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機械行業深度研究：超導材料供給危機，核聚變需求加速，誰在突破產能瓶頸？

為什么需要高溫超導材料？（1）什么是超導材料？超導材料是指在滿足臨界條件時（臨界溫度 Tc、臨界磁場 Hc、臨界電流Ic），電阻突然變為零的材料，在可控核聚變、超導電力等方面應用廣泛。在核聚變領域，超導材 料可用于制造超導磁體，而超導磁體成本約占托卡馬克裝置成本的30%-40%，是裝置價值量最大環節，因此超導 材料在核聚變產業鏈里的地位較高。（2）為什么需要高溫超導材料？在核聚變領域，低溫超導磁體穩定運行最 高磁場強度在 15T 左右，高溫超導磁體可達到 45.5T。更強的磁場可以延長等離子體約束時間，減少能量損失、 提升聚變反應率。隨著高溫超導行業技術成熟度提升以及價格的下降，高溫超導磁體有望成為核聚變裝置的未 來發展趨勢。在目前國內外新建的核聚變裝置中，高溫超導已經成為主流路線。

如何看待高溫超導材料的市場空間？（1）高溫超導材料下游主要集中在兩個方向：第一是強電方向，可用于增 強載流量，減輕電工裝備的重量，如超導電纜、超導限流器、超導電機等；第二是高場方向，利用其大電流產 生的大磁場，服務于可控核聚變、大科學裝置、醫療裝備等領域。2024 年高溫超導材料下游應用中，核聚變裝 置磁體占比38%，已經成為最大單一應用場景。（2）在核聚變裝置領域，當前商業化核聚變公司較多采用的緊湊 型托卡馬克路徑，單臺裝置對高溫超導材料的需求在數千公里至數萬公里不等，核聚變產業化提速將有效拉動 高溫超導材料需求上行。賽迪數據預計 24-30 年全球可控核聚變裝置用的高溫超導材料市場規模將從 3 億元提 升到 49 億元，CAGR 為 59.3%。此外，如果結合超導電纜、超導磁控單晶爐、超導感應加熱裝置等場景的應用， 預計 24-30 年全球高溫超導材料市場規模將從 7.9 億元提升至 105.0 億元，CAGR 為 53.9%。

如何看待高溫超導材料的競爭格局？

（1）壁壘：行業壁壘主要體現為生產工藝路線較為復雜。第二代高溫超導帶材首先以哈氏合金基帶為基底，然 后以多種金屬或金屬氧化物為靶材，使用離子束輔助沉積、脈沖激光沉積等方式，在基帶上生成多種膜層，按 功能分為緩沖層、超導層和保護層，各膜層厚度在納米級至微米級，對廠商的工藝成熟度和良率要求較高。 （2）格局：行業集中度高，產能嚴重緊缺，龍頭廠商積極擴產。

高溫超導材料技術壁壘較高，全球實現量產的企業較少。以供給能力劃分，目前全球僅上海超導與 FFJ 實現了 年產量超過 1000 公里（12mm 寬），處于第一梯隊。第二梯隊包括 SuperPower、Fujikura、美國超導、東部超導 和上創超導等，年產量數十至數百公里不等。第三梯隊包括 MetOx、SupremaTape 等，處于研發或送樣階段。

從供需關系上看，單臺緊湊型托卡馬克裝置對高溫超導材料的需求在數千公里至數萬公里不等，核聚變產業化 提速拉動高溫超導材料需求上行。例如，CFS 團隊表示，目前在建的 SPARC 預計使用 1 萬公里超導帶材。但是供 給端，即便是全球超導帶材龍頭上海超導，其產能、產量也才在 2024 年剛剛實現突破 1000 公里（12mm 寬），遠 遠無法滿足單臺裝置對高溫超導材料的需求。當前，上海超導、東部超導、FFJ、SuperPower、SuNAM 等全球頭 部廠商積極擴產以滿足下游核聚變領域的高增需求。