2013年2月27日,工业和信息化部发布《关于开展工业强基专项行动的通知》,正式启动实施“工业强基专项行动”。其中,提升关键基础材料发展水平成为此次专项行动重中之重。此举正是针对目前我国基础材料特别是高端电子信息材料研发及生产水平较低,长期依赖进口的局面,力求通过材料领域突破提升我国工业基础能力,促进工业转型升级。
光电技术及产品已经遍布现代工业生产、生活消费等各个领域。光电产业作为战略性新兴产业的重要组成部分,产业整体保持较快的发展速度。光电产业主要包括LED及半导体照明、新型显示、光伏、光通信、激光五大细分领域,光电材料位于光电产业链的最上游,是发展光电产业的先导和基础,其内涵十分丰富,几乎涵盖电子信息材料所有领域。
光电材料已成为制约我国光电产业发展的瓶颈
LED及半导体照明材料 目前我国半导体照明市场正由导入期向成长期过渡,半导体照明开始取代LED背光和LED显示屏,成为拉动LED产业进入新一轮高速发展的主要驱动力。上游原辅料领域作为LED产业最终技术路线优化与产品性能提升的关键,越发受到科研和产业界的重视,而该领域仍是我国LED产业发展的短板,许多原辅料仍主要依赖进口。LED产业主要原辅料有衬底材料(高纯Al2O3、GaAs/蓝宝石/SiC衬底)、MO源、高纯气体、光刻胶、金/银线、荧光粉、封装胶、环氧树脂等。目前,本土企业几乎可生产全部原辅料产品,但在高端原辅料领域,本土企业竞争力依然较弱。随着中大尺寸背光、功能性照明等高端应用的发展,产业对高品质、高性能、高世代原辅料的需求快速增长,譬如2英寸工艺向4英寸工艺演进,环氧树脂或硅树脂对硅胶的替代,PSS衬底采购量快速攀升,照明市场更多采用高光效、高显色性的荧光粉。未来,加快提升关键原辅料产业技术水平与产品层次,将成为我国LED产业根本突破国外专利封锁,提升产业核心竞争力的关键。
新型显示材料 新型显示作为电子信息产业的基础性产业,在过去十年取得了快速的发展。目前已经投产和在建的高世代(5代线及以上)LCD液晶面板生产线近10条,如果全部投产后产能将居全球前列。近两年,国内又掀起了AMOLED、3D显示等新型显示产业的投资热潮。从过去的产业发展路径来看,国内在新型显示产业领域的投资重点集中在中、下游,而在材料、设备、关键零组件等产业链的上游领域,始终处在比较薄弱的地位。以LCD为例,原材料成本占到模组产品成本的60%以上,包括玻璃基板、液晶材料、滤光片、偏光片、化学材料、光学膜片以及相关靶材等。从目前国内的产业布局来看,原材料基础仍然非常薄弱,玻璃基板、液晶材料等几乎全部依赖进口,化学材料、靶材同样也以进口为主,滤光片、偏光片国产化水平较低,光学膜片主要集中在后段加工。因此,从中下游的产业投资逐步向上游产业链环节转移,已经成为提高我国新型显示产业竞争力的关键所在。
光伏材料 晶硅太阳能电池仍然是光伏发电应用的主流,其原材料主要是多晶硅材料,以及电池和组件生产所需的各种辅料。虽然我国多晶硅产量已居全球首位,但由于技术储备不足,生产工艺落后,在生产成本及材料性能上与国外高端产品存在差距,短期内仍无法改变依赖进口的局面。在光伏辅料环节,尤其是在导电浆料、背板、EVA胶膜等关键材料领域,我国仍处于国产化起步阶段。如目前市场上的光伏导电浆料基本上被美国杜邦、德国贺利氏等公司垄断;背板市场份额主要被奥地利Isovoltaic、日本东洋铝业等占据;EVA胶膜主要由美国盛邦、日本三井化学等供应等等。本土企业通过自主研发或技术合作等途径,逐渐涉足这些领域,并取得一定进展,但离实现完全本土化供应仍然有很长一段路要走。
光通信材料 2012年,国务院确定实施“宽带中国”战略工程,宽带普及提速工程、三网融合、IPv6升级的实施将我国光通信产业带入新的发展高峰。国内光通信产业迅速壮大,作为光通信产业链上游的光纤光缆产业,受巨大市场需求的拉动,呈现出高速增长态势。光纤光缆的主要原辅料包括:光纤预制棒、四氟化硅/四氟化锗(掺杂剂,降低包层光折射率)、石英、钢丝、钢绞线、钢管护套等。目前光纤光缆原辅料基本实现国产,但核心材料光纤预制棒由于相关技术不完善,生产成本较高,仍然需要大量进口,已经成为制约我国光纤光缆,乃至光通信产业发展的瓶颈。国内企业之间应该加强合作,在消化引进光纤预制棒技术的基础上,提高工艺水平,争取尽快实现光纤预制棒的国产化。
激光材料 激光技术领域的发展,离不开性能优异的激光晶体材料及其元器件。虽然我国拥有丰富的用于制造激光晶体材料的稀土资源和基质晶体资源,但我国制造的大部分激光晶体技术含量较低,难以满足高性能激光器的需要,用于制造高技术含量、高附加值激光器所需的激光晶体材料仍然要从国外引进。另外,我国虽然在激光晶体材料研究的许多领域处于国际领先地位,但在激光晶体产业中还没有形成完整的技术链和产业链,难以将相关研究成果由实验室转向应用开发,并最终实现产业化。这使得我国激光晶体材料的产业发展始终落后于国际先进水平,并难以实现产业的规模化。
我国光电材料产业发展四大软肋
综上所述,我国光电材料产业发展主要存在以下四个问题:
(1)产业投资和发展缺乏规划引导,资源利用率低
目前,我国各地上马的光电材料项目,普遍存在“只看眼前,不看趋势;只看规模,不看市场”等急功近利的现象。以LED主要原料蓝宝石衬底为例,2010年上游蓝宝石衬底价格暴涨,国际一线厂商获利丰厚。面对超高的行业利润,各地在缺少整体规划的情况下,纷纷投资上马相关项目。不到一年时间里,我国各地蓝宝石扩、改、新建项目超过42家,规划产能超过2亿3000万片,相当于当时全球市场规模的4倍和中国市场规模的46倍。在蓝宝石产业巨大产能预期的压力下,蓝宝石衬底平均价格2011年全年降幅超过70%,大批新建企业被迫停产、倒闭,不仅上百亿投资无法收回,还对蓝宝石产业造成沉重的打击,至今尚未恢复。特别是有些地方本身并不具备发展蓝宝石产业的资源条件与产业基础,未经论证盲目投资,造成巨大的资源浪费。
(2)产品集中于低端,自主开发能力不足
目前我国许多光电材料产能已位居全球前列,但由于自主开发能力不足,产品跟踪仿制多,缺乏拥有自主知识产权的产品及技术,在高端产品方面缺乏国际竞争力。一些高附加值光电材料,如高纯度单晶硅依赖进口,部分产品或某些产品的核心技术受制于人,成为制约产业发展的瓶颈。
(3)技术体系尚不完善,核心技术亟待突破
随着我国光电材料产业的高速发展,相关技术工艺不断提升,但核心技术仍被少数国际巨头所垄断,技术体系尚不完善。如新型显示领域的玻璃基板、液晶材料、滤光片、偏光片、化学材料、光学膜片等原材料仍需依赖进口,又如康宁、古河、信越和阿尔卡特等国际大厂掌握国内主流预制棒生产技术和专利,独霸国内80%以上的市场,形成高度垄断。
(4)产学研用一体化机制尚不健全,成果转化效率低
产学研用联合开发的有效机制尚不健全,科技资源得不到充分整合和开发;科技成果转化机制还未真正形成,缺乏针对企业需求的研究计划,在共用技术的开发与转移上,缺乏完整有效的实施体系。以激光晶体为例,长期以来,我国对激光晶体的机理和基本性能研究居于世界前列,但由于缺乏相关的成果转化机制,不能将这些研究成果由实验室转移到应用开发和产业化,使得我国在激光晶体材料整体发展方面远远落后于国际同行。
如何实现光电材料领域的突破
为了进一步提升我国工业基础能力,开创我国光电材料产业发展新的局面,笔者有以下四点建议:
(1)发挥政府引导作用,统筹协调产业发展
充分调研和分析本地资源条件和产业基础,立足当下,放眼未来,选择发展前景好、与本地产业链相配套或已有相关优势条件的光电材料领域,明确发展目标与任务,完善保障体系,择机发展;积极引导相关和鼓励社会资金注入规划领域,扶植中小新材料企业的发展;统筹协调产业链发展,打造可持续发展的生态体系。
(2)加大投入引进力度,提升产业核心竞争力
摒弃“以规模换效益”的传统发展思路,以满足未来3-5年市场需求为导向,加大研发投入力度,不断提高工艺水平与技术集成能力,打造高附加值产品线;积极引进国际一流研究与创业团队,吸收消化全球最新技术和市场信息,全面提升产业核心竞争力,参与国际竞争。
(3)建立自主创新机制,打造核心技术体系
创新科技管理体制机制,建立企业、高等院校和科研机构为主体、政府为引导、金融信贷为支撑、社会投入为补充的多元化技术创新投入体系。以突破重点领域核心关键技术和掌握自主知识产权为重点,引导产业链向高端延伸,打造核心技术体系。
(4)坚持研究面向应用,推动产学研用深度融合
研究要面向应用,切实解决实际生产中遇到的科学技术问题;建立完善科技成果转化和产业化促进机制,支持科技成果产业化项目;健全科技与资本对接机制,建立并完善政府资金与社会资金、直接融资与间接融资有机结合的科技金融创新体系;完善高端人才和创新资源服务工作机制,建立高层次人才创新创业支撑体系。