【行業(yè)深度】洞察2024：中國高端熱工裝備行業(yè)市場規(guī)模與發(fā)展趨勢前景（附市場份額、企業(yè)競爭力評價等）

行業(yè)主要上市公司：北方華創(chuàng)(002371.SZ);金財互聯(lián)(002530.SZ);晶升股份(688478.SH)

本文核心數據：行業(yè)競爭格局;市場規(guī)模與前景預測

1、高端熱工裝備界定

熱工裝備是采用熱加工技術，將材料放在一定的介質內加熱、保溫、冷卻，通過改變組織結構或重新組合(結晶)，使材料達到所需性能的一種專業(yè)設備。熱工裝備主要由爐體、加熱和控溫系統(tǒng)、氣氛控制系統(tǒng)、冷卻控制系統(tǒng)、電氣控制和輔助裝置等系統(tǒng)組成。

判斷熱工裝備是否高端、先進性的主要技術指標有：可處理產品有效空間尺寸、最大裝載量、最高工作溫度、控溫精度、爐溫均勻性、極限真空度、氣氛控制精度、自動化程度、加熱功率、設備及關鍵零部件使用壽命和節(jié)能環(huán)保性能等指標。高端熱工裝備不包含工業(yè)窯爐等成熟、技術門檻較低的熱工設備。

也就是說，高端熱工裝備是為需要高精度熱管理的行業(yè)設計的先進機械系統(tǒng)，主要用于精確控制溫度、加熱或冷卻過程，具有高可靠性、耐極端溫度、嚴格公差控制等特點。高端熱工裝備技術融合了機械、電氣、物理、化學、材料、能源、計算機、環(huán)保等多學科，屬于高端裝備制造業(yè)的核心領域。

2、高端熱工裝備專業(yè)術語說明

3、本報告研究范圍和市場規(guī)模統(tǒng)計范圍界定說明

本報告研究的高端熱工裝備市場不包括半導體晶圓制造中使用的熱處理設備，比如氧化、擴散、退火等的設備。集成電路制造過程中，熱處理工藝應用于半導體制程的氧化、擴散和退火環(huán)節(jié)。氧化環(huán)節(jié)是將晶圓放置于氧化劑的氛圍中進行高溫熱處理，在晶圓表面發(fā)生化學反應形成氧化膜的過程;擴散環(huán)節(jié)是指在高溫條件下，利用熱擴散原理將雜質元素摻入硅襯底從而改變硅材料的電學特性的過程;退火環(huán)節(jié)是指修復離子注入帶來的晶格缺陷的過程。集成電路熱處理設備包括快速熱處理設備(Rapid Thermal Processing，RTP)、氧化/擴散設備(含臥式爐、立式爐)和柵極堆疊(Gate Stack)設備。根據Gartner數據，2022年集成電路全球熱處理設備市場規(guī)模合計28.75億美元，其中快速熱處理設備市場規(guī)模為13.49億美元，氧化/擴散設備市場規(guī)模為9.60億美元。目前，全球半導體熱處理市場幾乎由AMAT、TEL和KE三家壟斷;國產廠商有所突破，屹唐半導體份額約5%，北方華創(chuàng)份額0.2%。本報告研究的高端熱工裝備市場包含半導體領域高端熱工裝備，其是指半導體領域高純碳基材料和高性能涂層部件的提純爐、沉積爐等，而非上述的氧化、擴散、退火等的設備。

值得注意的是，中國熱處理行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計的中國熱處理設備市場規(guī)模數據也不包含上述半導體晶圓制造過程中使用的熱處理設備。而真空熱處理設備屬于熱處理設備的細分市場，主要滿足軍工裝備、工程機械、汽車、船舶、航空等行業(yè)的高端需求，是高端熱工裝備的分支之一。

4、中國熱工裝備行業(yè)發(fā)展運行情況

我國熱工裝備產業(yè)開創(chuàng)于20世紀50年代，是在前蘇聯(lián)援建的基礎上起步，經過60年發(fā)展，通過技術引進、消化吸收和自主研發(fā)，熱處理技術及裝備制造已經取得了長足進步。盡管如此，我國熱工裝備行業(yè)整體裝備水平與發(fā)達國家相比仍然存在較大差距，裝備制造水平難以滿足不了用戶需求，而發(fā)達國家在高端裝備技術上對中國的封鎖和禁運，對國民經濟及國家安全構成威脅，同時也給高科技企業(yè)帶來機會。

2015年以來，國內企業(yè)陸續(xù)突破國外的技術封鎖，成功實現國產替代，部分高端熱工裝備(高溫連續(xù)石墨化爐等碳纖維復合材料熱工裝備)國產化率已經突破50%。舉例來說，中國碳纖維復合材料行業(yè)起步較晚，熱工裝備行業(yè)發(fā)展水平較低，國內碳纖維復合材料熱工裝備企業(yè)主要以中小企業(yè)為主，創(chuàng)新能力有限，在中低端市場競爭激烈，主要以低成本優(yōu)勢取勝，高性能碳纖維的設備被國外壟斷，由于碳纖維復合材料的特殊性，以美國為首的西方發(fā)達國家以涉及國防安全為由，向中國禁運碳纖維復合材料技術和裝備。2015年，我國小批量碳纖維的低端連續(xù)式預氧化爐、碳化爐基本實現了國產化，有效加熱區(qū)在2m3及以下的真空裂解爐、真空化學氣相沉積爐、真空高溫石墨化爐主要用于實驗室研究和小規(guī)格碳纖維復合材料的研制與生產，石墨化爐的最高溫度為2300℃，在高溫絕緣絕熱、大尺寸高溫膨脹協(xié)調、大空間溫場與氣場精密調控、副產物綜合處理等核心技術方面與國際先進水平存在巨大差距。近年以來，部分國內企業(yè)成功研制開發(fā)的超大型、超高溫、全自動、智能化碳纖維復合材料熱工裝備產品，打破了西方國家封鎖和禁運，為我國的航空航天、國防軍工、國家重點工程等做出了重大貢獻。

5、中國高端熱工裝備行業(yè)市場主體類型及入場方式

從整個熱工裝備行業(yè)來看，國內目前的熱工裝備行業(yè)整體現狀為小散差，具體表現為行業(yè)企業(yè)規(guī)模小、分布散、質量差，以小規(guī)模、作坊式經營的中小微企業(yè)為主，技術創(chuàng)新能力普遍較弱。根據國家統(tǒng)計局和中國熱處理行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計的數據，全國熱處理設備和工藝材料制造企業(yè)約1000家，規(guī)模以上企業(yè)(年收入2000萬元以上)有100余家，有一定規(guī)模、能夠生產大型、復雜狀態(tài)下工作的高溫熔煉與燒結設備的制造廠僅有幾十余家，年收入1億元以上的較大規(guī)模設備制造企業(yè)約10家左右，企業(yè)規(guī)模集中度低。其中：外商獨資和合資企業(yè)主要占據高端熱工裝備市場，高端市場約占市場規(guī)模的1/3;科研院所以及國有轉制企業(yè)、民營規(guī)模企業(yè)占據中檔熱工裝備市場，中端市場占市場規(guī)模的1/3，其他面廣量大的小規(guī)模企業(yè)占據低端傳統(tǒng)熱工裝備市場。中高端市場競爭屬中等程度，低端市場競爭較為激烈。

從我國高端熱工裝備市場來看，部分先進的熱工裝備仍在國外制造、20-30%依靠進口，30%為外資或合資企業(yè)提供，40-50%為國內企業(yè)提供。值得注意的是，近年來，本土企業(yè)逐步提升技術能力，部分設備實現出口。

6、中國高端熱工裝備行業(yè)市場規(guī)模體量

根據前瞻產業(yè)研究院的數據，我國高端熱工裝備市場規(guī)模占整體熱工裝備市場規(guī)模的比重逐年上升，2008年我國高端熱工裝備占比約10%，2012年占比約15%，2015年我國高端熱工裝備占比約25%，2023年，我國高端熱工裝備占整體市場比重約為35%。從歷年數據來看，疫情期間由于供應鏈受貨運物流限制和設備現場安裝調試受影響，市場規(guī)模增長有所影響，但疫情之后，我國高端熱工裝備市場規(guī)模伴隨著社會復工復產和新質生產力的發(fā)展，市場規(guī)模增速恢復，2023年規(guī)模約為48億元。

展望未來，真空熱處理裝備作為基礎材料制造業(yè)的工業(yè)母機，發(fā)揮著愈加重要的作用。另外，臺灣問題、俄烏沖突、中歐關系變化等地緣沖突催化全球軍備競賽，國內國際軍工領域的需求將貢獻高端熱工裝備市場較大增量。根據前瞻產業(yè)研究院的預計，2024年，我國高端熱工裝備市場規(guī)模約為59億元，2030年，我國高端熱工裝備市場規(guī)模預計約136億元，未來年均復合增速為15%左右。

7、中國高端熱工裝備行業(yè)市場競爭格局分析

當前國內熱工裝備制造商已劃分為三大梯隊——第一梯隊：國際著名熱工裝備企業(yè)在華的獨資或合資企業(yè)及少數技術實力較強的中國企業(yè);第二梯隊：國內轉制企業(yè)、科研院所、上市公司等;第三梯隊：小規(guī)模民營企業(yè)等。國際企業(yè)在高溫控制、真空系統(tǒng)等技術上具有優(yōu)勢，中國企業(yè)通過自主研發(fā)逐步突破，在航空航天、半導體等應用領域快速崛起。

限于技術、資金等方面的壁壘，目前主要以北方華創(chuàng)、晶升股份、頂立科技、金財互聯(lián)、北京華海和西安西爐等公司為代表的少數國內企業(yè)及幾家外資企業(yè)具備研發(fā)、設計和生產高端熱工裝備的能力。

8、中國高端熱工裝備行業(yè)發(fā)展趨勢預判

中國高端熱工裝備行業(yè)作為制造業(yè)轉型升級的關鍵領域，其發(fā)展趨勢可從技術迭代、政策驅動、市場需求和產業(yè)生態(tài)四個維度分析，呈現以下核心趨勢：

——技術升級：智能化與精密化主導創(chuàng)新方向

(1)智能化控制技術加速滲透

新一代熱工裝備正融合人工智能、物聯(lián)網和大數據技術，實現工藝參數的動態(tài)優(yōu)化和遠程監(jiān)控。例如，通過計算機模擬輔助設計(CAE)和智能傳感器，設備可實時調整溫度場均勻性，誤差率降至±1℃以內。北方華創(chuàng)等企業(yè)已開發(fā)出集成工藝數據庫的智能裝備，在半導體領域實現納米級溫控精度。

(2)設備大型化

大構件制造需求驅動：航空航天領域對一體化大型構件的需求激增，例如某航天飛行器復合材料部件尺寸達3000×3000×4000mm，配套熱工裝備爐殼需擴容至6000×6000×10000mm。傳統(tǒng)設備因尺寸限制需拼接生產，而大型化設備能直接制造整體構件，提升穩(wěn)定性并實現批量化生產。

效率與成本優(yōu)勢：大型裝備單次處理材料量顯著提升，如我國首臺套超大型熱等靜壓裝備HIPEX1850(世界第二大尺寸)可優(yōu)化航空航天大型核心部件性能，同時降低單位能耗和生產成本。

集成化與模塊化設計：將多道工序(如碳纖維生產的預氧化、碳化、石墨化)集成到連續(xù)式設備中，減少工序間轉運和能源浪費。模塊化設計則提升設備維護效率，縮短生產周期。

(3)超高溫技術突破

材料性能極限需求：新一代戰(zhàn)機發(fā)動機核心機溫度要求超過2100℃，傳統(tǒng)高溫合金難以滿足。鈮合金、碳/碳復合材料等超高溫材料需在2600℃以上環(huán)境中處理，推動裝備耐溫能力升級。

——政策驅動：綠色制造與國產替代雙軌并行

(1)碳中和目標倒逼綠色轉型

行業(yè)能耗標準趨嚴，《工業(yè)能效提升行動計劃》要求熱工裝備熱效率提升10%以上。湖南頂立科技開發(fā)的余熱回收系統(tǒng)已實現能耗降低30%，廢氣處理效率達99.5%。

(2)核心技術自主化攻堅

針對半導體、核工業(yè)等領域的高端設備，政策推動國產化率從2023年的35%提升至2030年的60%。例如，南京晶升股份的12英寸單晶硅爐已實現進口替代，價格較國際同類產品低40%。

——市場需求：新興領域催生增量空間

(1)戰(zhàn)略新興產業(yè)需求爆發(fā)

①半導體：第三代半導體材料(如碳化硅)晶體生長設備需求激增年增速25%。

②航空航天：大型飛機起落架熱工裝備市場規(guī)模年增18%。

③新能源：氫燃料電池金屬雙極板真空釬焊設備成新增長點;清潔能源設備制造中，光伏硅片擴散爐、風電軸承熱處理設備需求旺盛。

④核工業(yè)：核反應堆部件制造中，核級鋯合金包殼管、壓力容器焊接需高純氣氛控制技術;第四代釷基熔鹽堆對耐腐蝕熱工裝備需求迫切;后處理與核醫(yī)療設備中，乏燃料處理設備、CT球管國產化推動鎢錸合金真空熔鑄裝備需求，預計2030年市場規(guī)模突破30億元;核聚變裝置偏濾器依賴鎢銅復合材料，需極端工況下的熱工裝備支持

⑤船舶：艦船動力系統(tǒng)升級中，燃氣輪機葉片涂層、LNG船低溫儲罐焊接裝備需求增長;聚酰亞胺泡沫隔熱材料加工依賴精密熱成型設備。

⑥軌道交通：高鐵關鍵部件制造中，轉向架用高強鋼熱處理、制動盤碳陶復合材料燒結設備需求穩(wěn)定;磁懸浮軌道焊接需高精度溫控裝備。

⑦汽車制造：汽車輕量化推動鋁合金壓鑄件熱處理設備需求，預計2024年該領域設備采購額同比增長22%。

——產業(yè)生態(tài)：全鏈條協(xié)同與全球化布局

(1)產業(yè)鏈垂直整合加速

頭部企業(yè)通過并購整合構建“材料-裝備-服務”一體化生態(tài)。自成立以來，晶升股份公司基于高溫高真空晶體生長設備的技術同源性，結合“晶體生長設備—工藝技術—晶體材料”產業(yè)鏈上下游技術協(xié)同優(yōu)化的能力，致力于新產品、新技術及新工藝的研究與開發(fā)，并聚焦于半導體領域，向半導體材料廠商及其他材料客戶提供半導體級單晶硅爐、碳化硅單晶爐和其他設備等定制化產品。

(2)國際化競爭格局重構

隨著周邊國家經濟的發(fā)展和對中國制造的需求不斷增加，熱工裝備的出口也呈上升趨勢。預計2024年中國企業(yè)海外市場份額提升至12%，在東南亞市場增速達30%。

9、中國高端熱工裝備行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)分析

目前，國內熱處理裝備的技術水平仍有待提高，與發(fā)達國家相比尚有較大差距，主要體現在先進熱工裝備的設計制造技術、精密控制技術、節(jié)能環(huán)保技術等方面，這些差距需要設備提升，也需要企業(yè)經驗的積累，具體來看：

復合型人才缺口顯著：行業(yè)年缺口約30萬人，尤其在跨學科領域(如熱力學+AI算法)的高端人才稀缺，制約智能化升級。

高端裝備國產化率有待提升：高真空、高精度控溫等核心設備仍依賴進口。

研發(fā)投入與轉化效率偏低：行業(yè)研發(fā)投入占營收比重約5%，但產學研合作松散，科技成果轉化率低。例如，熱處理工藝數據庫、智能化控制系統(tǒng)等基礎研究滯后于國際先進水平。

研發(fā)投入周期長：熱工裝備涉及多學科交叉(如材料、能源、自動化)，技術門檻高，單一企業(yè)研發(fā)周期可能長達5-10年，且失敗風險較高。

產業(yè)鏈上游高端材料與元器件制約：高溫合金、耐腐蝕材料等高端原材料仍依賴進口，控制元器件(如精密傳感器、高性能PLC)國產化率不足，影響裝備可靠性和成本控制。

標準化與定制化矛盾突出：下游需求高度定制化導致設備規(guī)格碎片化，而國內企業(yè)在模塊化設計與標準化生產方面能力較弱，難以實現規(guī)?；当尽?/p>

國際貿易環(huán)境變化：高端裝備出口受國際政治關系影響，如歐美對華技術封鎖可能限制關鍵零部件進口，同時國際貿易摩擦加劇影響海外市場拓展。

政策波動性風險：行業(yè)政策導向可能隨宏觀經濟調整變化，如政府補貼退坡、稅收優(yōu)惠調整等，直接影響企業(yè)研發(fā)投入和市場布局。地方政策執(zhí)行差異也可能導致區(qū)域市場發(fā)展不均衡。

更多本行業(yè)研究分析詳見前瞻產業(yè)研究院《中國高端熱工裝備行業(yè)研究報告》

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