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【重磅】2018中国八大前沿硬科技产业分析

时间:2018-01-12 15:19:50      阅读:296      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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十九大报告提出:加快建设创新型国家,要瞄准世界科技前沿,强化基础研究,实现前瞻性基础研究、引领性原创成果重大突破。加强应用基础研究,拓展实施国家重大科技项目,突出关键共性技术、前沿引领技术、现代工程技术、颠覆性技术创新,为建设科技强国、质量强国、航天强国、网络强国、交通强国、数字中国、智慧社会提供有力支撑,并且强调“必须把发展经济的着力点放在实体经济上”。

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“2017年全球硬科技创新大会”首次发布了《中国硬科技领域白皮书》,该白皮书从“硬科技”是什么、到底“硬”在哪里、现有发展状况和发展趋势等方面对硬科技进行了全面解析。

一、硬科技理论的概念及范畴

2008年全球金融危机,中科创星创始合伙人米磊博士意识到世界经济形势已经开始转变,中国的人口红利不再持续,正在由原来的“人口红利”转向“技术创新红利”时代。在这样的一个时代背景下,2010年由米磊博士提出了“硬科技”的理念“比高科技更加核心、更加高精尖的原创性技术”。

“硬科技”这个名称体现了很深的中国思维,“硬”在中文语义中不单指坚固,更是能力强,质量强、刚强有力的内涵。其英文翻译“Hard & Core Technology”也从词源上强调了科技的核心发展程度,而非单纯的难易程度,更表示了这一阶段科技发展的实质。

硬科技主要包括人工智能、航空航天、光电芯片、生物技术、信息技术、新材料、新能源、智能制造八个领域。以自主研发为主,需要长期研发投入、持续积累形成的高精尖原创技术,具有较高技术门槛和技术壁垒,被复制和模仿的难度较大,有明确的应用产品和产业基础,对产业的发展具有较强的引领和支撑作用,是推动世界进步的动力和源泉。

硬科技区别于由互联网模式创新构成的虚拟世界,属于由科技创新构成的物理世界。像互联网一样的模式型创新主要基于某项产业进行展开,由于产业基础比较单一,在今后随着时间的推移,投资回报率也将逐渐减少。而由硬科技所引导的科技型创新是在产业基础的层面上寻求突破,不但在所属领域将会有所突破,在相关产业中也将会起到连带作用,同时也带来了更多模式创新的可能性。

二、中国硬科技产业政策分析

创新是引领发展的第一动力,是建设现代化经济体系的战略支撑。纵观世界经济发展脉络,科技中心一直是支撑经济中心地位转移的强大力量。中国制造2025、美国再工业化战略、德国工业4.0战略,都预示科技创新带动实体经济的重要性。

十九大报告提出,要“加快建设制造强国,加快发展先进制造业,推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合,在中高端消费、创新引领、绿色低碳、共享经济、现代供应链、人力资本服务等领域培育新增长点、形成新动能”。科技融合、产业融合已经成为世界经济发展的大趋势。

我国在世界经济发展的大趋势下,高度重视科技人才的培养且不断加大在科研领域资金的投入。2015年中国科研人员已达到152.4万人,并保持3%左右的增速。科研经费投入达到1.4万亿人民币,占2015年全球科研经费的20%。全国各大城市、中科院围绕硬科技八大领域积极设立国家级以及地方级科技投资基金,总规模超数千亿元。

我国不但科研投入力度大,科研成果的产出也居全球前列。2007-2015年间,中国新发明专利的数量已从2007年的15.3万件增长至96.8万件,年均增长率保持25%的高水平。在2017年由世界知识产权组织评选出的“全球创新指数排行榜”中,中国成为唯一进入前25名的中等收入经济体。

作为全球研发投入最集中的领域,信息网络、生物科技、清洁能源、新材料与先进制造等正孕育一批具有重大产业变革前景的硬科技。硬科技领域内,人工智能方兴未艾,政策关注度和投资热度持续,市场空间广阔;新兴信息产业、生物产业、新能源产业、高端装备制造业、新材料产业均属于国家重点发展的七大战略新兴产业,大数据、物联网、区块链、基因测序、脑科学、生物合成技术、工业互联网、3D打印等相关技术的产业化应用前景巨大;石墨烯、碳纤维等多类重点新材料的替代利用,风能、太阳能、页岩油气等新能源的规模化应用,将对社会化生产中的基础原材料和动力系统带来重要变革。

先进制造正向结构功能一体化、材料器件一体化方向发展,极端制造技术向极大(如航母、极大规模集成电路等)和极小(如微纳芯片等)方向迅速推进。人机共融的智能制造模式、智能材料与3D打印结合形成的4D打印技术,将推动工业品由大批量集中式生产向定制化分布式生产转变,引领“数码世界物质化”和“物质世界智能化”。这些硬科技将不断创造新产品、新需求、新业态,为经济社会发展提供前所未有的驱动力,推动经济格局和产业形态深刻调整。

三、硬科技之一:人工智能领域发展分析

2016年3月,AlphaGo和李世石的“惊世对决”,更是瞬间引爆公众对于人工智能发展的快速认知和广泛关注,将普通公众带入科技最前沿;2017年5月,AlphaGo和柯洁的人机大战三番棋局,以三连败收官,更是将普通公众对人工智能的关注推向了前所未有的高潮。

人工智能(Artificial Intelligence,AI)的概念及所涉及的内容非常宽泛。从研究目标和方向上看,人工智能的目标是生产出能够模拟人类意识、思维过程,并且能够以人类智能的相似方式做出反应的智能机器,其核心研究方向包括含机器人、语言识别、图像识别和自然语言处理等。

(1)人工智能领域前沿技术

借助于计算机硬件性能突破以及移动互联网、大数据、云计算等信息技术的快速发展,当前全球人工智能研究和应用进入新高潮,以智能算法、深度学习、增强学习为代表的人工智能技术处于创新前沿,并将在很大程度上影响着信息技术和第三次工业革命的发展。

1)深度学习

深度学习的概念由Hinton等人于2006年提出。基于深度置信网络(DBN)提出非监督逐层训练算法,为解决深层结构相关的优化难题带来希望,随后提出多层自动编码器深层结构。此外Lecun等人提出的卷积神经网络是第一个真正多层结构学习算法,它利用空间相对关系减少参数数目以提高训练性能。深度学习再某种意义上是深层人工神经网络的机器和软件重建,具有灵活通用的建模能力和快速有效的训练算法,使得以数据驱动的方式解决复杂模式识别问题成为可能。

2)增强学习

增强学习是一种人工智能方法,能使计算机在没有明确指导的情况下像人一样自主学习,感知环境中的状态信息,搜索策略并做出最优选择。在完成一次学习过程后,进入下一轮的学习训练,重复循环迭代,直到满足整个学习的条件,终止学习。

如果机器能够自主通过环境经验磨练技能,自动驾驶汽车以及其他自动化领域的进展速度将会大大提升。

(2)人工智能领域产业链划分

人工智能的产业链一般根据所在领域发挥的作用进行划分,主要分为基础层、技术层、应用层三个层次。其中,基础层是整个产业的基础,主要是研发硬件及软件,如芯片、传感器、数据资源、云计算平台等,为人工智能提供数据及算力支撑;技术层是产业的核心,主要是研究各类感知技术与深度学习技术,并基于研究成果实现人工智能的商业化构建;应用层是产业的延伸,主要将各类人工智能技术应用到实际细分领域,实现向各传统行业的渗透,满足人们生产生活的具体需求。

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在人工智能产业蓬勃发展之际,各大互联网公司、科技公司也争相进场。目前,中国人工智能领域的典型企业主要有两类。

第一类:以BAT为代表的互联网巨头。其中,百度布局较为全面,包括度秘、百度外卖、无人驾驶汽车;腾讯重点在AI商业化服务和平台开发;阿里AI布局重点关注云计算与机器人技术在电商业务中的应用。BAT对人工智能的尝试尚处于初级阶段,商业化程度较低,

第二类:以科大讯飞、旷视科技、商汤科技为代表的创业型企业。2014年,国内人工智能行业的创业热潮开始兴起;2015年,则是名副其实的人工智能创业年,涌现了相当一部分优秀的创业公司;2016年,资本市场逐渐回归理性,但人工智能创业浪潮并未大幅减退。例如,科大讯飞、旷视科技、商汤科技、寒武纪、小i机器人、捷通华声等企业在技术的多向发展方面具有较大优势;羽扇智、优必选、智齿客服、图灵机器人等企业则在各自的应用产品方面具有较大优势。

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(3)人工智能领域市场规模及投融资分析

2016年全球人工智能市场规模达到1971亿元,预计2020年全球人工智能市场规模将达到6800亿元,复合增长率达到17%。中国人工智能产业增速将超过全球,2016年中国人工智能市场规模已达到239亿元,预计2020年国内人工智能市场规模将达到700亿元,复合增长率达26.3%。

2011-2017Q1,国内人工智能领域发生545起投资事件,投资金额达164.9亿元人民币。2011年,受旺根投资、爱信投资、盛世景、科祥股权投资投资科大讯飞(总投资额5.3亿元人民币),中金公司、鼎晖创投、君联资本投资立佰趣(总投资额5亿元人民币)两大投资事件影响,国内人工智能领域总投资额达到16.7亿元人民币。

2015年是AI领域爆发式增长的关键一年,投资案例从2014年的68起激增到2015年146起,同比增长114.7%;投资总额从2014年的12.2亿上升至2015年的32.4亿元人民币,同比增长165.6%;仅2017年就已完成多笔大金额投资,2017年7月商汤科技宣布完成4.1亿美元B轮融资,同年10月人工智能公司旷视科技Face++也正式完成C轮4.6亿美金融资。

四、硬科技之二:光子芯片领域发展分析

“每隔18个月芯片晶体管数量增加一倍”,Intel创始人之一的戈登·摩尔提出的摩尔定律在过去四十年当中一直被电子行业所遵从。但是,近年来由于微电子芯片技术趋于成熟,人们无法再以过去晶体管堆叠的方式来大幅提升计算机的性能,传统电子芯片逐渐遇到性能瓶颈,电子行业渐渐进入到“后摩尔”时代。

光子芯片的出现,成功的解决了电子芯片所存在的问题,通过运用光电子技术实现了芯片中电信号与光信号之间的相互转换。与传统电子芯片相比,具有运算速度快、信息失真小、消耗能量少等突出优势。

目前,光子芯片主要应用于光通信领域,光子芯片组成的光模块是光通信系统的核心组件,可实现光通信接收和发射中电信号与光信号的相互转换。在光通信系统中,光子芯片占据着技术与价值的制高点,光芯片的性能直接决定着整个系统的性能。

(1)光子芯片产业相关政策及资金分析

光通信是信息技术的核心产业之一,国家宏观层面出台多项政策,大力扶持光通信产业发展。2016年12月,国务院发布《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》,指出要“提升新型片式元件、光通信器件、专用电子材料供给保障能力,加强可见光通信技术的研发”;同期,工信部与财政部联合出台《智能制造发展规划(2016-2020)》,也强调“光通信对改造工业现场网络化、数据化的重要性”;2017年2月,工信部与发改委发布《信息产业发展指南》,更是明确指出“加强可见光通信领域重大布局,集中优势资源开展原始创新和集成创新,增强新供给创造能力,抢占产业技术发展主动权和制高点”。

为促进国内光电产业更快地发展,不仅政策方面加大扶持力度,在资金方面政府也是大量的投入。2014年10月,国家集成电路产业投资基金正式设立,首期募资规模1387.2亿人民币。据相关负责人介绍,截至2016年底,国家集成电路承诺投资额已接近700亿元,已投项目带动的社会融资超过1500亿元。

除以大基金为代表的国家基金外,北京、上海、天津、安徽、甘肃、山东、湖北、四川等地也陆续出台金额不等的集成电路产业基金,以扶持当地产业发展,比如北京市成立了300亿元产业投资基金,上海市集成电路产业基金总规模达到500亿元。

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(2)光器件市场规模及分析

随着光纤到户、互联网+、云计算数据中心及智能制造的飞速发展,全球光器件市场在2010-2015年的平稳增长后,2016年光器件市场迎来爆发,全球市场规模突破100亿美元,同比增长28.2%。

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此外,作为光器件中拥有核心技术的光芯片的市场也在迅速扩大。据YOLE预测,2018年全球硅光芯片及其封装器件市场将达到1.2亿美金,2024年将超7亿美元,年复合增长率38%。

全球光器件市场的集中度较高,2015年全球前十大光器件厂商份额占比高达63%,而且多数为美日公司,其中Finisar、Lumentum、Avago三家美企的市场份额占全球的1/3左右;国内仅光迅科技、海信两家企业上榜,分列第5、10位,市场份额分别是5%和3%。

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(3)光通信领域发展趋势

总体来说,由于我国光电产业起步较晚,在技术实力方面与国际光电产业发达国家相比仍存在一定差距,中、高端芯片仍大量依赖于进口。但是,在近年国家政策以及资金的大力扶植之下,光电产业正在迅速发展,中高端芯片也逐渐由国外进口,转向自主研发、供给。在新兴科技的发展与中国整体市场的推动作用下,光通讯行业将迎来全面发展。

1)5G网络建设驱动光模块升级

光纤入户速率的提高、数据中心建设、城域网建设、4.5G 及5G 的基站演进,将会带来光模块和高端光器件的需求增长。中国运营商预计2018年5G试商用,到2020年将实现正式商用。5G建设和三大运营商面向5G的无线网络优化成为成长性投资方向。

5G网络建设将推动基站光模块从6G/10G向25G升级,10G GPON和EPON将成为接入网主流,100G将向城域网下沉,400G或于2018年在骨干网中规模商用。流量爆发驱动模块升级,在云计算大潮下将会持续推动产业增长,电信市场在接入、城域、骨干市场交替发力下,预计未来几年将保持稳步增长。

2)光纤自给率逐渐提升,光器件抢占全球市场份额

2010年之后,中国光纤厂商通过海外合作大力发展光纤预制棒的生产能力。全国光纤预制棒产能已从2010年的1080吨扩展到2015年的5000吨左右,预计2017-2018全国光纤预制棒产能可达到6000吨,满足超过80%的光纤生产需求。

考虑到光纤预制棒是光纤制造的主要成本所在,摆脱进口依赖后,光纤厂商能进一步降低原材料成本,进而提升其整体利率水平。同时,伴随华为、中兴通讯、烽火通信等光通信设备厂商在全球市场的广泛参与,光通信上游光器件产能也逐渐向国内倾斜,推动国产厂商在全球光器件、光芯片市场的份额增长。

3)光子芯片应用前景广阔,成为引领时代变革核心技术之一

光子芯片应用前景广阔,以超级计算机为例,由于光子芯片是由光驱动的,可以在比任何电子处理系统都低的能量供应下执行高速计算,而且只需使用最小的功率便可最大限度地同时储存信息,性能也将会远超现存的超级计算机。

未来,随着光子芯片技术的成熟,芯片封装成本的进一步降低,光子芯片将从服务器、大型数据中心、超级电脑等大型设备进入机器人、PC、手机等小型移动设备。光子芯片技术将在多媒体和智能终端、超级计算、军事安全等领域大有用武之地,成为未来实现神机妙算、引领时代变革的核心技术之一。

五、硬科技之三:生物技术领域发展分析

2015年10月,屠呦呦因发现青蒿素而获得诺贝尔奖,而合成生物技术则是让青蒿素可以大规模制备的“幕后英雄”。国际上普遍认为,继“DNA双螺旋发现”和“人类基因组测序计划”之后,以基因组设计合成为标志的合成生物学将引发第三次生物技术革命。

生物技术(Biological Techniques)是指以生命科学为基础,利用生物体系和工程原理,生产生物制品和创造具有特定性状的新品系或新物种的科学技术。生物技术综合了基因工程、分子生物学、生物化学、遗传学、细胞生物学、胚胎学、免疫学、化学、物理学、信息学、计算机等多学科技术。

(1)生物技术领域前沿技术

生物技术是21世纪最重要的创新技术集群之一,包括基因测序、PCR、基因芯片、液体活检、细胞免疫治疗、抗体药物以及其他(肿瘤大数据、抗体相关、精准诊断等)等多项技术,可用于研究生命活动规律,生产多种社会服务产品。

基因工程是生物技术的核心,又称基因拼接技术和DNA重组技术,是根据生物的遗传原理,采用类似工程设计方法,把一种生物的基因转移到另一种生物中,实现基因转移和重新自合,从而改变生物的遗传性状和功能的技术。

脑科学,从狭义上看是神经科学,是为了解神经系统内分子水平、细胞水平、细胞间的变化过程,以及这些过程在中枢功能控制系统内的整合作用而进行的研究;广义的定义是研究脑的结构和功能的科学,主要分为基础神经科学(侧重基础理论)和临床神经科学(侧重医学临床应用)两类。脑科学领域研究仍处于初级阶段,未来具有前景的新兴技术包括思维绘制、类脑计算机、患者的脑修复、大脑接口以及自动化脑部测试等。

(2)生物技术领域市场规模

2016年全球生物技术领域市场规模已达2935亿美元。随着世界各国尤其是新兴经济体对生物技术投资的增加,以及发达国家日益增长的老龄人口对生物技术药品的需求增加,将进一步拉动生物技术行业的商业化,预计2020年将达到6000亿美元,复合增长率为19.5%。

近年来,国内生物技术领域的基础研究蓬勃发展,技术创新不断突破,已连续5年在生命科学论文发表量、生物技术专利申请量方面位居全球第2位,国际影响力大幅提升。我国生物技术产业规模不断壮大,已成为中国经济的一个重要增长点,并形成了一批如上海张江、天津滨海、泰州医药城、本溪药都、武汉光谷、苏州生物纳米园等有代表性的专业化高新技术园区,以及以长三角地区、环渤海地区、珠三角地区为核心的生物医药产业聚集区。

2010-2016年,我国生物技术产业规模从3156亿元增加到2016年的8394亿元,增长了1.7倍,年均复合增长率达到17.7%。2017年1月,国家发改委发布《“十三五”生物产业发展规划》,提出到2020年生物产业规模达到8-10万亿元。2016年,我国生物技术产业规模约占生物产业总规模(3.5万亿元)的24%,参照相关规划,2020年国内生物技术产业规模有望超过1.5万亿元。

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(3)生物技术产业投融资分析

2011-2017Q1,国内生物技术领域共发生335起投资事件,投资金额达241.1亿元人民币。投资金额从2011年10.2亿元增长到2016年的88.8亿元,年均复合增长率达到54.2%。

2015-2016年是生物技术领域投资热度高涨,年投资额是往年的3-4倍,代表性投资事件有:2015年贝莱德、新加坡政府投资公司、礼来亚洲风险投资基金联合投资三生制药1.00亿美元,2016年国寿投资、高瓴资本、中国平安、理成资产、淡马锡投资、泰康人寿、国投创新、君联资本联合投资信达生物制药2.6亿美元。

2011-2017Q1,国内生物技术领域投资整体地域分布比较分散,共涉及20个地区。从投资案例数量上来看,投资地点集中在北京、上海、江苏、深圳四地,分别完成72起、65起、41起、37起投资事件,四地投资案例数(215起)占总投资案例数(335起)的64.2%;从投资金额上看,投资地点集中分布在北京、江苏、上海、辽宁、深圳五地,投资额分别为84.1、48.9、22.9、15.6、15.5亿元,五地投资额(186.9亿元)占总投资额(241.1亿元)的77.5%。

六、硬科技之四:信息技术领域发展分析

第三次信息技术革命——物联网,被认为是同计算机、互联网相提并论的革命性技术,如今已经渗透至生活的方方面面。物联网的发展,使智能烹饪、智能调节灯光、智能空调温控、智能家庭影院和音响等都将成为现实,与此同时,大数据、云计算、区块链等技术的兴起,也为信息技术改变生活奠定了强有力的基础。

(1)物联网产业介绍

物联网,即The Internet of Things,简称IOT,是指在物理世界的实体中部署具有一定感知能力、计算能力和执行能力的各种信息传感设备,如射频识别(RFID)、红外传感、全球定位系统、激光扫描等,按照约定的协议,通过网络设施实现信息传输、协同和处理,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的网络,广域或大范围的人与物、物与物之间信息交换需求的互联。简而言之,物联网就是物物相连的互联网。

各国高度重视物联网新一轮发展带来的产业机遇,美国、欧盟等发达国家和地区在战略设计、产业生态组织、政策环境建设、大规模应用示范方面大力推进,抢抓物联网制高点意向非常突出。

根据中国工信部数据显示,2014年中国物联网产业规模已达6000亿元人民币,同比增长22.6%,2015年产业规模达到7500亿元人民币,同比增长29.3%。预计到2020年,中国物联网的整体规模将超过1.8万亿元。

(2)大数据产业介绍

大数据是“使用高效的信息处理方式以具备更强的洞察力、决策力和流程优化能力的海量、多样的信息资产”,其价值在于提高数据使用者的最终决策力。大数据的四个特征为海量的数据规模(Volume)、快速的数据流转和动态的数据体系(Velocity)、多样的数据类型(Variety)、巨大的数据价值(Value)。

大数据变革了人们的思维模式,由经验驱动到数据驱动。大数据通过对海量信息的收集、处理和展示,使人们可以无限接近真实地了解现有资源的配臵情况,发现规律、预测趋势,从而进行下一步工作的展开。

目前,全球范围内大数据服务进入了平稳增长阶段,2015-2018年全球大数据市场规模复合增速达21.8%,并将在2018年突破2500亿人民币的规模。2016 年中国大数据核心产业的市场规模约为168亿元,较2015年增速达45%。随着国家政策激励以及大数据应用模式的逐步成熟,未来几年中国大数据市场仍将保持快速增长,预计到2020年中国大数据市场规模将达到578亿元。

(3)区块链产业介绍

区块链是分布式数字存储、点对点传输、共识机制、加密算法等技术的集成应用。从狭义上讲,区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构,并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。

广义而言,区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问安全、利用智能化合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算范式。

与传统的数据库技术相比,区块链具备四个特点,分别为:

1)去中心化:区块链由众多节点共同组成一个端到端的网络,不存在中心化的设备和管理机构。

2)公开透明:区块链的所有数据信息也是公开的,每一笔交易都会通过广播的方式让所有节点可见。

3)安全可靠:单个甚至多个节点对数据库的修改无法影响到其他节点的数据库,除非能控制超过51%的节点同时修改。

4)开放共识:任何人都可以参与到区块链网络,每个节点都能获得一份完整的数据库拷贝,节点间基于一套共识机制,通过竞争计算共同维护整个区块链。

全球区块链发展现状是越来越热烈,区块链正在由外而内的影响着各行各业,这也为当前的商业模式带来了新的机遇和挑战。

从区块链企业数量上来看,美国为产业的领头羊,欧洲区块链产业分布最为密集。全球企业数量从2012年开始,复合增长率达65%。中国,从2015年下半年才开始关注区块链技术,两年来关注热度有所提高,但并不显著。

总体来看,区块链技术的发展及应用,国外的成熟度远远高于国内。国内相关应用企业还比较少截止2016年底,我国共有105家区块链企业,在全世界范围内占比仅14%。

(4)信息技术领域投融资分析

信息技术领域资本市场持续看好,保持规模增长。2011-2013年,除2012年由于阿里巴巴获得了一笔39亿美元的融资抬高了当年的融资总额外,信息技术领域的投融资案例数与投资额均较为稳定。

自2014年国家大力推动“双创”发展,股权投资和创业投资也迎来风口,多重因素的配合下,拥有良好底蕴的信息技术领域在投融资上也迎来了跨越式增长:2013-2015年,投资额的复合增长率达219%,投资案例数也翻了两番有余。

2016年,整个信息技术投资状况保持了2015年的水平,潮水退后,也淘汰了一批低质量,低回报的企业。进入2017年,第一季度的投资案例与投资额均超过往年,反映了资本市场对该行业的持续看好,而机构投资也集中在第二至第三季度,因而有理由展望,今年信息技术领域的投资情况会更上一个台阶。

轮次主要集中在偏早期阶段,成熟企业单笔融资金额高。案例数上来看,天使轮、A、B轮融资占据了总案例的65%,机构在投资轮次上的偏好仍是早期,倾向于挖掘到真正具有技术潜力的企业。同时,随着2014年IPO开闸和新三板向全国接收企业挂牌申请,部分机构也开始展开定增业务,其投资案例与金额也逐步扩大。

从投资额上来看,轮次越靠后,单笔额度更高,一些技术与商业模式较为成熟的企业具有相当程度的护城河,也受益于政策大力度的支持以及行业集中度的提升,因而能吸引到大额的投资,例如2012年国开金融、中信资本投资阿里巴巴39亿美金的G轮融资抬高了该轮次的单笔投资金额。

以扩张期和成熟期为主,机构青睐快速变现能力。机构通常倾向于已经有较为完善成熟技术的领域,如物联网、大数据、云计算和通讯技术等。投资阶段上也偏好处于扩张期和成熟期的企业:各个领域在这两轮的投资金额占比高达70%-90%。原因在于,处于这一阶段的企业通常经历了市场的洗礼与淘汰,具有一定的专利优势和商业模式护城河,而且也有较大的融资需求,能够通过IPO、股权转让或者收并购等方式快速变现。

七、硬科技之五:新材料领域发展分析

新材料是指新出现的具有优异性能或特殊功能的材料,或是传统材料改进后性能明显提高或产生新功能的材料。因此,新材料与传统材料之间并没有截然的分界,传统材料经过组成、结构、设计和工艺上的改进从而提高材料性能或出现新的性能都可发展成为新材料。

新材料种类繁多,应用领域广泛,分类方式也大不相同。通常情况下,根据材料属性及功能特性的不同,可分为先进基础材料、关键战略材料、前沿新材料三大类;按照材料应用领域的不同,可分为节能环保材料、电子信息材料、生物材料、高端装备材料、新能源材料、新能源汽车材料等。

(1)新材料领域核心技术

石墨烯技术介绍:石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。石墨烯不仅是世界上最强、最坚硬以及最薄的物质,同时由于它在已知的材料中电阻率最小、导热系数最高,也是最理想的电极和半导体材料。

石墨烯的不同尺寸都有着独特的性能。纳米尺寸的石墨烯具有与众不同的光、电、磁、热、力学等特性。而片状石墨烯由于传导结构特殊,在电、热传到方面具有很大优势。随着研究的深入、科技手段的进步,其性质和应用范围也不断扩展,石墨烯在电子学、光学、磁学、生物医学、催化、储能和传感器等领域都将有广阔的应用。

碳纤维技术介绍:碳纤维,是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料,力学性能优异,“外柔内刚”,质量比金属铝轻,但强度却高于钢铁,并且具有耐腐蚀、高模量的特性。作为战略性新兴产业中的一种重要产品,它不仅具有碳材料的固有本征特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维,广泛应用于新型纺织机械、电缆、油田钻探、风电设备、航空航天、核电、军工、医疗器械、汽车复合材料、建筑等领域。

(2)新材料市场规模情况

新材料是信息、制造、新能源、节能环保等各产业转型发展的物质基础,各类高精尖科技的发展契机往往离不开新材料。新材料的发展新词收到了各国的广泛重视。

当前全球新材料领域中,美国在宇航材料、纳米材料等多个领域全面领先;日本在纳米材料、电子信息材料具有明显优势;韩国则在显示材料、存储材料占领一席之地;欧洲在结构材料、光学与光电材料、纳米材料享誉全球;俄罗斯在耐高温材料以及宇航材料方面与美国齐头并进。

总体而言,新材料产业在全球分布较不均衡,发达国家在新材料产业上处于全面领先地位,而发展中国家除中国、印度、巴西以及俄罗斯等少数国家外,大多数新材料产业较为落后。

目前,中国新材料产业保持稳定快速增长,新材料行业总产值由2010年的0.65万亿元增长到2016年的2.5万亿元,年均增速超过24%。在产业集群方面一群龙头企业和领军人才不断成长,北京、天津、深圳、宁波等地区初步形成新材料产业集群,推动了区域产业结构升级和资源整合;此外,通过新型工业化示范基地创建工作,全国已建设了48个新材料领域相关基地,形成了一批发展载体。

(3)新材料产业投融资分析

近年来由于我国在航空航天等多个领域技术的突破,对新材料的需求不断提高,而“十三五”也对新材料有具体的规划。因此,新材料行业投资趋势从2015年开始回暖,案例数达到42起,而披露投资金额为19.6亿元。而到了“十三五”元年的2016年,案例数为43起,披露投资金额出现大幅提升,达到53.53亿元,超过2015年披露投资金额的2倍。

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从投资地域上来看,北京、上海、广东以及江苏最受投资者青睐,而广东地区投资案例数达到53起,披露投资总金额达到45.25亿元,均位居第一;北京则以43起案例,39.22亿元的披露投资金额屈居第二;上海共发生37起投资案例,披露投资金额为16.78亿元,与广东和北京差距较大,位居第三。可以看出,投资者对经济发达地域的投资热度高。

从投资阶段情况来看,2011-2017Q1期间,我国新材料行业投资者基本聚焦成熟期以及扩张期的投资。其中,成熟期发生74起投资,位居第二,但披露投资总金额达到111亿元,独占鳌头。而扩张期共发生85起投资,数量位居第一,披露总投资金额为30.6亿元,位居第二。而投资初创期及种子期无论案例数量还是投资金额均与成熟期及扩张期有极大差距。投资者对新材料行业投资较为谨慎。

八、硬科技之六:新能源领域发展分析

自2016年12月30日零时启动的、跨越2016年和2017年的空气重度污染将连续超过200个小时,北京持续空气重度污染以及连续预警总时长创历史之最。2017年1月6日,中国首都北京1月4日宣布,再次延长空气重污染橙色预警至1月7日左右。这是自2016年12月30日本轮空气重污染警报启动以来北京市第二次延长预警。

能源和环境是当今人类面临的两大问题。目前,石化燃料是人类生产、生活的主要能源。随着全球能源使用量的增长及不科学的使用,石化燃料等不可再生能源将日益枯竭,并且对环境产生了严重的影响,新能源的开发迫在眉睫。

新能源指在新技术基础上,可系统地开发利用的可再生能源,包含了传统能源之外的各种能源形式,主要包括太阳能、风能、核能、生物质能、海洋能、氢能等。相对于传统能源,新能源具有污染少、储量大的特点,这对于解决当今世界严重的环境污染问题和资源枯竭问题具有重要意义。

(1)新能源产业市场分析

当今全球能源处于石油向新能源过渡的后石油时代,原油价格的下跌引发全球地区能源结构的变动。石油进口国大量储备石油,但同时也给新能源创造了发展机会。从国家层面看,美国、英国、日本以及德国等国家,作为能源消耗大国依旧严重依赖石油(原油及天然气),而法国由于对核能的大规模应用,使得核能在能源结构上的占比达到38.7%,独领风骚。同时,部分欧洲国家如挪威及瑞典,清洁能源占比已经超过50%。2010年,全球能源消费总量为119.78亿吨油当量,,但到了2015年,全球能源消费总量达到131.47亿吨油的当量,5年间增长了9.76%。

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2016年,全球清洁能源平均为14.6%,我国清洁能源份额为13%,低于世界平均水平,也低于美工的14.7%。但是我国清洁能源发展迅速,从2012年至2016年全球平均增加了1.5%,但中国增加了3.7%,而美国仅增加1.2%,我国正在加快对新能源的使用步伐。从新能源总装机容量来看,2011年总装机容量为28917亿千瓦,2016年达到了57511亿千瓦,预计2017年能达到65993亿千瓦,呈逐年上涨趋势。

(2)新能源产业发展动态及趋势

趋势一:智慧能源产业链逐步形成,能源+互联网概念逐步渗透。智慧地球作为2009年由国际学术界提出的新概念,其倡导的互联互通改变人类世界的运行方式涉及数十亿人的工作和生活。而智慧能源也是当中重要的一环。

目前,我国智慧能源金城和能源互联网的工作进展迅速,2013年11月“智慧能源产业技术创新战略联盟”成立,2015年2月“全国智慧能源公共服务云平台”启用,2015年3月IEEE1888倍ISO/IEC纳为能源互联网产业国际标准。智慧能源产业正一步步朝着可持续发展能源体系迈进。同时,智慧能源的相关产业链也逐渐形成,上游包括Intel、Cisco、中国电信等企业加入,中下游有哲达、中能兴科等一批新型节能技术服务产业群。未来,能源+互联网的概念将持续渗透,智慧能源发展潜力巨大。

趋势二:全球风电强国聚焦海上风电,我国海上风电在政策推动下加速发展。海上风电技术开发相较陆地风电晚,且运行环境复杂、开发难度较高,因而开发十分有限。但海上风能由于具有资源丰富、发电功率大、运行稳定等优势近年来受到了全球风能强国的重点发展。目前,英国、德国等欧洲国家海上风电已经进入规模化发展阶段,技术开发已日趋成熟。截至2016年末,全球海上风电装机容量已达14.3吉瓦,而装机容量前五名分别是英国、德国、中国、丹麦、荷兰。其中英国占比接近40%,领跑全球。

我国海上风能资源丰富,据估计,我国海上风电资源约为7.5亿千瓦,具有巨大的开发潜力。而目前我国海上风电较之陆地风电发展还相对滞后,并且我国沿海地区风能资源丰富,且电能消耗能力更强,更适合发展风电。从政策层面看,国家能源局发布了明确的海上风电规划,根据《风电发展“十三五”》,重点推动江苏、浙江、福建、广东四省的海上风电建设,累计并网规模占全国规划规模90%,同时积极推动天津、河北、上海等地区的海上风电建设。预计到2020年,全国海上风电开工建设规模达到10.05吉瓦。

趋势三:我国重视弃光限电问题,分布式光伏发电迎来春天。我国光伏发电近年来的高速发展固然可喜,但由于光伏发电应用市场长期大力投资集中式光伏电站,因此使得弃光限电问题长期无法有效解决,而分布式光伏项目的发展也受到了阻碍。截至2016年,我国光伏发电累计装机容量达到78吉瓦,但分布式占比仅15%,而集中式光伏电站装机达到了85%,发展局势极为不均衡。为此,国家能源局于2014年发布了《关于推进分布式光伏发电应用示范区建设的通知》,当中提及鼓励社会投资分布式光伏发电应用示范区,并计划简历多个示范区。而随着新政的陆续出台,分布式光伏发电势必受到更多关注,未来有望实现高速发展。

趋势四:我国核电技术领先,出海趋势显著。核电作为高端制造业的代表,具有极高的商业价值,而我国对于核电的开发及应用位居全球前列,已经具备对外贸易的实力。虽然日本福岛核事故引发的危机使全球核电发展受到一定影响,但由于核电在温室气体减排中所起到的巨大作用和核电安全技术的进一步提升,许多国家和地区仍把核电作为能源结构调整的重要方向,国际核电市场依然广阔。

近年来,我国核电出海动作频繁,我国当前已经与30个国家签订了双边核能合作协定,技术应用优势将为我国核电在海外收获不俗的成果。同时,为了加强相关企业在“出海”过程中的沟通交流,以在国际竞争中形成合力,在国家有关部门推动下,中核、国核技、中广核等发起成立了中国核电技术装备“走出去”产业联盟,它的成立在形式上为我国核电企业抱团出海提供了合作机制,将推动中国核电企业在国际市场上由“单兵作战”进化为“强强联合”。

(3)新能源产业投融资分析

新能源的投资风向总是受到化石能源的价格以及能源危机效应的影响。2011年,我国对新能源的投资热度较高,案例数达到35例,而披露投资总金额为37.52亿元,但随着美国页岩油革命以及OPEC对原油供应的提高,原油价格暴跌使得新能源的投资热度迅速下降。

可以看出,2011-2014年我国对新能源的投资起伏较大。但到了2015年,由于新能源技术的逐步突破,规模化应用逐渐实现,以及化石能源价格的提升、人类危机意识的逐步提升等因素的共同促进下,新能源投资重新火爆。2015年共有67起投资案例发生,而总金额达到106亿元。而2016年投资案例数达到69起,投资金额高达211.14亿元。2017年仅一季度,披露投资总金额就达到了125.26亿元,投资热度持续提升。

从新能源投资地域上来看,2011至2017Q1期间,北上广以及浙江、江苏等发达地域最受投资者喜爱。从投资案例上看,北京市以77起居首,而上海与广东则以49起并列第二。浙江以16起投资案例位居第三。从投资金额上看,广东地区披露总投资金额达到160.73亿元远超其它,北京以52.66亿元位居次席,上海则以39.72亿元居于第三。

2011-2017Q1期间,我国新能源行业投资阶段从案例上看,扩张期的投资案例达到119起,独占鳌头;成熟期则以68起投资案例居于第二;初创期则以42起投资案例位居第三。从披露总投资金额来看,2011-2017Q1期间四个阶段的金额分布较为均匀,可见投资者对处于新能源各阶段的企业均有涉及,投资张力较大,市场热度高。其中,扩张期披露总投资金额以158.03亿元居首,而初创期以136.03亿元位居第二,种子期则以130.76亿元居于第三,成熟期以125.31亿元位居末席。

九、硬科技之七:智能制造领域发展分析

无人超市、无人驾驶、无人酒店、无人餐厅,一个个新词在不断冲击着我们的眼球,就在2017年8月马云的无人工厂也来了。这里没有了埋头苦干的工人,取而代之的是不停往返的机械手以及地表穿插有序的轨道,原先200多人的工厂,如今只需20人就可以正常运转。其实,现在很多企业都在践行着智能化的改造,通过智能制造一步步让中国的工厂变得更先进、更安全。

智能制造(Intelligent Manufacturing,IM)是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统,它在制造过程中能进行智能活动,诸如分析、推理、判断、构思和决策等。通过人与智能机器的合作共事,去扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动。它把制造自动化的概念更新,扩展到柔性化、智能化和高度集成化。今后随着互联网的高速发展,大部分的商业逻辑都将摧毁重建,大部分的传统企业都将重头再来,以智能机器为代表的第四次工业革命正在来临。

(1)智能制造产业发展阶段分析

能制造发展需经历自动化、信息化、互联化、智能化四个阶段。自动化是淘汰低自动化水平的设备,升级为高自动化水平的智能装备的过程;信息化是指产品、服务由物理到信息网络,智能化元件参与提高产品信息处理能力;互联化是建设工厂物联网、服务网、数据网、工厂间互联网,装备实现集成;智能化则是通过传感器和机器视觉等技术实现智能决策。

我国目前仍处于“工业2.0”(电气化)的后期阶段,“工业3.0”(信息化)还待普及,“工业4.0”正在尝试尽可能做一些示范,制造的自动化和信息化正在逐步布局。

智能制造体系是基于新一代信息技术,贯穿设计、生产、管理、服务等制造活动各个环节,是先进制造过程、系统与模式的总称。

智能制造过程是指通过自动化装备:机器人、高端数控机床、自动化集成装备及通信技术实现生产自动化,并能够通过各类数据采集技术,如传感器、RFID、机器视觉等,以及应用通信互联手段如工业物联网,将数据连接至智能控制系统(MES、DCS、PLC 等),并将数据应用于企业统一管理控制平台(ERP 等),从而提供最优化的生产方案、协同制造和设计、个性化定制,最终实现智能化生产。

(2)智能制造产业前沿技术

智能制造产业发展迅速,涵盖领域非常广泛。在自动化设备、工业信息化、智能生产等领域更是日新月异做出了突出的贡献。3D打印、机器人工厂等等已经逐渐进入到生活当中,不再是遥不可及。

增材制造技术及微型3D打印技术:增材制造(Additive Manufacturing,AM)俗称3D打印,是融合了计算机辅助设计、材料加工与成形技术、以数字模型文件为基础,通过软件与数控系统将专用材料,按照一定方式逐层堆积,制造出实体物品的制造技术。相对于传统的、对原材料去除-切削、组装的加工模式不同,是一种“自下而上”通过材料累加的制造方法,从无到有。这使得过去受到传统制造方式的约束,而无法实现的复杂结构件制造变为可能。

打印技术已逐渐应用于我们的日常生活中,不论在家具制造还是工业中都起到了巨大的作用。一方面,建筑业、家具业、船舶业等领域正不断追求能够生产更大尺寸零部件的3D打印设备;另一方面,医疗、电子等产业则在持续探索更精微的3D打印产品,致力于让3D打印机在纳米级的制作过程中游刃有余。微型的3D打印技术便可以打印包括导电油墨和细胞等许多微小产品,对多个行业产生了重要影响,并有望打印出精密的电子设备和人体器官,开启了3D打印的新篇章。

工业协作机器人:协作机器人(Collaborative Robot),指被设计成可以在协作区域内与人直接进行交互的机器人。种更加高效的工业机器人,具有超高的产线适应能力,能胜任很多种工作以及一些复杂的工作。将人工智能与机器人技术结合之后,使用者在“训练”机器人进行生产操作的时候,进行编程也变得十分容易。

(3)智能制造产业投融资分析

总体来看,中国智能制造领域投资案例数量趋于稳定,投资金额逐年走高。2011-2013年,智能制造领域的投融资热度相对比较冷淡,除了2012年北汽股份一笔32亿元的融资拉高了当年的投资额。

从2015年开始,随着《中国制造2025》的陆续推进,对智能制造行业政策上的不断鼓励,机构对智能制造企业的关注度也逐渐提升,同时也更加注重企业的质量:包括企业的规模,拥有的专利数量以及企业管理人员的整体素质上,具体反映为单笔案例的投资金额更高,偏好于二级市场一些相对较为成熟的企业上。2017年第一季度的投资额已经接近2015年的总投资额,表明机构对于该领域仍然持续看好。

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投资机构更倾向于拥有一定技术壁垒与成熟商业模式的企业。早期轮次上,投资机构偏好A轮投资,一方面这些企业拥有一定的技术背景或是在细分领域上已经有所扎根,另一方面其未来潜力较大,如果机构能够成功退出,能够带来的回报十分丰厚。从投资金额上看,机构热衷于投资上市定增,一方面也是2015年A股经历了大牛市,在定增监管收紧之前的投资收益显著,另一方面,我国智能制造的上市公司通常具有优秀的技术底蕴,其中一些实力强大的国企也是受“中国制造2025”战略最为直接的受益者。

从投资机构投资的企业来看,多以成熟期为主,因为制造业是强调技术沉淀和标准化运作的行业,我国诸多优质的企业,在智能制造领域上坚持走自主研发,创新突破的道路并且取得了相当的成绩,如科德数控的五轴数控机床,埃斯顿的工业机器人等。新兴的智能制造企业更多的停留在热点概念阶段,因而投资机构更加青睐于上市或者新三板挂牌企业,他们已经在市场上口碑良好且掌握了较为成熟的核心技术。

十、硬科技之八:航空航天领域发展分析

2015年,中国兵工集团与阿里巴巴集团各出资50%设立千寻位置网络有限公司,公司理念是“互联网+位置(北斗)”,通过北斗地基一张网的整合与建设,构建位置服务云平台,以满足国家、行业、大众市场对精准位置服务的需求。此番互联网巨头的入场,北斗产业链将有望脱离研发企业散乱的格局,开始迈入兼并整合期。

航空航天作为一个以现代科学为基础的高新技术产业,向来是国民经济和国防建设的重要组成部分,我国从“十五”到“十二五”以来,一直秉持“寓军于民”的政策,大力发展军用航空航天行业,进行军制改革,并且在军事航空航天实力双方面实现巨大飞跃。

“航空”是指飞行器在地球大气层中的航行活动,可细分为多个独立的行业和领域,例如航空制造业、民用航空业等;“航天”又称空间飞行、宇宙航行,泛指航天器在地球大气层外的航行活动,大体分为载人航天和不载人航天两大类。概括来看,“航空”在大气层内,而“航天”在大气层外。

(1)航空工业发展概述

航空工业是研制、生产和修理航空器的工业,是典型的知识、技术和资金密集型产业,产品和工艺高度精密,属于现代科技成果的综合,也属于军民结合型工业,反映了一个国家科技和工业的发展水平。

随着航空技术的发展,现代飞机已经由最初的由机体、发动机及简单操作系统构成的飞行机器演变成为综合机体技术、发动机推进技术和机载辅机技术于一体的航空运载平台。其中,飞机结构设计与强度、航空材料、航空动力、航空电气工程、航空推进系统、飞行控制系统、惯性组合导航系统、航空电子、人机与环境工程、航空仪表与测试、应急救生、航空维修工程等等都是航空工业中很复杂的系统,涉及专业的航空技术,可以说航空产业是“制造业之花”,集制造业先进技术于一体。

(2)航天工业市场分析

2015年12月,太空探索技术公司(SpaceX)成功回收了发射出去的火箭,成为人类航空航天技术史上划时代的一天。未来,巨型充气式空间站会让人类实现旅居太空的梦想,让太空探索行进更远。这些都将成为未来航空航天的发展大趋势。人类探索天空的脚步不曾停歇,依靠这些新科技,我们将会探索更广阔的宇宙。

(3)航空航天工业投融资情况分析

航空航天行业一直都被全球投资家所关注。2016年底,卫星行业美国卫星初创企业OneWeb完成了12亿美元的融资,其中孙正义投资10亿美金,计划发射800颗小卫星,布局卫星互联网。航天行业方面,巴菲特以370亿美金收购了飞机零部件以及能源生产设备制造商精密机件公司(Precision Castparts Corp),这也是巴菲特有史以来的最大收购案。

在外国投资者关注的同时,我国航空航天行业的投融资在“十三五”的影响下出现了较大幅度增长。2015年达到了23.40亿元的披露总投资额,案例数达到了82起。而作为“十三五”元年的2016年,投资热度得到了保持,披露投资金额为27.3亿元,案例数为71起。2017年一季度,中国航空公司、易方达基金、中国航空油料集团公司等联合投资中国国际航空股份有限公司112.18亿元人民币,由于金额数量较大,因而直线推动了2017一季度总披露投资金额,使得其远超其它年份。

从地域上看,在北上广以及浙江地区发达的经济依托下,航空航天投资热度远超其它,广东地区则以126.28亿元的披露投资额独占鳌头。

航空航天行业具有极高的门槛并且拥有较长的投资周期,所以投资者往往更倾向于成熟期的投资。2011-2017Q1年期间,投资者对航空航天行业处于成熟期的企业披露投资金额达到了190.01亿元,一枝独秀,案例数为58起。而扩张期的投资案例数达到了82起,位居第一。可以看出,投资者对航空航天行业投资态度谨慎,扩张期及成熟期受到青睐。

【重磅】2018中国八大前沿硬科技产业分析

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