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移动操作系统17年安卓市占85.9%/IOS14%

原标题:【招商策略】从操作系统到芯片——细数那些还被卡着脖子的领域(上)

今年六月《科技日报》总编辑刘亚东曾做题为“除了那些核心技术,我们还缺什么”演讲,介绍了中国目前包含光刻机、芯片、操作系统、ITO靶材、光刻胶等在内的35项卡脖子技术,我们对其中部分领域做了一些梳理,以期投资者在相关方向布局有所启发。


操作系统:
移动操作系统17年安卓市占85.9%/IOS14%。PC操作系统同样是寡头垄断(2017年Windows市占率达91.41%)。国内中标软件旗下的中标麒麟操作系统申威版、龙芯版等自主可控产品已非常成熟。相关上市公司:中国软件等。


激光雷达:
目前全球有超50家激光雷达初创公司角逐,到2025年全球车用激光雷达市场规模有望达百亿美元。目前市场上大多采用美国Velodyne激光雷达,国内起步较晚但已涌现了一批优秀的公司及产品。相关上市公司:万集科技等。


锂电池隔膜:
目前锂电池四大核心材料中,正负极、电解液都已实现了国产化,隔膜是技术壁垒最高的部分,干法完全进口替代,湿法正处于进口替代前期。17年我国湿法隔膜前三/五企业出货量占比达71%/87%;干法隔膜前三/五占比为42%/55%。相关上市公司:长园集团、星源材质、沧州明珠等。


靶材:
预计16-19复合增速达13%,19年将超过163亿美元。霍尼韦尔等龙头17年全球份额占80%。国内小型靶材国产化率较高,而高品质大型靶材几乎被国外垄断,但已出现少量专业从事高纯溅射靶材的企业。相关上市公司:江丰电子、阿石创等。


高端电容电阻:
大部分市场被日本占据,大陆只占据中低端市场,但军用级别的电容电阻是可以实现国产化的。目前日本让被动元件疯狂涨价,这给国产厂家足够的机遇占领市场份额、扩大产能。相关上市公司:风华高科、三环集团等。


手机射频器件:
市场规模超200亿美元,目前手机核心器件只有射频器件仍然95%由欧美厂商主导。5G时代到来为射频前端带来诸多挑战,国内在军工等方面的射频已经存在一些积累。相关上市公司:信维通信、硕贝德等。


工业软件:
研发设计类、生产控制类被外资企业占据主导,信息管理类目前处于群雄割据。国内市场80%的设计软件、50%的制造软件等为国外品牌占领,但也涌现出了一些优秀的工业软件企业。相关上市公司:用友网络等。


环氧树脂:
前三为陶氏、南亚塑胶和迈图特种化学,合计占37%。我国是生产大国,但不是强国,中低端产能严重过剩,高端严重依赖进口。相关上市公司:宏昌电子等。

⚑ 光刻胶:应用范围主要有PCB
/LCD/LED和半导体,前三种要求相对较低,但仍未完全自给。半导体光刻胶壁垒较高,几乎被日美垄断。国内产品落后4代,但少数企业在中高端领域已取得一定突破。相关上市公司:强力新材、容大感光、晶瑞股份等。


数据库管理系统:
目前全世界最流行的两种DBMS是甲骨文公司旗下的Oracle和MySQL,中国数据库厂商大多基于开源数据库引擎开发或基于成熟数据库源码进行自主研发。总体看,国产数据库产品已经取得了明显进展。相关上市公司:东软集团等。


微球:
17年大陆的液晶面板出货量达到全球的33%,但面板中的间隔物微球以及导电金球只有日本一两家公司可以提供。在平板显示领域,纳微间隔物微球已成功地取代日本进口产品;药物微球方面,丽珠成功研发并产业化上市了中国第一个缓释微球制剂。相关上市公司:丽珠集团等。


光刻机:
拥有光刻技术的只有美国ultratech、荷兰ASML、日本Nikon和cannon。由于西方瓦森纳协议限制,中国只能买到ASML中低产品。国产只能够提供90纳米的光刻技术。光刻机工件台是光刻机技术的难点之一,我国在该领域有很大的突破。**


芯片:
国内芯片制造工艺仍然落后国际同行两代。在装备与材料方面与国际顶尖水平差距较大。而封测领域,长电科技已经跻身世界第三。设计与制造环节目前是中国芯片产业投资和政府扶持的重点。相关上市公司:长电科技、士兰微等。

目 录

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操作系统

1、 PC操作系统及手机操作系统,市场占有率

操作系统主要分为PC操作系统和移动操作系统两个方面。移动操作系统方面主要由谷歌、苹果等少数几家巨头占领。2017年安卓系统市场占有率达85.9%,苹果IOS为14%,其他系统仅有0.1%,主要为美国的微软Windows和黑莓。2013年韩国三星曾尝试推出Tizen系统打破垄断,但最后以失败告终,目前三星手机仍然搭载的是安卓系统。手机操作系统难以打破垄断,主要在于软件厂商只会为流行的操作系统开发版本,其他小众的操作系统难以获得软件厂商的开发投入。

PC操作系统市场同样是以微软、苹果等美国公司为主的寡头垄断市场。自从1985年微软发布第一代操作系统Windows
1.0,微软的Windows操作系统一直占据PC操作系统市场龙头位置长达三十余年,2017年Windows操作系统的市场占有率高达91.41%。其他PC操作系统包括Linux、Unix、ChromeOS等市场份额较小。Linux操作系统的内核源代码可以自由传播,当前主要用于服务器,2017年市占率为2.27%;Unix操作系统大多是在多处理器架构下运行,常用于学校的工作站。国产操作系统深度、普华、中标麒麟、红旗等都是在Linux的基础上二次开发出来的操作系统。

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国内外对比:手机操作系统没有独立自主的产品,PC操作系统主要用于政务

与国外相比,操作系统的技术开发并不是难点,也不是制约国内操作系统发展的核心因素。之所以不能在市场中占有一席之地,主要原因在于国内操作系统缺乏优质应用程序搭载的生态环境。

手机操作系统长期被安卓和ios系统垄断,其他的手机操作系统逐渐被淘汰,微软已经正式宣布Windows
phone系统正式退出,三星的Tizen系统变成了电视系统。Android和iOS的优势在于其良好的软件生态,可以让开发者创造优质的应用,并且用户愿意买单,从而形成良性循环,开发者愿意继续开发。目前,中国已经开发了多个自主手机操作系统,如阿里的yunos、元心智能系统等。但是由于产业链和生态链尚未成熟,所以还没有没有发布。中国在手机操作系统的人才队伍积累、技术积累、专利积累方面都已经取得了一定成果。

另外,目前国产手机厂商的操作系统都是基于Android上层界面进行修改,如华为的EMUI、小米的miui,都是基于安卓系统在性能、体验方面进行改进,系统底层仍然是Android的内核,国内至今尚未开发出一个自主创新的操作系统内核。但是近十年来,中国手机企业在android系统上进行研究、改造,从文件管理、文件调用、到硬件的管理等最底层把android逐渐完善,适合中国消费者的需要。中国消费者对国产手机操作系统的青睐使得三星手机在中国市场份额不断缩小。华为的EMUI不但做到系统非常流畅,而且各方面能力都很强大,以致谷歌愿意把修改后的能力购买回去。由此可见,在技术实力方面中国目前已经具有完备的技术储备。

PC操作系统方面,国产的Linux系统已经十分成熟,在窗口和视图方面向Windows看齐,符合用户习惯,并且在软件方面也包括了办公娱乐、影音视频、即时通讯、浏览器等常用应用。但是传统的Linux操作系统仍然缺乏足够丰富的应用程序,加之我国传统国产操作系统基本都是基于Linux内核开发,从而导致了传统国产操作系统缺乏应用生态的最大痛点。目前传统国产操作系统的发展仍然主要依托政策扶持,商业化进程举步维艰。

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3、国内相关公司

PC操作系统方面,中标软件旗下的中标麒麟操作系统申威版、龙芯版等自主可控产品已经非常成熟。中标麒麟操作系统以可信安全操作系统技术为重点,打造完善的产业生态,全面支持X86、ARM平台,以及龙芯、申威、兆芯、众志、华为等国产芯片,并实现了代码同源,用户体验一致。目前,中标麒麟自主可控产品和技术已经可以满足国产化替代的需求。帮助我国政府、国防和企业客户构建安全、可靠、易用的信息化系统体系。

北京技德终端技术有限公司致力于操作系统国产化的研究,核心产品技德跨平台操作系统(Jide
OS)基于Linux内核,实现了Linux应用软件与移动应用生态全面兼容,可以满足不同场景下使用各种计算机智能终端,是我国自主知识产权的操作系统。技德终端解决了困扰国产操作系统缺乏应用生态的问题,参与了操作系统国产化替换、国家信息中心的电子政务本的规范编制和全国人大常委会会议文件电子阅读器示范工程等重要的工作,在此基础上进行国家等保三级,信息安全产品以及涉密资质的认证等相关工作。目前,在操作系统的安全级别上已经达到了国内一流水平。

同时,技德系统在商业化方面已经与展讯、Intel、高通、MTK、Amlogic、瑞芯微、全志,以及ARM公司等国内外著名的芯片厂商展开深入的合作,推出的技德自主品牌的二合一平板电脑、桌面电脑主机等产品。技德也与惠普、弘基、华硕、冠捷、中兴等国内外知名品牌建立和操作系统OEM合作关系,利用技德系统优势,共同推出不同的硬件产品,扩大技德系统生态链。

移动端操作系统方面,航天通信下属智慧海派自主研发的移动智能终端“双系统”——科斗操作系统(Tadpole
OS),该系统是以信息安全为核心双系统安全平台系统,已经成功获得中国信息安全认证中心颁发的信息产品安全认证4级(EAL4)证书,成为国内首个获得此认证的“双系统”操作系统。目前该系统力争以中国国内政企安全移动终端为主要应用。

同时,国内公司也积极寻求与国外先进技术进行战略合作,技术水平不断进步。2018年7月,德国西门子公司与阿里巴巴达成协议,将利用阿里云基础设施推出其数字操作系统MindSphere,这笔交易将有助于升级中国的产业水平。迄今为止,该公司的数字产品仅通过亚马逊的网络服务(Web
Services)和微软的Azure在线平台提供。

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激光雷达

1、市场容量、机械、固态

随着无人驾驶技术不断发展提升,未来激光雷达市场将有很大的提升空间。高工智能产业研究院数据,目前全球有超过50家激光雷达初创公司参与市场角逐,到2025年全球车用激光雷达市场规模有望达到百亿美元。无人驾驶整车装配2-4个激光雷达,对应整车成本为800-1600元,按20%的市场渗透率估算,国内激光雷达市场规模将超过150亿元。

激光雷达包括机械式和固态式激光雷达,当前激光雷达市场中仍然以机械旋转式激光雷达为主。除了美国Quanergy以外,各大主流的激光雷达供应商都是以机械旋转式的产品线为主,并以此为基础不断推进更高线数产品的迭代。机械旋转式雷达的系统结构复杂、核心组件价格昂贵,包括激光器、扫描器、光学组件、光电探测器、接收IC以及位置和导航器件等,对厂商的成本控制造成一定压力。相比之下,固态式雷达更能够实现量产。L3以上自动驾驶方案一定要用激光雷达,传统机械旋转式雷达成本高、体积大,难以过车规。而固态雷达成本低、性能强,而且没有大型旋转结构,更容易通过车规。

固态激光雷达的方案可以细分为MEMS、OPA以及Flash等。未来中远距离激光雷达将会以MEMS固态为主,而短距离则以Flash固态为主。OPA方案目前技术暂不成熟,两年内可能不会有成熟落地的产品出现,未来OPA可能会取得技术突破从而占据一席之地。MEMS、Flash原理的固态激光雷达在国内外已经有多家公司开始布局,Innoviz、速腾聚创、知微传感、禾赛科技、北醒光子等多家公司正在努力通过车规认证,两年内会出现满足中远距离和近距离要求的固态式雷达。

目前行业内的共识是先用机械式激光雷达研究自动驾驶技术、积累数据,而真正量产上车主要依靠固态激光雷达。固态激光雷达没有机械式的旋转部件,容易达到车规级,类似电子产品的生产过程可以省去人工步骤,从而提高生产效率、降低成本。目前固态激光雷达已经开始出现在测试车上,但成本、功耗尚未达到量产车使用的要求。

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2、国内外对比:高端不成熟,价格便宜

与国外相比,国内在多线激光雷达方面的技术有较大差距。国内的激光雷达产品大多用于服务机器人、地形测绘、建筑测量等领域,在这些领域技术较为成熟。而在更为高端的技术领域内,国内尚未研制出可用于ADAS及无人驾驶系统的3D激光雷达产品。目前,智能汽车的浪潮从国外涌向国内,思岚科技、镭神智能、巨星科技等国内企业开始尝试进入车用激光雷达行业。

除了技术的突破,激光雷达的成本和量产也是制约激光雷达应用及市场拓展的重要因素。目前,市场上大多采用美国Velodyne的激光雷达,其16线产品今年的市场价格为4000美元,相比去年已经降低了50%,大规模的市场需求有效地降低了Velodyne的成本,同时也引领市场快速向前发展,随后美国Ouster公司也宣布旗下的16线产品价格下探到3500美元。固态雷达领域巨头Quanergy未来达到量产之后也将相应下调价格至100美元。与国外相比,国内供应商在产品的定价上相对比较便宜,一些16线的机械式雷达价格甚至仅仅是Velodyne产品价格的1/3甚至1/10。镭神智能的16线激光雷达已经量产,单台价格为2万元人民币不等,后期大规模量产后单价为5000元,在业内成本优势较大。

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3、国内主要公司

国内对于激光雷达技术的研究开发起步较晚,但发展速度较快,目前已经涌现了一批优秀的公司及产品。

万集科技是国内第一家自主研发激光传感器的厂商,在激光雷达领域技术研发积累较多,在8线、32线上有较大的技术和成本优势,目前已经成功在在全国上千条车道安装了激光雷达设备。公司的激光雷达产品、V2X产品均可运用在无人驾驶领域。

北科天绘拥有18年的激光雷达技术积累,采用完全自主研发的芯片和半导体工艺,是我国唯一实现高端激光雷达装备自主研发和量产的高新技术企业。2015年,北科天绘开始启动智能车和智能机器人导航激光雷达的研制工作,2018年3月,北科天绘两款产品已经获得美国FDA雷达辐射安全证书,获准进入美国市场销售。未来北科天绘将专注于全固态激光雷达的研发,采用3D-Flash技术路径,预计今年会发布全固态激光雷达产品。

速腾聚创也已经在加紧推进MEMS固态雷达的量产。去年 5
月速腾聚创推出“普罗米修斯计划”,基于激光雷达点云的物体识别、分类、跟踪等算法为自动驾驶提供支持。通过提供“硬件+算法+平台”的解决方案加速自动驾驶行业的技术开发。目前速腾聚创的新产品终结行业对激光雷达的高昂售价认知,有助于推动自动驾驶进入寻常百姓家。速腾聚创认为MEMS
固态激光雷达大规模量产的话,可以做到价格百元美金级别。

北醒电子早期在无人机定高和机器人避障等领域中有不少技术积累,近几年自动驾驶的持续升温使得北醒电子意识到车载激光雷达产品的强烈市场需求,开始瞄准车载领域创造新的价值。2015年6月北醒推出了第一代产品DE-LiDAR1.0,用于无人机避障。2016年8月,在DE-LiDAR的基础上,北醒量产了定高激光雷达TF01,收获了大量植保无人机订单。同年10月,北醒开发的固态激光雷达技术,获得了奥迪创新实验室大赛“人工智能的应用”总冠军。2017年北醒光子入驻博世加速器项目的第一期,并连续推出可应用于植保无人机和智能停车场的第二代定高雷达TF02,以及缩小版的微型激光雷达模组TFmini。

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锂电池隔膜

1、干法和湿法工艺对比

制备锂电池隔膜有干法和湿法两种工艺,干法隔膜和湿法隔膜各有优缺点,干法隔膜在生产工艺、成本、环保经济等方面具有较大优势,湿法隔膜则具有短路率低、孔隙率和透气性可控范围大等优点。目前市场的应用中,从全球锂电池企业的选择来看,干法隔膜和湿法隔膜并存,但近年来随着三元锂电池占比的提高,湿法隔膜产量的占比也稳步提升。2017年国内湿法隔膜产量达到8.06亿平方米,占比56%,超过干法隔膜。

目前,全球最好的锂电池隔膜材料出自旭化成和东燃化学两家日本公司,国内锂电池铝塑膜市场90%以上的份额被昭和电工等日本厂商垄断。与日本生产的锂电池隔膜相比,我国的高端隔膜差距明显。国产隔膜产品存在一致性不高、孔隙率不达标等问题,厚度、孔隙分布以及孔径分布不均。目前我国在锂电池隔膜的干法工艺方面已迈入了世界第一方阵,但在湿法隔膜领域,国内企业虽掌握方法,但整体仍难以与外国巨头抗衡,核心生产设备主要依赖进口。

就竞争格局来看,2016年隔膜市场出货量前三名企业市场占有率30%,相对于锂电池其他行业市场集中度相对较低。未来随着新能源电池行业对电池材料要求的提高和各大隔膜产商产能逐步投放,行业洗牌有望加速,行业集中度也将会有明显提升。具体到湿法隔膜市场,从2016年到2017年,上海恩捷和苏州捷力龙头位置强化,两家市场占有率从34.74%上升至46.15%,前四大企业市场占有率接近60%,市场集中度高。

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2、干法完全进口替代,湿法正处于进口替代前期

目前,锂电池四大核心材料中,正、负极材料、电解液都已实现了国产化,而隔膜仍是短板,国产化率较低,隔膜是锂电池原材料中技术壁垒最高的部分。国内锂电池企业众多,未来进入国际市场,面对国际巨头竞争,缺乏核心专利和材料技术是中国电池企业未来最大的隐忧和短板。国产隔膜主要供应低端3C类电池市场,而高端隔膜仍然依然大量依赖进口。干法隔膜技术比较成熟,国产干法隔膜基本能够完全替代进口产品,而在湿法隔膜领域国内还处于进口替代的前期。同时,国内对隔膜需求量增长速度较快,也会带动国内企业技术进步及产能扩张。2017年,我国隔膜产量14.4亿平方米,同比增长33%,自2012年到2017年,国内隔膜产量年复合增长率达到68%。

总体来看,我国锂电池隔膜行业企业集中度较高,2017年我国湿法隔膜前三企业出货量占比达到71%,前五占比达到87%;干法隔膜前三企业占比为42%,前五占比为55%。目前,我国锂电池隔膜材料企业集中分布在华东和华中地区,产能比重分别达到48%、27%;华南地区产能占比也有10%,其他地区则都在10%以下。随着锂电池隔膜市场的快速发展,国内企业也正在加速产能扩张。截止到2017年底,国内确认投产的锂电池隔膜产能约为29亿平方米。产能较大的企业湖南中锂、上海恩捷、星源材质、中兴新材、天津东皋、苏州捷力、河南义腾等产能均在2亿平方米以上,合计产能为19.28亿平方米,占比全市场超过67%。

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3、主要湿法隔膜厂商

近几年在湿法隔膜需求提升的背景下,国内湿法隔膜企业加大产能扩张力度,同时原先的干法隔膜企业也相继投资湿法隔膜产线。2017年国内湿法隔膜名义总产能超过26亿平米,但由于隔膜生产技术难度较大,国内隔膜企业良率较低。目前国内湿法隔膜一线企业良率80-90%,湿法涂覆产品良率60-70%,所以湿法隔膜有效产能大大低于其实际产能。

与此同时,国内优质企业也在积极寻求与国外厂商的战略合作,将国产隔膜推向全球市场。2018年7月,星源材质与株式会社村田制作所(“Murata”)签订战略合作协议,双方将在锂离子电池隔膜的开发、销售等方面利用各自的优势,进行全面的合作。Murata将公司视为其锂离子电池隔膜的优先供应商,在公司的隔膜产品满足Murata要求的前提下,Murata将优先考虑向公司采购锂离子电池隔膜;公司将Murata视为优先客户,优先考虑向Murata供应锂离子电池隔膜产品。星源材质提供给Murata的产品价格将不高于相同规格型号产品在类似商务条件下出售给其他客户的价格。

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靶材

1、高纯度溅射靶材分类

随着磁控溅射技术发展,高纯溅射靶材成为制备薄膜材料的关键原料之一,主要应用于平板显示、记录媒体、电子器件半导体、太阳能、镀膜玻璃等;当前溅射靶材市场正处于高速成长的进程中,2016年全球溅射靶材市场规模约为113.6亿美元,其中平板显示(含触控屏)用靶材为38.1亿美元、半导体用靶材11.9亿美元、太阳能电池用靶材23.4亿美元、记录媒体靶材33.5亿美元。WSTS数据显示,2016年全球溅射靶材市场需求达113.6亿美元,并预计2016-2019复合增速达13%,2019年将超过163亿美元。2016全球靶材下游结构中,半导体占10%、平板显示占34%、太阳能电池占21%、记录媒体占29%,这三大应用对靶材性能要求依次降低,是靶材需求增长的主要驱动力。

溅射靶材技术及投资比例较高,靶材的纯度、组织、晶粒尺寸等明显制约镀膜质量。目前具有规模化生产能力较少,霍尼韦尔、日矿金属、东曹、普莱克斯等龙头企业2017年全球市场份额大约占80%。美、日等跨国企业产业链较为完整,囊括金属提纯、靶材制造、溅射镀膜和终端应用各个环节,主导高端的半导体靶材市场,在掌握先进技术以后实施垄断和封锁,主导着技术革新和产业发展;韩国、新加坡及中国台湾地区擅长磁记录及光学薄膜领域,但厂商普遍缺少核心技术及装备,溅射靶材的材料即靶坯依然依赖美国和日本的进口;中国靶材产业正处于起步阶段,逐步切入全球主流半导体、显示、光伏等龙头企业客户,原料以进口为主。

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2、小型靶材国产化率高,大型靶材依赖进口

目前小型靶材的国产化率较高,而高品质的大型靶材几乎被国外企业垄断。国内有20余家靶材生产制造商,但是还不能做超过32英寸靶材大型靶材。国外可以制造宽1200毫米、长3000毫米的单块靶材,而国内只能制造不超过800毫米宽的靶材。我国ITO靶材每年消耗量超过1千吨,一半用于生产高端产品需要靠进口,成品价格最高达每公斤6000至8000元,对国内企业的成本控制造成不小的压力。而国内小型靶材国产化率较高,国外的垄断企业就会从价格上进行打压,ITO靶材降至每吨800元,国内企业受到巨大损失。

国内由于缺乏下游功能性产品和足够长的产业链,所以靶材厂商只能赚取原材料的初级利润没有足够的利润支撑,国内厂商对高品质、大尺寸的ITO靶材的技术开发十分艰难。目前国内的大尺寸靶材都只在实验室阶段,除了技术上难点需要突破,难以实现量产也是关键因素。

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3、国内相关公司

半导体及液晶面板行业制造向中国大陆转移趋势愈演愈烈,国内靶材市场也在快速发展,带动国产替代进程加速。超高纯金属材料及溅射靶材在我国还属于较新的行业,芯片制造厂商、液晶面板制造企业等下游溅射镀膜和终端用户正在加大力度扩展产能,中国正在迎来这一领域的投资高峰,高端溅射靶材的应用市场需求快速增长。

国内政策方面,2015年11月财政部、发改委、工信部、海关总署、国家税务总局联合发布《关于调整集成电路生产企业进口自用生产性原料、消耗品、免税商品清单的通知》,规定进口靶材的免税期到2018年年底结束,从2019年开始日、美靶材需要缴纳5-8%关税,该项政策有助于国内靶材企业的发展。

近年来,国内开始出现少量专业从事高纯溅射靶材研发和生产的企业,突破靶材专业技术门槛,已在国内靶材市场占据一定份额,主要有江丰电子、阿石创、有研新材和隆华节能等,成功开发出一批能适应高端应用领域的溅射靶材,成功切入全球半导体龙头的供应链,改变了高纯溅射靶材长期依赖进口的不利局面。例如,苹果A10芯片的制造用的正是江丰电子高纯度溅射靶材。

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高端电容电阻

1、MLCC全球市场占有率

中国有庞大的基础电子元件市场,每年可消耗数万亿的电阻和电容。目前中国大部分市场份额被日本占据,台其次为湾,中国大陆只能占据中低端市场。当前,MLCC市场前五大厂商分别是村田、三星电机、国巨、太阳诱电和TDK,合计占据85%的市场份额。

在被动元件领域日本公司是绝对的霸主,日本公司的产业动向可以左右和决定行业的走向,其他公司包括台湾华新科、齐力新、立隆电子、禾伸堂,中国大陆江海股份、顺络电子、法拉电子、宇阳科技艾华集团等。

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2、日本厂商停产对行业影响巨大

电容和电阻等被动电子元件是电子工业的黄金配角,电容市场容量每年有200多亿美元,电阻也有百亿美元的市场。日本公司占据被动电子元件一半以上的市场份额份额,以村田、TDK等企业为代表,其次是华新科、齐力新等台湾厂商,而中国大陆目前只能占据中低端的市场。我国的生产线主要制作老式大块头的电阻电容,小型化的电路板是完全不能用的,所需要的贴片式电阻电容大多需要进口。

军用级别的电容电阻是可以实现国产化的,即便是一些特殊定制的电容电阻,也可以满足技术要求。而在消费级别的被动电子元件方面,国内相比日本的产品有不小的差距。手机、电脑、汽车等消费类电子行业对电容电阻有很大的需求,日本在大批量生产的同时还可以保持产品的一致性。相对而言,国内企业生产的电子元件稳定性不足,每次生产的产品做不到一致。高端电容电阻的一致性对质量控制非常重要,一个电容不达标就会影响手机的充电速度。由于国内在工艺、材料、质量管控方面相对薄弱,所以各大手机品牌只会选择进口大厂商的电容电阻。例如MLCC作为消费电子行业用量最大的基础元件,目前日本的MLCC产品可以做到1000层,而中国产品只能做到300层左右,一批产品一百万个MLCC只能允许一个不合格。同一种规格的产品大品牌在细节方面更优秀,机械不容易损坏。

由于日本厂商在行业内的龙头地位,日本厂商的产能调整对市场供需会产生很大的影响。2018年2月初日本大厂京瓷宣布将于2月底停产0402、0603尺寸的104、105规格MLCC,国巨便从4月1日起调涨全系列MLCC价格,平均调涨幅度落在40~50%,高于2月份的10~20%,等于调涨幅度较2月提升2~2.5倍。三星电机、国巨、风华高科等MLCC厂商纷纷表示扩产意向。但是市占率高达60%的日系大厂,则没有扩产计划。被动元件制造公司业绩大增,今年一季度,主营被动元器件的相关上市公司业绩增长强势。国巨2018年一季度净利润10.35亿元,同比增长486.36%;华新科一季度净利润2.92亿元,同比增长240.09%;风华高科一季度归母净利润约1.16亿元,同比增长327.69%。

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3、日本厂商涨价为国产企业带来机遇

我国是全球最主要的MLCC消耗国,2017年进口总金额高达56.2亿美元,是消费电子产品的必需产品。陶瓷电容受温度影响小、寿命长、小型化,占整个电容市场比例达到60%,而MLCC又占到陶瓷电容的90%。MLCC在旗舰手机上的用量可以达到几百颗,而且随着更新换代不断增加,以iphone为例,从iphone
4S时代500颗的用量到iphone
8用量已经达到1000颗以上。2016年下半年开始,日系厂家村田、TDK等领头的MLCC企业逐渐转向车用MLCC生产,关闭了尺寸相对较大、利润率较低的MLCC产线,消费电子产品领域MLCC大涨,也为中国被动元件企业带来了难得的战略机遇期。

2016-2017年,韩国的三星和海力士让DRAM和NAND
FLASH疯狂涨价,日本则让被动元件疯狂涨价,国外厂商获取了短期的利益的同时极大的刺激了中国企业的成长,并可以利用中国庞大的市场快速崛起。被动元件的涨价会对国产下游厂家造成很大的成本压力,这给国产厂家足够的机遇占领市场份额、扩大产能。国内的优秀厂商也抓住了这次的机遇,例如风华高科净利润从2015年的6200万元迅速增长至今年一季度的1.16亿元,其他厂商同样也有较高的增长率。行业景气也带动了军工产被动元件厂家的增长,火炬电子2018年6月发布的半年报业绩预告,估计今年上半年净利润1.75亿元~1.92亿元,同比增长50%-65%。其中Q2单季度净利润更是高达1.21亿元-1.38亿元,同比增长区间为51%~72%。公司在公告中表示,受益于行业高景气度自产MLCC民品和元器件贸易毛利率大幅提升。预估行业的高景气度将会持续,带动公司主营业务产品MLCC持续成长。

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手机射频器件

1、手机射频前端组件分类

射频(RF)指的是频率范围从 300KHz~300GHz
之间的电磁波。射频器件在无线通信领域中被广泛使用,起到在发射和接收的过程中将二进制数字信号与高频率的无线电磁波信号转换的作用。射频器件市场主要分为两个方向:一个是以基站为代表的通信基础设施建设市场,功率和散热要求高,频谱效率要求高,集成度要求一般。另一个是移动终端市场,生命周期较短(1-2
年),周期性较基站射频市场弱,但规模更大。终端射频主要器件由功率放大器(PAs)、低噪声放大器(LNAs)、开关、双工器、滤波器和其他被动设备组成。

智能手机的功能日益全面,组件越来越复杂,剩余空间越来越小,对射频前端组件的集成度要求也就越来越高,因此模块化的射频前端将成为趋势,其价值将超过分立射频器件价值的总和。未来
5G 终端,集成的射频前端 RF
套片的价格甚至将超过主芯片,成为手机主板中最贵的器件。同时,5G的到来对射频芯片功耗和小型化提出了更高的要求,高频通信的射频是全球面临的普遍性难题。全球领先的射频相关企业已经展开了5G高频通信所需的射频芯片研发。博通在2016年推出了主要针对60GHz频段WiFi标准(802.11.ad)的毫米波收发机芯片BCM20138,并积极推出满足移动网络需求的高频射频器件。

目前4G全网通手机前端RF套片的成本已达到8-10美元,含有10颗以上射频芯片,包括2-3颗PA、2-4颗开关、6-10颗滤波器。5G的到来会使得RF套片的成本超过手机主芯片,物联网的爆发也对射频器件的需求推波助澜。手机射频前端模块和组件市场2016
年市场规模为101亿美元,预计到 2022 年将达到 227亿美元,7 年复合增速为
14%。其中滤波器为第一大市场,年复合年增长率为
21%,功率放大器为第二大市场,复合年增长率近
1%。滤波器约占整体成本50%,是射频的重要组成部分。但是,在滤波器方面,主要供货厂商为美国企业Avago、Qorvo、Skyworks以及日本企业TDK、村田、太阳诱电,我国必须完全依靠进口。

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2、全球手机射频器件市场格局

2018年射频芯片市场可达150亿美元,而高端市场基本被Skyworks、Qorvo和博通3家垄断,高通也占一席之地。国货只能卖给一些小品牌手机,且多为2G、3G芯片,4G射频芯片基本依赖进口。手机上的射频芯片占整个线路板面积的30%~40%。目前手机中所有核心器件都完成了国产化,只有射频器件仍然95%由欧美厂商主导,尚未有亚洲厂商可以进入市场。但是国内在军工等方面的射频本身已经存在一些积累,近几年国内射频的公司也取得了很大的突破。一些有历史背景的公司如德清华莹、好达等产品在手机品牌客户加速认证,一些有海外经历的创业公司如
Vanchip、卓胜微、瑞宏和瑞石等也取得了非常快速的成长。未来几年在switch、saw
filter、PA
和上游晶体材料上面将持续推进国产化替代,相应的A股上市公司信维通信、天通股份和三安光电等标的将持续受益。

5G通信的到来为射频前端带来诸多挑战,包括更多射频通路下的布局空间挑战、更多射频通路下的成本挑战、更高功率输出、更高工作频段对射频器件性能的挑战。目前在射频前端的各个市场中,
SAW 滤波器的供应商主要是美国和日本厂商,包括 Qorvo、博通(收购
Avago)、Skyworks、Murata、TDK 和太阳诱电。其中 Murata 占据 SAW 滤波器的
50%的市场,其次则是 TDK。 BAW 滤波器市场基本由 Qorvo 和 Avago
垄断。中国厂家由于在专利和工艺方面尚未成熟,目前只在低端的
SAW滤波器市场上可以量产,供应商有麦捷科技、中电德清华莹、华远微电、无锡好达电子,其中只有无锡好达和华远微电打入了手机市场。国内厂商的滤波器还不能做进集成模块,只能做成低端外挂的分立器件,滤波器是中国厂商进军手机射频前端的最大门槛。

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3、国内外射频器件主要厂商

射频器件目前市场规模超过200亿美元,4G+、5G、物联网等对射频器件的爆发性需求也会加速它的发展。目前95%
RF器件依靠进口的现状给中国芯片巨大的增长空间,移动通讯领域的平台厂商高速进入射频行业,也让我们重新审视国产射频芯片的发展。过去几年虽然出现了数家国产专业射频芯片设计企业,但大多徘徊在2G、3G的低端领域,在4G手机的射频前端方案,还少有可参与高端竞争的产品。不过,国产射频器件最近也开始有亮点出现,唯捷创芯(Vanchip)公司针对高通平台开发的最新一代4G射频Phase2-61产品,Vanchip的这款产品是历史上国产射频方案第一次在整体性能指标方面赶上和超过了世界一线厂家的主力产品。该款产品同时也可以应用在MTK平台上,高频段功耗表现同样惊艳。滤波器产品的国产替代化同样也取得了一定进展,利用2016年手机元器件整体缺货的机会,无锡好达电子的SAW滤波器产品成功进入中兴、金立、魅族等手机供应链。另一方面,国内功率放大器设计厂商如紫光展锐等,也成立了MEMS研发团队,力争在滤波器、双工器等领域取得突破。

随着5G手机和无线基础设施技术的成熟,相关应用将会出现。许多厂商已经在为占领新的市场提前做好了准备。二月初,高通和TDK联合宣布合资企业—RF360控股新加坡有限公司已筹备完成,合资企业将协助高通射频前端业务部门为移动终端和新兴业务领域提供射频前端模块和射频滤波器的完全整合系统,包括CMOS、SOI与砷化镓功率放大器、广泛的切换器产品组合、天线调谐、低噪声放大器以及封包追踪解决方案。归入紫光展锐的锐迪科也在强势出击射频前端市场。华为海思也一直在开发自己的射频前端方案。此外,英特尔(Intel)、三星(Samsung),以及领先的RF
CMOS/SOI代工厂(GLOBALFOUNDRIES、TOWERJAZZ、台联电、台积电等)都在布局5G射频产业。

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工业软件

1、工业软件分类

工业软件按照应用分为研发设计类、生产调度和过程控制类、业务管理类三大领域,具有分析、计划、配置、分工等功能,能够从机器、车间、工厂层面提升企业生产效率、促进资源配置优化、提升生产线协同水平,对工业化与信息化融合、数字世界与物理世界融合有举足轻重的作用。

研发设计类软件市场外资企业占据着主导地位,CAD
类软件国内企业大多以跟随为主,PLM
类软件国内企业在影响力和成熟度方面与行业龙头存在一定差距,EAD
类软件也基本被外资企业垄断。业务管理类软件市场中外企业竞争激烈,市场格局逐渐固化。主流企业开始转移战略中心,如SA与Oracle等外商结合自身储存业务优势发展云服务,SaaS
业务已实现快速增长。生产调度和过程控制类软件企业前身是大型流程型工业企业的信息化部门,初时带有一定的行业特色,而后随着企业发展演化至多元化,跨界发展成为趋势。细分行业来看,电力、能源等行业仍由外商占领头地位。

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2、全球工业软件市场格局

2016年全球工业软件市场规模达到3531亿美元,同比增长5.4%,中国工业软件市场规模达到1247.30亿元,同比增长15.5%,增速高于全球工业软件市场。目前,我国工业软件市场规模仅为全球的十九分之一,但我国工业生产总值占全球比重却超过20%,未来国内工业软件发展空间广阔。工业软件构成中主要以业务管理为类主,占比达到53%,生产调度及过程控制类占比25%,研发设计类占比22%。

在研发设计类软件中,外资企业以达索、西门子PLM、Autodesk为代表占有技术和市场优势,国内企业如神舟航天软件、金航数码等在军工航天领域占据较大市场份额,而数码大方、英特仿真等企业在研发投入占比方面领先其他企业。总体来看,在汽车研发、建筑CAD等领域,未来竞争将十分激烈。

在生产控制软件领域,西门子继续保持行业龙头地位,而南瑞、宝信、石化盈科等企业在电力、钢铁冶金和石化行业深耕多年,客户数量多且关系稳定。由于行业间差异较大存在壁垒,生产控制软件领域的企业业务大多数集中在垂直行业内部,率先突破行业壁垒拓展业务将成为企业制胜的关键。MES在发达国家已实现产业化,而我国MES行业发展历程较短,相关企业目前普遍有规模较小,竞争力较弱,并且现阶段国内制造业企业中
MES 的使用率仍然较低,市场潜在发展空间巨大。

信息管理类软件市场目前处于群雄割据的状态。ERP行业市场、技术壁垒较高,呈现出寡头市场的特征,少数几个领导厂商占据绝大部分市场份额,拥有市场定价权并分享主要利润。SAP、Oracle
等国外厂商一直占据主导地位。本土厂商在国内软件市场有得天独厚的优势,在经历了导入、成长和普及的长期发展过程以后,中国
ERP
企业的发展进入了新阶段,同时用友、金蝶等厂商坚定发展云计算业务,使得本土厂商孕育出弯道超车的可能。截至
2017 年上半年,金蝶云服务收入的占比近
27%,公司在云服务上积累的先发优势有助于其充分享受行业云化带来的红利。

总体来讲,国内自主工业软件发展现状可以概括为“管理软件强、工程软件弱;低端软件多,高端软件少”。但是我国工业软件市场规模的逐年增长,这一现状正在改变。2017年中国工业软件行业市场规模达到1412.4亿元。在中国制造2025的大背景下,工业企业转变发展模式、加快两化融合成为大势所趋,工业软件以及信息化服务的需求仍将继续增加,预计2018年中国工业软件市场规模将达到1622.8亿元。

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3、国内外代表企业

在国家科技重大专项以及相关产业政策的支持下,中国工业软件从无到有已基本形成完整的国产工业软件产品体系。国内工业软件发展可以分为三个阶段:第一,是软件本身的发展阶段;第二,是软件的协同应用阶段,在这个阶段业务流程进行串通和优化;第三个阶段是“工业云”的阶段,在这个阶段软件不再是单一的软件,而是集成多种软件,并提供“软件+服务”的整体解决方案。在中国工业软件市场上,80%的设计软件、50%的制造软件等核心工业软件均为国外品牌所占领,中国企业仍然是屈指可数。

我国也有在电子CAD技术基础上发展起来的自主EDA软件,例如华大EDA和EasyEDA等产品。经过了多年的技术积累,拥有一大批成功用户案例。对于模拟电路或全定制设计电路,国产EDA与美国主流EDA工具在设计原理上并无差异,但软件性能却存在不小差距,主要表现在对先进技术和工艺支持不足,和国外先进EDA工具之间存在“代差”。国外EDA三大巨头公司Cadence、Synopsys及Mentor,占据了全球该行业每年总收入的70%。

但是,随着国家政策大力推进相关产业发展,国内也涌现出了一些优秀的工业软件企业。中望软件坚持自主研发创新,让中国拥有了自己的二维CAD和三维CAD/CAM自主技术,改变了世界CAD技术格局。中望软件是国际领先的CAD/CAM软件与服务提供商,国内唯一同时拥有完全自主知识产权二维中望CAD、高端三维CAD/CAM软件中望3D的国际化软件企业。中望软件用二十年的时间实现了国产CAD软件“从二维到三维,从CAD到CAM”的跨越式发展”。目前,中望软件在持续夯实二三维CAD核心技术的基础上,正投入力量自主研发专业CAE软件。未来中望软件将能一站式满足用户从CAD设计到数据分析,以及生产制造全流程的应用需要。

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环氧树脂

1、环氧树脂行业发展

碳纤维产业链包括上游原丝生产、中游碳化环节、下游复合材料及其应用,环氧树脂作为复合材料可以使碳纤维质量比金属铝轻,但强度却高于钢铁,并且具有耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变等特性。环氧树脂具有优良的物理机械和电绝缘性能,附着力强,能将碳纤维粘接在一起。碳纤维按照力学性能可分为高强型、超高强型、高模量型和超高模量型。采用日本东丽公司的产品代号,T指横截面面积为1平方厘米单位数量的该类碳纤维可承受的拉力吨数。目前,我国已能生产T800等较高端的碳纤维,但日本东丽早在上世纪90年代就已经掌握这一技术。环氧树脂的耐候性与玻璃化转变温度有直接关系,复合材料在航空领域应用时,普遍要求环氧树脂玻璃化转变温度不能低于180℃,而目前国产树脂领域绝大多数企业还不具备相关技术。

2000年以来,随着国民经济快速,稳健发展,环氧树脂行业也得到了长足进步。中国环氧树脂业生产量由2000年的6万吨增加到2005年的30万吨以上;消费量由2000年的18万吨增加到2005年的65万吨,年均普遍增加率达30%。2017年环氧树脂产业链上各产品景气度明显上升。双酚A市场亦创下3年来新高,达到2014年7月份中旬水平。液体树脂更是达到了2009年以来的新高。环氧氯丙烷、固体环氧树脂达到了2012年以来7年的新高。其中环氧氯丙烷更是表现亮眼,年内振幅高达136.84%。

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2、全球环氧树脂行业格局

2016年世界环氧树脂总产能约为477万吨/年。近年,全球环氧树脂企业经过一系列的兼并重组,前三甲为陶氏化学、台湾南亚塑胶和迈图特种化学,其产能分别占全球总产能的15%、12%和10%。目前国内中、低端品种产能严重过剩,高端产品严重依赖进口。大量高附加值、高技术含量的环氧树脂仍然依赖进口,如高纯度电子级环氧树脂、高纯度耐辐射环氧树脂、高纯度阻燃环氧树脂、高纯度液晶环氧树脂、高纯度多官能团环氧树脂等。我国是环氧树脂生产大国,但还不是强国。高端碳纤维在波音B787机型上的应用,使用东丽公司生产的碳纤维复合材料已占总材料用量的50%。2016年,东丽公司的碳纤维产量约为4万吨;而我国碳纤维企业30多家,总产能2万吨左右,实际产量约7000吨。

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3、国内主要厂商

中国环氧树脂产能占全球高过45%,包括外企在中国的生产工厂如陶氏化学,韩国国都,台湾长春,台湾南亚塑胶,宏昌化工,香港建滔化学;也有本土优秀企业如三木化工,扬农化工,巴陵石化等。2000年我国环氧树脂产能达到为16万吨,产量为10万吨。2007
年年产能达到100万吨。2016年产能进一步增至255万吨。预计未来中国环氧树脂产能还将进一步增长。未来5-10年,中国环氧树脂行业将会进一步规范化,生产成本过高、环保不合格、产品档次低的企业将被淘汰。同时,国内支柱产业加快发展给环氧树脂行业带来无限商机,如汽车领域,信息产业,能源、交通运输、建筑产业,这些发展方兴未艾的支柱产业都是应用环氧树脂的生力领域,会对环氧树脂带来巨大的市场需求。此外,2018年4月商务部出台对美加征关税商品清单中也有环氧树脂,这将大大有益于国内环氧树脂企业的发展。

中国环氧树脂制造商众多,但万吨级规模以上的企业为数不多。中国环氧树脂主要研发生产企业有广州宏昌电子材料工业有限公司,巴陵石化岳阳石油化工总厂,蓝星星辰新材料有限公司,广东汽巴高分子化工有限公司,江苏三木集团公司,大连齐化化工有限责任公司,无锡迪爱生环氧有限公司等。

宏昌电子公司为中国第一家有能力生产高端电子级环氧树脂的专业生产厂商,主要产品为电子级环氧树脂。公司产品可应用于电子行业的覆铜板、发光二极管、回扫变压器、电容器等电子零件,以及环氧模塑料、航天及军事用途的特殊复合材料、胶粘剂与工艺品等行业。生产能力已达7.3万吨/年,其中液态环氧树脂产能为5.5万吨/年。公司的高端电子级环氧树脂可完全替代进口电子级环氧树脂,填补中国在高端电子级环氧树脂的空白。环氧树脂产品已有符合覆铜板行业无铅制程的环氧树脂、无卤阻燃环氧树脂,应用于LED封装的环氧树脂,风力发电机叶片用的环氧树脂等,都是属于符合绿色环保和节能产业方向的产品。

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光刻胶

1、光刻胶应用种类分布

光刻胶是国际上技术门槛最高的微电子化学品之一,在大规模集成电路的制造过程中,光刻和刻蚀技术是精细线路图形加工中最重要的工艺,占芯片制造时间的40%~50%,光刻胶是光刻工艺得以实现选择性刻蚀的关键材料。光刻胶的应用范围主要有PCB板,LCD,LED和半导体,前面三种技术要求相对较低,但我国企业仍然没有实现完全自给。而半导体光刻胶技术壁垒较高、市场高度集中,几乎被日美企业垄断,生产商主要有日本JSR、信越化学工业、日本TOK、陶氏化学等。

光刻胶的波长与集成电路线宽相适应,由紫外宽谱向g线(436nm)→i线(365nm)→KrF(248nm)→ArF(193nm)→F2(157nm)的方向转移,并通过分辨率增强技术不断提升光刻胶的分辨率水平。目前,半导体市场上主要使用的光刻胶包括G线、I线、KrF、ArF四类光刻胶,其中G线和I线光刻胶是市场上使用量最大的光刻胶,在半导体制程不断缩小的情况下仍有需求。ArF浸没式的制程节点已至22nm,是目前最为先进的技术。日美企业基本垄断了g/i线光刻胶、KrF/ArF光刻胶市场。g线,i线,KrF,ArF四种主要的光刻胶,前面两种我国已经能量产,KrF已经通过认证,ArF光刻胶将在2020年研发完成并完成认证。中国本土光刻胶企业的发展还有赖于本土集成电路制造企业的壮大,而目前我国还不是全球集成电路制作中心。

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2、全球主要厂商

光刻胶成分复杂,主要成分有高分子树脂、色浆、单体、感光引发剂、溶剂以及添加剂。涉及技术复杂,需从低聚物结构设计和筛选、合成工艺的确定和优化、活性单体的筛选和控制、色浆细度控制和稳定、产品配方设计和优化、产品生产工艺优化和稳定、最终使用条件匹配和宽容度调整等方面进行调整。作为生产光刻胶最重要的色浆,至今依赖日本。而核心技术至今被TOK、JSR、住友化学、信越化学等日本企业所垄断。

过去我国对发展集成电路产业的规划布局不合理、不完整,重视生产加工环节的投资,而忽视了重要的基础材料、装备与应用研究。所以现在呈现的状态是整个产业中间加工环节强,前后两端弱。我国在2000年左右才开始着手光刻胶的研发,目前整体还处于起步阶段,工艺技术水平与国外企业有很大的差距,尖端材料及设备仍依赖进口。例如,京东方目前已建立17个面板显示生产基地,其中有16个已经投产,但京东方用于高端面板的光刻胶仍然由国外企业提供。目前光刻胶市场上的参与者多是来自于美国、日本、韩国等国家,包括陶氏化学、杜邦、富士胶片、信越化学、住友化学、LG化学等等,中国公司在光刻胶领域也缺少核心技术。

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3、国产化进程及主要厂商

与国外先进光刻胶技术相比,国内产品落后4代,目前主要集中在PCB光刻胶、TN/STN-LCD
光刻胶等中低端产品。PCB领域已初步实现进口替代,LCD
和半导体用光刻胶等高端产品仍需大量进口,正处于由中低端向中高端过渡阶段。

PCB光刻胶:自2002年起,我国逐渐从 PCB 光刻胶进口大国转变为PCB
出口大国。2015年我国PCB光刻胶产值达12.6亿美元,占全球市场份额高达70%。在PCB领域,干膜已被外资把控,油墨部分已有国产替代,进口替代率达到46%,容大感光、广信材料等公司是主要参与者。

LCD光刻胶:我国高档 LCD
光刻胶基本依赖进口,市场主要由日本及韩国的厂商垄断。国内厂商在该领域也已起步,目前北京科华、苏州瑞红、飞凯材料等可以生产一些彩色光刻胶,在该领域进行布局。晶瑞股份在TP用光刻胶方面市场占有率较大,并已经向TFT
array阵列用光刻胶布局,永太科技、上海新阳等公司是滤光片用彩色和黑色光刻胶的进口替代参与者。

半导体光刻胶:国内半导体光刻胶市场基本被国外垄断,日美企业垄断 g/i
线光刻胶、KrF/ArF 光刻胶市场,生产商包括
JSR、TOK、陶氏化学等。国内企业持续加大研发投入和创新,如苏州瑞红、北京科华等,有望持续引领半导体光刻胶国产化进程。分立器件用光刻胶已经完全实现进口替代,集成电路用光刻胶已经实现了部分技术突破。国家高度重视,晶瑞股份和北京科华(南大光电持股31.39%)是两大主要标杆企业。

国家对半导体在资金、政策上大力支持,国内光刻胶企业数量从2012年的5家增长到2017年15家,少数企业在中高端技术领域已取得一定突破。苏州瑞红和北京科华分别承担了02专项i线(365nm)光刻胶和KrF线(248nm)光刻胶产业化课题。目前,苏州瑞红实现g/i线光刻胶量产,可以实现0.35μm的分辨率,248nm光刻胶中试示范线也已建成。北京科华KrF/ArF光刻胶已实现批量供货。

苏州瑞红

苏州瑞红是上市公司晶瑞股份的全资子公司,1993年开始光刻胶的生产,是国内最早规模化生产光刻胶的企业之一,承担了国家重大科技项目02专项
“i线光刻胶产品开发及产业化”项目,在国内率先实现目前集成电路芯片制造领域大量使用的核心光刻胶的量产,可以实现0.35μm的分辨率。

北京科华

北京科华成立于2004年,建有国内第一条拥有自主知识产权的年产500吨i线光刻胶生产线,打破了我国i线光刻胶长期依赖进口的局面,目前其已完成了年产能10吨的248nm
KrF光刻胶生产线的建设。据悉,北京科华193 nm
ArF干法光刻胶中试产品也已完成在国内一流集成电路制造企业的测试。

星泰克

星泰克成立于2010年,专业从事高性能光刻胶及配套试剂的研发、生产和销售,目前产品包括图形化蓝宝石衬底(PSS)专用光刻胶、剥离(lift-off)光刻胶、柔性光刻胶、纳米压印光刻胶、高硅耐刻蚀光刻胶、DUV光刻胶、王水光刻胶及各类显影液和去胶液等,广泛应用于LED、LCD、IC、MEMS、封装等领域。

飞凯材料

飞凯材料主要从事高科技领域适用的紫外固化材料及其他新材料的研究、生产和销售,目前逐步渗入包括光刻胶在内的其他紫外固化材料及其他新材料应用领域,其光刻胶项目(主要用于PCB领域)已于2016年3月全部建设完毕并投入使用,光刻胶产品已通过两家客户认证,TFT光刻胶、LCD
光刻胶目前正处于客户认证过程中。

上海新阳

今年3月,半导体材料企业上海新阳发布公告称,拟与合作方共同投资设立子公司开展
193nm(ArF)干法光刻胶研发及产业化项目,计划总投资
2亿元人民币,其中全球最早涉足193nm光刻胶技术人员之一邓海博士的技术团队在子公司占股20%。

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数据库管理系统

1、全球数据库管理系统排名

数据库管理系统其功能和常见的图书管理系统没什么差别,挑战在于当数据量达到TB或PB级别时,关系型数据库管理系统(RDBMS)的性能将会下降。目前全世界最流行的两种DBMS是甲骨文公司旗下的Oracle和MySQL,其他竞争者还有IBM公司的DB2、Informix,微软公司的SQLserver以及开源的MariaDB等等。目前,甲骨文、IBM、微软和Teradata几家美国公司占据了大部分市场份额。国内DBMS企业最早源自1990年代的高校,但经过多年的研发,产品的稳定性一直不足,不敢做有挑战性的性能测试,无法让市场信服,国内企业更加不敢“委以重任”。DBMS国货的市场份额非常少,而且银行、电信、电力等要求极端稳妥的企业,不会考虑国货,一线技术人员对国产化替代积极性不高。况且,传统的数据库管理系统具有先发优势、完善的售后技术支持,系统迁移需要支付高额的迁移成本,因此企业难以迁移到新系统。

DB-Engines排名在业界引用较多,权威性很高,相对客观。DB-Engines通过6个方面的统计数据综合评估各个数据库产品得分并给出综合排名:1)
数据库相关网站数量;2) 公众关注度;3) 技术讨论活跃度;4) 招聘职位;5)
专业档案;6)
社交网络信息。根据DB最新公布的排名,Oracle、MySQL、Microsoft SQL
Server依旧保持前几名的位置,但是其市占率相比于2017年有所下降。

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2、国内数据库管理系统开发优势、劣势

目前中国数据库厂商大多是基于开源数据库引擎开发或基于成熟数据库源码进行自主研发。但仍然不是国产数据库的最终出路。真正的自主研发应当采用全新架构,从零开始设计和实现数据库的方式,周期长、难度高,但是国内也有公司有所进展。OceanBase团队用了七年的时间从零开始自研成功了一款通用关系数据库。从淘宝收藏夹开始试水,全部替换支付宝的Oracle数据库,最后承载蚂蚁金服100%业务。2017年“双十一”时期,支付宝支付峰值高达到25.6万笔/秒,数据库操作峰值达4200万次/秒,OceanBase顺利完成了任务,以分布式架构在普通硬件上实现了金融级高可用性和性能。2016年世界互联网大会,OceanBas作为国产数据库产品第一次入选世界互联网领先科技成果。

相对于国外的数据库产品,中国目前尚无世界级的基础软件企业。相较于起步早且发展成熟的Oracle,国产数据库在技术储备、研发投入、产品成熟度、品牌、上下游生态环境、客户规模等方面都有很大的劣势。2016年我国数据量软件市场规模增长至101.45亿元,而国产数据库占比不足10%。另外,国内市场尚未成熟,国产软件为了抢占市场,使用低价策略,不断压缩国产软件的市场利润。数据库领域的人才竞争压力也很大,市场上对高级人才的需求量极大,进行人才储备也是目前国产数据库厂商最大的诉求。海量的用户和客户与有限的团队力量之间的矛盾是很多企业正在面临的痛点。

但是国产数据库也有自身的优势所在。国产数据库由于是本地化原厂服务,在服务上有很大优势,各个厂商都力争提供良好的服务来弥补产品上的不足。另外,中国市场用户众多,应用场景复杂程度较高,在中国精心打磨出的产品几乎可以应用到任何地方。OceanBase成功应用于蚂蚁金服后,全球第三大电子钱包PayTM(印度)核心系统也完全采用OceanBase数据库。此外,国产数据库厂商可以为用户的特殊应用场景提供定制化解决方案,可以针对用户要求对数据库进行定制开发。过去国产数据库很少受到资本市场的青睐,但近年来随着国产基础软件成熟度的不断提高,整体的投资环境越来越好,除了传统基础软件厂商之外,互联网厂商、行业集成商等也开始投入资源研发数据库。2017年PingCAP获得了由华创资本领投,多家投资机构跟投的1500万美元B轮融资,偶数科技也在2017年完成了共计数千万元的天使轮和A轮融资。

3、国内主要厂商

总体来看,国产数据库产品已经取得了明显进展:厂商发展迅速、进入国际视野、获得权威机构认可、产品已具备金融级性能和可用性、逐渐进入大中型企业核心应用等等。随着互联网、云计算的繁荣发展,分布式IT基础架构逐渐取代了传统的Scale-up架构,开源数据库开始流行,并且快速增长。如今,开源数据库在全球数据库前五名中稳占三席,MySQL受欢迎程度直逼Oracle。与此同时,国产数据库厂商快速成长,一些明星企业产品逐渐进入政府和大中型企业的核心系统,开始了国际化的进程。在2017年Gartner数据库厂商推荐报告中,中国厂商阿里云、SequoiaDB巨杉数据库、南大通用Gbase入选。在Gartner
2018年分析型数据管理解决方案魔力象限中,南大通用、阿里云、华为入选。

中国数据库领域还出现了很多致力于解决企业业务长期以来无法解决的痛点问题的新入局者,例如PingCAP和偶数科技。他们都刚刚发布了产品的新版本,TiDB
2.0 RC1和Oushu Database
3.0。TiDB是一个分布式关系型数据库,主要解决在数据量持续增长的情况下,传统单机关系型数据库面临的单点故障或单点容量限制等问题。Oushu
Database是基于HAWQ打造的新一代数据仓库,采用了存储与计算分离技术架构。目前,众多国产数据库产品已经逐渐进入到众多企业系统中。巨杉数据库在金融领域表现突出,其数据库已应用在超30家银行用户的生产系统中。而达梦和南大通用的产品应用得更为广泛,覆盖了银行、国企、政务等众多核心行业领域。

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微球

1、微球主要应用领域

纳米微球是纳米和微米级的球形粒子,广泛地应用于现代工业生产和生活的方方面面,食品安全检测、疾病诊断、环境监测等许多行业都会涉及到微球的应用。同时,微球也是光电液晶面板的关键材料。中国光电液晶面板行业正在突飞猛进中,高世代液晶面板线的产业布局掀起了该领域的投资热潮,中国液晶面板的全球市场占有率达到30%,但面板中的间隔物微球等关键材料仍然依赖进口。粒径高度均一的微球可以作为间隔物用于控制液晶盒厚;导电金球是连接芯片和面板的关键材料;利用微球的光学性能把微球涂到塑料膜的表面可以将点光源变成面光源,是背光源膜组的重要部件。

微纳米材料对国家战略性新兴产业的发展意义重大。在新医药领域,功能性多孔微球几乎是所有生物药和天然药分离纯化过程中不可缺少的材料。同时,微球作为药物缓控释的载体可以减小药物的毒副作用,增加药物的有效性,提高药品的质量。在食品安全检测领域,利用功能性微球的选择性吸附功能可以富集浓缩食品里极微量的有害物质,精确检测到有害物质的含量。在LED
照明领域,在LED芯片或封装材料里加入微球不仅可以大幅度提高LED发光效率,还可以增加光的柔和性。在化妆品领域,添加微球到在化妆品里不仅可以增加手感和抗紫外功能,还可延长有效成分的稳定性。在水处理领域,功能性微球即离子交换树脂已广泛地用于去除水里的杂质,以制备高纯水用于半导体和医药领域。在血液净化领域,微球可以用来选择性地去除血液里的有害物质,以达到血液净化的目的。

在医疗诊断领域,磁性和荧光编码微球已被广泛地应用于免疫分析,用于多样品或多标靶的高通量检测。在酶催化领域,微球作为酶固定的载体可以保持酶的高度专一性和催化效率,提高酶的稳定性和寿命,减小酶对产品的污染,实现生产的连续化和酶的循环使用。在标准计量领域,标准颗粒是用于计量领域的标准物质,可用于粒度分析仪的标定校准、滤材检测、粒子的评价、粉体的分析、环境科学、大气污染的研究等领域。在农业领域,微球作为缓控释载体可以有效控制杀虫剂的释放,增加杀虫剂的有效性,降低杀虫剂对环境的污染及毒性。在军事领域,微纳米材料已广泛地用于隐形飞机、防生化武器等。

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2、国内外微球技术差距

2017年大陆的液晶面板出货量达到全球的33%,产业规模有几千亿美元,位居全球第一。但面板中的间隔物微球,以及导电金球,全世界只有日本一两家公司可以提供。基础材料方面,国内基础原料质量差。苯乙烯的国内产能虽然位居世界首位,但是萘含量高,用其生产出来的间隔物微球机械强度低、变形大,不能满足控制液晶显示的要求。另外,生产高性能微球需要用不锈钢反应釜。国产反应釜生产的微球铁含量超标,需要用进口反应釜的铁含量才能达标。技术工艺方面,纳微科技有限公司的江必旺博士经过十多年研发,绕过“筛分法”,发明“种子法”,打破了日本的技术垄断,种子法生产周期只有6天,让下游产业极大受益。虽然纳微开发了比日本先进的微球制造技术,但国产的原料质量及不锈钢性能仍然拖后腿,会浪费大量时间和精力。

3、国内微球技术研发进展

在微球技术的研发探索中,苏州纳微科技有限公司是国内的先行者。纳微科技开发出微球单分散精准控制技术,根本性解决了间隔物微球的研制和量产难题。相比于国外公司,纳微在制备成本、供货周期及产品规格等方面都有较大优势。国外主要通过精细筛分来实现对微球直径的控制,而纳微科技采用了更先进的“种子法”来制备,可以将6个月的生产周期缩短至6天,这是纳微科技的独特优势。目前,纳微科技已能够提供粒径范围从5纳米到1000微米范围内不同结构、不同材料组成、任意大小单分散微球,产品种类超过3000种,成为世界上能够提供最多品种的单分散性微球产品的供应商,也是跨最多领域微球应用技术的领导者。目前公司已申请了20多项发明专利,产品成功地应用到不同领域。

在平板显示领域,纳微间隔物微球已成功地取代日本进口产品,获得近50%国内市场份额,用于光扩散膜(板)的光扩散微球已取得中试成功,下半年将投入规模化生产。用于连接芯片和面板的关键材料导电金球也已获得研发成功,年底将实行产业化。在生物医药领域,纳微开发的生物分离纯化介质微球成功地应用于国内外胰岛素、高端抗生素、抗体等生物制药过程,打破了国外对国内分离纯化介质的长期垄断。纳微已成为继美国GE之后第二家可规模化生产高效单分散聚合物分离介质的公司。目前也是全球唯一一家可规模化生产单分散二氧化硅色谱填料的公司。在食品安全检测领域,纳微首次开发出单分散固相萃取填料,可用于富集、浓缩食品样品中的微量物质,使得食品安全检测更加精确可靠。在标准计量领域,纳微已开发出一系列标准颗粒,标准颗粒的种类已位居世界前5名。在医疗诊断领域,纳微研发的功能性磁性微球已用于诊断试剂,目前正与其它厂家合作开发荧光编码微球用于高通量诊断领域。

药物微球方面,2009年,丽珠成功研发并产业化上市了中国第一个缓释微球制剂——注射用醋酸亮丙瑞林缓释微球。2011年始,丽珠开始对微球制剂共性关键技术问题进行深入研究,并开发一系列新品种。2013年,丽珠从海外引进以徐朋博士为首的缓释微球技术团队。另外,圣兆药物微球制剂进展也较快。圣兆药物成立于2011年,2015年挂牌新三板。公司致力于打造国内领先的创新制剂研发平台。预计在研S3项目、B01A项目2017年下半年进入生产试验阶段开始生产工艺验证,并制备临床试验样品。按产品的研发周期预判,相关产品或可在2020~2021年上市。公司研发主管经验丰富,产品上市可期。

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高端轴承钢

1、国内高端备用钢材现状

超大输量管线钢和第二、第三代汽车钢的需求量未来将大幅增加,钢铁材料的发展方向和趋势是高洁净度、高均匀性、超细组织、高精度和高附加值,国内钢铁制造急需解决关键基础钢铁新材料先进的制造工艺和用户应用技术。我国关键基础钢铁新材料的质量、性能、绿色化水平显著提高,但高端装备用材料方面仍然与国外有很大差距。一般而言,在钢铁行业8个PPM的钢属于好钢,5个PPM的钢属于顶级钢,高端轴承所需要的正是顶级钢材。高端轴承用钢的研发、制造与销售基本上被世界轴承巨头美国铁姆肯、瑞典SKF所垄断。这些国外厂商在山东烟台、济南采购中国的低端材质,运用他们的核心技术做成高端轴承,转而以十倍的价格回售给中国市场。钢材的工艺技术发展水平、品种质量状况明显优于国内钢材。高端装备用钢铁材料需要国家、行业等方面的政策支持,加强了关键技术突破,同时还需要产业规模扩大、产业链完善,关键钢铁材料功能性明显、具有特定的服务领域。

目前我国高端备用钢铁材料行业发展与国外的差距主要体现在三个方面。一是钢材生产工艺较为落后、产品自主开发能力弱。高端装备钢铁材料产品结构偏低端,关键基础钢铁材料严重依赖进口,关键技术如特种耐腐蚀油井管、船用耐蚀钢、高速铁路用车轴及轴承钢、高标准模具钢等关键基础钢材产品仍然受制于人。二是产品开发与下游市场需求衔接不够。企业间合作松散,协同创新能力欠缺,产品开发与用户企业实际需求结合不紧密,严重阻碍了高端装备关键基础钢材的发展。三是相关标准不能适应用钢行业快速发展的要求。生产工艺控制水平不够高、生产管理控制指标宽松会造成国内优质钢材产品批次质量波动较大。企业精细化管理和生产水平较低,生产技术水平落后于装备水平。

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2、国内外高端钢铁产品差距

国内外高端钢铁产品的差距可以从以下四个领域的用钢现状体现出来。

在海洋工程装备与高技术船舶关键用钢方面,我国亟待开发高端品种。目前,从用量上看,我国90%的海洋装备用钢都可以自给,但从品种规格上看,占牌号数量70%的高端海洋装备用钢严重依赖进口。

在新型高铁和城市轨道用钢方面,我国发展并不均衡。当前,我国动车组整车技术在世界范围内处于并跑或领跑地位,但在轮对、转向架以及变速箱等关键技术中的关键材料生产上整体仍然处于跟跑或并跑阶段。其中,我国高速车轮应用时间较短,仍部分依赖进口。国内动车组车轴主要依赖进口,在动车组车轴技术要求、材料技术标准等方面缺乏系统的技术储备。国内主机厂生产的动车组所用的轴箱轴承品牌均为欧洲、日本的,我国真空脱气轴承钢冶金质量的稳定性和疲劳寿命与国外高品质真空脱气钢(高铁轴承用钢)存在一定差距。

在大型飞机结构性关键部件用钢方面,我国整体水平基本上可以满足国防军工、装备制造、国民经济发展要求,但与国际先进水平相比,仍存在较大差距,处于跟跑状态,在高性能理论设计和计算、广度和深度研究、先进设备生产、工艺参数优化等方面仍需努力。

在航空(航天)发动机及燃气轮机用高温合金方面,我国处于跟跑阶段,但在高温合金的研制和生产水平方面,与先进国家的差距正在拉近。

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3、国内主要公司

国内特钢行业中,太原钢铁(集团)有限公司、中信泰富特钢集团、东北特钢集团、宝钢特钢有限公司、西宁特殊钢股份有限公司、宝钢不锈六家国有特钢企业,是特钢行业的优势企业,在行业中占有引领地位。六家企业产能总计达2800万吨钢,其中不锈钢达600万吨,轴承钢200万吨,合金工模具钢80万吨,合金结构钢800万吨,棒材1600万吨,线材200万吨,板材400万吨,管材100万吨.六家特钢企业生产已在数量上与国民经济发展大体适应。民营企业方面,天工国际有限公司、久立集团股份有限公司、永兴特种不锈钢股份有限公司,三家民营特钢企业的专业化、制品化特色突出,能对特钢行业转型升级提供借鉴经验。

2017年国内轴承钢品种产量总计达到300万吨以上,国内各钢厂在轴承钢品种方面产量差距也相对较大,前三名的中信特钢、东北特钢、巨能特钢的产量之和占国内总产量近60%的份额。国内高端轴承钢技术近日也取得了最新的突破。2018年7月,西王特钢首批高端稀土轴承钢顺利生产下线,技术性能达到了国际先进水平,产品品质超过了美国、欧洲相关标准,解决高端轴承钢技术“卡脖子”难题指日可待。

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高压柱塞泵

1、高压柱塞泵产品分类

高压柱塞泵是高端液压装备的核心元件,被称作液压系统的“心脏”。液压系统广泛应用于农林机械、化工、轻纺机械、能源工业机械、冶金工业机械、建材工业机械、机床行业,以及军工、航空航天、船舶等等。发达国家生产的95%的工程机械、90%的数控加工中心、95%以上的自动线都采用了液压传动技术。液压系统对于机械设备至关重要,而液压系统由动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和液压油五个部分组成。液压泵作为动力元件向整个液压系统提供动力,液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵、柱塞泵和螺杆泵。

高压柱塞泵属于动力元件。中国二重生产的国际最大的8万吨级模锻液压机,其高压柱塞泵就是进口美国的产品。我国的坦克、装甲车等军工机械,绝大多数使用的是进口高压柱塞泵。这些进口的液压泵,每台价格都在20万元以上。而这些液压泵的更换和维修,都会受到外国公司供货周期和提供服务的牵制。按用途的不同来分类,进口高压柱塞泵的种类非常多。高压柱塞泵大致可以分为以下几类:

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2、国内外液压工业差距

我国液压工业的规模在2017年已经成为世界第二,但产业大而不强,额定压力35MPa以上高压柱塞泵90%以上依赖进口。高性能的柱塞泵,美德日等国外4家龙头企业占据中国市场70%以上份额,在技术方面却对中国严密封锁。国外的高压柱塞泵研究和应用始于二战期间,广泛应用于军舰、坦克等大量军工装备。我国则从上世纪80年代末90年代初才有科研机构与生产厂家开始研究开发这种产品,有关高压柱塞泵的基础理论研究薄弱,设计理念和水平落后,特别是三大摩擦副的材料和工艺,都没有取得实质性进展。

国内生产的液压柱塞泵与外国品牌相比,在技术先进性、工作可靠性、使用寿命、变量机构控制功能和动静态性能指标上都有较大差距,基本相当于国外90年代初的技术水平。我国液压产品品种只有国外的1/3,寿命为国外的1/2。并且我国生产的高压柱塞泵故障率高,只用一两个月就出现故障,国外的产品可以用一、两年。我国的平均无故障时间在2000小时以下,国外的可以达到8000小时以上。泵的容积效率低下,我国的柱塞泵容积效率低下,长时间运行状况下极易发生过度发热、内损,功效急速下降。

我国当前所面临的诸多“卡脖子”难题,在半导体制造方面主要是由于工艺不过关,即从基础材料到产品的加工环节;而对于传统制造业来说,难点则主要在于相关基础材料不能达到要求,问题来自于产业链上游。这与我国一直以来重科研、轻应用的学科发展思路有关。国内科研水平不低,但是科研成果难以进行国内工业应用,反而为国外产业所用。

3、国内相关公司

国内生产液压柱塞泵规模较大的有太重榆液、中航力源、北京华德等企业。

太重集团榆次液压工业有限公司是国内规模最大的高端液压产品制造企业之一。公司集高端液压产品研发、制造为一体,拥有液压行业唯一的国家级技术中心,拥有国内外先进的液压产品试验检测中心。产品用户遍布全国,出口东南亚、中东、欧美等国家和地区。近年来,太重榆液引进国际先进工艺技术,引进世界顶级的液压铸造专家、质量控制专家和软件设施等,初步实现了引进吸收再创新。2016年12月,太重榆液与德国液压传动工程技术有限公司签署合作协议。主要目的是解决高压柱塞泵的可靠性问题,借助国外机构的良好理论研究基础,配合太重榆液的先进生产制造设备。

目前,太重榆液在材料研究、柱塞泵、高压阀、多路阀等多项关键技术已经取得突破,产品已经实现了装机。自主研制开发的高承载、高抗磨配流盘装机的250规格柱塞泵在型式试验台上已经进行了4700小时满载跑合和10万次冲击,期间效率92%满足标准要求且运转无故障,远远超过我国标准要求的2400小时,且这样长时间的台架试验,在国内尚属首次。通过项目合作,拟提高额定压力35MPa250恒压变量轴向柱塞泵性能,在测试台上工作时间大于5000小时,二期项目达到8000小时或10000小时。

中航力源液压股份有限公司隶属中国航空工业集团公司中航重机股份有限公司。公司成立于1965年,是国内液压基础件研发生产基地和贵州省重点支持的出口单位,是国家级高新技术企业。1996年,公司将民品剥离重组,在上海证券交易所成功挂牌上市,成为中国液气密行业首家上市公司。2006年—2009年,根据集团公司要求,实施了借助力源液压上市公司为平台,整合重组集团公司内部资源,搭建了中航重机股份有限公司。公司是国内高压柱塞泵/马达产量最大、实力最强的研制生产企业,产品广泛应用于工程机械、农业机械等各领域。

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光刻机

1、光刻机是芯片制造的核心设备

光刻机是芯片制造的核心设备之一,广义的光刻机包括用于生产芯片的光刻机、用于封装的光刻机、用于LED制造领域的投影光刻机。光刻机被业界誉为集成电路产业皇冠上的明珠,研发的技术门槛和资金门槛非常高。光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、激光刻蚀等工序。经过一次光刻的芯片可以继续涂胶、曝光。越复杂的芯片,线路图的层数越多,也需要更精密的曝光控制过程。用于生产芯片的光刻机就是将光罩上的设计好集成电路图形通过光线的曝光印到光感材料上形成图形,目前是中国在半导体设备制造上最大的短板。

全球拥有光刻技术的公司只有美国的ultratech、荷兰的ASML、日本的Nikon和cannon。美国虽然是芯片界的鼻祖,但是光刻技术不如荷兰的ASML。而国内晶圆厂所需的高端光刻机完全依赖进口。我国的芯片海思麒麟845需要用到7纳米的光刻技术,而我国的光刻机只能够提供90纳米的光刻技术。光刻技术达不到芯片的要求,只能够作为研究过程中的纪念品。并且,由于西方瓦森纳协议的限制,中国只能买到报价仅1亿人民币的ASML中低产品。

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2、全球光刻机市场分布

全球光刻机领域的龙头是荷兰ASML,占据全球90%的市场份额。在45nm以下的高端光刻机的市场中,占据
80%以上的份额,垄断了高端光刻机市场。ASML的单台EUV光刻机的售价超过了6.3亿元,毛利率高达到45.2%。ASML的光刻机全年出货仅12台,且没有现货供应,需要提前很久预订才会排队生产,并且对部分国家有严格的销售清单限制。第五代EUV光刻机使用的是波长13.5nm的极紫外光,技术难度大、投资金额高,尼康、佳能等厂商均放弃研发。而ASML在三星、台积电、英特尔共同入股提供研发资金的支持下,在2010年研发出第一台EUV原型机,2016年实现向下游客户供货。2017年,ASML公司在EUV光刻技术上拥有世界第二的专利申请量,员工总数约有16500人,研发人员超过6000人,营收高达676亿元。

在高端光刻机领域,除了龙头ASML,尼康和佳能也曾有一席之地。但是,近些年高端光刻机市场基本被ASML占据。主流半导体产线中只有少数低阶老机龄的光刻机还是尼康或者佳能,尼康的光刻机只能用超低的价格来抢占市场。ASML的EUV
NXE 3350B单价超过1亿美元,ArF
Immersion售价在7000万美元左右。而尼康最新的Ar-F光刻机售价还不到ASML的一半,但仍然无法挽回市场。一方面由于尼康失去了Intel这样的大客户。另一方面,尼康的光刻机在操作系统上设计的架构有缺陷,实际性能与ASML仍有不小差距,产品有瑕疵。Intel、台积电、三星用来加工14/16nm芯片的光刻机都是买自ASML,格罗方德、联电以及中芯国际等晶圆厂的光刻机主要也是来自ASML。Intel、台积电、三星用来加工14/16nm芯片的光刻机都是买自ASML,格罗方德、联电以及中芯国际等晶圆厂的光刻机主要也是来自ASML。

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3、国内光刻机技术的突破

目前,国内光刻机技术最领先的是上海微电子装备有限公司(SMEE),在已量产的光刻机中性能最好的是能用来加工90nm芯片的光刻机,与国外技术差距较大。我国中科院长春光机所自上世纪90年代就在此领域展开了相关研究,但受限于国外设备技术封锁,以及自身技术薄弱等原因,进展一直远远落后。2008年将32-22nmEUV光刻技术列为重要攻关任务,2016年11月,由长春光机所牵头承担的国家科技重大专项02专项——“极紫外光刻关键技术研究”项目顺利完成验收前现场测试,初步建立了适应于极紫外光刻曝光光学系统研制的加工、检测、镀膜和系统集成平台,为我国光刻技术的可持续发展奠定了坚实的基础。中国目前有90纳米的光刻机,下一个技术台阶则是45纳米。另外,用于光刻机的固态深紫外光源也在研发进行中,还有电子束直写光刻机、纳米压印设备、极紫外光刻机技术也在研发。相应的升级的用的光刻胶,第3代折射液,等也在相应的研发中。

光刻机工件台是光刻机技术的难点之一,我国在该领域有很大的突破。为将设计图形制作到硅片上,并能在2~3平方厘米的方寸之地集成数十亿只晶体管,光刻机工件台在高速运动下需达到2nm的运动精度。我国的清华大学等单位不仅做出了满足90纳米光刻需要的工件台,针对28至65纳米光刻配套的双工件台也已研制成功,使我国成为世界上第二个研制出光刻机双工件台的国家。双工件台可以使生产芯片的速度增加到普通单工件台的3倍甚至更多,对国产芯片的制造有很重要的意义。但是,我国在激光光源和镜组方面仍有待突破,这也是导致我国在光刻机领域遭遇卡脖子困境的关键所在。

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芯片

1、中国芯片产业高速发展

芯片制作生产线非常复杂,涉及五十个行业、2000-5000个工序。首先提纯硅、切成晶元、加工晶元,之后还需要晶元加工的前后两道工艺,前道工艺分为光刻、薄膜、刻蚀、清洗、注入;后道工艺则主要是封装,光刻是制造和设计的纽带。中国集成电路行业共分芯片封装、设计、制造三部分,总体呈现高速增长状态。2004年至2017年,年均增长率接近20%。2010至2017年间,年均复合增长率达20.82%,同期全球仅为3%-5%。中国的芯片制造技术发展较快,但是集成电路制造工艺仍然落后国际同行两代。预计于2019年1月,中国可完成14纳米级产品制造,同期国外可完成7纳米级产品制造。长期的代工模式导致芯片设计能力和制造能力不足、研发投入不足、人才缺失等问题,导致核心技术受制于人、产品处于中低端的局面。

芯片的产业发展需要上下游产业链企业的合作,从全球分工的角度看,各国擅长的领域有所不同。荷兰可以生产技术顶尖的光刻机,而在芯片制造领域比较薄弱。美国拥有庞大的芯片产业链,芯片的设计、生产、封装技术都位居世界前列,但是美国芯片厂商的芯片制造设备仍然需要从ASML进口光刻机。芯片设计领域中,能够进行设计并达到世界一流水平的企业较多。国内有联发科、华为麒麟等企业,国外还有三星、高通、苹果、英特尔、AMD等世界巨头。而在芯片制造领域,能够制造并达到世界一流水平的企业只有台积电、英特尔、三星等少数几家公司。从这个角度来说,芯片制造比芯片设计的技术门槛更高。

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2、核心集成电路

近几年,国内集成电路行业发展速度较快,2017年国内集成电路产业总体规模达到5411.3
亿元,同比增长24.8%。其中,集成电路设计业同比增长26.1%,规模达到2073.5亿元;集成电路制造业同比增长28.5%,规模达到1448.1亿元;集成电路封测业同比增长20.8%,规模达到1889.7亿元。但是长期以来中国在芯片设计方面主要使用海外资源、在芯片制造方面主要为海外客户加工、在芯片封测方面主要为海外客户服务,导致中国集成电路的产业结构与需求之间错配。

并且,目前我国核心集成电路的国产芯片占有率整体较低,除了移动通信终端和核心网络设备有部分集成电路产品占有率超过10%外,包括计算机系统、通用电子系统、显示及视频系统中的核心集成电路国产芯片占有率都是0。芯片产业链包括装备、材料、设计、制造、封装测试五个环节。在装备与材料方面,中国与国际顶尖水平差距较大。而封测领域,中国芯片封装企业长电科技已经跻身世界第三。因此,加大力度投入在在芯片设计与制造两大环节可以带动产业链的前后两端。设计与制造环节目前也是中国芯片产业投资和政府扶持的重点。

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3、国内相关公司

芯片设计处于集成电路产业链的上游,在整个芯片制造领域中比较重要。PC机时代英特尔、AMD等芯片巨头垄断了PC的芯片市场,因此在PC领域国产芯片无法和美国竞争。而随着电信业的发展,通信设备制造产业的崛起却带给中国芯片产业前所未有的机遇。华为海思、中兴微电子、大唐都成为中国最大的芯片厂家之一。中国本土手机厂家和平板电脑厂家的崛起使得展讯、全志、瑞芯微等公司也获得了发展机会。2009年全球纯芯片设计公司50强中只有一家华为海思,2016年则增长到11家。2016年,中国160家芯片设计企业销售额超过1亿元人民币,海思和紫光展锐跻身世界前十。但是,我国芯片设计企业的主流产品仍集中在中低端,尚未全面进入国际主战场。受制于知识产权、加工能力和基础设计能力的不足,我国企业除了在通信领域有了比较重要的突破外,在CPU、存储器、可编程逻辑阵列、数字信号处理器等领域仍然建树不多。

相比于芯片设计,中国芯片制造工艺是更大的短板,落后国际同行两代。中芯国际是中国内地规模最大、技术最先进的芯片晶圆代工企业,代表中国半导体芯片制造技术的最高水平,其最先进工艺仅为28纳米。距离英特尔成熟14纳米工艺和三星、GlobalFoundries已经投产的10纳米工艺存在明显的技术差距,与台积电的16纳米工艺相比也有不小的差距。中国芯片制造卡脖子的关键不在于材料和技术,而是光刻机设备。目前世界上只有日本的尼康、佳能及荷兰的ASML公司能掌握高端光刻机制造。国内最好的光刻机只能做到90纳米制程,而日本的可以做到28纳米以下,ASML的精度最高可达14纳米以下制程。芯片制造先进技术和设备的封锁导致中国芯片产业难以突破。

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相关上市公司罗列

根据对以上十五个领域的梳理,我们罗列出相关上市公司,仅供参考。

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