炭基材料將納入十四五產業規劃
工信部表示將把碳化硅復合材料、碳基復合材料等納入“十四五”產業科技創新相關發展規劃。
8月24日早晨,媒體報道,工信部在答復政協提案中表示,工信部將進一步強化產業政策引導,將碳基材料納入“十四五”原材料工業相關發展規劃,并將碳化硅復合材料、碳基復合材料等納入“十四五”產業科技創新相關發展規劃,以全面突破關鍵核心技術,攻克“卡脖子”品種,提高碳基新材料等產品質量,推進產業基礎高級化、產業鏈現代化。
碳化硅是第三代半導體材料之一,其介電擊穿強度大約是硅的10倍,主要用于生產功率半導體器件,適用于高溫、高壓、高功率的場景。
碳基復合材料包括碳納米管、碳纖維、石墨烯等,具有較多優異的力學、電學和化學性能,未來主要應用于國防科技、衛星導航、氣象監測、人工智能、醫療器械等領域。
當前,我國正處于加快產業升級轉型期,同時面臨著美國強勢的科技封鎖。在以半導體為代表的傳統高端產業方面,我國起步較晚,與國際先進水平差距較大,想要奮起直追世界領先水平,在美國竭力打壓下,面臨阻礙較大。
而碳化硅、碳基復合材料是當今世界科技界的新興領域,尚處于行業起步階段,國內外發展差距較小,有望成為我國科技產業彎道超車的重要賽道,因此受到國家高度重視。
其實,近年來國家高度重視顛覆性技術發展,十四五規劃草案及國家多次會議、文件提及碳化硅等產業。
3月5日,2021年全國兩會審查了十四五規劃草案(《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要(草案)》),草案明確提出,要加強科技前沿領域攻關,并重點提及碳化硅等細分領域。
今年以來,顛覆式技術在各個重要場合被頻繁提及,尤其是科技部面向全社會開展顛覆性技術研發方向的征集工作,表明我國不僅高度重視顛覆式技術的研發,同時也正在將顛覆式技術的研發工作落到實處。
截至目前,對于哪些技術將成為顛覆性技術,尚無確切答案,國家、學界和業界也在征集和探討顛覆性技術的研發方向。從現有的討論來看,顛覆性技術可能會出現在計算機、物聯網、能源、新材料、航空航天、生命科學等關鍵領域。其中,石墨烯制造和第三代半導體是新材料領域的重要分支。
炭基材料核心分支
1、碳化硅:第三代半導體材料之一,國內外廠商差距有限,國內廠商有望借助國家政策推動實現彎道超車。
在第一、第二代半導體材料領域,我國起步較晚,與國外差距較大。而在碳化硅等第三代半導體材料領域,國內廠商起步與國外廠商差距較小,且滲透率較低,國產替代空間巨大,在“十四五”等國家政策的密集推動下,國內廠商有望實現技術彎道超車。
在碳化硅領域,美國Cree、II-VI公司分別占據62%、16%的全球市場份額,行業前兩名市占率合計達78%。目前SiC襯底技術相對簡單,Cree能夠批量供應4英寸至6英寸導電型和半絕緣型SiC襯底,且已成功研發并開始建設8英寸產品生產線。
今年3月兩會期間,全國政協委員提出,第三代半導體是國家2030規劃和“十四五”國家研發計劃確定的重要發展方向,是我國半導體產業彎道超車的機會,要重點扶持、協同攻關第三代半導體產業,可以在國內重點扶植3-5家世界級龍頭企業,加大整個產業鏈條的合作力度。
3月4日,上海臨港新片區發布集成電路產業專項規劃(2021-2025),提出推進6英寸、8英寸碳化硅等第三代半導體工藝線建設,面向5G、新能源汽車等應用場景,加快相關產品驗證應用。
此外,北京順義、山東濟南和深圳坪山均出臺了相關政策,被劃分為重點發展第三代半導體產業區域,是目前我國第三代半導體產業發展較為顯著的三大集聚區。
2、石墨烯被譽為“新材料之王”,行業正處于爆發前夜,未來十年復合增速超過20%。
石墨烯被譽為“新材料之王”,具有優秀的力學特性和超強導電性導熱性等特性,下游覆蓋散熱材料、新能源電池、柔性顯示和復合材料等熱門領域,并在未來有望完成對傳統電容、鋰電池材料的全面替代,行業正處于技術突破需求爆發的前夜。
全球石墨烯市場規模穩步增長,2020年末全球石墨烯市場規模為95億美元,未來5年有望保持40%的復合增速。其中,中國市場規模約占30%,并有逐年提高的趨勢,未來將成為全球最大的石墨烯消費國家。
目前,國內外石墨烯市場正處于起步階段,產品尚未成熟,但市場增速快。石墨烯產業鏈上游的原料為石墨,中國是全球最大的石墨生產國;產業鏈中游主要為石墨烯的制備,其中氧化還原法常用來制備石墨烯粉體,化學氣相沉積法常用來制備大尺寸的石墨烯薄膜。
下游需求方面,國內新能源領域占據四分之三的需求,包括新能源超級電容與鋰電池導電劑,隨著新能源汽車加速滲透,行業將迎來高增速。2020年,全球石墨烯導電劑市場規模20億美元,年復合增長率約64%,石墨烯超級電容市場2021年底預計達到0.84億美元,到2030年有望達到6.1億美元,年復合增速超過20%。















