水玻璃的粘合特性(陶瓷行业深度报告：先进陶瓷是新材料领域最具潜力赛道（下）)

Posted 2023-05-30

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水玻璃的粘合特性(陶瓷行业深度报告：先进陶瓷是新材料领域最具潜力赛道（下）)

（报告出品方/作者：华安证券，郑小霞、邓承佯）

3 先进陶瓷正逐步推动诸多高技术领域的发展

先进陶瓷已逐步成为新材料的重要组成部分，成为许多高技术领域发展的重要关键材料，备受各工业发达国家的极大关注，其发展在很大程度上也影响着其他工业的发展和进步。由于先进陶瓷特定的精细结构和其高强、高硬、耐磨、耐腐蚀、耐高温、导电、绝缘、磁性、透光、半导体以及压电、铁电、声光、超导、生物相容等一系列优良性能，被广泛应用于国防、化工、冶金、电子、机械、航空、航天、生物医学等国民经济的各个领域。

3.1 电子陶瓷行业：推动电子信息业迅猛发展

电子陶瓷是无源电子元件的核心材料，是电子信息技术的重要材料基础。

近年来，随着电子信息技术日益走向集成化、智能化和微型化，以半导体技术为基础的有源器件和集成电路迅速发展，无源电子元件日益成为电子元器件技术的发展瓶颈。而电子陶瓷材料及技术是制约高端元件发展的重要因素之一，越来越成为制约电子信息技术发展的核心技术之一。从战略高度研判国内外电子陶瓷材料与元器件技术的发展现状，分析我国相关领域的问题及对策，对于推动我国高端电子元器件产业的发展具有重要意义。

我国是无源电子元件大国但不是强国。从产品产量上看，我国无源元件的产量占到了全球的 40%以上，多种电子陶瓷产品的产量居世界首位，已经形成了一批在国际上拥有一定竞争力的元器件产品生产基地，同时拥有全球最大的应用市场。然而，我国但元件产值不足全球产值的四分之一，高端元件大量依赖进口。目前高端电子陶瓷材料市场主要为日本企业所垄断，国内生产的材料少部分用于高端元器件产品，大部分用于中低端元器件产品；国内高水平科研成果在转化过程中遭遇来自原材料、生产装备、稳定性等方面的瓶颈，所占市场份额相对较低。在产业技术方面，我国的电子陶瓷及其元器件产品生产基地已经形成了相当的规模，并拥有国际先进的生产水平。

3.1.1 MLCC 行业

电子元器件是构建电子系统最基础的部件，不管多么复杂的电子系统，实际上都是由一个个电子元器件组合而成。电子元器件按是否影响电信号特征进行分类，可分为被动元件与主动元件。其中被动元件无法对电信号进行放大、振荡、运算等处理和执行，仅具备响应功能且无需外加激励单元，是电子产品中不可或缺的基本零部件。电阻、电容、电感是三种最主要的被动元件，其中电容应用范围较为广泛。电容器是充、放电荷的被动元件，其电容量的大小，取决于电容器的极板面积、极板间距及电介质常数。根据电介质的不同，电容器可以分为陶瓷电容器、铝电解电容器、钽电解电容器和薄膜电容器等。其中陶瓷电容器因为具备包括体积小、电压范围大等特点，目前在电容器市场中占据超过一半的市场份额。

陶瓷电容器可以分为单层陶瓷电容器、片式多层陶瓷电容器和引线式多层陶瓷电容器。其中，MLCC 是由印好电极（内电极）的陶瓷介质膜片以错位的方式叠合起来，经过一次性高温烧结形成陶瓷芯片，再在芯片的两端封上金属层（外电极）而成。 MLCC 全称片式多层瓷介质电容器，以电子陶瓷材料作为介质，将预制好的陶瓷浆料通过流延方式制成要求厚度的陶瓷介质薄膜，然后在介质薄膜上印刷内电极，并将印有内电极的陶瓷介质膜片交替叠合热压，形成多个电容器并联，并在高温下一次烧结成一个不可分割的整体电子元器件，最后在电子元器件的端部涂敷外电极浆料，使之与内电极形成良好的电气连接，形成 MLCC 的两极。

从需求端看，根据中国电子元件行业协会数据显示，2020 年全球 MLCC 行业市场规模达到1017亿元，而中国MLCC行业市场规模约为460亿元，约占全球的45.23%。 MLCC 行业的发展主要受智能化消费电子产品的普及与更新、新能源汽车和无人驾驶技术等带来的汽车电子化水平的提高、5G 通信的推广和工业自动化不断深入等终端需求驱动。目前，消费电子产品在 MLCC 的下游应用领域中依然占据主导地位，但汽车的新能源化趋势将大大促进中高压、高容等高端 MLCC 产品的需求增长，因此新能源汽车的大力发展有望成为行业新的增长点。

消费电子方面，高端手机 MLCC 的用量较 4G 时代约 700 个上升为 1000 个以上。 5G 手机功耗更大，终端产品对更小尺寸、更大容量、更低功耗的高端 MLCC 需求持续增多，随着 5G 手机的渗透率不断提升，预计 2025 年智能手机对 MLCC 的需求量将达到 14000 亿颗。

5G 基站方面，单个 4G 基站 MLCC 需求量约 3750 个，5G 基站需求则大幅提升 4 倍至 15000 个电感需求方面。由于 5G 基站天线通道数增加，以及天线有源化对天线设计提出了更高的要求，被动元件需求量大幅增加。数据显示，2019 年，中国 5G 基站 MLCC 总需求量为 20 亿个，2020 年，中国 5G 基站 MLCC 总需求量为 88 亿个，较上年同比增长 340%，观研报告网预计 2022 年中国 5G 基站 MLCC 总需求量将达 120 亿个。

汽车方面，汽车电子发展对 MLCC 市场规模推动主要来自汽车电子化率和新能源汽车渗透率的提高。汽车电子化率方面，从使用量上来看，汽车领域对于 MLCC 的需求量显著高于消费电子，其中动力系统带来的 MLCC 增量较为显著。每辆汽车使用的电子元件，中端车平均为 6300 个，高端车为 8200 个，纯电动汽车增加到 14000 个，其中有一半是MLCC，这意味着随着新能源汽车的不断普及，MLCC需求量会不断增长。从发展方向上看，汽车电子正成为各大主流 MLCC 厂商的主要布局方向，电动车(EV) 的需求亦有望迎来较快增长。

上游材料方面，MLCC 使用的陶瓷粉体是在钛酸钡基础粉上添加改性添加剂形成的配方粉。钛酸钡可以作为电介质材料的主要原因在于其常温条件下介电常数较高，在 MLCC 的成本结构中占比在 20%-45%之间，粉体的自制直接影响 MLCC 的盈利。因而 MLCC 下游的高景气度也会催生大量陶瓷粉体的需求。

供给端，目前能够实现高纯度、精细度和均匀度的钛酸钡粉体制备的厂商以日美厂商为主。日本 Sakai 化学、日本化学、日本 FujiTi、美国 Ferro 等占据 85%左右份额，可以制备 100nm 粒径以下的钛酸钡粉体。

日本堺化学及日本化学合计占据了 42%的市场份额，美国 Ferro 占据了 20%的市场份额。富士钛（2005 年被石原产业收购）、日本东邦钛业厂商等也占据主要市场地位。高纯、超细陶瓷粉体的制造工艺是制约国产 MLCC 发展的瓶颈，目前国内的陶瓷粉料厂商如国瓷材料、风华高科、三环集团已掌握相关纳米分散技术，能够满足中低端 MLCC 的生产需求。但目前一部分特殊功能、超细高纯度粉料依旧依赖进口，以满足高端 MLCC 的生产需要。

3.1.2 片式电感器行业

电感是三大被动元器件之一，由于电感较难被集成到集成电路上，集成上去后品质因素不好，因此作为被动元器件器件之一将长期存在。近年来，下游电子产品出货量增长不断带动电感器需求增长。目前我国电感器件市场中传统插装电感器件仍旧占据约 30%的市场份额，片式电感器件占据约 70%的市场份额，其中，绕线片式电感期间的市场份额约为 7%，叠层片式电感器件的市场份额约为 85%。相较日本、欧美等发达国家的片式化率达到85%以上的水平，我国约70%的片式化率水平仍较低，有较大拓展空间，未来片式原件对传统元件的替代进程将进一步加快。

片式电感的上游原材料包括银浆、铁氧体粉、介电陶瓷粉、磁芯、导线等。下游行业主要是通讯、电脑、消费类电子、小家电、卫星通讯以及汽车电子等领域的终端电子产品制造业。

需求端，终端产品小型化和多功能化的发展趋势，为新型片式电感的应用提供了日趋广阔的前景。电感在电子设备(消费电子、汽车、工控、军工和医疗等)中必不可少，有过滤噪声、处理信号、稳定电流和抑制电磁波干扰的功能。随着中国通讯技术的快速更迭以及物联网、智慧城市等相关产业大规模建设，中国电感器市场规模快递发展。2020 年，我国移动通讯、消费电子等行业快速增长，有利推动电感器件行业发展。由于尚未有官方机构公布中国电感器件行业市场规模，前瞻依据各机构公布的现有数据对中国电感器件行业市场规模进行测算。测算可得，2020 年，我国电感器件行业业务规模约达 117 亿元。

供应端，村田及 TDK 是当前全球最大的两家电感供应商，以其为首的日本厂商总计约占据了电感全球市场的 50%。其中，村田在射频电感方面处于主导地位，而 TDK 及松下则在汽车领域的功率电感具备优势。从国内市场上看，国内电感器件行业主要参与者包括日系厂商及中国本土厂商，中国厂商中，奇力新占据主要市场，优势领域为电脑、网络及手机方面的功率电感;顺络电子是目前中国营收规模最大的电感企业。总体来看，国内电感器件行业的竞争者主要分为三个梯队，第一梯队以日系厂商为主，同时包括少部分中国厂商(奇力新、顺络电子);第二梯队主要为国内中大型厂商，主要包括麦捷科技、风华高科、合泰盟方、铂科新材等企业;第三梯队为国内中小型企业，企业规模较小，竞争力较弱。

3.1.3 压电陶瓷行业

压电陶瓷是一种重要的换能材料，其机电耦合性能优良，在电子信息、机电换能、自动控制、微机电系统、生物医学仪器中广泛应用。为适应新的应用需求，压电器件正向多层化、片式化和微型化方向发展。近年来，多层压电变压器、多层压电驱动器、片式化压电频率器件等一些新型压电器件不断被研制，并广泛应用于电气、机电、电子等领域。同时，在新型材料方面，无铅压电陶瓷的研制已取得了较大的突破，有可能使得无铅压电陶瓷在许多领域替代锆钛酸铅（PZT）基的压电陶瓷，推动绿色电子产品的升级换代。此外，压电材料在下一代能源技术中的应用开始崭露头角。过去十年中，随着无线与低功耗电子器件的发展，利用压电陶瓷的微型能量收集技术的研究与开发受到各国政府、机构和企业的高度重视。

需求端，根据辰宇信息咨询披露，2020 年全球压电陶瓷技术市场规模达到了 576 亿元，预计 2026 年将达到 745 亿元，年复合增长率(CAGR)为 3.7%。。供给端，经过不断发展，我国压电材料企业数量众多，能够生产的产品种类较为齐全，涌现出一批优秀企业，例如天通股份、中科三环、无锡好达电子等。但我国压电材料行业集中度低，排名前三的企业合计市场份额占比仅为 10%左右，大部分企业规模偏小，资金实力较弱，在研发、技术、人才等方面较为薄弱，以低端产品生产为主。在此背景下，我国压电材料行业结构发展不合理，高端产能不足，低端产能过剩。

3.1.4 陶瓷基板行业

随着近年来科技不断升级，芯片输入功率越来越高，对高功率产品来讲，其封装基板要求具有高电绝缘性、高导热性、与芯片匹配的热膨胀系数等特性。伴随着功率器件 (包括 LED、LD、IGBT、CPV 等) 不断发展，散热成为影响器件性能与可靠性的关键技术。对于电子器件而言，通常温度每升高 10°C，器件有效寿命就降低 30% ~ 50%。因此，选用合适的封装材料与工艺、提高器件散热能力就成为发展功率器件的技术瓶颈。

以大功率 LED 封装为例，由于输入功率的 70%-80%转变成为热量(只有约 20%-30% 转化为光能)，且 LED 芯片面积小，器件功率密度很大(大于 100W/cm2)，因此散热成为大功率 LED 封装必须解决的关键问题。如果不能及时将芯片发热导出并消散，大量热量将聚集在 LED 内部，芯片结温将逐步升高，一方面使 LED 性能降低 (如发光效率降低、波长红移等)，另一方面将在 LED 器件内部产生热应力，引发一系列可靠性问题 (如使用寿命、色温变化等)。

陶瓷基板主要有平面陶瓷基板及多层陶瓷基板。制造高纯度的陶瓷基板是很困难的，大部分陶瓷熔点和硬度都很高，这一点限制了陶瓷机械加工的可能性，因此陶瓷基板中常常掺杂熔点较低的玻璃用于助熔或者粘接，使最终产品易于机械加工。 Al2O3、BeO、AlN 基板制备过程很相似，将基体材料研磨成粉直径在几微米左右，与不同的玻璃助熔剂和粘接剂（包括粉体的 MgO、CaO）混合，此外还向混合物中加入一些有机粘接剂和不同的增塑剂再球磨防止团聚使成分均匀，成型生瓷片，最后高温烧结。

陶瓷基板按照工艺主要分为 DPC、DBC、AMB、LTCC、HTCC 等基板。目前，国内常用陶瓷基板材料主要为 Al2O3、AlN 和 Si3N4。Al2O3陶瓷基板主要采用 DBC 工艺，AlN 陶瓷基板主要采用 DBC 和 AMB 工艺，Si3N4陶瓷基板更多采用 AMB 工艺。近年来，随着半导体照明和新型传感器市场规模的不断扩大，陶瓷基板需求随之增加。特别是采用激光打孔与电镀填孔技术制备的 DPC 陶瓷基板，具有图形精度高、可垂直封装等优点，大大提高了电子器件封装集成度，有望在今后的功率器件封装中发挥更大的作用。（报告来源：未来智库）

高温共烧多层陶瓷基板（HTCC）

HTCC 又称高温共烧多层陶瓷基板。制备过程中先将陶瓷粉加入有机黏结剂，混合均匀后成为膏状浆料，接着利用刮刀将浆料刮成片状，再通过干燥工艺使片状浆料形成生坯；然后依据各层的设计钻导通孔，采用丝网印刷金属浆料进行布线和填孔，最后将各生坯层叠加，置于高温炉（1600℃）中烧结而成。此制备过程因为烧结温度较高，导致金属导体材料的选择受限（主要为熔点较高但导电性较差的钨、钼、锰等金属），制作成本高，热导率一般在 20~200W/（m·℃）。

低温共烧陶瓷基板（LTCC）

LTCC，又称低温共烧陶瓷基板，其制备工艺与 HTCC 类似，只是在陶瓷粉中混入质量分数 30%~50%的低熔点玻璃料，使烧结温度降低至 850~900℃，因此可以采用导电率较好的金、银作为电极材料和布线材料。LTCC 采用丝网印刷技术制作金属线路，有可能因张网问题造成对位误差；而且多层陶瓷叠压烧结时还存在收缩比例差异问题，影响成品率。为了提高 LTCC 导热性能，可在贴片区增加导热孔或导电孔，但成本增加。

厚膜陶瓷基板（TFC）

相对于 LTCC 和 HTCC，TFC 为一种后烧陶瓷基板。采用丝网印刷技术将金属浆料涂覆在陶瓷基片表面，经过干燥、高温烧结（700~800℃）后制备。金属浆料一般由金属粉末、有机树脂和玻璃等组分。经高温烧结，树脂粘合剂被燃烧掉，剩下的几乎都是纯金属，由于玻璃质粘合作用在陶瓷基板表面。烧结后的金属层厚度为 10~20μ m，最小线宽为 0.3mm。由于技术成熟，工艺简单，成本较低，TFC 在对图形精度要求不高的电子封装中得到一定应用。

直接键合铜陶瓷基板（DBC）

陶瓷基片与铜箔在高温下（1065℃）共晶烧结而成，最后根据布线要求，以刻蚀方式形成线路。由于铜箔具有良好的导电、导热能力，而氧化铝能有效控制 Cu-Al2O3- Cu 复合体的膨胀，使 DBC 基板具有近似氧化铝的热膨胀系数。DBC 具有导热性好、绝缘性强、可靠性高等优点，已广泛应用于 IGBT、LD 和 CPV 封装。DBC 缺点在于，其利用了高温下 Cu 与 Al2O3 间的共晶反应，对设备和工艺控制要求较高，基板成本较高；由于 Al2O3 与 Cu 层间容易产生微气孔，降低了产品抗热冲击性；由于铜箔在高温下容易翘曲变形，因此 DBC 表面铜箔厚度一般大于 100m；同时由于采用化学腐蚀工艺，DBC 基板图形的最小线宽一般大于 100m。

直接镀铜陶瓷基板（DPC）

其制作首先将陶瓷基片进行前处理清洗，利用真空溅射方式在基片表面沉积 Ti/Cu 层作为种子层，接着以光刻、显影、刻蚀工艺完成线路制作，最后再以电镀/ 化学镀方式增加线路厚度，待光刻胶去除后完成基板制作。

活性金属钎焊陶瓷基板（AMB）

AMB 技术是指，在 800℃左右的高温下，含有活性元素 Ti、Zr 的 AgCu 焊料在陶瓷和金属的界面润湿并反应，从而实现陶瓷与金属异质键合的一种工艺技术。AMB 陶瓷基板，一般是这样制作的：首先通过丝网印刷法在陶瓷板材的表面涂覆上活性金属焊料，再与无氧铜层装夹，在真空钎焊炉中进行高温焊接，然后刻蚀出图形制作电路，最后再对表面图形进行化学镀。

与 DBC 陶瓷基板相比，AMB 陶瓷基板具有更高的结合强度和冷热循环特性。目前，随着电力电子技术的高速发展，高铁上的大功率器件控制模块对 IGBT 模块封装的关键材料——陶瓷覆铜板形成巨大需求，尤其是 AMB 基板逐渐成为主流应用。日本京瓷采用活性金属焊接工艺制备出了氮化硅陶瓷覆铜基板，其耐温度循环（-40~125℃）达到 5000 次，可承载大于 300A 的电流，已用于电动汽车、航空航天等领域。特别是，该产品采用活性金属焊接工艺将多层无氧铜与氮化硅陶瓷键合，同时采用铜柱焊接实现垂直互联，对 IGBT 模块小型化、高可靠性等要求有较好的促进作用。

需求端，根据 GII 报告显示，受到疫情影响，2020 年估算为 66 亿美元的陶瓷基板的全球市场，全球 PCB 产值为 652 亿美金，渗透率为 10%，预测在 2020 年～ 2027 年间陶瓷基板市场规模将以 6％的年复合成长率成长，2027 年之前将达到 100 亿美元。随着微电子封装产业的蓬勃发展，电子封装技术走向小型化、高密度、多功率和高可靠性的方向发展，电子封装材料也逐渐成为一个高技术含量、高经济效益的，具有重要地位的工业领域。目前常用的基板材料主要有塑料基板、金属基板、陶瓷基板和复合基板四大类。

供给端，全球陶瓷基板市场竞争激烈。据 GII 调研数据显示，2019 年村田和京瓷的市场份额分列一二，营收合计占据全球总额的约 33.15%。日本是全球最大的陶瓷基板生产市场，核心厂商包括，村田、京瓷和丸和。欧洲是第二大生产市场，核心厂商是罗杰斯，在全球排名第三。氧铝陶瓷基板是营收最高的产品类型，其 2019 年的营收约占全球总额的 76.41%。

我国正成为世界电子元件的生产大国和出口大国。随着国际电子信息产品制造业加速向中国转移，下游企业出于相关采购和运输成本的考虑，势必会加大本地化采购比例。随着近年来大功率半导体元器件 LED、IGBT 等的迅速发展和使用，高端陶瓷线路板将有很好的发展前景。由于其具备的特殊技术要求，加上设备投资大、制造工艺复杂，目前，全球核心制造技术主要掌控于罗杰斯、韩国 KCC、申和、博世等少数几家知名企业手里。国内现有技术尚无法实现高端陶瓷基板的大规模产业化生产，但面对当前 LED、IGBT 功率器件、汽车领域、聚光光伏（CPV）、通信、航天航空及其他领域市场的迫切需求，无论是国家政府还是国产众企业，均希望能实现重大技术突破，改变陶瓷基板长期依赖进口的局面。

3.2 光学陶瓷行业：纳米晶显示陶瓷爆发在即

目前，对透明陶瓷尚无明确的定义，通常将直线透过率大于 40%的陶瓷概括为透明陶瓷。陶瓷是一种多晶材料，当光通过时，由于其内部的晶界、气孔或杂质的存在，会产生吸收、散射、双折射等效应，从而导致光强大幅度降低，因此一般陶瓷是不透光的。透明陶瓷作为无机透明材料，与单晶和玻璃相比，单晶大多采用提拉法制备，难以制得大尺寸材料；玻璃制备工艺简单，容易制得大块，但其机械性能较差，且由于玻璃的无序环境，声子能量高，大大降低掺杂离子的发光效率；而透明陶瓷既具有陶瓷的高强度、耐高温，化学稳定性好等优点，又兼备玻璃良好的光学透过性，同时作为一种晶体材料，激活离子掺杂浓度高，其晶体场环境能有效改善发光离子的发光效率。

3.2.1 齿科正畸行业

齿科正畸是陶瓷材料的一大下游应用。正畸是矫正牙齿、解除错牙和畸形的一种方式。正畸托槽按照材料可分为金属类、陶瓷类、复合材料类以及塑料类；按外形可分为单翼类、双翼类、乳牙特制类等；按矫治技术可分为方丝弓矫治技术托槽、 Begg 矫治技术托槽、Tip-edge 矫治技术托槽等。常见的口腔正畸方式有常规钢丝托槽矫治、透明陶瓷托槽半隐形矫治、舌侧隐形矫治、透明牙套隐形矫治。其中，在价格上，常规钢丝托槽矫治金额最少，舌侧隐形矫治金额最为昂贵；在隐蔽性上，透明陶瓷托槽半隐形矫治和透明牙套隐形矫治较为突出；在时间上，透明牙套隐形矫治时间最短。

需求端，假定传统正畸方案中陶瓷牙套选用的概率为 1/3，则 2030 年市场规模预计将达到 200 亿美元。就零售销售收入而言，全球口腔正畸市场收入由 2015 年的 399 亿美元增至 2020 年的 594 亿美元，年复合增长率为 8.3%。这主要得益于中国、美国、欧洲等正畸市场的高速发展。全球正畸市场规模有望于 2030 年达到 1164 亿美元，2020 年—2030 年的年复合增长率预计为 7.0%。我国正畸市场规模增速远超全球，由 2015 年的 34 亿美元增至 2020 年的 79 亿美元，年复合增长率为 18.1%，有望于 2030 年达到 296 亿美元，2020 年—2030 年的年复合增长率预计为 14.2%。此外，我国正畸案例数目由 2015 年的 160 万例增至 2020 年的 310 万例，年复合增长率为 13.4%，并预计 2030 年将达到 950 万例。我国正畸市场有望继续引领全球正畸市场规模快速增长。

供给端，目前以外资为主的高端正畸托槽品牌企业占据着国内的高端市场，国内正畸市场中主要的高端品牌有 3M、Dentaurum、Tomy、Ormco、Forestadent、 Invisalign 等，其中 3M、Dentaurum、Ormco 在中端市场也有一定的市场份额，Tomy 和 Forestadent 等品牌主做高端市场。国内的综合性正畸托槽生产商，以生产金属类和陶瓷类托槽为主，研发较早，技术稳定，在国内牙齿托槽中端市场占据着较大的优势。目前，国内正畸行业中端市场的品牌主要有新亚、三比、奥杰、普特等，低端的正畸产品的产量在国内占据着较高的市场份额，低端的正畸产品生产工艺简单，质量较为一般，价格便宜，但低端正畸产品市场企业数量较多，市场竞争激烈，产品附加值低。

3.2.2 纳米微晶陶瓷行业

纳米微晶玻璃是微晶玻璃的升级版，是指玻璃内生长出来的晶体尺寸只有纳米级别，这样玻璃盖板，不但可以做的得很薄，强度还上升。微晶玻璃，又叫陶瓷玻璃，它就是在玻璃内部引入金属氧化物，然后玻璃内部可以有规则的生长一颗颗像水晶一样的东西，就像陶瓷的内部结构一样更加稳定，这样就有陶瓷硬度、韧性和强度优点，也有玻璃的透光的性能，所以被称作陶瓷玻璃。相比玻璃，玻璃陶瓷因为具有均匀的、一般小于 10μm 的晶体，它比普通玻璃的强度高出一个数量级。

华为 P 系列手机的推出意味着纳米微晶陶瓷技术正式走入国内市场。随着智能手机、平板电脑等大面积触屏电子产品的普及，消费者对显示屏抗破坏性能提出更高的要求，如抗冲击性、抗跌落性、抗划伤。保护用盖板材料需进一步增高其强度和硬度来满足要求，玻璃以其优异的透明性、硬度、耐腐蚀性、易加工成型等特性很快取代亚克力等高分子材料应用于屏幕保护领域。玻璃陶瓷用于智能手机、平板电脑等大面积触屏电子产品具有广阔的前景。目前，市面上玻璃陶瓷产品是基于在玻璃熔制前加入一定量晶核剂，如 TiO2、ZrO2、ZnO、 Cr2O3、氟化物、硫化物等，晶核剂在熔制过程中先溶解在玻璃中，热处理过程中通过分相或直接析出晶核，并晶化，从而制备出高强度玻璃陶瓷。

苹果 12 的推出则又带入了超瓷晶玻璃的概念，但本质上与纳米微晶玻璃技术大同小异，亦属于微晶玻璃范畴。随着苹果新一代 iPhone12 发布，除了 5G 升级之外，外观件的创新升级无疑也是新款 iPhone 最大的一次创新之一，四款手机全系应用了全新的超瓷晶玻璃盖板，不管是从第一位的展示顺序，还是从介绍所花费的时间篇幅来看，这次超瓷晶玻璃所带来的外观革新对于 iPhone 12 而言非常重要。

超瓷晶属于微晶玻璃，俗称玻璃水晶或者陶瓷玻璃，微晶玻璃的制造其实是一种玻璃改质工艺，在玻璃的生产过程中加入了金属氧化物晶粒作为晶种，通过增加新的高温结晶步骤使玻璃基体内的陶瓷晶体生长晶体化，改变玻璃态的非晶体结构比例，从而形成致密的微晶相与玻璃相结合的多相复合固体材料。由于微晶相和玻璃相的同时存在，微晶玻璃兼备了玻璃和陶瓷的双重特性，令超瓷晶玻璃具备更好的坚固性与表面硬度，而这次应用于 iphone12 的“纳米级”改进则是把微晶玻璃内部的晶态晶粒做得很小，尽可能在体积态保留玻璃非晶态的特性，让其容易做薄，而在玻璃表面新增纳米级的微晶态，以获得微晶玻璃的表面特征，这也是其成功应用的关键。

需求端，玻璃盖板为主要应用领域,粗略估算智能手机端玻璃盖板市场规模在千亿级别。纳米微晶陶瓷是一种机械和化学性能优异的新材料，可在高温、腐蚀、无润滑等恶劣环境下用作耐磨结构材料，如陶瓷轴承、机械密封件、纺织瓷件、研磨体、管道、阀门、耐磨衬板、化工填料等，对提升传统结构陶瓷的可靠性和技术含量，推动机械制造、化工、冶金、能源等相关产业的技术进步有积极意义。同时，纳米微晶陶瓷也是一种优良的电子结构陶瓷，可替代滑石瓷和氧化铝陶瓷用作电子装置用各种绝缘子、管座、电阻基体和密封外壳等。

供给端，美国的康宁公司、日本的小原光学及中国重庆鑫景特玻均有相关产品问世，上市公司蓝思科技则主要负责玻璃陶瓷的后端加工环节。

3.2.3 光纤通讯行业

陶瓷套管又称陶瓷套筒，是重要的光通信元件之一，由氧化锆粉体烧制并加工而成，用于光纤之间的活动连接，两端插入带有电子陶瓷的光纤后，即可形成一条光通路。光通信是一种以光波为传输媒质的通信方式，是从电通信发展而来的，是成熟的电通信技术与先进的光子技术的结合。光通信与电通信相比，主要优点在于传输频带宽、通信容量大；传输损耗低、中继距离长；线径细、重量轻，原料为石英，节省金属材料，有利于资源合理使用；绝缘、抗电磁干扰性能强；还具有抗腐蚀能力强、抗辐射能力强、可绕性好、无电火花、泄露小、保密性强等特点。

需求端，陶瓷套管主要用于生产光纤适配器和光收发模块的接口部分，其中光纤适配器应用占据了绝大部分市场。陶瓷套管主要用于光纤的活动连接，保证光纤跳线之间的精确对准，广泛应用于光纤适配器、光收发模块接口端等光器件中，是光通信网络通畅的基础。陶瓷套管属于光纤连接中的高精密元件，误差稍大即会增加插入损耗，影响光信号传输质量。随着 5G 网络、IPTV（交互式网络电视）、网络游戏、网络视频、云计算和物联网等应用的推出与广泛使用，网络流量呈爆炸性增长，现有的带宽已经不能满足用户需求。电信运营商不得不加大光纤宽带和移动互联网的相关投资建设，新建网络并升级改造已有网络。随着全球电信业资本投资的增长，预计未来全球光纤适配器市场和光收发模块市场持续稳步增长，从而带动陶瓷套管市场持续增长。

在光通信产业链中，电信运营商是终端需求方和消费者，在整个产业链中处于核心地位。陶瓷结构件产品的直接下游客户为通信设备厂商，目前华为、中兴等国内厂商已经逐步成为国际主流通信设备厂商，在国际竞争中占据了越来越高的市场份额，这也将有助于提升国内光通信元器件厂商的产品竞争力。在陶瓷结构件等基础元器件领域，目前市场竞争较为充分，生产厂商数量较多。国瓷材料的光通信陶瓷结构件产品主要为氧化锆陶瓷套管，目前国内外主要同行业公司包括苏州天孚光通信股份有限公司、深圳翔通光电技术有限公司、西比（湖州）通信科技有限公司、潮州三环（集团）股份有限公司、宁波福尔创光电科技有限公司以及日本京瓷公司（KYOCERA）、日本东陶公司（TOTO）等。

3.3 生物陶瓷行业：聚焦人体组织修复及植入

生物材料的发展，可分为以下四个阶段：①18 世纪：采用天然材料（如柳枝、木、麻、象牙及贵金属等）作为骨修复材料的人工骨研究启蒙阶段；②19 世纪：采用纯金、纯银、铂等贵金属的自然发展阶段；③20 世纪中叶：采用钴铬铝合金、纯钛、钛合金，以及有机玻璃等高分子材料用于临床的探索阶段；④20 世纪 60 年代：生物陶瓷崭露头角的迅速发展阶段。

生物陶瓷（Bioceramics）是指用作特定的生物或生理功能的一类陶瓷材料，即直接用于人体或与人体相关的生物、医用、生物化学等的陶瓷材料。广义讲，凡属生物工程的陶瓷材料统称为生物陶瓷。生物陶瓷材料根据与组织的结合情况分为生物活性陶瓷材料和生物惰性陶瓷材料。两者的根本区别在于植入体内后，植入体是否能够与活组织形成化学键合。

关节损伤的发生率上升和牙科治疗数量的增加等，成为推动生物陶瓷市场成长的主要要素。全球生物陶瓷市场在 2019 年～2024 年间，预测将以约 6.8％的年复合成长率成长。生物适合材料的需求增加，起因于老年人增加的脊椎手术及 orthobiological 手术的增加，在牙科医疗的使用增加，疾病的硬化组织置换的利用增加等，成为这个市场主要成长要素。根据全美脊髓损伤统计中心发表的资料，2019 年时，美国，每年报告的新脊髓损伤(SCI)是 17,730 件，这是国内每 100 万人口约有 54 案例。

3.3.1 口腔修复行业

牙缺失是口腔常见疾病。常见的缺牙原因包括：1）早期的龋齿或意外事故造成， 2）牙齿受到压阻而无法长出牙龈（俗称智齿）牙缺失导致的后果不仅是咀嚼效率降低，通常还伴有面形凹陷、面形苍老、发音不清等困扰，生活质量因此严重下降。

成年之后，牙缺失后无法再生，活动义齿、固定义齿及种植牙为常规修复手段，适用人群不同。人的一生共有乳牙和恒牙两副天然牙齿，若因龋齿、牙周炎等口腔疾病导致恒牙脱落，便再无天然牙萌出替代，只能通过义齿来修复。

活动义齿，即利用放在剩余牙齿上的卡环及支托来稳定义齿，通过口内剩余牙齿及牙床来承担咀嚼力。优点是价格便宜、制作简单、磨除牙体组织少，缺点是异物感明显且咀嚼效率较低，长期使用更会加速牙槽骨的萎缩；

固定义齿，即是像“搭桥”一样把假牙套在缺牙两侧磨小的健康牙齿上。这种方式不需要频繁摘下清洗，咀嚼功能较强，无明显异物感，缺点是对剩余邻牙要求高，仅适用于少数牙齿的缺失；

种植牙，即一种以植入骨组织内的下部结构为基础来支持、固位上部牙修复体的缺牙修复方式，优点是不损伤正常牙齿，咀嚼功能类似天然牙，舒适美观，使用周期长，但种植手术条件要求较高，种植牙费用高。

氧化锆兼具优良的机械性能、生物相容性及美学效果，被视为固定义齿及种植牙的最佳牙冠材料。口腔修复发展以来，金属曾是口腔临床修复应用最早且使用最广泛的材料，但长期临床观察发现，金属义齿难以满足患者的美学修复要求，特别是对前牙区的牙龈过薄患者。近年来，陶瓷材料因其具有化学性质稳定、生物相容性良好等特点逐渐取代金属成为主流修复材料，其中氧化锆相比其他陶瓷材料具有良好的韧性，是最佳选择。

从临床应用端来看，氧化锆全瓷牙冠修复效果最佳。2021 年山东省聊城市人民医院口腔科及广西省柳州市蒋翠荣口腔在发表的《氧化锆全瓷冠与金合金烤瓷冠在上前牙牙体缺损修复中的效果及安全性比较》一文中指出，氧化锆全瓷冠修复更能获得患者认可，氧化锆全瓷牙冠修复效果优于金合金烤瓷牙冠。2020 年安徽医科大学第二附属医院口腔科对 231 例患者临床效果进行了评估，发现在 2～7 年临床回访过程中，氧化锆全瓷牙冠并发症明显低于金属烤瓷牙冠。

供给端来看，国瓷材料/爱尔创/松柏资本是目前唯一打通了氧化锆粉体→氧化锆瓷块→机加工间→义齿/牙冠→数字化口腔→爱尔创品牌的种植牙→可内销松柏诊所体系全产业链的公司。氧化锆以锆英砂、氯氧化锆、稀土等为主要原料，经过水热法合成得到氧化锆粉体及配方粉，然后通过烧结工艺成为氧化锆瓷块，之后依据三维口腔扫描设备得到的数据模型，瓷块在机加工间被加工成义齿产品，最后通过经销商或者直接内销给诊所或医院临床端，专业口腔医生为患者进行义齿产品的安装与调节。国内企业氧化锆义齿的材料供应商营收体量都相对较小。2020 年，爱尔创实现营收 5.79 亿元；爱迪特实现营收 2.04 亿元；沪鸽股份实现营收 0.91 亿元。而 2020 年财年，登士柏西诺德实现营收 8.95 亿美元；3M 实现营收 321.36 亿美元，远高于国内厂商。（报告来源：未来智库）

3.3.2 骨修复行业

骨缺损是指骨的结构完整性被破坏。肿瘤、外伤、坏死、先天畸形等一系列病因往往会导致大体积的骨缺损产生。在我国，每年因交通事故和生产安全事故所致创伤骨折、脊柱退行性疾病及骨肿瘤、骨结核等骨科疾病造成骨缺损或功能障碍的患者超过 600 万人。骨移植是治疗骨缺损的主要方法，也是目前临床上除输血以外应用最广泛的组织移植，但骨移植中使用的骨修复材料的研发一直是世界性的难题。除自体骨以外，按材料性质划分，骨修复材料可以分为天然骨修复材料及人工骨修复材料两大类，其中天然骨修复材料可以分为同种异体骨、异种骨、脱钙骨基质三类，人工骨修复材料主要可以分为金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料、组织工程材料。

按应用领域划分，骨修复材料主要包括骨科骨缺损修复材料、口腔科骨植入材料和神经外科颅骨缺损修复材料。根据 GrandViewResearch 的统计数据，预计 2026 年全球骨修复材料行业的市场规模将达到 35.6 亿美元，年均复合增长率为 4.1%。根据南方所的统计数据，2018 年我国骨修复材料行业的市场规模为 39.3 亿元，2014 年至 2018 年的年均复合增长率为 16.0%，远超全球骨修复材料行业的整体增长水平，其中骨科骨缺损修复材料行业的市场规模为 20.2 亿元，口腔科骨植入材料行业的市场规模为 10.5 亿元，神经外科颅骨缺损修复材料行业的市场规模为 8.6 亿元；预计 2023 年我国骨修复材料行业的市场规模将达到 96.9 亿元，其中骨科骨缺损修复材料行业的市场规模将达到 53.4 亿元，口腔科骨植入材料行业的市场规模将达到 26.0 亿元，神经外科颅骨缺损修复材料行业的市场规模将达到 17.5 亿元。

在我国人工骨修复材料市场，无机非金属材料（生物陶瓷）以及复合材料产品为行业内的相对主流产品。虽然自体骨从 20 世纪初开始广泛使用并成为骨移植临床应用的金标准，但由于自体骨的骨量有限，难以满足大规模临床应用的需求，且会造成患者的额外失血与创伤、取骨部分存在潜在并发症等风险，伴随着骨缺损修复材料的发展，自体骨在国内外的临床使用比例均逐步下降。根据南方所的统计数据，我国自体骨在骨科手术中的临床使用比例已由 2007 年的 81%下降至 2017 年的 62%，呈现出明显的下降趋势；目前我国骨科临床使用骨缺损修复材料的每年 133 万例手术中，使用人工骨的约 53 万例，使用同种异体骨的约 80 万例。同时，在医疗技术发展水平相对较高的美国，根据 Orthopaedic Biomaterials 的统计数据， 2017 年自体骨的临床使用比例为 45.51%，远低于我国。进入 21 世纪后开始研发出的聚酰胺/羟基磷灰石复合材料、聚醚醚酮、羟基磷灰石复合材料及生物陶瓷材料等，逐渐开始替代自体骨或同种异体骨。

骨科骨缺损修复材料行业方面，天然骨修复材料占据了我国骨科骨缺损修复材料行业约三分之二的市场份额，同种异体骨占据了其中 90%以上的市场份额，主要生产企业包括山西奥瑞生物材料有限公司、北京鑫康辰医学科技发展有限公司、北京大清生物技术股份有限公司、湖北联结生物材料有限公司、上海安久生物科技有限公司、上海亚朋生物技术有限公司等国内企业；异种骨、脱钙骨基质的市场份额较小。人工骨修复材料已占据了我国骨科骨缺损修复材料行业约三分之一的市场份额，主要生产企业包括奥精医疗、上海瑞邦生物材料有限公司、杭州九源基因工程有限公司、四川国纳科技有限公司、上海贝奥路生物材料有限公司等国内企业以及百赛、Wright、强生等外国企业。

口腔科骨植入材料行业方面，我国口腔医疗行业起步较晚，大众的口腔健康意识较为薄弱，使得我国口腔医疗行业的发展与国外有较为明显的差距。目前，我国口腔科骨植入材料行业的市场份额主要被进口产品所占据，国产产品仅占据我国口腔科骨植入材料行业约 15%的市场份额，进口替代程度较低。瑞士盖氏（Geistlich）的 Bio-Oss 骨粉与 Bio-Gide 可降解胶原膜系列产品占据了我国口腔科骨植入材料行业约 70%的市场份额，Bio-Oss 骨粉取自牛骨，系经高温煅烧处理的异种骨产品。

神经外科颅骨缺损修复材料行业，与我国骨修复材料行业、口腔医疗行业类似，我国神经外科高值耗材行业起步亦较晚。目前，除了人工硬脑（脊）膜产品完成了进口替代以外，其他各类产品仍以进口产品为主，进口替代程度较低。目前，我国已上市的神经外科颅骨缺损修复材料产品中，神经外科颅骨缺损修复材料以金属材料（钛合金、钛网）为主，由于金属材料存在因易受温度影响而可能引起患者的不适反应、在进行医疗影像检查时因容易产生伪影而对检查结果产生影响等缺点，高分子材料、复合材料等其他材料发展较快。神经外科颅骨缺损修复材料的主要生产企业包括强生、美敦力、史塞克等国外企业以及奥精医疗、西安康拓医疗技术股份有限公司、天津市康尔医疗器械有限公司、上海双申医疗器械股份有限公司等国内企业。

3.3.3 人体植入体行业

氧化锆还可以被用来制造种植牙的种植体和基台。种植牙由种植体、基台及牙冠组成。其中种植体按照植入深度可分为骨水平种植体、软组织水平植入体等两种，前者种植体与牙槽骨齐平，适用范围广但手术难度较高，后者种植体与牙龈组织齐平，仅适用牙龈较厚患者，手术难度较低。Straumann SNOW 是第一个在骨水平上可拆卸螺钉固定的全陶瓷种植体系统，包括陶瓷种植体，陶瓷基台和陶瓷连接螺钉。其特色是在种植体基台的重要过渡区域具有出色的粘膜适应性，可植入各类牙槽骨质量的患者。

阻碍氧化锆种植体应用的因素主要有两点，其一是氧化锆种植体仍需更多临床数据，其二是目前医疗标准中尚未对陶瓷种植体有明确测试标准。与其他氧化物陶瓷相比，氧化锆已经显示出优越的生物力学性能。自从引入到牙科领域以来，氧化锆已被用作所有陶瓷牙冠和固定牙修复体(FDP)以及种植体基台的骨架材料。由于其材料特性及与牙齿相似的颜色，氧化锆是目前牙种植体的首选材料。此外，人类研究已表明，与钛相比，氧化锆的细菌粘附减少，且氧化锆的种植体周围软组织中的炎性细胞更少。在最近的一项系统综述 (Hashimetal，2016 年)中，植入 1 年后一段式和两段式氧化锆种植体的总体成活率为 92%，氧化锆种植体可以作为钛种植体的非金属替代品。但目前氧化锆种植体尚未获大范围临床应用，据 2019 年 Katarina Frigan 指出，其原因在于 ISO 14801 和 ISO 13356 尚未对氧化锆义齿植入设定专门的测试标准。

陶瓷作为植入物材料除用于口腔修复外，还可用于人工关节。从生物学因素角度来看，陶瓷人工关节相较于高分子聚乙烯关节具有优越性。1967 年来自瑞士研究者报道了一种具有生物相容性的玻璃陶瓷，其主要由 SiO2、Na2O、CaO、P2O5、La 系元素或其氧化物构成。从 1974 年开始我国对陶瓷人工关节进行了研究并通过大量的实验确定了 SiO2-Al2O3-Li2O 系统，其中以 Ag 为晶核剂，生成 Li2O·SiO2为主要晶相和少量 SiO2、β-Li2O、Al2O3-4SiO2 晶体的玻璃陶瓷材料。动物实验表明，这种玻璃陶瓷人工关节具有良好的生物相容性，并且机械性能较好，耐腐蚀、抗氧化、无毒。 Hench 和 wilson 发明了部分降解含磷和钙的硅玻璃，其中一类具有特殊结构，称为生物活性玻璃。表面部分在水溶液中可形成富含氧化硅和钙、磷离子的胶样层，有利于羟基磷灰石(HA)的形成和沉积，然后 HA 晶体可吸附胶原粘多糖和糖蛋白，从而在生物活性玻璃表面直接形成。有很多研究者在生物陶瓷的骨诱导试验中发现，其表面均能形成一种非定比性的骨样磷灰石，这种骨样磷灰石的形成与生物陶瓷周围内环境的共同作用有关，是骨整合的重要条件。另外，有研究证实陶瓷表面骨样磷灰石表面骨样磷灰石表层的形成，可选择性的吸收注入纤维蛋白等血清蛋白，有利于细胞吸附的成骨细胞表型的表达，并且能直接促使干细胞转化为成骨细胞。

氧化铝可作微晶陶瓷人工关节。南昌大学《新型氧化铝基复合陶瓷骨组织生物应答效应的实验研究》通过原位修饰法、纳米 ZrO2 包覆、热等静压等技术方法制备新型氧化铝基复合陶瓷材料，随后进行材料处理及假体制作，最后进行临床应用。

材料处理：将微晶陶瓷熔化并置于模具中来制备陶瓷关节假体。在模具中冷却后，髋关节假体将会呈现一个如透明玻璃般的状态。然后将髋关节暴露在紫外线、X 射线或 γ 射线下并逐渐加热，在通过热处理后，透明玻璃状的关节假体将转变为不透明状的陶瓷关节假体。与我们所知的工艺陶瓷不同的是，微晶陶瓷有着数以万计的微晶结构，使得其有很高的强度和韧性。最后，对所有关节进行表面抛光后，制备成微晶陶瓷假体，以供临床使用。

需求端，预计骨科关节 2021 年市场空间将达 9000 亿元。2018 年 9 月 EvaluateMedTech®发布的《World Preview 2018, Outlook to 2024》预测，2017- 2024 年间的骨科领域的年复增长率为 3.7%， 2024 年市场规模为 471 亿美元，其中强生将继续保持龙头地位，2024 年的销售额预期会达到 103 亿美元，占市场份额 21.8%。2020 年 3 月 IQVIA 发布的《前沿视点》更加乐观，预测 2022 年骨科器械的市场会达到 498 亿美元。

供给端，德国赛琅泰克占据了全球植入陶瓷市场约 95%的份额，全球骨科植入手术中的陶瓷部件绝大多数都来自这家公司，包括强生、施乐辉、史赛克、捷迈邦美、爱康医疗、春立医疗等主流国内外关节厂商所使用的陶瓷材料均采购自该公司的 BIOLOX delta。

3.4 高温陶瓷行业：发力发动机及新能源领域

超高温陶瓷材料（Ultrahigh-Temperature Ceramics，简称 UHTCs）指高温环境（2000℃以上）和反应气氛中（如原子氧环境）能够保持化学稳定的一种特殊材料，通常包括硼化物、碳化物、氧化物在内的一些高熔点过渡金属化合物，由上述化合物组成的多元复合陶瓷材料统称为超高温陶瓷材料。这些高熔点过渡金属化合物中， TaC、ZrB2、HfB2、HfC 等的熔点超过了 3000℃，从而使得它们在极端高温条件下具有很大的应用潜力。

3.4.1 航空发动机行业

高性能特种陶瓷材料也被称作先进陶瓷、新型陶瓷，主要是指以高纯度人工合成的无机化合物为原料，采用现代材料工艺制备，具有独特和优异性能的陶瓷材料。因此，该材料被用于陶瓷基复合材料（CMC）的制备，具有低密度、高温抗氧化、耐腐蚀、低热膨胀系数、低蠕变等优点，在航空/航天/兵器/船舶等高技术领域有着广泛应用。其中碳化硅基陶瓷复合材料是目前研究最为深入、商业化最好的高性能特种陶瓷材料。

飞机的最大平飞速度、爬升率、升限、机动性等都与飞机推重比有关。喷气发动机推重比的跨越往往会带来新一代战斗机的出现。随着推动比的不断提升，航空发动机的温度也逐步提升，目前第三代航空发动机的温度就已轻松超过 1200℃，达到当前镍基高温合金的极限温度。

从热力学第二定律出发可知，相同的压比情况下，透平入口温度越高，内燃机效率越高；相同的透平入口温度，压比在一定范围内与效率成正比。其中温度的影响最为显著，根据《Boyce》一书显示，温度每升高 100F（55.5℃），功输出增加约 10%，效率提高约 0.5-1%。为了提高燃机输出效率，航空航天发动机、燃气轮机的热端部件需承受 600℃～1200℃的高温以及复杂应力的交互作用，材料要求非常苛刻。相较于高温合金，碳化硅不仅能够承受高温，其密度仅有高温合金的 1/4~1/3，这意味着发动机重量可以进一步降低，相同载油量情况下，飞机的航程及载弹量可大幅提升。

需求端，随着高推重比航空发动机的定型、空间飞行器技术的迫切需求和快速发展，CMC 作为新一代材料，已经在军用、民用领域已经展现出巨大的发展潜力。根据 MarketsandMarkets 预测，2016-2026 年 10 年间，全球陶瓷基复合材料市场将以 9.65%的 CAGR 迅速增长，在 2026 年前将达到 75.1 亿美元。

国外碳化硅纤维起步早，技术储备雄厚，由于技术壁垒极高价格一致居高不下，且一致对中国禁运。日本 Nippon Carbon 公司和 Ube Industries 公司是国际市场最主要的 SiC 纤维生产厂家，总产量占到全球的 80%左右。目前第一代、第二代和第三代 SiC 纤维均实现了工业化生产，其中 Nippon Carbon 公司的纯 SiC 纤维（牌号 Nicalon）和 Ube Industries 公司的含钛、含锆、含铝等类型的 SiC 纤维（牌号 Tyranno）产量均达到 100 吨级，且基本保持稳定。

国内上市企业中仅有火炬电子能够量产第三代碳化硅纤维。国内具有规模化生产能力的企业包括苏州赛力菲、宁波众兴及国防科大，但这三家含氧量较高，勉强能达到二代半的标准。火炬电子 CASAS-300 特种陶瓷材料含量则完完全全达到了第三代的标准。（报告来源：未来智库）

3.4.2 机械轴承行业

轴承是机械设备中一种极其重要的零部件，使用十分普遍。其主要功能是支撑机械旋转体，降低其运动时的摩擦系数，并保证其回转精度。其作用与人体关节相似，素有“机械的关节”之称，它是一切旋转机械的灵魂，故又被称为机械工业的 “芯片”。

氮化硅(Si3N4)材料属于高强度人工晶体，具有密度小、硬度高、耐高温、耐腐蚀、电绝缘、不导磁、抗压强度高、自润滑性能好等诸多点。以氮化硅球作为滚动体、以合金钢为套圈制成的混合陶瓷轴承，最充分利用了氮化硅材料抗压强度高、合金钢抗弯强度高、韧性好等优点，与普通钢球轴承相比，具有重量轻、极限转速高、摩擦力矩小、运转精度好、使用寿命长等一系列优点，各方面性能均衡、优异、全面，堪称轴承界的“六边形战士”。氮化硅陶瓷球轴承是目前世界上研究最热门、性能最优异、应用最广泛的高端陶瓷轴承。氮化硅陶瓷球轴承几乎就是陶瓷轴承的代名词。

需求端，根据前瞻产业研究院数据，2020 年氮化硅陶瓷轴承球市场零售规模达到 701 亿元，预计 2021 年市场规模将达 723 亿元，未来五年年均复合增长率为 11.26%， 2025 年预计将达到 1108 亿元，其中新能源汽车为主要增长点。

供给端，全球氮化硅球的主要生产商包括 Toshiba、Tsubaki、Nakashima、 CoorsTek、AKS 和 Industrial Tectonics Inc，这几家生产商占到全球氮化硅球市场份额的 45%。目前亚太地区是最大的氮化硅球市场，市场份额达到 48%，再者是欧洲和北美地区。

3.4.3 新能源行业

伴随着电子科技技术的快速发展和全球对新能源汽车的需求，锂离子电池凭借着容量高、重量轻，可反复充电，自放电小等优势不仅被广泛应用在手机、笔记本电脑、照相机等 3C 类产品中；更是被储能电源、飞机、电动汽车等大型设备所看重，独占市场鳌头。目前，中国是世界上最大的锂电池生产制造基地，中国锂电池的发展潜力巨大；但是，在大的发展中也会面对大的问题，目前锂离子电池还存在安全，循环寿命等问题，例如发生的众多手机自燃、电动汽车火灾、爆炸等事故给人们敲响了安全的警钟。

陶瓷隔膜涂覆材料一般选择氧化铝及勃姆石。锂离子电池是由电极（正负极）、隔离物（隔膜）、电解质和外壳四个部分组成，其中隔膜是关键的内层组件之一，它不仅能使锂离子在正极和负极之间进行嵌入与脱嵌工作，保证电池的循环性能，而且还要在工作工程中，使得正极和负极处于隔离状态，保证电池的安全性能。出于循环性能和安全性能的考虑，国内外隔膜生产商都瞄向了陶瓷隔膜，因为陶瓷隔膜耐有机溶剂，与电解液相容性好，吸收率高，拉伸强度、穿刺强度高，热收缩率低，破膜温度高，热收缩率低。

根据比亚迪申请的锂电池隔膜发明专利“一种电池隔膜及其制备方法” （CN201310750910.7），在无机涂覆浆料中，水的质量占比为 76%，固体材料陶瓷涂覆颗粒与树脂材料的质量占比分别为 22%、2%。因此，以勃姆石为代表的陶瓷涂覆颗粒为锂电池涂覆材料的最主要原材料。由于各锂电池生产商、锂电池隔膜生产商的涂覆浆料配方不同，所采取的树脂种类也会有所差别，因此成本比重也会有所差别。

需求端，根据研究机构 EVTank 联合伊维经济研究院共同发布的《中国锂离子电池隔膜行业白皮书（2020 年）》，2019 年中国锂电池涂覆材料出货量为 1.55 万吨，其中无机涂覆材料出货 1.4 万吨，占比达 90.32%，有机涂覆材料、有机和无机结合的涂覆材料占比不到 10%，无机涂覆材料为市场主流的涂覆材料。预计 2025 年无机涂覆材料用量将达到 40.4 亿平方米。

供给端，随着国瓷材料的扩产，国内陶瓷涂覆领域将呈现两大多小的竞争格局。在锂电池涂覆材料领域，据统计，2019 年德国的 Nabaltec AG 锂电池用勃姆石出货量为 0.48 万吨，占比 37%，位居全球第一，壹石通锂电池用勃姆石出货量为 0.47 万吨，占比 36%，位居全球第二，国内第一。

3.4.4 汽车尾气吸附行业

美国、欧洲和日本排放法规已形成了全球最具代表性的三大排放法规体系，主要对 PM 和 NOX排放限值不断加严。从上个世纪中叶，西方等国家开始颁布一系列针对重型柴油机的排放法规，以限制重型柴油机的尾气排放。21 世纪初，参考欧洲的法规以及根据中国国情相结合制定出来的符合中国的排放标准。经过几十年的努力和发展，我国制定的排放法规已经能和欧洲法规相提并论，甚至在部分要求，比欧洲制定的更加严格。

即将实施的国六标准被认为是目前世界上最严格的排放标准之一。近年来，随着我国政府对环保问题的高度重视，重型柴油机排放法规不断升级，限值愈加严格。即将全面实施的《重型柴油车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》在欧洲标准的基础上融合了美国标准的相关要求，对 NOX和 PM 的限值较国五阶段削减 60% 以上，并增加了对颗粒数量PN的限制。该标准中采用全球统一重型发动机测量循环，循环工况与车辆实际运行更为接近，增加了低速低负荷工况占比，工况整体排温低，加严了对催化器低温性能的考核，并对柴油车冷启动排放提出了新的要求，同时引入了整车道路车载法试验测试方法。

国六标准要求生产、进口、销售的发动机，以及生产、进口、销售和注册登记的汽车需要满足符合性检查标准要求。其中生产、进口、销售争议较少，仅指国六标准时间节点之后新增车辆需严格满足符合性检查标准要求。主要引起市场争议的是注册登记的汽车是否为存量汽车。一方面，虽然购买新车后没有明确要求多长时间内必须办理注册登记，如果购买汽车较长时间未办理注册登记，环保标准后车辆无法达到新的标准，将无法上牌。另一方面，国产机动车要通过国家批准通告才能生产销售，如果买了车长期不上牌，通告有可能取消或发生变更，这种情况也会影响机动车的注册登记。因此，我们认为车辆购买后通常会在较短时间内完成注册登记，未完成注册登记且不满足国六标准的车辆占比很小。

蜂窝陶瓷方面，我们测算 2021 年需求将达 8754 万升

蜂窝陶瓷是内部拥有大量蜂窝状贯通通道的陶瓷材料。蜂窝陶瓷具有孔密度大、比表面积大；热膨胀系数低、热稳定性好；耐酸耐碱和有机溶剂，抗腐蚀性好；机械性能优异；优良的抗菌性能等优势，主要作为催化器件的载体进行活性催化剂及催化助剂的负载作业，是最为常见的尾气处理催化器用催化剂载体。

根据以下假设，我们测算 2018-2022 年的需求量为 3998 万升、4186 万升、6183 万升、7190 万升及 9309 万升，2022 年蜂窝陶瓷需求量将是 2018 年的 2.3 倍，年复合增长率达到 24%。

关键假设 1：在国五标准下，柴油车需求 15L/辆。国六标准下，排放要求的加严，汽车尾气催化系统将进一步升级。根据蜂窝陶瓷协会统计，预计蜂窝陶瓷在柴油车需求为 25L/辆。

关键假设 2：2018-2022 年重型车国六标准执行率分别达到 0.2%、4.2%、40%、 60%、100%；

关键假设 3：2021 用车中客车产量 50.8 万辆、货车产量 416.6 万辆。对于客车，由于乘用车中已包含微型客车和部分轻型客车，因此估算商用客车全为重型车。对于货车，微型货车质量小于 1800kg，属于满足《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》的轻型车；轻型货车质量小于 4500kg，其中部分轻型货车属于满足《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》的轻型车，假定占比70%。因此，2021 年我国重型柴油货车 342.4 万辆；

关键假设 4：2022 年柴油车销量增速假定为 2018-2021 年的复合增速 8.6%。（报告来源：未来智库）

氧化铝方面，我们测算 2022 年需求将达 11171 吨

高纯氧化铝粉呈白色微粉，粒度均匀，易于分散，化学性能稳定，高温收缩性能适中，具有良好的烧结性能；广泛应用于汽车尾气的陶瓷涂层。汽车尾气催化剂中的活性组分通常需要附着在涂层上，以保证一定的分散性、热稳定性和机械强度。在氧化铝的各晶型中，γ-Al2O3具有较强吸附能力和大比表面积，是目前主要使用的涂层材料。国六标准下，柴油车的 DOC、DPF 均将用到氧化铝涂层，根据蜂窝陶瓷协会统计，其涂覆体积约为蜂窝陶瓷的体积的 20%，可计算出柴油车中用量在 120g/L 左右。经我们测算，2018-2022 年国内氧化铝需求量为 15.6 吨、342 吨、3905 吨、6163 吨和 11171 吨。

SCR、TWC、DOC 及部分 DPF、GPF 首先送至催化剂厂商完成涂覆，然后由封装厂进行封装，封装后销售给主机或整车厂；部分 DPF、GPF 无需涂覆，直接送至封装厂商进行封装，然后供主机厂、整车厂商使用。产业链具体分工如下： ①载体厂商主要生产用于内燃机尾气后处理系统中承载涂覆催化剂或捕捉颗粒物的各类载体； ②催化剂涂覆厂商主要对载体进行活性组分及催化剂的涂覆处理，进而完成催化器产品的整体化； ③封装厂商利用金属外壳和无机纤维衬垫对涂覆后的载体进行包裹，并添加其他组件形成内燃机尾气后处理系统后销售给主机厂、整车厂商使用。

蜂窝陶瓷竞争格局：国内蜂窝陶瓷市场仍然被国外企业垄断，国内该业务领域具有广阔的进口替代空间。NGK 及康宁公司是绝对龙头公司，二者合计占据了 86.18% 市场份额。国内厂商除国瓷材料和上市公司奥福环保以外，还有宜兴化机和凯龙高科两家蜂窝陶瓷生产企业。其中，江苏省宜兴非金属化工机械厂于 1984 年开始研制蜂窝陶瓷，是国内较早研发和生产蜂窝陶瓷的企业，目前年产能约 800 万升；凯龙高科开发生产了满足国六标准的车/船用柴油机选择性催化还原 SCR 系统、主/被动再生颗粒捕集系统(DPF)、CNG/LNG/LPG 后处理器、汽油机三元催化器等产品，具备蜂窝陶瓷的生产能力。国内厂商整体产能相对较小，国瓷材料和奥福环保市场份额仅占 0.84%和 0.77%，未来增长空间较大。

产品布局方面，除日本 NGK 专注于 DPF 外，其他国内外厂商均实现了全种类覆盖。日本 NGK 公司则运用 HONEYCERAM 陶瓷技术，开发出了收集柴油汽车发动机排出的微粒子收集滤清器，最多可除去 99%的 PM，是唯一一家将由堇青石与碳化硅（SiC）这两种材料制成的柴油汽车尾气微粒子陶瓷滤清器DPF量产的厂商。在柴油车领域，康宁公司的 Celcor LFA 载体在重型车辆每天使用柴油发动机的严苛条件下仍能实现可靠的性能，通过选择性的组合载体的背压和几何表面积使得系统性能增强。而国内的奥福环保、凯龙蓝烽、宜兴化机及国瓷材料均制造出直通式及壁流式蜂窝陶瓷，可满足各类催化器使用。

氧化铝竞争格局：高纯纳米氧化铝的国外主要生产企业有住友、沙索等，其中住友化学是市场份额最大的企业，占据全球高端市场 60%的份额。国内主要生产企业包括国瓷材料、宣城晶瑞新材料、上海铱铭材料等。

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