楊興杰
一、先進(jìn)陶瓷概述
先進(jìn)陶瓷是在多個國民經(jīng)濟(jì)重要領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料。先進(jìn)陶瓷材料屬于陶瓷材料的一種。陶瓷材料具備優(yōu)良材料特性，與金屬材料、高分子材料并列為當(dāng)代“三大固體材料”。
圖表：陶瓷材料與金屬、高分子材料對比
先進(jìn)陶瓷的優(yōu)良物理、化學(xué)和生物等性能與普通陶瓷有極大差別，源自其原材料、制造工藝和精加工過程的更高技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
圖表：先進(jìn)陶瓷與普通陶瓷的性能對比
二、先進(jìn)陶瓷分類
①按照材料，先進(jìn)陶瓷主要分為氧化物、氮化物和碳化物陶瓷等。其中，氧化物陶瓷（尤其是氧化鋁陶瓷）研究和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用較早，目前應(yīng)用領(lǐng)域最為廣泛，使用規(guī)模也最大。
圖表：中國先進(jìn)陶瓷市場規(guī)模-按陶瓷材料分類
數(shù)據(jù)來源：弗若斯特沙利文
②按照用途，先進(jìn)陶瓷可分為主要具有強(qiáng)機(jī)械性能、耐腐蝕等理化特性的結(jié)構(gòu)陶瓷和具有電、磁等特性的功能陶瓷
圖表：結(jié)構(gòu)陶瓷與功能陶瓷
三、全球先進(jìn)陶瓷市場情況
全球先進(jìn)陶瓷發(fā)展歷史悠久，研發(fā)與工業(yè)化生產(chǎn)已經(jīng)有超過100年的時間。二十世紀(jì)八十年代以來，先進(jìn)陶瓷在全球得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展。
日本在先進(jìn)陶瓷的產(chǎn)業(yè)化和工業(yè)、民用領(lǐng)域應(yīng)用方面占據(jù)領(lǐng)先地位，日資企業(yè)在全球先進(jìn)陶瓷領(lǐng)域占據(jù)約50%的市場份額。日本自二十世紀(jì)八十年代以來，將先進(jìn)陶瓷的研發(fā)制造放在國際競爭中的戰(zhàn)略性地位，不斷加大投資力度。在電子陶瓷、光導(dǎo)纖維、高韌性陶瓷、陶瓷敏感原件、泡沫陶瓷、超塑性陶瓷、塑膠復(fù)合陶瓷、高性能陶瓷電池和陶瓷發(fā)動機(jī)部件等領(lǐng)域均處于國際領(lǐng)先地位。
美國高溫結(jié)構(gòu)先進(jìn)陶瓷的發(fā)展良好，在航空航天和核能領(lǐng)域應(yīng)用處于領(lǐng)先地位。2000年，美國陶瓷協(xié)會和美國國家能源部聯(lián)合資助并實施了為期20年的美國先進(jìn)陶瓷發(fā)展計劃，旨在推動先進(jìn)陶瓷成為一種經(jīng)濟(jì)適用的首選材料，并應(yīng)用于節(jié)能環(huán)保、新一代信息技術(shù)、生物醫(yī)藥、高端裝備制造和新能源等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中。
歐洲在機(jī)械裝備領(lǐng)域先進(jìn)陶瓷處于領(lǐng)先地位，產(chǎn)業(yè)重點為應(yīng)用在發(fā)電設(shè)備中的新型材料技術(shù)，如陶瓷活塞蓋、排氣管里襯、渦輪增壓轉(zhuǎn)子和燃?xì)廨嗈D(zhuǎn)子等。根據(jù)弗若斯特沙利文數(shù)據(jù)，2021年全球先進(jìn)陶瓷市場規(guī)模達(dá)到3,818億元，其中先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷為1,067億元，占比28%；預(yù)計2022年至2026年全球先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷市場規(guī)模復(fù)合增速為4%。
圖表：全球先進(jìn)陶瓷市場規(guī)模
數(shù)據(jù)來源：弗若斯特沙利文
四、中國先進(jìn)陶瓷市場情況
①中國先進(jìn)陶瓷發(fā)展歷程
A.探索階段：1950年-1980年
從二十世紀(jì)七十年代開始，我國的高校和科研院所開始重視先進(jìn)陶瓷的研究，取得了包括纖維補(bǔ)強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料應(yīng)用、多元氮相圖研究等在內(nèi)的多項成果。
B.起步階段：1980年-2000年
1980-1990年間，國內(nèi)先進(jìn)陶瓷的應(yīng)用場景局限于航空航天及工業(yè)軸承用的結(jié)構(gòu)陶瓷，產(chǎn)業(yè)鏈也不夠完善，原材料幾乎全部依賴國外進(jìn)口。二十世紀(jì)九十年代，中國在先進(jìn)陶瓷領(lǐng)域的研究成果逐漸豐富，在納米陶瓷粉體制備與團(tuán)聚、納米陶瓷固燒結(jié)理論等方面取得了一系列成果，電子陶瓷在這一階段被引入國內(nèi)市場。二十世紀(jì)九十年代末期，我國先進(jìn)陶瓷產(chǎn)業(yè)鏈逐漸完善，為本土企業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了有利環(huán)境。
C.高速發(fā)展階段：2000年-2020年
先進(jìn)陶瓷應(yīng)用場景逐漸增加，其研究得到了國家和各科研院所高度重視，市場規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，產(chǎn)業(yè)鏈更加完善。包括公司在內(nèi)的中國多家本土先進(jìn)陶瓷企業(yè)在這一階段先后正式運營，通過自主創(chuàng)新和引進(jìn)專家、技術(shù)、工藝、裝備，國內(nèi)企業(yè)逐步掌握了關(guān)鍵工藝技術(shù)，在國內(nèi)逐步打開市場，并初步進(jìn)入海外市場。
D.提升國際競爭力階段：2020年至今
隨著中國在泛半導(dǎo)體、新能源等領(lǐng)域全球制造地位日益提高，以及國家大力推動新材料發(fā)展，先進(jìn)陶瓷的市場需求也在不斷擴(kuò)大，產(chǎn)業(yè)向高端化發(fā)展。現(xiàn)階段，我國先進(jìn)陶瓷技術(shù)研究領(lǐng)域廣泛，部分理論研究已接近國際主流水平；一些產(chǎn)品逐漸加入國際市場競爭，企業(yè)將對高精尖、高附加值產(chǎn)品的研究開發(fā)作為發(fā)展重要抓手。
②中國先進(jìn)陶瓷市場規(guī)模及國產(chǎn)化水平
2021年中國先進(jìn)陶瓷市場規(guī)模達(dá)到890億元，約占全球市場的23%；中國先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷市場規(guī)模為189億元，占中國先進(jìn)陶瓷市場的21%。弗若斯特沙利文預(yù)計2022年至2026年中國先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷市場規(guī)模復(fù)合增速為11%。
圖表：中國先進(jìn)陶瓷市場規(guī)模
數(shù)據(jù)來源：弗若斯特沙利文
中國先進(jìn)陶瓷市場起步較晚，根據(jù)弗若斯特沙利文數(shù)據(jù)，2015年中國先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷國產(chǎn)化率僅約為5%，到2021年已提高至約20%，行業(yè)多項關(guān)鍵零部件產(chǎn)品不同程度上實現(xiàn)了國產(chǎn)替代。在半導(dǎo)體領(lǐng)域，目前國內(nèi)晶圓廠所使用制造設(shè)備的先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷零部件國產(chǎn)化水平仍然較低，根據(jù)弗若斯特沙利文數(shù)據(jù)，2021年中國大陸國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備的先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷零部件國產(chǎn)化率僅約為19%。在新能源領(lǐng)域，一方面，鋰電池領(lǐng)域，2021年分級機(jī)分級輪用氧化鋁陶瓷、砂磨機(jī)渦輪用氧化鋯陶瓷的國產(chǎn)化率達(dá)到或超過了90%；另一方面，燃料電池領(lǐng)域，國內(nèi)固體氧化物燃料電池的設(shè)備制造商較少，2021年固體氧化物燃料電池制造設(shè)備氧化鋁陶瓷的本土供應(yīng)商的全球份額超過70%。在顯示面板領(lǐng)域，國內(nèi)顯示面板CVD設(shè)備制造商市場份額較低，2021年顯示面板CVD設(shè)備用大尺寸氧化鋁陶瓷的本土供應(yīng)商的全球市場份額超過30%。
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