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基础化工行业中期策略:顺高景气赛道,掘金格局优异的新材料
(报告出品方/作者:国盛证券,杨义韬、王席鑫、孙琦祥)
1. 当下我们怎么看化工板块
从二到四年的时间维度看,历史上,资本开支增长往往在一段时间后转化为新增产能, 并联动价格进入下一轮拐点。本轮化工品价格上行起始于 2020 年第二季度,资本开支 增速的上行起始于 2023 年第三季度。当下,资本开支的持续增长已经成为了左右化工 板块景气度变化的重要因素。
从更长的时间维度看,我国化工产业已增长至 9.56 万亿元,由进口国转变为出口大国, 未来或将走向崭新时代。在过去,我国化工大宗化工品持续扩张,已经从化工品进口国, 变成了化工品出口大国。这也带来了我国化工行业体量的持续扩张:2022 年我国化工行 业已经实现收入 9.56 万亿元、实现利润 7289.2 亿元。然而,目前中国化工行业已经生 产了全世界约 40%的化学品。这同时也意味着,行业过去主要的驱动已经告一个段落, 后续或将走进新的增长模式。
我们认为,未来行业的机会来自三方面: (一)产业变革、迭代带来新的材料机会。每一次产业的变革,都会带来相应材料的迭 代。就当下而言,AI 服务器发展有望带动液冷、高频高速通讯、高带宽存储芯片(HBM) 的发展,从而带来氟化液、高频高速特种树脂、前驱体等材料的机会;同时,新能源中 的新产业趋势,包括锂电池复合铜箔、N 型电池封装材料 POE,叠加新能源行业的自然 增长,会带来未来几年值得重视的机会。 (二)高端材料的国产替代及应用领域延伸。迄今为止,我国化工行业已经基本完成了 大宗通用材料的国产化,然而位于金字塔顶端的新材料依然主要依赖进口。新材料虽然 目前量小,但时常是大宗通用材料数十倍的价值量。并且,这些位于金字塔尖的材料国 产化后,有望将价格降到相对合理水平,应用领域得以大幅扩展。(三)通用化工产品的周期性波动。对于已经完成国产化、产能占全球份额较高的大宗 化工产品,终端需求涉足衣、食、住、行,因而需求相对刚性。随着这些化工品在全球 所占份额增大到一定程度,其需求增长将会逐步趋近于对应终端需求板块(如地产、纺 织服装、汽车等)的自然增长。而供给端的资本开支将随着价格呈现周期性波动,带来 产品价格的周期性波动。
2. 新兴科技产业材料
2.1. 算力上游:AI 服务器拉动,空间可期
AI 服务器有望拉动三大化工新材料。AI 服务器有望对数据中心浸没式液冷、高频高速 通讯传输、高带宽存储芯片 HBM 带来巨大拉动,从而分别对相应材料氟化液、高频高速 树脂、前驱体带来可观的新增需求。上述材料具备优异的竞争格局,国内已经出现了竞 争力显著领先的龙头厂商,有望享受景气度的大幅抬升。
2.1.1. 氟化液:浸没式液冷关键材料
作为 AI 等服务器主要载体,数据中心规模有望高增长。根据工信部,我国 2022 年在用 数据中心机架规模已突破 650 万台,新建数据中心规模为 130 万标准机架,近 5 年 CAGR 超 30%。机架数目的提升同时伴随着设备的高密化,华为预测预计到 2025 年多样化算 力协同将成主流,主流云数据中心将形成 15~30kW/柜混合部署形态,机柜平均功率的 提高促使市场开始寻找兼具成本和性能双重优势的新型冷却方案。根据三大运营商于 2023 年 6 月 5 日联合发布的《电信运营商液冷技术白皮书》指引,2025 年 50%以上项 目有望应用液冷技术。
随大数据中心功率密度提升,液冷有望成为主流方案。数据中心冷却方式主要包括液冷、 风冷,传统风冷不若液体直接接触到发热器件时能更有效、及时地移走热量,对 30kW/r 以上机柜的冷却效率差,而 AI 集群算力密度普遍达到 50kW/柜,远超传统风冷散热方 式能力上限。 浸没式液冷是兼具高功效、低能耗的数据中心冷却方式。液冷包括了冷板式液冷和浸没 式液冷。冷板式液冷依靠流经冷板的液体将热量带走实现散热,在超算中已有应用案例, 具有改造方便、冷却液用量少、前期投入低的优点,但液体管路和接头有液漏风险,且 冷板只覆盖了设备主要元器件,其余部件还需要风扇散热,机架机房仍需保留对应风冷 散热能力。浸没式液冷则是直接浸没在冷却液中,在数字货币矿场和超算中应用较多, 直接冷却方式的散热能力更强,器件超温风险更低,无需风扇的方案减少震动,延长了 硬件设备的使用寿命,且浸没式液冷的机房侧冷冻水供液温度高,室外侧更易散热,机 房选址不再受地区和气温限制,在新建液冷项目竞争中更具前景。
浸没式液冷冷却液中,氟化液是兼具寿命、安全性、传热性能的方案。浸没式冷却液可 分做碳氢、有机硅、碳氟等几类,其中碳氢和有机硅类统称为油类冷却液,常温下呈黏 稠状,比热容和导热率较高,其虽然具有沸点高不易挥发、不腐蚀金属、环境友好、毒 性低等共性和成本较低等优势,但是有闪点,使用中有可燃助燃风险。碳氟化合物可再 分为全氟碳化合物 PFC(全氟聚醚 PFPE、全氟胺)、氢氟醚(HFE)、全氟烯烃等不同类 型。各类氟化液的黏度、沸点、分子量等指标表现不尽相同,企业生产成本也有所差异。
根据性能、成本不同,三种主流氟化液全氟聚醚、全氟烯烃、氢氟醚的应用场景存在差 异。全氟聚醚具备沸点高、不易蒸发不自燃、介电强度高、惰性强等优良特点。全氟烯 烃易合成,三聚体绝缘性能良好,GWP 值低对环境友好,运动粘度低,但沸点低易挥发。 氢氟醚主要调节全氟烷基和全氢烷基的链长可以控制氢氟醚沸点及黏度,介电强数较高, 热传递性能良好,GWP 值较低,但体积电阻率较低影响应用,在半导体清洗领域更具应用前景。
全氟聚醚(PFPE):全氟聚醚有 y、k、d、z 四种类型,其中 y、z 以全氟烯烃为原料 通过光催化聚合制得,k、d 以六氟环氧丙烷等为原料通过阴离子聚合得到,不同合 成路线的全氟聚醚结构单元的支链、主链的结构不完全相同,支化程度低的 Z 型产 品的黏度表现就优于支化程度高的 K 型产品。全氟聚醚优缺点鲜明,作为最早得到 应用的冷却液之一,全氟聚醚具有沸点高、不易蒸发不自燃、介电强度高、惰性强 等优良特点,是目前半导体领域主流的冷却液;
氢氟醚(HFE):3M Novec 系列产品即氢氟醚,通过调节全氟烷基和全氢烷基的链 长可以实现氢氟醚沸点及黏度的控制。由于氟元素可极化能力弱,氢氟醚介电常数 较高(因此相对不适用于冷却),热传递性能良好,GWP 值较低,但体积电阻率较 低。然而,氢氟醚的低表面张力使得其易渗透到复杂零件结构中,挥发性大,无需 漂洗,清洗周期短,因由于沸点低,在加热和零件干燥所需的能量大幅降低,适合 用于半导体加工清洗。3M 公司推出的 Novec 系列产品即以氢氟醚类为主要成分, 在航空、半导体制造、精密光学、精密金属部件加工等精密清洗有广泛应用;
全氟烯烃:以易合成的的六氟丙烯二聚体、三聚体为典型。六氟丙烯的二聚体具备 良好的比热容,介电常数较低,电绝缘性良好。但六氟丙烯二聚体的沸点未超过 50℃, 机柜温升或易致冷却效果一定程度上有所削减;六氟丙烯三聚体绝缘性能良好, GWP 值低对环境友好,运动粘度低,应用端有开拓的潜力。
2025 年我国数据中心用含氟冷却液需求有望突破 4 万吨。随着算力需求带动芯片能耗 与服务器功率的持续提高,更高功率散热的解决方案——浸没式液冷渗透趋势明确。中 国移动、中国电信、中国联通三大运营商联合发布了《电信运营商液冷技术白皮书》,称 将共同推进液冷基础设施侧与主设备侧的解耦,计划在年内开展技术验证,2025 年 50% 以上项目应用液冷技术,目前,我国液冷数据中心渗透率仍处在较低水平,运营商新建 项目锚定液冷将带动大量新增冷却液需求。根据工信部机架数目数据,假设:未来新增 机柜以 52U 为标准、其内填充的氟化液密度为 1.8g/cm3、假设液冷占比、浸没式渗透 率、冷却液体积占比分别为 10%-30%、3%-6%、60%。经我们测算,2025 年我国预计 新增数据中心用冷却液需求 4.48 万吨。
2.1.2. 高频高速特种树脂
以低信号传送损失为最重要特性的高频高速覆铜板,是射频/微波电路用 CCL(一般简称 “高频 CCL”)和高速数字电路用 CCL(一般简称“高速 CCL”)的统称。高频高速覆铜 板对其填充树脂的介电常数(Dk)和介电损耗(Df)要求较高。其中,高频产品对材料 的介电常数(Dk)的变化很敏感,高速材料对介电损耗(Df)要求更高,对介电常数(Dk) 相对不敏感。
PPO、BMI、活性酯树脂是极具发展前景的高频高速树脂材料:
PPO:聚苯醚树脂(PPO)是一类热塑性树脂,具有优异的介电性能、热稳定性、尺 寸稳定性以及低吸水率,改性后广泛应用于高频高速覆铜板,以高速覆铜板为主;
BMI:双马来酰亚胺树脂(BMI)是以马来酰亚胺为活性端基的双官能团热固性树脂, 具有优异的耐热性、抗热氧化性、阻燃性,同时具有较高的弯曲强度、模量、尺寸 稳定性以及良好的电绝缘性和透波性,作为电子树脂广泛用于高 Tg 板材、IC 封装 载板、M6 以上级别需求,作为复材广泛应用于航天、航空、军工设备等高端领域;
活性酯:活性酯固化剂含有两个或者多个具有较高活性的酯基,可与环氧树脂发生 反应,反应后所形成的不含仲醇轻基的网架结构,使其固化产物具有低的个电损耗 和吸水率,应用于高速覆铜板。
高频高速树脂国产替代空间广阔。高频高速覆铜板对于树脂 Dk、Df 值要求严苛,PPO、 BMI、活性酯等特种树脂渗透率有望持续提升。AI 服务器推动电子树脂材料迭代的同时, 也使得材料国产替代的诉求愈加迫切。高频高速树脂长期被日本(三菱、大金、旭硝子、 住友等)、美国(杜邦、塞纳尼斯、沙比克等)、欧洲(TOPAS、龙沙、沙多玛等)企业垄 断,目前国内山东圣泉、东材科技、山东东岳、等企业持续实现 PTFE、PPO、BMI 等特 种树脂的产业化,国产化方兴未艾。
2.1.3. 前驱体:受 HBM 拉动量价齐升
处理 AI 大模型的海量数据需要宽广的传输“高速公路”来吞吐数据,也即 GPU 的带宽 需要得到拓展,对高带宽存储芯片(HBM)的需求激增。图形处理器 GPU 是专于并行 处理数据的处理器,为 GPU 核配置的存储芯片起到创建并行处理通道的作用,存储芯片 的带宽决定了多核架构 GPU 的性能,用 GPU 持续对输入输出的数据进行处理时的单次 数据吞吐量来衡量。单枚 GPU 的带宽与显存位宽、显存数据频率成正比,而显存频率虽 高,但其面临着提升上限的问题,拓展显存位宽是满足 GPU 高带宽要求的更佳路径。显 存的位宽又由显存类型直接决定,HBM(高带宽存储器)的位宽是 GDDR5 的 32 倍之高, 即使数据频率相对略小,但总带宽显著高于 GDDR,更适合与 GPU 合封用于 AI 大模型 的训练和推理。
HBM 能提供高带宽,需求有望随 AI 服务器增长。深度学习训练要求 GPU 之间、CPU 与 GPU、内存与存储之间的通信采用更高效率数据传输方式。在 AI 大模型涌现提高对 HBM 需求之前,AI 服务器多采用图形双倍数据速率存储器 GDDR 来满足 GPU 带宽要求。HBM 虽有灵活性欠佳、访问延迟高的不足之处,但其优异的带宽表现使得其尤其适配于 GPU 计算这种延迟性要求低、带宽要求高的并发工作。相对于 GDDR6,HBM2E 的芯片密度 达到其 7 倍,芯片面积节省 87.5%,而海力士新推出的 HBM3 产品带宽在上一代 HBM2E 产品的基础上又翻一倍,无疑是 AI 服务器的更佳选择。根据半导体行业观察,单颗英伟 达 H100 GPU 配备有 6 个 HBM 内存堆栈,每个堆栈的容量为 16GB。但出于良率原因, H100 部件中实际只有 5 个 HBM 堆栈,即 DRAM 总容量标称为 96GB,但产品实际容量 为 80GB。我们认为单 GPU 内 HBM 数目将存在小幅提升可能性,主要系英伟达提供了 NVLink 图灵显卡架构,该架构下显卡可以实现双通道互联,即一张计算卡内共有 2 个 GPU,各自能提供 6 个 HBM 堆栈,合计单卡 HBM 需求量约为 12 枚。
HBM 持续迭代,对材料的单位消耗量有望持续增长。自 2013 年海力士首次应用 TSV 技 术首次研发出 HBM1 至今,HBM 技术已经历四次更替(HBM2、HBM2E 同为第二代产 品),从 4 层堆叠向 8 层、12 层堆叠持续迭代,带宽上限不断突破。海力士于 2021 年 10 月开发、2022 年 6 月实现量产的全球首款 HBM3 通过堆叠多达 8 个 DRAM 裸片和可 选的基础裸片可提供高达 819GB/s 的带宽,数据传输速率由上一代主流产品 HBM2E 的 3.6Gbps 提升至 6.4Gbps,单引脚的性能提高 100%,性能进一步升级。HBM 迭代升级 尚未终止,2023 年 4 月海力士已经宣布推出堆叠层数多达 12 层容量为 24GB 的下一代 产品,我们认为堆叠层数达 12 层的新一代产品或在 1-2 年内集中放量,对 DRAM 裸片 及前驱体的消耗价值将进一步增长。
先进制程拉动 High-k 前驱体需求空间。随着晶体管体积持续缩小,传统 SiO2 栅极电介质受介电性能达到极限,在 45nm 内先进制程芯片中会产生隧穿现象从而导致漏电,从 而造成晶体管可靠性下降。High-K 前驱体相比传统 SiO2 具有更强介电常数,SiO2、Highk 前驱体介电常数分别为 3.9、10-60。相比传统工艺,High-K 前驱体可使栅极漏电流减 少 10 倍左右,同时降低工作电压,使得材料理论性能提升 20%。High-k 前驱体的 k 值 应大于 12,最好在 25-35 之间。并且前驱体的 k 值与禁带宽度(Band Gap)之间需要 有一个协调平衡,一般要求禁带宽度大于 5eV。满足上述 k 值以及禁带宽度要求的主要 包括 Al2O3、ZrO2、HfO2、Y2O3、La2O3、镧系元素以及它们的硅酸盐、铝酸盐。
逻辑制程节点升级、先进制程产能提升带来新前驱体材料需求和规模增长。半导体制造 行业始终在追求提高性能的同时降低成本,新的器件结构、新的沉积材料对 CVD 特别是 ALD 环节带来新的机遇。举例来说,铪(HfO2)仍然是栅极 High-K 主要材料,同时氧化 镧(La2O3)作为掺杂材料也将有所贡献,此外由于更多金属化层的需求,钴前驱体在 20nm 及以下逻辑节点需求增长迅速。随着 HBM 堆叠 DRAM 裸片数量逐步增长到 8 层、 12 层,HBM 对 DRAM 材料用量将呈倍数级增长。同时,前驱体单位价值量也将呈倍数 级增长,前驱体有望迎来崭新发展机遇。
2.2. 新型显示 VR/AR/MR、折叠屏材料
OCA 胶是折叠屏、VR 的核心光学材料。OCA 光学胶是将光学亚克力胶作为基材,并在 上下底层各贴合一层离型薄膜,得到的一种基体材料的双面贴合胶带,主要用于触摸屏 面板或玻璃盖板与显示器组合。OCA 胶具有近似于玻璃、PET 的折射率(约 1.47-1.48), 作为偏光片、触摸屏、基材等功能膜之间的粘结材料,可有效消除空气间隙,减少界面 光线损失,从而提升屏幕亮度及对比度。OCA 光学胶具有高洁净度、高透光率、高粘着力、抗紫外线等优点,广泛应用于智能手机、笔记本电脑、可穿戴设备等消费电子领域, 起到电池固定、屏幕固定、后盖粘接、按键固定、密封及缓冲等功能。由于 OCA 光学胶 对于粘接强度、导热、导电、电磁屏蔽、耐候性等性能要求较高,工艺难度较大,被誉 为电子级胶粘材料“皇冠上的明珠”。
折叠屏新机型持续发布,行业景气度高。随着智能手机的发展以及柔性显示材料的技术 进步,折叠屏手机凭借更大的屏幕空间、更强的多任务处理能力、更优的便携性迅速实 现市场渗透。自 2018 年柔宇 FlexPai 发布以来,三星、华为、OPPO、微软、小米、摩托 罗拉、VIVO 等厂商折叠屏手机新机发布节奏持续加快。折叠屏行业景气度高,出货量增 长势头良好:全球市场:根据国际数据公司 IDC,2022 年全球折叠屏手机出货量 1420 万台,同比增长 56%。预计 2023 年出货量维持 50%以上增长达到 2140 万台,2027 年 出货量达 4810 万台,2022-2027 年复合增速 28%;中国市场:2022 年我国折叠屏手机 销量 330 万台,同比大幅提升 118%。根据艾瑞咨询预测,2023 年我国折叠屏手机销量 将达 560 万台,2025 年提升至 1600 万台。
折叠屏国产品牌迅速崛起,放量潜力巨大,有望带动本土材料供应商。三星是全球折叠屏手机绝对龙头,2022H1 全球市占率高达 62%。和国外市场不同,国内折叠屏市场主 要由国产品牌主导,其中华为凭借 Pocket S、Mate Xs 2、P50 Pocket、Mate X2 等主力 机型,2022 年实现折叠屏手机销量 144 万台,国内市占率高达 51%。2023 年以来,不 乏国产品牌加速成长,其中 OPPO、荣耀在 2023 年 1 月分别实现 30%、13%的国内市 占率。
折叠屏手机 OCA 胶用量相比直板手机大幅增加。折叠屏结构包括柔性玻璃盖板、OCA 胶膜、偏光片、触控模组、AMOLED 柔性屏体、柔性基材等,相比直板手机结构更加复 杂。OCA 胶膜作为手机中的“光学胶水”,在叠层结构复杂的折叠屏中用量由直板手机的 层数提升。
折叠屏对 OCA 胶提出更高要求,需具备高弹性、低剪切模量、高界面附着力,单位价 值量大幅提升。由于折叠屏在使用过程中内外层拉伸幅度不同,因此会发生剪切应变, OCA 胶需具备:1)高弹性:以免材料在使用过程中变形;2)低剪切模量:OCA 胶需具 备较强的柔性,使得折叠手机有更加饱满的滞回耗能;3)高界面附着力:只有具有良好 的界面粘接力和足够的胶体内聚力,才能保证 OCA 胶膜和多种膜材料之间充分粘接,不 会发生界面分离或者胶体内聚失效。从量化指标上看,3M 要求折叠屏 OCA 光学胶具有 至少 10 万次动态折叠(对应 3 到 5 年的平均使用时间),折叠半径在 1-5 毫米(从而使 粘合剂中的剪切应变增加 300%以上),且静态折叠 10 天后可快速恢复并无屈曲或分层 等缺陷。
除 OCA 外,非牛顿流体也是前景广阔的折叠屏材料。2023 年华为在 Mate X3 发布会上 率先提出将非牛顿流体作为内屏叠层抗冲材料,相比上一代 Mate X2 的内屏,抗冲击性 能提升至 4 倍。非牛顿流体特点在于“遇强则强,遇柔则柔”,即在普通折叠过程中呈现 柔性,而在瞬间冲击力下呈现固体般的坚硬,能阻挡螺丝刀等物件对于手机内屏的冲击。 华为 Mate X3 非牛顿流体选用高透聚硅氧烷,其透光率高达 92%,可在不影响屏幕显示 效果的前提下对内屏进行良好的保护,未来在其余折叠屏机型上应用空间广阔。
VR 出货量有望持续高增长,拉动相应材料需求。2022 年全球 VR 出货量 986 万台,其 中四季度受后疫情需求复苏以及黑五、双十一等活动拉动,实现出货 341 万台,环比大 幅提升近 1.5 倍。从出货结构来看,2022 年我国 VR 出货 121 万台,占全球 12.3%。目 前 VR 技术成熟,各大品牌型号推出频率加快,未来 VR 市场有望迎来指数级增长。根据 Wellsenn XR 预测,2025 年全球 VR 头显出货量预计达 3500 万台,2030 年有望提升至 3.5 亿台。从品牌市占率角度看,2022 年 Meta 出货占比高达 80%,字节跳动 Pico 占比 10%,DPVR、HTC、爱奇艺等占比合计约 10%。VR 的高速增长有望拉动 OCA 光学胶等 相应材料的需求。
多膜层贴合是 Pancake 工艺核心技术难点,OCA 光学胶在其中起重要功能。Pancake 通过光路折叠大大减小结构体积与重量,但由于涉及多层光学结构,因此对于光路的组 装和对齐调整要求较高。Pancake 工艺难点在于膜层间的贴合,其中一方面壁垒来自曲 面贴膜工艺,另一方面来自光学胶 OCA 的品质,VR 级 OCA 胶可有效提升光学设备成像 质量与 FOV。同时由于需要贴合的层数更多,因此 Pancake 对于 OCA 的需求层数较高。 根据三利谱 Pancake 光学膜方案,其近眼端、显示端合计消耗 4-6 层光学胶。
2.3. 半导体材料:国产替代空间大,下游需求稳步扩张
半导体材料是晶圆制造的“血液”,贯穿于晶圆制造流程中。晶圆制造所涉及的工艺以及 所需材料主要包括硅片制造(硅片、抛光片)、表面清洗(清洗液)、氧化(电子气体)、 光刻(光刻胶、掩膜版、显影液)、刻蚀(电子气体、刻蚀液)、光刻胶去除(剥离液)、 离子注入及气相沉积(电子气体)、ALD(前驱体、SOD、电子气体)、抛光(CMP 抛光 液、CMP 抛光垫)、金属溅射(靶材)。
2.3.1. 电子特气:蚀刻、沉积、清洗制程耗材
蚀刻工艺主要是有选择性地去除不需要的材料,从而得到想要的图案纹路。蚀刻可分为 干法蚀刻和湿法蚀刻,即用电子特气或湿电子化学品与被腐蚀物质发生化学反应形成挥 发性物质,主要利用了蚀刻材料分子中的活性基团(如氟原子活性基);CVD 是一种薄膜 沉积方式。即把一种或多种蒸汽源原子或分子引入腔室中,在外部能量作用下发生化学 反应,并在衬底表面形成所需要的薄膜;清洗工艺主要是去除硅片上的粒子、金属污染 物、有机物等杂质,从而减少集成电路在制造过程中遭到尘粒、金属的污染形成短路。 一个八寸的晶圆厂每年气体的使用金额约为 5000 万元。一方面,中国内资晶圆厂,例 如长江存储、合肥长鑫等均在扩产,产能的扩张将会带来更大的材料需求;另一方面, 制程升级提升气体用量,中国大陆经原产扩产带来更大的气体需求。无论是逻辑电路还 是存储电路,更先进的工艺都需要在晶圆制造过程中消耗更大量气体。含氟气体由于性 能稳定被广泛应用于电力设备制造领域及平板显示、光伏新能源和集成电路等半导体电 子产业的清洗、蚀刻、成膜、配线、离子注入等,是电子特气家族的重要成员。科美特的核心产品六氟化硫、四氟化碳在一个典型的 8 寸晶圆厂年用量均超过 60 瓶。
2.3.2. 光刻胶:半导体先进制程核心材料
单颗芯片制造通常需经 10~50 道光刻过程,光刻成本约占芯片制造成本的 6%,光刻胶即是光刻环节的主要材料,由于对光敏感而能通过光化学反应实现对微细加工图形的转 移。配方调配、纯度控制是光刻胶的生产难点所在,台积电原料供应商曾对一批产品的 特定成分采取不同处理方式,直接导致了台积电 14B 厂报废 10 万片晶圆,足见如何针 对不同需求提供差异化配方是生产商的核心壁垒之一。此外,高端光刻胶的纯度需控制 在 1ppb 以下(即 10-12),光刻胶纯度不足会造成芯片良率下降,甚至污染事故,企业生 产时面临重大工艺挑战。根据 SEMI,2021 年全球、中国大陆集成电路光刻胶市场分别 约 24.17、4.93 亿美元,分别同增 19.49%、43.69%,预计 2025 年国内半导体光刻胶 市场规模有望突破百亿。但光刻胶主要由 JSR、TOK 等日美厂商垄断,CR5 超 85%,国 内厂商仍以紫外宽谱、g/i 线等产品为主(国产化率 20%),而在 KrF、ArF/ArFi 等中高 端光刻胶尚高度进口依赖(国产化率不足 1%),光刻胶的国产替代空间非常广阔。
在半导体中,光刻胶的选用与相应的曝光工艺密切相关。从上世纪 70 年代起,光刻工艺 经历了近紫外光刻(g 线、h 线、i 线)、深紫外光刻(KrF、ArF、F2)光刻、极紫外光刻 (EUV)。随着集成电路向大规模化甚至超大规模的发展,图形复杂度增加,所需加工的 线宽越来越细,对于光刻胶分辨率等性能的要求不断提高。目前 i 线、g 线光刻胶基本实 现国产化,K 线、A 线光刻胶国内厂商已实现技术突破,处于认证替代过程中。
2.3.3. 湿电子化学品:贯穿整个半导体制程多个环节的材料
湿电子化学品又称超净高纯试剂,泛指电子产品制程中使用的液体化工材料。从应用领 域来看,湿电子化学品下游主要包括半导体、平板显示、光伏。其中湿电子化学品在半 导体中广泛应用于清洗、蚀刻、掺杂、显影、晶圆表面处理、去膜、去光刻胶等环节。 从成分来看,湿电子化学品可分为通用湿电子化学品与功能湿电子化学品。其中通用化 学品为高纯度溶剂,主要包括过氧化氢、氢氟酸、硫酸、硝酸、磷酸等;功能性化学品 主要为满足某些特定工艺需求的配方类或复配类化学品,主要包括显影液、刻蚀液、剥 离液等。从用量规模上看,通用湿电子化学品占比高达 88%,其中前 5 大化学材料分别 为过氧化氢、氢氟酸、硫酸、硝酸、磷酸;功能湿电子化学品占比约 12%,其中前 5 大 化学材料分别为 MEA 等溶液、半导体显影液、半导体刻蚀液、面板显影液、半导体剥离 液。
2.3.4. CMP 抛光材料:国产化进程势不可挡
CMP 学名为化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing),是集成电路制程中重 要技术,用于对晶圆进行平坦化。CMP 最早于上世纪 80 年代被 IBM 发明,它通过夹持 硅片的研磨头和研磨垫之间的相对运动来平坦化硅片表面,在研磨垫和硅片之间有一定 流量的研磨液,并通过研磨头的不同区域同时施加不同压力来改善区域研磨速率,从而 达到晶圆表面高度平坦化、低表面粗糙度和低缺陷的要求。按工艺分类,CMP 主要用于 前道工艺中晶圆表面的抛光,以及硅片制造过程中对硅片表面的抛光;按表面材料分类, CMP 主要用于硅(硅片、多晶硅)、金属层(铜及阻挡层、钨及阻挡层、铝、钴)、氧化 物层(层间介质层 ILD、浅槽隔离层 STI)的抛光。 抛光液、抛光垫是两大核心 CMP 材料。抛光液是一类胶粒分散均匀的白色胶体,在 CMP 工艺中起到研磨、腐蚀、溶解的作用,抛光垫是 CMP 工艺中对晶圆表面提供压力并进行 机械摩擦对耗材。从种类上看,抛光垫可分为聚氨酯类、无纺布类、绒毛结构类,其中 聚氨酯类为目前半导体制程中的主流抛光垫类型;抛光液可分为铜抛光液、钨抛光液、 硅抛光液、钴抛光液等,分别适用于不同类型的制程。
3. 格局优异的新能源材料
3.1. POE:有望成为最具前景的化工新材料
POE 胶膜是 N 型电池、钙钛矿电池主流封装材料,新型技术路线打开 POE 粒子需求空 间。POE 产品的阻隔性、强抗 PID 能力、无醋酸等特性使其在 TOPCon、异质结电池具 备了其他封装材料不具备的天生优势,是目前 N 型电池的主要封装胶膜,其中 TOPCon 电池采用 POE 或 EPE 胶膜,HJT 电池采用 POE 胶膜。远期来看,钙钛矿是目前市场公认的 N 型电池后下一代主流电池路线,其上下层封装材料均采用 POE 胶膜。受光伏电池 (组件)新技术路线迭代拉动,POE 需求有望迎来非线性增长。
经我们测算,POE 胶膜高速渗透,2025 年全球光伏级 POE 粒子需求有望达 160 万吨, 远期光伏进入 TW 时代,我国 POE 需求有望超过 500 万吨。随着电池路线持续迭代, POE 作为 TOPCon、HJT、钙钛矿的主流封装胶膜材料渗透空间巨大,远期光伏进入 TW 时代,全球 POE/EPE 胶膜需求有望超 100 亿平,粒子需求有望超过 500 万吨。
茂金属催化剂是 POE 的核心瓶颈。第六代催化剂即茂金属催化剂,是由第 IV 族金属弯 形的茂化合物,具备超高活性。茂金属催化剂是指以ⅣB 族过渡金属(如 Ti、Zr、Hf)元 素配合物作为主催化剂,而以烷基铝氧烷(如 MAO)或有机硼化物(如 B(C6F5)3)作为助催 化剂所组成的催化体系。通过对金属中心、配体、桥联基团进行调整,可以改变催化剂 的电子效应和空间位阻,从而能作用于不同的聚合体系,可用于 mPE、mPP 以及 POE 等 多种聚烯烃材料的生产。普通的均相茂金属催化剂可以催化聚合 C2-C18 的α烯烃在内 的各类型乙烯基单体。茂金属催化剂活性极强,1g 锆的均相茂金属催化剂能够催化剂 100t 乙烯聚合。根据配体结构、有无桥联、茂环个数、金属中心的不同类型,可将茂金 属催化剂分为茚基/芴基催化剂、无桥联/硅桥联催化剂、单/双茂催化剂、单/多核催化剂 等不同类型。
限定几何构型催化剂(constrained geometry catalyst,CGC)是用于 POE 高效合 成的典型选择。与传统 Z-N 催化剂相比,CGC 催化剂对聚合物的分子量、共聚单体含量、 规整结构的可控性强,能够用于分子量分布窄、长链支化的高性能 POE 的生产。CGC 作 为一种桥联单茂金属结构,最早系 1993 年由陶氏应用于 Insite 工艺。该催化剂的“限 定”特征体现在其具备茂环(Cp)-M(金属)-N-Si 的假四元环结构。四元环的存在使得 CGC 具备以下两点特征,1)Cp-Ti-N 的夹角的变化影响电子效应和空间效应,改变催化 剂活性;2)受到桥联集团的影响,金属绕茂环-氮中心的旋转受限,导致活性中心只能 朝一个方向打开,有利于长链共聚单体的插入。
3.2. 复合铜箔:锂电池集流体新趋势
复合集流体为金属导电层、高分子材料形成的“三明治”夹层结构。复合集流体采用“金 属—高分子材料—金属”的三层复合结构,其中常用的高分子材料层包括 PET/PP/PI。复 合铜箔通过真空蒸镀、磁控溅射等方式在 3.0-4.5um 高分子基材表面形成约 20-70nm 的 纳米级溅射铜种子层,再通过水电镀的方式将纳米铜层沉积至 1um 以上的厚度。根据重 庆金美环评,复合铜箔、复合铝箔材料两面均具备导电性,其中铜/铝层厚度约0.8-1.5um, 导电性分别≤40mΩ、≤20mΩ。
降本叠加轻量化,复合铜箔渗透空间广阔。复合集流体可有效减少金属的用量从而降低 成本,同时提升集流体的轻薄程度从而提升电池能量密度。具体来看,复合铜箔较传统 铜箔可减少 2/3 的金属铜使用,6um 厚度可以减重 60%以上,4.5um 厚度可以减重 50% 以上。由于铜成本远高于铝,因此复合集流体在铜箔领域具有更强的替代诉求,截至 2023 年 7 月 5 日,阴极铜期货价 6.8 万/吨,铝期货价 1.8 万/吨。
复合铜箔核心优势主要包括安全性强、能量密度高、成本低,具体来看:
1)复合铜箔安全性能由于传统铜箔: 复合集流体安全性主要体现在抗穿刺与防止锂枝晶等方面:
抗穿刺:普通集流体材料穿刺时会产生大尺寸毛刺,从而造成内短路,进而引起热 失控并引发新能源车电池爆炸与起火。而复合集流体材料在受到穿刺时产生的毛刺 尺寸小,同时高分子材料层在穿刺时会发生“断路效应”,从而有效控制短路电流, 以达到控制电池热失控的效果;
防止锂枝晶:电池中电离迁移的锂离子数量超过负极石墨可嵌入数量时,锂离子会 在负极表面结晶,形成锂枝晶。锂枝晶一方面会不可逆的影响电池容量和使用寿命, 另一方面会诱发隔膜穿透从而引起正负极短路并出现热失控等安全问题。由于复合 集流体中具有高分子材料层,因此具备更强的延展性,使得锂离子沉积更加均匀, 从而有效防止锂枝晶,大大提升电池寿命和安全性。
2)复合铜箔具有更高的能量密度:
复合集流体质量大幅降低,赋能电池能量密度持续提升。由于复合集流体中含有密度较 低的高分子材料层,因此整体质量较轻,从而有效提升锂电池能量密度。根据比亚迪专 利,采用 3um PP 层的复合铜箔相较传统铜箔可提升能量密度约 3.3%,采用 4um PP 层 的复合铝箔相较传统铝箔可提升能量密度约 2.6%,同时采用复合铜箔、铝箔可提升电池 能量密度约 6.1%。
3)复合铜箔具备成本下降潜力
复合铜箔材料成本是传统铜箔的 35%,设备及制造费用降本空间大。2020 年以来铜价 进入上涨周期,截至 2023 年 7 月 5 日,长江有色市场铜价约 6.86 万/吨,较 2020 年 3月低点上涨超 80%。根据 GGII,6um 传统铜箔材料成本 3.73 元/平米,而 6.5um PET 铜箔中铜箔层厚度仅为 2um,材料成本约 1.3 元/平米,是传统铜箔的 35%。从成本结 构来看,传统铜箔 83%成本来自原材料,而复合铜箔材料成本占比仅 31%,设备成本高 达 50%。预计未来随着产业化技术升级,复合铜箔设备及其他制造费用具有持续降本空 间,从而拉动复合铜箔成本优势持续扩大。
复合集流体基材路线:PET、PP、PI。复合集流体高分子层主要材料选用包括 PET、PP、 PI,从材料基础性质来看,PET 具有较强的韧性和较好的热性能及电绝缘性,常用于制 作热收缩膜、抗静电膜、高光亮膜、反光膜、化学涂布膜等材料;PP 化学性能稳定性强, 通常用于制作各种化工管道及其配件;PI 目前性能最好的薄膜绝缘材料,具有极强的耐 热性、电绝缘性和优良的机械性能,但成本较高,主要应用于航空、航海、宇宙飞船、 火箭导弹、原子能、电子电器工业等特种领域。作为锂电池复合集流体基材,三种材料 各有所长:
PET:PET 是目前产业化最成熟的复合集流体高分子基材,主要原因在于材料为极 性结构,表面附着力强且拉伸性能好,工艺难度较小。同时 PET 具有良好的耐高温 性能强,适用于更快速的工艺卷速以及产品端电池的高温运行。PET 的缺点在于耐 化学腐蚀性差,由于 PET 含有酯基,因此在强酸强碱下容易发生分解,从而影响电 池高温循环性能。
PP:PP 相比 PET 具有更强的化学稳定性,可耐强酸强碱,在锂电池电解液腐蚀作 用下有效保证循环寿命,同时成本更低且厚度可低至 0.05mm。PP 在使用性能端是 PET 的升级,但生产端壁垒更高,主要体现在:1)界面结合性差导致镀铜难:PP 的 非极性分子结构导致界面结合能力较差,镀铜等加工环节难度大,对设备要求较高; 2)韧性差导致拉膜难:PP 韧性较差,在拉膜过程中易发生不均、断裂;3)熔点低 导致溅射易击穿:PP 熔点较低(PP 160-170℃、PET 225-265℃),使得溅射过程中 基膜容易被击穿。
PI:PI 是性能最好的薄膜绝缘材料,具有良好的耐热性、厚度、化学稳定性、机械 强度,是复合集流体的最理想材料,但由于成本高昂,目前尚未成为主流方案。
3.3. 导电炭黑:看好一体化平台型龙头领军国产化
导电炭黑的核心功能是在电极中形成通电网络,目前尚未国产化。导电炭黑是电池电极 添加的导电剂材料,作为连接活性物质与活性物质、活性物质与集流体之间的桥梁,可 形成有效的导电网络,进而提升锂电池的导电性能。目前导电炭黑与碳纳米管为两大主 流导电剂材料,导电炭黑优势在于成本低、分散性强,碳纳米管优势在于导电性强。为 同时达到导电性、分散性、成本控制等要求,主流电池厂均采用导电炭黑、碳纳米管搭 配使用的路线。从长期来看,我们认为导电炭黑与碳纳米管将长期处于主导地位,且相 互之间并非竞争替代而是搭配共存的关系。锂电级导电炭黑结构值、金属离子杂质等指 标控制难度极大,过去主要被海外益瑞石垄断,目前国内黑猫股份等企业技术实现突破, 处在国产化替代进入崭新篇章。
3.4. 高纯石英砂:竞争格局极佳,景气度持续抬升
高纯石英砂具有耐温性能好、绝缘度高、抗辐射等优点,应用于电子工业和光伏、光纤 等领域。作为一种不可再生的重要绿色战略资源,高纯石英砂性能优异,其具有硬度高、 膨胀率低、耐高温、耐磨损、化学纯度高、电绝缘性良好、抗热震、抗辐射、透光良好 等特点,是半导体、高温灯管、通讯、精密光学、微电子、太阳能等高新技术产业生产 高附加值石英制品必不可少的原料。全球高纯石英原料高纯石英矿市场份额高度集中, 目前能规模量产光伏坩埚用高纯石英砂的企业仅包括尤尼明、TQC、石英股份在内的少 数企业。光伏需求拉动下高纯石英砂高景气持续。
4. C919 大飞机材料国产化及民用化机遇
高端材料国产化后,往往能带来应用领域的全面开会,需求量得以倍增。以 C919 大飞 机为例,其化工材料芳纶纸、航空涂料、航空轮胎等在工业防护、绝缘、新能源汽车等 民用领域有巨大的渗透放量空间。我们看好具备深厚研发沉淀或拥有领先技术厂商领跑 行业破局外企垄断。2022 年,我国拥有民航飞机 4088 架,位居全球第二。随着第一架 C919 大飞机试飞,其上游材料的国产化机遇浮现。C919 大飞机上的化工材料包括了航 空涂料、航空轮胎、芳纶蜂窝芯材、工程塑料、橡胶密封圈等等,对其机械强度、耐候 性等均具备严苛的要求和测试周期。更重要的是,上述材料在工业防护、绝缘、新能源 汽车等领域均有广阔的民用化空间。C919 的放量有望推动一系列高端新材料在民用领域 渗透放量,这将是我们关注的核心机遇之一。
4.1. 芳纶纸:飞机内墙及发动机阻燃材料
芳纶纸广泛应用于航空航天、国防军工、轨道交通、新能源等高端下游领域。芳纶纸基 复合材料(又称“芳纶纸”)作为芳纶原料的重要衍生产品由美国杜邦于上世纪六十年代 首次研发(产品名 Nomex 纸),由芳族聚酰胺的短纤维(棒)和小粘合纤维颗粒(纤维) 组成,具有阻燃、绝缘、高强度、抗腐蚀、耐辐射等诸多优异性能。芳纶纸主要应用形 式包括平面纸(主要用于绝缘材料)以及蜂窝状纸(主要作为结构型材料),广泛应用于 电力电气、航空航天、轨道交通、新能源、电子通讯、国防军工等高端下游领域。 芳纶纸具有优异的热稳定性、绝缘性、阻燃性、化学稳定性、耐辐射性: 热稳定性强:芳纶纸在 180℃下可使用 10 年以上,在 370℃高温下才开始分解。芳 纶纸在 200℃干热状态下放置 1000h 后机械强度保持率约 75%,在 120 ℃湿热状 态下放置 1000h 后机械强度保持率高达 60%以上; 绝缘性强:芳纶纸是一种性能优异的环保型绝缘材料,电绝缘性能高且在高温下仍 保持良好的电气性能。芳纶纸具有较低的相对介电常数和介质损耗因数,可以使绝 缘电场分布更均匀和运行介质损耗更小; 阻燃性强:间位芳纶纸又称为“防火纤维”,极限氧指数 LOI 大于 29%且在空气中 不燃烧、不助燃,在火焰中不延燃,具有自熄性,炭化分解时不产生熔滴; 化学稳定性强:芳纶纸可耐大多数高浓无机酸、有机溶剂等化学试剂; 耐辐射性能强:芳纶纸耐α、β、χ射线、紫外光线辐射性能优异。
芳纶纸生产工艺复杂,国产化进程落后于上游芳纶纤维。芳纶纸工艺由纤维原料经分散、 制浆、成纸、整饰、分切等诸多工艺抄制而成,工艺难度高于上游芳纶纤维,因此国产 化进程较慢。目前国内芳纶纸成熟技术主要来自陕西科技大学,具备产业化且高良率生 产厂商有限。芳纶纸制造难点主要包括纤维分散、湿法成形、高温整饰等环节: 纤维分散:传统造纸原料为植物纤维素,其具有亲水性基团,因此纤维分散环节加 工难度较低。而芳纶中酰胺键与苯环相邻,使得酰胺键密度较低,同时共轭后酰胺 氢键作用减弱,使得材料呈收水性,导致芳纶纤维在水中很难分散,从而影响芳纶 纸的成形及其物理性能; 湿法成形:相比传统造纸所使用的植物纤维,芳纶纸所用的化学合成纤维长度更长, 使得纤维在脱水成形后整体的均匀性和稳定性难以保证。同时芳纶纸以短切纤维和 沉析纤维两种材料作为原料进行生产,成形难度较大; 高温整饰:经湿法成形初步制成的芳纶纸强度低、密度小、厚度薄,不能满足终端 应用领域的使用要求,需要对其在高温、高压等特定工艺下进行整饰加工,以实现 材料的可塑化、致密化,从而提高芳纶纸的性能指标。
航空级芳纶纸基材料制成的蜂窝结构材料,可用于飞机、直升机等航天器的天线罩、雷 达罩、壁板、舱门、地板等部件,以及飞机的大刚性、次受力部件。作为飞机复合材料 蜂窝夹层结构的首选芯材,可降低飞机的结构质量、实现功能部件透波、降噪、隔热性 能。目前波音公司飞机中 23%的外层材料与 100%的内饰材料(地板、舱门、舱壁、天 花板、行李架等)均采用芳纶纸蜂窝材料。随着国产大飞机工程的持续推进,芳纶纸蜂 窝国产化需求呈几何级倍数增长。
4.2. 航空涂料:工业涂料“皇冠上的明珠”,特种涂料民用化空间巨大
航空涂料使用条件苛刻,性能要求远超常规涂料。民用航空涂料种类繁多,航空涂料需 承受温度起伏、高强度紫外线照射、潮湿环境、化学品侵袭腐蚀、气动磨擦热、 高速气流冲剧等考验,且不同部位和用途有不同的适航要求。以发动机部位的涂料为 例,飞行中涡轮发动机的温度可高达 900-1500℃,高速转动时不便于使用温度计,示温 涂料需要满足耐高温和宽温程的要求。作用于飞机外表面的蒙皮涂料是航空涂料中要求 最高的涂料品种之一,现代飞机在高速飞行过程中,与空气摩擦时产生的热量可达到 220CW 上,要求蒙皮涂料能够长期耐受高温而不发生性能变化,且飞机航行速度不断提 高,机身气动热随之提高(马赫数 M=2.2 时为 150℃;M=2.5 时为 220℃:M=3 时为 320℃),涂料的耐热性要求也十分苛刻。对于部分飞机内部结构件和密封件,甚至需要 满足在飞机 30 年寿命只涂装一次的要求。国内航空涂料直至上世纪中叶方才起步,因此 受航空涂料高壁垒和高认证门槛的限制,业内参与企业极为稀缺。
航空涂料是工业涂料“皇冠上的明珠”。航空涂料占涂料市场比重有大幅提高空间,摆脱 疫情影响后,窄体干线机市场快速复苏,2021 年全球窄体客机共交付 794 架,同比增长 52%。根据 PPG,2022 年全球商用飞机建造开支约 50 亿美元,2022 年至 2025 的 CAGR 约+9%。受制于国际适航资质限制,国内航空涂料市场长期被国外巨头垄断,采用国产 航空涂料的 C919 提供了航空涂料市场国产化的重要契机。更重要的是,航空涂料对于 耐高低温性能、耐候性等要求极高,有能力产业化的厂商,进军重防腐涂料、汽车涂料、 轨交涂料等领域有望形成降维打击。
航空涂料按应用位置可分成蒙皮涂料、舱底涂料、发动机涂料、零部件涂料等不同类型, 每一种涂料又经常需要多样涂料分层次配合,一架波音 747 每次喷涂约需 250-300 公斤 涂料,涂装成本至少为 15 万美元。截至 2022 年底,C919 已累计获得 1035 架订单,则 其所撬动的航空涂料市场巨大。
4.3. 航空轮胎:存量替换市场空间显著
按机身宽度,飞机可分为单通道/双通道(窄体/宽体),两种机型对轮胎的数量需求有 所差异。窄体机是指机身宽度小于 4.72 米,客舱内每排座位数不超过 6 座的飞机为单通 道(窄体机),典型机型有如 B737、B727、A319、A320 等,一架窄体机通常需要 6 条 轮胎。而宽体机与之相反,客舱内有两条通道,典型机型有如 B777、A330、A340、A380 等,一架飞机通常需要 10 条至 20 条以上不等的航空轮胎。目前,国内民航机队构成以 空客 A320 系列、B737 两种窄体客机为主,国产 C919、ARJ21 均属于窄体客机。全球范 围内能生产宽体客机的公司仅波音和空客两家,A330、B777 等双通道机型在国内民航 机队的比重合计不足 15%,中国商飞正在与俄罗斯合作开展 C929 大型远程宽体客机的 研制工作,未来双通道的宽体机有望占据我国航空市场更高份额,带动航空轮胎用量进 一步提高。
4.4. 工程塑料:结构件轻量化优选材料
品种丰富、可替代金属的工程塑料是航空材料的轻量化时代的优良选择。工程塑料主要 是指能用作结构材料的热塑性塑料,由于必备机械强度高、刚性大、蠕变小、电绝缘性 好、耐热性能好、可在较苛刻的物理化学环境中长期使用的优势,因而能够代替金属作 为工程结构材料应用。工程塑料在飞机上的应用部件主要有电气零部件、结构件、内部 装饰件和透明件几大类,各类工程塑料几乎都能在科技中找到对应的应用场景,如目前 民机客舱内饰就用到了丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚碳酸酯(PC)和聚酰胺 (PA)等不同种类的工程塑料。
民用飞机中透明件可采用的定向有机玻璃即是工程塑料的一种。航空有机玻璃(PMMA、 亚克力)即甲基丙烯酸甲酯本体聚合得到的透明板材,其具备比强度高(同等强度下重 量为传统无机玻璃 50%)、透光性很好(可透 90%+日光)、密度小(仅硅玻璃的 1/2), 抗碎裂性佳(为硅玻璃的 7~18 倍),机械强度和韧性强(硅玻璃 10 倍以上)、耐侯性和 耐老化性良好(-50-100℃)下冲击强度不变,电绝缘性能、热塑加工性良好等突出优势。 民用飞机的前风挡、座舱盖以及客舱窗主要采用了浇注航空有机玻璃和定向航空有机玻 璃,定向航空有机玻璃具有优良的抗银纹性、抗裂纹扩展性、较高的强度,可延长使用 寿命,有效抵御飞机低空飞行中的鸟撞,提高飞行安全性。目前,波音和空客的飞机客 舱航窗内外层玻璃采用的多是定向拉伸有机玻璃。
民用飞机的结构件可采用膨化聚四氟乙烯等工程塑料替代传统硫化橡胶、聚碳酸酯等密 封材料。民用飞机上各系统管路检修面板、平尾面板、航行灯灯罩、机翼前缘、驾驶舱 风挡、雷达罩等部位大量使用口盖与复合材料面板以便后续日常检查维修,在结构连接 时使用到大量密封剂或密封垫片,膨化聚四氟乙烯是将多层 PTFE 经高温拉伸形成的高 度纤维化薄膜黏合定型后得到的的多孔强韧新材料,高度纤维化的微观结构赋予了材料 高回弹性、耐高温性,具备普通 PTFE 不具备的抗蠕变、扛冷塑变形的能力。相比传统材 料,ePTFE 具备无需固化随拆随用(至少 50 次拆卸后才需更换)、适温区间广(-240- 260℃)、低密度(0.4~0.8g/cm3,约是传统密封材料的 1/3-1/2)、耐腐性能好、耐燃油浸润、安全环保、抗老化性能好等突出优势,是飞机密封材料的优良选择。
5. 周期领域投资机会
5.1. 衣食住行基础化工品景气度跟踪
5.1.1. 衣—纺服链:需求呈现弱复苏,边际改善潜力大
2023 年以来终端消费整体呈现弱复苏,后续有望边际改善。今年以来,随着消费环境 转好,纺织服装整体销售加快改善。据国家统计局数据,3/4/5 月服装鞋帽、针、纺织品 零售额同比增长 17.7/32.4/17.6%,较 1-2 月同比增长 5.4%显著加快,并且修复快于同 期社零总额同比增长 10.6/18.4/12.7%,长丝环节下游织机开工率 2023 年以来,逐步摆 脱去年四季度需求不振影响,开工负荷回到高位,纺织服装终端需求呈弱复苏态势。展 望下半年来看,纺织服装消费额出现低基数效应叠加消费复苏力度加强,下半年纺服链 企业需求有望提升,长丝环节作为服装相关原材料复苏有望加速。
化纤:盈利能力复苏可期。2023 年以来化纤产品库存较往年同期偏高,截止 2023 年 6 月 4 日,涤纶长丝、PTA、PX 库存量分别为 482/68/18 万吨,较前三年均值+208/+7/- 3 万吨,向后看,下游景气度回暖有望带动下半年库存水平去化。盈利角度来看,2023 年以来长丝环节利润处于逐步恢复,主因是原材料原油价格处于高位挤压长丝环节利润, 我们预计下半年随着需求恢复、开工率提升,盈利水平复苏可期。
5.1.2. 食—农化链:优选高景气细分方向
农药产业链由农药中间体、农药原药以及农药制剂三个环节构成,其上游是基础化工原 料,下游是农林牧渔和公共卫生领域。农药作为重要的农业生产资料,需求刚性,周期 属性较弱。随着全球各国对粮食安全重视程度日益提高,在刚性需求推动下,全球农药 需求仍保持稳定增长。农药原药最近一轮景气周期在 2021 年三季度能耗双控短期供需 错配达到景气高点,之后随着供给紧缺缓解,行业整体景气度逐渐进入下行趋势,截止 2023 年 6 月 16 日,以草甘膦为代表的大宗原药价格从高位的 8.03 万元/吨下跌至目前 2.43 万元/吨,下跌幅度 69.7%,目前价格已经回落至 2021 年之前的水平。
5.1.3. 住—地产链:板块各细分呈现韧性,静待需求复苏
纯碱:地产复苏叠加库存低位支撑纯碱价格韧性,供需双增关注低成本天然碱龙头。 2020-2022 年,纯碱需求量由 2425 万吨增至 2791 万吨,其中,平板玻璃纯碱消费量由 1141.9 万吨微增至 1152 万吨,占比由 46.6%下滑至 43.1%,光伏玻璃消费量由 203.6 万吨增至 360.2 万吨,占比由 8.3%上涨至 13.5%,贡献了纯碱最大的需求增量。2022 下半年以来,地产竣工回升叠加光伏行业增长带动纯碱库存落至 4 年低位,1-5 月平均 开工率 84.0%,较 2021/2022 年同比+1.56/2.02pct。2023 年下半年国内纯碱或维持供 需双增格局,供应增速高于需求增速,下半年产能密集投放对价格利空影响较为明显。
MDI、TDI:盈利能力有所恢复,供需格局有望强化。MDI 盈利能力年内伴随价格回暖 有所提升,截止 2023 年 6 月 16 日,MDI 吨毛利由年初 2448 元/吨增至 5183 元/吨,主 因地产竣工修复下,供给端较为集中,价格底部不断抬升。1-5 月 MDI/TDI 平均开工率 分别同比下滑 2.03pct/13.0pct 至 65.2%/65.6%,向后看,供给方面 MDI/TDI 行业集中 度较高,行业低盈利下新增产能有限且供给弹性不足,随着地产下游复苏,行业库存有 望修复至健康水平,景气或逐步触底反弹。
建筑涂料上游:钛白粉、丙烯酸乳液。丙烯酸乳液、钛白粉下游消费结构中,房地产占 比超过 60%,且均属于地产后周期化工品,用于生产建筑涂料,2022 年至今受需求不 振下价格低位震荡、库存均处高位。根据百川盈孚,2023 年预计钛白粉行业新增产能 100 万吨,(盐酸法 20 万吨、氯化法 30 万吨、锐钛型 8 万吨、金红石型 42 万吨),虽受价 格低迷影响新投产能或推迟投放,但整体供给压力偏高;丙烯酸乳液供应充足,同质化 竞争严重,且部分工程仍有投产计划。
5.1.4. 行—汽车链:轮胎成本反转,需求韧性足,景气度优异
轮胎行业 2023 年以来成本改善,国产胎有望高端化突破。轮胎行业主要原材料炭黑价 格受油价和俄乌战争影响一路走高,2023 年,主要原材料合成橡胶和炭黑均处于下降趋 势,整体原材料有望随着橡胶类原材料下降而回归俄乌冲突前。海运费方面,2022 年以 来呈单边下跌,港口堵塞问题得到大幅度缓解,导致海外经销商前期订单大量到库,库 存水平较高影响轮胎企业海外工厂订单。2023 年以来,CCFI 航线综合指数大幅下降, 并且随着下游逐步销售正常化,海外经销商库存水平目前已经回到正常水平,轮胎行业 迎来成本改善,下游销售转好等双重利好。
5.2. 周期白马跟踪
5.2.1. 万华化学:收购烟台巨力和福建产能投产稳固全球聚氨酯龙头地位
三大板块以量补价,成本端压力缓解,研发投入有望。聚氨酯板块,公司福建 40 万吨 MDI 于 2022 年底投产后,公司 MDI 产能达到 305 万吨,是目前全球最大的 MDI 供应商和全球第三大 TDI 供应商,精细化工与新材料板块产品逐步投产,有望逐步占据公司 较大利润。2022 年一季度以来,聚氨酯景气度下行,受欧美持续加息影响,原油价格震 荡下行,纯苯等原材料价格回落,成本端压力有所缓解。我们预计终端需求和出口逐步 恢复,聚氨酯景气度和盈利能力有望修复。
拟收购烟台巨力稳固 MDI 行业格局,福建万华投产后 TDI 全球市场份额和话语权进一 步提升。2023 年 4 月 9 日,国家市场监管总局拟附加限制性条件地通过万华化学收购烟 台巨力方案。烟台巨力在烟台莱阳市拥有 8 万吨 TDI(已停产)、全资子公司和山巨力在 新疆拥有 15 万吨 TDI 产能,同时,规划 MDI 产能 40 万吨。作为全球聚氨酯领域的龙 头企业,福建万华 25 万吨 TDI 产能已于 2023 年 5 月 22 日投开车成本,目前万华 TDI 总产能达 80 万吨,是全球第三大 TDI 供应商,取得巨力控制权后,公司 TDI 全球市场 份额将进一步提升,也有助于消除 MDI 技术扩散的隐患,维护 MDI 稳定的行业格局。 围绕高端新兴领域前瞻布局,新材料业务逐渐步入收获期。基于强大的现金流和盈利能 力支撑,万华自 2019 年以来每年资本开支都维持在 230 亿以上,聚氨酯板块不断强化, 宁波装置未来将继续扩产 60 万吨,同时不断延伸 ADI、改性 MDI、HDI 等高附加值产 品,万华福建基地一期将扩产 40 万吨 MDI,25 万吨 TDI,万华凭借卓跃的一体化和成 本管控优势,在全球聚氨酯行业的竞争力与话语权将进一步增强。石化业务,公司乙烯 二期项目 120 万吨/年乙烯及下游 40 万吨高端聚烯烃 POE 项目获得省发改委核准批,产 品高端化有望使其盈利能力较一期大幅提升。新材料业务围绕生物材料、生物降解材料、 新能源材料等高端新材料领域前瞻布局。高性能材料尼龙 12 打破了国外巨头垄断,正式 投产并产出合格产品,成为拥有尼龙 12 全产业链制造核心技术和规模化生产制造能力 的企业,公司新材料业务逐渐步入收获期。
5.2.2. 宝丰能源:高端煤基新材料领军企业,业绩高增正当时
国内绿色煤化工领导者,内蒙项目助力高成长。公司主要业务是以煤替代石油生产高端 化工产品,目前具有煤制烯烃产能 120 万吨/年,焦炭产能 700 万吨/年,煤炭产能 720 万吨/年,精细化工产能 81.5 万吨/年。2023-2024 年产能进入了集中爆发期,三期烯烃 项目包括 50 万吨/年煤制烯烃(包括 25 万吨/年 EVA)、50 万吨/年 C2-C5 制烯烃预计 2023 年投产,内蒙 300 万吨/年聚烯烃项目预计 2024 年投产,项目全部建成后,公司 烯烃产能将达到 520 万吨,增速达到 300%以上。
烯烃行业核心竞争力就是成本,公司管理、资源、技术优势明显。公司地处煤炭金三角 地区,原料资源丰富,当前原油价格有望持续超过 70 美元/桶,煤制路线较石脑油路线 极具成本竞争力。公司优异的管理和技术能力,使得成本优势领跑行业,主要来自于公 司通过园区一体化循环设计,使得投资成本较同行有显著降低,与国内同期同规模投产 项目相比,投资成本节约 30%以上,并且公司产业链紧密衔接,有力保障了原料的稳定 供应和生产的满负荷运行,大幅降低了能源消耗、物流成本、管理成本,运营成本比同 行业同规模企业低约 30%。内蒙项目具有技术代际优势,甲醇制烯烃核心装置采用 DMTO-III 代技术,单套规模提升至 100 万吨/年,可实现 2.66 吨纯甲醇转化为 1 吨烯烃 的目标,单位烯烃成本可降低 10%左右。
5.2.3. 卫星化学:α烯烃项目签约,未来成长空间打开
原材料价格降低,业绩修复显著。根据公司年报、一季度报和我们的模型跟踪,公司的 盈利能力从去年四季度至今不断改善并且幅度较大,一季度已较四季度环比改善,我们 预期二季度环比有望继续改善。美国乙烷供应充足,长期看仍将处于过剩,自 2022 年 9 月以来,随着美国天然气产量快速增长,乙烷、丙烷价格趋势性下跌,轻烃裂解在烯烃 工艺中仍具备较强成本优势,C2/C3 产业链盈利改善明显。
1000 吨 α-烯烃中试项目建成中交,公司有望成为国内最快实现产业化的龙头之一:N 型电池渗透率将加速提升,预计光伏 POE 粒子需求将呈现非线性增长,远期市场规模超 过千亿。POE 粒子制备难度极高,长期依赖进口。其核心的壁垒之一是原料 α 烯烃,目 前公司通过自主研发成功建成1000吨α-烯烃并开车成功,其中产品包括1-辛烯700吨, 1-己烯 300 吨,1-辛烯为国内首创,全部依赖进口,性能对标海外样品均已达标,标志 公司打破海外企业垄断,打通 POE 产业链中关键环节。此举标志公司有望成为国内最快 产业化 POE 及 α 烯烃的龙头企业之一。 投资建设阿尔法烯烃产业园,深度延伸产业链扩张。2023 年 6 月 17 日,公司与连云港 徐圩新区管委会签署《徐圩新区投资项目合作协议书》,公司拟在连云港徐圩新区投资新 建阿尔法烯烃(α-烯烃)综合利用高端新材料产业园项目。该项目总投资约 257 亿元, 其中,固定资产投资约 208 亿元,建设内容主要包括 250 万吨/年α-烯烃轻烃配套原料 装置、5 套 10 万吨/年α-烯烃装置、3 套 20 万吨/年 POE 装置、2 套 50 万吨/年高端聚 乙烯(茂金属)、2 套 40 万吨/年 PVC 综合利用及配套装置、1.5 万吨/年聚α-烯烃装置、 5 万吨/年超高分子量聚乙烯装置、副产氢气降碳资源化利用装置、LNG 储罐(以项目备 案为准)。公司预计于 6 个月内完成开工前各类手续办理,并确保于 2024 年底前开工建 设。公司从烯烃原料加工量上较原产能翻倍,产业链深入高附加值的高端聚烯烃系列新 材料,打开未来成长空间。
5.2.4. 华鲁恒升:煤化工龙头周期底部韧性强
依托一体化优势周期底部逆势扩张,未来成长弹性大:公司着力打造荆州第二生产基地, 其中一期项目总投资 115.28 亿元,建设年产 100 万吨醋酸、30 万吨有机胺以及年产百 万吨尿素功能化项目,目前已经进入全面建设阶段,预计 2023 年下半年投产。二期项目 也提上日程,3 月 29 日,公司公告将拟资 50.54 亿元建设 PBAT 生物可降解材料、10 万 吨醋酐、蜜胺树脂单体材料及产品优化提升等四个项目,进一步丰富荆州基地产业链, 新项目达产后预计可以实现年均营收 73.55 亿元,新基地项目投产将成为公司未来成长 的重要动力。 德州基地实施“本地高端化”战略,产业链向高附加值产品延伸:公司德州基地推进等 容量替代建设 3×480t/h 高效大容量燃煤锅炉等项目,继续降本增效。同时沿着产业链 不断纵向延伸,向下游需求增速更快、附加值更高、市场空间更广阔的新材料领域发展, 目前公司已经布局的新材料方向包括 20 万吨尼龙 6 切片、年产 8 万吨尼龙 66 高端新材料项目以及 DMC、EMC 等高端溶剂项目,未来两年项目的集中投产将显著增厚公司业 绩。
(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)
精选报告来源:【未来智库】。「链接」
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