Les matériaux de pointe sont devenus l'arme lourde du pays, prenant les devants dans trois directions pour décoller
Avec le soutien des politiques nationales pour les nouveaux matériaux et leurs produits en aval dans les domaines de l'aérospatiale, de l'armée, de l'électronique grand public, de l'électronique automobile, de l'électronique photovoltaïque et du biomédical, la demande du marché continue de croître et les exigences de performance des produits continuent de s'améliorer. Avec l'expansion rapide, les besoins en capacités de recherche et développement des entreprises et des chercheurs scientifiques augmentent constamment.
Les industries en aval de l'électronique grand public, des nouvelles énergies, des semi-conducteurs, de la fibre de carbone et d'autres industries accélèrent leur transfert vers la Chine, et il existe un besoin urgent de localisation de nouveaux matériaux. La substitution des importations continuera de favoriser le développement futur des investissements dans l'industrie des nouveaux matériaux de mon pays.
Une des nouvelles directions des matériaux : les matériaux légers
1. Fibre de carbone
Les matériaux en fibre de carbone sont utilisés dans l'aérospatiale, l'énergie éolienne, les sports et loisirs, l'automobile et d'autres domaines avec leurs excellentes propriétés. Ce sont les matériaux les plus utilisés et les plus orientés vers le marché dans le domaine des nouveaux matériaux, et sont connus comme "le roi des nouveaux matériaux". La demande du marché mondial de la fibre de carbone a augmenté rapidement ces dernières années, et mon pays a également saisi l'opportunité de devenir le deuxième producteur mondial de fibre de carbone.
Cependant, par rapport aux pays étrangers, l'industrie de la fibre de carbone de mon pays a toujours les problèmes d'une faible utilisation des capacités, de peu de produits haut de gamme et d'une application et d'un développement difficiles. L'industrie en aval dépend toujours fortement des produits en fibre de carbone importés. Dans l'environnement international actuel, réaliser la double autonomie de la production à l'échelle de la fibre de carbone et du développement d'applications est la clé pour renforcer la défense nationale et la force de fabrication de mon pays et assurer la stabilité de la chaîne d'approvisionnement.
La fibre de carbone (fibre de carbone) est une fibre inorganique à structure de squelette de carbone avec une teneur en carbone supérieure à 90% formée par la pyrolyse et la carbonisation de fibres organiques telles que le polyacrylonitrile (PAN) (ou brai, viscose) dans un environnement à haute température, comme une haute -matériau performant. Produit dans les années 1960.
La fibre de carbone possède d'excellentes propriétés mécaniques et une excellente stabilité chimique : en tant que fibre présentant la résistance spécifique la plus élevée (densité spécifique de résistance) et la rigidité spécifique la plus élevée (densité spécifique de module) parmi les fibres hautes performances actuellement produites en série, la fibre de carbone est un partie importante de l'aérospatiale, de l'énergie éolienne Matériaux idéaux pour les pales, les véhicules à énergie nouvelle et d'autres domaines avec des exigences de légèreté. Les caractéristiques de résistance à la corrosion, de résistance aux températures élevées et de faible coefficient de dilatation en font un substitut aux matériaux métalliques dans les environnements difficiles ; de plus, les propriétés de conductivité électrique et thermique élargissent son application dans le domaine de l'électronique de communication.
Selon le nombre de filaments dans chaque faisceau de fibres de carbone, les fibres de carbone sont généralement divisées en deux catégories : les petites mèches et les grandes mèches. Le petit remorquage a de meilleures performances mais un prix plus élevé, et est généralement utilisé dans les domaines de haute technologie tels que l'aérospatiale et l'industrie militaire, ainsi que les articles de sport haut de gamme ; le gros remorquage a un coût inférieur et est souvent utilisé dans les industries de base, y compris la construction civile, les transports et les équipements énergétiques, etc. .
2. Panneau de carrosserie automobile en alliage d'aluminium
L'alliage d'aluminium est l'alliage le plus largement utilisé dans l'industrie et a été largement utilisé dans l'aviation, l'aérospatiale, l'automobile, la fabrication de machines, la construction navale et les industries chimiques. Sous la conduite de la politique nationale d'économie d'énergie et de réduction des émissions, il est difficile pour l'industrie automobile de respecter les normes nationales d'émissions de carburant de plus en plus strictes uniquement en optimisant la consommation d'énergie des automobiles dès la conception. Par conséquent, l'allégement des automobiles est la direction de développement déterminée par l'industrie.
L'alliage d'aluminium est le principal matériau léger de l'industrie automobile. Parmi eux, la tôle de carrosserie en alliage d'aluminium (ABS) est utilisée dans la carrosserie la plus lourde de la voiture et est le matériau clé pour atteindre l'objectif de légèreté. À l'heure actuelle, mon pays a progressivement ouvert le marché intérieur des alliages d'aluminium pour l'automobile, et même certaines entreprises ont commencé à exporter, y compris des entreprises nationales et étrangères qui produisent dans des usines nationales. La localisation des panneaux de carrosserie en alliage d'aluminium est la clé pour améliorer la compétitivité de l'industrie automobile de mon pays et aider le pays à atteindre l'objectif de conservation de l'énergie et de réduction des émissions.
La deuxième direction des nouveaux matériaux : les matériaux aérospatiaux
1. Polyimide
Les matériaux polyimide (PI) ont une valeur d'application élevée dans de nombreux domaines de pointe tels que l'aérospatiale, les composants électroniques haut de gamme et les semi-conducteurs, et jouent un rôle important dans le renouvellement et l'itération des matériaux. À l'heure actuelle, la demande du marché mondial du polyimide continue de croître, mais la production de masse de nombreux produits PI haut de gamme et de produits PI fonctionnels spéciaux est toujours monopolisée par quelques pays développés, et les technologies de production pertinentes sont strictement protégées.
À l'heure actuelle, mon pays a réalisé une production à grande échelle dans le domaine des films PI et des fibres PI bas de gamme, et a atteint une compétitivité mondiale dans le domaine des films PI de qualité électrique. Cependant, les films PI haut de gamme et d'autres produits PI haut de gamme sont toujours confrontés au problème du "collage" ou de la capacité de production insuffisante, ce qui entraîne un déséquilibre structurel évident entre l'offre et la demande. Percer la production de masse de produits haut de gamme en polyimide est d'une grande importance pour la modernisation de l'industrie manufacturière de mon pays, la modernisation des armements et la contrôlabilité indépendante.
Le polyimide (PI) est un matériau polymère organique doté de propriétés globales exceptionnelles et est connu comme "l'un des plastiques techniques les plus prometteurs du 21e siècle". Le matériau peut être utilisé dans une large plage de températures, peut fonctionner dans un environnement de -200 à 300 degrés pendant une longue période et peut résister à des températures élevées supérieures à 400 degrés pendant une courte période.
Le polyimide n'a pas de point de fusion évident et est le matériau polymère le plus résistant aux températures élevées qui peut être pratiquement utilisé à l'heure actuelle. Dans le même temps, le matériau présente également les caractéristiques de résistance diélectrique élevée, de résistance aux solvants, de résistance aux radiations, d'isolation thermique, non toxique, d'absorption acoustique et de réduction du bruit, ainsi que d'installation et de maintenance faciles.
À l'heure actuelle, le polyimide est largement utilisé dans l'aérospatiale, la construction navale, les semi-conducteurs, l'industrie électronique, les nanomatériaux, l'affichage flexible, le laser et d'autres domaines. Selon la forme spécifique du produit, le polyimide peut être subdivisé en mousse PI, film PI, fibre PI, composite à matrice PI, PSPI et autres produits.
2. Fibre de carbure de silicium
La fibre de carbure de silicium (fibre SiC) est un autre nouveau type de fibre haute performance développée après la fibre de carbone, et c'est un matériau émergent stratégique national. A l'heure actuelle, la valeur d'application des composites à matrice céramique en fibres de carbure de silicium dans le domaine des moteurs aéronautiques est très importante. Les pays occidentaux développés ont appliqué avec succès ces produits pour améliorer de nombreuses pièces de moteurs d'avion et améliorer l'efficacité des moteurs d'avion. Avec la poursuite de l'amélioration des performances de la fibre de carbure de silicium et l'optimisation progressive du processus de production, le matériau devrait être appliqué dans davantage de composants de moteurs d'avion à l'avenir et devrait être étendu à d'autres domaines civils de grande valeur. , avec un large espace de marché potentiel.
La troisième direction des nouveaux matériaux : les matériaux semi-conducteurs
1. Plaquette de silicium
Les tranches de silicium se situent en amont de la chaîne de l'industrie des semi-conducteurs et sont les principales matières premières des dispositifs semi-conducteurs et des cellules solaires. Ils sont principalement utilisés dans les domaines du photovoltaïque et des semi-conducteurs. La demande en aval a augmenté ces dernières années. En termes de différents domaines, la majeure partie de la capacité de production de plaquettes de silicium photovoltaïques est concentrée dans mon pays. Des entreprises leaders telles que Zhonghuan et LONGi ont une forte force et des niveaux de technologie de production de premier plan dans le monde. Par rapport aux tranches de silicium photovoltaïques, les tranches de silicium semi-conducteur ont des processus de production et des scénarios d'application plus complexes. Cependant, l'industrie des plaquettes de silicium semi-conducteur de mon pays a démarré tardivement et son niveau de développement est relativement en retard. Le marché mondial est monopolisé par les fabricants japonais. Les tranches de silicium de 12- pouces courantes sur le marché n'ont pas encore atteint la production à grande échelle dans mon pays, et elles dépendent fortement des importations. , Les entreprises nationales représentées par l'industrie du silicium de Shanghai s'efforcent de briser les barrières techniques, et il existe un large espace pour la localisation et la substitution.
Le silicium est un bon matériau semi-conducteur avec une bonne résistance aux hautes températures et aux radiations, et est particulièrement adapté à la fabrication de dispositifs haute puissance. En utilisant du silicium comme matière première, une tige de silicium est fabriquée en tirant un monocristal, puis en le coupant pour former une plaquette de silicium. Les tranches de silicium sont principalement utilisées dans les deux grands domaines du semi-conducteur et du photovoltaïque. Les plaquettes semi-conductrices ont des exigences plus élevées que les plaquettes photovoltaïques en termes de cristal, de forme, de taille et de pureté. La pureté des tranches de silicium photovoltaïque nécessite une teneur en silicium comprise entre 4N-6N. (99,99 % -99.9999 %), les plaquettes de silicium pour semi-conducteurs sont d'environ 9N-11N (99,9999999 % -99.999999999 %), le processus de production est plus compliqué et les applications en aval sont également plus étendus. Les tranches de silicium pour semi-conducteurs sont situées tout au plus en amont de la chaîne industrielle, principalement utilisées dans les circuits intégrés, les dispositifs discrets et les capteurs. Ce sont les matériaux clés pour la fabrication de puces et affectent le développement d'autres industries en aval telles que les automobiles et les ordinateurs. Ils sont la pierre angulaire de la chaîne de l'industrie des semi-conducteurs.
L'industrie photovoltaïque est l'une des industries émergentes stratégiques nationales. Les wafers photovoltaïques en silicium se situent en amont de la filière photovoltaïque et leur demande est en augmentation ces dernières années. Selon les prévisions du CPIA, la capacité installée annuelle du marché mondial du photovoltaïque atteindra 150 GW en 2021. perspectives de marché et de développement. mon pays est le premier producteur mondial de plaquettes de silicium monocristallin pour le photovoltaïque. Selon les statistiques de la branche de l'industrie du silicium de l'Association chinoise de l'industrie des métaux non ferreux, fin 2019, la capacité de production de plaquettes de silicium monocristallin de mon pays était de 115 GW, soit 97,6 % du total mondial. Les sociétés leaders LONGi et Zhonghuan occupent plus de 50 % de la part du marché intérieur des tranches de silicium monocristallin, et dans le processus d'expansion continue de la capacité de production, les nouvelles sociétés d'électricité CNC et Beijing Express accélèrent également l'expansion de la production.
Bénéficiant des progrès technologiques des produits semi-conducteurs et de l'augmentation de la catégorie des biens de consommation électroniques liés en aval, la demande de plaquettes de silicium semi-conducteur a augmenté d'année en année et l'échelle a continué de croître. En 2020, les expéditions mondiales de plaquettes de semi-conducteurs atteindront 1,241 milliard de pouces carrés. La taille du marché mondial des plaquettes de silicium a atteint environ 11 milliards de dollars américains, et les perspectives du marché des plaquettes de silicium semi-conducteurs sont vastes.
En raison des barrières techniques élevées dans l'industrie des plaquettes de semi-conducteurs, l'industrie mondiale actuelle des plaquettes de semi-conducteurs est monopolisée par des géants, avec un degré élevé de concentration, et le nombre de fabricants en Chine continentale est faible. En 2020, les cinq principaux fournisseurs mondiaux de plaquettes de silicium sont Shin-Etsu, Japon, SUMCO, Taïwan, Chine, GlobalWafers, Silitronic en Allemagne et SKSiltron en Corée du Sud. La part de marché totale dépasse 80 %, et la part de marché de l'industrie du silicium de Shanghai, un fabricant local de la partie continentale de mon pays, est d'environ 2,2 %, et le volume est relativement faible.
Plus la taille de plaquette est grande, plus l'efficacité de production par plaquette est élevée. Depuis les années 1970, les tranches de silicium se sont développées dans le sens de la grande taille. Aujourd'hui, la plus grande plaquette de silicium produite en série au monde mesure 300 mm, soit une plaquette de silicium de 12- pouces.
La demande de wafers de 12- pouces a augmenté ces dernières années. Selon les prévisions japonaises de Shengco, le TCAC des tranches de 12-pouces dans 2020-2024 peut atteindre 5,1 %. La capacité de production mondiale de plaquettes semi-conductrices est principalement concentrée dans les géants de l'industrie. les tranches de semi-conducteurs de mon pays ont commencé tardivement et se sont développées relativement en retard. Seules quelques entreprises ont la productivité de tranches de 200 mm (8- pouces). les plaquettes de 12- pouces de mon pays n'étaient pas disponibles avant 2017. Toutes dépendent des importations.
La production de grandes tranches de silicium a des exigences élevées sur la pureté du silicium, et a également des exigences très élevées sur la technologie de traitement du chanfreinage et du meulage de précision. le niveau technologique de mon pays est en retard et la production à grande échelle de tranches de silicium de 12- pouces n'a pas encore été atteinte. L'industrie du silicium de Shanghai a réalisé des ventes à grande échelle de tranches de silicium de 12-pouces en 2018, brisant la situation selon laquelle le taux de production nationale de tranches de silicium de grande taille était de 0.
12-les tranches de silicium de pouce sont toujours le courant dominant du marché actuel des tranches de silicium, les fabricants nationaux ont la possibilité de rattraper leur retard et il existe encore un grand espace pour le remplacement national des tranches de silicium de grande taille. Afin de promouvoir le processus de localisation des tranches de silicium semi-conducteur, un matériau important, le gouvernement chinois a également publié une série de politiques visant à soutenir le développement industriel, à promouvoir la R&D et la fabrication de tranches de silicium de grande taille et à promouvoir le développement du semi-conducteur industrie.
2. Carbure de silicium (SiC)
Le carbure de silicium est un matériau semi-conducteur de troisième génération aux performances très supérieures et constitue une matière première importante pour les dispositifs de puissance. Ces dernières années, les pays ont investi beaucoup de main-d'œuvre et de ressources matérielles pour développer des industries connexes. Le seuil pour l'industrie du carbure de silicium est relativement élevé et le niveau de technologie de production dans mon pays est relativement en retard. La structure industrielle actuelle est caractérisée par la domination des États-Unis. Le cri représente à lui seul 62 % de la part mondiale des tranches conductrices de carbure de silicium. Le marché du carbure de silicium présente de larges perspectives de développement. Ces dernières années, elle n'a cessé de pénétrer dans les domaines des véhicules électriques, du photovoltaïque, du transport ferroviaire et des réseaux intelligents. Il a une forte demande en aval et l'échelle du marché continue de s'étendre. mon pays présente également toute la chaîne industrielle du carbure de silicium. Le nombre de brevets connexes a continué d'augmenter cette année. La part de marché des fabricants de puces représentés par Tianke Heda augmente également d'année en année. L'espace de développement futur de l'industrie du carbure de silicium de mon pays est relativement élevé. gros.
Le carbure de silicium est le matériau semi-conducteur à large bande interdite le plus mature et un matériau représentatif de la troisième génération de matériaux semi-conducteurs. Le matériau en carbure de silicium présente de nombreux avantages: propriétés chimiques stables, conductivité thermique élevée, faible coefficient de dilatation thermique, résistance à l'usure et résistance aux hautes pressions. Par rapport aux produits ayant les mêmes paramètres électriques, les produits utilisant des matériaux en carbure de silicium peuvent être réduits de 50 % en volume et de 80 % en perte d'énergie. En raison de ces caractéristiques, les pays du monde entier attachent une grande importance aux matériaux en carbure de silicium et ont investi beaucoup d'énergie pour promouvoir le développement des industries connexes. Les principaux géants des semi-conducteurs en Chine ont également investi massivement dans le développement de dispositifs au carbure de silicium. Avec la maturité des procédés techniques et la baisse des coûts de production, elle s'applique à divers appareils de puissance. Ces dernières années, le taux de pénétration des dispositifs de puissance au carbure de silicium dans le domaine des véhicules à énergies nouvelles n'a cessé d'augmenter, et c'est l'avenir des dispositifs SiC et GaN dans le domaine des nouvelles énergies et des communications 5G. matières premières importantes.
Selon Yole, l'espace du marché mondial des dispositifs d'alimentation SiC automobiles devrait atteindre 1,93 milliard de dollars américains d'ici 2024, ce qui correspond à un taux de croissance composé de 29 % de 2018 à 2024. Selon le prospectus de Tianke Heda, la proportion de carbure de silicium les dispositifs de puissance dans les onduleurs photovoltaïques atteindront 50 % en 2025, et la proportion de dispositifs au carbure de silicium dans le transport ferroviaire augmentera également progressivement.
Poussé par la demande de véhicules électriques et d'onduleurs photovoltaïques, selon les prévisions d'Omdia, le marché émergent des semi-conducteurs de puissance au carbure de silicium et au nitrure de gallium devrait dépasser le milliard de dollars américains en 2021 ; selon les données d'IHS Markit, la taille du marché des dispositifs d'alimentation en carbure de silicium en 2018 Environ 390 millions de dollars US, bénéficiant de la croissance de la demande de véhicules à énergies nouvelles et du développement de l'industrie photovoltaïque.
On s'attend à ce que la taille du marché des dispositifs d'alimentation en carbure de silicium dépasse 10 milliards de dollars américains d'ici 2027, et la dynamique de croissance de l'industrie du carbure de silicium est suffisante.
