新材料行业2021年上半年投资策略：产业升级，材料先行.pdf

本报告的信息均来自已公开信息，关于信息的准确性与完整性， 建议投资者谨慎判断，据此入市，风险自担。 请务必阅读末页声明。 新材料 行业 推荐 （ 维持 ） 产业升级 ，材料先行 风险评级： 中 高 风险 新材料 行业 2021 年 上 半年投资 策略 2020 年 11 月 30 日 投资要点： 李隆海 SAC 执业证书编号： S0340510120006 电话： 0769-22119462 邮箱： LLHdgzq 细分行业评级 半导体 材料 推荐 碳纤维 推荐 高温合金 谨慎 推荐 高端钛材 推荐 行业指数 走势 资料来源：东莞证券研究所， Wind 相关报告 半 导体材料： 走在增强内循环的路上 。 我国半导体材料在国际分工中多处于中低端领域，高端产品市场主要被欧美日韩台等少数国际大公司垄断。2020年 8月 4日，国务院印发了新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策 ， 对于重点集成电路设计企业和软件企业，由“两免三减半，接续年度 10%税率”改为“五年免税，接续年度 10%税率”。贸易逆差非常大，目前有所收窄，进口替代开始取得成效。 2019年，我国集成电路进口额为 3055.50亿美元，同比下降 2.1%，是近五年芯片进口绝对额首次下降；集成电路出口额 1015.78亿美元，同比增长 20.0%；集成电路贸易逆差 2040亿美元，较 2018年下降了 235亿美元，是我国近十几年来集成电路贸易逆差首次下降。； 2020年 1-10月，我国芯片进口额为 2835.7亿美元，同比增长 14.0%；集成电路出口额 930.86亿美元，同比增长 12.4%。建议重点关注： 上海新阳（ 300236）、 雅克科技（ 002409）、晶瑞股份（ 300655）、 江化微（ 603078）、飞凯材料（ 300398）、江 丰电子（ 300666） 、沪硅产业（ 688126）、安集科技（ 688019） 。 碳纤维： 军用推动高端碳纤维需求 。 碳纤维“刚柔并济” ， 具有出色的力学性能和化学稳定性， 密度不到钢的 1/4、强度是钢的 5-7倍 。 碳纤维因其“ 轻而强 ” 和 “ 轻而硬 ” 的特性，被广泛应用于战斗机和直升机的机体、主翼、尾翼、刹车片及蒙皮等部位，减重效果显著 ，并且碳纤维复合材料逐渐从 承力、次承力结构向主承力结构方向发展。 随着军用飞机越来越高端先进，复合材料在军用飞机的使用量比例越来越高。 歼 -8使用碳纤维复合材料比例 1%， J10使用碳纤维复合材料比例 6%， J11碳纤维复合材料使用比例 10%。另外，我国最新 J20、直 20大量使用复合材料。 建议关注： 光威复材（ 300699） 、 中简科技（ 300777） 、 中航高科（ 600862） 。 高温合金材料：快速增长的朝阳行业。 高温合金是可以在 600 以上的高温环境中长期工作的材料。航空航天发动机、燃气轮机是高温合金的主要下游，高温合金材料的用量占发动机总重量的 40% 60%。 太行发动机可靠性和稳定性基本成熟，第三代战斗机发动机有望实现完全国产化 。 随着航空航天发动机和燃气轮机国产化加速，我国对高档高温合金的需求将会出现持续快速增长。 建议关注： 钢研高纳（ 300034） 。 高端钛材： 航空航天钛材需求快速增长 。 近几年 我国 航空航天 钛材 需求量保持高速 增长， 根据中国 有色金属 工业 协会数据， 2015-2018年 航空航天钛材 消费量分别 为 6862吨、 8519吨、 8986吨、 10295吨，分别同比增长 41%、 24%、 5%、 14.6%。 这 与 我国 航空航天 高速发展密切相关， 运-20量产 ，太行发动机稳定量产 。 建议关注： 宝钛股份（ 600456） 、 西部超导（ 688122） 。 风险 提示 ： 需求低于预期，行业政策风险 ，产品研发风险 。 - 2 0 .0 0 %- 1 0 .0 0 %0 .0 0 %1 0 .0 0 %2 0 .0 0 %3 0 .0 0 %4 0 .0 0 % 金属非金属新材料 (申万 ) 沪深 300投资策略 行业研究 证券研究报告 新材料行业 2021 年 上半年投资 策略 2 请务必阅读末页声明。 目 录 1. 半导体材料：走在增强内循环的路上 . 4 2. 碳纤维：军用推动高端碳纤维需求 . 12 2.1 我国碳纤维情况： “ 有产能，无产量 ” 现象严重 . 15 2.2 碳纤维的生产成本中折旧成本占比非常高 . 17 2.3 我国军机升级换代加 速促进高端碳纤维需求 . 17 3. 高温合金材料：快速增长的朝阳行业 . 20 4 高端钛材：航空航天钛材需求快速增长 . 23 插图目录 图 1：半导体材料市场规模占比 . 4 图 2：半导体硅片分类 . 6 图 3：硅片尺寸分类 . 6 图 4： 200mm 硅片与 300mm 硅片可使用面积 . 6 图 5： 2018 年全球硅片企业市场份额情况 . 7 图 6：全球硅片出货量（应用于半导体生产）（单位：百万平方英尺） . 8 图 7：我国近年来集成电路产业销售额维持 20%的增速 . 8 图 8：我国集成电路进口额高达 2000 亿美元之上，进口替代需求大 . 9 图 9：碳纤维产业链 . 13 图 10：白色的为碳纤维原丝，黑色的为碳纤维成品 . 14 图 11：碳纤维织物（机织物） . 14 图 12： 2019 年我国碳纤维下游需求 情况 . 15 图 13： 2019 年我国和全球碳纤维下游需求对比 . 16 图 14： 2019 年我国碳纤维需求中进口来源情况（按量测算） . 16 图 15：我国碳纤维主要生产企业产能情况（万吨） . 17 图 16：中美俄各类战机数量对比 . 18 图 17：二代作战飞机仍占我国作战飞机中三分之一 . 18 图 18：我国战斗机使用碳纤维复合材料比例也不断提升 . 19 图 19：高温合金在航空航天发动机上热端应用 . 21 图 20：高温合金在燃气轮 机上的应用 . 21 图 21：珠海航展期间歼 10B 安装矢量验证机表演 “ 眼镜蛇 ” 机动 . 22 图 22：钛合金应用领域 . 23 图 23：钛合金应用领域 . 24 图 24：我国钛材下游消费量结构（航空航天钛材 快速增长）（吨） . 25 图 25：我国高端钛材消费量占比显著提升 . 26 图 26： C919 . 27 新材料行业 2021 年 上半年投资 策略 3 请务必阅读末页声明。 表格目录 表 1：中芯国际主要原材料采购情况 . 4 表 2：不同种类半导体材料的国产化程度 . 5 表 3：全球半导体硅片行业主要企业经营情况 . 7 表 4：集成电路企业所得税减免政策 . 9 表 5：碳纤维按照丝束大小分类 . 13 表 6：碳纤维按照拉伸强度及模量分类 . 13 表 7：碳纤维的主要性能特点 . 14 表 8：碳纤维与其他主要材料性能对比 . 14 表 9：我国碳纤维需求情况（吨） . 15 表 10：碳纤维生产成本中折旧占比情况 . 17 表 11：美国军用飞机所用不同材料占比情况 . 19 表 12：高温合金简介 . 20 表 13： 高温合金主要下游及应用部位 . 21 表 14： 国内高温合金主要企业 . 22 表 15：金属钛及其合金凭借优异性能而被广泛应用 . 23 表 16：全球主要钛材供应国产量情况（单位：吨） . 24 表 17:我国主要大飞 机型号 . 26 表 18:我国 C919 和 ARJ21 单机钛含量情况 . 26 表 19: 2014 年中国主要钛加工材生产企业在不同领域的销售量 . 27 表 20：重点公司盈利预测及投资评级（ 2020/11/27） . 29 新材料行业 2021 年 上半年投资 策略 4 请务必阅读末页声明。 1. 半导体材料： 走在增强内循环的路上 半导体材料是指电导率介于金属与绝缘体之间的材料，半导体材料的电导率在欧 /厘米之间，一般情况下电导率随温度的升高而增大。半导体材料是制作晶体管、集成电路、电力电子器件、光电子器件的重要材料。 半导体材料市场可以分为晶圆材料和封装材料市场。其中，晶圆材料主要有硅片、光掩膜、光刻胶、光刻胶辅助设备、湿制程、溅射靶、抛光液、其他材料。封装材料主要有层压基板、引线框架、焊线、模压化合物、底部 填充料、液体密封剂、粘晶材料、锡球、晶圆级封装介质、热接口材料 。 图 1： 半导体材料市场规模占比 资料 来源： SEMI， 东莞证券研究所 以我国国内最大晶圆制造企业中芯国际为例： 中芯国际 生产经营的主要原材料包括硅片、化学品、光阻、气体、靶材、研磨材料等 。 表 1： 中芯国际主要原材料采购情况 项目 2019 年度 2018 年度 2017 年度 硅片 金额（万元） 204,207 172,805 135,648 占比 40.81% 37.42% 31.48% 数量（万片） 632.77 600.87 587.27 单价（元 /片） 322.72 287.59 230.98 光阻 金额（万元） 71,889 67,972 70,395 占比 14.37% 14.72% 16.34% 数量（吨） 6,209.01 5,633.79 5,608.86 单价（万元 /吨） 11.58 12.07 12.55 化学品 金额（万元） 63,996 62,136 60,632 占比 12.79% 13.46% 14.07% 数量（吨） 42,212 43,494 41,642 单价（万元 /吨） 1.52 1.43 1.46 气体 金额（万元） 39,762 38,891 38,337 占比 7.95% 8.42% 8.90% 数量（吨） 1,824.67 1,659.92 1,577.21 单价（万元 /吨） 21.79 24.31 24.31 研磨液 金额（万元） 41,472 39,516 38,293 大硅片33%光掩膜13%光刻胶6%光刻胶配套试剂7%湿化学品4%气体14%溅射靶材3%抛光液和抛光垫7%其他13%新材料行业 2021 年 上半年投资 策略 5 请务必阅读末页声明。 占比 8.29% 8.56% 8.89% 数量（吨） 10,961 10,881 10,616 单价（万元 /吨） 3.78 3.63 3.61 研磨垫及研磨盘 金额（万元） 28,605 28,411 31,499 占比 5.72% 6.15% 7.31% 数量（件） 147,921 143,244 149,755 单价（元 /件） 1,933.82 1,983.39 2,103.36 靶材 金额（万元） 22,347 25,646 28,028 占比 4.47% 5.55% 6.50% 数量（件） 13,179 13,483 14,163 单价（万元 /件） 1.7 1.9 1.98 注：硅片、靶材数量及单价按照约当 8 英寸统计 。 资料 来源： 中芯国际招股说明书 ，东莞证券研究所 半导体材料自给率低 在半导体材料领域，由于高端产品技术壁垒 高，国内企业长期研发投入和积累不足，我国半导体材料在国际分工中多处于中低端领 域，高端产品市场主要被欧美日韩台等少数国际大公司垄断，比如：硅片全球市场前 五 大公司的市场份额达 90%以上，光刻胶全球市场前五大公司的市场份额达 80%以上，高纯试剂全球市场前六大公司的市场份额达80%以上， CMP 材料 全球市场前七大公司市场份额达 90%。 国内大部分产品自给率较低，基本不足 30%， 并且大部分 是技术壁垒较低的封装材料 ，在 晶圆制造材料方面国产化比例 更低， 主要依赖于进口 。另外 ， 国内半导体材料企业集中于 6英寸以下生产线，目前有少数厂商开始打入国内 8英寸、 12英寸生产线 。 表 2： 不同种类半导体材料的国产化程度 材料类别 用途 相关企业 国产材料市场占比 硅晶片 全球 95%以上的半导体芯片和器件是用硅片作为基底功能材料生产出来的 沪硅产业、 有研新材 、 中环股份 主要以 6 寸及以下为主，少量 8 寸， 12寸 基本 靠进口 光刻胶 用于显影、刻蚀等工艺，将所需要的微细图形从掩模版转移到待加工基衬底 北京科华、 晶瑞股份（ 苏州瑞红 ） 、飞凯材料 、 强力新材 、南大光电、雅克科技 产品以 LCD、 PCB 为主，集成电路用光刻胶主要靠进口，对外依存度 80%以上 电子气体 &MO 源 广泛应用于薄膜、刻蚀、掺杂、气相沉积、扩散等工艺 苏州金宏、佛山华特、大连科利德、巨化股份、南大光电（ MO源） 对外依存度 80%以上 CMP 抛光液 用于集成电路和超大规模集成电路硅片的抛光 上海新安纳、安集微电子 国产化率不到 10% CMP 抛光垫 用于集成电路和超大规模集成电路硅片的抛光 时代立夫、鼎龙股份 国产化率不到 5% 电镀液 上海新阳 小部分实现国产替代 超纯试剂 是大规模集成电路制造的关键性配套材料，主要用于芯片的清洗、蚀刻 江化微、晶瑞股份、华谊、上海新阳、凯圣氟等 部分品类国产可满足，国产化率 3 成 溅射靶材 用于半导体溅射 江丰电子 、有研亿金 大部分进口 新材料行业 2021 年 上半年投资 策略 6 请务必阅读末页声明。 资料 来源： SEMI，东莞证券研究所 例子：大硅片 硅片 也称硅晶圆 ，是最主要的半导体材料， 主要包括抛光片、退火片、外延片、节隔离片和绝缘体上硅片 ， 其中抛光片是用量最大的产品，其他的硅片产品也都是在抛光片的基础上二次加工产生的 。 抛光片：直接从单晶硅柱上切割出厚度约 1mm 的原硅片，然后对其进行抛光镜面加工。退火片：把抛光片置于充满氩气或氧气的高温环境退火得到，可大幅减少抛光片表面的氧气含量，保持晶体完整性。外延片：在抛光片表面采用应用气相生长技术在抛光片表面外延生出单晶结构层，能够在低电阻衬底上形成一个高电阻层。节隔离片：在抛光片的基础上，通过光刻法、离子注入、热扩散技术等技术嵌入中间层，然后再通过气相生长技术在硅片外面形成平滑的外延层。绝缘体上硅片：三明治结构，最下层是抛光片，中间层是掩埋氧化层，顶层是活性层也是抛光片。绝缘体上硅片可以使半导体器件设计者将器件和周围部分完 全隔离 。 图 2： 半导体硅片分类 资料 来源： 华夏幸福研究院 ， 东莞证券研究所 硅晶圆片的市场销售额占整个半导体材料市场总销售额的 32%40%。 硅片直径主要有 3 英寸、 4 英寸、 6 英寸、 8 英寸、 12 英寸（ 300mm），目前已发展到 18 英寸（ 450mm）等规格。直径越大，在一个硅片上经一次工艺循环可制作的集成电路芯片数就越多，每个芯片的成本也就越低。 在同样的工艺条件下， 300mm 半导体硅片的可使用面积超过200mm 硅片的两倍以上，可使用率（衡量单位晶圆可生产的芯片数量的指标）是 200mm硅片的 2.5 倍左右 。 因此，更大直径硅片是硅片制各技术的发展方向。但硅片尺寸越大，对微电子工艺设各、材料和技术的要求也就越高 。 图 3： 硅片尺寸分类 图 4： 200mm硅片与 300mm硅片 可使用面积 新材料行业 2021 年 上半年投资 策略 7 请务必阅读末页声明。 资料来源 ： 沪硅产业 招股说明书 ， 东莞证券研究所 资料来源 ： 沪硅产业 招股说明书 ， 东莞证券研究所 硅片具有极高的技术壁垒，全球市场呈现出寡头垄断的格局， 日本信越 化学 和SUMCO（由三菱硅材料和住友材料 Sitix 分部合并而来）一直占据主要市场份额，双方 占有市场份额一半以上，其他主要公司有德国 Siltronic（德国化工企业 Wacker 的子公司） 、中国台湾环球晶 和韩国 SK Siltron 三家公司 。 上述五家 供应商 合计 占据 全球 90%以上的市场份额。我国 硅产业集团规模较小，占全球半导体硅片市场份额 2.18%。 图 5： 2018年全球 硅片 企业 市场份额 情况 资料 来源： 沪硅产业招股说明书 ， 东莞证券研究所 目前， 国内 硅片生产厂商 技术较为薄弱，市场份额较小，多数企业以生产 8 英 寸及以下 硅片 为主。沪硅产业是目前 国内最大的硅片供应商， 也是国内 率先实现 12 英寸半导体硅片规模化销售的企业 ，其 2018 年全球市占比为 2.18%。其他企业有中环股份、里昂股份、有研新材等。 表 3： 全球 半导体硅片行业主要企业经营情况 公司 注册地 主要半导体硅材料类产品 半导体硅材料类产品销售收入（亿元） 信越化学 日本 300mm 及以下半导体硅片（含 SOI 硅片） 220.59 SUMCO 日本 300mm 及以下半导体硅片（含 SOI 硅片） 194.59 Siltronic 德国 300mm 及以下半导体硅片 113.68 环球晶圆 中国 台湾 300mm 及以下半导体硅片（含 SOI 硅片） 130.21 SK Siltron 韩国 300mm 及以下半导体硅片 81.28 Soitec 法国 200mm、 300mm SOI 硅片 30.90 合晶科技 中国 台湾 200mm 及以下半导体硅片（含 SOI 硅片） 20.33 硅产业集团 （含新傲科技 ） 中国 300mm 半导体硅片、 200mm 及以下半导体硅片（含 SOI 硅片） 17.45 中环股份 中国 200mm 及以下半导体硅片 10.13 立昂股份 中国 200mm 及以下半导体硅片 7.98 资料 来源： 沪硅产业招股说明书 ， 东莞证券研究所 目前，硅片主流产品是 12 英寸， 根据 SUMCO 的预测， 300mm 总需求将会从 2018日本信越化学 , 27.58%日本 Sumco, 24.33%中国台湾环球晶圆 , 16.28%德国 Siltronic, 14.22%韩国 SK Silitron, 10.16%沪硅产业 , 2.18%其他 , 5.25%新材料行业 2021 年 上半年投资 策略 8 请务必阅读末页声明。 年的 600 万片 /月增加到 2021 年 的 720 万片 /月，复合增速约为 6%。 从 2013-2018 年，全球硅片出货量（应用于半导体生产）稳步增长， 2018 年全球硅片出货量为 12733 百万平方英尺，同比增长 7.82%。 2019 年，全球硅片出货量为 11810 百万平方英尺，同比下降 7.25%，市场需求有所下降。 图 6： 全球 硅片出货量（应用于半导体生产） （单位 ： 百万平方英尺 ） 资料 来源： wind资讯 ， 东莞证券研究所 半导体产业加速向国内转移 半导体材料主要应用于集成电路，我国集成电路应用领域主要为计算机、网络通信、消费电子、汽车电子、工业控制等，前三者合计占比达 83%。 2015 年，随着国家集成电路产业发展推进纲要等一系列政策落地实施，国家集成电路产业投资基金开始运作，中国集成电路产业保持了高速增长。 根据中国半导体行业协会统计， 2015 年我国集成电路产业销售额达到 3609.8 亿，同比增长 19.7%； 2016 年我国集成电路产业销售额达到4335.5 亿元，同比增长 20.1%； 2017 年我国集成电路产业销售额达到 5411.3 亿元，同比增长 24.8%； 2018 年我国集成电路产业销售额达到 6532 亿元，同比增长 20.7%； 2019年我国集成电路产业销售额达到 7562.3 亿元，同比增长 15.8%； 2020 年 1-6 月我国集成电路产业销售额为 5905.8 亿元，同比增长 16.9%。 图 7： 我国近年来 集成电路产业销售额 维持 20%的增速 资料 来源： wind资讯 ， 东莞证券研究所 2020 年 8 月 4 日，国务院印发了新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展-6.04%-17.57%39.70%-3.49%-0.13%0.40%11.36%3.34%2.91%9.98%7.82%-7.25%-30.00%-20.00%-10.00%0.00%10.00%20.00%30.00%40.00%50.00%020004000600080001000012000140002007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019全球硅片出货量 增速29.8% 34.3%11.6% 16.2%20.2% 19.7% 20.1% 24.8% 20.7% 15.8% 16.9%0.0%5.0%10.0%15.0%20.0%25.0%30.0%35.0%40.0%010002000300040005000600070008000中国集成电路产业销售额 增速新材料行业 2021 年 上半年投资 策略 9 请务必阅读末页声明。 的若干政策。对于集成电路生产企业，新增“制程小于 28nm 集成电路企业，经营期在15 年以上，第一年至第十年免征企业所得税； 对于集成电路设计、整备材料、封装、测试和软件企业，第一至二年免征企业所得税，第三年至第五年按照 25%的法定税率减半征收企业所得税。 对于重点集成电路设计企业和软件企业，由“两免三减半，接续年度 10%税率”改为“五年免税，接续年度 10%税率” 表 4： 集成电路企业所得税减免政策 成电路企业类型 减免政策 集成电路生产企业 28nm 及以下 ，经营期在 15 年以上 “十免” 65nm 及以下 ，经营期在 15 年以上 “五免五减半” 130nm 及以下 ，经营期在 10 年以上 “两免三减半” 集成电路设计、装备、材料、封测企业 “两免三减半” 重点设计企业 “五免后按十” 资料 来源： 新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策 ，东莞证券研究所 芯片进口替代空间巨大并取得了一定成效 ，半导体材料受益 由于 我国半导体 市场 需求巨大， 而 国内 很大一部分 不能供给，致使我国 集成电路 （俗称 芯片 ）进口 金额巨大 。 近几年芯片进口额稳定在 2000 亿美元 以上 ， 2017 年 我国芯片进口额为 2601.16 亿美元，同比增长 14.6%； 2018 年，我国芯片进口额为 3120.58 亿美元，同比增长 19.8%； 2019 年，我国芯片进口额为 3055.50 亿美元，同比下降 2.1%； 2020年 1-10 月，我国芯片进口额为 2835.7 亿美元，同比增长 14.0%。 贸易逆差非常大 ，目前有所收窄，进口替代开始取得成效 。 2010 年集成电路贸易逆差 1277.4 亿美元，而在 2018 年集成电路贸易逆差增长到 2274.2 亿美元，如此大的贸易逆差反映出我国集成电路市场长期严重供不应求，进口替代的市场空间巨大。 2019 年，我国集成电路进口额为 3055.50 亿美元，同比下降 2.1%，是近五年芯片进口绝对额首次下降；集成电路出口额 1015.78 亿美元，同比增长 20.0%；集成电路贸易逆差 2040 亿美元，较 2018 年下降了 235 亿美元，是我国近十几年来集成电路贸易逆差首次下降。这说明随着我国集成电路技术的进步，以及产能的扩张，我国集成电路进口替代取得了显著的效果。 2020 年 1-10 月，我国集成电路出口额 930.86 亿美元，同比增 长 12.4%。 图 8： 我国集成电路进口额高达 2000亿美元之上，进口替代需求大 资料 来源： wind资讯 ， 东莞证券研究所 292 326 534 877 609 691 610 669 846 1016 931 1570 1702 1921 2313 2176 2299 2270 2601 3121 3056 2836 1277 1376 1386 1436 1567 1609 1660 1932 2274 2040 1905 05001,0001,5002,0002,5003,0003,500我国集成电路进出口额出口额 进口额 逆差新材料行业 2021 年 上半年投资 策略 10 请务必阅读末页声明。 未来几年是国内 晶圆厂投产高峰期，以长江存储 、 长鑫存储 、 中芯国际，华虹为代 表 等国内晶圆厂 正处于产能扩张期，未来 3 年将迎来密集投产 ，这推动国内半导体材料的需求 。 另外， 2020 年 2 月，瓦森纳协议中的美国及日本等 42 个国家决定将出口管制范围，扩大到所谓可转为军用的半导体制造材料及网络软件，这将推动国内半导体材料的进口替代。 半导体材料相关个股： 上海新阳（ 300236） 公司是一家专业从事半导体行业所需电子化学品的研发、生产和销售服务 ， 立足电子电镀、电子清洗、电子光刻三大核心技术 。 公司在半导体传统封装领域功能性化学材料销量与市占率全国第一，在集成电路制造关键工艺材料领域芯片铜互连电镀液及添加剂、蚀刻后清洗液已实现大规模产业化，被国内集成电路生产线认定为 Baseline（基准线 /基准材料）的数量为 24 条。 公司晶圆化学品覆 盖中芯国际、 武汉新芯、 无锡海力士、华力微电子、通富微电、苏州