化工材料行业深度报告：AI带动材料新需求
（报告出品方/作者：国海证券，李永磊、董伯骏、陈雨）
一、冷却材料：算力提升，氟化液大有可为
数据中心是AI底层算力基础设施，价值大幅凸显
作为人工智能、5G、云计算、工业互联网的底层算力基础设施，数据中心的价值大幅凸显。数据中心（Data Center，简称DC），即为集中放置 的电子信息设备提供运行环境的建筑场所，包括主机房、辅助区、支持区和行政管理区等。
数据中心产业链由上游基础设施、中游运营服务及解决方案提供商、下游终端用户三部分构成。基础设施包括服务器、光模块等IT设备及电源 、制冷、机柜等非IT设备。中游包括为数据中心提供集成服务、运维服务等整体解决方案以及提供云服务等相关服务的供应商。终端用户渗透 多个行业，主要应用于互联网、金融、软件、电力、工业、医疗等行业。
基础设施是数据中心的基石
数据中心基础设施一般由供配电系统、不间断电源系统、终端配电系统、电源辅助系统和空调系统等组成，有时也把上述系 统简称为风火水电（气油）系统。基础设施根据数据中心的需要，需要设计安装在数据中心不同的楼层和部位，为服务器提 供不同的功能保障。
数据中心基础设施包含IT设备和非IT设备
根据华经产业研究院，从数据中心上游成本构成情况来看，2021年我国数据中心IT设备成本中，服务器成本占比最高，达 69%，其次为网络设备和安全设备，占比分别为11%和9%；从非IT设备成本构成来看，成本占比前三的分别为柴油发电机组、 电力用户站及UPS，占比分别为23%、20%及18%。
光模块是数据中心“小而精”的IT设备
光模块是实现光信号和电信号相互转换的连接器和翻译器，位于光通信行业的产业链中游，上游包括芯片、光器件等，下游则包括电信和数据 通信市场两大应用领域，终端客户包括中国移动等运营商，以及云计算和互联网数据中心厂商等。
市场格局方面，国内光模块厂商发展迅速。根据Odmia数据，中际旭创和光迅科技是我国光模块领先企业，2021年全球市场份额分别为10%和8%， 位居全球第二和第四。此外，新易盛、博创科技等后起之秀在光模块领域也实现快速发展和成长。2021年2月纺织龙头华西股份(000936.SZ)完成 收购索尔思项目，后者是一家成立于美国、拥有20余年历史的光组件、光芯片、光模块厂商，有望从传统化工产业延伸至光模块等领域。
5G与数据中心双引擎驱动。随着5G建设推进及数据中心建设加速，光模块景气度提升，全球光模块市场规模有望保持高增长态势，根据Light counting数据，2021年全球光模块市场规模约为73.21亿美元。此外“东数西算”工程驱动光通信产业链发展，光模块作为光通信产业链中游，在 “东数西算”工程中承担信号转换任务，可实现光信号的产生、信号调制、探测、光路转换、光电转换等功能，将赋能千行百业，市场前景较大。
二、半导体材料：AI芯片推动半导体材料大发展
AI浪潮下，AI芯片需求量将持续提升
AI芯片即人工智能芯片，也被称为AI加速器或计算卡，是专门用于处理人工智能应用中的大量计算任务的模块，其他非计算 任务仍由CPU负责。从技术架构来看，Al芯片主要分为GPU（图形处理器）、FPGA（现场可编程逻辑门阵列）、ASIC（专用 集成电路）三大类。其中，GPU是较为成熟的通用型人工智能芯片，FPGA和ASIC则是针对人工智能需求特征的半定制和全 定制芯片。AI浪潮下，云计算、智能汽车、智能机器人等人工智能产业快速发展，市场对AI芯片的需求不断增加，AI芯片市 场规模将持续增长。
半导体和AI芯片带动相关材料新发展
半导体产业链可以大致分为设备、材料、设计等上游环节，中游晶圆制造，以及下游封装测试等三个主要环节。半导体材料 是产业链上游环节中非常重要的一环，在芯片的生产制造中起到关键性的作用。根据半导体芯片制造过程，一般可以把半导 体材料分为基体、制造、封装等三大材料。
在半导体材料市场构成方面，硅片占比最大，其次为电子气体，此外，光掩膜、抛光液和抛光垫、光刻胶及光刻胶配套试剂、 湿电子化学品、溅射靶材等材料占比也相对较高。
半导体基材历经三代发展，目前仍以Si为主
半导体行业经过近六十年的发展，半导体材料经历了三次明显的换代和发展。第一代半导体材料主要是指硅、锗元素等单质 半导体材料；第二代半导体材料主要是指化合物半导体材料，如砷化镓、锑化铟；第三代半导体材料主要分为碳化硅SiC和氮 化镓GaN，相比于第一、二代半导体，其具有更高的禁带宽度、高击穿电压、电导率和热导率，在高温、高压、高功率和高 频领域将替代前两代半导体材料。
硅片是半导体产业链关键的基础性一环
半导体硅片是生产集成电路、分立器件、传感器等半导体产品的关键材料，是半导体产业链基础性的一环。目前绝大多数半 导体产品仍使用硅基材料制造，在硅片基础上经过光刻、刻蚀、沉积、抛光及清洗等工序的多次反复进行，并经切割、封测 等环节后便形成了具有特定结构和功能的芯片。
根据尺寸大小不同，硅片可分为50mm（2英寸）、75mm（3英寸）、100mm（4英寸）、150mm（6 英寸）、200mm（8 英寸 ）及 300mm（12 英寸）等种类。目前 8、12英寸硅片为市场最主流的产品。8英寸硅片主要应用在90nm-0.25μm制程中，多 用于传感、安防领域和电动汽车的功率器件、模拟 IC、指纹识别和显示驱动等；12英寸硅片主要应用在 90nm 以下的制程中 ，主要用于逻辑芯片、储存器和自动驾驶领域。“大尺寸”为硅片主流趋势。硅片越大，单个产出的芯片数量越多，制造成本 越低，因此硅片厂商不断向大尺寸硅片进发。
二代和三化合物半导体有望获得进一步应用
集成电路主要分成硅基半导体与化合物半导体两大类，以硅材料为衬底材料的半导体归属为第一代半导体，以砷化镓等材料 为衬底的化合物半导体则属第二代，以氮化镓、碳化硅等材料为衬底的化合物半导体属第三代半导体。硅基半导体集成电路 主要在数码运用，如微处理器、逻辑IC、存储器等；化合物半导体集成电路主要在模拟应用，如移动通讯、全球定位系统、 卫星通讯、通讯基站、国防雷达、航天、军事武器等功率型、低噪声放大器等相关MMIC集成芯片。目前第二代半导体国产 化处于早期阶段，第三代半导体主要是以碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）为代表，凭借其宽禁带、高热导率、高击穿电场、 高抗辐射能力等特点，在许多应用领域拥有前两代半导体材料无法比拟的优点，有望突破第一、二代半导体材料应用技术的 发展瓶颈，市场应用潜力巨大。随着人工智能发展，二、三代有望获得更多应用。
三、PCB材料：PCB产业链有望重塑
AI带动各类设备需求增长，PCB需求有望重塑
印刷电路板(PCB)是在电路中起固定各种元器件，提供各项元器件之间的连接电路，由绝缘隔热、有一定强度的材质制作而成 的板材。印制电路板是电子产品的关键电子互联件，被誉为“电子产品之母”。AI的快速发展要求高算力，对设备数量和水平也提出更多更新的要求，将带动PCB需求增长。根据Prismask，预计2026年我 国PCB产值将达到546亿美元。
PCB目前以刚性板为主，未来将向高端PCB板发展
PCB种类丰富，目前国内以刚性板为主。PCB按照基材的柔软性可以分为刚性板（R-PCB）、柔性板（FPC）、刚柔结合板；按照导电图的层数分，可分为单面板、双面板、多层板；另外，还有特殊产品分类，如高速高频板、高密度连接板（HDI）、 封装基板等。
从PCB产品细分结构来看，普通多层板占据PCB产品的主流地位。随着电子电路行业技术的迅速发展，终端应用产品呈现小 型化、智能化趋势，市场对高密度、高多层、高技术PCB产品的需求将变得更为突出，高多层板、HDI板、封装基板等技术 含量更高的产品增长速度将更快，未来在PCB行业中占比将进一步提升。与先进的PCB制造国如日本相比，目前我国的高端 印制电路板占比仍较低，尤其是封装基板、高阶HDI板、高多层板等方面。
覆铜板是PCB产业链的关键
覆铜板是制作印制电路板的核心材料。覆铜板（CCL），全称为覆铜箔层压板，覆铜板是制作印制电路板的核心材料，担负 着印制电路板导电、绝缘、支撑三大功能。覆铜板经历了“无铅无卤化”和“轻薄化”，目前正向“高频高速化”方向发展。根据增强材料和树脂品种的不同，刚性覆铜板主要包括玻纤布基覆铜板、纸基覆铜板、CEM-3、CEM-1(四大类刚性覆铜板)及 金属基板等。在刚性覆铜板中，FR-4环氧玻纤布基覆铜板是目前PCB制造中用量最大、应用最广的产品；在金属基板中，铝 基覆铜板是最大的品种。
四、光学材料：AI带动光学显示材料新发展
AI有望引领新型显示快速发展
新型显示泛指LCD、OLED、AMOLED、Mini/Micro－LED、QLED、印刷显示、激光显示、3D显示、全息显示、电子纸柔性 显示、石墨烯显示等技术。新型显示产业链结构上游为显影/刻蚀、玻璃基板、检测、封装材料、镀膜/封装、驱动IC、液晶材 料、电路板等；中游为LED面板、OLED面板、LCD面板等；下游产业为应用领域，主要为手机、VR/AR、可穿戴设备、车载 显示、平板/显示、激光投影等。
显示作为数字时代信息显示载体与人机交互的明亮窗口，正在成为人们接收视觉信息的重要端口，显示产业正在和5G、人工 智能、物联网等新兴产业深度融合。AI的诸多领域需要新型显示技术作为呈现载体，AI带来的新需求将引领新型显示快速发 展，相关显示及光学材料有望受益。
显示技术进阶，OLED发光材料国产替代有望加速
OLED显示技术是继LCD以后新一代平板显示技术，相对LCD显示，OLED显示技术具备省电、轻薄、可视角度大、柔性等优点，逐渐成为中小 尺寸显示面板的主流方案。OLED产业链下游为应用领域，包括智能手机、智能电视、VR/AR、可穿戴电子设备(智能手表等)、电脑、车载显示、 照明等领域。其中智能手机、电视、VR等领域应用范围最大。
OLED材料主要包括两部分：发光材料和基础材料。OLED发光材料主要包括红光主体/客体材料、绿光主体/客体材料、蓝光主体/客体材料等；OLED通用材料主要包括电子传输层ETL、电子注入层EIL、空穴注入层HIL、空穴传输层HTL、空穴阻挡层HBL、电子阻挡层EBL等，发光材料 是OLED材料核心。全球OLED发光材料的供应权基本掌握在海外厂商手中，国内企业主要从事OLED中间体/粗单体生产，国产替代空间大。
触摸屏设备市场需求扩大，推动中国OCA光学胶产业发展
OCA胶是用于胶结透明光学元件（如镜头等）的特种粘胶剂，要求具有无色透明、光透过率在95%以上、胶结强度良好，可 在室温或中温下固化，且有固化收缩小等特点。一般情况下，OCA指的是光学亚克力压敏胶做成无基材胶膜，然后在上下底 层再各贴合一层离型薄膜的双面贴合产品。
中国OCA胶仍有较大差距。OCA光学胶企业主要集中于美国、日本、韩国等国家，如美国的3M和日本的三菱化学，三星SDI 更是成功开发了世界上首款为可折叠手机设计的OCA胶。根据华经产业研究院，国外企业长期掌握着OCA光学胶的核心技术， 市场占有率在80%以上。OCA光学胶供应厂商大体分为三个梯队，3M是全球龙头，基本占据了主流全贴合用胶（厚度125um200um）的市场。斯迪克的OCA光学胶膜产品在部分终端品牌实现突破，并借助成本优势主动切入返修市场和白牌市场。
光学膜技术含量高，有望迎来可持续发展
光学膜作为一种光学介质材料改变光波传递特性。光学薄膜是指在光学元件或独立基板上，制镀上或涂布一层或多层介电质 膜或金属膜或这两类膜的组合，以改变光波之传递特性，包括光的透射/反射/吸收/散射/偏振及相位改变。经由适当设计可以 调变不同波段元件表面之穿透率及反射率，亦可以使不同偏振平面的光具有不同的特性。光学薄膜产品通常是复合使用，主 要用于显示领域，大致可将其分为液晶面板用光学膜以及背光模组用光学膜两大类。超短焦光学折叠光路（Pancake）方案由 于视场角相对较小，设备轻量化、便携性优势显著，逐渐成为消费级VR光学的发展和进化方向，有望成为未来3-5年VR升级 首选光学方案。根据三利谱2022年年报，三利谱抢先在VR领域布局Pancake折叠光路方案的必要光学膜，成为中国大陆首家具 有该产品量产能力的厂商。
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