低温超导产业链及下游需求增长点分析

产业已较为成熟。

以铌基超导材料（NbTi和Nb3Sn)为主的低温超导材料具有优良的机械加工性能和超导电性，是目前最主要的实用化超导材料。低温超导产业链主要包括上游原材料、中游超导线材、超导磁体及下游超导设备四个环节：1）在原材料环节，低温超导线材对原材料（钛Ti、铌Nb、锡Sn）有很高的要求，且工艺过程复杂，技术条件严格，由于低温超导线材行业对原材料的消耗量并不大，因此上游原材料对超导线材行业的影响并不明显,超导线材行业的发展主要取决于技术进步；2）在超导线材（NbTi、Nb3Sn超导线）生产环节中，NbTi超导线的上游还包括NbTi棒材环节，由于Nb和Ti的熔点相差较大，且NbTi合金中Nb的含量较多，如果控制不好熔炼技术，易产生不熔块，导致后续细芯丝NbTi线在加工中断裂因此NbTi二元合金棒的制备非常困难，为重点技术加工环节；

3)超导磁体是由超导线材绕制而成的能产生强磁场的超导线圈，并包括其运行所必要的低温恒温容器。基于超导材料的特性，超导磁体具有场强高、体积小、重量轻等特性。由于超导材料在超导状态下具有零电阻的特性，因此可以以极小的面积通过巨大的电流；4)下游行业主要为各类超导设备，随着磁共振成像仪（MRI)、磁控直拉单晶硅技术（MCZ）、核磁共振谱仪（NMR）、质子加速器、核聚变实验堆等领域的发展，未来低温超导线材的市场空间巨大。

西部超导的低温超导材料产业化进程具备国际领先性。从全球低温超导产业发展格局来看，部分公司专注于低温超导产业链中的某一环节，其余公司横跨多个环节。仅有英国、德国、日本和中国的少数几家企业掌握低温超导线生产技术，西部超导作为我国重要的实用化超导材料与磁体技术研发与产业化基地，是目前全球唯一的铌钛锭棒、超导线材、超导磁体的全流程生产企业。

鉴于ITER项目已完结，未来低温超导材料下游需求增长点主要包括不同时期内超导磁体下游应用领域的跨阶段式成长。短期来看，医用领域磁共振成像仪用MRI超导线材的需求增长将成为超导业务扩张的主要驱动力。中期来看，伴随着我国半导体行业的产业升级，大尺寸半导体级单晶硅的技术迭代升级将加速国产化替代并拉动MCZ市场的发展，同时兰州重离子加速器项目等国家重点工程将有望驱动超导业务的中期发展。长期来看，超导业务的长期发展愿景将聚焦于CFETR以及超导磁悬浮等多个项目。以下将主要对低温超导下游领域MRI、MCZ、加速器市场及CFETR项目作出现况及前景分析：

MRI（磁共振成像仪）：MRI是当前超导材料最主要的应用领域，但目前我国人均MRI拥有量与发达国家仍存在较大差距，需求缺口尚存。MRI是一种生物磁自旋成像技术，其对人体不会产生放射性损伤，对肿瘤早期诊断有较高的临床价值，已经广泛运用于全身各部位脏器的疾病诊断中。根据Statista的数据，2019年我国每百万人口MRI拥有量仅约6.4台，远低于日本的55.2台和美国的40.4台，且多个发达国家每百万人口拥有量在10台以上；由于中国人口数量位居世界第一，MRI拥有量缺口较大，国家已明确将磁共振成像设备列为当前优先发展的高技术产业化重点领域之一。MRI设备进口方面，目前我国主要从德国、荷兰等地进口高端MRI设备，进口数量少，但相对货值较高，未来在高端MRI市场的国产替代空间广阔。医用MRI作为医学影响诊断中心等医疗机构的基本配备要求，在中长期市场的发展有较强确定性，我国在未来有望成为全球最大的MRI市场；

然而在我国对MRI的需求与日俱增的同时，近年来进口MRI的数量却没有呈现同步增长趋势。主要有两方面原因，一方面如GE及Siemens等国际大型医疗设备企业陆续在中国设厂生产，核磁共振设备实现了国内生产；另一方面是国产厂商经过多年经验累积，已开始逐步实现对进口设备的替代。由于国产超导MRI系统具有成本上的优势，我国二、三线城市厂商具有较强的市场竞争能力，预计国产超导MRI市场将进一步扩大，厂商对NbTi超导线材的需求也将稳步增长。

MCZ(磁控直拉单晶硅技术）：单晶硅按晶体生长方法的不同，分为直拉法（CZ）、区熔法（FZ)两种，直拉法是目前主要的单晶硅规模化量产技术。MCZ技术是通过磁场对导电硅流体的热对流形成抑制作用，抑制单晶硅生长过程中杂质和缺陷的产生，从而大幅改善晶体完整性、

均匀性，可实现高质量大尺寸单晶硅快速生长。其中采用超导磁体提供5000Gs稳定磁场的MCZ技术是目前国际上生300mm以上大尺寸半导体级单晶硅的最主要方法。随着国内半导体工业的迅速发展，中国已成为全球增长速度最快的单晶硅生产和消费国家，其中MCZ产品占总产量的70%-80%，目前国际上300毫米以上大尺寸单晶硅片已成为主流。由于超导材料具有零电阻的特性，采用超导材料制备的超导磁体可以实现无阻载流运行，因此超导磁体和常导磁体相比，其体积和运行成本均大幅度减小，能够降低300mm单晶硅制造20%的能耗、提高30%的成品率；

我国目前迫切需要发展满足300mmMCZ单晶硅制备用超导磁体制造技术并实现规模应用，以促进我国单晶硅行业的产业技术升级。从市场规模来看，我国单晶硅业市场规模由2017年的75.5亿元增长至2020年的380.3亿元，年均复合增长率为71.6%；从需求端来看，我国单晶硅片消费量由2017年的28.7GW增至2020年为144.4GW，年均复合增长率为71.56%。由此可见，在近年来半导体产业的驱动下，我国单晶硅市场规模和需求量在未来也将持续保持高速增长，MCZ技术需求市场也将一并扩大。同时，我国正在逐渐减少单晶硅进口依赖程度，单晶硅炉产量大幅上升，为单晶硅生产用MCZ磁体奠定了良好的市场基础，未来市场增量可期。

加速器：以加速器为代表的大科学工程自上世纪80年代以来一直是高技术发展水平和综合国力发展的象征，以超导磁体为核心的加速器系统是相关装置的核心。高能质子加速器是超导磁体在大科学工程中应用的一个重要的领域，其包括超导直线加速器、超导回旋加速器、超导同步加速器等设备。超导材料是加速器磁体的重要组成部分，超导磁体的应用可以在很小的激磁功率下产生强大的约束磁场，从而大幅缩减加速器的尺寸，降低加速器功率消耗，从而优化超导加速器的经济效益。随着加速器市场需求的增加，超导线材和超导磁体的市场需求也将变得更为明确。

中国聚变工程实验堆项目（CFETR)：中国聚变工程实验堆项目（CFETR）计划分三步走：1）完成“中国聚变梦”：第一阶段到2021年，CFETR开始立项建设；2）第二阶段到2035年，计划建成聚变工程实验堆，开始大规模科学实验；3）第三阶段到2050年，聚变工程实验堆实验成功，建设聚变商业示范堆，完成人类终极能源。CFETR项目的设施主体-一聚变堆主机关键系统综合研究设施(CRAFT)，是《国家重大科技基础设施建设“十三五”规划》中优先部署的大科学装置，计划于2030年建成，该设施目标是建成国际核聚变领域参数最高、功能最完备的综合性研究及测试平台。截至2022年11月消息，CRAFT设施主体工程建设正酣，已经完成100余个关键里程碑建设任务及核心部件的设计、预研和测试验证，从子系统的实验室研发测试阶段进入到了部分关键部件的研制和现场集成及调试阶段。若磁约束受控核聚变工程技术方面能取得研发突破，便能为未来战略新能源贡献巨大的力量，实现人类的终极能源梦想。