超導行業下游應用市場及競爭格局分析（附報告目錄）
1、超導行業概述
定義：超導體（英文名：superconductor），又稱為超導材料，指在某一溫度下，電阻為零的導體。在實驗中，若導體電阻的測量值低于10-25Ω，可以認為電阻為零。
超導體已經進行了一系列試驗性應用，并且開展了一定的軍事、商業應用，在通信領域可以作為光子晶體的缺陷材料。
相關報告：北京普華有策信息咨詢有限公司《2020-2026年超導行業全面調研與投資前景預測報告》
特性：超導體具有三個基本特性：完全電導性、完全抗磁性、通量量子化。
（1）完全電導性
這是超導材料最基本的性質，即當溫度降至臨界溫度Tc以下時，其電阻變為零。超導材料的零電阻特性可以用來輸電和制造大型磁體。
（2）完全抗磁性
將超導體置于外磁場中時，超導體會表現出完全抗磁性，即把原來處于體內的磁場排擠出去，其內部的磁感應強度為零，人們將此種現象稱為“邁斯納效應”。利用超導材料的完全抗磁性，可以制造超導磁懸浮列車。
（3）通量量子化
通量量子化又稱約瑟夫森效應，指當兩層超導體之間的絕緣層薄至原子尺寸時，電子對可以穿過絕緣層產生隧道電流的現象，即在超導體（superconductor）—絕緣體（insulator）—超導體（superconductor）結構可以產生超導電流。
分類：根據超導材料的臨界溫度，可將超導材料分為低溫超導材料和高溫超導材料。一般認為，Tc<25K的超導材料稱為低溫超導材料，目前已實現商業化的包括NbTi（Tc=9.5K）和Nb3Sn（Tc=18k）；Tc≥25K的超導材料稱為高溫超導材料，有實用價值的主要有鉍系（例如Bi2Sr2Ca2Cu3O7-δ，Tc=110K）、釔系（例如YBa2Cu3O7-δ，Tc=92K）和MgB2（Tc=40K）材料等。有實用價值的鉍系和釔系高溫超導材料屬于氧化物陶瓷，在制造工藝上必須克服加工脆性、氧含量的精確控制及與基體反應等問題，因此價格昂貴，目前尚處于研發階段。而以NbTi和Nb3Sn為代表的低溫超導材料，由于其具有優良的機械加工性能和成本優勢，在相當長的時期內仍將在商業化超導市場中處于主導地位。
2、低溫超導材料行業概述
實用低溫超導材料主要是NbTi和Nb3Sn超導線。NbTi和Nb3Sn的主要區別如下：NbTi是二元合金，具有良好的加工塑性，很高的強度，制造成本低，臨界磁場低，主要用于10T以下磁場；Nb3Sn是金屬間化合物，屬于脆性材料，加工性能差，制造成本高，但是臨界磁場高，主要用于10T以上的磁場。
超導磁體一般是指用超導導線繞制的能產生強磁場的超導線圈，還包括其運行所必要的低溫恒溫容器。通常電磁鐵是利用在導體中通過電流產生磁場，由于超導材料在超導狀態下具有零電阻特性，因此可以以極小的面積通過巨大的電流。超導磁體具有場強高、體積小、重量輕等特性。基于產生的強磁場，超導磁體主要應用領域包括MRI、MCZ、NMR、ITER、加速器、科研用特種磁體等。
3、低溫超導材料行業發展情況
（1）低溫超導材料行業產業鏈概述
目前，全球超導市場以低溫超導為主。低溫超導行業產業鏈主要包括上游原材料、超導線材、超導磁體、超導設備四個環節。上游行業主要是Nb、Ti、Sn、Cu等原材料，由于低溫超導線材行業對原材料的消耗量并不大，因此上游原材料對超導線材行業的影響并不明顯，超導線材行業的發展主要取決于技術進步。下游行業主要是超導設備，隨著MRI、MCZ、NMR等領域的發展，未來低溫超導線材的市場空間巨大。
（2）低溫超導材料市場應用分析
目前低溫超導材料的絕大部分應用都是基于超導磁體產生的強磁場，主要應用領域包括MRI、MCZ、NMR、ITER、加速器、科研用特種磁體等。
1）MRI用超導磁體
MRI是當前超導材料的最主要應用領域。MRI已成為目前最重要的醫療影像診斷之一，目前國內MRI市場基本上被國外公司（GE、PHILIPS、SIEMENS）壟斷，價格昂貴，使得大多數中、小醫院用不起MRI設備。為此，國家明確將磁共振成像設備列為當前優先發展的高技術產業化重點領域之一。
MRI對人體不會產生放射性損傷，可以實現三維立體掃描、成像圖像分辨率高、對腫瘤早期診斷有較高的臨床價值，已經廣泛運用于全身各部位臟器的疾病診斷中。與永磁型MRI相比，超導MRI成像區磁場高，所以可以獲得更高的分辨率，通過閉環運行方式實現磁場空間和時間穩定性更高，一般可達10年以上而不變化。這就決定了超導MRI具有永磁型MRI無可比擬的優勢。
我國近年來對MRI的需求日益增長，但進口MRI的數量和金額卻呈下降趨勢。根據海關統計的數據，2014年進口MRI數量為460臺，進口總金額為5.67億美元；2017年進口MRI臺數下降至384臺，進口總金額下降至4.63億美元，主要原因系一方面許多國際企業如GE及SIEMENS等國際大型醫療設備企業在中國大陸設廠生產，核磁共振設備陸續實現國內生產；另一方面是國產廠商經過多年發展，國產核磁共振設備市場競爭力不斷增強，開始逐步實現對進口設備的替代；此外，結合當前醫用核磁共振行業發展現狀來看，未來國產產品在國內市場的地位將逐漸提升。
2）MCZ用超導磁體
MCZ技術的物理基礎是通過磁場對導電硅流體的熱對流形成抑制作用，抑制單晶硅生長過程中雜質和缺陷的產生，晶體完整性、均勻性得到極大改善，可實現高質量大尺寸單晶硅快速生長。其中采用超導磁體提供5,000Gs穩定磁場的MCZ技術是目前國際上生產300mm以上大尺寸半導體級單晶硅的最主要方法。
日本、美國、德國和中國是主要的硅材料生產國，中國硅材料工業與日本同時起步，但生產技術水平仍然相對較低，而且大部分為100-150mm硅錠和小直徑硅片。目前，國際上硅片主流產品是300mm，而我國300mm以上的半導體級MCZ生產裝備磁場部分主要由常導磁體提供（磁場強度小于0.2T），常導磁體功耗大（大于100kW）、需要復雜的冷卻系統（存在管道腐蝕等問題），且無法高效控制雜質和缺陷的產生。超導材料具有零電阻的特性，采用超導材料制備的超導磁體可以實現無阻載流運行。超導磁體和常導磁體相比，其體積和運行成本大幅度減小，能夠降低300mm單晶硅制造能耗20%、提高成品率30%。
隨著半導體工業的迅速發展，中國已成為全球增長速度最快的單晶硅生產和消費國家，其中MCZ產品占總產量的70%-80%，目前國際上300毫米以上大尺寸單晶硅片已成為主流。預計2020年中國在半導體工業的投入將達到30億美元。特別是對單晶硅行業，中國75%的需求依賴進口。我國迫切需要發展滿足300mm MCZ單晶硅制備用超導磁體制造技術并實現規模應用，以促進我國單晶硅行業的產業技術升級。
3）NMR用超導磁體
目前國內NMR系統完全依賴進口，300-400MHz的NMR在國內屬于常規裝備。但是根據國內制藥、石油化工等應用單位需求的不斷提升，500MHz-1GHz高分辨率的NMR已成為主要采購目標。
4）ITER用超導磁體
ITER裝置的主體部分是一個用磁約束來實現受控核聚變的環形真空容器，目前ITER設計共有超導大型磁體48個，其中TF和PF采用Nb3Sn超導線，CS和CC采用NbTi超導線，將產生高達13T的磁場，超過地磁場的20萬倍。我國承擔69%的NbTi超導線和7%的Nb3Sn超導線生產任務，全部由西部超導提供。我國自主設計研制并聯合國際合作開展的中國聚變工程實驗堆（CFETR）項目已經國家發改委立項。
5）加速器用超導磁體
高能質子加速器包括超導直線加速器、超導回旋加速器、超導同步加速器等，這是20世紀60年代以來隨著超導技術的發展逐漸成熟起來的一類有前途的新型加速器，利用超導磁體可以在很小的激磁功率下產生強大的約束磁場，可大大縮減加速器的尺寸，降低加速器的功率消耗，使超導加速器在經濟上和技術上具有巨大的優越性。
以加速器為代表的大科學工程自上世紀80年代以來一直是高技術發展水平和綜合國力發展的象征，以超導磁體為核心的加速器系統是相關裝置的核心。隨著加速器市場需求的增加，將對超導線材和超導磁體產生明確的需求。
4、高溫超導市場分析
此部分內容普華有策早在2018年10月有寫過，詳細請搜“全球高溫超導材料行業產業鏈分析及市場預測”，此處不做介紹！
5、超導行業競爭格局分析
全球僅有少數幾家企業掌握低溫超導線生產技術，主要分布在英國、德國、日本和中國，西部超導的業務涉及NbTi錠棒和線材、Nb3Sn線材（包括“青銅法”和“內錫法”）和超導磁體的生產，是全球唯一的鈮鈦（NbTi）錠棒、超導線材、超導磁體的全流程生產企業。
在超導線材領域：主要廠商包括西部超導、英國Oxford、德國Bruker、英國Luvata、日本JASTEC，其中英國Oxford、德國Bruker、英國Luvata三家公司是全球 最主要的低溫超導線材生產商，并且都能夠采用“青銅法”和“內錫法”兩種方法生產Nb3Sn線材，而日本JASTEC主要采用“青銅法”生產Nb3Sn線材。在超導磁體領域：國外主要廠商包括英國Oxford、德國Bruker、日本JASTEC，GE、Philips、Siemens也有自己的超導磁體工廠（不對外出售）；國內主要廠家包括寧波健信、西部超導和濰坊新力，成都奧泰也有自己的超導磁體工廠（不對外出售）。在超導設備領域：高端超導MRI市場基本上被GE、PHILIPS、SIEMENS三家國際巨頭壟斷，其主流產品是3.0T，SIEMENS已量產7T產品；國內主要廠家包括成都奧泰、蘇州安科、東軟醫療、上海聯影，目前已實現1.5T和3T超導MRI的商業化生產。國外NMR廠商主要包括德國Bruker、日本JEOL。