我国新材料产业结构以特种功能材料、现代高分子材料和高端金属结构材料为主，分别占比32%、24%和19%。具体而言，江苏、山东、浙江和广东4省新材料产业规模超过1万亿元。福建、安徽、湖北次之，规模超5000亿元。长三角新材料产业关注新能源汽车、生物、电子等领域，珠三角侧重于高性能复合材料等的研发，环渤海地区则对特种材料、前沿材料较为重视。

预计到2025年，我国新材料产业总产值实现10万亿元。那么，在现已取得成绩的基础上，下一步，我国新材料产业需要在哪些方向上发力？

方向一：轻量化材料

碳纤维

碳纤维是由聚丙烯腈或沥青、粘胶等有机纤维在高温环境下裂解碳化形成的含碳量高于90%的碳主链结构无机纤维，作为高性能材料诞生于上世纪50年代。

碳纤维具备出色的力学性能和化学稳定性。作为目前实现大批量生产的高性能纤维中具有最高比强度（强度比密度）和最高比刚度（模度比密度）的纤维，是新材料领域用途最广泛、市场化最高的材料，被誉为“新材料之王”。按照每束碳纤维中单丝根数，碳纤维一般分为小丝束和大丝束两个类别。小丝束性能更优但价格较高，一般用于航天军工等高科技领域以及高端体育用品；大丝束成本较低，往往应用于基础工业领域，包括土木建筑、交通运输和能源设备等。

此外，碳纤维在其他应用领域还有很大潜力可以挖掘。比如，碳纤维和铝合金同属替换钢材的轻量化材料，碳纤维在强度、化学稳定性等性能上都占优，并且在飞机部件、高性能汽车车架、自行车架等产品上比铝合金都有更好的表现。

2020年，全球碳纤维运行产能为17.165万吨，比2019年增加10.8%。美国、中国、日本承担了主要产能，分别占21.7%、21.1%、17%。

作为资本密集型和技术密集型产业，全球碳纤维核心生产技术集中在日本、美国和欧洲。中国、韩国属于近年来快速增长的产业区域。

企业方面，日本东丽株式会社在收购美国卓尔泰克公司后从技术和产能上都明显领跑业界，拥有全球约30%的产能，是绝对的龙头企业。其他主要的海外厂商包括日本东邦化学工业株式会社、日本三菱丽阳株式会社、美国赫氏公司、德国西德里集团、台湾台塑集团等。

中国作为世界第二大碳纤维生产国，多年来一直有企业多、需求大、产能高、产量低的特点。主要原因在于与国外产品竞争处于劣势，导致国产碳纤维需求低。再加上企业技术落后，导致产能无法充分释放。在产品研发应用方面，长期“摸着日本东丽公司过河”，以仿制为主。

铝合金汽车车身板

铝合金是工业应用最广泛的合金，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。在国家节能减排政策导向下，汽车行业仅仅通过设计优化汽车能耗已很难达到国家越来越严格的燃油排放标准，因此汽车的轻质化是行业确定的发展方向。而铝合金是汽车实现轻量化目标的关键材料。汽车用铝合金主要分为4种：铸造铝材、锻造铝材、挤压铝材和压延铝材。使用最多的是铸造铝材，占比超过70%。铝合金车身板属于压延铝材，约占汽车用铝量的10%～15%，可用于生产如引擎盖等多个汽车车身的大型部件。

2020年全球汽车铝板年产能在390万吨附近，集中在欧洲、北美和日本。规模较大的公司主要有：欧洲海德鲁铝业公司、奥地利金属公司，北美美国铝业公司、美国肯联铝业公司、美国特殊合金公司，日本株式会社神户制钢所、日本联合铝业公司，印度诺贝丽斯公司等。其中，美国企业经过多年发展和全球化布局，逐渐在市场取得领先地位。欧洲企业在市场竞争中举步维艰。日本企业则选择了拥抱美国企业，合作建立工厂。

中国汽车铝板年产能约102万吨，占全球比重约26.2%，居世界第二，但产能多为淘汰产能和落后产能，2020年综合开工率仅20%，产能利用率严重偏低。目前中国在汽车铝合金零部件的生产使用上已经形成规模，但铝合金车身板的研发生产进步缓慢，严重依赖进口。

方向二：航空航天材料

聚酰亚胺

聚酰亚胺是综合性能突出的有机高分子材料，被誉为“二十一世纪最有希望的工程塑料之一”。聚酰亚胺没有明显熔点，是目前能够实际应用的最耐高温的高分子材料。同时，该材料还具有高绝缘强度、耐溶、耐辐照、保温绝热、无毒、吸声降噪、易安装维护等特点，在航空航天、高端电子元器件、半导体等多个尖端领域有着很高的应用价值，在材料更新迭代方面扮演着重要角色。目前，全球聚酰亚胺市场需求不断增长，但很多高端聚酰亚胺产品、特种功能聚酰亚胺产品的生产仍被少数发达国家垄断，相关生产技术被严格保护。

2017年，全球聚酰亚胺总产量达14.9万吨左右，2010～2017年间年复合增长率约4.98%。同年，全球聚酰亚胺消费量达14.7万吨，2010～2017年间年复合增长率约4.92%。由于各国技术水平、主导产业等方面的差异，不同国家生产的聚酰亚胺产品结构明显不同。以美国、日本为代表的发达国家拥有比较完善的技术储备和产业布局，具备大规模生产多种聚酰亚胺产品的能力。90%以上的市场份额掌握在这些国家的生产商手中。这些国家对聚酰亚胺薄膜的生产技术、生产工艺进行严格保护。美国杜邦公司，日本宇部兴产株式会社、钟渊化学工业株式会社、三菱瓦斯化学株式会社，韩国聚酰亚胺尖端素材公司以及中国台湾地区达迈科技公司是当前全球聚酰亚胺薄膜的主要生产商。

目前中国已在中低端聚酰亚胺薄膜、聚酰亚胺纤维领域实现大规模生产，在电工级聚酰亚胺薄膜领域也获得全球竞争力。但是，高端聚酰亚胺薄膜以及其他高端聚酰亚胺产品仍面临“卡脖子”或产能不足的问题，导致明显的结构性供需失衡。

碳化硅纤维

碳化硅纤维是继碳纤维之后发展的又一种新型高性能纤维，属于国家战略性新兴材料。碳化硅纤维是一种以有机硅化合物为原料，经纺丝、碳化或气相沉积而制得的具有β-碳化硅结构的无机纤维，属于陶瓷纤维一类。自20世纪80年代问世以来，碳化硅纤维已有3次明显的产品迭代，其耐热性与强度都得到了明显增强。目前，第三代碳化硅纤维的最高耐热温度达1800～1900摄氏度，耐热性和耐氧化性均优于碳纤维。材料强度方面，第三代碳化硅纤维拉伸强度达2.5～4吉帕，拉伸模量达290～400吉帕，在最高使用温度下强度保持率在80%以上。碳化硅纤维的潜在应用包括耐热材料、耐腐蚀材料、纤维增强金属、装甲陶瓷、增强材料等方向，在航空航天、军工装备、民用航空器等领域有较高使用价值。

据不完全统计，2015年全球连续碳化硅纤维的总产量达300吨，市场估值为2.5亿美元左右。随着美日主要生产商进一步扩产，中国、中东生产商入局，预计世界碳化硅纤维总产量至2025年有望增长至500吨左右，2026年市场规模将增长至35.87亿美元。

1975年，日本东北大学矢岛圣使教授使用聚碳硅烷作为原材料，利用先驱体转化法，成功制作出无机碳化硅纤维。20世纪80年代末，日本宇部兴产公司和日本碳素公司先后实现了碳化硅纤维的工业化生产，碳化硅纤维的大规模生产在日本率先展开。目前这两家日本企业的碳化硅纤维产品产量最大，能达到百吨级。

中国对高性能连续碳化硅纤维产品的研究始于上世纪80年代，经过30余年的发展，目前已经实现了多项关键技术的实质性突破。截至目前，国产碳化硅纤维产品性能已接近国外第二代产品水平。但由于连续碳化硅纤维在航空航天、国防军工等领域有极高的应用价值，属于军事敏感物资，因此发达国家对碳化硅纤维产品、技术实施严格的保密封锁。中国只能依靠自主研发实现高性能碳化硅纤维的国产化并进行大规模量产。

方向三：半导体材料

硅片

硅片位于半导体产业链上游，是半导体器件和太阳能电池的主要原材料，主要应用于光伏和半导体两个领域。12英寸硅片仍然是当今硅片市场的主流。

2020年，全球前五大硅片提供商分别为日本信越化学工业株式会社、日本胜高科技株式会社、中国台湾环球晶圆公司、德国世创公司、韩国鲜京矽特隆公司，市场占有率合计超过80%。

中国是世界上最大的光伏用单晶硅片生产国。据中国有色金属工业协会硅业分会统计，截至2019年底，中国单晶硅片产能为115吉瓦，占全球的97.6%。但中国在2017年以前12英寸硅片全部依赖进口。目前也仅有少数几家企业具有8英寸硅片的生产力。

碳化硅

碳化硅是目前发展最成熟的宽禁带半导体材料，也是第三代半导体的代表材料。碳化硅材料具有化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨耐高压等优点。采用碳化硅材料的产品，与相同电气参数的产品比较，可缩小50%体积，降低80%能量损耗。由于这些特性，世界各国对碳化硅材料非常重视，纷纷投入大量精力促进相关产业研发。随着技术工艺的成熟、制备成本的下降，应用在各类功率器件上。近年来碳化硅功率器件在新能源汽车领域渗透率持续上升，碳化硅将是未来新能源、5G通信领域中器件的重要原材料。

碳化硅生产过程分为单晶生长、外延层生长及器件制造三大步骤，对应的是产业链衬底、外延、器件与模组三大环节。碳化硅产业存在较高的技术门槛，研发时间长，美国、欧洲、日本等国家与地区多年来不断改良碳化硅单晶的制备技术、研发制造相关设备，在碳化硅产业链各环节都具有较大优势。

目前，全球碳化硅产业格局呈现美国独大的特点。以重要产品导电型碳化硅晶片为例。2018年美国占有全球产量的70%以上，仅科锐公司一家就占据62%的市场份额。其旗下的沃尔夫斯比得公司拥有垂直一体化的生产能力，在功率和射频器件市场具有领导地位。剩余大部分被日本和欧洲的其他企业占据。中国企业仅占1.7%的份额。

近年来代工企业也在增多。大陆与中国台湾地区企业逐步进入，代工企业包括大陆的厦门三安集成电路有限公司、中国台湾的汉磊科技股份有限公司等。

溅射靶材

溅射靶材是集成电路的核心材料之一，其下游应用场景主要包括半导体、面板、太阳能电池。随着消费电子终端市场的发展与完善，高纯金属溅射靶材的下游需求不断上升。2013～2020年全球靶材市场规模的复合增速达14%，市场规模逐渐扩大。

溅射靶材的产业壁垒较高。全球范围内，溅射靶材产业链各环节参与企业数量基本呈金字塔型分布。高纯溅射靶材制造环节技术门槛高、设备投资大，具有规模化生产能力的企业数量相对较少，主要分布在美国、日本等国家和地区。目前全球溅射靶材主要有4家企业，分别是日本JX日矿日石金属株式会社、美国霍尼韦尔公司、日本东曹株式会社和美国普莱克斯公司，市场占比分别为30%、20%、20%和10%，合计占据全球80%的市场份额。

中国溅射靶材产业起步较晚，较为落后，国产替代空间大。据测算，2019年国内需求占全球溅射靶材市场规模超过30%，而本土厂商供给约占国内市场的30%，高端溅射靶材主要从美日韩进口，国内溅射靶材市场至少有10倍的进口替代空间。仅就半导体用户溅射靶材而言，据中国电子材料行业协会统计，2020年国内半导体领域用溅射靶材市场规模为16.15亿元人民币。预计到2025年，国内晶圆制造用溅射靶材市场规模将增长至2.17亿美元，封装领域用溅射靶材将增长至1.18亿美元，合计3.35亿美元，大约是23.45亿元人民币左右。