中慧智库 成果速览--工业基础指数

  工业基础指数以制造强国重点领域为研究样本，梳理出150个方向260余种产品的技术应用、市场规模、市场格局、国内品牌占有率、国内外差距、未来趋势等，在此基础上建立工业基础评价指标体系。

  2020年是“十三五”规划收官之年。虽然在经历全球经济提高速度放缓、贸易摩擦以及新冠疫情对实体经济的冲击，但我国仍然交出了满意的答卷。2016-2019年中国工业增加值由24.54万亿元增至31.71万亿元，年均增长5.9%；国内生产总值年均增长6.7%。2019年人均国内生产总值超过1万美元。2020年我们国家的经济实现正增长、且总量首次突破100万亿元。“十三五”确定的主要目标任务如期完成，总实力再上新台阶，全社会重视实体经济，制造强国建设迈出坚实步伐。

  目前，我国是全世界唯一拥有联合国产业分类中拥有全部41个工业大类、207个工业中类、666个工业小类的国家。但部分核心关键的基础零部件、材料、软件等对外依存度过大，产业链安全可控问题突出，严重制约着中国工业向价值链中高端迈进、制约着我国走向工业强国的步伐。在即将全面建成小康社会、实现第一个百年奋斗目标、向第二个百年奋斗目标迈进之时，通过工业基础指数研究工作，“摸清家底”、“知己知彼”，科学、系统地评价工业基础的发展水平，为“十四五”产业基础发展规划提供参考和借鉴，推进产业基础高级化和产业链现代化，推动形成以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局。

  工业基础能力反映了高水平发展的水平，工业基础指数是高水平发展的重要评价体系。如何科学、系统地评价工业基础的发展水平，是推动高水平发展的重要依据，是完善行业管理体系、调整地方经济发展结构的实际的需求，也是工业基础在各行业领域发展的必然要求和重要保障。

  工业基础指数研究关注的范围是制造强国战略涉及的重点领域，包括《工业强基工程实施指南（2016-2020年）》中的170多种标志性核心基础零部件（元器件）、关键基础材料和先进基础工艺。同时涵盖了工业基础相关发展目录，编制历时18个月，动员了40多位院士、200多位专家和相关企业高层管理人员参加，广泛征集了行业协会、学会、企业、科研院所的意见。这些方向是制造强国战略重点领域标志性基础产品和技术的代表，是中国工业基础发展的核心，具有十分重要的战略价值。

  工业基础指数在十大领域的核心方向中选取了260余种重点产品作为具体的研究对象。

  指标体系，分别从规模（产业规模）、质量（高中低端市场占有率）、速度（发展水平）三个维度出发，本着科学性、系统性、客观性、可操作性、共性五个原则，设计了四级指标体系，全面衡量上述研究范围目前的工业基础水平，反映了产业链的完整性、稳定性、安全性等特征，同时考量工业基础的作用过程、现状和未来潜力，关注工业基础的最终表现即市场规模和份额，也关注造成这个结果的政策环境、企业创造新兴事物的能力等，从国家、产业、企业三个层面的宏观、中观和微观角度进行测度。

  研究显示，2015-2019年十大领域工业基础指数分别为26.44、26.64、26.94、27.06和27.96。整体上，工业基础指数呈增长趋势，尽管增幅有限；也表明在十大领域典型产品中，国内品牌取得一定突破和成就。这得益于政产学研用各方的推进和努力，但工业基础是一项长期、系统性工程，并非一蹴而就。

  从整体情况看，2019年工业基础指数增长相对突出。这也与2018年以来国际贸易保护主义、“中美贸易战”等事件影响下，企业逐渐完备多元化供应体系、加大自主研发有一定关系。

  根据研究结果，以2017年为研究基准年进行整体分析，以目标方向的典型基础产品为代表的十大领域中，有四大领域产业链关键环节的元器件、零部件、基础材料及基础工艺装备呈现出显著特点：

  一是新一代信息技术产业链关键环节市场顶级规模，达到8000亿以上，但国内品牌市场额最低，只有3.35%。

  二是电力装备产业链关键环节市场规模最小，大约在1000亿左右，但关键环节目标产品整体市场占有率最高，达到74.93%，是因为蒸汽发生器（电站锅炉）市场规模350亿元，已基本实现国产化。我国已有超过20家企业具备制造电站锅炉资质和规模化制造能力，并形成三大梯队。第一梯队有东方电气、上海电气、哈尔滨电气三大电气集团，具备为600MW及以上机组配套超超临界电站锅炉制造能力的锅炉制造企业。第二梯队有华光股份、华西能源、杭锅、济锅、武锅、北锅，其中大多数属于老牌电站锅炉企业，属大中型电站锅炉制造企业，主要为企业自备电厂、地方发电公司可以提供600MW以下成套电站锅炉装备，以及循环流化床锅炉、垃圾发电锅炉、余热锅炉、生物发电、碱回收锅炉等特种锅炉。第三梯队是中小型锅炉厂，主要提供低参数、小容量锅炉或锅炉部件，占领细分市场，填补区域空缺。单从产量上，东方电气、上海电气、哈尔滨电气就占据国内电站锅炉商品市场份额的60%以上，此外，我国电力装备用蒸汽发生器已成功出口至海外多个国家。与此同时，第三代AP1000实现了进口替代。2017年三代核电站压力容器、蒸汽发生器、主管道等一大批重型设备实现了国产化，屏蔽电机主泵、数字仪控系统、爆破阀等核心设备均已完成样机制造，高温堆控制棒驱动机构、燃料装卸料系统等已实现供货。

  三是新材料产业链关键环节的目标产品整体市场规模将近4000亿元，国内品牌整体市场占有率达到51.56%，大大超出对基础材料供给率的普遍共识，这是因为聚氨酯（PU）市场规模达到900亿元，占据新材料领域整体规模的22.5%以上，其中聚氨酯泡沫市场规模约为530亿元，国内能够100%自给自足，我国聚氨酯软泡生产企业主要有鑫源化工、圣诺盟集团等，聚氨酯硬泡生产企业主要有红宝丽、东大聚合物、金陵拜耳等；革用聚氨酯市场规模190亿元，国内基本100%自给自足，前五大生产企业有华峰集团、旭川化学、华大化学、汇得科技、禾欣控股；热塑性聚氨酯弹性体（TPU）市场规模约180亿元，国内品牌占有率也达到了38%。聚氨酯作为新材料的重点材料之一，拉高了产业链平均值，所以面上看整体市场占有率较高，若剔除单项产品影响，则国内品牌整体市场占有率只有32%。

  四是节能与新能源汽车关键环节的目标产品整体市场规模达到3000亿元，整体市场占有率较高，达到59.79%。这是因为动力电池系统市场规模510亿元，动力电池系统国产化率较高，国内品牌占有率为90%以上。其次，国内品牌在车用高强钢上实现了研发能力和产品品种的不断提升，宝武钢、河钢、鞍钢、本钢等多家企业的汽车钢产品均有突破，国产化率在80%以上。再者，三元材料的国内品牌市场占有率高，仅国内排名前10厂商就占据了76%的市场占有率。这三个单项产品作为产业链关键环节的重点核心产品整体的自给率拉高了产业链平均值，也说明产业进步较快，但是目前在整车控制器、动力电池控制系统、电机等领域还存在较大距离。比如在低端电动车如老年代步车上的整车控制器，完全实现了国产化，但是用于高端电动车的整车控制器，仍需要从德尔福、大陆、博世等汽车零部件大厂进口。电机控制器的核心零部件IGBT仍主要依赖进口。电池控制器（BMS）主要有三类企业参与：BMS厂商、电池厂商、整车厂商，国内企业呈现“多而不强”局面，与国际巨头——特斯拉的差距巨大，BMS技术是特斯拉的核心竞争力之一。

  图例说明：（1）横座标轴代表各领域所包含的目标产品在中国市场上国内品牌份额的加权值；（2）纵座标轴代表各领域目标产品的中国市场规模的总和；（3）球形大小代表各领域目标产品的中国市场中国内品牌所占据的市场规模；（4）各球不同颜色代表不同的领域，具体颜色说明如下：

  （1）横座标轴的产业比重是指各领域在国家统计局对应的相关制造业行业“规模以上工业企业主营业务收入”在十个领域对应的行业中的“规模以上工业企业主营业务收入”中的占比；（2）纵座标轴代表各领域所包含的目标产品在中国市场上国内品牌份额的加权值；（3）球形大小代表各领域目标产品的中国市场中国内品牌所占据的市场规模；

  研究表明，以目标方向的典型基础产品为代表的十大领域中，新材料在产业中的覆盖面最广，其次是新一代信息技术和高档数控机床和机器人。

  （1）新一代信息技术包含了软件（工业软件/操作系统/数据库/中间件）、显示材料（液晶材料/OLED材料）和集成电路方面零部件（CPU/DRAM/Flash/消费级SoC/FPGA）、基础材料（硅片/光刻胶/掩膜版/靶材/光刻胶配套试剂/电子气体/工艺化学品/抛光垫/抛光液/引线框架/封装基板/陶瓷基板/键合丝等）等，国内品牌整体市场占有率比较低，约为3%。

  （2）高档数控机床和机器人包含了零部件（数控系统/数控机床电主轴/滚珠丝杠/机床导轨/数控机床轴承/RV减速器/谐波减速器/机器人专用轴承/伺服系统/伺服驱动器/伺服电机等）、材料（轴承钢/高温合金等），国内品牌整体市场占有率约为36%。

  （3）航空航天装备包含了零部件（HUD民航用平视显示器/航空航天紧固件/轴承/Soc/SiP器件等）、材料（碳纤维复合材料/氟硅橡胶FVMQ/钛合金/高温合金单晶母合金等），国内品牌整体市场占有率约为39%。

  （4）海洋工程及高技术船舶包含了零部件（船用齿轮箱/密封件/高压共轨燃油喷射系统/机械手等）、材料（海洋工程用钢/船用焊接材料/双相不锈钢/耐蚀铜合金/LNG用低温合金/船舶用涂料等），国内品牌整体市场占有率为48%。

  （5）轨道交通装备包含了零部件（动车车轴/车轮/轨道交通轴承/齿轮传动系统/刹车片/功率半导体器件/车钩缓冲装置/空气弹簧/抗侧滚扭杆等）、材料（特高压绝缘子/高速动车组列车转向架用特钢等），国内品牌整体市场占有率为23%。

  （6）节能与新能源汽车包含了零部件（电控喷油系统/新能源汽车用整车控制器/驱动电机/电控/机电耦合装置/自动变速器/动力电池系统及电堆等）、材料（三元正极材料/人造石墨负极材料/电机磁性材料/汽车用氟橡胶FKM/硅橡胶MVQ/丙烯酸酯橡胶ACM/氯醚橡胶ECO/高强钢/低摩擦材料/车用弹簧扁钢等），国内品牌整体市场占有率约为60%。

  （7）电力装备包含了零部件（燃气轮机叶片/蒸汽发生器-电站锅炉/电力用变送器/低压变频器/三代屏蔽电机主泵/堆内构件/核电站转子和叶片/2000毫米等级末级叶片/热电偶/电力行业用低压软起/动态无功补偿装置/大中型水轮机转轮叶片/电力用低压断路器等），国内品牌整体市场占有率约为75%。

  （8）农业装备包含了零部件（农业拖拉机用驱动桥/电液悬挂系统/导航与智能化控制作业装置），国内品牌整体市场占有率约为50%。

  （9）新材料包含了模具钢、圆珠笔头用易切削不锈钢、特种工程塑料（聚苯硫醚PPS/聚酰亚胺PI/聚醚醚酮PEEK/液晶聚合物LCP/聚砜PSF）、聚氨酯PU（聚氨酯硬质泡沫/革用聚氨酯/聚氨酯弹性体）、高性能纤维及单体（碳纤维/芳纶纤维/超高分子量聚乙烯纤维UHMWPE）、生物基材料（生物基塑料/生物基纤维）、阻燃纤维（聚苯硫醚纤维PPS/聚四氟乙烯纤维PTEE/间位芳纶/玄武岩纤维CBF）为代表的功能纺织新材料、反渗透膜和氯碱离子交换膜为代表的高性能分离膜材料、电子陶瓷和人工晶体、高性能钕铁硼/稀土发光材料/稀土催化材料/稀土储氢材料为代表的稀土功能材料、3D打印材料、医用生物再生材料、高温超导材料、石墨烯等材料，国内品牌整体市场占有率为52%。

  （10）生物医药及高性能医疗器械包含了零部件（8MHU以上大容量CT球管/高端彩超所需单晶探头/2000阵元以上面阵探头/内窥镜/CT探测器/PET探测器/医疗器械轴承/支架/3T MRI超导磁体等）、器件设备（超声诊断设备/高端彩超设备/CT/PET-CT和PET-MR/透析器/脑起搏器/心脏起搏器/3T MRI等）、材料（可降解支架材料/透析膜等），国内品牌整体市场占有率为14%。

  新一代信息技术领域的目标产品整体市场占有率低，是因为CPU、DRAM、NAND Flash市场规模约4700亿元，但国内品牌市场占有率几乎空白，依赖进口。其中，CPU市场中虽然有海思、龙芯中科等国内企业参与，但长期由Intel和AMD两大寡头垄断；DRAM方面，虽然有国内厂商紫光国芯、福建晋华、合肥长鑫等在推进，但市场份额接近空白；NAND方面，有长江存储，但2017年本土市场份额空白。其次，工业软件方面如设计软件CAD、仿真建模软件CAE仍依赖进口。再者，集成电路制造材料330亿元市场中，国内品牌虽有一定份额，但未超过10%：比如12英寸硅片市场国内上海新昇从2017年第二季度已经开始向国内部分芯片代工企业提供样片进行认证，但市场集中在日本信越化工、SUMCO等少数企业手中；光刻胶方面，国内企业主要用于PCB领域，代表企业有北京科华、晶瑞股份，而半导体光刻胶的g/i线光刻胶该两家有销售，市场占有率10%，高分辨率的KrF/ArF光刻胶几乎全部进口，核心技术基本被日本和美国企业所垄断；CMP抛光垫，国内企业鼎龙股份、江丰电子在突破，但仍依赖进口；CMP抛光液，安集微电子2017年销售2亿元，全球市场占有率2.57%。

  3.以产业链关键环节具体产品（IGBT器件）进一步分析，探究产业链薄弱在上游材料和器件的根本原因。

  IGBT产业链包括上游硅料、半导体硅片、晶圆加工等，IGBT生产如设计、芯片制造、模块、封装等，也可能采用IDM方式，以及IGBT下游应用，还包括各种生产设备制造。近年来，国家产业政策针对产业基础也给予了一定支持。

  全球市场竞争格局中，美国功率器件处于世界领先地位，拥有一批具有全球影响力的厂商。欧洲拥有Infineon、ST和NXP三家全球半导体大厂，产品线齐全，无论是功率IC还是功率分离器件都具有领先实力。

  国际主要企业IGBT技术基本成熟，已实现了大规模商品化生产，IGBT产品电压规格涵盖600V-6500V，电流规格涵盖2A-3600A，形成了完善的IGBT产品系列。其中，西门康（Semikron，赛米控）、仙童(Fairchild，飞兆)在1700V及以下电压等级的消费级IGBT领域处于优势地位；ABB、英飞凌（Infineon）、三菱电机在1700V-6500V电压等级的工业级IGBT领域占绝对优势，3300V以上电压等级的高压IGBT技术更是被英飞凌、ABB、三菱垄断。

  全球市场：2015-2017年全球市场规模35、36、41亿美元，前十供应商有德国Infineon，日本三菱电机、富士电机，德国Semikron，日本日立，美国安森美，德国Vincotech，瑞士ABB，美国Fairchild，日本Danfoss，TOP市场份额超过85%。其中德国的Infineon、Semikron、Vincotech占37%。在全球市场中，2017年中国大陆企业在IGBT市场中份额不到3%。

  中国市场：2015-2017年中国市场规模70、76、83亿元。本土品牌主要有嘉兴斯达、中国中车等，2015-2017年中国市场上本土品牌市场份额从不足3%到约7%。

  国内在IGBT的短板是1000V以上IGBT器件：如新能源汽车用IGBT、轨道交通用IGBT、智能电网用IGBT。但纵观整个产业链，薄弱在于上游材料和器件制造。通过图7可以看出，从最终产品的交付上看，产业链上游的完整度很高，这也常常造成假象，以为产业链完全实现自主供给。但是如果从产业链的源头看，基本呈现越往上游走，产业链完整度越低的状态。该现象在十大重点领域的关键环节中普遍存在。

  这个现象也是研究供应链产业链基础能力提升的目的所在，根据调研走访数百家产业链重点产品企业、科研院所、应用单位及相关机构，以及组织数十次产业链专题研讨会，并开展相应研究工作，得出如下结论：

  一是从最为直观的市场供需角度分析，工业基础薄弱最明显的表现是“有需求，没供应”，即有庞大的市场需求，但缺乏自主知识产权的产品或技术供应。以核心基础零部件（元器件）为例，出现这种现象主要归结于以下四种情形：

  （2）有自主知识产权产品，但与市场上主流产品差距太大，下游不能采用，用不了；

  （3）有自主知识产权产品，且检测的技术指标与市场上主流产品相差不大，但实际使用中问题很多，不敢用；

  （4）有自主知识产权产品，且检测的技术指标与市场上主流产品无异，甚至指标更优，但是实际中不采用，不愿意用。

  各情形的解决对策各有侧重，情形（1）和（2）需要加大应用为导向的研发，（3）和（4）需要加大应用为牵引的市场对接。

  二是从制造业工业基础产业的特性分析，制造业产业链关键环节难攻克、成本高、见效缓。2016-2019年，我国工业增加值由24.54万亿元增至31.71万亿元，年均增长5.9%，远高于同期世界工业2.9%的年均增速。2019年，我国制造业增加值达26.9万亿元，占全球比重28.1%，连续十年保持世界第一制造大国地位。战略性新兴产业加快发展，高技术制造业、装备制造业增加值占规上工业增加值的比重分别达到14.4%和32.5%，成为带动制造业发展的主要力量。“十三五”以来，一批关键技术和产品取得重大突破，嫦娥揽月、胖五飞天、天问启程、北斗组网、双龙探极，时速350公里“复兴号”动车组批量投入运营，C919大型客机用材、平板显示基板玻璃等新材料实现突破。一般制造业有序放开，高水平开放合作取得重要进展，在全球产业链价值链中的位势明显提升。

  但是部分核心关键基础零部件/元器件、关键基础材料等基础产业仍受制于人，有待提升。这些基础产业有自己的特点，比如研发周期长、技术难度大，虽然单品利润率高，但在整机中的成本比重低，单个产品的市场规模有限等。以轨道交通为例：一列复兴号动车组有4万多个零部件，又涉及不同材料（如钢铁、铝材等）及其加工工艺和设备。从价值、技术角度分析，除了铁路机车以外，关键零部件、核心配套产品及信息技术均拥有较高的毛利率，比如转向架及其零部件、受电弓、牵引系统、制动系统、网络控制管理系统、门系统等。从成本上，车辆的购置费在铁路和城轨投资里占比是10%多，大概11%-15%。自2014年起，我国每年铁路固定资产投资额基本稳定在8000亿元以上，2018年我国铁路装备（车辆购置金额）投资在1200～1300亿元左右。其中，电力牵引传动系统是高铁列车的动力源泉，是动车组的“心脏”，它包括主变流器、牵引变压器、牵引电机和牵引辅助变流器等。牵引系统在动车组的成本中也就占比20%。那更别说牵引系统里的功率半导体器件了，比如变流器以及辅助电源系统中恒压恒频逆变器的核心部件——IGBT的壁垒高。IGBT工作电压已从最初的1200V左右扩展到了4500-6500V之间的各个层级。高铁及轨交牵引变流器所使用的IGBT主要是工作电压在4500V以上的高端IGBT。高铁IGBT技术在国外已经较为成熟。2018年IGBT器件国内市场大约90亿元，其中铁路用的IGBT器件一年的市场规模仅约2亿元。相对于8000亿元来说，几个亿的产品占比微乎其微。

  三是从社会重视程度分析，虽然对基础产业重视，但是投入相对不够。企业投入层面，十三五期间规模以上制造业研发经费内部支出占主要经营业务收入比重达到1.43%，提前超额完成规划预期的1.26%的目标。根据对2875家制造业上市企业的统计，其研发费用在总营收中的占比2018-2019年分别为2.0%、2.2%。