NASA:航空航天领域常用的金属3D打印材料及特点-金属3D打印工厂

✅大唐盛世-3D打印一站式服务平台,专注于金属3D打印的设计、加工、定制生产及应用,为新老用户提供钛合金3D打印、不锈钢3D打印、铝合金3D打印、模具钢3D打印等近百种金属3D打印加工服务及综合解决方案。大唐盛世多年金属3D打印经验,打印精密度高(误差小于0.05mm),售后保证,不满意可重做。

NASA:航空航天领域常用的金属3D打印材料及特点

采用传统制造技术,可以对数千种合金进行加工。对于金属3D打印技术而言,可供使用的材料数量极其有限,且不像传统加工那样拥有数十年的加工和使用经验。此外,航空航天部件通常要求具有关键特性,其在恶劣环境(高压、腐蚀性流体或从低至−252°C的低温到超过1000°C的高温)下使用时所设计的阈值极小,并且此类部件需要安全可靠的在高频率循环状态下工作数千小时。因此,对最终用途部件所选择的合金提出了苛刻要求。

航空航天增材制造所需求的金属包括铝合金、不锈钢、钛合金、镍基和铁基高温合金、铜合金以及难熔合金。NASA的工程师根据当前的研究和行业应用情况总结了53种适用于金属增材制造的合金材料,覆盖了从基于熔化和固态成型的当前几乎所有的工艺类型。其中一些合金源于传统加工材料,并继续用于制造航空航天部件。新材料和现有的合金都在不断地开发和优化中,所总结的材料种类仍有很大的扩充空间,很多合金目前仅达到了开发阶段,可能不完全符合使用特定增材制造工艺的航空航天应用要求。在所有金属增材制造工艺中,L-PBF、LP-DED和AW-DED(电弧线材能量沉积)是研究最多的领域,而对激光线材能量沉积工艺的研究则少得多。固态增材制造工艺在研究和工业应用中越来越受欢迎。

NASA:航空航天领域常用的金属3D打印材料及特点

根据所使用的增材制造工艺,原料可分为预合金粉末(通常通过气雾化生产)、线材、片材或实心棒材等。虽然与锻造合金相比,可用材料的数量有限,但仍有许多常用和知名的高温和流行的航空航天合金可供使用,但成熟度水平各不相同。

NASA:航空航天领域常用的金属3D打印材料及特点

采用不同金属3D打印的复杂航空零件:(a)L-PBF打印的Nb C103主动冷却推进器 (b)L-PBF打印的钨主动冷却控制面(c)L-PBF打印的GRCop-84燃烧室(d)质量-优化的AlSi10Mg低温推进剂喷射器,外部有晶格结构,内部包含流道(e) L-PBF的直径600mm In718集成热交换器(f)LP-DED制造的NASA HR-1核热推进室

镍和铁基高温合金应用较多是因为它们在高温和高压下具有出色的机械性能,并且经常用于恶劣的环境(耐腐蚀和抗氧化)。镍基高温合金在3D打印领域广泛使用,并以In625和In718最为突出用于许多应用。A-286、JBK-75和NASA HR-1等铁基高温合金通常用于高压氢应用(如火箭发动机),可以降低与氢环境脆化相关的风险。此外,这些超合金具有高抗蠕变性,这些特性的组合有助于显著提高现代飞机发动机的效率。高温合金是制造高压燃气轮机燃烧室、涡轮机、外壳、圆盘和叶片等许多部件的关键材料。其他高温和低温应用包括用于液体火箭发动机的阀门、涡轮、喷射器、点火器以及歧管等。目前,超过50%的先进飞机发动机质量由镍基超合金组成。

NASA:航空航天领域常用的金属3D打印材料及特点

强度重量比是另一个关键指标,钛合金因具有出色的耐腐蚀性和耐温特性以及出色的比强度在航空航天领域应用极广,并且一直在增材制造领域备受关注。具体来说,Ti6Al4V是起落架、轴承架、旋转部件、压缩机盘和叶片、低温推进剂罐和许多其他航空航天部件的常用合金。Ti6242可用于压缩机叶片和旋转机械零件,TiAl合金则可用于这种涡轮叶片。

虽然比钛合金强度低,但铝合金具有良好的强度重量比,是一种常见且和成熟的航空航天材料。用于增材制造零件生产的铝合金包括基于合金元素的1xxx、2xxx、4xxx、6xxx、7xxx系列,其中许多可采用搅拌摩擦焊和超声波焊接等固态增材制造工艺制造。铝合金目前采用粉末床和能量沉积工艺可以减少开裂,可打印的种类包括AlSi10Mg、F357、A205、7A77、6061-RAM2、Scalmalloy等。然而,铝合金也存在许多缺点,如高温性能差,存在焊接修复问题,而且高强度铝合金的抗应力腐蚀开裂能力较差也较为常见。

NASA:航空航天领域常用的金属3D打印材料及特点

LPBF制造的AlSi10MgSentinel-1 天线支架(b)LPBF制造的Ti6Al4V高价值航空支架(c )激光增材制造的 In718法兰(d ) LPBF制造的Ti6Al4V飞机支架

与钛或超合金相比,不锈钢具有良好的强度重量比、耐高温能力以及较低的成本,因此广泛用于飞机和航天器部件制造。不锈钢在适当的环境下表现出高耐腐蚀性、抗氧化性和耐磨性,可用于制造发动机和排气系统、液压部件、热交换器、起落架系统和结构接头。在航空航天领域,可制造铰链、紧固件、起落架和飞机上的其他部件。可用于金属3D打印的不锈钢包括316L奥氏体钢和17-4PH沉淀硬化钢等。尽管有很多优点,但钢的密度相对较高,通过传统技术易于成型,采用金属增材制造技术制造不锈钢零件在航空航天领域应用有限。

对于不需要高导热性的高温应用,可以使用钴基合金(包括钴铬和钴铬钨硬质合金)。然而,当导热性成为优先选项时,铜合金会被有限选择。它的高导热性非常适合制造热交换器。对于火箭应用,需要最高效热交换的位置位于推力室,该区域承受高压,在这些环境中使用的铜合金需要具有高强度和高导热性(同时满足与所选推进剂兼容)。成熟的常见3D打印铜合金包括GRCop-42、GRCop-84、C18150(Cu-Cr-Zr)、C18200(Cu-Cr)和GlidCop(纳米氧化铝颗粒增强铜基复合材料)。3D打印技术参考此前介绍过多种铜合金材料及工艺和材料特性,可查询往期文章。

NASA:航空航天领域常用的金属3D打印材料及特点

增材制造并不一定只能制造单一金属并不是,它可以创建定制的双金属和多金属结构。可以在设计中离散地添加材料来优化热或结构特性,如结构护套、法兰、凸台或其他特征的形式,从而优化整个子系统的重量。此外,还可以制造金属过渡或功能梯度材料。

NASA:航空航天领域常用的金属3D打印材料及特点

可用于航空航天领域的其他金属合金包括难熔金属,如铌、钽、钼、铼和钨及其合金。铌基C-103在辐射冷却喷嘴、空间反应控制系统和高超音速机翼前缘等应用中很常见。其他铌基合金(WC3009、C129Y、Cb752、FS-85)可用于制造再入飞行器热保护系统以及空间反应堆堆芯结构;钽基合金(Ta10W、Ta111、Ta122)通常用于制造具有腐蚀性的高压和超高温环境;钼基难熔合金可用于超高温应用,如碱金属热管和核热推进燃料元件。稀土基合金在增材制造方面的开发要少得多,但在燃烧室和单晶涡轮叶片中具有潜在用途。

本文对航空航天领域各类材料的特点介绍较为全面,3D打印技术参考不再做最后总结。此外,本文是NASA航空航天应用经验总结系列文章总结的第二篇,后续将继续呈现更多精彩内容。

 

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2021年中国半导体靶材发展现状分析,产能持续扩张,大尺寸、多品种、高纯化推进「图」-不锈钢3D打印工厂

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一、半导体靶材产业地位及概述

1、产业地位

溅射靶材是溅射过程中高速度能的离子束轰击的目标材料,是沉积电子薄膜的原材料。溅射是指利用离子流产生的离子,在真空中经过加速聚集,而形成高速度能的离子束流,轰击固体表面,离子和固体表面原子发生动能交换,使固体表面的原子离开固体并沉积在基底表面的过程。按应用领域,溅射靶材可以分为半导体靶材、面板显示靶材、光伏电池等。

溅射靶材分类状况

2021年中国半导体靶材发展现状分析,产能持续扩张,大尺寸、多品种、高纯化推进「图」

资料来源:公开资料整理

2、分类状况

目前晶圆的制造正朝着更小的制程方向发展,铜导线工艺有更高的器件速度和更高的导电性能,应用量在逐步增大,因此,铜和钽靶材的需求将有望持续增长。铝靶和钛靶通常配合起来使用,钛作为铝导线的扩散阻挡层。目前,在汽车电子芯片等需要110nm以上技术节点来保证其稳定性和抗干扰性的领域,仍需大量使用铝、钛靶材。而钨靶材则广泛应用于逻辑芯片的接触层和存储芯片中。

半导体用溅射靶材

2021年中国半导体靶材发展现状分析,产能持续扩张,大尺寸、多品种、高纯化推进「图」

资料来源::《半导体芯片行业用金属溅射靶材市,华经产业研究院整理

二、半导体靶材技术背景

靶材在晶圆制造环节主要被用作金属溅镀,常采用PVD工艺进行镀膜,通常使用纯度在99.9995%(5N5)及以上的铜靶、铝靶、钽靶、钛靶以及部分合金靶等;靶材在芯片封装环节常用作贴片焊线的镀膜,常采用高纯及超高纯金属铜靶、铝靶、钽靶等。

半导体芯片用金属溅射靶材的作用,就是给芯片上制作传递信息的金属导线。具体工艺过程为,在完成溅射工艺后,使各种靶材表面的原子一层一层地沉积在半导体芯片的表面上,然后再通过的特殊加工工艺,将沉积在芯片表面的金属薄膜刻蚀成纳米级别的金属线,将芯片内部数以亿计的微型晶体管相互连接起来,从而起到传递信号的作用。

半导体用靶材晶圆制造镀膜流程用途

2021年中国半导体靶材发展现状分析,产能持续扩张,大尺寸、多品种、高纯化推进「图」

资料来源:公开资料整理

三、半导体靶材产业链简析

1、整体

靶材产业链呈金字塔分布,可以分为金属提纯、靶材制造、溅射镀膜、终端应用四个环节。金属原材料铝、钛、硅、坞等经过金属提纯,形成高纯金属,即上游原材料;中游主要为靶材制造、溅射镀膜,美国和日本国际企业占据全球主要市场;下游终端应用主要为半导体整体应用,包括消费电子和汽车电子等。

半导体靶材产业链简析

2021年中国半导体靶材发展现状分析,产能持续扩张,大尺寸、多品种、高纯化推进「图」

资料来源:公开资料整理

2、铜和

半导体靶材上游原材料主要铝、钛、硅、坞等金属,其中铝和铜需求较高,国内铝和铜资源丰富,产量逐年增长,铝和铜国内供给相对稳定,但国内整体提纯水平有限,国内溅射靶材的高纯金属原料多数也依靠日美进口。但经过多年的靶材技术开发,近年来部分企业已在部分金属提纯方面已取得了重大突破,已开始逐步实现国产替代,目前受上游影响较大。从江丰电子原材料结构来看,2020年度,江丰电子原材料采购额以高纯铝、高纯钛、高纯钽三种靶材原料为主。其中钽金属成本较高,占公司2020年总原料采购额的42.46%,其主要进口供应商为德国世泰科。

2016-2021年中国电解铝和精炼铜产量走势

2021年中国半导体靶材发展现状分析,产能持续扩张,大尺寸、多品种、高纯化推进「图」

资料来源:国家统计局,华经产业研究院整理

3、半导体材料整体

2021年中国大陆半导体材料市场规模约119亿美元,同比2020增长22%左右。未来,预计一方面在全球半导体产业资本开支加速增长的背景下,材料需求有望加速增长。另一方面在我国晶圆产能占全球比重持续增长的趋势下,我国半导体材料有望实现快于全球平均的需求增长。

2016-2021年中国半导体材料市场规模及增长率

2021年中国半导体靶材发展现状分析,产能持续扩张,大尺寸、多品种、高纯化推进「图」

资料来源:SEMI,华经产业研究院整理

四、半导体靶材现状

就我国半导体靶材市场规模而言,晶圆制造材料中靶材占比略低于封装材料,分别为2.7%和2.6%,根据2021年SEMI数据半导体材料得目前我国半导体靶材约达21.2亿元,同比2020年增长24.7%。

2015-2021年中国半导体靶材市场规模及增长率

2021年中国半导体靶材发展现状分析,产能持续扩张,大尺寸、多品种、高纯化推进「图」

资料来源:华经产业研究院整理

相关报告:华经产业研究院发布的《2022-2027年中国半导体靶材行业市场深度分析及投资战略规划报告》;

五、半导体靶材竞争格局

1、市场集中度

日本日矿金属、美国霍尼韦尔、日本东曹和美国普莱克斯四家占据全球80%的市场份额。国内整体靶材领域企业发展较晚,技术相较于国际先进水平差别较大,目前国内靶材企业有江丰电子、阿石创、隆华科技等,市场份额在1%-3%左右,在半导体领域,材料要求更高,国产化水平整体较低。

中国靶材市场份额占比情况

2021年中国半导体靶材发展现状分析,产能持续扩张,大尺寸、多品种、高纯化推进「图」

资料来源:公开资料整理

美国、日本等高纯金属制造商主要集中在技术壁垒较高的高端靶材产品领域,国内厂商竞争集中在中低端产品领域。随着靶材下游半导体、显示面板持续扩产,靶材需求量持续增长带动国内靶材企业持续扩产,叠加政策推动,预计半导体靶材将受益国产化加速进行。

国内靶材主要厂商及最新项目进展

2021年中国半导体靶材发展现状分析,产能持续扩张,大尺寸、多品种、高纯化推进「图」

资料来源:公开资料整理

2、江丰电子靶材产销量

江丰电子作为我国半导体靶材领军企业,掌握了高纯金属及溅射靶材生产中的核心技术,形成了晶粒晶向控制、材料焊接、精密加工、产品检测、清洗包装等在内的完整业务流程,其中最高制程钽靶材及环件在台积电7nm量产,且应用于5nm节点的部分产品也已获客户评价通过并量产,受益半导体材料整体国产化持续加速,靶材产销量持续增长,因企业实行“以销定产”模式,整体产销量相差较少,数据显示,2017年靶材销量43023枚/套增长至88391枚/套,年复合增长达19.7%。

2017-2021年江丰电子靶材产销量变动

2021年中国半导体靶材发展现状分析,产能持续扩张,大尺寸、多品种、高纯化推进「图」

资料来源:公开资料整理

六、半导体靶材发展趋势

1、产能持续扩张

目前江丰电子目前拥有半导体或平板显示用高纯铝靶材产能36920块、高纯钛靶材11895块、高纯铜靶材1000块、高纯钨靶材500块、高纯钴靶材1000块,高纯钽靶材4614块,2021年12月公开募集两个新建项目完成预计将新增7万块半导体靶材产能,项目建设期约为24个月。有研新材目前拥有约2万吨半导体靶材产能,有研新材年产30吨集成电路用超高纯铜新材料项目也正稳步推进,此外2022年3月公司也发布了拟投资6.46亿元新建和扩建昌平基地项目,预计将在2025年底前达产,项目达产后公司产能将扩充73000块/年。

2、大尺寸、多品种、高纯化

尺寸方面,大尺寸晶圆要求靶材也朝着大尺寸方向发展,技术要求持续提高,纯度要求持续提高,目前国内上游提纯技术水平较低,导致高纯金属主要依赖进口,预计随着国产技术持续突破,将加速半导体靶材国产化水平。品种方面,3nm制程量产,晶圆制造朝着更小的制程方向发展,铜和钽靶材的需求有望提高。

华经产业研究院对中国半导体靶材行业发展现状、市场供需情况等进行了详细分析,对行业上下游产业链、企业竞争格局等进行了深入剖析,最大限度地降低企业投资风险与经营成本,提高企业竞争力;并运用多种数据分析技术,对行业发展趋势进行预测,以便企业能及时抢占市场先机;更多详细内容,请关注华经产业研究院出版的《2022-2027年中国半导体靶材行业市场全景评估及发展战略规划报告》。

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2022年中国半导体IP产业现状及趋势分析,中美关系恶化加速国产化进程「图」-不锈钢3D打印工厂

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一、半导体IP产业重要性及概述

1、产业地位

IP为芯片设计的关键环节,其主要基础包括EDA和IP,其中EDA是产业设计关键软件,IP则是在芯片设计中那些通过验证的、可重复使用的、具有特定功能的宏模块,可以移植到不同的半导体工艺中,从而减少因重复设计引起的额外成本。

半导体IP位于半导体产业地位

2022年中国半导体IP产业现状及趋势分析,中美关系恶化加速国产化进程「图」

资料来源:华经产业研究院整理

2、分类状况

按照产品种类分,IP可划分为处理器IP、有线接口IP、数字IP和其他物理IP四大类。处理器IP是应用于程序控制、语音处理、图形处理、图像信号处理、视频编解码、计算机视觉和神经网络等微处理器的IP。

2022年中国半导体IP产业现状及趋势分析,中美关系恶化加速国产化进程「图」

资料来源:公开资料整理

二、半导体IP技术背景

集成电路设计进入SOC领域后,IP复用技术为SoC支撑技术之一,随着SoC逐步成为主流,当前国际上绝大部分SoC都是基于多种不同IP组合进行设计的,半导体领域重要性持续提高。同时随着摩尔定律下工艺制程不断推进(2022年已达到3nm量产),芯片中晶体管数量大幅提升带动单颗芯片中可集成IP数量大幅增加。

1971-2022年全球集成电路制程发展历史

2022年中国半导体IP产业现状及趋势分析,中美关系恶化加速国产化进程「图」

资料来源:华经产业研究院整理

以28nm工艺节点为例,单颗芯片中已可集成的IP数量为87个,演进至5nm时,可集成的IP数量达到218个,单颗芯片可集成IP数量增多为更多IP在SoC中实现可复用提供新的空间,从而推动半导体IP市场进一步发展。

不同工艺节点芯片集成IP数量走势

2022年中国半导体IP产业现状及趋势分析,中美关系恶化加速国产化进程「图」

资料来源:IBS,华经产业研究院整理

三、半导体IP产业链地位及影响分析

1、产业链

在芯片设计的上游供应链中,IP是技术含量最高的的价值节点。根据lPnest数据统计,在年均600多亿美元的全球芯片研发开支中,IP只占36亿美元,虽然占比只有5%,但其价和影响力却远远超出用金钱衡量的份额。从市场价值来看,IP的全球市场规模大约40亿美元,却带领着5000亿美元的半导体产业不断向前发展。

集成电路IP产业链价值分布

2022年中国半导体IP产业现状及趋势分析,中美关系恶化加速国产化进程「图」

资料来源:公开资料整理

2、需求结构及概述

就IP需求结构而言,从我国半导体IP龙头芯原股份授权结构来看,目前国内IP主要用于消费电子、计算机及周边和汽车电子等。消费电子和计算机领域发展较早,目前仍是半导体主要需求领域,汽车电子随着汽车智能化及电动化趋势持续推进,有望持续提升需求占比,带动IP产业持续扩张。消费电子领域中,全球智能手机消费渐趋饱和,PC端周期性波动影响较大。

2022年H1芯原股份半导体IP授权业务结构

2022年中国半导体IP产业现状及趋势分析,中美关系恶化加速国产化进程「图」

资料来源:芯原股份公报,华经产业研究院整理

汽车电动化、智能化趋势下,我国新能源汽车销量和渗透率持续增长,2022年1-7月销量达319.4万辆,渗透率达22.06%。目前国内受限于整体整体汽车芯片供给偏紧,整体新能源汽车销量仍受到限制,随着产业持续扩张,下游需求将带动国内半导体领域持续扩张,IP作为上游设计领域核心基础,将受益需求增长。

2014-2022年7月中国新能源汽车销量及渗透率

2022年中国半导体IP产业现状及趋势分析,中美关系恶化加速国产化进程「图」

资料来源:中汽协,华经产业研究院整理

四、半导体IP产业现状

1、市场规模

2020-2021年智能手机需求受益5G替换潮景气度回暖,叠加汽车电子需求高涨,汽车芯片供不应求,集成电路产业进入高景气周期,带动上游IP授权规模持续增长,数据显示,2021年全球芯片设计IP销售额达54.5亿美元,同比2020年增长19.4%。从2022年7月“砍单情况来看”,2022年整年集成电路需求扩张程度有限。

2019-2021年全球芯片设计IP销售额及增长率

2022年中国半导体IP产业现状及趋势分析,中美关系恶化加速国产化进程「图」

资料来源:WSTS,华经产业研究院整理

相关报告:华经产业研究院发布的《2022-2027年中国半导体IP市场竞争态势及行业投资潜力预测报告》;

2、产品结构

从IP市场的产品来看,CPU是使用最多的产品,2020年市场占比达到35.4%;其次为Interface,市场占比为23.2%;第三为GPU,市场占比为10.5%。前三产品的市场占有率接近70%,产品市场占有率高度集中。其中CPU和GPU属于大型逻辑电路,是集成电路领域中技术水平最高且国产化率极低的领域,除开材料及设备差距,IP差距也是关键。

2020年全球半导体IP产品结构占比

2022年中国半导体IP产业现状及趋势分析,中美关系恶化加速国产化进程「图」

资料来源:公开资料整理

五、半导体IP竞争格局

1、市场集中度

就半导体IP竞争格局而言,英国ARM公司和美国新思科技2020年以40.4%、19.7%(2020年分别为41%和19.3%)的高市占率稳居全球CR2位置,中国大陆仅有芯原股份和中国部分控股的Imagination(2017年中资背景的Canyon Bridge作价5.5亿英镑收购了Imagination。)和分别以3.3%和1.8%的全球市占率挤进前十名。

2021年全球半导体IP市场份额占比情况

2022年中国半导体IP产业现状及趋势分析,中美关系恶化加速国产化进程「图」

资料来源:IPnest,华经产业研究院整理

2、国内主要企业及现状

芯原股份作为国内IP领域龙头企业,在数字信号处理器、图形处理器、图像信号处理器、接口模块、通用模拟IP、基础库、射频IP、周边IP等领域均有覆盖,为半导体多领域IP的国产替代打下了扎实的技术基本盘。除此之外,国内半导体IP企业还有寒武纪、芯动科技和华夏芯,但整体相较国际水平仍有差距。

国内细分领域主要半导体IP企业

2022年中国半导体IP产业现状及趋势分析,中美关系恶化加速国产化进程「图」

资料来源:公开资料整理

2022 年 1-6 月,芯原股份实现营业收入 12.12 亿元,同比增长 38.87%,其中半导体 IP 授权业务(包括知识产权授权使用费收入、特许权使用费收入)同比增长 70.61%,达4.467亿元,IP授权次数达84相较21年H1下降46次,但单次知识产权授权收入有所提升。

2017-2022年H1芯原股份半导体IP营收及授权次数

2022年中国半导体IP产业现状及趋势分析,中美关系恶化加速国产化进程「图」

资料来源:芯原股份招股书及公报,华经产业研究院整理

六、半导体IP发展趋势

1、单芯片IP需求增长

通过购买成熟可靠的IP方案,实现某个特定功能。这种开发模式大大缩短了芯片的设计周期,显著提升芯片设计的效率,节约设计成本,在降低芯片设计难度的同时提高了芯片的性能及可靠性。随着半导体制程持续推进,线宽已达到3nm量产水平,带动单芯片IP需求增长。

2、中美关系持续恶化加速国产化

目前我国半导体设计受限于EDA和IP领域国产化水平较低影响,设计成本高昂的同时高端领域难以涉及,随着中美关系持续,美国近期已宣布禁止国内EDA软件使用,进一步限制国内先进制程突破,半导体全产业链国产化已逐步成为最佳选择,IP作为半导体设计降低成本和快速扩张的关键基础,国产化将加速替代,相关企业或将受益快速增长。

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2021年中国DSP(数字信号处理)芯片产业现状,需求持续扩张,国产化加速「图」-不锈钢3D打印工厂

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一、DSP芯片产业地位及分类

1、产业地位

DSP作为数字信号处理器将模拟信号转换成数字信号,用于专用处理器的高速实时处理。属于数字电路下的微处理器领域,具有高速,灵活,可编程,低功耗的界面功能,在图形图像处理,语音处理,信号处理等通信领域起到越来越重要的作用。

DSP芯片属于微处理器的一种

2021年中国DSP(数字信号处理)芯片产业现状,需求持续扩张,国产化加速「图」

资料来源:华经产业研究院整理

2、分类对

FPGA芯片与DSP芯片存在较大区别。DSP是专门的微处理器,适用于条件进程,特别是较复杂的多算法任务。FPGA包含有大量实现组合逻辑的资源,可以完成较大规模的组合逻辑电路设计,同时还包含有相当数量的触发器,借助这些触发器,FPGA又能完成复杂的时序逻辑功能,DSP芯片的通用性相对弱,FPGA则通用性更强。

DSP芯片与FPGA芯片的比较

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资料来源:华经产业研究院整理

二、DSP系统流程

DSP芯片内部采用程序和数据分开的哈佛结构,具有专门的硬件乘法器,广泛采用流水线操作,提供特殊的DSP指令,可以用来快速的实现各种数字信号处理算法。具有实时信号处理能力和强大的运算功能,内集成部分A/D功能,可直接将模拟信号与DSP相接。现在DSP产品很多,定点DSP有200多种,浮点DSP有100多种。

DSP系统原理框图

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资料来源:公开资料整理

三、DSP产业链现状

1、上游端:IP

从IP市场的产品来看,CPU是使用最多的产品,2020年市场占比达到35.4%;其次为Interface,市场占比为23.2%;第三为GPU,市场占比为10.5%。前三产品的市场占有率接近70%,产品市场占有率高度集中。DSP占比全球IP下游的5.2%应用左右,相较CPU和GPU差距较大

2020年全球半导体IP产品结构占比

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资料来源:公开资料整理

2、需求端快速增长

技术持续发展背景下,国内主流电子计算机厂商推出了高配置的专业游戏本、主打便携办公功能的超级本、专业图形工作站等功能性电脑,中国电子计算机行业在2016年到达谷底后,持续复苏,2019-2021年实现连续三年增长,且呈加速趋势,2021年产量达4.85亿台,同比增长19.75%。

2012-2021年中国电子计算机整机产量变化情况

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资料来源:国家统计局,华经产业研究院整理

汽车电子系统日益兴旺发达起来,诸如装设红外线和毫米波雷达,将需用DSP进行分析。如今,汽车愈来愈多,防冲撞系统已成为研究热点。而且,利用摄像机拍摄的图像数据需要经过DSP处理,才能在驾驶系统里显示出来,供驾驶人员参考。

2014-2022年7月中国新能源汽车销量及渗透率

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资料来源:中汽协,华经产业研究院整理

四、DSP产业现状

1、市场规模

随着我国下游通信等领域持续增长,我国DSP需求持续增长,数据显示2020年我国DSP市场规模约为136.9亿元,2021年受益于人工智能、语音识别、5G基站通讯领域等快速扩张,整体规模快速增长,预计2021年达160亿元左右。

2015-2021年中国DSP芯片市场规模及预测

2021年中国DSP(数字信号处理)芯片产业现状,需求持续扩张,国产化加速「图」

资料来源:公开资料整理

相关报告:华经产业研究院发布的《2022-2027年中国DSP芯片行业市场全景评估及投资方向研究报告》;

2、区域分布

就我国DSP芯片整体区域格局而言,整体分布较为均匀,中部地区略少,西部地区略高。数据显示,2020年我国DSP芯片华东、华北、华南、华中、西部和东北地区企业分别占比17%、15%、13%、8%、25%和22%。

2020年中国DSP芯片行业企业区域格局

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资料来源:公开资料整理

3、国产化率

就我国DSP芯片国产化走势而言,政策背景下我国DSP芯片国产占比持续走高,数据显示,2020年我国DSP产量占比约占比总需求的2.66%左右,总体增速较慢的原因虽然国产DSP企业持续相关芯片(如魂芯二号、首款RISC-V DSP芯片流片),但相较国际企业发展较晚,整体竞争力仍存在较大差距。

2015-2020年中国DSP芯片国产化率走势图

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资料来源:公开资料整理

4、投融

中科昊芯是一家专注于工业控制微处理器及机器视觉与图形图像处理专用芯片研发的高科技企业,进行国产安全可控数字信号处理器的研发,其首款RISC-V DSP芯片于2020年7月成功流片,已推出HX2000系列产品线, 预计2022年下半年,其 DSP芯片出货量将达数百万颗。

2020年以来中科昊芯投融资历程情况

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资料来源:IT桔子,华经产业研究院整理

五、DSP竞争格局

目前全球DSP主要生产商德州仪器(TI)、模拟器件公司、摩托罗拉、恩智浦(NXP)、杰尔系统,其中德州仪器占比最高,主要应用范围在机器视觉、航空电子和国防、尺寸、重量和功耗(SWAP)、音频、视频编码/解码与生物识别领域。

从国内来看,欧美厂商产品处于垄断地位,同时国产DSP芯片的国产率非常低(不到3%)具备自研微加速部件能力的团队也不多,国产自研厂商较少的原因产品本身设计难度高、研发经验的科研院所不多、国外竞品性能好、国产化大部分在研发MCU为主。

国内主要DSP芯片厂商

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资料来源:公开资料整理

六、DSP发展趋势

1、高集成化、微型化、逐步融合

SoC化,把一个系统集成在一块芯片上,这个系统包括DSP和系统接口软件等。多个DSP芯核、MPU芯核以及外围的电路单元集成在一个芯片上。DSP和微处理器的融合,一颗芯片实现智能控制和数字信号处理两种功能,DSP和高档CPU的融合有利于提高DSP需求量和使用效果。

2、可编程化定点

对标FPGA场景,DSP可编程化,满足厂家在同一个DSP芯片上开发出更多不同型号特征的系列产品。DSP多为16位的定点,随着DSP定点运算器件成本的不断降低,能耗越来越小,优势日渐明显。

华经产业研究院对中国DSP芯片行业发展现状、市场供需情况等进行了详细分析,对行业上下游产业链、企业竞争格局等进行了深入剖析,最大限度地降低企业投资风险与经营成本,提高企业竞争力;并运用多种数据分析技术,对行业发展趋势进行预测,以便企业能及时抢占市场先机;更多详细内容,请关注华经产业研究院出版的《2022-2027年中国DSP芯片市场竞争态势及行业投资前景预测报告》。

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丁学全会长一行到湖南长沙湘潭两地钨相关装备企业座谈交流-不锈钢3D打印工厂

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8月9日,中国钨业协会会长丁学全、副会长毛宇挺、秘书长苏刚、监事长谢屹峰、*专员宋英奇一行到山河智能装备股份有限公司、湘潭新云科技有限责任公司、湘潭新大粉末冶金设备制造有限公司、湖南九五精机有限责任公司等企业座谈交流,并到生产现场参观考察。了解湖南长沙湘潭钨相关装备企业发展现状、科技创新、企业生产运营情况,产业链和供应链堵点、卡点及政策建议等,宣贯中国钨工业“十四五”发展规划,听取对行业及协会的意见建议。

调研组到山河智能装备股份有限公司座谈交流,受到公司董事长何清华、副总裁龙居才等热情接待。调研组首先参观了山河智能公司文化展示厅,了解企业的发展历程、自主创新水平、企业发展理念、未来战略布局等方面情况。座谈会上,何清华对调研组表示欢迎,简要介绍公司发展情况,分享了他与钨行业的交往经历和缘分情谊。龙居才介绍了公司今年以来的运营情况。调研组介绍了钨协简况及中国钨工业装备论坛筹备情况等。双方围绕山河智能公司发展及钨工业十四五发展规划进行了沟通交流。

丁学全在双方交流中,对山河智能公司受到习近平总书记等党和国家领导人的充分肯定和高度赞扬表示祝贺,对何清华及其团队的创业创新精神表示赞赏。他指出,山河智能公司所生产的智能装备与钨终端产品密切结合,由小到大,由弱变强,持续创新,快速发展,树立了所在行业标杆,值得钨行业企业学习。期待山河智能公司在科技创新和绿色智能化装备开发等方面取得更多更好成果,扩大钨终端产品应用领域,助力钨行业高质量发展。

座谈结束后,调研组参观了山河智能公司生产线。

调研组到湘潭新云科技有限责任公司座谈交流,受到新云科技公司董事长吴向忠、总经理李姝婷、副总经理刘刚,新大设备公司常务副总经理谭建虎以及九五精机公司常务副总经理冉晓茹等热情接待。吴向忠等对调研组表示欢迎,并分别介绍了上述公司的基本情况及未来发展规划。调研组重点介绍了协会运行管理模式、“三服务”重点工作情况及中国钨工业装备论坛筹备情况等。双方就当前经济形势、钨行业现状、钨高端装备国产化等进行了充分交流。

座谈交流后,调研组先后参观了新云科技公司、新大设备公司和九五精机公司的生产现场。丁学全对上述公司在行业高端设备国产化做出的成绩给予充分肯定。他指出,三家公司各自从事不同设备领域,以不断满足客户和市场需求为目标,执着、专注、努力,闯出了自主品牌,走出了适合自身发展的道路,取得了良好成效。他希望,装备设计生产单位与工艺技术深度融合,不断提高国产化率,提高产业链供应链自主可控水平,推动钨行业高质量发展。中国钨业协会硬质合金分会秘书长刘铁梅陪同参观交流。

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国家制造业转型升级基金在机床产业链布局持续深化-不锈钢3D打印工厂

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近日有消息显示,国家制造业转型升级基金(业内俗称“制造业大基金”)战略入股了苏州长城精工科技股份有限公司(简称“长城精工”;即原常熟长城轴承有限公司,简称“长城轴承”)。由此,这家国内精密轴承企业获得来自制造业大基金及通用高端装备基金、常熟市发展投资有限公司等三家机构的近2亿元投资。

2022年7月,长城轴承完成股份制改革后更名为苏州长城精工科技股份有限公司。长城轴承的前身是成立于1957年的常熟县通用机械厂。经过65年的发展,目前已成长为国内精密轴承行业先进企业,产品主要应用于数控机床、工业机器人、航空航天等领域。公司多次获得中国机械工业科学技术奖,并承担过工业和信息化部“工业强基”项目。

协会全媒体平台此前报道显示,制造业大基金格外关注机床工具领域,先后投资了日发精机、大连科德、中科微精、创世纪等多家机床企业。本次制造业大基金战略投资长城精工,显示其投资布局向机床工具核心零部件领域延伸。精密轴承*重要的下游市场之一就是数控机床,主要应用于机床主轴、丝杠导轨及附属传动系统。精密轴承是机床主轴的核心零部件,轴承的精度在很大程度上影响着机床的加工精度。长城精工凭借良好的设计、加工、热处理和批量化生产能力,近年来在精密轴承市场有较大突破,不但成功供货北京精雕、海德曼、爱贝科等国内机床工具*企业,还打入国际知名企业的供应链。

可以预见,本次制造业大基金战略投资长城精工,不仅将帮助其加强精密轴承研发制造能力,还将助力机床产品质量提升,进而带来良好的产业链协同效应。

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实探培育钻石之都河南柘城:政府扶持 产能快速扩张-不锈钢3D打印工厂

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价格仅为天然钻石的1/3,培育钻石获青睐,更收获资本市场的高度关注。

立秋前后,河南省柘城县气温仍达38℃以上,丹阳大道两侧多个项目火热施工,金刚石产业园已经初具雏形。在体现地域风貌的柘城县城市规划展览馆旁,一颗硕大的蓝色“钻石”立于广场中央,足见这座中原县城对培育钻石行业的关注与支持。

一年间,柘城诞生两家A股培育钻石概念上市公司,成为了名符其实的“钻石之都”,吸引机构投资者密集调研。如今,柘城又接力开辟新的金刚石产业园,烈日之下火热开工。

培育钻石是资本市场近期*火热的赛道之一,万得培育钻石指数今年4月底至今上涨了79%。虽然市场对于培育钻石能否与天然钻石划等号仍存疑虑,但无论实体还是线上渠道,消费终端对新事物的接受度已有所提升。

钻石之都

在柘城西区的中国金刚石产业基地,仅约500米之隔就有两家同行业上市公司,力量钻石(301071)、惠丰钻石(839725)。

7月18日,惠丰钻石顺利登陆北交所,从申报材料获受理到成功过会,仅仅历时71天。培育钻石乃至超硬材料行业热度持续,使得该公司在成功上市10天内股价较发行价近乎翻倍。

作为柘城县第二家上市“钻石公司”,惠丰钻石强势股价延续了力量钻石的神话。

2021年9月在深交所创业板上市后,发行价仅为20.62元/股的力量钻石,股价一路飙涨,在上市首日翻涨11倍后,两个月时间内又从185.58元/股飙升至*高366.64元/股。

驱车从柘城西站高速路口驶出,即可到达云集了大大小小数十家超硬材料企业的金刚石产业基地。除已上市的力量钻石、惠丰钻石外,被誉为全球*大培育钻石经销商的晶拓钻石也坐落于此。

柘城被誉为“钻石之都”,不仅因为两家上市公司,也不仅因为世界*培育钻石产品标准由柘城制定。柘城超硬材料产业发展已有40多年历史,特别以金刚石微粉产品见长。柘城县人民政府网站显示,全县金刚石年产量25亿克拉、微粉年产量58亿克拉,金刚石制品1500万件(套),金刚石制品达到九大系列180多个品种,年产值达153.25亿元,金刚石微粉产量和出口量占全国市场的份额分别达到70%和50%,大颗粒单晶产量占全国市场份额的60%。

证券时报·e公司记者在惠丰钻石厂区内看到,金刚石从单晶到微粉产品生产加工需要经历多步流程。微粉无尘车间的高自动化生产工艺下,虽然没有大量人工上阵,但多台金刚石微粉自动分选系统一起密集工作,也可使这个厂区每月诞生1亿克拉的微粉产品。

“公司的人造单晶金刚石微粉被国家工信部确定为第六批制造业单项冠军,自成立到现在一直专注金刚石微粉这一细分产品,销量、产能在行业都是*位。”谈及地方产业特色及企业优势,惠丰钻石相关负责人对证券时报·e公司记者介绍,微粉在超硬材料产业链中处于中间环节,上游是单晶,下游是工具,特别在光伏领域应用较广。线锯用微粉产品是生产金刚石线锯的核心材料,金刚石线锯的主要应用领域之一为光伏硅片切割。在稳步推进原有业务、优化现有产品结构的同时,公司也将积极延伸产业链,开拓培育钻石业务,为长期可持续发展奠定基础。

产能扩张热火朝天

上世纪60年代,随着我国首台铰链式六面顶压机在郑州研发成功,国产人造金刚石突破“卡脖子”技术,超硬材料企业经过了一段高盈利的发展期。

如今,伴随培育钻石需求逐步打开,供不应求的市场格局支撑产品高价,“压机一响,黄金万两”的场景又在行业重现。

伴随近期半年度业绩预告集中出炉,超硬材料行业企业显著增强的盈利能力再度吸引关注。培育钻石生产环节高达约60%~70%的毛利水平,不仅成为推助企业业绩高增的利器,也驱使行业产能布局力度随之增强。

走访柘城县的过程中可以感受到,当地对培育钻石的政策扶持、资本投入是实实在在的,产能在快速扩增。

烈日骄阳之下,丹阳大道旁的柘城县金刚石产业园火热施工,目前已具雏形。据了解,该产业园项目去年5月启动建设,总建筑面积63万平方米,总投资达30亿元。园区正式投入运营后,将形成一个从原辅材料到金刚石制品到钻石首饰等一个完整的产业链,每年可创造20亿元的产值,为周边居民提供2000个就业岗位。

距金刚石产业园不远处,力量钻石宝晶新材料生产基地已投入使用。就在7月末,力量钻石上市后二度计划扩产培育钻石的募投申请已获批复。项目达产后,力量钻石培育钻石产能将新增277.2万克拉/年,为现有产能的约5倍。同在丹阳大道旁,总投资10.8亿元的铭盛金刚石制造项目也在建设当中。

柘城县在2022年政府工作报告中就提出,目标培育500亿级超硬材料产业集群,打造全球培育钻石加工、销售基地。

而除培育钻石外,作为国内*大的金刚石微粉生产基地和经销市场,柘城已形成了从原辅材料(碳棒),到金刚石单晶生产,到金刚石微粉加工,再到金刚石制品生产的系列完善产业链。

河南加大扶持力度

柘城培育钻石的成功,是河南超硬材料行业高速发展的体现。

超硬材料早年间多用作为磨料磨具生产,属于传统工业,但是随着近年来宝石级大单晶的市场开拓,行业孕育出了新的市场空间。世界金刚石看中国,中国金刚石看河南。在业内看来,河南省是工业用金刚石领域的“世界工厂”,拥有深厚的产业发展历程,全面的上下游供需体系。

“中南钻石、黄河旋风、力量钻石、四方达、惠丰钻石等行业龙头公司都集中在河南,地方已形成完善的产业链及产业体系。而包括郑州、南阳、许昌、商丘、焦作在内的多个河南地市均对超硬材料产业给予了很大的政策倾斜和资金支持。”中国超硬材料网总经理石超表示。

石超认为,河南在超硬材料产业方面的优势主要体现在人才、政策、产业链等。当地拥有超硬材料行业*的国家研究所——郑州三磨所,拥有以超硬材料专业为特色的河南工业大学,拥有超硬材料磨具国家重点实验室,产学研深度融合,科研院所、高校、企业之间的人才交流、培养等机制完善。

行业新风向指引下,近年来,河南超硬材料企业也迎来众多政策利好。

河南省出台的《2022年补短板“982”工程实施方案》中,有6个纯培育钻石生产项目。而在河南省政府办公厅印发的《河南省加快材料产业优势再造换道领跑行动计划(2022~2025年)》也提出,该省将重点发展5G、芯片制造、油气钻探等领域复合超硬材料及制品和关键装备,加速纳米聚晶金刚石、功能金刚石等制备技术攻关,扩大在珠宝首饰、电子信息、污水处理、生物医药及器械等领域应用,以郑州、许昌、商丘、漯河、南阳、信阳为支点打造全球*大的超硬材料研发生产基地。

“为支持行业发展,近年来河南各地政府、产业园都陆续在税费减免、配套设施、招商规划等方面提出了不错的政策支持。”石超举例称,今年2月份,许昌市就明确将打造超硬材料产业链,大力发展宝石级金刚石、高导热高透光率多晶金刚石等,推动宝石级金刚石在珠宝首饰领域应用,引导产业链向终端消费市场延伸。

此外,6月17日,郑州市人民政府办公厅也印发《关于加快新材料产业发展的实施意见》,明确提出做优做精超硬材料等3项重点任务,推进大腔体高温高压合成技术和CVD金刚石制备技术开发,推动培育钻石向珠宝首饰等终端消费领域延伸,鼓励企业对金刚石毛坯进行激光加工和人工打磨,支持建设培育钻石加工中心等。

行业看好饰品需求空间

目前,培育钻石的主要消费力量仍集中在国外,但随着下游开拓逐步加深,国内消费市场正在打开。

在郑州一人流较为密集的商圈内,中兵红箭(000519)旗下中南钻石开设了其*线下体验店。面积不大的店铺内,展示了多款钻戒、项链等钻石饰品。钻体较大的单品价格可达三四万元,但也有不少小克拉钻石饰品,价格多集中在千元。

“目前消费者购买较多的还是50分至70分左右的培育钻石产品,价格多在8000元至12000元左右,基本是相同大小天然钻石价格的三分之一,而且成色更好。”店内销售人员介绍,培育钻石产品的净度多高于天然钻石,以VS、VVS居多,且生产有黄色、粉色等彩钻。除柜台销售单品外,培育钻石还接受定制生产,消费者可以对款式、大小、净度等提出设计要求。

走访中,门店工作人员多次提及培育钻石与天然钻石“是完全相同的产品”。店内产品宣传册中也形象比喻到,“天然钻石就好比自然条件下河里结的冰,培育钻石就是在人为控制条件下冰箱里结的冰。”

培育钻石市场培育不断强化,终端也逐渐显露出积极信号。

“对比去年,今年以来需求端确实出现了一些增长。有一些新生的培育钻石品牌加入后,前期都需要开设门店并完成铺货,对上游的采购需求就不会太小。”一位不具名培育钻石行业人士对证券时报·e公司记者表示,“天然钻石和培育钻石都是饰品属性,同等成色、克重下,培育钻石花不到一半的钱就可以到手,对比天然钻石而言性价比更高。”

培育钻石线下销售门店还不普遍,线上销售市场已渐渐成型。在淘宝、京东等电商平台上,除了以小白光为代表的系列培育钻石品牌外,还可以找到接单培育钻石饰品定制生产的商家。这些商家的生产和门店多集中于广东、深圳等地,但多在网站链接标注原料来自河南。销量排名靠前的单品链接,目前已录得上千条买家好评。

“行业普遍认为饰品用培育钻石的渗透率还处于增长阶段,市场空间巨大。”对于培育钻石饰品的未来市场空间,石超表示,预计在2025年前,培育钻石饰品需求都将保持高速增长态势。目前培育钻石产品供不应求,各大企业处于满产满销的状态。

咨询公司贝恩数据统计显示,近几年培育钻石的市场渗透率快速提升。2020年到2021年,全球培育钻渗透率从5.9%增长至8%,预计至2025年全球培育钻渗透率将达到15.8%;中国培育钻渗透率在2020年到2021年从4%增长至6.7%,预计至2025年中国培育钻渗透率将达到13.8%。

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国家医保局:全面开展种植牙价格调查,为集采奠定基础,3D打印治疗齿科有优势-金属3D打印工厂

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国家医保局:全面开展种植牙价格调查,为集采奠定基础,3D打印治疗齿科有优势

近日,3D打印技术参考注意到,国家医疗保障局办公室发布了《关于开展口腔种植收费和医疗服务价格调查登记工作的通知》(以下简称《通知》),将全面开展口腔种植收费和医疗服务价格调查登记工作。

国家医保局:全面开展种植牙价格调查,为集采奠定基础,3D打印治疗齿科有优势

《通知》指出,为贯彻落实九部委《关于印发2022年纠正医药购销领域和医疗服务中不正之风工作要点的通知》要求,配合口腔种植医疗服务和耗材收费专项治理,为后续实施种植体集中带量采购、规范口腔种植医疗服务价格项目和收费等工作奠定坚实基础,决定全面开展口腔种植收费和医疗服务价格调查登记工作。

8月15日,总市值超过400亿元的“牙茅”通策医疗低开低走,盘中逼近跌停,收跌9.03%,成交额15.54亿元,单日市值蒸发超27亿。

种植牙集采对公司有多大影响?通策医疗投资者关系部门相关人士最新回应媒体采访时称,集采对于公司产品销量和利润不会有影响,现在的做法都是打包的方式,选择的不是很主流的品牌,市场不愿意做。

国家医保局:全面开展种植牙价格调查,为集采奠定基础,3D打印治疗齿科有优势

太平洋证券指出,在种植牙手术的费用构成中,核心材料种植体、基台等耗材的费用占比为75%,治疗费占比25%。按照集采后耗材费用80%的降幅计算,原本花费1万元的种植牙总费用,在集采后7500元的各类耗材费用或降至1500元,总费用则降至4000元,降幅可达60%

种植牙市场空间巨大。国海证券指出,按发达国家渗透率每万人约200颗,价格以目前的50%计算,我国种植牙市场空间可达1060亿元,未来10年种植牙赛道高速增长确定性强。

种植牙包含种植体、牙冠/义齿和修复材料三大细分领域。其中,种植体为种植牙的核心部件。

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齿科产品属于高度个性化的定制产品,符合柔性制造的特点,是3D打印的绝佳应用领域鉴于每位患者的差异特性,齿科医疗的个性化定制需求与3D打印的技术特点完美匹配。从早期的DLP技术通过价廉物美的特点敲开齿科市场的大门,到如今简单易用的椅旁方案被牙医、正畸医生和口腔外科医生广泛接受,3D打印正在帮助齿科行业完成从数字化生产到智能化生产的转变,并深入渗透到种植牙、隐形正畸、手术导板等多个应用点。

3D打印在齿科行业最为常见的应用包括牙模、正畸、金属牙冠牙桥、金属支架、手术导板以及金属植入体的打印等。

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3D打印的金属牙冠(来自oqton)

按照国家相关要求,牙科增材制造用金属材料:牙科增材制造用纯钛、钛合金、钴铬合金金属材料,用于通过激光选区熔化工艺加工制作牙冠、牙桥等非植入修复体,产品本体材料及性能指标须至少满足YY∕T 1702-2020 《牙科学 增材制造 口腔固定和活动修复用激光选区熔化金属材料》、GB 17168 《牙科学 固定和活动修复用金属材料》等相关国家和行业标准要求。

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机加制造植入体

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3D打印的具有骨小梁结构的植入体

国家医保局:全面开展种植牙价格调查,为集采奠定基础,3D打印治疗齿科有优势

3D打印的种植导板

有口腔专业的研究人员专门对比了采用传统机加工和3D打印制造的植入体的应用效果区别,从治疗效果来看,3D打印介入治疗虽也有失败案例,但其对于提高术后治疗效果、促进愈合、减少炎症发生确实发挥了重要作用。最直接的数据表现在手术成功率提高了21%,以及术后疼痛值的大幅降低,尤其是术后6个月患者几乎不再感到任何疼痛,这相对于传统治疗效果来说是显著的提升。

8月2日,工业和信息化部发布公示了首批增材制造典型应用场景名单,3D打印技术参考注意到,南京铖联激光科技有限公司申报的“基于云平台的义齿全流程制作”项目场景成功入选。该公司深耕齿科数字化领域,先后研发出多款具有自主知识产权的口腔专用金属3D打印机在全球各地建立140多个云工厂,与1000多家义齿工厂展开合作,产品被广泛应用于江苏省口腔医院、南京市口腔医院等知名口腔专科医院。

注:本文内容由3D打印技术参考整理编辑,转载请点击转载须知。
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2021年中国检验检测行业发展现状,小微型企业数量较多,服务半径扩展空间大「图」-不锈钢3D打印工厂

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一、检验检测行业概况

1、定义

检验检测行业是指检验检测机构接受政府监管机构、生产商或产品用户的委托,通过专业技术手段及仪器设备在相应标准及技术规范等条件下对鉴定的样品质量、安全、性能、环保等方面指标进行检验检测并出具检验检测报告,从而评定是否符合政府、行业和用户在质量、安全、性能等方面的标准和要求。检验检测对技术要求较高,涉及化学、物理、材料、电子、生物学、食品科学等多学科的融合运用。

2、分类

根据我国认监委、统计局联合发布的《检验检测统计报表制度》,按照检验检测业务活动类型,检验检测服务可分为检验检测、检查、检定、检疫、计量和安全性评价等。

检验检测行业分类

2021年中国检验检测行业发展现状,小微型企业数量较多,服务半径扩展空间大「图」

资料来源:国家认监委,国家统计局,华经产业研究院整理

3、发展历程

从我国检验检测行业发展历程来看,总共经历了六个阶段,显著的特点是第三方检测是在政府逐步放松管制的基础上逐步发展起来。

我国检验检测行业发展历程

2021年中国检验检测行业发展现状,小微型企业数量较多,服务半径扩展空间大「图」

资料来源:公开资料整理

二、检验检测行业产业链

1、产业链结构图

检验检测行业上游主要是检测设备和检测耗材供应商,检验设备类代表企业有莱伯泰科、美亚光电等;测量仪器类供应商包括天准科技、蓝盾光电等;化学试剂类企业主要有万华化学、光华科技等;还有智能控制系统类企业,其他耗材类企业中原装耗材企业有惠普、爱普生等,通用耗材类企业有迪标、富美等,再生耗材类企业有红石、耐力等;中游环节为检验检测行业,主要可分为国有企业、民营企业和外资企业三种类型;下游按服务对象划分有政府部门、企业和消费者三类。下游覆盖产业面广,需求广泛。

检验检测行业产业链

2021年中国检验检测行业发展现状,小微型企业数量较多,服务半径扩展空间大「图」

资料来源:公开资料整理

2、下游应用分布

据国家认证认可监督管理委员会数据,我国检测机构收入主要来源于建筑工程、环境监测和建筑材料等领域,2021年的收入分别为713亿元、415亿元和367亿元。

2021年中国检测机构收入前十大场景分布

2021年中国检验检测行业发展现状,小微型企业数量较多,服务半径扩展空间大「图」

资料来源:国家认证认可监督管理委员会,华经产业研究院整理

相关报告:华经产业研究院发布的《2022-2027年中国检验检测行业市场全景评估及发展战略规划报告》

三、检验检测行业发展政策

在我国推动产业升级和提升产品质量、科技水平的进程中,检测检验行业发挥着至关重要的作用。自“十二五规划”颁布以来,检验检测服务业作为高技术服务业备受关注,国家陆续出台了一系列行业支持政策,加快检测行业的前进步伐。

我国出台的检验检测行业相关政策

2021年中国检验检测行业发展现状,小微型企业数量较多,服务半径扩展空间大「图」

资料来源:公开资料整理

四、全球检验检测行业发展现状

全球检测行业超万亿规模,中国市场增速高于全球。从全球市场来看,国外检测行业起步较早,目前发展较为成熟。根据国家认监委数据统计,2016-2021年,全球检验检测行业营业收入由1.02万亿元增长至1.65万亿元,CAGR超10%。

2016-2021年全球检验检测行业营业收入及增速

2021年中国检验检测行业发展现状,小微型企业数量较多,服务半径扩展空间大「图」

注:汇率换算时,1欧元=7.06人民币。

资料来源:中国认监委,华经产业研究院整理

五、中国检验检测行业发展现状

1、机构数量

我国检验检测行业持续扩容,截至2021年底,我国从事各类检验检测的机构数量达到51949家,同比增长6.2%,相比2015年的31122家增加了20827家,2015-2021年期间年均复合增长率为8.9%。

2015-2021年中国检验检测机构数量及增速

2021年中国检验检测行业发展现状,小微型企业数量较多,服务半径扩展空间大「图」

资料来源:国家市场监督管理总局,华经产业研究院整理

2、机构类型占比

2021年,我国企业制检验检测机构为 38046家,占机构总量的73.24%;事业单位制检验检测机构10843家,占机构总量的20.87%。2013-2021年事业单位型检验检测机构占比由43%下降至21%,呈现出明显的逐年下降趋势,事业单位性质检验检测机构的市场化改革有序推进。

2013-2021年中国检验检测机构类型占比

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资料来源:国家市场监督管理总局,华经产业研究院整理

3、小微机构数量

“小微”企业数量较多,服务半径扩展空间大。根据国家市场监督管理总局统计,2021年我国小微型(人员规模小于100人)检验检测机构数量为50032家,占机构总数的96.3%,整体行业承受风险能力有待进一步加强。

2014-2021年中国小微型检验检测机构数量及占比

2021年中国检验检测行业发展现状,小微型企业数量较多,服务半径扩展空间大「图」

资料来源:国家市场监督管理总局,华经产业研究院整理

4、民营机构

民营检测机构数量占比逐年走高,2021年达到59.2%,同比提升3.4%。民营检测机构比重提高一方面由于其运营机制更为灵活;另一方面来自于行业市场化改革有序推进,民营企业得到快速发展。

2014-2021年中国民营检验检测机构比重及增速

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资料来源:国家市场监督管理总局,华经产业研究院整理

5、机构数量分布

分区域来看,我国检验检测机构主要分布于华东和中南地区,2021年的机构数占比分别为30.7%、24.6%,两个地区的合计占比约为55%;华北、西南、西北和东北地区的占比分别为14.1%、12.4%、9.7%和8.5%。

2021年中国检验检测机构区域结构

2021年中国检验检测行业发展现状,小微型企业数量较多,服务半径扩展空间大「图」

资料来源:国家市场监督管理总局,华经产业研究院整理

6、营业收入

检验检测市场空间大,增速较为稳定。根据国家市场监督管理总局数据,2021年我国检验检测机构实现营业收入4090.22亿元,同比增长14.1%,2015-2021年CAGR为 14.7%,增速较为平稳。

2015-2021年中国检验检测机构营业收入及增速

2021年中国检验检测行业发展现状,小微型企业数量较多,服务半径扩展空间大「图」

资料来源:国家市场监督管理总局,华经产业研究院整理

7、营收分布情况

从营收的区域占比情况上看,2021年,华东、中南、华北三大区域收入所占市场份额超过八成。其中,华东地区以1504.02亿元排在首位,占比36.77%;中南地区和华北地区分别实现营收1134.18亿元、648.85亿元,分别占比27.73%、15.86%。

2021年全国检验检测业务营收区域分布

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资料来源:国家市场监督管理总局,华经产业研究院整理

分省市来看,广东省检验检测机构的营业收入最高,2021年实现营收626.06亿元,江苏省、北京市、上海市、浙江省、山东省、四川省、湖北省、河南省以及安徽省依次位列第二至第十位,以上10省市的营业收入总额占全国营业收入比重的67.68%。

2021年中国检验检测机构营收前十省市

2021年中国检验检测行业发展现状,小微型企业数量较多,服务半径扩展空间大「图」

资料来源:国家市场监督管理总局,华经产业研究院整理

8、外资机构

2021年,全国取得检验检测机构资质认定的外资企业共有484家,同比增长6.14%;从业人员为4.57万人,同比增长5.21%;实现营业收入256.37亿元,同比增长13.03%,营收增长率由负转正,外资检验检测机构企稳向好趋势明显。

2014-2021年中国外资检验检测机构营收及增速

2021年中国检验检测行业发展现状,小微型企业数量较多,服务半径扩展空间大「图」

资料来源:国家市场监督管理总局,华经产业研究院整理

六、检验检测行业竞争格局

1、全球

行业格局分散,企业发展空间广阔。从国际市场来看,2020年全球前四大检测机构依次为Eurofins、SGS、BV、Intertek市占率分别为2.5%、2.4%、2.1%、1.5%,CR4仅8.5%,国内检测龙头华测检测和广电计量在全球占比仅为0.2%、0.1%。

2020年全球检验检测市场市占率情况

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资料来源:各公司年报,华经产业研究院整理

2、国内

从国内市场来看,自2002年我国检测市场对外开放后,外资检测机构始终占据第一梯队位置。2020年外资检测机构在国内的市场份额约为6.3%,领跑于国内机构龙头之和。其中国内检测机构中,华测检测市占率1%,广电计量0.5%,苏试试验0.3%,电科院0.3%,内资头部检测企业总市占率约2%。

2020年中国检验检测市场占有率情况

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资料来源:公开资料整理

七、检验检测行业发展建议

在当前检验检测市场竞争日趋激烈的时代背景下,要完成检验检测机构的平稳发展趋势,就需要及时破解发展中存在的问题和难点。作为检验检测机构,要以产业需求为导向,以服务发展为总体目标,以产品品质提升为关键,积极发挥检验检测作用,着力将检验检测机构打造成产品质量监管的支撑平台、产业结构升级的技术性服务平台、产品质量的检测平台、技术信息的共享平台,逐步建立自身的核心竞争力和品牌影响力。同时,运用新思维、新理念、新方法,争取在管理、技术、人才引进、多元化服务等方面不断创新,才能更好地发挥检验检测和计量在推动产业发展中的作用。

华经产业研究院对中国检验检测行业发展现状、市场供需情况等进行了详细分析,对行业上下游产业链、企业竞争格局等进行了深入剖析,最大限度地降低企业投资风险与经营成本,提高企业竞争力;并运用多种数据分析技术,对行业发展趋势进行预测,以便企业能及时抢占市场先机;更多详细内容,请关注华经产业研究院出版的《2022-2027年中国检验检测行业市场深度分析及投资战略规划报告》。

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一、金刚石微粉综述

金刚石微粉指粒径细于54微米的金刚石颗粒,化学成分为碳,是自然界最坚硬的物质。金刚石微粉是金刚石单晶通过破碎、球磨等加工后形成的微米级或亚微米级超细金刚石粉体。金刚石的强度高,耐磨性好,摩氏硬度为10,显微硬度10000kg/mm2,显微硬度比石英高1000倍,比刚玉高150倍。因此金刚石微粉作为一种超硬磨料,具有其他产品无可比拟的研磨能力,日益受到各工业发达国家的高度重视。

金刚石微粉分类

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资料来源:公开资料整理

随着金刚石工具制造业的日益成熟以及我国经济的快速增长,我国在金刚石微粉市场的需求也同样高速增长。近三十年,随着我国金刚石微粉行业的研发投入与生产规模不断扩大,金刚石微粉破碎、整形、粒度分选等核心制造工艺技术水平得到了显著提升,我国已经进入金刚石微粉的生产大国行列,工艺技术水平达到世界前列。

我国的金刚石微粉行业发展大致可分为三个阶段:第一阶段是引进金刚石微粉加工技术,开创家庭作坊式金刚石微粉生产模式;第二阶段是打破传统家庭作坊式生产模式,向自动化生产企业转变,突破传统的滚筒式球磨破碎、整形及人工分级的生产方式,改用金刚石气流粉碎机、大型金刚石微粉自动分选机、高速离心机等现代化生产装备,减少劳动成本,降低生产能耗,提高生产效率,推动了我国金刚石微粉产业的迅速发展;第三阶段,随着计算机技术和变频控制技术的应用,金刚石微粉行业正在向智能化生产发展。

中国金刚石微粉行业发展历程

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资料来源:公开资料整理

二、金刚石微粉行业相关政策梳理

近年来国家出台了多项政策促进行业的发展。国家发改委发布的《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录(2016)》把“人造金刚石”列入“战略新兴产业重点产品和服务指导目录”,指出人造金刚石产业为国家鼓励发展并引导社会资源投向的产业。国家发改委发布的《产业结构调整指导目录(2019年本)》明确提出要鼓励功能性人造金刚石材料生产装备技术开发。2021年印发的《河南省“十四五”制造业高质量发展规划》明确指出要巩固人造金刚石优势,大力发展宝石级金刚石等,打造全球超硬材料产业基地。在国家积极支持人造金刚石产业发展的背景下,人造金刚石行业享受良好的政策环境,行业内自主研发能力强、有规模化生产能力的企业将更多受益于政策支持。

近年中国金刚石微粉行业相关政策梳理

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资料来源:政府公开报告,华经产业研究院整理

相关报告:华经产业研究院发布的《2022-2027年中国超细聚晶金刚石微粉市场运行动态及行业投资潜力预测报告》

三、金刚石微粉产业链

金刚石微粉是下游金刚石工具制造和硬脆材料加工的核心基础材料,产业链由上游原材料供应商、中游生产制造商以及下游应用领域组成。上游原材料主要包括人造金刚石单晶,下游广泛应用于金刚线、玻璃面板切割、半导体抛光等领域。

金刚石微粉产业链

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资料来源:公开资料整理

上游原材料金刚石单晶供应稳定。人造金刚石单晶是制造金刚石微粉的重要原材料,近年来我国产量较为稳定。2018-2020年,我国人造金刚石单晶产量稳定在100亿克拉左右,人造金刚石单晶及微粉产量稳定在150亿克拉左右。随着合成技术发展,高质量新产品的比重不断提高,行业发展稳中有进。

2018-2020年中国金刚石单晶产量及增速情况

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资料来源:公开资料整理

四、金刚石微粉行业现状分析

1、产值情况

上游供应的稳定性加之下游行业的巨大需求使金刚石微粉行业规模增长较快。预计到2025年,我国金刚石微粉产值将达到26.1亿元,2020-2025年CAGR为10.6%。未来,随着上下游行业稳定发展与国家政策的强力支持,金刚石微粉行业景气度有望持续提升。

2020-2025年中国金刚石微粉行业产值及增速情况

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资料来源:招股说明书,华经产业研究院整理

从全球市场来看,我国为世界金刚石微粉第一大国。据Growth Market Report的数据显示,2020年全球金刚石粉体行业规模约为17.9亿元。2020年,中国金刚石微粉产值占世界金刚石粉体行业的比例为88.3%。

2020年中国金刚石微粉产值占世界金刚石粉体行业规模比例

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资料来源:Growth Market Report,华经产业研究院整理

2、产量情况

从金刚石微粉产量来看,近年来我国金刚石微粉基本保持稳定。据统计,2020年我国金刚石微粉产量为50.8亿克拉,同比增长4.96%。2021年产量达到53.9亿克拉,增速加快。

2018-2021年中国金刚石微粉产量及增速情况

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资料来源:招股说明书,华经产业研究院整理

3、出口情况

在出口方面,随着疫情的恢复,2021年中国金刚石微粉出口量为47.85亿克拉,同比增长48.79%,出口量大幅提高。

2019-2021年中国金刚石微粉出口量及金额统计

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资料来源:中国研磨网,华经产业研究院整理

从全球金刚石微粉出口来看,我国出口金额占比超过一半。据Growth Market Report的数据显示,中国金刚石微粉出口额为9.5亿元,占世界金刚石粉体行业的比例为53.1%。

2020年中国金刚石微粉出口额占全球金刚石粉体行业规模比例

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资料来源:Growth Market Report,华经产业研究院整理

五、金刚石微粉行业竞争格局

1、市场集中度

金刚石微粉行业企业数量多但普遍规模小,生产技术与产品质量参差不齐,行业集中度较低。较低的行业集中度使得多数企业主要通过价格在低端产品市场进行竞争,导致竞争较为激烈和无序。未来,下游客户对金刚石微粉品质提出更高的要求,小企业将较难满足市场的要求,规模化企业的竞争优势将更加凸显,行业集中度有望提升。

行业内重要竞争者有河南力量钻石股份有限公司、河南黄河旋风股份有限公司、富耐克超硬材料股份有限公司和柘城惠丰钻石科技股份有限公司。其他竞争对手产品更多样,金刚石微粉业务占比相对较小,而惠丰钻石专注于金刚石微粉业务。

中国金刚石微粉主要竞争者情况介绍

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资料来源:招股说明书,华经产业研究院整理

从惠丰钻石和力量钻石两家企业相关业务营收对比来看,2019-2021年,惠丰钻石的金刚石粉体业务规模大于力量钻石,且差距呈现扩大趋势。

2019-2021年惠丰/力量钻石微粉相关业务营收情况

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资料来源:公司公告,华经产业研究院整理

2、惠丰钻石经营情况

惠丰钻石金刚石粉体产能、产量、销量、收入规模均领先行业。从产量端看,公司2019-2021年在国内微粉行业的市场占有率均达到10%以上,2021年高达15.9%,且增长速度较快。此外,2021年11月,公司的人造单晶金刚石微粉被国家工信部列为单项冠军产品,且被授予专精特新“小巨人”称号。公司产品被评为单项冠军,也体现出公司在生产技术工艺、市场地位、市场占有率方面均处于微粉细分领域的国内领先地位。

2019-2021年惠丰钻石金刚石微粉产量及占比情况

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资料来源:招股说明书,华经产业研究院整理

从惠丰钻石金刚石微粉业务应用情况来看,公司金刚石微粉产品分为线锯用微粉、研磨用微粉、复合片用微粉、符合砂轮及其他用微粉,应用于清洁能源、消费电子、机械加工、第三代半导体等多个下游领域。金刚石破碎整形料主要应用于陶瓷石材、消费电子、机械加工等领域。公司布局领域不仅广泛,各领域收入占比分配也相对较均衡。2021年清洁能源、机械加工、消费电子、陶瓷石材几个主要应用领域的收入占比均在20%左右。

2020-2021年惠丰钻石微粉业务终端应用领域分布

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资料来源:招股说明书,华经产业研究院整理

六、金刚石微粉行业未来发展趋势

1、制造业转型升级,下游拉动金刚石行业增长

“十四五”规划确立了我国制造业转型升级的大背景,制造业转型升级中的代表性行业如光伏、化工、机械、航空航天对材料及加工工具提出了更高的要求。金刚石微粉具有优异的性能和极佳的化学稳定性,其独特优势在制造业升级中进一步凸显。中国制造业转型升级不仅为金刚石产业链的企业营造了良好的宏观环境,还能直接拉动对金刚石相关产品的需求,为金刚石行业提供强劲的增长动力。

制造业转型升级相关政策

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资料来源:政府公开报告,华经产业研究院整理

2、国内行业自主创新能力不足,掌握先进技术的创新型企业将占据优势地位

虽然我国已经拥有了可观的金刚石微粉生产技术水平,但国内产品的精细化、专业化程度仍有欠缺,高附加值产品市占率较低。国内企业在金刚石微粉分选和表面处理技术方面与世界先进水平仍有差距,美国与日本在金刚石微粉应用方面仍有较大优势。未来,自主创新能力强、工艺水平先进、拥有高附加值产品的企业将在国内金刚石微粉行业中脱颖而出。

3、金刚石微粉行业将向专用化、智能化、精细化、功能化方向发展

随着下游行业对加工工具提出更差异化的要求,金刚石微粉行业专用化、定制化趋势将逐渐增强。此外,生产装备智能化将成为行业发展趋势,有望实现更高程度的智能化连续生产。同时,随着下游市场对金刚石微粉的粒度、杂志、形貌等提出更高的要求,发展超细、超纯、超精和表面改性金刚石微粉将成为行业未来发展方向。另外,金刚石有生物相容性、无毒性与化学稳定性,因此在生物医药领域有广阔的应用空间。未来,纳米金刚石在生物医药领域有较大的应用潜能,这将成为行业高端发展方向。

华经产业研究院对中国金刚石微粉行业发展现状、市场供需情况等进行了详细分析,对行业上下游产业链、企业竞争格局等进行了深入剖析,最大限度地降低企业投资风险与经营成本,提高企业竞争力;并运用多种数据分析技术,对行业发展趋势进行预测,以便企业能及时抢占市场先机;更多详细内容,请关注华经产业研究院出版的《2022-2027年中国金刚石微粉行业市场调查研究及发展战略研究报告》。

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