聚酰亚胺薄膜:“卡脖子”的关键材料或在疫情推动下实现国产替代

    2020-09-14 16:46
    头豹研报

    2020年中国聚酰亚胺薄膜行业概览

    2022-03-02

    全文字数:3678字,精读时间:7分钟

    本文援引于报告《2020年中国聚酰亚胺薄膜行业概览》,首发于头豹科技创新网(www.leadleo.com)。

     

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    在日韩疫情加剧与中美贸易战的背景下,国产替代进程或得到加快

    聚酰亚胺薄膜是柔性电路板、柔性显示面板、导热石墨膜、轨交绝缘膜等众多领域不可或缺的材料,但中国的高端聚酰亚胺薄膜进口依赖程度高,以电子级聚酰亚胺薄膜为例,中国85%的电子级聚酰亚胺薄膜需要从美国、日本与韩国进口。


    中国高端聚酰亚胺薄膜的进口依赖主要由于设备定制周期长、工艺难度大、缺乏技术人才三方面因素导致。聚酰亚胺薄膜产业在中国已发展数十年,技术与人才积累、下游发展、人才流动与政策扶持等因素将有望使聚酰亚胺薄膜行业在未来3至5年迎来国产替代的拐点。在日韩疫情加剧与中美贸易战的背景下,日韩厂商产能将大概率下降,同时美国厂商将受限于对华禁售令而停止出口,但中国市场的需求仍需得到满足。2019年深圳瑞华泰薄膜科技有限公司、中天科技有限公司、惠生新材料有限公司与株洲时代华昇有限公司分别投资115亿元、3.57亿元、11.9亿元与30亿元建设聚酰亚胺薄膜生产基地。中国厂商或加快中国聚酰亚胺薄膜的国产化进程,实现国产替代。

    聚酰亚胺薄膜是消费电子、电工绝缘、轨道交通与航空航天等领域不可或缺的重要材料

    聚酰亚胺(Polyimide)是指由二胺和二酐经一系列反应制得的主链上含有酰亚胺环(—CO—NH—CO—)的一类高分子聚合物。根据重复单元的化学结构,聚酰亚胺可分为脂肪族、半芳香族和芳香族聚酰亚胺三种,其中应用较为广泛的是芳香族聚酰亚胺。聚酰亚胺作为一种特种工程材料,已广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域。

     

    聚酰亚胺在性能上具有耐热性好、耐极低温、机械性能优异、热膨胀系数低等诸多优点,使其被美国、日本等众多国家列为“21世纪最有希望的工程塑料之一”。

    聚酰亚胺薄膜是最早实现商业化的聚酰亚胺材料形态,是中国聚酰亚胺产业最重要的产品形态,占中国生产聚酰亚胺材料的70%以上。聚酰亚胺薄膜性能优异,在多个领域具备难以替代的作用,主要包括:绝缘材料挠性覆铜板绕包电磁线以及在高新技术产业方面的新型应用。中国聚酰亚胺薄膜行业根据产品应用领域可分为电工级市场、电子级市场、导热级市场与特种级市场。中国的低端电工级聚酰亚胺薄膜已经基本满足国内需求,而电子级与导热级聚酰亚胺薄膜超过85%依赖进口更高等级的PI薄膜则仍处于空白

     

    国产高性能聚酰亚胺薄膜的产能不足是国产厂商竞争力弱的主要原因

    聚酰亚胺薄膜生产线可分为传统流延产线、普通热亚胺产线、流延双向拉伸产线与化学亚胺产线。前两者为中低端产线,后两者为中高端产线,产品性能直接由产线决定。由于中高端产线前期建设或购买成本高,中国聚酰亚胺薄膜以中低端产线为主。同时中高端产线需配合完善的生产技术与富有经验的生产人员,导致即便拥有中高端产线,厂商扩大产能的速度也难以提升。产能偏小也导致中国聚酰亚胺薄膜厂商在与进口厂商的竞标中显得议价水平较弱。

     

    中国聚酰亚胺薄膜产业与日本、韩国、美国等世界领先国家相比,仍有较大差距。差距主要体现在产能规模高性能聚酰亚胺薄膜的生产能力上,中国普遍生产装置为百吨级,而杜邦、宇部兴产与钟渊化学等国际领先企业均为千吨级,同时高性能聚酰亚胺薄膜量产技术均受国际巨头垄断。截至2018年,中国低端电工级聚酰亚胺薄膜已完成95%的自给自足,而电子级聚酰亚胺薄膜方面,中国市场85%需依赖进口满足,更高生产难度的轨交、航空航天等领域进口依赖程度达到90%。进口依赖导致国际厂商在高性能聚酰亚胺薄膜市场极具话语权,定价、账期等环节均由国际厂商决定。而中国厂商需根据国际厂商的定价调整价格战略,同时通常需承担2至3个月的账期整体话语权远低于国际厂商

    下游FCCL、柔性AMOLED与导热石墨膜等行业高速发展带动聚酰亚胺薄膜的需求量上升

    挠性覆铜板(FCCL):挠性覆铜板(FCCL)是柔性印刷电路(FPC)的主要材料。FPC由于可缩小电子产品的体积与质量,逐渐成为手机、耳机、数码相机等小型化设备的重要元件,也带动了FCCL的需求增长,预计全球FCCL行业市场规模将由2014年的26.4亿美元增长至2019年的44.8亿美元。作为FCCL的主要原材料,聚酰亚胺薄膜的需求将随着FCCL行业规模一同增长,2019年全球FCCL产业聚酰亚胺薄膜需求量达14,877.5吨,而中国需求量达4,869.0吨

    柔性AMOLED面板:电子显示作为聚酰亚胺材料下游重要应用的领域,自2013年开始,迎来了柔性AMOLED技术的快速发展,特别是智能手机屏幕方面。高性能聚酰亚胺凭借其可塑性、透光性与耐热性特点成为柔性AMOLED屏幕基板的主要原料,柔性显示将成为聚酰亚胺材料下游的新兴增长点。

    根据HIS Markit数据,2019年全球手机用AMOLED屏幕面板出货量约为4.7亿片,预计未来AMOLED产业的成长将主要来自于柔性AMOLED产业的快速增长,柔性AMOLED在整体AMOLED产业中的占比将显著提升,从而带动全球市场对聚酰亚胺材料需求量的显著增加

    中国柔性AMOLED产能正在快速提升,2019年中国大陆AMOLED智能手机面板出货约5,500万片,同比增长约165%,在中国智能手机显示面板市场的占比达到12%。随着多条柔性AMOLED新增产线投产,中国柔性AMOLED产业将带动聚酰亚胺材料需求量的快速增加。

    导热石墨膜:导热石墨膜是由聚酰亚胺薄膜等基材经过碳化后形成的膜状物质,具有密度小、化学性能稳定、导热导电性好、耐磨损性好、 耐热冲击性强、机械加工性优异等特点,是世界范围内散热性能最好的材料之一,其水平方向导热系数高达600-1,200W/(m*K)(相当于铜的2至4倍,铝的3至6倍)。随着终端产品性能的提升带来散热需求的增加,导热石墨膜在终端消费电子产品中的渗透率正在扩大,尤其在智能手机、平板、笔记本电脑、智慧显示屏、游戏主机等领域得到广泛应用。

    设备温度过高将影响性能表现、使用寿命及使用安全,随着智能手机等终端设备对性能要求的不断提高,智能手机通常需要3至6片导热石墨膜配合其他散热途径降低机身温度。摄像头、芯片、显示面板、信号模组与电池等部分均需要导热石墨膜为其散热。以2020年初发布的小米10 Pro为例,小米10 Pro采用6片石墨膜的设计为性能强悍的高通骁龙865芯片减少热量负担。

    手机用导热石墨膜定价在0.2至0.5美元/片,单部智能手机需约1至1.5美元(3至6片)。根据IDC数据,2014至2019年全球手机平均出货量14.3亿部,以80%渗透率估算,仅智能手机领域,全球导热石墨膜市场规模约11.4亿美元至16.9亿美元

    中国主要导热石墨膜生产厂商包括碳元科技、中石科技、飞荣达等。头部生产商碳元科技与中石科技2014年至2018年出货量均保持逐年上升态势,其中中石科技CAGR更是达到102.8%。导热石墨膜行业的迅速发展势必带动上游原材料聚酰亚胺薄膜的需求量上升。

    下游需求量的不断增长带动聚酰亚胺薄膜行业蓬勃发展

    中国聚酰亚胺薄膜行业发展主要受产能与下游应用领域需求影响,随着各厂商投资建厂,扩大产能,聚酰亚胺材料在下游应用领域的渗透率不断提高,其市场规模将保持稳定增长。2019年中国聚酰亚胺薄膜市场规模(按需求计)约为98.0亿元,预计在下游应用领域需求不断扩大的情况下,市场规模保持持续增长。

    深度见解:中国聚酰亚胺薄膜市场将呈现两极分化的格局

    中国低端薄膜市场将迎来洗牌:

    中国低端聚酰亚胺薄膜生产商大多不满足国家环保标准,原因在于聚酰亚胺薄膜生产中的大量废水废气需通过工业级环保设备过滤,售价约2,000万-3,000万/套,而普通流延产线仅200万/套。市场低利润率迫使生产商无力支付环保费用。随着中国环境保护政策的不断完善,多数不具备经营资质的的生产商将退出竞争,行业将迎来洗牌。

     

    中国国产高端薄膜企业将通过产研结合提高产能与竞争力,加快国产替代进程:

    为攻破高性能聚酰亚胺薄膜的技术壁垒,中国必须实现产研结合。中国部分实验室已成功制备出高性能薄膜,但由于产业脱节,实验结果通常不满足量产需求。同时,上产线试验意味着产线需要停产,因此每次产线试验的成本均超过百万。产研结合能有效提高双方信息流通效率,缩小实验室结果与量产之间的差距

    此次新冠疫情在日本与韩国的恶化与中美贸易战或是中国高性能聚酰亚胺薄膜实现国产替代的巨大机遇。专家强调称国产替代的前提是国产厂商需扩大产能,而部分国产头部厂商已开始发力,例如瑞华泰在嘉兴投资115亿建设中国最大的聚酰亚胺薄膜生产基地,同时已成功承接下美国杜邦被禁止出口后的大部分中国航天级薄膜份额

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