:自主研制的重型燃气轮机取得了突破性进展,但实用阶段还需等待;
  • 航空器材:我国的超高强度钢材研制水平与欧洲、俄罗斯相比基本相当,但材料创新基础研究能力与美国还有较大差距;
  • 铣刀:与发达国家仍有较大差距,但是我国钢轨打磨装备的国产化取得了一定的成就;
  • 透射电镜和扫描电镜:由于缺乏人才以及关键技术,中国国内目前无一家透射电镜的生产商,而扫描电镜也只有一家生产商为北京中科科仪;掘进机主轴承:我国所设计的掘进机主轴承与国外产品材料、设计和工艺上均有差距,但已经取得一定进展;
  • 超精密抛光工艺:顶级的抛光工艺仅有美日等少数国家掌握,在超精密抛光领域内我国已经取得一些跨越性的进展;高强度不锈钢方面,我国在不锈钢产业加大布局,虽然在高端产业上受制于欧美发达国家,但是我国已经成为了最大的不锈钢产地。

我们坚定看好自主可控相关领域的发展,未来几年相关的投资机会比较确定。本报告细数了国内25个自主可控有待突破的领域,梳理相关领域市场空间、竞争格局、国内外对比以及国内相关公司,深度挖掘2020年自主可控相关领域的投资机会。

风险提示:政策不及预期,全球经济超预期下行。

目 录

一、操作系统

1、PC操作系统及手机操作系统,市场占有率

操作系统主要分为PC操作系统和移动操作系统两个方面。移动操作系统方面主要由谷歌、苹果等少数几家巨头占领。到2019年8月,安卓系统市场占有率达75.44%,苹果IOS为22.49%,其他系统仅有0.02%,主要为美国的微软Windows和黑莓。2013年韩国三星曾尝试推出Tizen系统打破垄断,但最后以失败告终,目前三星手机仍然搭载的是安卓系统。手机操作系统难以打破垄断,主要在于软件厂商只会为流行的操作系统开发版本,其他小众的操作系统难以获得软件厂商的开发投入。

PC操作系统市场同样是以微软、苹果等美国公司为主的寡头垄断市场。自从1985年微软发布第一代操作系统Windows 1.0,微软的Windows操作系统一直占据PC操作系统市场龙头位置长达三十余年,根据数据显示,截至2019年5月, Windows桌面操作系统的全球市场占有率高达90%,位居第二名的是苹果的OSX,占比9.0%。其他PC操作系统包括Linux、Unix、ChromeOS等市场份额较小。Linux操作系统的内核源代码可以自由传播,当前主要用于服务器,2019年5月市占率为1%;Unix操作系统大多是在多处理器架构下运行,常用于学校的工作站。国产操作系统深度、普华、中标麒麟、红旗等都是在Linux的基础上二次开发出来的操作系统。

2、国内外对比:手机操作系统没有独立自主的产品,PC操作系统主要用于政务

与国外相比,操作系统的技术开发并不是难点,也不是制约国内操作系统发展的核心因素。之所以不能在市场中占有一席之地,主要原因在于国内操作系统缺乏优质应用程序搭载的生态环境。

手机操作系统长期被安卓和ios系统垄断,其他的手机操作系统逐渐被淘汰,微软已经正式宣布Windows phone系统正式退出,三星的Tizen系统变成了电视系统。Android和iOS的优势在于其良好的软件生态,可以让开发者创造优质的应用,并且用户愿意买单,从而形成良性循环,开发者愿意继续开发。目前,中国已经开发了多个自主手机操作系统,如阿里的yunos、元心智能系统等。但是由于产业链和生态链尚未成熟,所以还没有没有发布。中国在手机操作系统的人才队伍积累、技术积累、专利积累方面都已经取得了一定成果。

另外,目前国产手机厂商的操作系统都是基于Android上层界面进行修改,如华为的EMUI、小米的miui,都是基于安卓系统在性能、体验方面进行改进,系统底层仍然是Android的内核,国内至今尚未开发出一个自主创新的操作系统内核。但是近十年来,中国手机企业在android系统上进行研究、改造,从文件管理、文件调用、到硬件的管理等最底层把android逐渐完善,适合中国消费者的需要。中国消费者对国产手机操作系统的青睐使得三星手机在中国市场份额不断缩小。华为的EMUI不但做到系统非常流畅,而且各方面能力都很强大,以致谷歌愿意把修改后的能力购买回去。由此可见,在技术实力方面中国目前已经具有完备的技术储备。

PC操作系统方面,国产的Linux系统已经十分成熟,在窗口和视图方面向Windows看齐,符合用户习惯,并且在软件方面也包括了办公娱乐、影音视频、即时通讯、浏览器等常用应用。但是传统的Linux操作系统仍然缺乏足够丰富的应用程序,加之我国传统国产操作系统基本都是基于Linux内核开发,从而导致了传统国产操作系统缺乏应用生态的最大痛点。目前传统国产操作系统的发展仍然主要依托政策扶持,商业化进程举步维艰。

3、国内相关公司

PC操作系统方面,中标软件旗下的中标麒麟操作系统申威版、龙芯版等自主可控产品已经非常成熟。中标麒麟操作系统以可信安全操作系统技术为重点,打造完善的产业生态,全面支持X86、ARM平台,以及龙芯、申威、兆芯、众志、华为等国产芯片,并实现了代码同源,用户体验一致。目前,中标麒麟自主可控产品和技术已经可以满足国产化替代的需求。帮助我国政府、国防和企业客户构建安全、可靠、易用的信息化系统体系。

北京技德终端技术有限公司致力于操作系统国产化的研究,核心产品技德跨平台操作系统(Jide OS)基于Linux内核,实现了Linux应用软件与移动应用生态全面兼容,可以满足不同场景下使用各种计算机智能终端,是我国自主知识产权的操作系统。技德终端解决了困扰国产操作系统缺乏应用生态的问题,参与了操作系统国产化替换、国家信息中心的电子政务本的规范编制和全国人大常委会会议文件电子阅读器示范工程等重要的工作,在此基础上进行国家等保三级,信息安全产品以及涉密资质的认证等相关工作。目前,在操作系统的安全级别上已经达到了国内一流水平。

同时,技德系统在商业化方面已经与展讯、Intel、高通、MTK、Amlogic、瑞芯微、全志,以及ARM公司等国内外著名的芯片厂商展开深入的合作,推出的技德自主品牌的二合一平板电脑、桌面电脑主机等产品。技德也与惠普、弘基、华硕、冠捷、中兴等国内外知名品牌建立和操作系统OEM合作关系,利用技德系统优势,共同推出不同的硬件产品,扩大技德系统生态链。

上市公司方面,中国软件致力于系统的研发,下属子公司中标软件参与研发的中标麒麟造作系统位居国内Linux市场占有率第一,银河麒麟是目前应用最广泛的国产操作系统。中国长城是中国电子的网络安全与信息化专业子集团,掌握着多种自主可控和信息安全的核心技术,旗下全资子公司湖南长城是包含国产CPU芯片、操作系统自主可控计算机整机的智能制造基地。2019年8月27日,中国长城宣布收购天津飞腾公司35%股权,2019年9月14日,飞腾公司发布自主研制的新一代四核桌面处理器,实现了CPU核心技术上的突破,在内制安全性方面有独特创新,进一步缩小与国际的差距。

移动端操作系统方面,航天通信下属智慧海派自主研发的移动智能终端“双系统”——科斗操作系统(Tadpole OS),该系统是以信息安全为核心双系统安全平台系统,已经成功获得中国信息安全认证中心颁发的信息产品安全认证4级(EAL4)证书,成为国内首个获得此认证的“双系统”操作系统。目前该系统力争以中国国内政企安全移动终端为主要应用。

同时,国内公司也积极寻求与国外先进技术进行战略合作,技术水平不断进步。2018年7月,德国西门子公司与阿里巴巴达成协议,将利用阿里云基础设施推出其数字操作系统MindSphere,这笔交易将有助于升级中国的产业水平。迄今为止,该公司的数字产品仅通过亚马逊的网络服务(Web Services)和微软的Azure在线平台提供。

二、激光雷达

1、市场容量、机械、固态

随着无人驾驶技术不断发展提升,未来激光雷达市场将有很大的提升空间。高工智能产业研究院数据,目前全球有超过50家激光雷达初创公司参与市场角逐,到2025年全球车用激光雷达市场规模有望达到百亿美元。无人驾驶整车装配2-4个激光雷达,对应整车成本为800-1600元,按20%的市场渗透率估算,国内激光雷达市场规模将超过150亿元。

激光雷达包括机械式和固态式激光雷达,当前激光雷达市场中仍然以机械旋转式激光雷达为主。除了美国Quanergy以外,各大主流的激光雷达供应商都是以机械旋转式的产品线为主,并以此为基础不断推进更高线数产品的迭代。机械旋转式雷达的系统结构复杂、核心组件价格昂贵,包括激光器、扫描器、光学组件、光电探测器、接收IC以及位置和导航器件等,对厂商的成本控制造成一定压力。相比之下,固态式雷达更能够实现量产。L3以上自动驾驶方案一定要用激光雷达,传统机械旋转式雷达成本高、体积大,难以过车规。而固态雷达成本低、性能强,而且没有大型旋转结构,更容易通过车规。

固态激光雷达的方案可以细分为MEMS、OPA以及Flash等。未来中远距离激光雷达将会以MEMS固态为主,而短距离则以Flash固态为主。OPA方案目前技术暂不成熟,两年内可能不会有成熟落地的产品出现,未来OPA可能会取得技术突破从而占据一席之地。MEMS、Flash原理的固态激光雷达在国内外已经有多家公司开始布局,Innoviz、速腾聚创、知微传感、禾赛科技、北醒光子等多家公司正在努力通过车规认证,两年内会出现满足中远距离和近距离要求的固态式雷达。

目前行业内的共识是先用机械式激光雷达研究自动驾驶技术、积累数据,而真正量产上车主要依靠固态激光雷达。固态激光雷达没有机械式的旋转部件,容易达到车规级,类似电子产品的生产过程可以省去人工步骤,从而提高生产效率、降低成本。目前固态激光雷达已经开始出现在测试车上,但成本、功耗尚未达到量产车使用的要求。

2、国内外对比:高端不成熟,价格便宜

与国外相比,国内在多线激光雷达方面的技术有较大差距。国内的激光雷达产品大多用于服务机器人、地形测绘、建筑测量等领域,在这些领域技术较为成熟。而在更为高端的技术领域内,国内尚未研制出可用于ADAS及无人驾驶系统的3D激光雷达产品。目前,智能汽车的浪潮从国外涌向国内,思岚科技、镭神智能、巨星科技等国内企业开始尝试进入车用激光雷达行业。

除了技术的突破,激光雷达的成本和量产也是制约激光雷达应用及市场拓展的重要因素。目前,市场上大多采用美国Velodyne的激光雷达,其16线产品2018年的市场价格为4000美元,相比2017年已经降低了50%,大规模的市场需求有效地降低了Velodyne的成本,同时也引领市场快速向前发展,随后美国Ouster公司也宣布旗下的16线产品价格下探到3500美元。固态雷达领域巨头Quanergy未来达到量产之后也将相应下调价格至100美元。与国外相比,国内供应商在产品的定价上相对比较便宜,一些16线的机械式雷达价格甚至仅仅是Velodyne产品价格的1/3甚至1/10。镭神智能的16线激光雷达已经量产,单台价格为2万元人民币不等,后期大规模量产后单价为5000元,在业内成本优势较大。

3、国内主要公司

国内对于激光雷达技术的研究开发起步较晚,但发展速度较快,目前已经涌现了一批优秀的公司及产品。

万集科技是国内第一家自主研发激光传感器的厂商,在激光雷达领域技术研发积累较多,在8线、32线上有较大的技术和成本优势,目前已经成功在在全国上千条车道安装了激光雷达设备。公司的激光雷达产品、V2X产品均可运用在无人驾驶领域。

北科天绘拥有18年的激光雷达技术积累,采用完全自主研发的芯片和半导体工艺,是我国率先实现高端激光雷达装备自主研发和量产的高新技术企业,目前已经掌握了激光雷达及信号处理芯片的核心技术。2015年,北科天绘开始启动智能车和智能机器人导航激光雷达的研制工作,2018年3月,北科天绘两款产品已经获得美国FDA雷达辐射安全证书,获准进入美国市场销售。2018年其对外发布的C-Fans-128线固态前装激光雷达,首创的Semi-Flash技术路径,被被国外激光雷达企业接受并采用。截至目前,公司已研发出R和C两个系列混合固态激光雷达产品,拉开了激光雷达民用化的大幕。未来北科天绘将专注于全固态激光雷达的研发,采用3D-Flash技术路径,开发全固态激光雷达,或将成为与美国Velodyne德国IBEO等公司在全球竞争的中国势力。

速腾聚创也已经在加紧推进MEMS固态雷达的量产。2017年4月速腾聚创推出“普罗米修斯计划”,基于激光雷达点云的物体识别、分类、跟踪等算法为自动驾驶提供支持。通过提供“硬件+算法+平台”的解决方案加速自动驾驶行业的技术开发。目前速腾聚创的新产品终结行业对激光雷达的高昂售价认知,有助于推动自动驾驶进入寻常百姓家。速腾聚创认为MEMS 固态激光雷达大规模量产的话,可以做到价格百元美金级别。

北醒电子早期在无人机定高和机器人避障等领域中有不少技术积累,近几年自动驾驶的持续升温使得北醒电子意识到车载激光雷达产品的强烈市场需求,开始瞄准车载领域创造新的价值。2015年6月北醒推出了第一代产品DE-LiDAR1.0,用于无人机避障。2016年8月,在DE-LiDAR的基础上,北醒量产了定高激光雷达TF01,收获了大量植保无人机订单。同年10月,北醒开发的固态激光雷达技术,获得了奥迪创新实验室大赛“人工智能的应用”总冠军。2017年北醒光子入驻博世加速器项目的第一期,并连续推出可应用于植保无人机和智能停车场的第二代定高雷达TF02,以及缩小版的微型激光雷达模组TFmini。2019 CES现场,北醒带来了最新一代固态激光雷达“Benewake-Horn-X(角龙)”,直指L4以上的高级别自动驾驶。该产品有长达350m的探测能力,即使面对反射率仅为10%的物体,角龙也能在250m之外探测到,而市面上多数固态雷达仅能做到30-65m。

三、锂电池隔膜

1、干法和湿法工艺对比

制备锂电池隔膜有干法和湿法两种工艺,干法隔膜和湿法隔膜各有优缺点,干法隔膜在生产工艺、成本、环保经济等方面具有较大优势,湿法隔膜则具有短路率低、孔隙率和透气性可控范围大等优点。目前市场的应用中,从全球锂电池企业的选择来看,干法隔膜和湿法隔膜并存,但近年来随着三元锂电池占比的提高,湿法隔膜产量的占比也稳步提升。2018年国内湿法隔膜产量达到13亿平方米,占比65%,干法隔膜出货量7亿平方米。由于湿法隔膜与干法隔膜价格差的逐渐缩小以及动力锂电对湿法隔膜的需求越来越高,湿法隔膜的占比从2015年的39.26%提升至2018年的65%。

目前,全球最好的锂电池隔膜材料出自旭化成和东燃化学两家日本公司,国内锂电池铝塑膜市场90%以上的份额被昭和电工等日本厂商垄断。与日本生产的锂电池隔膜相比,我国的高端隔膜差距明显。国产隔膜产品存在一致性不高、孔隙率不达标等问题,厚度、孔隙分布以及孔径分布不均。目前我国在锂电池隔膜的干法工艺方面已迈入了世界第一方阵,但在湿法隔膜领域,国内企业虽掌握方法,但整体仍难以与外国巨头抗衡,核心生产设备主要依赖进口。

就竞争格局来看,2017年全球锂电隔膜市场占有率前四的为日韩企业,占比超过50%,相对于锂电池其他行业市场集中度相对较低。未来随着新能源电池行业对电池材料要求的提高和各大隔膜产商产能逐步投放,行业洗牌有望加速,行业集中度也将会有明显提升。随着近年国内企业在隔膜技术和产能上的不断突破,国内隔膜生产企业逐渐占据市场。2018年上海恩捷产能由2017年的3亿m²快速上升到13亿m²,超过了曾经的湿法隔膜“老大”日本东丽具体到湿法隔膜市场。

2、干法完全进口替代,湿法正处于进口替代前期

目前,锂电池四大核心材料中,正、负极材料、电解液都已实现了国产化,而隔膜仍是短板,国产化率较低,隔膜是锂电池原材料中技术壁垒最高的部分。国内锂电池企业众多,未来进入国际市场,面对国际巨头竞争,缺乏核心专利和材料技术是中国电池企业未来最大的隐忧和短板。国产隔膜主要供应低端3C类电池市场,而高端隔膜仍然依然大量依赖进口。干法隔膜技术比较成熟,国产干法隔膜基本能够完全替代进口产品,而在湿法隔膜领域国内还处于进口替代的前期。同时,国内对隔膜需求量增长速度较快,也会带动国内企业技术进步及产能扩张。2018年,我国锂电池隔膜产量20亿平方米,同比增长39.37%,2014年仅为4.5亿平方米,自2014年到2018年复合增长率达到45%。

总体来看,我国锂电池隔膜行业企业集中度较高,2018年我国湿法隔膜前三企业出货量占比达到55%,前五占比达到65.6%;2017年干法隔膜前三企业占比为42%,前五占比为55%。目前,我国锂电池隔膜材料企业集中分布在华东和华中地区,产能比重分别达到48%、27%;华南地区产能占比也有10%,其他地区则都在10%以下。随着锂电池隔膜市场的快速发展,国内企业也正在加速产能扩张。截止到2017年底,国内确认投产的锂电池隔膜产能约为29亿平方米。产能较大的企业湖南中锂、上海恩捷、星源材质、中兴新材、天津 东皋、苏州捷力、河南义腾等产能均在2亿平方米以上,合计产能为19.28亿平方米,占比全市场超过67%,2018年中国湿法隔膜产能约占全球总产能的近70%。

3、主要湿法隔膜厂商

近几年在湿法隔膜需求提升的背景下,国内湿法隔膜企业加大产能扩张力度,同时原先的干法隔膜企业也相继投资湿法隔膜产线。2018年国内湿法隔膜名义总产能超过37.5亿平米,但由于隔膜生产技术难度较大,国内隔膜企业良率较低。目前国内湿法隔膜一线企业良率80-90%,湿法涂覆产品良率60-70%,所以湿法隔膜有效产能大大低于其实际产能。

与此同时,国内优质企业也在积极寻求与国外厂商的战略合作,将国产隔膜推向全球市场。2019年1月底,星源材质公司与孚能科技签订了合作协议,双方约定2019年度锂电池隔膜产品保供需求为不少于4,000万平方米,预计合同金额为1.02亿元;3月中旬,公司披露了与亿纬锂能、天能动力的关于锂离子电池隔膜产品日常关联交易公告,预计2019年最高累计交易金额7,600万元;4月初,星源材质与国轩高科签订采购框架合同,国轩高科预计将向公司采购湿法涂覆隔膜需求预测量约1亿平方米。

四、靶材

1、高纯度溅射靶材分类

随着磁控溅射技术发展,高纯溅射靶材成为制备薄膜材料的关键原料之一,主要应用于平板显示、记录媒体、电子器件半导体、太阳能、镀膜玻璃等;当前溅射靶材市场正处于高速成长的进程中,2016年全球溅射靶材市场规模约为113.6亿美元,其中平板显示(含触控屏)用靶材为38.1亿美元、太阳能电池用靶材23.4亿美元、记录媒体靶材33.5亿美元。2018年全球半导体用靶材市场规模约为13.69亿美元,同比增长10.55%,WSTS数据显示,2016年全球溅射靶材市场需求达113.6亿美元,并预计2016-2019复合增速达13%,2019年将超过163亿美元。2016全球靶材下游结构中,半导体占10%、平板显示占34%、太阳能电池占21%、记录媒体占29%,这三大应用对靶材性能要求依次降低,是靶材需求增长的主要驱动力。产业信息网数据显示,2017年我国靶材市场需求规模202.2亿元,其中磁记录占比28%,半导体占比9%,太阳能市场占比8%,2028年-2020年我国靶材市场需求预计增速在20%以上,市场规模进一步扩大。

溅射靶材技术及投资比例较高,靶材的纯度、组织、晶粒尺寸等明显制约镀膜质量。目前具有规模化生产能力较少,霍尼韦尔、日矿金属、东曹、普莱克斯等龙头企业2017年全球市场份额大约占80%。美、日等跨国企业产业链较为完整,囊括金属提纯、靶材制造、溅射镀膜和终端应用各个环节,主导高端的半导体靶材市场,在掌握先进技术以后实施垄断和封锁,主导着技术革新和产业发展;韩国、新加坡及中国台湾地区擅长磁记录及光学薄膜领域,但厂商普遍缺少核心技术及装备,溅射靶材的材料即靶坯依然依赖美国和日本的进口;中国靶材产业正处于起步阶段,逐步切入全球主流半导体、显示、光伏等龙头企业客户,原料以进口为主。

2、小型靶材国产化率高,大型靶材依赖进口

目前小型靶材的国产化率较高,而高品质的大型靶材几乎被国外企业垄断。国内有20余家靶材生产制造商,但是还不能做超过32英寸靶材大型靶材。国外可以制造宽1200毫米、长3000毫米的单块靶材,而国内只能制造不超过800毫米宽的靶材。我国ITO靶材每年消耗量超过1千吨,一半用于生产高端产品需要靠进口,成品价格最高达每公斤6000至8000元,对国内企业的成本控制造成不小的压力。而国内小型靶材国产化率较高,国外的垄断企业就会从价格上进行打压,ITO靶材降至每吨800元,国内企业受到巨大损失。

国内由于缺乏下游功能性产品和足够长的产业链,所以靶材厂商只能赚取原材料的初级利润没有足够的利润支撑,国内厂商对高品质、大尺寸的ITO靶材的技术开发十分艰难。目前国内的大尺寸靶材都只在实验室阶段,除了技术上难点需要突破,难以实现量产也是关键因素。近年来,受益于国家从战略高度持续地支持电子材料行业的发展及应用推广,我国国内开始出现少量专业从事高纯溅射靶材研发和生产的企业,并成功开发出一批能适应高端应用领域的溅射靶材,为高纯溅射靶材大规模产业化提供了良好的研发基础和市场化条件。通过将溅射靶材研发成果产业化,积极参与溅射靶材的国际化市场竞争,我国溅射靶材生产企业在技术和市场方面都取得了长足的进步,改变了高纯溅射靶材长期依赖进口的不利局面。目前,江丰股份等国内企业已经掌握了高纯溅射靶材生产的关键技术,积累了较为丰富的产业经验,拥有了一定的市场知名度,获得了全球知名客户的认可。2019年6月份,LG集团下属LT金属集团公司和广州智沐科技合作的ITO靶材项目落户广东中山,该项目将打造成全球ITO靶材和半导体靶材行业的标杆,此项目的建设将打破全球技术壁垒,填补我国高端高纯度ITO靶材市场国产化的空白。

3、国内相关公司

半导体及液晶面板行业制造向中国大陆转移趋势愈演愈烈,国内靶材市场也在快速发展,带动国产替代进程加速。超高纯金属材料及溅射靶材在我国还属于较新的行业,芯片制造厂商、液晶面板制造企业等下游溅射镀膜和终端用户正在加大力度扩展产能,中国正在迎来这一领域的投资高峰,高端溅射靶材的应用市场需求快速增长。

国内政策方面,2015年11月财政部、发改委、工信部、海关总署、国家税务总局联合发布《关于调整集成电路生产企业进口自用生产性原料、消耗品、免税商品清单的通知》,规定进口靶材的免税期到2018年年底结束,从2019年开始日、美靶材需要缴纳5-8%关税,该项政策有助于国内靶材企业的发展。近些年来,国家制定了一系列的相关产业政策包括863计划、02专项等加速溅射靶材的本土化进程,推动很多领域实现从1到1的跨越。此外,国家在“中国制造2025”中明确提出至2020年集成电路自给率达到40%,2025年达到50%,这将进一步带动靶材企业的发展。

近年来,国内开始出现少量专业从事高纯溅射靶材研发和生产的企业,突破靶材专业技术门槛,已在国内靶材市场占据一定份额,主要有江丰电子、阿石创、有研新材和隆华节能等,成功开发出一批能适应高端应用领域的溅射靶材,成功切入全球半导体龙头的供应链,改变了高纯溅射靶材长期依赖进口的不利局面。例如,苹果A10芯片的制造用的正是江丰电子高纯度溅射靶材。

五、高端电容电阻

1、MLCC全球市场占有率

中国有庞大的基础电子元件市场,每年可消耗数万亿的电阻和电容。目前中国大部分市场份额被日本占据,台其次为湾,中国大陆只能占据中低端市场。截至2018年,MLCC市场前五大厂商分别是村田、三星电机、国巨、太阳诱电和TDK,合计占据79%的市场份额。

在被动元件领域日本公司是绝对的霸主,日本公司的产业动向可以左右和决定行业的走向,其他公司包括台湾华新科、齐力新、立隆电子、禾伸堂,中国大陆江海股份、顺络电子、法拉电子、宇阳科技艾华集团等。

2、日本厂商停产对行业影响巨大

电容和电阻等被动电子元件是电子工业的黄金配角,电容市场容量每年有200多亿美元,电阻也有百亿美元的市场。日本公司占据被动电子元件一半以上的市场份额份额,以村田、TDK等企业为代表,其次是华新科、齐力新等台湾厂商,而中国大陆目前只能占据中低端的市场。我国的生产线主要制作老式大块头的电阻电容,小型化的电路板是完全不能用的,所需要的贴片式电阻电容大多需要进口。

军用级别的电容电阻是可以实现国产化的,即便是一些特殊定制的电容电阻,也可以满足技术要求。而在消费级别的被动电子元件方面,国内相比日本的产品有不小的差距。手机、电脑、汽车等消费类电子行业对电容电阻有很大的需求,日本在大批量生产的同时还可以保持产品的一致性。相对而言,国内企业生产的电子元件稳定性不足,每次生产的产品做不到一致。高端电容电阻的一致性对质量控制非常重要,一个电容不达标就会影响手机的充电速度。由于国内在工艺、材料、质量管控方面相对薄弱,所以各大手机品牌只会选择进口大厂商的电容电阻。例如MLCC作为消费电子行业用量最大的基础元件,目前日本的MLCC产品可以做到1000层,而中国产品只能做到300层左右,一批产品一百万个MLCC只能允许一个不合格。同一种规格的产品大品牌在细节方面更优秀,机械不容易损坏。

由于日本厂商在行业内的龙头地位,日本厂商的产能调整对市场供需会产生很大的影响。2018年2月初日本大厂京瓷宣布将于2月底停产0402、0603尺寸的104、105规格MLCC,国巨便从4月1日起调涨全系列MLCC价格,平均调涨幅度落在40~50%,高于2月份的10~20%,等于调涨幅度较2月提升2~2.5倍。三星电机、国巨、风华高科等MLCC厂商纷纷表示扩产意向。但是市占率高达60%的日系大厂,则没有扩产计划。被动元件制造公司业绩大增,2018年一季度,主营被动元器件的相关上市公司业绩增长强势。国巨2018年一季度净利润10.35亿元,同比增长486.36%;华新科一季度净利润2.92亿元,同比增长240.09%;风华高科一季度归母净利润约1.16亿元,同比增长327.69%。今年一季度,MLCC合约价出现2年来首跌,4月份,全球被动元件龙头日商村田(MURATA)释出对景气转趋保守的看法,台湾MLCC双雄也传出将延后扩产,国巨今年产能暂定仅增加10%,华新科去年起原计划每年扩产20%,但由于客户对行业景气的疑虑,也将延后扩产进度。此外,法人也推估,第二季被动元件价格将跌10%,目前对整体产业市况看法续趋保守。

3、日本厂商涨价为国产企业带来机遇

我国是全球最主要的MLCC消耗国,根据海关总署的数据,2018年我国MLCC进口额605.2亿元,同比增长63.8%,是消费电子产品的必需产品。陶瓷电容受温度影响小、寿命长、小型化,占整个电容市场比例达到60%,而MLCC又占到陶瓷电容的90%。MLCC在旗舰手机上的用量可以达到几百颗,而且随着更新换代不断增加,以iphone为例,从iphone 4S时代500颗的用量到iphone 8用量已经达到1000颗以上。2016年下半年开始,日系厂家村田、TDK等领头的MLCC企业逐渐转向车用MLCC生产,关闭了尺寸相对较大、利润率较低的MLCC产线,消费电子产品领域MLCC大涨,也为中国被动元件企业带来了难得的战略机遇期。

2016-2017年,韩国的三星和海力士让DRAM和NAND FLASH疯狂涨价,日本则让被动元件疯狂涨价,国外厂商获取了短期的利益的同时极大的刺激了中国企业的成长,并可以利用中国庞大的市场快速崛起。被动元件的涨价会对国产下游厂家造成很大的成本压力,这给国产厂家足够的机遇占领市场份额、扩大产能。国内的优秀厂商也抓住了这次的机遇,例如风华高科净利润从2015年的6200万元迅速增长至今年一季度的1.16亿元,其他厂商同样也有较高的增长率。行业景气也带动了军工产被动元件厂家的增长,火炬电子2018年6月发布的半年报业绩预告,估计今年上半年净利润1.75亿元~1.92亿元,同比增长50%-65%。其中Q2单季度净利润更是高达1.21亿元-1.38亿元,同比增长区间为51%~72%。公司在公告中表示,受益于行业高景气度自产MLCC民品和元器件贸易毛利率大幅提升。预估行业的高景气度将会持续,带动公司主营业务产品MLCC持续成长。

六、手机射频器件

1、手机射频前端组件分类

射频(RF)指的是频率范围从 300KHz~300GHz 之间的电磁波。射频器件在无线通信领域中被广泛使用,起到在发射和接收的过程中将二进制数字信号与高频率的无线电磁波信号转换的作用。射频器件市场主要分为两个方向:一个是以基站为代表的通信基础设施建设市场,功率和散热要求高,频谱效率要求高,集成度要求一般。另一个是移动终端市场,生命周期较短(1-2 年),周期性较基站射频市场弱,但规模更大。终端射频主要器件由功率放大器(PAs)、低噪声放大器(LNAs)、开关、双工器、滤波器和其他被动设备组成。

智能手机的功能日益全面,组件越来越复杂,剩余空间越来越小,对射频前端组件的集成度要求也就越来越高,因此模块化的射频前端将成为趋势,其价值将超过分立射频器件价值的总和。未来 5G 终端,集成的射频前端 RF 套片的价格甚至将超过主芯片,成为手机主板中最贵的器件。同时,5G的到来对射频芯片功耗和小型化提出了更高的要求,高频通信的射频是全球面临的普遍性难题。全球领先的射频相关企业已经展开了5G高频通信所需的射频芯片研发。博通在2016年推出了主要针对60GHz频段WiFi标准(802.11.ad)的毫米波收发机芯片BCM20138,并积极推出满足移动网络需求的高频射频器件。

目前4G全网通手机前端RF套片的成本已达到8-10美元,含有10颗以上射频芯片,包括2-3颗PA、2-4颗开关、6-10颗滤波器。5G的到来会使得RF套片的成本超过手机主芯片,物联网的爆发也对射频器件的需求推波助澜。手机射频前端模块和组件市场2017年市场规模为150亿美元,预计到2023年将达到350亿美元,复合年增长率为14%。其中滤波器为第一大市场,将从2017年的80亿美元增长至2023年的225亿美元,年复合年增长率为 19%。滤波器约占整体成本50%,是射频的重要组成部分。但是,在滤波器方面,主要供货厂商为美国企业Avago、Qorvo、Skyworks以及日本企业TDK、村田、太阳诱电。我国厂商也在积极布局,SAW滤波器厂商有麦捷科技、中电二十六所、中电德清华莹、华远微电和无锡好达电子,麦捷科技等生产的SAW滤波器已经开始逐步批量出货至二线厂商,并在积极向市场推广,寻求国产突破。BAW滤波器暂时还处于研究所的研发阶段。

2、全球手机射频器件市场格局

2020年射频芯片市场可达190亿美元,而高端市场基本被Skyworks、Qorvo和博通3家垄断,高通也占一席之地。国货只能卖给一些小品牌手机,且多为2G、3G芯片,4G射频芯片基本依赖进口。手机上的射频芯片占整个线路板面积的30%~40%。目前手机中所有核心器件都完成了国产化,只有射频器件仍然95%由欧美厂商主导,尚未有亚洲厂商可以进入市场。但是国内在军工等方面的射频本身已经存在一些积累,近几年国内射频的公司也取得了很大的突破。一些有历史背景的公司如德清华莹、好达等产品在手机品牌客户加速认证,一些有海外经历的创业公司如 Vanchip、卓胜微、瑞宏和瑞石等也取得了非常快速的成长。未来几年在switch、saw filter、PA 和上游晶体材料上面将持续推进国产化替代,相应的A股上市公司信维通信、天通股份和三安光电等标的将持续受益。

5G通信的到来为射频前端带来诸多挑战,包括更多射频通路下的布局空间挑战、更多射频通路下的成本挑战、更高功率输出、更高工作频段对射频器件性能的挑战。目前在射频前端的各个市场中, SAW 滤波器的供应商主要是美国和日本厂商,包括 Qorvo、博通(收购 Avago)、Skyworks、Murata、TDK 和太阳诱电。其中 Murata 占据 SAW 滤波器的 50%的市场,其次则是 TDK。BAW 滤波器市场基本由 Qorvo 和 Avago 垄断。中国厂家由于在专利和工艺方面尚未成熟,目前只在低端的 SAW滤波器市场上可以量产,供应商有麦捷科技、中电德清华莹、华远微电、无锡好达电子,其中只有无锡好达和华远微电打入了手机市场。国内厂商的滤波器还不能做进集成模块,只能做成低端外挂的分立器件,滤波器是中国厂商进军手机射频前端的最大门槛。

3、国内外射频器件主要厂商

射频器件目前市场规模超过200亿美元,4G+、5G、物联网等对射频器件的爆发性需求也会加速它的发展。目前95% RF器件依靠进口的现状给中国芯片巨大的增长空间,移动通讯领域的平台厂商高速进入射频行业,也让我们重新审视国产射频芯片的发展。过去几年虽然出现了数家国产专业射频芯片设计企业,但大多徘徊在2G、3G的低端领域,在4G手机的射频前端方案,还少有可参与高端竞争的产品。不过,国产射频器件最近也开始有亮点出现,唯捷创芯(Vanchip)公司针对高通平台开发的最新一代4G射频Phase2-61产品,Vanchip的这款产品是历史上国产射频方案第一次在整体性能指标方面赶上和超过了世界一线厂家的主力产品。该款产品同时也可以应用在MTK平台上,高频段功耗表现同样惊艳。滤波器产品的国产替代化同样也取得了一定进展,利用2016年手机元器件整体缺货的机会,无锡好达电子的SAW滤波器产品成功进入中兴、金立、魅族等手机供应链。另一方面,国内功率放大器设计厂商如紫光展锐等,也成立了MEMS研发团队,力争在滤波器、双工器等领域取得突破。

随着5G手机和无线基础设施技术的成熟,相关应用将会出现。许多厂商已经在为占领新的市场提前做好了准备。二月初,高通和TDK联合宣布合资企业—RF360控股新加坡有限公司已筹备完成,合资企业将协助高通射频前端业务部门为移动终端和新兴业务领域提供射频前端模块和射频滤波器的完全整合系统,包括CMOS、SOI与砷化镓功率放大器、广泛的切换器产品组合、天线调谐、低噪声放大器以及封包追踪解决方案。归入紫光展锐的锐迪科也在强势出击射频前端市场。华为海思也一直在开发自己的射频前端方案。此外,英特尔(Intel)、三星(Samsung),以及领先的RF CMOS/SOI代工厂(GLOBALFOUNDRIES、TOWERJAZZ、台联电、台积电等)都在布局5G射频产业。

七、工业软件

1、工业软件分类

工业软件按照应用分为研发设计类、生产调度和过程控制类、业务管理类三大领域,具有分析、计划、配置、分工等功能,能够从机器、车间、工厂层面提升企业生产效率、促进资源配置优化、提升生产线协同水平,对工业化与信息化融合、数字世界与物理世界融合有举足轻重的作用。

研发设计类软件市场外资企业占据着主导地位,CAD 类软件国内企业大多以跟随为主,PLM 类软件国内企业在影响力和成熟度方面与行业龙头存在一定差距,EAD 类软件也基本被外资企业垄断。业务管理类软件市场中外企业竞争激烈,市场格局逐渐固化。主流企业开始转移战略中心,如SA与Oracle等外商结合自身储存业务优势发展云服务,SaaS 业务已实现快速增长。生产调度和过程控制类软件企业前身是大型流程型工业企业的信息化部门,初时带有一定的行业特色,而后随着企业发展演化至多元化,跨界发展成为趋势。细分行业来看,电力、能源等行业仍由外商占领头地位。

2、全球工业软件市场格局

2017年全球工业软件市场规模达到3570亿美元,同比增长6.23%,中国工业软件市场规模达到1406亿元,同比增长13.8%。2018年,全球工业软件市场规模达到26472亿元,同比增5.20%;中国工业软件市场规模达到1678.4亿元,近四年来的复合增长率达16%。目前,我国工业软件市场规模仅为全球的十六分之一,但我国工业生产总值占全球比重却超过20%,未来国内工业软件发展空间广阔。工业软件构成中主要以业务管理为类主,占比达到53%,生产调度及过程控制类占比25%,研发设计类占比22%。

在研发设计类软件中,外资企业以达索、西门子PLM、Autodesk为代表占有技术和市场优势,国内企业如神舟航天软件、金航数码等在军工航天领域占据较大市场份额,而数码大方、英特仿真等企业在研发投入占比方面领先其他企业。总体来看,在汽车研发、建筑CAD等领域,未来竞争将十分激烈。

在生产控制软件领域,西门子继续保持行业龙头地位,而南瑞、宝信、石化盈科等企业在电力、钢铁冶金和石化行业深耕多年,客户数量多且关系稳定。由于行业间差异较大存在壁垒,生产控制软件领域的企业业务大多数集中在垂直行业内部,率先突破行业壁垒拓展业务将成为企业制胜的关键。MES在发达国家已实现产业化,而我国MES行业发展历程较短,相关企业目前普遍有规模较小,竞争力较弱,并且现阶段国内制造业企业中 MES 的使用率仍然较低,市场潜在发展空间巨大。

信息管理类软件市场目前处于群雄割据的状态。ERP行业市场、技术壁垒较高,呈现出寡头市场的特征,少数几个领导厂商占据绝大部分市场份额,拥有市场定价权并分享主要利润。SAP、Oracle 等国外厂商一直占据主导地位。本土厂商在国内软件市场有得天独厚的优势,在经历了导入、成长和普及的长期发展过程以后,中国 ERP 企业的发展进入了新阶段,同时用友、金蝶等厂商坚定发展云计算业务,使得本土厂商孕育出弯道超车的可能。2018年,金蝶年营收28亿元,云业务收入为8.49亿元,云服务占总业务收入的30%,公司在云服务上积累的先发优势有助于其充分享受行业云化带来的红利。

总体来讲,国内自主工业软件发展现状可以概括为“管理软件强、工程软件弱;低端软件多,高端软件少”。但是我国工业软件市场规模的逐年增长,这一现状正在改变。2017年中国工业软件行业市场规模达到1406亿元。在中国制造2025的大背景下,工业企业转变发展模式、加快两化融合成为大势所趋,工业软件以及信息化服务的需求仍将继续增加,CCID数据显示预计2018年中国工业软件市场规模为1678.4亿元,近四年来的复合增长率达16%。2018年前七大ERP厂商中中国供应商占四家,分别是用友网络31%,金蝶国际12%,浪潮国际11%和鼎捷6%。预计2021年我国工业软件市场规模将达到2631.1亿元,年均增长超过16%。

3、国内外代表企业

在国家科技重大专项以及相关产业政策的支持下,中国工业软件从无到有已基本形成完整的国产工业软件产品体系。国内工业软件发展可以分为三个阶段:第一,是软件本身的发展阶段;第二,是软件的协同应用阶段,在这个阶段业务流程进行串通和优化;第三个阶段是“工业云”的阶段,在这个阶段软件不再是单一的软件,而是集成多种软件,并提供“软件+服务”的整体解决方案。在中国工业软件市场上,80%的设计软件、50%的制造软件等核心工业软件均为国外品牌所占领,中国企业仍然是屈指可数。

我国也有在电子CAD技术基础上发展起来的自主EDA软件,例如华大EDA和EasyEDA等产品。经过了多年的技术积累,拥有一大批成功用户案例。对于模拟电路或全定制设计电路,国产EDA与美国主流EDA工具在设计原理上并无差异,但软件性能却存在不小差距,主要表现在对先进技术和工艺支持不足,和国外先进EDA工具之间存在“代差”。国外EDA三大巨头公司Cadence、Synopsys及Mentor,占据了全球该行业每年总收入的70%。

但是,随着国家政策大力推进相关产业发展,国内也涌现出了一些优秀的工业软件企业。中望软件坚持自主研发创新,让中国拥有了自己的二维CAD和三维CAD/CAM自主技术,改变了世界CAD技术格局。中望软件是国际领先的CAD/CAM软件与服务提供商,国内唯一同时拥有完全自主知识产权二维中望CAD、高端三维CAD/CAM软件中望3D的国际化软件企业。中望软件用二十年的时间实现了国产CAD软件“从二维到三维,从CAD到CAM”的跨越式发展”。目前,中望软件在持续夯实二三维CAD核心技术的基础上,正投入力量自主研发专业CAE软件。未来中望软件将能一站式满足用户从CAD设计到数据分析,以及生产制造全流程的应用需要。

八、环氧树脂

1、环氧树脂行业发展

碳纤维产业链包括上游原丝生产、中游碳化环节、下游复合材料及其应用,环氧树脂作为复合材料可以使碳纤维质量比金属铝轻,但强度却高于钢铁,并且具有耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变等特性。环氧树脂具有优良的物理机械和电绝缘性能,附着力强,能将碳纤维粘接在一起。碳纤维按照力学性能可分为高强型、超高强型、高模量型和超高模量型。采用日本东丽公司的产品代号,T指横截面面积为1平方厘米单位数量的该类碳纤维可承受的拉力吨数。目前,我国已能生产T800等较高端的碳纤维,突破了国产T1000碳纤维和M50J、M55J、M60J石墨纤维实验室制备技术,具备开展下一代纤维研发的基础。但日本东丽早在上世纪90年代就已经掌握这一技术。环氧树脂的耐候性与玻璃化转变温度有直接关系,复合材料在航空领域应用时,普遍要求环氧树脂玻璃化转变温度不能低于180℃,而目前国产树脂领域绝大多数企业还不具备相关技术。

2000年以来,随着国民经济快速,稳健发展,环氧树脂行业也得到了长足进步。中国环氧树脂业生产量由2000年的6万吨增加到2005年的30万吨以上,到2014年达到108.8万吨以上;消费量由2000年的18万吨增加到2005年的65万吨,年均普遍增加率达30%,到2014年达126.33万吨,2008年至2014年年均普遍增加率达9.48%。2017年环氧树脂产业链上各产品景气度明显上升。双酚A市场亦创下3年来新高,达到2014年7月份中旬水平。液体树脂更是达到了2009年以来的新高。环氧氯丙烷、固体环氧树脂达到了2012年以来7年的新高。其中环氧氯丙烷更是表现亮眼,年内振幅高达136.84%。

2、全球环氧树脂行业格局

2016年世界环氧树脂总产能约为477万吨/年。近年,全球环氧树脂企业经过一系列的兼并重组,前三甲为陶氏化学、台湾南亚塑胶和迈图特种化学,其产能分别占全球总产能的15%、12%和10%。目前国内中、低端品种产能严重过剩,高端产品严重依赖进口。大量高附加值、高技术含量的环氧树脂仍然依赖进口,如高纯度电子级环氧树脂、高纯度耐辐射环氧树脂、高纯度阻燃环氧树脂、高纯度液晶环氧树脂、高纯度多官能团环氧树脂等。我国是环氧树脂生产大国,但还不是强国。2017年国内产能约230万吨,产量约120万吨,产能利用率仅52%。高端碳纤维在波音B787机型上的应用,使用东丽公司生产的碳纤维复合材料已占总材料用量的50%。2016年,东丽公司的碳纤维产量约为4万吨;而我国碳纤维企业30多家,总产能2万吨左右,实际产量约7000吨。

3、国内主要厂商

中国环氧树脂产能占全球高过45%,包括外企在中国的生产工厂如陶氏化学,韩国国都,台湾长春,台湾南亚塑胶,宏昌化工,香港建滔化学;也有本土优秀企业如三木化工,扬农化工,巴陵石化等。2000年我国环氧树脂产能达到为16万吨,产量为10万吨。2007 年年产能达到100万吨。2017年产能进一步增至230万吨。预计未来中国环氧树脂产能还将进一步增长。未来5-10年,中国环氧树脂行业将会进一步规范化,生产成本过高、环保不合格、产品档次低的企业将被淘汰。同时,国内支柱产业加快发展给环氧树脂行业带来无限商机,如汽车领域,信息产业,能源、交通运输、建筑产业,这些发展方兴未艾的支柱产业都是应用环氧树脂的生力领域,会对环氧树脂带来巨大的市场需求。此外,2018年4月商务部出台对美加征关税商品清单中也有环氧树脂,这将大大有益于国内环氧树脂企业的发展。

中国环氧树脂制造商众多,但万吨级规模以上的企业为数不多。中国环氧树脂主要研发生产企业有广州宏昌电子材料工业有限公司,巴陵石化岳阳石油化工总厂,蓝星星辰新材料有限公司,广东汽巴高分子化工有限公司,江苏三木集团公司,大连齐化化工有限责任公司,无锡迪爱生环氧有限公司等。

宏昌电子公司为中国第一家有能力生产高端电子级环氧树脂的专业生产厂商,主要产品为电子级环氧树脂。公司产品可应用于电子行业的覆铜板、发光二极管、回扫变压器、电容器等电子零件,以及环氧模塑料、航天及军事用途的特殊复合材料、胶粘剂与工艺品等行业。生产能力已达7.3万吨/年,其中液态环氧树脂产能为5.5万吨/年。公司珠海厂区拥有11.7万吨/年产能,已经于2017年9月进入试生产,2018年5约取得危险化学品安全许可证,正式投产,公司将利用珠海厂在国家级工业园区的高起点基础上,进一步提升珠海厂的产能,目前环氧树脂产能在8万吨左右,通过技术改造提高7.5万吨,技术改造后预计珠海厂区环氧树脂年产达15.5万吨。公司的高端电子级环氧树脂可完全替代进口电子级环氧树脂,填补中国在高端电子级环氧树脂的空白。2019年年报显示,2018年公司环氧树脂产能约9.75万吨,销量约9.62万吨,产、销量分别较上年度增长 29.48%、23.25%。环氧树脂产品已有符合覆铜板行业无铅制程的环氧树脂、无卤阻燃环氧树脂,应用于LED封装的环氧树脂,风力发电机叶片用的环氧树脂等,都是属于符合绿色环保和节能产业方向的产品。

九、光刻胶

1、光刻胶应用种类分布

光刻胶是国际上技术门槛最高的微电子化学品之一,在大规模集成电路的制造过程中,光刻和刻蚀技术是精细线路图形加工中最重要的工艺,占芯片制造时间的40%~50%,光刻胶是光刻工艺得以实现选择性刻蚀的关键材料。光刻胶的应用范围主要有PCB板,LCD,LED和半导体,前面三种技术要求相对较低,但我国企业仍然没有实现完全自给。而半导体光刻胶技术壁垒较高、市场高度集中,几乎被日美企业垄断,生产商主要有日本JSR、信越化学工业、日本TOK、陶氏化学等。

光刻胶的波长与集成电路线宽相适应,由紫外宽谱向g线(436nm)→i线(365nm)→KrF(248nm)→ArF(193nm)→F2(157nm)的方向转移,并通过分辨率增强技术不断提升光刻胶的分辨率水平。目前,半导体市场上主要使用的光刻胶包括G线、I线、KrF、ArF四类光刻胶,其中G线和I线光刻胶是市场上使用量最大的光刻胶,在半导体制程不断缩小的情况下仍有需求。ArF浸没式的制程节点已至22nm,是目前最为先进的技术。日美企业基本垄断了g/i线光刻胶、KrF/ArF光刻胶市场。g线,i线,KrF,ArF四种主要的光刻胶,前面两种我国已经能量产,KrF已经通过认证,ArF光刻胶将在2020年研发完成并完成认证。中国本土光刻胶企业的发展还有赖于本土集成电路制造企业的壮大,而目前我国还不是全球集成电路制作中心。

2、全球主要厂商

光刻胶成分复杂,主要成分有高分子树脂、色浆、单体、感光引发剂、溶剂以及添加剂。涉及技术复杂,需从低聚物结构设计和筛选、合成工艺的确定和优化、活性单体的筛选和控制、色浆细度控制和稳定、产品配方设计和优化、产品生产工艺优化和稳定、最终使用条件匹配和宽容度调整等方面进行调整。作为生产光刻胶最重要的色浆,至今依赖日本。而核心技术至今被TOK、JSR、住友化学、信越化学等日本企业所垄断。

过去我国对发展集成电路产业的规划布局不合理、不完整,重视生产加工环节的投资,而忽视了重要的基础材料、装备与应用研究。所以现在呈现的状态是整个产业中间加工环节强,前后两端弱。我国在2000年左右才开始着手光刻胶的研发,目前整体还处于起步阶段,工艺技术水平与国外企业有很大的差距,尖端材料及设备仍依赖进口。例如,京东方目前已建立17个面板显示生产基地,其中有16个已经投产,但京东方用于高端面板的光刻胶仍然由国外企业提供。目前光刻胶市场上的参与者多是来自于美国、日本、韩国等国家,包括陶氏化学、杜邦、富士胶片、信越化学、住友化学、LG化学等等,中国公司在光刻胶领域也缺少核心技术。

3、国产化进程及主要厂商

与国外先进光刻胶技术相比,国内产品落后4代,目前主要集中在PCB光刻胶、TN/STN-LCD 光刻胶等中低端产品。PCB领域已初步实现进口替代,LCD 和半导体用光刻胶等高端产品仍需大量进口,正处于由中低端向中高端过渡阶段。

PCB光刻胶:自2002年起,我国逐渐从 PCB 光刻胶进口大国转变为PCB 出口大国。2015年我国PCB光刻胶产值达12.6亿美元,占全球市场份额高达70%。在PCB领域,干膜已被外资把控,油墨部分已有国产替代,进口替代率达到46%,容大感光、广信材料等公司是主要参与者。

LCD光刻胶:我国高档 LCD 光刻胶基本依赖进口,市场主要由日本及韩国的厂商垄断。国内厂商在该领域也已起步,目前从事彩色光刻胶研究的主要有北京鼎材、浙江永太和阜阳欣奕华;黑色光刻胶的行业集中高度更高,厂家主要集中在日本和韩国,目前国内的主要有江苏博砚在进行生产,阜阳欣奕华也在从事相关的研究。晶瑞股份在TP用光刻胶方面市场占有率较大,并已经向TFT array阵列用光刻胶布局,永太科技、上海新阳等公司是滤光片用彩色和黑色光刻胶的进口替代参与者。

半导体光刻胶:国内半导体光刻胶市场基本被国外垄断,日美企业垄断 g/i 线光刻胶、KrF/ArF 光刻胶市场,生产商包括 JSR、TOK、陶氏化学等。国内企业持续加大研发投入和创新,如苏州瑞红、北京科华等,有望持续引领半导体光刻胶国产化进程。分立器件用光刻胶已经完全实现进口替代,集成电路用光刻胶已经实现了部分技术突破。国家高度重视,晶瑞股份和北京科华(南大光电持股31.39%)是两大主要标杆企业。

国家对半导体在资金、政策上大力支持,国内光刻胶企业数量从2012年的5家增长到2017年15家,少数企业在中高端技术领域已取得一定突破。苏州瑞红和北京科华分别承担了02专项i线(365nm)光刻胶和KrF线(248nm)光刻胶产业化课题。目前,苏州瑞红实现g/i线光刻胶量产,可以实现0.35μm的分辨率,248nm光刻胶中试示范线也已建成。北京科华KrF/ArF光刻胶已实现批量供货。

苏州瑞红

苏州瑞红是上市公司晶瑞股份的全资子公司,1993年开始光刻胶的生产,是国内最早规模化生产光刻胶的企业之一,承担了国家重大科技项目02专项 “i线光刻胶产品开发及产业化”项目,在国内率先实现目前集成电路芯片制造领域大量使用的核心光刻胶的量产,可以实现0.35μm的分辨率。

北京科华

北京科华成立于2004年,建有国内第一条拥有自主知识产权的年产500吨i线光刻胶生产线,打破了我国i线光刻胶长期依赖进口的局面,目前其已完成了年产能10吨的248nm KrF光刻胶生产线的建设。据悉,北京科华193 nm ArF干法光刻胶中试产品也已完成在国内一流集成电路制造企业的测试。

星泰克

星泰克成立于2010年,专业从事高性能光刻胶及配套试剂的研发、生产和销售,目前产品包括图形化蓝宝石衬底(PSS)专用光刻胶、剥离(lift-off)光刻胶、柔性光刻胶、纳米压印光刻胶、高硅耐刻蚀光刻胶、DUV光刻胶、王水光刻胶及各类显影液和去胶液等,广泛应用于LED、LCD、IC、MEMS、封装等领域。

飞凯材料

飞凯材料主要从事高科技领域适用的紫外固化材料及其他新材料的研究、生产和销售,目前逐步渗入包括光刻胶在内的其他紫外固化材料及其他新材料应用领域,其光刻胶项目(主要用于PCB领域)已于2016年3月全部建设完毕并投入使用,光刻胶产品已通过两家客户认证,TFT光刻胶、LCD 光刻胶目前正处于客户认证过程中。

上海新阳

2018年3月,半导体材料企业上海新阳发布公告称,拟与合作方共同投资设立子公司开展 193nm(ArF)干法光刻胶研发及产业化项目,计划总投资 2亿元人民币,其中全球最早涉足193nm光刻胶技术人员之一邓海博士的技术团队在子公司占股20%。2018年5月,上海芯刻微材料技术有限责任公司(以下简称“芯刻微”)正式设立。但2019年5月10日,上海新阳发布公告称,公司拟以 0 元受让合作方持有的上海芯刻微公司20%股权,并解除双方签订的《193光刻胶项目合作开发协议》及基于“开发协议”达成的一切合作。目前,上海新阳193nm光刻胶产品处于实验室研发阶段。

十、数据库管理系统

1、全球数据库管理系统排名

数据库管理系统其功能和常见的图书管理系统没什么差别,挑战在于当数据量达到TB或PB级别时,关系型数据库管理系统(RDBMS)的性能将会下降。目前全世界最流行的两种DBMS是甲骨文公司旗下的Oracle和MySQL,其他竞争者还有IBM公司的DB2、Informix,微软公司的SQLserver以及开源的MariaDB等等。目前,甲骨文、IBM、微软和Teradata几家美国公司占据了大部分市场份额。国内DBMS企业最早源自1990年代的高校,但经过多年的研发,产品的稳定性一直不足,不敢做有挑战性的性能测试,无法让市场信服,国内企业更加不敢“委以重任”。之前DBMS国货的市场份额非常少,而且银行、电信、电力等要求极端稳妥的企业,不会考虑国货,一线技术人员对国产化替代积极性不高。况且,传统的数据库管理系统具有先发优势、完善的售后技术支持,系统迁移需要支付高额的迁移成本,因此企业难以迁移到新系统。但2018年Gartner最新报告《数据库的未来就是云》显示,2018年阿里云在云数据库管理系统(DBMS)收入排名中全球第三,阿里云的市场份额在DBMS供应商中排名第三。阿里云是开源DBMS的开拓者,也是分布式DBMS的倡导者。该公司拥有全套数据库产品,包括关系型、NoSQL和分析数据服务,再到数据库迁移工具。如今,阿里云已成功将大约40万个数据库迁移至云端。

DB-Engines排名在业界引用较多,权威性很高,相对客观。DB-Engines通过6个方面的统计数据综合评估各个数据库产品得分并给出综合排名:1) 数据库相关网站数量;2) 公众关注度;3) 技术讨论活跃度;4) 招聘职位;5) 专业档案;6) 社交网络信息。根据DB2019年1月的排名,排名前5的Oracle、MySQL、Microsoft SQL Server、PostgreSQL、MangoDB,只有PostgreSQL、MangoDB市场占有率相比2018年12月有所上升,并且他们也是2018年增长最快的DBMS,涨幅分别79.93%、56.24%。

2、国内数据库管理系统开发优势、劣势

目前中国数据库厂商大多是基于开源数据库引擎开发或基于成熟数据库源码进行自主研发。但仍然不是国产数据库的最终出路。真正的自主研发应当采用全新架构,从零开始设计和实现数据库的方式,周期长、难度高,但是国内也有公司有所进展。OceanBase团队用了七年的时间从零开始自研成功了一款通用关系数据库。从淘宝收藏夹开始试水,全部替换支付宝的Oracle数据库,最后承载蚂蚁金服100%业务。2017年“双十一”时期,支付宝支付峰值高达到25.6万笔/秒,数据库操作峰值达4200万次/秒,OceanBase顺利完成了任务,以分布式架构在普通硬件上实现了金融级高可用性和性能。2016年世界互联网大会,OceanBas作为国产数据库产品第一次入选世界互联网领先科技成果。在新型的云数据库市场上,近年来的互联网公司尤其是阿里云,在中国的云计算市场上占据了主导地位。POLARDB是阿里云自研的下一代关系型云数据库,兼容MySQL、PostgreSQL、Oracle引擎,存储容量最高可达100TB,单库最多可扩展到16个节点,适用于企业多样化的数据库应用场景。

相对于国外的数据库产品,中国目前尚无世界级的基础软件企业。相较于起步早且发展成熟的Oracle,国产数据库在技术储备、研发投入、产品成熟度、品牌、上下游生态环境、客户规模等方面都有很大的劣势。2016年我国数据量软件市场规模增长至101.45亿元,而国产数据库占比不足10%。另外,国内市场尚未成熟,国产软件为了抢占市场,使用低价策略,不断压缩国产软件的市场利润。数据库领域的人才竞争压力也很大,市场上对高级人才的需求量极大,进行人才储备也是目前国产数据库厂商最大的诉求。海量的用户和客户与有限的团队力量之间的矛盾是很多企业正在面临的痛点。

但是国产数据库也有自身的优势所在。国产数据库由于是本地化原厂服务,在服务上有很大优势,各个厂商都力争提供良好的服务来弥补产品上的不足。另外,中国市场用户众多,应用场景复杂程度较高,在中国精心打磨出的产品几乎可以应用到任何地方。OceanBase成功应用于蚂蚁金服后,全球第三大电子钱包PayTM(印度)核心系统也完全采用OceanBase数据库。此外,国产数据库厂商可以为用户的特殊应用场景提供定制化解决方案,可以针对用户要求对数据库进行定制开发。过去国产数据库很少受到资本市场的青睐,但近年来随着国产基础软件成熟度的不断提高,整体的投资环境越来越好,除了传统基础软件厂商之外,互联网厂商、行业集成商等也开始投入资源研发数据库。2017年PingCAP获得了由华创资本领投,多家投资机构跟投的1500万美元B轮融资,偶数科技也在2017年完成了共计数千万元的天使轮和A轮融资。

3、国内主要厂商

总体来看,国产数据库产品已经取得了明显进展:厂商发展迅速、进入国际视野、获得权威机构认可、产品已具备金融级性能和可用性、逐渐进入大中型企业核心应用等等。随着互联网、云计算的繁荣发展,分布式IT基础架构逐渐取代了传统的Scale-up架构,开源数据库开始流行,并且快速增长。如今,开源数据库在全球数据库前五名中稳占三席,MySQL受欢迎程度直逼Oracle。与此同时,国产数据库厂商快速成长,一些明星企业产品逐渐进入政府和大中型企业的核心系统,开始了国际化的进程。在2017年Gartner数据库厂商推荐报告中,中国厂商阿里云、SequoiaDB巨杉数据库、南大通用Gbase入选。在Gartner 2018年分析型数据管理解决方案魔力象限中,南大通用、阿里云、华为入选。

中国数据库领域还出现了很多致力于解决企业业务长期以来无法解决的痛点问题的新入局者,例如PingCAP和偶数科技。他们都刚刚发布了产品的新版本,TiDB 2.0 RC1和Oushu Database 3.0。TiDB是一个分布式关系型数据库,主要解决在数据量持续增长的情况下,传统单机关系型数据库面临的单点故障或单点容量限制等问题。Oushu Database是基于HAWQ打造的新一代数据仓库,采用了存储与计算分离技术架构。目前,众多国产数据库产品已经逐渐进入到众多企业系统中。巨杉数据库在金融领域表现突出,其数据库已应用在超50家银行用户的生产系统中。而达梦和南大通用的产品应用得更为广泛,覆盖了银行、国企、政务等众多核心行业领域。

十一、微球

1、微球主要应用领域

纳米微球是纳米和微米级的球形粒子,广泛地应用于现代工业生产和生活的方方面面,食品安全检测、疾病诊断、环境监测等许多行业都会涉及到微球的应用。同时,微球也是光电液晶面板的关键材料。中国光电液晶面板行业正在突飞猛进中,高世代液晶面板线的产业布局掀起了该领域的投资热潮,2019年上半年,中国液晶面板的全球市场占有率达到45.8%,但面板中的间隔物微球等关键材料仍然依赖进口。粒径高度均一的微球可以作为间隔物用于控制液晶盒厚;导电金球是连接芯片和面板的关键材料;利用微球的光学性能把微球涂到塑料膜的表面可以将点光源变成面光源,是背光源膜组的重要部件。

微纳米材料对国家战略性新兴产业的发展意义重大。在新医药领域,功能性多孔微球几乎是所有生物药和天然药分离纯化过程中不可缺少的材料。同时,微球作为药物缓控释的载体可以减小药物的毒副作用,增加药物的有效性,提高药品的质量。在食品安全检测领域,利用功能性微球的选择性吸附功能可以富集浓缩食品里极微量的有害物质,精确检测到有害物质的含量。在LED 照明领域,在LED芯片或封装材料里加入微球不仅可以大幅度提高LED发光效率,还可以增加光的柔和性。在化妆品领域,添加微球到在化妆品里不仅可以增加手感和抗紫外功能,还可延长有效成分的稳定性。在水处理领域,功能性微球即离子交换树脂已广泛地用于去除水里的杂质,以制备高纯水用于半导体和医药领域。在血液净化领域,微球可以用来选择性地去除血液里的有害物质,以达到血液净化的目的。

在医疗诊断领域,磁性和荧光编码微球已被广泛地应用于免疫分析,用于多样品或多标靶的高通量检测。在酶催化领域,微球作为酶固定的载体可以保持酶的高度专一性和催化效率,提高酶的稳定性和寿命,减小酶对产品的污染,实现生产的连续化和酶的循环使用。在标准计量领域,标准颗粒是用于计量领域的标准物质,可用于粒度分析仪的标定校准、滤材检测、粒子的评价、粉体的分析、环境科学、大气污染的研究等领域。在农业领域,微球作为缓控释载体可以有效控制杀虫剂的释放,增加杀虫剂的有效性,降低杀虫剂对环境的污染及毒性。在军事领域,微纳米材料已广泛地用于隐形飞机、防生化武器等。

2、国内外微球技术差距

2019年大陆的液晶面板出货量达到全球的45.8%,产业规模有几千亿美元,位居全球第一。但面板中的间隔物微球,以及导电金球,全世界只有日本一两家公司可以提供。基础材料方面,国内基础原料质量差。苯乙烯的国内产能虽然位居世界首位,但是萘含量高,用其生产出来的间隔物微球机械强度低、变形大,不能满足控制液晶显示的要求。另外,生产高性能微球需要用不锈钢反应釜。国产反应釜生产的微球铁含量超标,需要用进口反应釜的铁含量才能达标。技术工艺方面,纳微科技有限公司的江必旺博士经过十多年研发,绕过“筛分法”,发明“种子法”,打破了日本的技术垄断,种子法生产周期只有6天,让下游产业极大受益。虽然纳微开发了比日本先进的微球制造技术,但国产的原料质量及不锈钢性能仍然拖后腿,会浪费大量时间和精力。

3、国内微球技术研发进展

在微球技术的研发探索中,苏州纳微科技有限公司是国内的先行者。纳微科技开发出微球单分散精准控制技术,根本性解决了间隔物微球的研制和量产难题。相比于国外公司,纳微在制备成本、供货周期及产品规格等方面都有较大优势。国外主要通过精细筛分来实现对微球直径的控制,而纳微科技采用了更先进的“种子法”来制备,可以将6个月的生产周期缩短至6天,这是纳微科技的独特优势。目前,纳微科技已能够提供粒径范围从5纳米到1000微米范围内不同结构、不同材料组成、任意大小单分散微球,产品种类超过3000种,成为世界上能够提供最多品种的单分散性微球产品的供应商,也是跨最多领域微球应用技术的领导者。目前公司已申请了30多项发明专利,产品成功地应用到不同领域。

在平板显示领域,纳微间隔物微球已成功地取代日本进口产品,获得近50%国内市场份额,用于光扩散膜(板)的光扩散微球已取得中试成功,下半年将投入规模化生产。用于连接芯片和面板的关键材料导电金球也已获得研发成功,年底将实行产业化。在生物医药领域,纳微开发的生物分离纯化介质微球成功地应用于国内外胰岛素、高端抗生素、抗体等生物制药过程,打破了国外对国内分离纯化介质的长期垄断。纳微已成为继美国GE之后第二家可规模化生产高效单分散聚合物分离介质的公司。目前也是全球唯一一家可规模化生产单分散二氧化硅色谱填料的公司。在食品安全检测领域,纳微首次开发出单分散固相萃取填料,可用于富集、浓缩食品样品中的微量物质,使得食品安全检测更加精确可靠。在标准计量领域,纳微已开发出一系列标准颗粒,标准颗粒的种类已位居世界前5名。在医疗诊断领域,纳微研发的功能性磁性微球已用于诊断试剂,目前正与其它厂家合作开发荧光编码微球用于高通量诊断领域。

药物微球方面,2009年,丽珠成功研发并产业化上市了中国第一个缓释微球制剂——注射用醋酸亮丙瑞林缓释微球。2011年始,丽珠开始对微球制剂共性关键技术问题进行深入研究,并开发一系列新品种。2013年,丽珠从海外引进以徐朋博士为首的缓释微球技术团队。另外,圣兆药物微球制剂进展也较快。圣兆药物成立于2011年,2015年挂牌新三板。公司致力于打造国内领先的创新制剂研发平台。预计在研S3项目、B01A项目2017年下半年进入生产试验阶段开始生产工艺验证,并制备临床试验样品。按产品的研发周期预判,相关产品或可在2020~2021年上市。公司研发主管经验丰富,产品上市可期。

十二、高端轴承钢

1、国内高端备用钢材现状

超大输量管线钢和第二、第三代汽车钢的需求量未来将大幅增加,钢铁材料的发展方向和趋势是高洁净度、高均匀性、超细组织、高精度和高附加值,国内钢铁制造急需解决关键基础钢铁新材料先进的制造工艺和用户应用技术。我国关键基础钢铁新材料的质量、性能、绿色化水平显著提高,但高端装备用材料方面仍然与国外有很大差距。一般而言,在钢铁行业8个PPM的钢属于好钢,5个PPM的钢属于顶级钢,高端轴承所需要的正是顶级钢材。高端轴承用钢的研发、制造与销售基本上被世界轴承巨头美国铁姆肯、瑞典SKF所垄断。这些国外厂商在山东烟台、济南采购中国的低端材质,运用他们的核心技术做成高端轴承,转而以十倍的价格回售给中国市场。钢材的工艺技术发展水平、品种质量状况明显优于国内钢材。高端装备用钢铁材料需要国家、行业等方面的政策支持,加强了关键技术突破,同时还需要产业规模扩大、产业链完善,关键钢铁材料功能性明显、具有特定的服务领域。

目前我国高端备用钢铁材料行业发展与国外的差距主要体现在三个方面。一是钢材生产工艺较为落后、产品自主开发能力弱。高端装备钢铁材料产品结构偏低端,关键基础钢铁材料严重依赖进口,关键技术如特种耐腐蚀油井管、船用耐蚀钢、高速铁路用车轴及轴承钢、高标准模具钢等关键基础钢材产品仍然受制于人。二是产品开发与下游市场需求衔接不够。企业间合作松散,协同创新能力欠缺,产品开发与用户企业实际需求结合不紧密,严重阻碍了高端装备关键基础钢材的发展。三是相关标准不能适应用钢行业快速发展的要求。生产工艺控制水平不够高、生产管理控制指标宽松会造成国内优质钢材产品批次质量波动较大。企业精细化管理和生产水平较低,生产技术水平落后于装备水平。

2、国内外高端钢铁产品差距

国内外高端钢铁产品的差距可以从以下四个领域的用钢现状体现出来。

在海洋工程装备与高技术船舶关键用钢方面,我国亟待开发高端品种。目前,从用量上看,我国90%的海洋装备用钢都可以自给,但从品种规格上看,占牌号数量70%的高端海洋装备用钢严重依赖进口。

在新型高铁和城市轨道用钢方面,我国发展并不均衡。当前,我国动车组整车技术在世界范围内处于并跑或领跑地位,但在轮对、转向架以及变速箱等关键技术中的关键材料生产上整体仍然处于跟跑或并跑阶段。其中,我国高速车轮应用时间较短,仍部分依赖进口。国内动车组车轴主要依赖进口,在动车组车轴技术要求、材料技术标准等方面缺乏系统的技术储备。国内主机厂生产的动车组所用的轴箱轴承品牌均为欧洲、日本的,我国真空脱气轴承钢冶金质量的稳定性和疲劳寿命与国外高品质真空脱气钢(高铁轴承用钢)存在一定差距。

在大型飞机结构性关键部件用钢方面,我国整体水平基本上可以满足国防军工、装备制造、国民经济发展要求,但与国际先进水平相比,仍存在较大差距,处于跟跑状态,在高性能理论设计和计算、广度和深度研究、先进设备生产、工艺参数优化等方面仍需努力。

在航空(航天)发动机及燃气轮机用高温合金方面,我国处于跟跑阶段,但在高温合金的研制和生产水平方面,与先进国家的差距正在拉近。

3、国内主要公司

国内特钢行业中,2018年我国重点优特钢企业共产钢材1.2亿吨,比2017年上升0.062亿吨,同比增长5%,其中非合金钢产量4647万吨,同比增7%,低合钢产量3731万吨,较上年有所下降,合金钢产量3457万吨,同比增11%。太原钢铁(集团)有限公司、中信泰富特钢集团、东北特钢集团、宝钢特钢有限公司、西宁特殊钢股份有限公司、宝钢不锈六家国有特钢企业,是特钢行业的优势企业,在行业中占有引领地位。六家企业产能总计达2800万吨钢,其中不锈钢达600万吨,轴承钢200万吨,合金工模具钢80万吨,合金结构钢800万吨,棒材1600万吨,线材200万吨,板材400万吨,管材100万吨.六家特钢企业生产已在数量上与国民经济发展大体适应。民营企业方面,天工国际有限公司、久立集团股份有限公司、永兴特种不锈钢股份有限公司,三家民营特钢企业的专业化、制品化特色突出,能对特钢行业转型升级提供借鉴经验。

2017年国内轴承钢品种产量总计达到300万吨以上,2018年1-6月份我国主要优特钢企业轴承钢材产量为196.66万吨,与去年同期相比增加17.13%。国内各钢厂在轴承钢品种方面产量差距也相对较大,前三名的中信特钢、东北特钢、巨能特钢的产量之和占国内总产量近60%的份额。国内高端轴承钢技术近日也取得了最新的突破。2018年7月,西王特钢首批高端稀土轴承钢顺利生产下线,技术性能达到了国际先进水平,产品品质超过了美国、欧洲相关标准,解决高端轴承钢技术“卡脖子”难题指日可待。

十三、高压柱塞泵

1、高压柱塞泵产品分类

高压柱塞泵是高端液压装备的核心元件,被称作液压系统的“心脏”。液压系统广泛应用于农林机械、化工、轻纺机械、能源工业机械、冶金工业机械、建材工业机械、机床行业,以及军工、航空航天、船舶等等。发达国家生产的95%的工程机械、90%的数控加工中心、95%以上的自动线都采用了液压传动技术。液压系统对于机械设备至关重要,而液压系统由动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和液压油五个部分组成。液压泵作为动力元件向整个液压系统提供动力,液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵、柱塞泵和螺杆泵。

高压柱塞泵属于动力元件。中国二重生产的国际最大的8万吨级模锻液压机,其高压柱塞泵就是进口美国的产品。我国的坦克、装甲车等军工机械,绝大多数使用的是进口高压柱塞泵。这些进口的液压泵,每台价格都在20万元以上。而这些液压泵的更换和维修,都会受到外国公司供货周期和提供服务的牵制。按用途的不同来分类,进口高压柱塞泵的种类非常多。高压柱塞泵大致可以分为以下几类:

2、国内外液压工业差距

我国液压工业的规模在2017年已经成为世界第二,但产业大而不强,额定压力35MPa以上高压柱塞泵90%以上依赖进口。高性能的柱塞泵,美德日等国外4家龙头企业占据中国市场70%以上份额,在技术方面却对中国严密封锁。国外的高压柱塞泵研究和应用始于二战期间,广泛应用于军舰、坦克等大量军工装备。我国则从上世纪80年代末90年代初才有科研机构与生产厂家开始研究开发这种产品,有关高压柱塞泵的基础理论研究薄弱,设计理念和水平落后,特别是三大摩擦副的材料和工艺,都没有取得实质性进展。

国内生产的液压柱塞泵与外国品牌相比,在技术先进性、工作可靠性、使用寿命、变量机构控制功能和动静态性能指标上都有较大差距,基本相当于国外90年代初的技术水平。我国液压产品品种只有国外的1/3,寿命为国外的1/2。并且我国生产的高压柱塞泵故障率高,只用一两个月就出现故障,国外的产品可以用一、两年。我国的平均无故障时间在2000小时以下,国外的可以达到8000小时以上。泵的容积效率低下,我国的柱塞泵容积效率低下,长时间运行状况下极易发生过度发热、内损,功效急速下降。

我国当前所面临的诸多“卡脖子”难题,在半导体制造方面主要是由于工艺不过关,即从基础材料到产品的加工环节;而对于传统制造业来说,难点则主要在于相关基础材料不能达到要求,问题来自于产业链上游。这与我国一直以来重科研、轻应用的学科发展思路有关。国内科研水平不低,但是科研成果难以进行国内工业应用,反而为国外产业所用。

3、国内相关公司

国内生产液压柱塞泵规模较大的有太重榆液、中航力源、北京华德等企业。

太重集团榆次液压工业有限公司是国内规模最大的高端液压产品制造企业之一。公司集高端液压产品研发、制造为一体,拥有液压行业唯一的国家级技术中心,拥有国内外先进的液压产品试验检测中心。产品用户遍布全国,出口东南亚、中东、欧美等国家和地区。近年来,太重榆液引进国际先进工艺技术,引进世界顶级的液压铸造专家、质量控制专家和软件设施等,初步实现了引进吸收再创新。2016年12月,太重榆液与德国液压传动工程技术有限公司签署合作协议。主要目的是解决高压柱塞泵的可靠性问题,借助国外机构的良好理论研究基础,配合太重榆液的先进生产制造设备。

目前,太重榆液在材料研究、柱塞泵、高压阀、多路阀等多项关键技术已经取得突破,产品已经实现了装机。自主研制开发的高承载、高抗磨配流盘装机的250规格柱塞泵在型式试验台上已经进行了4700小时满载跑合和10万次冲击,期间效率92%满足标准要求且运转无故障,远远超过我国标准要求的2400小时,且这样长时间的台架试验,在国内尚属首次。通过项目合作,拟提高额定压力35MPa250恒压变量轴向柱塞泵性能,在测试台上工作时间大于5000小时,二期项目达到8000小时或10000小时。

中航力源液压股份有限公司隶属中国航空工业集团公司中航重机股份有限公司。公司成立于1965年,是国内液压基础件研发生产基地和贵州省重点支持的出口单位,是国家级高新技术企业。1996年,公司将民品剥离重组,在上海证券交易所成功挂牌上市,成为中国液气密行业首家上市公司。2006年—2009年,根据集团公司要求,实施了借助力源液压上市公司为平台,整合重组集团公司内部资源,搭建了中航重机股份有限公司。公司是国内高压柱塞泵/马达产量最大、实力最强的研制生产企业,产品广泛应用于工程机械、农业机械等各领域。

十四、光刻机

1、光刻机是芯片制造的核心设备

光刻机是芯片制造的核心设备之一,广义的光刻机包括用于生产芯片的光刻机、用于封装的光刻机、用于LED制造领域的投影光刻机。光刻机被业界誉为集成电路产业皇冠上的明珠,研发的技术门槛和资金门槛非常高。光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、激光刻蚀等工序。经过一次光刻的芯片可以继续涂胶、曝光。越复杂的芯片,线路图的层数越多,也需要更精密的曝光控制过程。用于生产芯片的光刻机就是将光罩上的设计好集成电路图形通过光线的曝光印到光感材料上形成图形,目前是中国在半导体设备制造上最大的短板。

全球拥有光刻技术的公司只有美国的ultratech、荷兰的ASML、日本的Nikon和cannon。美国虽然是芯片界的鼻祖,但是光刻技术不如荷兰的ASML。而国内晶圆厂所需的高端光刻机完全依赖进口。我国的芯片海思麒麟845需要用到7纳米的光刻技术,而我国的光刻机只能够提供90纳米的光刻技术。光刻技术达不到芯片的要求,只能够作为研究过程中的纪念品。并且,由于西方瓦森纳协议的限制,中国只能买到报价仅1亿人民币的ASML中低产品。

2、全球光刻机市场分布

全球光刻机领域的龙头是荷兰ASML,占据全球90%的市场份额。在45nm以下的高端光刻机的市场中,占据 80%以上的份额,垄断了高端光刻机市场。ASML的单台EUV光刻机的售价超过了6.3亿元,毛利率高达到45.2%。ASML的光刻机全年出货仅12台,且没有现货供应,需要提前很久预订才会排队生产,并且对部分国家有严格的销售清单限制。第五代EUV光刻机使用的是波长13.5nm的极紫外光,技术难度大、投资金额高,尼康、佳能等厂商均放弃研发。而ASML在三星、台积电、英特尔共同入股提供研发资金的支持下,在2010年研发出第一台EUV原型机,2016年实现向下游客户供货。2017年,ASML公司在EUV光刻技术上拥有世界第二的专利申请量,员工总数约有16500人,研发人员超过6000人,营收高达676亿元。

在高端光刻机领域,除了龙头ASML,尼康和佳能也曾有一席之地。但是,近些年高端光刻机市场基本被ASML占据。主流半导体产线中只有少数低阶老机龄的光刻机还是尼康或者佳能,尼康的光刻机只能用超低的价格来抢占市场。ASML的EUV NXE 3350B单价超过1亿美元,ArF Immersion售价在7000万美元左右。而尼康最新的Ar-F光刻机售价还不到ASML的一半,但仍然无法挽回市场。一方面由于尼康失去了Intel这样的大客户。另一方面,尼康的光刻机在操作系统上设计的架构有缺陷,实际性能与ASML仍有不小差距,产品有瑕疵。Intel、台积电、三星用来加工14/16nm芯片的光刻机都是买自ASML,格罗方德、联电以及中芯国际等晶圆厂的光刻机主要也是来自ASML。

3、国内光刻机技术的突破

目前,国内光刻机技术最领先的是上海微电子装备有限公司(SMEE),在已量产的光刻机中性能最好的是能用来加工90nm芯片的光刻机,与国外技术差距较大。我国中科院长春光机所自上世纪90年代就在此领域展开了相关研究,但受限于国外设备技术封锁,以及自身技术薄弱等原因,进展一直远远落后。2008年将32-22nmEUV光刻技术列为重要攻关任务,2016年11月,由长春光机所牵头承担的国家科技重大专项02专项——“极紫外光刻关键技术研究”项目顺利完成验收前现场测试,初步建立了适应于极紫外光刻曝光光学系统研制的加工、检测、镀膜和系统集成平台,为我国光刻技术的可持续发展奠定了坚实的基础。中国目前有90纳米的光刻机,下一个技术台阶则是45纳米。另外,用于光刻机的固态深紫外光源也在研发进行中,还有电子束直写光刻机、纳米压印设备、极紫外光刻机技术也在研发。相应的升级的用的光刻胶,第3代折射液,等也在相应的研发中。

光刻机工件台是光刻机技术的难点之一,我国在该领域有很大的突破。为将设计图形制作到硅片上,并能在2~3平方厘米的方寸之地集成数十亿只晶体管,光刻机工件台在高速运动下需达到2nm的运动精度。我国的清华大学等单位不仅做出了满足90纳米光刻需要的工件台,针对28至65纳米光刻配套的双工件台也已研制成功,使我国成为世界上第二个研制出光刻机双工件台的国家。双工件台可以使生产芯片的速度增加到普通单工件台的3倍甚至更多,对国产芯片的制造有很重要的意义。但是,我国在激光光源和镜组方面仍有待突破,这也是导致我国在光刻机领域遭遇卡脖子困境的关键所在。

十五、芯片

1、中国芯片产业高速发展

芯片制作生产线非常复杂,涉及五十个行业、2000-5000个工序。首先提纯硅、切成晶元、加工晶元,之后还需要晶元加工的前后两道工艺,前道工艺分为光刻、薄膜、刻蚀、清洗、注入;后道工艺则主要是封装,光刻是制造和设计的纽带。中国集成电路行业共分芯片封装、设计、制造三部分,总体呈现高速增长状态。2004年至2017年,年均增长率接近20%。2010至2017年间,年均复合增长率达20.82%,同期全球仅为3%-5%。中国的芯片制造技术发展较快,但是集成电路制造工艺仍然落后国际同行两代。预计于2019年1月,中国可完成14纳米级产品制造,同期国外可完成7纳米级产品制造。长期的代工模式导致芯片设计能力和制造能力不足、研发投入不足、人才缺失等问题,导致核心技术受制于人、产品处于中低端的局面。

芯片的产业发展需要上下游产业链企业的合作,从全球分工的角度看,各国擅长的领域有所不同。荷兰可以生产技术顶尖的光刻机,而在芯片制造领域比较薄弱。美国拥有庞大的芯片产业链,芯片的设计、生产、封装技术都位居世界前列,但是美国芯片厂商的芯片制造设备仍然需要从ASML进口光刻机。芯片设计领域中,能够进行设计并达到世界一流水平的企业较多。国内有联发科、华为麒麟等企业,国外还有三星、高通、苹果、英特尔、AMD等世界巨头。而在芯片制造领域,能够制造并达到世界一流水平的企业只有台积电、英特尔、三星等少数几家公司。从这个角度来说,芯片制造比芯片设计的技术门槛更高。

2、核心集成电路

近几年,国内集成电路行业发展速度较快,2017年国内集成电路产业总体规模达到5411.3 亿元,同比增长24.8%。其中,集成电路设计业同比增长26.1%,规模达到2073.5亿元;集成电路制造业同比增长28.5%,规模达到1448.1亿元;集成电路封测业同比增长20.8%,规模达到1889.7亿元。2018年国内集成电路产业总体规模达到6532 亿元,同比增长20.7%。其中,集成电路设计业同比增长21.5%,销售额为2519.3亿元;制造业同比增长25.6%,销售额为1818.2亿元;集成电路封测业同比增长16.1%,规模达到2193.9亿元。但是长期以来中国在芯片设计方面主要使用海外资源、在芯片制造方面主要为海外客户加工、在芯片封测方面主要为海外客户服务,导致中国集成电路的产业结构与需求之间错配。

并且,目前我国核心集成电路的国产芯片占有率整体较低,除了移动通信终端和核心网络设备有部分集成电路产品占有率超过10%外,包括计算机系统、通用电子系统、显示及视频系统中的核心集成电路国产芯片占有率都是0。芯片产业链包括装备、材料、设计、制造、封装测试五个环节。在装备与材料方面,中国与国际顶尖水平差距较大。而封测领域,中国芯片封装企业长电科技已经跻身世界第三。因此,加大力度投入在在芯片设计与制造两大环节可以带动产业链的前后两端。设计与制造环节目前也是中国芯片产业投资和政府扶持的重点。

3、国内相关公司

芯片设计处于集成电路产业链的上游,在整个芯片制造领域中比较重要。PC机时代英特尔、AMD等芯片巨头垄断了PC的芯片市场,因此在PC领域国产芯片无法和美国竞争。而随着电信业的发展,通信设备制造产业的崛起却带给中国芯片产业前所未有的机遇。华为海思、中兴微电子、大唐都成为中国最大的芯片厂家之一。中国本土手机厂家和平板电脑厂家的崛起使得展讯、全志、瑞芯微等公司也获得了发展机会。2009年全球纯芯片设计公司50强中只有一家华为海思,2018年则增长到13家。2018年,中国十大芯片设计企业销售额达到1036.15亿元人民币,同比增长17.59%,海思还入围了2018年全球十大集成电路设计公司,排名第五。但是,我国芯片设计企业的主流产品仍集中在中低端,尚未全面进入国际主战场。受制于知识产权、加工能力和基础设计能力的不足,我国企业除了在通信领域有了比较重要的突破外,在CPU、存储器、可编程逻辑阵列、数字信号处理器等领域仍然建树不多。

相比于芯片设计,中国芯片制造工艺正追赶国际工艺,缩短国内外差距。中芯国际是中国内地规模最大、技术最先进的芯片晶圆代工企业,代表中国半导体芯片制造技术的最高水平,中芯国际近日表示,旗下的14nm工艺制程芯片已经实现量产,并将于2021年正式出货。2018年10月,台积电南京厂宣布量产16nm工艺大规模量产,同时向12nm工艺升级。但目前台积电已经大规模量产的7nm工艺相比,还落后两代(中间有12nm/10nm,7nm),华为的麒麟980、高通的骁龙855已经苹果的A12都采用了7nm工艺技术。根据台积电此前透露明年向5nm迁移,因此,中芯国际的与台积电工艺相比虽然仍然有落后但差距已经在逐渐缩小。

中国芯片制造卡脖子的关键不在于材料和技术,而是光刻机设备。目前世界上只有日本的尼康、佳能及荷兰的ASML公司能掌握高端光刻机制造。去年,中芯国际向荷兰ASML(阿斯麦)订购了一台EUV极紫外光刻机,预计今年交付。中芯国际也表示,在本台光刻机投入使用后,中芯国际将大力投入10nm、7nm工艺的研发,由于联电和格芯已经宣布放弃了7nm以及以后高级工艺演进,所以未来中芯国际有望在7nm以下高级工艺处于 全球领先地位,当然7nm工艺挑战极大,要迈过7nm工艺节点还需要大量资金投入。

十六、航空发动机短舱

1、航空发动机核心部件

如果说发动机是飞机的核心,那么发动机短舱则是确保核心能够正常运转的保护罩,是飞机飞行的关键设备,涉及飞机性能、操作安全性、系统可靠性、重量、成本和环保等相关的关键航空技术。

短舱是在飞机上安放发动机的舱室,主要由发动机进气道、整流罩、内部固定装置、反推装置和尾喷口组成。短舱主要作用是固定发动机,优化发动机气流,保护发动机免受外部损害;发动机短舱将发动机包裹其中,保护和发动机,并为发动机部分附件提供安装平台。短舱通过发动机后端与飞机连接,短舱需要保障发动机在各种飞行状态下均能正常工作,并将发动机的推力转化为飞机的动力,在飞行时实现推进和转向等操作。

短舱的集成技术要求非常高,是航空推进系统最重要的核心部件之一,需要在多重限制的极端环境(高温、高压、高速)下实现降噪、除冰、调节内外温差、防火防雷击、支撑发动机与机翼连接吊架之间的负载、刹车(借助反推装置)、美化飞机等多项功能。由于器技术难度极高,成本约占全部发动机的1/4左右。

目前以涵道比划分可以分为高涵道比短舱和低涵道比短舱。采用高涵道比短舱,发动机大部分动力来自由风扇加速的外涵道空气,在亚音速飞行时具有非常好的能效,通常用于客机、运输机和战略轰炸。采用低涵道比短舱,发动机以高油耗为代价,产生更大的推力,通常用于超音速飞行,比如战斗机。

2、短舱集成技术

短舱是一套极为复杂的集成系统,从开发到生产和供应都需要长时间的积累,而且短舱越大技术难度越高。因为当所需发动机推力越大,制作的直径也越大,短舱面积也因此增加,势必增加空气阻力,降低飞行效率。因此需要从涉及、材料和工艺上不断改进需求。随着新型发动机短舱的集成度提高,提升了飞行性能,同时也增大了短舱集成的技术难度。

短舱的基本设计要求:发动机需要固定在短舱内,同时短舱能够承受发动机产生的推力以及相应的力矩,转化为飞机自身的动力。同时还需要有足够的空间安装其他部件,包括降温、降噪、除冰等功能。未来短舱的发展目标是:更轻(大量使用复合材料或先进合金材料)、更静、更高效(智能化和更电气化)、更易使用和维护。

伴随C919项目的展开,国产航空发动机项目也逐步推进。C919选配的是CFM国际公司(通用电气和赛峰集团合资公司)的LEAP-1C发动机,而短舱的设计是由奈赛公司(Nexcelle)首创,相关资料显示,LEAP-1C独特的一体式结构,以及O型涵道反推装置系统,能减轻重量、提高反推效率,并便于发动机维护。

2017年底,CJ-1000AX首台整机在上海完成装配,并进入验证期。验证机直径1.95米,长3.29米;包含风扇/增压级、核心机、低压涡轮和附件传动机匣装置,由近35000个零组件组成。但由于我国短舱技术的缺失,目前尚无与之匹配的短舱。

3、国内外短舱主要厂商

短舱作为发动机核心设备,其重要性不言而喻。但世界上能研制民用大涵道比发动机的共有3家公司,分别是美国通用电气(GE)、普拉特·惠特尼集团公司(Pratt & Whitney Group )和英国的罗尔斯·罗伊斯(Rolls-Royce)。

而能独立研制高推力大涵道比涡扇发动机短舱的公司仅有两家。一个是航空顶级制造商美国古德里奇(GoodRich),生产新一代大涵道比航空发动机短舱,运用于波音787和空客A350/A320neo等,也包括庞巴迪C系列和巴西航空公司的E系列支线飞机。另一个是奈赛公司(Nexcelle),由美国通用和法国赛峰合资,向波音737、A330等飞机的推进系统提供短舱。

赛峰集团旗下赛峰短舱公司(Safran Nacelles)是世界领先的飞机发动机短舱制造商,负责设计、制造和支持飞机发动机短舱,是目前世界上唯一参与所有细分市场的短舱制造商,同时也为顶级公务机提供先进短舱,是空客发动机的主要供应商。公司凭借卓越的技术实力,集成所有短舱零部件,以最大程度低优化飞机推进系统性能,为当前市场提供最佳解决方案。从公务机到A380,中国市场上超过四分之一的民用飞机采用了赛峰短舱公司的产品。赛峰短舱公司广泛服务于国航、东航、南航、海航、香港航空、天津航空和四川航空等20多家中国航空公司,为250多架飞机提供售后支持服务。

目前我国尚无自主研制短舱的专门机构,高校也未设置相关学科。西安赛威短舱有限公司(SAVI),是由赛峰短舱公司与中航飞机股份有限公司(中航飞机000768.SZ)共同出资组建;致力于生产喷气发动机短舱组件,这在中国尚属首家。该公司现负责为所有的A320系列CFM56发动机生产短舱反推装置门,同时将生产中国商飞C919集成推进系统中的短舱组件。

十七、触觉传感器

1、传感器市场现状

传感器作为一种检测装置,通过接收被测量的信息,按一定规律变换成电信号或其他方式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器的特点包括:微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化;它是实现自动检测和自动控制的首要环节。因为传感器的存在,让物体有了触觉、味觉和嗅觉等器官。随着物联网技术的发展,传感器在物联网发展中所扮演的角色越来越重要,目前传感器产品需求大幅增加,并且重心逐渐转向技术含量较高的MEMS传感器领域,MEMS传感器的精确度决定了所收集信息的品质。

传感器主要以人类的五感划分为五大类,分别包括视觉传感器(光敏)、听觉传感器(声敏)、嗅觉传感器(气敏)、味觉传感器(化学)以及触觉传感器(压敏、温敏、流体传感器);由于触觉是接触、滑动、压觉等机械刺激的总称,而大部分生物的触觉器遍布全身,而且种类不一,因此通过皮肤的感知的触觉只能定性而无法定量,因此触觉传感器的技术难度远远高于一般传感器。

目前触觉传感器主要应用于四个方面:1)让假肢获得接近真实的触觉;目前假肢可以让截肢者拥有部分功能但是并不能获得触觉,而触觉传感器可以通过模拟皮肤中的神经元传导信号,即“电子皮肤”;2)力传感器赋予工业机器人手腕触觉,可以感知机器人和机台的所有力,富士康于2017年引入数千机器人取代工人更是证明了未来制造业采用工业机器人是大势所趋;3)触觉传感器应用于仿生机器人,它们可以在严苛的工作环境下进行作业,替代人类但同时又可以获得相应的感知数据;4)穿戴式触觉传感器,近年来便携式智能电子产品发展日新月异,出现了众多多功能的可穿戴设备。而穿戴式触觉传感器是可模仿人与外界环境直接接触时的触觉功能,主要包括对力信号、热信号和湿信号的探测。同时穿戴式电子产品朝集成化方向发展,将成为具有良好柔性、空间适应性和功能性的穿戴式平台。除此之外,触觉传感器的适用范围将大大拓宽,在人机交互系统、智能机器人、移动医疗等领域具有巨大的应用前景。

2、国内触觉传感器市场归因

与国外相比,国内触觉传感器的发展仍有较大差距,目前国内市场中消费的绝大多数的触觉传感器均来自于欧美日韩等地区。国内市场市场和科研进展缓慢,主要集中于以下几个方面。

生产商制造工艺欠缺。目前国内有100多家企业进行传感器的生产,但是国内传感器企业大多从事生产气体、温度等类型。触觉传感器最重要的要求就是精确,而这一要求将我国触觉传感器的发展拒之门外。我国大部分关键零件依赖国外进口,主要原因是在于其缺乏稳定性和一致性,因此进一步阻碍触觉传感器的发展,形成了依赖进口、内生乏力的恶性循环。

制作材料纯度欠缺。除了生产工艺之外,制备材料也是制约行业发展的重要因素。石墨烯作为未来触觉传感器柔性发展的重要材料,其技术突破对于传感器的发展至关重要。今年6月份,中科院重庆研究院与新加坡国立大学合作研制了三维微纳共形石墨烯柔性力敏电极,并且应用于高灵敏柔性压容式触觉传感,这种触觉传感器能够更好地与机器人的异形曲面进行贴合,赋予机器人以触觉。但由于材料纯度等问题,将会影响电流传递,进而影响传感器的稳定性和灵敏度。

技术复杂,扩大发展鸿沟。日本在触觉传感器产业化方面较为领先,而其他国家大多处于实验室阶段。国产产品由于技术鸿沟将长期处于落后:一片巴掌大小的日本阵列式传感器售价10万元,并能保持严格的均一、稳定性;而国内产品多为一点式的,售价100元左右。但是其中的品质相差巨大。

3、国内主要公司

国内对触觉传感器的发展早有布局,但目前仅限于实验室阶段。

我国在触觉传感器的一种——多维力传感器的研究方面,很早就进行了布局。1987年东南大学和中国科学院合肥机械智能研究所获得863重点专项的支持,研制六维力传感器。目前静态精度已经达到误差率仅为1%—2%,和世界先进水平差不多;但是动态精度还有较大差距,动态耦合误差在5%—10%左右,还尚未达到工业机器人所需的使用要求。目前一个工业机器人的平均造价为12万元,而六维传感器的成本占据1/4,目前国内工业机器人还不具备规模化生产的要求。

可穿戴电子元件将成为未来传感器的发展趋势,其中“电子皮肤”将是重要的发展方向。得益于新材料和新工艺的出现,电子皮肤触觉传感器发展迅速,其性能在多方面已能模仿甚或超越人类皮肤,研究成果已逐渐应用于生产生活、康复医疗等多领域。在“电子皮肤”引领的新型传感器制造产业链中进行布局,或将有望“弯道超车”。

十八、真空蒸镀机

1、OLED产业霸主

OLED作为第三代显示技术的核心,相对于LCD而言,相对于传统 LCD,OLED具有三大优势:第一,无需背光源,更轻薄。第二,全固态结构,可靠性强,可弯曲。OLED 器件为全固态结构,无真空、液体物质,并且可以做在柔性材料基板上。第三,色域广视角宽,响应快,适应穿戴设备需求。

尤其是下游需求爆发倒逼产业链扩容。OLED由于其优异的特性,被广泛运用于各类显示屏中,包括电视、手机、车载设备等等,手机设备商巨头三星、苹果等早已展开布局,国内也存在一些优秀企业,比如京东方等。目前全球显示屏产业逐步从LCD向OLED转移,韩国企业三星和LG分别瓜分了小屏和大屏市场,日本企业逐步退出显示屏舞台,而中国企业正从LCD向OLED转变。在日本逐步放弃销售和制造市场的同时,中国企业对液晶面板的生产和制造已经炉火纯青,甚至在OLED产业,中国也紧跟韩国脚步。

2、真空蒸镀机垄断格局

曾经作为电视机霸主的日本企业逐渐退出显示屏市场,但并非是失去了对显示屏行业的掌控力,而是收缩在2C的业务,逐步向上游转移。

事实上,OLED面板生产的关键设备——真空蒸镀机,被日本垄断。目前全球只有几家企业生产,但是只有日本的Canon TOKKI可以把有机发光材料蒸镀到基板上的误差控制在5微米以内,而一年只能生产仅仅九台,大大抑制了OLED的产能。

蒸镀是OLED制造工艺的关键,需要将OLED有机发光材料精准、均匀、可控地蒸镀到玻璃基板上,即将每个像素、金属电极等“蒸”到OLED显示屏上,由于有机材料极易受到氧气、水的影响,也很容易造成污染,因此真空蒸镀的工艺可见一斑。

目前我国OLED产业发展迅速,但大而不强,尤其是像真空蒸镀机这样核心设备的缺失。虽然OLED科研型蒸镀设备已达国际水平,中试型生产装备已成功研发;但是国内OLED大型生产线装备虽仍一片空白,离脱离“真空”还有一段距离。

除此之外,日本仍在OLED产业端上占据主导地位,包括Dai日本印刷公司生产的蒸发掩膜,日本电气玻璃公司制造的玻璃基板,日本出光兴产的OLED发光材料等。以及高端OLED监视设备大面积应用的广电领域几乎由索尼独占。

3、OLED印刷技术

由于OLED的独特优异性能,因此在未来几十年内,OLED发展势头不减。目前OLED面板的制造主要依靠传统的蒸镀手段,未来或将被蒸镀技术成本便宜90%的OLED印刷技术取代,但是这一技术目前尚未成熟,而且技术最接近完成的是日本三菱化学。中国在蒸镀技术上相当落后,但对于印数技术而言差距并不大。中国或将在印刷技术上发力。

十九、重型燃气轮机

1、大国重器

重型燃气轮机,作为迄今为止热/功转换效率最高的动力机械,广泛应用于机械驱动(如舰船、火车)和大型电站。重型燃气因为其超高的热/功转换效率,因此具有超级高效、清洁的特点,被誉为装备制造业“皇冠上的明珠”,发达国家将其列为“保证能源安全、保持工业竞争力的战略产业”。

重型燃气轮机产品的产业链很长,配套产业规模巨大,涉及机械、冶金、材料、电子等诸多工业部门,以及热力学、燃烧学、制造工艺、控制理论等众多基础学科和工程技术领域。目前国际上大的重型燃气轮机厂家,主要就是美国GE、日本三菱、德国西门子、意大利安萨尔多4家。因此重型燃气轮机行业属于垄断格局,与之合作往往附带苛刻的条件:设计技术不转让;核心的热端部件制造技术不转让;仅以许可证方式许可本土制造非核心部件。

重型燃气轮机的制备难度在于质量和性能的双重标准:为了提高金属材料在高温下的强度,需要消除晶界,但这个过程极为复杂和漫长,需要考量温度的精确控制以及精密铸造、定向拉单晶等工艺。目前我国核心部件的毛坯和核心设备单晶炉都依赖进口。而燃气轮机的叶片是其核心部件之一,为了需要在1400℃-1600℃的高温下长期稳定地工作,不仅仅要通过材料本身,还需要使叶片中空,以便通冷却空气,表面需要有陶瓷涂层、冷却气膜等等;除此之外,最重要的一点就是,在所有环节中,所有制备参数都必须符合标准,不能容许丝毫偏差。

2、国内目前现状

目前我国现已具备轻型燃机(功率5万千瓦以下)自主化能力;但重燃(功率5万千瓦以上)仍依赖引进。中国的重型燃气轮机尚处于起步阶段,西方世界国家在重型燃气轮机的制造上已经实现了高、中、低不同功率档次,我国由于起步较晚,目前正在奋力追赶。2014年,国家“十五”863计划重大专项、我国第一种具有自主知识产权的重型燃气轮机R0110,通过了科技部高新司专家组组织的课题验收。这标志着我国已具备了重型燃气轮机自主研制试验能力。但R0110处于E+级技术水平,而且还只是试运行阶段,并未在发电领域完全推广。

2016年,“航空发动机及重型燃气轮机”国家科技重大专项论证结束,“两机”专项正式启动。目前中国重燃正在上海开展重型燃气轮机试验验证基地建设的可行性研究,预计将在2019年前全部建成投入使用。到2023年完成300MW级F级重型燃气轮机产品研制和定型;到2030年,完成400MW级G/H级产品研制,并进入世界燃气轮机先进国家行列。

今年5月份,我国自主研制的重型燃气轮机取得了突破性进展,打破了西方在该领域的封锁,目前F级300MW重型燃机的概念设计阶段已经完成,同时在压气机、燃烧室和透平等关键零部件的制造和试验工作正在稳步进行,最重要的是实现了大尺寸高温透平叶片的自主设计及材料、冶炼、制造等国产化,但是重型燃气轮机进入实用阶段还需要耐心等待。

虽然中国尚不能自主研制H级重型燃气轮机,但是也参与了国外公司H级燃气轮机零部件的制造。比如现今世界最大燃机轮机——GE 9HA系列燃机的排气缸就是由中国宜昌船舶柴油机公司(中国重工601989.SH和中国动力600482.SH合资)制造的,中国企业也正积极参与世界最先进的H级重型燃气轮机制造。在实现F级300MW(兆瓦)重型燃气轮机突破后,下一阶段,中国还将开始H级(H级是燃气轮机的最高级别,F级次之)400MW重型燃气轮机的研制工作。届时,中国的重型燃气轮机将达到与欧美齐平的顶尖水平。

3、国内代表企业

中航工业沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司:R0110重型燃气轮机由中航工业沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司总承担,9家单位参与研制,其设计在已有航空发动机和燃气轮机的基础上,进行了创新设计,是我国第一款具有自主知识产权的重型燃气轮机。

上海电气(601727.SH):上海电气收购欧洲燃气轮机制造商意大利安萨尔多公司40%股份。2014年,上海电气与安萨尔多在上海成立两家合资公司,一家负责整机的研发、工程、生产、技术服务,另一家负责燃机高温热部件的生产和维修。收购安萨尔多之后,技术落地,已获得40台燃机订单。目前上海电气是国内唯一具备燃气轮机完整技术,能够为用户提供设备及全套检修维护服务的设备制造企业。

其余一些中小型燃气轮机生产商包括:中国动力(600482.SH),金通灵(300091.SZ),福鞍股份(603315.SH),豪迈科技(002595.SZ)等等。

二十、航空钢材

1、航空钢材发展

航空用超强度钢材,一般因为其具有超强硬度的特性,被应用于大飞机等的起落架上。因为无论飞机是起飞还是落地,起落架作为支撑飞机的唯一部件,尤其是在飞机降落阶段,其承载的载荷不仅仅来自机身重量,还有垂直方向的巨大冲力。因此,起落架的强度必须达到一定要求,以适应频繁的起落滑行。

超高强度钢材可分为低合金、中合金和高合金三类,飞机起落架用的钢材,是典型的低合金钢,对“氢脆”非常敏感。因此未来钢材的发展需要重点关注超强度钢材的纯净度,否则将会影响航空器件的使用寿命。

2、国内外发展情况

目前以起落架钢材的使用情况来看,美国的300M钢使用范围最广,其强度在1900MPa-2100MPa,迄今为止, 美国九成以上军民用飞机起落架材料使用的就是这种钢材。反观国内,首架C919飞机下线试飞时,起落架用钢材仍依赖于进口。

目前,我国的超高强度钢材研制水平与欧洲、俄罗斯相比基本相当,但在材料创新基础研究能力,尤其是高纯度熔炼技术方面与美国还有较大差距。

全球航空航天材料市场预计到2022年将达到258亿美元,但是高端新材料基本上被美国和欧洲垄断着。根据测算,我国高温合金行业长期处于供不应求的状态,年市场缺口近1万吨。目前我国低合金钢在经过结构优化之后,产能开始稳步增长,2018年平均增长率为28.10%,优质低合金钢和特殊质量低合金钢增长率分别为20.07%和11.19%。

3、国内主要厂商

目前在大型飞机结构性关键部件用钢方面,我国基本上可以满足国防军工、装备制造、国民经济发展要求,但与国际先进水平相比,仍存在较大差距。航空用高纯度单晶高温合金,发达国家已经实现了四代技术的应用量产,而国内目前仍处于第二代,三代、四代技术仍在持续的攻坚中。但总体而言,这一差距正在逐渐缩小。

东北特钢集团抚顺特钢公司(ST*抚钢600399.SH):2018年公司研制出中国商用C929宽体客机起落架用超大规格300M钢锻坯;该产品的成功研制填补了我国飞机起落架用超大规格超高强度钢的生产空白。目前,国内航空航天用超高强度钢90%产自抚顺特钢。

宝钢特钢有限公司:2018年5月份,我国宝钢特钢有限公司研制生产的300M超高强度钢,已经获得中国商飞及德国利勃海尔集团的认证,这也表示,今后宝钢将为中国的C919大飞机以及之后的C929宽体客机提供起落架原材料。

中国二重所属万航公司:2018年7月,承担研制的C919大飞机主起外筒锻件近日成功通过中国商飞、德国利勃海尔集团技术和质量专家为期10天的联合现场审核。此次,通过审核的主起外筒锻件就是以宝钢该新型钢材为毛坯加工研制而成,也标志着C919大飞机主起落架关键锻件全部实现国产化。

二十一、铣刀

1、高铁行业的家庭医生

中国新“四大发明”之一的高铁,目前已经成为了中国制造业的名帖,从2003年开始至今,中国铺设的高铁轨道长度已占世界高铁总里程的一半以上。但是,机械的使用会面临损耗,因此需要进行维护。作为高铁“筋骨”的钢轨,其养护工作至关重要;若养护不到位,不仅折损使用寿命,还会带来使用风险。目前行业内所使用的钢轨养护设备为钢轨铣磨车。

在钢轨铣磨车出现前,钢轨的表面修复主要依赖钢轨打磨车。其工作原理是:采用多砂轮包络打磨的方式以消除钢轨表面缺陷,修复钢轨廓形。工作原理相较简单,但是由于单遍作业量较小(最大仅0.2mm),每次作业需要根据线路条件进行约7-8遍往返作业,同时打磨过程中产生的粉尘会对线路环境产生较大污染。

因此逐渐采用钢轨铣磨车,尤其是高铁专用的客运专线,由于其是无砟轨道,只能使用钢轨铣磨车进行作业。钢轨铣磨车的工作原理是:通过若干组铣刀盘采用成型铣削的方式去除钢轨表面缺陷。相比钢轨打磨车而言,优势巨大;钢轨铣磨车单遍作业量最大可达2-3mm,每次作业仅需对钢轨铣削一遍即可满足修复要求,作业过程中环境清洁,作业后钢轨几何尺寸和钢轨表面平整度、光洁度都有很大提高,除此之外,还能提升列车运行的平稳性和安全性,降低轮轨噪音,提升乘客的舒适度。

2、铣刀及国外主要厂商

钢轨铣磨车的作用主要是针对磨损变形较大的轨道进行修复打磨。钢轨铣磨车的主要工作部件为在钢轨两侧各有两套铣削装置和一套磨削装置。钢轨铣磨车采用圆周铣削技术,铣削装置中的铣盘周向安装铣刀刀粒,每8个刀粒构成一个削铣单元,其中一个刀粒用于铣削轨距角,使轨距角处为圆滑的曲面,其余刀粒用于钢轨顶面铣削,总共有22个铣削单元。而其中铣削装置作为钢轨“急救车”的铣磨车的核心部件之一,铣刀目前仍需要从国外进口。

目前我国整体技术水平和发达国家仍有较大差距,钢轨铣磨车被奥地利的Linsinger公司和MFL公司所垄断,完全依赖进口。

奥地利Linsinger:以其高度专业的铣削技术以及不断创新在全球范围内建立领先地位。目前Linsinger出口全球98%的铣床。主要产品有铣床,锯片,刀具,铣削,铁锯,钻孔机等。

奥地利MFL公司:MFL公司发展源于Dipl.Ing.August Schmid-Schmidsfelden于1939年成立的Schmid-Hütte 熔炼工厂,主要生产提供MFL铸件,MFL锯床,MFL磨床。客户主要有重型机械施工、钢铁贸易商和有色金属交易员、船厂、油罐施工、风力发电行业及铁路行业。

3、国产化进程及主要厂商

经过近二十几年的发展,虽然与发达国家仍有较大差距,但是我国钢轨打磨装备的国产化取得了一定的成就。

中国中车集团研制生产的我国首列双动力48头钢轨铣磨车,已于2017年投入使用;但最核心部件铣刀仍需从国外进口。

秦皇岛齐二数控机床有限公司自主研制的钢轨铣磨车关键核心部件钢轨铣削装置及控制系统开始应用于北京地铁轨道。该技术打破了国外垄断,对我国城市轨道维护、确保交通安全运行具有重大意义。

北京拓博尔轨道维护技术有限公司研制出我国首台钢轨铣磨机器人,不仅仅打破国外垄断,铣磨机器人的智能化程度高,通过自主研发的智能“自裁决”控制算法,得出最优化的铣磨方案;节省人力成本,大大提高铣磨效率。

工业富联目前自主研发出多项掌握核心技术的高铁钢轨铣刀。18年公司成功研发出“基于雾小脑钢轨智能钢轨铣刀”,突破了材料、结构设计、涂层、高端装备、精密传感、智能控制技术等方面的核心技术,实现了轨道保养铣刀的完全国产化。今年6月份,工业富联成功研发出“智能钢轨铣刀”,运用智能控制技术,创新性的帮助高铁钢轨修复实现智能化升级。该技术拥有国内完全自主知识产权,已申请多项国家专利,打破了国外的技术垄断。目前工业富联正与轨道交通相关公司院校展开合作,逐步实现产业化。

二十二、透射电镜和扫描电镜

1、TEM,SEM,STEM

首先要明白什么是透射电镜?透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,简称TEM),可以看到一般光学显微镜下无法看清的小于0.2um的细微结构,而透射电镜采用波长更短的光源以提高显微镜的分辨率。目前TEM的分辨力可达0.2nm。

扫描电镜(scanning electron microscope,简称SEM) ,介于透射电镜和光学显微镜之间,是通过用极狭窄的电子束去扫描样品,通过电子束与样品的相互作用产生各种效应,其中主要是样品的二次电子发射,随后使用逐点成像的方法放大图像。

扫描电镜和透射电镜的区别在于,扫描电镜是观察样品表面的结构特征,是三维立体的图像;而透射电镜是观察样品的内部精细结构,类似于X光,是平面图像。总结而言就是TEM具体而不立体,SEM表面而无内在。

除此之外,在扫描电镜上安装投射附件形成扫描电镜透射模式(STEM),这样既有扫描电镜的功能,又有透射电镜的功能,而与一般的透射电镜相比,由于其加速电压低,可以显著减少电子束对样品的损伤,同时大幅提高图像的衬度,这种模式适合于有机高分子、生物等软材料样品的透射分析。

2、透射电镜主要厂商

如今透射电镜市场主流厂商主要为日本电子,日立和FEI,除此之外,德国的蔡司(Zeiss)公司也在电子光学仪器领域占有一席之地。

日本电子(日本电子株式会社JEOL):日本电子株式会社是一家世界顶级的科学仪器生产制造商,产品包括电子显微镜,核磁共振,质谱仪,X射线光电子能谱,俄歇电子能谱等,是世界上仅有的一家企业可以同时生产这些高端仪器产品的企业。2009年推出的球差校正透射电镜JEM-ARM200F,透射模式分辨率达0.19nm,STEM-HAADF的分辨率可达0.078nm,开启了球差校正的新时代。2014年又推出JEM-ARM300F,巩固了自己的霸主地位。目前国内各大高校纷纷采用JEM-ARM机型。2019年推出新型台式扫描电子显微镜JCM-7000系列NeoScopeTM,JCM-7000系列实现了从光学显微镜成像到具有“Zeromag”功能的扫描电镜成像的无缝过渡,并且具有“实时3D”功能,可以同时显示实时SEM图像和重建的实时3D表面图像。

FEI:FEI是一家美国的高科技公司,是为全球纳米技术团体提供解决方案的创新者和领先供应商。2005年-2009年全世界只有FEI拥有球差校正透射电镜的生产线。2009年FEI推出的第二代球差校正电镜Titan G2 60-300透射电镜,这是Titan系列电镜中一项革命性产品。Titan G2 60-300它的STEM分辨率可达0.08nm,Titan3 G2 60-300可达0.07nm,它是世界上唯一能够同时实现亚埃分辨率及分析型机靴(S-TWIN)的透射电镜。同样被国内各大高校所采用。2010年市场上开始出现其他厂商的球差校正透射电镜。包括单球差电镜,带球差的环境透射电镜,甚至是双球差电镜。2013年,FEI进一步改善球差校正器的准确性,低压环境等使用限制,让球差校正技术得到了更好的发展。2016年,公司推出Themis Z透射电镜,可以获得精致的S/TEM 图像质量,具有强大的分析能力。它的分辨率无论是透射模式还是扫描透射模式下,都可以在大样品仓下保证60pm的点分辨率,是业界最高的分辨率。

日立HITACHI:日立具有完整的工业体系,涉及的产业从核电站,铁路,军工,到家电,医疗,物流,通信,金融以及其他行业。日立的电子显微镜部门属于日立高新技术公司,2015推出了一款球差校正透射电镜HF5000,这台球差校正电镜采用了冷场发射电子枪技术,达到了亚埃级的空间分辨率(0.1 nm或更低)。2017年6月发布日立120kV透射电镜HT7800,具有双隙物镜,可以实现高分辨率和高反差模式一键切换;升级的高速CMOS荧光屏相机,刷新速度更快,同时可以在更低亮度下观察低反差的高分子样品。此外,日立公司还为客户提供了高分辨版本的HT7830,分辨率达到0.19nm(on-axis),满足高分子材料,碳材料等的高分辨率观察。

德国蔡司(Zeiss):一家老牌光学仪器公司,在1949年就制成了世界上第一台静电式透射电镜,1992年制成了第一台带有成像滤波器的透射电镜,2003年制成了第一台具有Loehler照明的200KV场发射透射电镜及第一台具有镜筒内校正Omega能 量滤波器的场发射透射电镜。目前蔡斯已经停止生产透射电镜,只生产扫描电镜。

在扫描电镜行业,FEI、日立、日本电子、蔡斯合计占80%的份额,而捷克TESCAN 和

韩国COXEM各占5%。

3、国内研发进程

我国早在60年代就开始了透射电镜的研发,于1958年自行研制了中型透射式电子显微镜DX-100(I),指标为:高压50kV,分辨率100Å。随后又于1959年研制了DX-100(II)大型透射式电子显微镜,指标为:高压100kV,分辨率25Å,放大倍数10万倍。1964年,上海电子光学技术研究所的DXA2-8型电子显微镜达到20Å。1976年,DX-4型电镜研制成功,分辨率达到3.4Å。在当时,中国自主研制的透射式电镜已经达到了当时的国际先进先水平,后来由于种种原因而中断。

直到几年前,中国也曾试图重启透射电镜的研究,但缺乏人才以及关键的核心技术。中国国内目前无一家透射电镜的生产商,而扫描电镜也只有一家生产商为北京中科科仪。

目前涉及光学显微镜的上市公司包括:永新光学、凤凰光学,但暂时还未涉及透射电镜和扫描电镜业务。

二十三、掘进机主轴承

1、掘进机的核心

一轮又一轮基建潮推动着公路和铁路的发展,因此也带动着道路建设设备的兴衰。尤其是隧道掘进机,目前我国自主研制的国产掘进机已经达到了世界最先进的水平,其中掘进机采用液压、机械和电气等诸多领域的高科技成果,运用计算机自动控制、工厂化作业、在线实时监测与导向,是集掘进、出渣、运输、支护于一体的成套设备,长度由几十米到200多米,总重量可达几百吨至5000多吨,是当前地下空间施工最先进的装备。每台价值从数千万元至两三亿元不等。

其中,主轴承作为掘进机的核心,以工作任务来看,承担着掘进机运转过程的主要载荷,是刀盘驱动系统的关键部件;以成本来看,主轴承占1/20的成本,是所有零部件中最贵的;以体量来看,以直径15米掘进机为例,整机重4500吨,主轴承所在主机重2800吨,轴承连接的前部刀盘就达520吨。可是目前主轴承作为核心部件,还完全依赖进口。因为主轴承的工作环境恶劣,需要承受高速旋转,巨大的载荷,长时间工作带来的温升;因为这些指标的严苛导致技术复杂,目前国内掘进机制造商选择出重金配置高可靠性的国外知名品牌主轴承。

2、国外主要厂商

国外掘进机发展已逾百年,长期的实践提供了大量的使用数据,因此除了技术优势外,还在材料、设计以及工艺上具有超强的实力。目前,世界上能研制掘进机主轴承的企业仅四家,分别是德国的罗特艾德、IMO、FAG和瑞典的SKF,其中,罗特艾德占有全球全断面隧道掘进机领域绝大部分市场份额。

罗特艾德(Rothe Erde):创立于1861年,主要产品为回转支承和无缝环轧件;在全球11个国家设有17家回转支承工厂,是全球领先的回转支承制造商。罗特艾德公司制造的主轴承技术和工艺水平最高,其生产的主轴承直径已突破7米多,装配于多台14米直径的掘进机,掘进隧道长度累计已超过50公里。

IMO:能够供应具有全球自主专利和世界领先水平的回转驱动机构和可快速安装传动系统组件。IMO 回转支承公司在球轴承和滚柱轴承以及齿轮环的开发、生产和销售方面拥有超过20年的经验。产品直径范围为100毫米到5200毫米。其中IMO 轴承公司的回转支承具有密封的滚道系统,可以提供内齿或外齿的设备。并且轴承环可以分别与棘轮,行星变速箱/或发动机进行组合。

FAG(舍弗勒):是世界上第一家轴承生产厂商,在轴承行业占有领先的地位。舍弗勒集团旗下有三大品牌:INA、FAG和LuK,作为全球生产滚动轴承和直线运动产品的领导企业。舍弗勒FAG使用范围包括航天、汽车、工业领域、机械、动力、铁路以及重工业消费品

SKF(斯凯孚):成立于1907年,SKF作为领先的技术供应商,主要产品包括轴承及轴承单元、密封件、机电一体化、服务和润滑系统。SKF 几乎生产每一种类型的球轴承和滚动轴承。

3、国内外相关公司

我国掘进机的历史仅十余年,因此数据匮乏,所设计的掘进机主轴承与国外产品不仅仅受材料制约,还存在设计和工艺上的差距。

目前,掘进机主轴承国产化已取得一定的进展;洛阳轴承研究所已掌握直径3米的主轴承核心技术,实验寿命等同国外同类产品,装机试用指日可待。与之相关的上市公司——中国铁建(601186.SH)旗下子公司铁建重工与洛阳轴承研究所展开紧密合作,率先开展掘进机主轴承的研究工作。

徐工机械(000425.SZ)与罗特艾德合资成立徐州罗特艾德回转支承有限公司(XREB),主要从事回转支承和工业钢球的生产与销售,其中徐工持股40%。

二十四、超精密抛光工艺

1、超精密研磨抛光方法

超精密加工技术标志着一个国家机械制造行业的上限,因为其在电子行业作为最后一道工序,对产品质量影响巨大。超精密加工是指加工误差小于0.01μm、表面粗糙度小于Ra0.025μm的加工,目前超精密加工已进人纳米级。而在超精密加工中,除了超精密切削、超精密磨削等高限制的工艺之外,超精密研磨抛光因为其独特的加工原理和设备,已成为超精密加工技术的重要组成部分。

事实上,研磨和抛光是两种工艺。研磨是通过研具与工件在一定压力下的相对运动对加工表面进行的精整加工;加工精度可达IT5~IT1,表面粗糙度可达Ra0.63~0.01微米。而抛光是利用机械、化学或电化学等方法,使工件表面粗糙度降低,以获得光亮、平整表面的加工方法。可以简单地将抛光看作是研磨的升级版。

2、全球抛光工艺

超精密抛光工艺在现代电子产业中,不仅仅是需要平坦化不同的材料,还需要平坦化多层材料;正因为抛光工艺,使得在方寸之间,可以形成上万至百万个晶体管组成的集成电路。可以说,如果没有抛光工艺,电子产业还处在庞然大物阶段。

过去的抛光工艺以物理抛光为主,但是摩尔定律使得传统手段无法满足变化需求,因此逐渐被现在的超精密抛光工艺取代;目前已经应用于多个领域,包括:集成电路制造、医疗器械、汽车配件、数码配件、精密模具、航空航天等等。

但就目前而言,顶级的抛光工艺仅有美日等少数国家掌握。主要是因为,抛光机的核心器件“磨盘”的技术垄断,使得美日拥有绝对的话语主导权。超精密抛光对“磨盘”的材料构成和技术要求非常苛刻。当抛光机处于高速运转状态时,需要控制热膨胀导致磨盘的热变形,否则就无法保证基片的平面度和平行度,而由热变形引起的误差在产品中将会形成“蝴蝶效应”放大。因此超精密抛光机的磨盘不仅要满足自动化操作的纳米级精密度,还需要确保精确的热膨胀系数。

美国日本等国际顶级的抛光工艺已经可以满足60英寸基片原材料的精密抛光要求,基于该项技术,牢牢把握住市场的主动权。日系抛光机的研磨盘均为定制,不进行批量生产,直接限制了他国仿制;而美国的抛光设备售价一般都在1000万元以上,而且订单已经排至2019年年底。

3、国产化进程及主要厂商

虽然中国的抛光机磨盘受制于日美等国,但是在超精密抛光领域内,我国已经取得一些跨越性的进展。超精密抛光工艺不仅仅需要设备,同时还需要材料;目前我们国家研发的“二氧化铈微球粒度标准物质及其制备技术”已经具有成效,二氧化铈新材料的超精密抛光生产试验效果和当前的国际上传统的超精密抛光水平相差无几。但也只能说明,我们有了最好的鱼饵,但仍缺乏最好的鱼竿。

鼎龙股份(300054.SZ):当前全球抛光垫市场呈寡头垄断格局,国内缺乏独立自主的知识产权和品牌。但近年来我国抛光垫专利申请数量逐渐增多,鼎龙股份积累多年,代表国际最先进水平的抛光垫生产线已顺利启动量产。

江丰电子(300666.SZ):国内金属靶材的领导者,目前与美国嘉柏在CMP领域达成合作协议。

晶盛机电(300316.SZ):晶硅设备龙头,目前半导体8存长晶炉产品具有世界先进水平,并且是国内行业中少有的可以生产12寸长晶炉产品的企业之一。和美国Revasum公司就200mm硅片相关设备达成合作共识,SEMICON China2018展会上成功推出6-12英寸半导体级的单晶硅滚圆机、单晶硅截断机、全自动硅片抛光机、双面研磨机等新产品。

宇晶股份(002943.SZ):主营研磨抛光机和多线切割机等精密数控机床设备的研发、设计、生产和销售。在研磨抛光机领域深耕多年,目前公司旗下数控研磨抛光机可应用在消费电子、汽车、机器人等工业领域;在手机玻璃、陶瓷、蓝宝石半导体等非金属硬脆性材料的研磨领域广泛应用,还可用于非磁性材质的3D精密抛光。

二十五、高强度不锈钢

1、世界难题

不锈钢,顾名思义,就是“不会生锈”的钢材,而事实上,无论何种钢材都逃不过生锈的命运,而不锈钢仅仅是将“生锈”的化学反应放缓而已。目前不锈钢主要基于耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质以及耐化学腐蚀介质(酸、碱、盐等化学浸蚀)。不锈钢的耐蚀性随含碳量的增加而降低,因此大多数不锈钢的含碳量最大不超过1.2%,甚至有些钢种含碳量低于0.03%(如00Cr12)。而不锈钢中的主要合金元素是Cr(铬),一般Cr(铬)含量至少为10.5%,钢材具有耐蚀性。除此之外,还根据特殊要求添加不同的元素,包括Ni、Ti、Mn、N、Nb、Mo、Si、Cu等元素。比如Ni(镍)合金的不锈钢,镍不溶于水,常温下在潮湿空气中表面形成致密的氧化膜,能阻止本体金属继续氧化等等。

2、航空不锈钢

随着国内航空事业的逐步发展,相应的辅助研究也正如火如荼。尤其是对于航空钢材的研究,过去我国火箭发动机上采用的奥氏体不锈钢,屈服强度约为300兆帕,而新一代运载火箭所用材料,强度是其2到4倍。可是强度的提高是以牺牲防锈性能换来的。因此研制出强度和防锈性能卓越的钢材是未来航空钢材的发展方向。

目前而言,我国在新材料研发技术与发达国家还有较大差距,目前仍将长期处于仿制阶段。现阶段我国航天材料大多是仿制发达国家上世纪六七十年代所使用的材料,只是所生产材料性能更好而已。但是如果更高端的产品,我国只能望其项背,即使可以分析出材料成分,但是材料配比和制作工业却无从得知。

《中国制造2025》提出了航空航天装备用的不锈钢发展方向。

3、国内主要厂商

目前我国在不锈钢产业加大布局,虽然在高端产业上受制于欧美发达国家,但是我国已经成为了最大的不锈钢产地。随着“去产能”逐步完成,不锈钢产量开始回升,2018同比增长9.66%。

*ST抚钢(600399.SH):大型特钢重点企业和军工材料研发生产基地,应用领域涉及军工、航空航天等多个重要领域。2018年完成钢材产量51.63万吨。2019年将投入更多的资源开展高端特殊钢新材料的研发和制造,构建具有国际竞争力的专业化特殊钢和合金材料业务,计划实现钢材产量50万吨至58万吨。

久立特材(002318.SZ):国内工业用不锈钢管产量最大的企业,不锈钢管行业龙头;产品主要用于石油、化工、电力(包括核电)设备制造等下游。2018年生产无缝管和焊接管50万吨、45万吨。

永兴特钢(002756.SZ):中高端不锈钢管生产商,以棒材为主;2018年钢材总产量28万吨,其中棒材占比56%,线材占比39%,其他产品占比5%。

方大特钢(600507.SH):弹簧扁钢和汽车板弹簧细分市场龙头,2018年公司实现产铁346.04万吨、钢420.31万吨、材425.13万吨,同比上年分别增长12.75%、增长15.29%、增长15.26%。

柳钢股份(601003.SH):目前已经通过中金拥有120万吨不锈钢炼钢产能;2018年7月通过产能置换将新建146万吨不锈钢炼钢产能,2019年7月有望达到266万吨炼钢产能。2018年,公司铁、钢、钢材产量分别完成1215万吨、1308万吨、765万吨,同比分别增长5.65%、6.34%、5.96%。

二十六、相关上市公司罗列

根据对以上领域的梳理,我们罗列出相关上市公司,仅供参考。

重 要 声 明

完整的投资观点应以招商证券研究所发布的完整报告为准。完整报告所载资料的来源及观点的出处皆被招商证券认为可靠,但招商证券不对其准确性或完整性做出任何保证,报告内容亦仅供参考。

本微信号及其推送内容的版权归招商证券所有,招商证券对本微信号及其推送内容保留一切法律权利。未经招商证券事先书面许可,任何机构或个人不得以任何形式翻版、复制、刊登、转载和引用,否则由此造成的一切不良后果及法律责任由私自翻版、复制、刊登、转载和引用者承担。返回搜狐,查看更多

责任编辑:

声明:该文观点仅代表作者本人,搜狐号系信息发布平台,搜狐仅提供信息存储空间服务。
免费获取
今日搜狐热点
今日推荐