中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：從微觀看，新材料技術(shù)關(guān)系到每個(gè)人的生存（醫(yī)療、環(huán)境）；從介觀看，新材料技術(shù)關(guān)系到國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展（產(chǎn)業(yè)升級(jí)）；從宏觀看，新材料技術(shù)則關(guān)系到人類生存與可持續(xù)發(fā)展。新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展賦予了政府、企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)、資本界更多機(jī)遇，也理應(yīng)受到人們更多重視。
一、技術(shù)簡(jiǎn)史：歷次工業(yè)革命中的新材料
整個(gè)人類文明的發(fā)展史，可以看作是新材料、新能源的利用史。石器文明、青銅器文明、鐵器文明，無一不見證著人類發(fā)現(xiàn)、掌握、使用材料的漫漫歷程。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，三次工業(yè)革命相繼拉開帷幕，人類文明自近代以來依次走過蒸汽時(shí)代、電氣時(shí)代，一直到今天的信息時(shí)代。
蒸汽時(shí)代、電氣時(shí)代和信息時(shí)代，表面上看起來與新材料沒有直接的關(guān)系。但試想，若沒有鋼鐵工藝的革新，怎會(huì)有蒸汽機(jī)的轟鳴？沒有石化工業(yè)的興起，怎會(huì)有飛機(jī)、汽車、郵輪的馳騁？沒有半導(dǎo)體工業(yè)的出現(xiàn)，怎會(huì)有互聯(lián)互通的虛擬世界？新材料及其加工技術(shù)，不僅是歷次工業(yè)革命的物質(zhì)基礎(chǔ)與先導(dǎo)，更是人類文明前進(jìn)的基石。
圖1 公元1-2003年世界主要地區(qū)GDP比重
資料來源：Our World in Data
（一）第一次工業(yè)革命：英國(guó)與鋼鐵工業(yè)
第一次工業(yè)革命發(fā)軔于18世紀(jì)60年代的英國(guó)，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)是儀器修理工詹姆斯·瓦特改良了紐科門蒸汽機(jī)，大幅提升了熱效率，使蒸汽機(jī)可以大規(guī)模應(yīng)用于采礦、冶煉、紡織等工業(yè)。此后的數(shù)十年中，蒸汽機(jī)帶來了人類生產(chǎn)力的極大提升，直接推動(dòng)了歐洲機(jī)械制造、鐵路、紡織、輪船等工業(yè)的大發(fā)展，使西歐GDP總量呈爆發(fā)式成長(zhǎng)。1770年（乾隆三十五年）中國(guó)GDP約占世界總量的30%，到1870年中國(guó)GDP占世界總量?jī)H約17%，西歐GDP占比則超過30%（圖1）。
在英國(guó)主導(dǎo)的第一次工業(yè)革命中，鋼鐵工業(yè)無疑是生產(chǎn)力飛躍的物質(zhì)基礎(chǔ)。盡管在羅馬時(shí)代，歐洲就已普遍使用鐵器并發(fā)展出了鐵匠、釘匠、刀匠等專業(yè)分工，但歐洲一直將木材作為冶鐵的唯一燃料，導(dǎo)致冶鐵成本高昂且不可持續(xù)。直到第一次工業(yè)革命前后，英國(guó)境內(nèi)煤炭的廣泛使用和冶鐵工藝的持續(xù)改進(jìn)，促成了鋼鐵工業(yè)的爆發(fā)。
1708年，亞伯拉罕·達(dá)比首次實(shí)現(xiàn)了焦炭煉鐵的試驗(yàn)，從此廉價(jià)而廣泛的煤炭逐漸成為冶鐵的主要能源；
1742年，亨茨曼首次應(yīng)用坩堝煉鋼法，在歐洲歷史上第一次煉得了液態(tài)鋼水；
1762年，斯米頓引進(jìn)了水力風(fēng)箱，大大提高了冶煉高爐的溫度；
1776年，瓦特蒸汽機(jī)代替水力鼓風(fēng)在高爐煉鐵中得到應(yīng)用，煉鐵業(yè)擺脫了對(duì)木材和水力的依賴。
豐富廉價(jià)的煤炭與鐵礦石相結(jié)合，使英國(guó)率先從木器時(shí)代進(jìn)入鋼鐵時(shí)代。隨著坩堝煉鋼法和瓦特蒸汽機(jī)等革命性技術(shù)的廣泛應(yīng)用，英國(guó)鋼鐵產(chǎn)量不斷上升、鋼鐵價(jià)格不斷下降，鐵已經(jīng)豐富和便宜到可以用于一般的建設(shè)。1720年英國(guó)鐵產(chǎn)量?jī)H為2萬噸，1850年已經(jīng)迅速增長(zhǎng)至250萬噸（圖2）。鐵迅速占領(lǐng)了木器主宰的傳統(tǒng)領(lǐng)域，從船舶、車輛、橋梁到建筑。
圖2 英國(guó)18至19世紀(jì)鋼鐵產(chǎn)量圖
資料來源：《歷史的細(xì)節(jié)：橫跨千年的鋼鐵歷史》
1804年，特里維西克發(fā)明了世界上第一臺(tái)行駛于軌道上的蒸汽機(jī)車，由此開辟了一個(gè)嶄新的鐵路時(shí)代。1825年，當(dāng)鐵路時(shí)代到來時(shí)，英國(guó)已建成原始鐵路軌道300英里。到1870年，英國(guó)就已擁有15500英里鐵路。新時(shí)代開啟后，鐵路成為推動(dòng)英國(guó)經(jīng)濟(jì)起飛的最重要因素，“日不落帝國(guó)”的全球霸主地位就此奠定。
（二）第二次工業(yè)革命：德國(guó)與化學(xué)工業(yè)
第二次工業(yè)革命始于19世紀(jì)60年代末期，以電能的突破、應(yīng)用以及內(nèi)燃機(jī)的出現(xiàn)為標(biāo)志，德國(guó)是這一場(chǎng)工業(yè)革命的引領(lǐng)者，美國(guó)則是集大成者。在第二次工業(yè)革命中，鋼鐵、煤炭、機(jī)械加工等第一次工業(yè)革命出現(xiàn)的技術(shù)得到了進(jìn)一步的發(fā)展。同時(shí)，石油、化工、汽車、航空、電氣等新興工業(yè)領(lǐng)域嶄露頭角，使整個(gè)工業(yè)面貌煥然一新。在第二次工業(yè)革命進(jìn)程中，科學(xué)與技術(shù)的不斷進(jìn)步，帶動(dòng)了西方社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)。到1950年，西歐和美國(guó)的GDP在全世界的占比超過50%，而中國(guó)僅為3%（見圖1）。
在第二次工業(yè)革命中，化工行業(yè)的興起與蓬勃發(fā)展，極大地豐富了人類社會(huì)所需求的物質(zhì)?；と玖?、合成橡膠、塑料制品、化學(xué)制藥、化肥等產(chǎn)品的出現(xiàn)，為人類的衣食住行等各個(gè)環(huán)節(jié)提供了物質(zhì)保障。德國(guó)化學(xué)工業(yè)與化工材料在第二次工業(yè)革命中異軍突起，更成為了德國(guó)經(jīng)濟(jì)彎道超車、軍事迅猛崛起的基礎(chǔ)。
1826年，李比希在德國(guó)吉森首創(chuàng)了聞名于世的現(xiàn)代化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，培養(yǎng)出霍夫曼、凱庫勒、拜耳、費(fèi)歇爾、施陶丁格、李普曼、艾利希、奧斯瓦爾德等化學(xué)工業(yè)先驅(qū)，先后共有40人獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)；
1863-1867年，拜耳、赫希斯特、巴斯夫和阿克發(fā)等公司相繼在德國(guó)創(chuàng)立，德國(guó)合成染料工業(yè)異軍突起；
1897年，在拜耳公司工作的霍夫曼與艾興格林一起發(fā)明了阿司匹林，化學(xué)制藥工業(yè)開始興起；
1902年，德國(guó)化學(xué)家哈伯開始研究由氮?dú)夂蜌錃庵苯雍铣砂?，并?908年申請(qǐng)“循環(huán)法”專利，自此合成氨工業(yè)陸續(xù)為軍事、農(nóng)業(yè)、工業(yè)服務(wù)；
1913年，德國(guó)化學(xué)家伯吉尤斯在實(shí)驗(yàn)室成功實(shí)現(xiàn)了煤氫化為液體燃料，法本公司于1927年建設(shè)煤氫化工廠，此后為二戰(zhàn)期間德國(guó)軍隊(duì)提供燃料；
1922年，德國(guó)化學(xué)家施陶丁格開創(chuàng)了高分子化學(xué)這一學(xué)科，人類從此進(jìn)入“聚合物”時(shí)代；
1925年，IG法本公司正式組建，由拜耳、赫希斯特、巴斯夫和阿克發(fā)等6家公司合并而成，該公司在二戰(zhàn)期間為德國(guó)軍隊(duì)生產(chǎn)了大量的合成燃料和合成橡膠，使德國(guó)沖破了資源瓶頸。
在過去100多年中，德國(guó)幾經(jīng)興衰，卻都能完成復(fù)興，這離不開德國(guó)在第二次工業(yè)革命中完成的技術(shù)積累與沉淀。德國(guó)化學(xué)工業(yè)一直保持著高度的創(chuàng)新能力，拜耳、巴斯夫等化工巨頭均由合成染料起家，但并沒陷入同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)的漩渦中。經(jīng)歷100多年的發(fā)展，拜耳、巴斯夫等企業(yè)依然能夠位列全球500強(qiáng)企業(yè)，是名副其實(shí)的“不死鳥”。
圖3 拜耳、巴斯夫、贏創(chuàng)企業(yè)標(biāo)志
資料來源：網(wǎng)絡(luò)
（三）第三次工業(yè)革命：美國(guó)與半導(dǎo)體工業(yè)
第三次工業(yè)革命起始于20世紀(jì)50年，以計(jì)算機(jī)的發(fā)明、信息化和通信產(chǎn)業(yè)的變革為標(biāo)志，美國(guó)是這一次革命的發(fā)起者與當(dāng)之無愧的領(lǐng)軍者。在第三次工業(yè)革命中，科技競(jìng)爭(zhēng)成為國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)的的主戰(zhàn)場(chǎng)，美蘇霸權(quán)的爭(zhēng)奪也成為了科技發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力。憑借雄厚的物質(zhì)基礎(chǔ)、自然資源和來自全球的優(yōu)秀人才，美國(guó)在核技術(shù)、生物技術(shù)、噴氣航空技術(shù)、載人航天技術(shù)、微電子技術(shù)和信息技術(shù)等領(lǐng)域幾乎全面領(lǐng)先于世界。與上述領(lǐng)域相關(guān)的核工程材料、生物高分子材料、高溫合金、航空航天材料、半導(dǎo)體材料與信息材料等技術(shù)，更成為了美國(guó)獲得全球霸權(quán)的物質(zhì)基礎(chǔ)。
隨著互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，信息技術(shù)對(duì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和人類生活方式產(chǎn)生了較為深刻的影響。半導(dǎo)體工業(yè)已經(jīng)成為藍(lán)色星球上最為精密、產(chǎn)值最高、全球化程度最深的產(chǎn)業(yè)，半導(dǎo)體材料則成為了承載信息社會(huì)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。
1945年，美國(guó)賓州大學(xué)研發(fā)出世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)ENIAC，其重量接近30噸，占地面積接一間大教室；
1947年，貝爾實(shí)驗(yàn)室的三名科學(xué)家發(fā)明了比真空管體積小、成本低、能耗少的晶體管；
1951年，IBM交付了用于美國(guó)人口普查的第一臺(tái)商用計(jì)算機(jī)；
1958年，德州儀器公司設(shè)計(jì)出基于鍺的集成電路，1959年，仙童半導(dǎo)體設(shè)計(jì)出基于硅的集成電路；
1964年，在仙童半導(dǎo)體任職的摩爾預(yù)言半導(dǎo)體芯片上集成的晶體管和電阻數(shù)量將每年增加一倍，1975年摩爾在IEEE上提交論文，正式發(fā)表了摩爾定律（改為晶體管數(shù)量每?jī)赡暝黾右槐叮?
圖4 摩爾定律示意圖（1971-2016年）
數(shù)據(jù)來源：Our World in Data
20世紀(jì)50年代，為改善晶體管特性、提高穩(wěn)定性，半導(dǎo)體材料的制備技術(shù)得到了迅速發(fā)展。但由于受間接帶隙的制約，硅材料在硅基發(fā)光器件的研究方面進(jìn)展緩慢。隨著半導(dǎo)體超晶體格概念的提出，以及分子束外延、化學(xué)束外延等先進(jìn)外延生長(zhǎng)技術(shù)的進(jìn)步，半導(dǎo)體物理從過去的“雜質(zhì)工程”發(fā)展到“能帶工程”，為基于量子效應(yīng)的新一代器件應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。截至目前，半導(dǎo)體材料已經(jīng)發(fā)展到第三代。
圖5 半導(dǎo)體材料性能比較
資料來源：IITE整理
近半個(gè)世紀(jì)以來，美國(guó)企業(yè)、政府、科研機(jī)構(gòu)相互攜手，主導(dǎo)著全球網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程。在全球互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)中，無論從技術(shù)開發(fā)、商業(yè)創(chuàng)新和收益比重上看，美國(guó)無疑都位居領(lǐng)先地位。但應(yīng)該注意的是，美國(guó)引領(lǐng)信息產(chǎn)業(yè)浪潮的根基，不僅在于信息與通信技術(shù)的進(jìn)步，還在于半導(dǎo)體材料、量子物理等科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展。半導(dǎo)體材料作為信息產(chǎn)業(yè)最為重要的根技術(shù)之一，正是美國(guó)保持信息產(chǎn)業(yè)霸主地位的物質(zhì)源泉。
二、大國(guó)視角：新材料如何支撐國(guó)家崛起？
在三次工業(yè)革命浪潮中，英國(guó)、德國(guó)、美國(guó)相繼崛起成為世界一流強(qiáng)國(guó)，這都離不開新材料技術(shù)的進(jìn)展和突破。以化工行業(yè)為例，西歐和美國(guó)在該行業(yè)占據(jù)著絕對(duì)領(lǐng)先地位（圖6），從而確定了其在塑料、橡膠、纖維、粘合劑、涂料等產(chǎn)業(yè)，以及軍事、交通運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)、電氣電子等工業(yè)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)。二戰(zhàn)以后，日本和韓國(guó)依靠資本引進(jìn)、技術(shù)引進(jìn)、發(fā)展外向型經(jīng)濟(jì)等手段，成功實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)騰飛與國(guó)家崛起，也奠定了在納米材料、電子信息材料、顯示材料和存儲(chǔ)材料等領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)地位。
圖6 2016年全球化工50強(qiáng)地域分布
資料來源：Chemical & Engineering News
（一）美國(guó)——全面開花的新材料產(chǎn)業(yè)
目前，國(guó)際上新材料領(lǐng)域全面領(lǐng)先的仍然是美國(guó)。在第二、三次工業(yè)革命浪潮中，美國(guó)依靠強(qiáng)大的經(jīng)濟(jì)與科技實(shí)力，在化工材料、陶瓷材料、信息材料、生物材料等領(lǐng)域全面開花，持續(xù)引領(lǐng)著材料科技與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。
冷戰(zhàn)時(shí)期（1947-1991年），美國(guó)為壓制蘇聯(lián)，科研方向主要向國(guó)防軍事領(lǐng)域傾斜。與國(guó)防密切相關(guān)的航空航天、計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)、生物工程等領(lǐng)域，成為美國(guó)引領(lǐng)全球科技發(fā)展的著力點(diǎn)，并直接帶動(dòng)了美國(guó)電子信息材料、空間材料、化工新材料的迅速發(fā)展。在此期間，美國(guó)興起并引領(lǐng)了第三次工業(yè)革命的浪潮，半導(dǎo)體、生物制藥等新興產(chǎn)業(yè)相繼爆發(fā)，新材料技術(shù)的發(fā)展不僅豐富了人類的物質(zhì)世界，同時(shí)還推動(dòng)了社會(huì)組織形式與信息交流方式的變革。
冷戰(zhàn)結(jié)束后（1991-現(xiàn)在），受到日本與歐盟在科技領(lǐng)域的強(qiáng)勢(shì)挑戰(zhàn)，美國(guó)將科技政策轉(zhuǎn)為軍民融合，并先后出臺(tái)了一系列與新材料發(fā)展有關(guān)的政策（圖7）。1991年，美國(guó)政府發(fā)表第一份國(guó)家關(guān)鍵技術(shù)報(bào)告，提出了對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)繁榮和國(guó)家安全至關(guān)重要的 6個(gè)領(lǐng)域，其中新材料位于 6大領(lǐng)域之首。
圖7 美國(guó)新材料政策
數(shù)據(jù)來源：賽迪智庫原材料工業(yè)研究所
克林頓時(shí)期，美國(guó)政府出臺(tái)《技術(shù)促進(jìn)美國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng) ：建設(shè)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的新方向》政策報(bào)告，旨在振興美國(guó)制造業(yè)。在此框架下，美國(guó)先后發(fā)布《未來工業(yè)材料計(jì)劃》、《國(guó)家納米技術(shù)計(jì)劃》等一系列重大科技創(chuàng)新計(jì)劃?？肆诸D時(shí)期，美國(guó)新材料技術(shù)不斷取得新突破，在空間材料、超導(dǎo)材料、生物材料、能源材料等領(lǐng)域全球領(lǐng)先。
小布什時(shí)期，美國(guó)因“911事件”再次將科技研發(fā)重點(diǎn)轉(zhuǎn)向國(guó)防。在此期間，美國(guó)在新材料領(lǐng)域僅發(fā)布了《國(guó)家半導(dǎo)體照明研究計(jì)劃》、《21世紀(jì)納米技術(shù)研究開發(fā)法案》、《國(guó)家氫燃料研究計(jì)劃》，將把半導(dǎo)體技術(shù)、納米技術(shù)和氫能源等作為研發(fā)重點(diǎn)領(lǐng)域。
奧巴馬時(shí)期，受2008年金融危機(jī)的影響，美國(guó)加大技術(shù)研發(fā)投入，以重塑制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)、加速新型產(chǎn)業(yè)發(fā)展。美國(guó)政府加強(qiáng)基礎(chǔ)性和前沿性技術(shù)研究，大力發(fā)展可再生能源，積極推進(jìn)生物技術(shù)研究，保持美國(guó)在空間領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)地位，振興鋼鐵工業(yè)，推廣新能源汽車，培育納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)。
圖8 2016年全球新材料企業(yè)100強(qiáng)（部分）
數(shù)據(jù)來源：新材料在線
經(jīng)過第二、三次工業(yè)革命的洗禮，美國(guó)誕生了一大批新材料產(chǎn)業(yè)的巨頭，如化工行業(yè)的宣偉、PPG、陶氏、?？松梨冢{米與半導(dǎo)體行業(yè)的應(yīng)用材料、德州儀器、英特爾，以及航空航天行業(yè)的通用電氣、波音等。目前，美國(guó)依然擁有全球最大體量的經(jīng)濟(jì)，最龐大的科技人才團(tuán)體，最具創(chuàng)新活力的企業(yè)與產(chǎn)業(yè)集群。在可預(yù)見的未來，美國(guó)將依然是新材料行業(yè)的執(zhí)牛耳者。
（二）日本——半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的崛起
朝鮮戰(zhàn)爭(zhēng)期間，美國(guó)巨大的軍用產(chǎn)品需求，使日本快速擺脫了經(jīng)濟(jì)泥淖，走上快速發(fā)展的道路。在美國(guó)資本與技術(shù)轉(zhuǎn)移的背景下，日本通產(chǎn)?。∕ITI）推進(jìn)“重化工”發(fā)展戰(zhàn)略，開始大力投資基礎(chǔ)工業(yè)。日本全面發(fā)展電力、鋼鐵、化工、機(jī)械等產(chǎn)業(yè)，迅速形成了完整工業(yè)體系。高性能鋼鐵、化工材料等技術(shù)的不斷進(jìn)步，成為了日本今后經(jīng)濟(jì)騰飛的物質(zhì)基礎(chǔ)。20世紀(jì)70年代，日本產(chǎn)的汽車、輪船、家電、鐘表等產(chǎn)品已經(jīng)橫掃全球市場(chǎng)。
由于信息和通信產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，半導(dǎo)體這一高價(jià)值的尖端產(chǎn)業(yè)已成為科技大國(guó)的必爭(zhēng)之地，半導(dǎo)體材料的基礎(chǔ)性、支撐性作用也就愈發(fā)凸顯。早在20世紀(jì)70年代，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的絕大部分位于美國(guó)。例如，英特爾第一代微處理器于1971年在美國(guó)硅谷誕生，蘋果公司第一臺(tái)民用計(jì)算機(jī)于1976年在美國(guó)啟用。據(jù)1975年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，全球前十的半導(dǎo)體制造商全部為美國(guó)企業(yè)。20世紀(jì)80年代，日本半導(dǎo)體制造商采取基于DRAM的IDM商業(yè)模式，在全球半導(dǎo)體市場(chǎng)獲得了領(lǐng)先地位，在政策扶持下日本半導(dǎo)體材料企業(yè)實(shí)現(xiàn)后發(fā)先至，半導(dǎo)體工業(yè)逐漸向亞洲轉(zhuǎn)移。
為擺脫半導(dǎo)體技術(shù)依附于歐美的弱勢(shì)局面，日本通產(chǎn)省（現(xiàn)為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)?。┌l(fā)揮了強(qiáng)大的政策引導(dǎo)作用。
1957年，通產(chǎn)省制定實(shí)施《電子工業(yè)振興臨時(shí)措施法》，有效奠定了日本企業(yè)學(xué)習(xí)美國(guó)先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)；
1971年，通產(chǎn)省制定《特定電子工業(yè)及特定機(jī)械工業(yè)振興臨時(shí)措施法》，進(jìn)一步秉承了“電振法”的宗旨，強(qiáng)化了發(fā)展以半導(dǎo)體為代表的電子產(chǎn)業(yè)的力度，成功地幫助日本企業(yè)通過加強(qiáng)自身研發(fā)、生產(chǎn)能力，有效地抵御了歐美半導(dǎo)體廠商的沖擊；
1978年，通產(chǎn)省制定《特定機(jī)械情報(bào)產(chǎn)業(yè)振興臨時(shí)措施法》，進(jìn)一步穩(wěn)固了日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的地位。
20世紀(jì)80年代，日本憑借雄厚的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)，傾力發(fā)展半導(dǎo)體工業(yè)，塑造了眾多知名消費(fèi)電子品牌。受益于全球PC需求的快速增長(zhǎng)，以及存儲(chǔ)器市場(chǎng)的快速擴(kuò)張，日本正式成為全球半導(dǎo)體市場(chǎng)和技術(shù)中心。截至1988年，全球前二十大半導(dǎo)體制造商中日本企業(yè)占有11席。
圖9 1988年全球半導(dǎo)體企業(yè)營(yíng)收排行榜
數(shù)據(jù)來源：IHS
20世紀(jì)90年代后，日本通產(chǎn)省在產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)的判斷上存在重大失誤，加之廣場(chǎng)協(xié)定和金融泡沫的破裂，日本在消費(fèi)電子領(lǐng)域迎來了“失去的二十年”，日本半導(dǎo)體行業(yè)失去了往日的榮光，逐漸被韓國(guó)和臺(tái)灣的企業(yè)所蠶食。盡管如此，日本新材料龍頭企業(yè)在半導(dǎo)體材料領(lǐng)域技術(shù)制高點(diǎn)持續(xù)布局，經(jīng)過近40年的潛心研發(fā)和精準(zhǔn)的全球范圍市場(chǎng)布局，截至2014年日本在全球半導(dǎo)體材料市場(chǎng)份額中占比超過60%，依然掌握著半導(dǎo)體行業(yè)的命脈與高額利潤(rùn)。
（三）韓國(guó)——經(jīng)濟(jì)騰飛背后的新材料產(chǎn)業(yè)
韓國(guó)是二戰(zhàn)以后，唯一一個(gè)由農(nóng)業(yè)國(guó)家成功轉(zhuǎn)型成為發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家的大國(guó)（人口超過5000萬）。韓國(guó)經(jīng)濟(jì)騰飛的速度被譽(yù)為“江漢奇跡”，成為后發(fā)國(guó)家彎道超車的典范。從韓國(guó)崛起路徑看，“強(qiáng)人政治+勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)+美日資本+越戰(zhàn)”等因素成為韓國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵動(dòng)力，韓國(guó)的科技發(fā)展也離不開國(guó)家意志。
半導(dǎo)體工業(yè)是韓國(guó)產(chǎn)業(yè)升級(jí)成功的典型代表之一。韓國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)起源于產(chǎn)業(yè)鏈中低附加值的勞動(dòng)密集型工序，經(jīng)過十多年的發(fā)展，韓國(guó)逐步進(jìn)入產(chǎn)業(yè)鏈的高端，并且在全球半導(dǎo)體行業(yè)中的 DRAM 和閃存研發(fā)和生產(chǎn)方面取得了領(lǐng)先地位。特別是在下游存儲(chǔ)器領(lǐng)域，韓國(guó)的三星電子和 SK 海力士?jī)纱蠊編缀鯄艛嗳蛉种氖袌?chǎng)份額。
圖10 全球DRAM市場(chǎng)占有率
數(shù)據(jù)來源：國(guó)海證券研究所
1983年，三星電子決定對(duì)內(nèi)存芯片生產(chǎn)進(jìn)行大規(guī)模投資，并成功研發(fā)了64K DRAM；
1985年，三星電子成功開發(fā)了1M DRAM，并取得了英特爾“微處理器技術(shù)”的許可協(xié)議；
1988年，韓國(guó)電子通信研究院聯(lián)合三星、LG、現(xiàn)代和韓國(guó)六所大學(xué)成功攻關(guān)4M DRAM；
1993年，三星電子排名大躍進(jìn),首次進(jìn)入全球前十大半導(dǎo)體廠商，開始挑戰(zhàn)日本半導(dǎo)體公司在DRAM的地位；
2001年，已經(jīng)收購(gòu)了LG半導(dǎo)體的Hyundai，正式從現(xiàn)代集團(tuán)分離出來并改名為Hynix（海力士）成為，DRAM領(lǐng)域的一個(gè)強(qiáng)有力爭(zhēng)奪者。
圖11 韓國(guó)半導(dǎo)體材料企業(yè)
資料來源：國(guó)海證券研究所
依托于下游強(qiáng)勢(shì)的存儲(chǔ)器行業(yè)，韓國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)集群效應(yīng)明顯，誕生了一大批半導(dǎo)體材料企業(yè)（圖11）。韓國(guó)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)從設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)一直到設(shè)備和材料都具有相當(dāng)?shù)膶?shí)力。與半導(dǎo)體行業(yè)類似，液晶技術(shù)由美國(guó)人發(fā)明，日本實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破并將液晶技術(shù)廣泛推廣，韓國(guó)則通過技術(shù)轉(zhuǎn)讓、“逆周期投資”等模式實(shí)現(xiàn)反超。目前，韓國(guó)LCD和OLED材料供應(yīng)商以三星和LG（圖12）為主，其中OLED材料在世界占據(jù)領(lǐng)先地位。
圖12 LG化學(xué)業(yè)務(wù)
資料來源：國(guó)海證券研究所
三、未來展望：新材料技術(shù)關(guān)系人類命運(yùn)？
當(dāng)前，世界正面臨著種類繁多的全球性問題。一是人口問題，人口增長(zhǎng)過快給環(huán)境帶來嚴(yán)重負(fù)荷，同時(shí)老齡化問題嚴(yán)重過給醫(yī)療、社會(huì)服務(wù)帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)；二是環(huán)境問題，全球氣候變暖、生物多樣性銳減、土地荒漠化、海洋污染等問題給人類可持續(xù)循環(huán)帶來壓力；三是資源問題，水資源、土地資源的退化問題嚴(yán)重，將成為未來人類面臨的最為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)之一。
與此同時(shí)，新材料、新能源、生物醫(yī)藥等科學(xué)也在加速進(jìn)步中，未來或有望幫助人類戰(zhàn)勝上述全球性問題。隨著生物醫(yī)用材料、信息材料、新能源材料等新材料的持續(xù)開發(fā)，以及人工智能和量子計(jì)算在新材料研發(fā)中的加速應(yīng)用，材料與物理、化學(xué)、生物、信息、數(shù)學(xué)等多學(xué)科交叉融合的現(xiàn)象進(jìn)一步升級(jí)，多學(xué)科交叉在新材料創(chuàng)新中的作用進(jìn)一步凸顯。新材料技術(shù)在全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展與產(chǎn)業(yè)升級(jí)變革中的支撐性、引領(lǐng)性作用不斷加強(qiáng)，新材料技術(shù)成為世界科技強(qiáng)國(guó)角逐的重點(diǎn)，也成為了破解全球性問題的關(guān)鍵所在。
作為信息產(chǎn)業(yè)、新能源、環(huán)保、生物醫(yī)藥的底層技術(shù)（或根技術(shù)），新材料技術(shù)的支撐性、先導(dǎo)性作用愈發(fā)凸顯。從微觀看，新材料技術(shù)關(guān)系到每個(gè)人的生存（醫(yī)療、環(huán)境）；從介觀看，新材料技術(shù)關(guān)系到國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展（產(chǎn)業(yè)升級(jí)）；從宏觀看，新材料技術(shù)則關(guān)系到人類生存與可持續(xù)發(fā)展。新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展賦予了政府、企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)、資本界更多機(jī)遇，也理應(yīng)受到人們更多重視。
