I materiali all'avanguardia sono diventati l'arma pesante del paese, prendendo l'iniziativa in tre direzioni per decollare

Con il supporto delle politiche nazionali per i nuovi materiali e i loro prodotti a valle nei settori aerospaziale, militare, dell'elettronica di consumo, dell'elettronica automobilistica, dell'elettronica fotovoltaica, del biomedico, la domanda del mercato continua ad espandersi ei requisiti per le prestazioni del prodotto continuano a migliorare. Con la rapida espansione, i requisiti per le capacità di ricerca e sviluppo delle imprese e dei ricercatori scientifici sono in costante aumento.

L'elettronica di consumo a valle, la nuova energia, i semiconduttori, la fibra di carbonio e altre industrie stanno accelerando il loro trasferimento in Cina e c'è un urgente bisogno di localizzazione di nuovi materiali. La sostituzione delle importazioni continuerà a promuovere lo sviluppo futuro degli investimenti nella nuova industria dei materiali del mio paese.

Una delle nuove direzioni dei materiali: materiali leggeri

1. Fibra di carbonio

I materiali in fibra di carbonio sono utilizzati nell'industria aerospaziale, nell'energia eolica, nello sport e nel tempo libero, nelle automobili e in altri campi con le loro eccellenti proprietà. Sono i materiali più utilizzati e orientati al mercato nel campo dei nuovi materiali e sono conosciuti come "il re dei nuovi materiali". La domanda del mercato globale della fibra di carbonio è cresciuta rapidamente negli ultimi anni e anche il mio paese ha colto l'opportunità di diventare il secondo produttore mondiale di fibra di carbonio.

Tuttavia, rispetto all'estero, l'industria della fibra di carbonio nel mio paese ha ancora problemi di utilizzo ridotto della capacità, pochi prodotti di fascia alta e applicazioni e sviluppo difficili. L'industria a valle fa ancora molto affidamento sui prodotti in fibra di carbonio importati. Nell'attuale contesto internazionale, realizzare la doppia autonomia di produzione su scala di fibra di carbonio e sviluppo di applicazioni è la chiave per rafforzare la difesa nazionale e la forza manifatturiera del mio paese e garantire la stabilità della catena di approvvigionamento.

La fibra di carbonio (fibra di carbonio) è una fibra inorganica struttura dorsale di carbonio con contenuto di carbonio superiore al 90 percento formata dalla pirolisi e carbonizzazione di fibre organiche come il poliacrilonitrile (PAN) (o pece, viscosa) in un ambiente ad alta temperatura, come un -materiale prestazionale. Prodotto negli anni '60.

La fibra di carbonio ha eccellenti proprietà meccaniche e stabilità chimica: essendo la fibra con la più alta resistenza specifica (densità specifica di resistenza) e la più alta rigidità specifica (densità specifica del modulo) tra le fibre ad alte prestazioni attualmente prodotte in serie, la fibra di carbonio è un parte importante del settore aerospaziale, energia eolica Materiali ideali per pale, veicoli a nuova energia e altri campi con requisiti di leggerezza. Le caratteristiche di resistenza alla corrosione, resistenza alle alte temperature e basso coefficiente di dilatazione lo rendono un sostituto dei materiali metallici in ambienti difficili; inoltre, le proprietà di conducibilità elettrica e termica ne ampliano l'applicazione nel campo dell'elettronica di comunicazione.

In base al numero di filamenti in ciascun fascio di fibre di carbonio, le fibre di carbonio sono generalmente suddivise in due categorie: stoppa piccola e stoppa grande. Il piccolo rimorchio ha prestazioni migliori ma un prezzo più elevato ed è generalmente utilizzato in settori ad alta tecnologia come l'industria aerospaziale e militare, nonché articoli sportivi di fascia alta; il traino di grandi dimensioni ha un costo inferiore e viene spesso utilizzato nelle industrie di base, comprese l'edilizia civile, i trasporti e le apparecchiature energetiche, ecc.

2. Pannello della carrozzeria dell'automobile in lega di alluminio

La lega di alluminio è la lega più utilizzata nell'industria ed è stata ampiamente utilizzata nell'industria aeronautica, aerospaziale, automobilistica, meccanica, navale e chimica. Sotto la guida della politica nazionale di risparmio energetico e riduzione delle emissioni, è difficile per l'industria automobilistica soddisfare gli standard nazionali sempre più severi sulle emissioni di carburante solo ottimizzando il consumo energetico delle automobili in base alla progettazione. Pertanto, l'alleggerimento delle automobili è la direzione dello sviluppo determinata dall'industria.

La lega di alluminio è il principale materiale leggero nell'industria automobilistica. Tra questi, la lamiera della carrozzeria in lega di alluminio (ABS) viene utilizzata nella carrozzeria più pesante dell'auto ed è il materiale chiave per raggiungere l'obiettivo della leggerezza. Al momento, il mio paese ha gradualmente aperto il mercato interno delle leghe di alluminio per le automobili e persino alcune società hanno iniziato a esportare, comprese società nazionali ed estere che producono in stabilimenti nazionali. La localizzazione dei pannelli della carrozzeria in lega di alluminio è la chiave per migliorare la competitività dell'industria automobilistica del mio paese e aiutare il paese a raggiungere l'obiettivo del risparmio energetico e della riduzione delle emissioni.

La seconda direzione dei nuovi materiali: i materiali aerospaziali

1. Poliimmide

I materiali in poliimmide (PI) hanno un elevato valore applicativo in molti campi all'avanguardia come l'aerospaziale, i componenti elettronici di fascia alta e i semiconduttori e svolgono un ruolo importante nel rinnovamento e nell'iterazione dei materiali. Attualmente, la domanda del mercato globale della poliimmide continua a crescere, ma la produzione in serie di molti prodotti PI di fascia alta e prodotti PI funzionali speciali è ancora monopolizzata da alcuni paesi sviluppati e le relative tecnologie di produzione sono rigorosamente protette.

Attualmente, il mio paese ha raggiunto una produzione su larga scala nel campo delle pellicole PI di fascia bassa e delle fibre PI e ha raggiunto la competitività globale nel campo delle pellicole PI di qualità elettrica. Tuttavia, i film PI di fascia alta e altri prodotti PI di fascia alta devono ancora affrontare il problema del "collo bloccato" o della capacità di produzione insufficiente, con conseguente evidente squilibrio strutturale tra domanda e offerta. Sfondare la produzione di massa di prodotti di poliimmide di fascia alta è di grande importanza per il potenziamento dell'industria manifatturiera del mio paese, il potenziamento degli armamenti e la controllabilità indipendente.

La poliimmide (PI) è un materiale polimerico organico con eccezionali proprietà complete ed è noto come "uno dei tecnopolimeri più promettenti del 21° secolo". Il materiale può essere utilizzato in un'ampia gamma di temperature, può funzionare in un ambiente da -200 a 300 gradi per lungo tempo e può resistere a temperature elevate superiori a 400 gradi per un breve periodo.

La poliimmide non ha un punto di fusione evidente ed è il materiale polimerico più resistente alle alte temperature che può essere praticamente utilizzato attualmente. Allo stesso tempo, il materiale ha anche le caratteristiche di elevata rigidità dielettrica, resistenza ai solventi, resistenza alle radiazioni, isolamento termico, atossico, assorbimento acustico e riduzione del rumore e facilità di installazione e manutenzione.

Attualmente, la poliimmide è stata ampiamente utilizzata nei settori aerospaziale, cantieristica navale, semiconduttori, industria elettronica, nanomateriali, display flessibile, laser e altri campi. In base alla forma specifica del prodotto, la poliimmide può essere suddivisa in schiuma PI, film PI, fibra PI, composito a matrice PI, PSPI e altri prodotti.

2. Fibra di carburo di silicio

La fibra di carburo di silicio (fibra SiC) è un altro nuovo tipo di fibra ad alte prestazioni sviluppata dopo la fibra di carbonio ed è un materiale emergente strategico nazionale. Attualmente, il valore applicativo dei compositi a matrice ceramica realizzati con fibre di carburo di silicio nel campo dei motori aeronautici è molto significativo. I paesi sviluppati occidentali hanno applicato con successo tali prodotti per migliorare molte parti dei motori aeronautici e migliorare l'efficienza dei motori aeronautici. Con l'ulteriore miglioramento delle prestazioni della fibra di carburo di silicio e la graduale ottimizzazione del processo di produzione, il materiale dovrebbe essere applicato in futuro in più componenti di motori aeronautici e dovrebbe essere esteso ad altri settori civili di alto valore , con un ampio spazio di mercato potenziale.

La terza direzione dei nuovi materiali: i materiali semiconduttori

1. Wafer di silicio

I wafer di silicio si trovano a monte della catena industriale dei semiconduttori e sono le principali materie prime per dispositivi a semiconduttore e celle solari. Sono utilizzati principalmente nei campi del fotovoltaico e dei semiconduttori. La domanda a valle è aumentata negli ultimi anni. In termini di diversi campi, la maggior parte della capacità di produzione di wafer di silicio fotovoltaico è concentrata nel mio paese. Aziende leader come Zhonghuan e LONGi hanno una forte forza e livelli di tecnologia di produzione leader nel mondo. Rispetto ai wafer di silicio fotovoltaici, i wafer di silicio semiconduttore hanno processi di produzione e scenari applicativi più complessi. Tuttavia, l'industria dei wafer di silicio per semiconduttori nel mio paese è iniziata in ritardo e il suo livello di sviluppo è relativamente arretrato. Il mercato globale è monopolizzato dai produttori giapponesi. I tradizionali wafer di silicio da 12-pollici sul mercato non hanno ancora raggiunto la produzione su larga scala nel mio paese e dipendono fortemente dalle importazioni. , Le imprese nazionali rappresentate dall'industria del silicio di Shanghai si stanno sforzando di rompere le barriere tecniche e c'è un ampio spazio per la localizzazione e la sostituzione.

Il silicio è un buon materiale semiconduttore con una buona resistenza alle alte temperature e alle radiazioni ed è particolarmente adatto per realizzare dispositivi ad alta potenza. Usando il silicio come materia prima, viene realizzata un'asta di silicio tirando un singolo cristallo e quindi tagliandolo per formare un wafer di silicio. I wafer di silicio sono utilizzati principalmente nei due principali campi dei semiconduttori e del fotovoltaico. I wafer semiconduttori hanno requisiti più elevati rispetto ai wafer fotovoltaici in termini di cristallo, forma, dimensioni e purezza. La purezza dei wafer di silicio fotovoltaico richiede un contenuto di silicio compreso tra 4N-6N. (99,99 percento -99,9999 percento), i wafer di silicio per semiconduttori sono circa 9N-11N (99,9999999 percento -99,999999999 percento), il processo di produzione è più complicato e le applicazioni a valle sono anche più estesi. I wafer di silicio per semiconduttori si trovano nella parte più a monte della catena industriale, utilizzati principalmente nei circuiti integrati, nei dispositivi discreti e nei sensori. Sono i materiali chiave per la produzione di chip e influenzano lo sviluppo di ulteriori industrie a valle come automobili e computer. Sono la pietra angolare della catena industriale dei semiconduttori.

L'industria fotovoltaica è una delle industrie emergenti strategiche nazionali. I wafer di silicio fotovoltaici si trovano a monte della filiera del fotovoltaico e la loro domanda è in aumento negli ultimi anni. Secondo le previsioni di CPIA, la capacità installata annua del mercato fotovoltaico globale raggiungerà i 150 GW nel 2021. mercato e prospettive di sviluppo. il mio paese è il più grande produttore mondiale di wafer di silicio monocristallino per il fotovoltaico. Secondo le statistiche della Silicon Industry Branch della China Nonferrous Metals Industry Association, entro la fine del 2019 la capacità di produzione di wafer di silicio monocristallino del mio paese era di 115 GW, pari al 97,6% del totale mondiale. Le società leader LONGi e Zhonghuan occupano oltre il 50% della quota di mercato nazionale dei wafer di silicio monocristallino e, nel processo di continua espansione della capacità produttiva, anche le nuove società elettriche CNC e Beijing Express stanno accelerando l'espansione della produzione.

Beneficiando del progresso tecnologico dei prodotti a semiconduttore e dell'aumento della categoria dei beni di consumo elettronici correlati a valle, la domanda di wafer di silicio per semiconduttori è aumentata di anno in anno e la scala ha continuato a crescere. Nel 2020, le spedizioni globali di wafer di semiconduttori raggiungeranno 1,241 miliardi di pollici quadrati. La dimensione del mercato globale dei wafer di silicio ha raggiunto circa 11 miliardi di dollari USA e le prospettive di mercato dei wafer di silicio semiconduttori sono ampie.

A causa delle elevate barriere tecniche nell'industria dei wafer per semiconduttori, l'odierna industria globale dei wafer per semiconduttori è monopolizzata da giganti, con un alto grado di concentrazione e il numero di produttori nella Cina continentale è ridotto. Nel 2020, i primi cinque fornitori di wafer di silicio al mondo sono Shin-Etsu, Giappone, SUMCO, Taiwan, Cina, GlobalWafers, Silitronic in Germania e SKSiltron in Corea del Sud. La quota di mercato totale supera l'80 percento e la quota di mercato dell'industria del silicio di Shanghai, un produttore locale nel mio paese continentale, è di circa il 2,2 percento e il volume è relativamente piccolo.

Maggiore è la dimensione del wafer, maggiore è l'efficienza di produzione per wafer. Dagli anni '70, i wafer di silicio si sono sviluppati nella direzione delle grandi dimensioni. Oggi, il più grande wafer di silicio prodotto in serie al mondo è di 300 mm, ovvero un wafer di silicio di 12-pollici.

La domanda di 12-wafer da pollici è aumentata negli ultimi anni. Secondo le previsioni giapponesi di Shengco, il CAGR di 12-pollici di wafer in 2020-2024 può raggiungere il 5,1 percento . La capacità di produzione globale di wafer di semiconduttori è concentrata principalmente nei giganti del settore. i wafer a semiconduttore del mio paese sono iniziati tardi e si sono sviluppati in modo relativamente arretrato. Solo poche aziende hanno la produttività di wafer da 200 mm ({6}}pollici). i wafer da 12-pollici del mio paese non erano disponibili prima del 2017. Tutti dipendono dalle importazioni.

La produzione di grandi wafer di silicio ha requisiti elevati in termini di purezza del silicio e ha anche requisiti molto elevati sulla tecnologia di lavorazione della smussatura e della rettifica di precisione. il livello tecnologico del mio paese è arretrato e la produzione su larga scala di 12-wafer di silicio da pollici non è stata ancora raggiunta. L'industria del silicio di Shanghai ha ottenuto vendite su larga scala di wafer di silicio di 12-pollici in 2018, rompendo la situazione secondo cui il tasso di produzione nazionale di wafer di silicio di grandi dimensioni era pari a 0.

12-I wafer di silicio da pollici sono ancora la corrente principale del mercato odierno dei wafer di silicio, i produttori nazionali hanno l'opportunità di recuperare il ritardo e c'è ancora un ampio spazio per la sostituzione domestica di wafer di silicio di grandi dimensioni. Al fine di promuovere il processo di localizzazione dei wafer di silicio semiconduttori, un materiale importante, il governo cinese ha anche emanato una serie di politiche per sostenere lo sviluppo industriale, promuovere la ricerca e lo sviluppo e la produzione di wafer di silicio di grandi dimensioni e promuovere lo sviluppo del semiconduttore industria.

2. Carburo di silicio (SiC)

Il carburo di silicio è un materiale semiconduttore di terza generazione con prestazioni molto superiori ed è un'importante materia prima per i dispositivi di potenza. Negli ultimi anni, i paesi hanno investito molta manodopera e risorse materiali per sviluppare industrie collegate. La soglia per l'industria del carburo di silicio è relativamente alta e il livello della tecnologia di produzione nel mio paese è relativamente arretrato. L'attuale struttura industriale è caratterizzata dal predominio degli Stati Uniti. Il solo Cree rappresenta il 62% della quota globale di wafer conduttivi di carburo di silicio. Il mercato del carburo di silicio ha ampie prospettive di sviluppo. Negli ultimi anni è penetrata continuamente nei settori dei veicoli elettrici, del fotovoltaico, del trasporto ferroviario e delle reti intelligenti. Ha una forte domanda a valle e la scala del mercato continua ad espandersi. il mio paese sta inoltre delineando l'intera catena industriale del carburo di silicio. Il numero di brevetti correlati ha continuato ad aumentare quest'anno. Anche la quota di mercato dei produttori di chip rappresentati da Tianke Heda sta aumentando di anno in anno. Lo spazio di sviluppo futuro dell'industria del carburo di silicio del mio paese è relativamente alto. grande.

Il carburo di silicio è il materiale semiconduttore a banda larga più maturo e un materiale rappresentativo della terza generazione di materiali semiconduttori. Il materiale in carburo di silicio presenta molti vantaggi: proprietà chimiche stabili, elevata conduttività termica, piccolo coefficiente di dilatazione termica, resistenza all'usura e resistenza alle alte pressioni. Rispetto ai prodotti con gli stessi parametri elettrici, i prodotti che utilizzano materiali in carburo di silicio possono essere ridotti del 50% in volume e dell'80% in perdita di energia. A causa di queste caratteristiche, i paesi di tutto il mondo attribuiscono grande importanza ai materiali in carburo di silicio e hanno investito molte energie per promuovere lo sviluppo delle industrie correlate. Anche i principali colossi dei semiconduttori in Cina hanno investito molto nello sviluppo di dispositivi al carburo di silicio. Con la maturità dei processi tecnici e il calo dei costi di produzione, viene applicato a vari dispositivi di potenza. Negli ultimi anni, il tasso di penetrazione dei dispositivi di potenza al carburo di silicio nel campo dei veicoli a nuova energia ha continuato ad aumentare, ed è il futuro dei dispositivi SiC e GaN nel campo delle nuove energie e delle comunicazioni 5G. materie prime importanti.

Secondo Yole, lo spazio di mercato globale per i dispositivi di alimentazione SiC per autoveicoli dovrebbe raggiungere 1,93 miliardi di dollari entro il 2024, corrispondente a un tasso di crescita composto del 29% dal 2018 al 2024. Secondo il prospetto di Tianke Heda, la percentuale di carburo di silicio i dispositivi di potenza negli inverter fotovoltaici raggiungeranno il 50% nel 2025 e anche la percentuale di dispositivi al carburo di silicio nel trasporto ferroviario aumenterà gradualmente.

Spinto dalla domanda di veicoli elettrici e inverter fotovoltaici, secondo le previsioni di Omdia, il mercato emergente dei semiconduttori di potenza al carburo di silicio e al nitruro di gallio dovrebbe superare il miliardo di dollari USA nel 2021; secondo i dati IHS Markit, la dimensione del mercato dei dispositivi di potenza al carburo di silicio nel 2018 Circa 390 milioni di dollari, beneficiando della crescita della domanda di veicoli a nuova energia e dello sviluppo dell'industria fotovoltaica.

Si prevede che la dimensione del mercato dei dispositivi di alimentazione al carburo di silicio supererà i 10 miliardi di dollari USA entro il 2027 e lo slancio di crescita dell'industria del carburo di silicio sarà sufficiente.