大族激光深度研究:激光龍頭優勢顯現
- 來源:未來智庫
- 發布時間:2019/06/29
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一、立足激光加工,二十年成就激光設備龍頭
1.1、深耕激光設備,二十年成長鑄亞洲激光龍頭
公司自1999年創立以來,維持了18年的高速增長趨勢,營收增長230多倍;自2004年上市以來,營收增長17倍。2018年營收達110.3億元,同比小幅下降4.6%,預計2019年仍能保持營收增長的趨勢。目前大族激光已是亞洲最大,全球第二的激光設備企業。根據2017年全球激光設備廠商發布的相關數據,德國通快仍保持行業領先地位,全年收入35.5億美元,大族激光以17.69億美元(使用歷史時期匯率換算)位列第二。相干、IPG、Ⅱ-Ⅵ、恩耐位列三至六位,均在市場中占據一定份額。
立足上游來看,大族激光在研發投入上領先同行,注重向上游推進自主研發,自產激光器。激光器能否自制和自制比例是衡量公司發展和技術水平的重要因素。公司小功率激光器業務已基本采用自制激光器,因而實現了小功率業務上高于40%的毛利率,這一毛利率在行業內處于領先水平,而小功率激光設備是公司最大收入來源,在上游核心原材料上實現的自制,成為了公司的一大重要盈利點與核心競爭力。
公司在中小功率光纖激光器已經部分實現量產和自用,并已有數千臺出貨。公司自主研發的Draco系列皮秒激光器實現規模銷售,作為新一代核心光源,打破了國外在核心光源的壟斷,在LED晶圓、藍寶石、玻璃等脆性材料切割領域,大族所自制的原材料基本替代了進口。自主研發的DracoTM系列紫外激光器采用模塊化設計實現不同功率、頻率、脈寬的多參量輸出,滿足不同行業需求。公司未來在大功率光纖激光器的突破將具備更大意義,將助力大功率業務大幅降成本和出貨放量。
立足下游來看,從公司最新的業務及產品結構來看,公司當前主要產品包括激光打標機系列、激光焊接機系列、激光切割機系列、新能源激光焊接設備、激光演示系列、PCB鉆孔機系列、工業機器人等多個系列200余種工業激光設備及智能裝備解決方案。大族激光具備為國內外客戶提供一整套激光加工解決方案及相關配套設施的能力。公司產品涉及IT制造、新能源動力電池制造、電子電路、儀器儀表、計算機制造、家電廚衛、汽車配件、精密器械、建筑建材、五金工具、城市燈光、珠寶首飾、工藝禮品、食品及醫藥包裝等多個行業。
同時在公司面向下游的銷售渠道及配套售后服務上,大族在國內擁有行業內完善的銷售及售后服務網點,覆蓋全國范圍,海外擁有分支機構及代理數十家,并成立了專門的行業服務部門,為不同行業的客戶提供工藝分析和全方位應用解決方案,使激光技術與各行業的制造工藝實現無縫對接。公司多項核心技術處于國際領先水平,與全國多所著名大學等建立了戰略合作關系,聯合成立相關實驗室及人才培養基地等項目。生產在其來料、加工、整機、出貨各環節嚴格把控,確保產品性能和質量,且多個系列產品獲得過歐盟CE認證。
1.2、業務橫縱不斷拓寬,板塊實現全面布局
從激光行業的歷史發展情況來看,很多巨頭公司無一例外均是通過內生外延不斷拓寬自身的業務版圖。大族激光自上世紀90年代創立至今,不斷強化“內生+外延”式的均衡發展。從早期主營各類激光標記、焊接、切割等,而后不斷拓寬PCB業務、機器人、半導體、顯示面板及消費電子等業務,逐漸拓寬業務領域,形成事業部布局,加強產業鏈上下游領域延伸。從單一產品模式逐漸面向不同需求的客戶,生產專業的高端定制化產品。
1996年公司創始人高云峰先生在深圳市創立大族實業有限公司,進入激光加工領域。公司注重研發并于1997年獨立開發出國內第一套自主知識產權的振鏡式打標軟件。1999年大族激光科技有限公司成立。并于2002年制造出中國第一臺PCB激光鉆孔機,正式進入PCB領域。公司于2004年在深交所上市,主要從事激光加工設備(激光標記、焊接、切割)及PCB鉆孔機的研發、制造和銷售。次年公司研制的兩款激光打標設備獲得CE認證,并完成股權分置改革。2006年公司上線ERP和CRM系統,加速信息化建設。
2008年公司募投激光標記設備、激光焊接設備擴產建設項目,及配套生產基地項目,旗下子公司深圳市大族數控科技有限公司收購PCB測試設備領域國內市場排名位居第一位的深圳麥遜電子有限公司61%股權進軍PCB檢測設備領域,拓展公司PCB設備業務的產品鏈,提高公司PCB業務的市場地位。2009年公司獲取蘋果公司產品訂單,進入蘋果產業鏈,拓展消費電子領域,并加大對LED、太陽能等領域專用設備的研制、開發投入,完善公司在LED產業鏈布局,新能源、新光源行業設備逐步成為公司未來新的增長點。
2011年公司面對特定的客戶群進行個性化生產,印刷事業部完成海外收購,進軍高端印機市場。2012年公司小功率激光設備及產品銷售大幅增長,高端裝備研發取得突破,收購美國GSI公司下屬德國BaublysLaser公司和美國ControlLaser公司的激光打標系統業務,探索走向國際化的新商業模式。2014年,公司激光技術+自動化技術+資本平臺的先天優勢加速機器人領域的自動化業務發展,互聯網運營平臺促進業務增長。
2015年公司小功率激光設備細分行業開拓取得成果,大功率激光設備銷售持續增長,機器人產業實現全面布局,激光器研發取得重大突破。2016年在原有業務保持快速發展的基礎上,公司全面布局機器人產業,系統集成業務加速發展。2017年公司奠定PCB行業專用設備龍頭地位,積極應對PCB行業工業4.0需求;持續布局半導體及顯示面板行業;成立新能源裝備事業部,鋰電池裝備整線供給能力得到提升。
目前,公司業務主要分激光業務與自動化業務兩大部分。其中激光業務約占營業收入的七成以上,包括小功率設備和大功率設備,小功率設備仍為收入主要來源,主要包括IT業務、半導體與顯示面板、新能源裝備、部分PCB業務及其他小功率設備。其中IT業務中面向A客戶的業務為主要獲利來源。自動化業務約占營業收入的20%,其中包括PCB業務、LED設備及產品、激光制版及印刷設備,其中PCB業務比重較大,激光制版及印刷設備近幾年份額逐漸減少,幾乎已被公司淘汰。
在2018財年,由于A客戶創新減少帶來的來自A客戶訂單減少導致的消費類電子業務大幅下滑,但大族激光在顯示面板、PCB業務和新能源裝備業務上實現了營收與業績的快速增長,整體營收同比上年略有下滑,歸母凈利潤仍實現了同比增長。
1.3、公司扁平化發展,事業部機制助力下游應用拓展
在經歷早期的粗放式經營后,隨著企業日益發展壯大,為了應對企業規模擴大和產品經營多樣化對企業管理帶來的挑戰,公司在組織架構上轉向扁平化,實行事業部機制,即在總公司的領導下設立多個事業部,把分權管理和獨立核算聯系起來,按照產品劃分經營單位并建立與之配套的獨立核算管理體系,開啟總公司作為一級平臺、事業部作為二級平臺的平臺化管理模式。通過不斷完善扁平化的組織管理架構以及與之配套的獨立核算,給予部門主管人員更大的自主權和經營靈活性,完善相應監管和激勵機制,進一步提高部門工作人員的工作效率,促進公司整體效率的提升。
除了傳統的小功率激光、大功率,率激光外,當前公司已對PCB、LED、半導體、面板顯示、新能源鋰電等高景氣子行業成立專門的事業部進行布局。通過設立專門的事業部,更有利于精準把握下游子行業的市場動向,有助于帶動領域內新增產品需求放量。
與國外激光加工設備企業和IPG等上游廠商相比,大族激光的優勢在于銷售渠道網絡、本土化優勢、對客戶需求響應快速和可提供小批量產品定制化服務等,實行事業部的組織架構對于建立這些優勢具有很大的幫助作用。大族激光主要的事業部及相關經營范圍如下:
1.4、持續高研發投入,加強產業垂直布局
在激光加工設備中,激光器是核心,占其成本約30%—40%。根據公司2014—2016年年報披露,小功率激光設備的毛利率大概是40%,大功率激光設備的毛利率大概是30%。小功率激光設備的毛利率高于大功率激光器的重要原因在于小功率激光器公司能夠自產,而大功率激光器依賴進口。實現激光器及其他核心部件的激光加工設備自產的企業將具有很大的成本優勢和購買部件時的議價能力。激光加工設備產業為技術密集型產業,具有高技術壁壘,相關產品還具有較強的定制化特點。因此激光類企業,需要持續強化其資本開支與技術研發投入,以維持其行業領先優勢。
大族激光高度重視其技術研發,研發投入逐年增加,2018年研發支出9.93億元,占營業收入比例9.00%。根據申萬行業分類,我們電子行業中的226家上市公司2017年的研發占營業收入比例進行了統計并排序,行業平均水平為6.19%,中位數約為4.43%。尾部研發占營收比重較高的公司主要為半導體設計類公司,這類公司由于多數目前營收規模較小,因而研發收入比較高。考慮到相關數據影響,大族激光在電子行業中的研發營收占比屬較高水平。
從研發人員數量來看,大族激光隨著業務規模的增長,其研發人員絕對數量及總占比持續提升。截至2018年末公司在職研發人員4513人,團隊涵蓋激光光源、自動化系統集成、直線電機、視覺識別、計算機軟件和機械控制等多個領域,多領域的持續性高研發投入,也使得大族具備快速切入機器人及自動化領域的先天優勢。從專利數量上來看,隨著研發投入的持續,累計專利數量也在持續穩步提升,截至2018年末公司在手專利數量達3562件,其中超過50%為國內實用新型專利。
持續的高研發投入使大族激光在小功率激光器自制方面取得了重大進步,涵蓋燈泵譜激光器、光纖激光器、半導體激光器和特種激光器。公司在2018年中國國際工業博覽會上發布了首款飛秒激光器,也是國內首款達到20W的飛秒激光器,目前已經小批量試產,未來將推出更高功率的產品。同時還展示了量產并銷售的首款固體皮秒激光器。根據公司預測,飛秒激光器和皮秒激光器的自制,將顯著降低相關設備的成本,為公司帶來顯著的成本優勢。
1.5、三輪業務高速成長,有望迎來成長新周期
大族激光自2004年上市以來,從開始的內部發展渠道建設到組織架構調整各領域共同發展,再到產品高端化、定制化、消費電子創新,期間經歷了三次主要成長周期。2017年在蘋果十周年產品技術創新的帶動下,營收及盈利再創歷史新高。進入2018年小功率激光設備在其它細分應用市場取得了進一步的快速發展,我們認為隨著5G創新對消費類電子終端功能多樣化的帶動,以及PCB、顯示面板、新能源、半導體及LED等下游市場國產化應用的提速,大族激光有望進入一輪高成長周期。
第一輪周期:2004—2008年,激光行業爆發式增長,小功率設備迅速發展。公司早期以激光打標為主,后不斷開發焊接、切割、制版業務的產品類別,同時改變經營模式使產品逐漸覆蓋全國成為全面的小功率激光加工設備供應商。從大環境來看,中國加入世貿后經濟高速增長,服裝、皮革、電子元器件等領域全面開花,激光應用行業也爆發式增長,這些行業幾乎都應用到公司的設備,公司凈利潤實現高速增長。隨著2008年次貸危機爆發,國內經濟增速放緩,公司傳統客戶也面臨轉型,加之快速增長時期公司疏于管理導致當年公司股價迅速下滑。
第二輪周期:2009—2011年,調整公司組織架構,各領域“扁平化”成長。公司在保持小功率設備穩定發展的同時積極發展PCB、LED及光伏等市場前景廣闊的新領域。調整公司內部管理體系,制定部門獨立銷售收入及成本核算體系,建立以利潤為中心的激勵及考核方式。國內經濟逐漸復蘇,公司小功率設備盈利逐漸恢復,光伏領域獲利明顯,公司股價上揚。但隨著11年LED、新能源業務未能達到預期,多元化發展為市場詬病,公司股價回落。
第三輪周期:2012—2016年,剝離非核心業務,消費電子不斷創新。在11年末,公司逐漸剝離了光伏、養老、數碼影像等業務后,聚焦激光精密加工業務,部門轉變事業部獨立運營,公司整體效率提升。12年蘋果對智能機產業鏈相關激光設備需求增加,公司業績大幅提升,銷售額達14億,覆蓋了大功率切割和PCB業務的附增長。13年盡管蘋果相關業務回落,但公司大功率、PCB及光纖激光等業務全面提升,公司收入持續增長。14至15年蘋果AppleWatch、iPhone6等新品進一步提升高端小功率設備的需求,帶動公司業績增長。而16年伴隨蘋果創新能力下降,公司受到相關影響,股價逐漸回落。
2017年步入新周期,消費電子產業鏈全面滲透,客戶創新帶動公司創新。公司小功率業務地位穩固已經切入消費電子產業鏈各個環節,大功率逐漸替代進口,新能源、OLED、半導體等行業專用設備持續放量。蘋果迎來十周年紀念,產品創新帶動公司的業務規模創歷史新高。
我們認為5G應用周期的到來,有望繼續帶動消費類產品激光及自動化設備需求持續提升,PCB、新能源、顯示面板、LED、半導體、大功率等領域設備受益下游國產產商應用需求,未來3-5年仍有望保持較高的復合增速。大族有望開啟新一輪的成長周期。
二、激光行業加速滲透,國產替代長期成長空間可期
2.1、激光器工作原理及分類
激光是20世紀以來,繼原子能、計算機、半導體之后,人類的又一重大發明,激光技術在材料加工、通訊、醫療美容、研發與軍事、儀器儀表與傳感器等領域均有應用。按增益介質、運轉方式、輸出波長、發射功率、脈沖寬度等,材料加工用激光設備可進行不同分類。
按照顯示波段的不同,激光器可分為遠、中、近紅外激光器、可見光激光器、紫外激光器等。一般根據不同物質可吸收的光波長范圍選擇不同的激光器。
按照脈沖寬度的不同,脈沖激光器可進一步分為納秒激光器、皮秒激光器和飛秒激光器,一般而言,脈沖時間越短,單一脈沖能量越高,加工速度越快,加工量越大,脈沖寬度越窄加工精度越高。
2.2、行業壁壘高,激光器技術附加值最大
根據OFweek的研究數據2017年材料加工以41.3%的市場占比,成為激光設備的第一大應用領域,并且近年來份額有持續提升趨勢。材料加工用激光設備,主要由激光光學加工系統、機械傳動系統、電子控制系統及輔助系統組成。其中激光光學加工系統是核心部分,它由激光器、激光加工頭與光學元器件三大部分組成,其中激光器的技術附加值最高。
激光器是激光加工設備的核心部件,其重要性猶如CPU之于計算機,也是激光設備中技術含量最高的部件,激光行業本身由于其資金需求規模和技術存在較高的壁壘。對激光器加工行業來說,在外延材料和芯片領域的專業研發人才十分稀缺,專業技術集中在少數發達國家;前期研發投入較大,為滿足不同行業的需求,后續的技術更新和產品升級同樣需要較大的研發投入和資金支持。而且由于規模化生產需大量的測試檢驗儀器和生產工藝設備,也需要大量的資金投入。
根據國外激光器領軍企業IPG披露的數據,激光器占據了其激光設備成本的40%,其銷售毛利率接近55%,銷售凈利率接近26%。國內德邦激光、天弘激光、嘉泰激光等年報數據也顯示,激光器在激光加工設備中的成本占比也均超過40%。近十年來,以通快集團為首的一系列激光裝備公司相繼進入光纖激光器市場搶占藍海。包括中國在內的一系列國家更是將研究開發新型高功率、高光束質量的大功率半導體激光器作為一個重要研究方向,以滿足要求更高激光功率密度的激光材料加工應用的需求。
在各種激光器中,光纖激光器由于其電光轉化效率高、輸出功率高、維護費用低等特點,受到廣泛關注,被稱為“第三代激光器”,目前光纖激光器市場份額增長迅速,在工業激光器中的占比由2013年的33.82%上升至2017年的47.26%,2014年取代CO2激光器成為份額最大的激光光源,光纖激光器市場規模的絕對金額5年復合增速接近25%。2014年,光纖激光器超越了CO2激光器成為份額最大的激光光源。實現光纖激光光源的逐步自制,已成為設備類企業向上游業務垂直延伸,以實現成本自主可控的業務重點之一。
2.3、激光產業鏈完備,下游應用不斷拓寬
自上世紀60年代第一臺激光器問世開始,經歷半個世紀的發展,激光產業鏈已經極其完備。激光行業上游主要為光學材料、光學元器件、機械、數控等,中游包括各類激光器(CO2、YAG、光纖、半導體、燃料)等對應的激光設備,下游已逐漸滲透至汽車、鋼鐵、造船、航空航天、電子通信、醫療、軍事、科研等多個方面。目前,激光正以其優質的性能在各行各業加速滲透,并延伸到更多的行業,滲透率與增量應用都在穩步提升。
在激光產業鏈上游,尤其是作為激光器核心外延材料的光學材料和光學元器件,都存在較高的技術壁壘,對相關廠商的自主研發能力和創新能力有較高的要求。大族擁有涵蓋激光光源、自動化系統集成、直線電機、視覺識別、計算機軟件和機械控制等多方面復合研發隊伍已接近4000人,多領域的持續性高研發投入,也使得大族具備上游供應鏈的整合能力,同時具備快速切入機器人及自動化領域的技術優勢。從專利數量上來看,隨著研發投入的持續,累計專利數量也在持續穩步提升,截至2017年末公司在手專利數量達2486件,其中超過50%為國內實用新型專利。
從產業鏈上游來看,大族激光已經具備了中游激光器自主研發的能力,以及創新團隊優勢,而產業鏈上中游客觀存在的技術壁壘,也有助于大族等具備產業鏈垂直整合能力的企業,在行業中鞏固優勢地位。此外,公司將全面參與工業4.0智能制造,強化涵蓋電機、傳感器、控制系統、減速機、激光雷達等各個核心零部件的自主科研平臺,為客戶提供附帶激光工藝解決方案的自動化生產線。大族精密傳動負責諧波減速器和激光雷達的研發和生產,結合大族電機產品,關鍵零部件已經批量使用在公司內部機器人本體中,后續有望開始對外銷售,打破關鍵零部件國外壟斷局面,鞏固公司在產業鏈上游的優勢。
位于產業鏈中游的激光器,作為整個激光設備的核心組件,涉及激光元器件的集成,其技術壁壘和工藝制造難度都是整個產業鏈最高的,占據了整個產業鏈的價值高地。目前產業鏈上游市場集中度較高,隨著上游核心器件的成熟和競爭格局的優化,將有利于中游激光器制造技術的進一步成熟,從而促進激光器價格的逐步下降,并帶動下游激光設備的應用滲透。目前在中高功率激光器,基本上仍以IPG等海外廠商供應為主,而在低功率激光器,國產技術滲透較快,國產率也已較高。結合下游市場應用的多元化,以及產品的定制化特點,大族在不斷拓展產品種類的同時,也在組織架構上采用了事業部機制,當前公司已對PCB、LED、半導體、面板顯示等高景氣子行業成立專門的事業部進行布局。通過設立專門的事業部,更有利于精準把握產品需求的市場動向,靈敏的調整產能及開發新的產品。而中游激光器的逐步自制,也有望帶動采購成本的下降,以及公司整體產品競爭力的提升。
在產業鏈下游,隨著中游激光設備技術的不斷成熟,激光加工效率逐步提升,激光設備在各類下游加工應用領域的競爭力也不斷增強。近幾年全球激光器下游市場規模增速可觀,來自LaserMarketsResearch的數據顯示,近5年復合增速達8.5%。在若干細分應用領域中,與材料加工相關的激光器收入所占比重最高,達全球市場規模的42%,與通訊行業相關的激光器以42.26億美元的收入僅次于材料加工行業,兩者共占據近80%的市場份額。2017年激光器市場規模的增長驅動力主要來自于材料加工和通信領域的激光器需求持續釋放。
近幾年來,隨著制造業設備的升級以及半導體/面板/新能源等新興行業的應用,激光技術的應用需求正在加速增長,全球激光器市場規模的增速前幾年的3%左右的水平提升到2017年的8.9%的增速,凸顯了激光技術應用正在加速。目前,激光加工設備在下游不斷擴展應用場景,多樣性的加工需求以及激光設備整體成本的下降,將作為激光加工替代傳統加工的核心驅動力,產業鏈的上下聯動勢必使得激光在各行業的滲透率和增量應用持續提升。
根據光與物質的相互作用機理,激光加工可分為基于光化學效應的“冷加工”和基于光熱效應的“熱加工”兩個方面。基于“冷加工”,實現冷剝離,可將紫外激光應用于聚合物、瓷器等非金屬材料的鉆孔、光刻、表面處理等微細加工。基于“熱加工”,實現對工件的切割、焊接、打標、打孔、熔覆等表面熱處理。
激光加工屬于無接觸加工,激光能量與移動速度均可調節,非接觸特性意味著加工無需施加外力,適合精密零件和外觀要求高的產品。由于不同材質對激光光源不同波段的吸收比率相差甚遠,因此激光在金屬和非金屬類材料加工同樣得心應手,且對周邊結構損傷降至最低。相較于傳統機械加工,激光加工具備諸多顯著優勢。我們認為隨著技術的進步,以及成本的下降,將是激光設備在材料加工領域應用滲透的最主要機遇,并且傳統機械加工仍存在較大可替代空間。
由于激光的高亮度、高方向性、高單色性和高相干性的特性,在下游領域的應用中與傳統工藝相比具有效率高、速度快、精度高等優勢。目前,激光正以其優質的性能在多行業加速滲透,在具體應用方向上,主要包括激光切割、焊接、打標、鉆孔、醫療、顯示、照明、測量、熔覆、通信、微加工等。
在具體的應用領域,激光加工相比于傳統加工技術優勢明顯。在激光打標領域,通過高能量密度激光束照射工件,使其表層材料汽化或改變表面色澤的的化學反應,從而在工件表面留下永久性的文字、圖案、刻痕等標記,具有易編程、無接觸、無油墨、不易涂改、高效率等優點;在激光切割領域,利用經聚焦的高功率激光束照射到工件表面,被照射工件溫度急劇上升從而熔化、汽化、燒蝕,光束與工件相對移動,與光束同軸的高速氣流吹除熔融物質,形成光滑的切縫。具有1)切縫細窄,切角垂直,切割精度高,切面光潔,熱影響小,工件變形小;2)非接觸加工,無工件磨損,無加工模具、刀具;3)切割速度快,可平面或三維切割等諸多優勢。
在激光焊接領域,利用經聚焦的高功率激光束照射工件表面,表面熱量通過熱傳導向內部擴散,通過控制激光脈沖的寬度、能量、峰值功率和重復頻率等參數,使工件熔化,形成特定的熔池,實現焊接。激光焊接速度快、焊縫深寬比值高、焊縫小、整齊美觀,光斑小、能精確定位,光束強度易控制,可用于微、小型工件焊接。在表面處理領域,激光可用于表面改性和表面去除,處理后工件變形極小,表現卓越。
2.4、激光設備市場成長迅速,國產替代成長空間可期
根據美國StrategiesUnlimited的報告,2013-2017年,全球激光器行業收入規模持續增長,從2013年的89.70億美元增加至2017年的124.30億美元,年復合增長率為8.50%。我國激光產業雖起步稍晚,但隨著技術升級和全球制造中心的轉移,中國激光產業也逐漸步入高速發展期。
《2018年中國激光產業回顧與展望》中指出,中國激光加工行業市場規模由2013年的195億元增長至2017年的495億元,年均復合增速達25.8%,遠高于同時期的全球平均增速。目前國內激光加工行業市場規模增長趨勢向好,預計2018年國內激光設備市場規模將達600億元。
近年來,隨著消費電子、材料加工和醫療等領域的發展,激光設備下游應用需求加速釋放,激光設備市場規模將進一步擴大。根據LaserManufactureNews數據,2016年全球激光及其相關產品總值超過380億美元,其中激光器產值約為110億美元。中國激光市場總規模達80億美元,超過全球市場的21%,位居全球第二,未來仍具備較大提升空間。中國在全球激光加工市場占比逐步提升,以全球光纖激光器龍頭IPG為例,其中國區收入占比由2013年的29.65%提升至2017年的44.10%。
中國市場增速高于全球增速,有多方面的原因,包括傳統制造業升級帶來的設備更新需求,以及半導體、新能源、消費電子、OLED顯示、LED等行業轉移帶來的材料加工設備新增需求。來自LaserMarketsResearch的數據顯示,2017年全球激光器行業應用領域中材料加工相關的激光器收入51.66億美元,占全球激光器市場規模的42%,成為全球激光器應用的第一大領域,未來有望持續擴大份額;通信與半導體相關激光器收入44.69億美元,占比34%,僅次于材料加工領域;研發與軍事運用相關激光器收入9.22億美元,占全球激光器市場規模的7%;醫療美容相關激光器收入9.20億美元,占全球激光器市場規模的7%。
近年來,全球工業激光器市場規模增速可觀,成為全球激光器市場增長的主要驅動力。根據LaserMarketsResearch,近五年來,全球工業激光器收入從24.87億美元增加至43.14億美元,年均復合增速為14.76%,2017年增速已超過26.10%。切割、金屬焊接、打標、精密金屬精加工為工業激光器主要應用,2017年,全球工業激光器在材料加工方面的應用中,切割應用占35%,焊接應用占16%,打標應用占15%,精密金屬加工占8%。
相關資料顯示,2016年中國激光設備市場規模達385億元,工業激光器以63.5%的市占率居于首位。用于工業和信息領域的激光器在中國激光設備市場中所占比重高達95%,與全球激光市場的結構相一致。隨著我國工業和信息化的持續發展,未來激光設備應用仍具備長足成長空間。
近十年來,由于世界制造中心的轉移,國內大小工業部門均面臨加工技術升級的態勢。下游細分領域如消費電子等日益增長的需求講驅動中國工業激光器市場大幅增長。基于亞太地區工業部門的迅速擴張以及光纖激光器低成本,高輸出功率的優勢,用于材料加工的光纖激光器市場空間巨大。
以光纖激光器為例,國產光纖激光器品牌在與國外品牌的競爭中不斷取得實質性突破,發展速度加快。近5年來,我國國產光纖激光器的出貨量逐年增長,2017年已達到9.93萬臺。其中,低功率主要用于3C產品打標等精細加工領域;中功率主要用于金屬板切割和焊接領域,預計未來幾年銷量將保持快速增長;千瓦級以上的高功率光纖激光器主要應用于激光切割、打孔、焊接等工業領域。
低功率激光器技術壁壘相對較低,中國相關激光器廠商以打標市場為突破口,提高市占率,現在國內已基本實現自給,并出口占領國際市場。在低功率激光器領域已取得絕對成功。《中國激光產業發展報告》顯示,2017年,我國低功率(<100w)光纖激光器銷售量為 82500 臺,同比增長 17.86%,國產化率達到 96.97%。><100w)光纖激光器銷售量為82500臺,同比增長17.86%,國產化率達到96.97%。
伴隨著國內廠商的技術升級,國產光纖激光器功率和性能也在不斷提高與優化,現國內廠商在中功率激光器領域已斬獲半壁江山,國產品牌在中功率光纖激光器市場具有相當大的優勢。相關資料顯示,2017年,我國中功率(<=1500w)光纖激光器銷售量為21500臺,同比增長65.38%,國產化率達到60.47%。
高功率光纖激光器技術門檻較高,對核心器件的自產和工藝有嚴格要求,由于中國相對歐美起步較晚,現高功率光纖激光器市場仍由歐美廠商主導。但國內廠商也在奮起直追,縮小差距。相關數據顯示,2017年,大功率激光器國產化率已超10%,國產大功率光纖激光器銷售量增長勢頭良好,相比2016年,國內部分激光廠商在大功率業務領域已迎來實質性突破,高功率突破可期。
在國產化率方面,我國中小功率激光器已經能夠實現自給,高功率激光器雖目前國產化率較低,但正處于穩步提升中,國產化率從2013年的1%提升到2017年的10%。隨著大族激光等一眾國產優秀品牌在高功率激光器方面的持續發力,高功率激光器國產滲透率有望繼續升高。
另一方面,激光器領域能夠實現替代和趕超的關鍵在于核心部件自產能力的提高。以往國內沒有完整的激光產業鏈,核心零部件依靠進口,根據《2017年中國激光產業發展報告》數據,2016年中國進口激光元器件的總金額仍創新高,達13億美元,說明高端市場依然以國外企業主導。但隨著近年來國內廠商的崛起,國內龍頭企業已經實現核心部件自制,進口依賴狀況有望改善。
值得一提的是,以大族激光為代表的國內大型激光設備廠商逐漸具備激光裝備的集成能力和面向客戶需求的設備定制能力,可以為客戶提供激光裝備的一體化解決方案。設備集成和定制能力的提高將有效增強國內廠商的核心競爭力,有助于擴大國內市場份額,在低中高功率的國產替代的成長空間可期。
2.5、政策助力疊加需求增長,國產激光設備迎來高速成長期
激光加工裝備行業是國家政策重點扶持領域,早在2006年《國家中長期科學和技術規劃綱要2006-2020》中就被列為未來發展的前沿技術。在其后的數十年中,國家出臺了大小政策,多方面助力激光行業發展。近幾年,在工業4.0背景下,國家推出中國制造2025”計劃,要求創新性開展先進制造、智能制造、智能裝備等研究,針對激光制造來說,激光易于控制,可以將激光加工系統、機器人系統與計算機數控技術等相結合,柔性化程度高、加工速度快、出產效率高、產品出產周期短,具有很廣闊的發展前景,在政策助力背景下,有望迎來加速成長。
政策驅動下,我國激光設備市場成長迅速,產業規模進一步擴大。隨著中國制造產業的升級,在過去十年間,激光加工相關設備的銷售迅速向亞洲轉移,我國激光市場規模也在不斷擴大。根據中國產業信息網的統計,2016年中國激光產業市場規模達到219億元,同比增加6.31%,未來我國激光產業市場規模將保持多年5%左右的增速;2016年中國激光器總收入高達385億元,同比增長11.6%,2017年中國激光設備市場銷售總收入突破455億元,2018年國內激光設備市場規模有望突破600億元。未來隨著激光加工成本的進一步降低,激光加工行業的下游應用必將多點開花,國產激光設備屆時有望迎來高速增長。
三、消費電子產品持續升級,低功率業務需求提升
3.1、消費電子不斷創新,激光加工優勢盡顯
消費電子,特別是A客戶的激光應用需求,是公司目前小功率業務的核心。隨著智能手機市場競爭的日趨激烈,終端廠商對于手機制造品質要求也不斷提升。另一方面,近年來隨著高功率、超快激光、深紫外激光等技術的發展,也推動了智能手機制造技術的持續發展。激光加工,憑借其清潔、高效、環保等多方面的優勢,在手機零組件加工與制造中,發揮著越來越重要的作用。目前在消費電子智能手機中,激光設備在零組件加工有眾多應用,包括打標、切割、打孔、焊接、拋光等。隨著智能機功能的持續創新,以及激光設備應用滲透的持續提升,消費電子產品激光應用需求也有望不斷增加。
激光打標:利用高能量密度的激光對工件進行局部照射,使表層材料汽化或發生顏色變化的化學反應,從而留下永久性標記。激光打標可以打出各種文字、符號和圖案等,字符大小可以從毫米到微米量級,對產品的防偽有特殊的意義。激光打標速度快,成本低廉不需要額外增添其它設備和材料,只要激光器正常工作,就可以長時間連續加工,生產時不需人為干預。工藝可應用于顯示屏及蓋板的制造過程中。
激光切割:利用經聚焦的高功率密度激光束照射工件,使被照射的材料迅速熔化、汽化、燒蝕或達到燃點,同時借助與光束同軸的高速氣流吹除熔融物質,從而實現將工件割開。激光切割可分為激光汽化切割、激光熔化切割、激光氧氣切割和激光劃片與控制斷裂四類。激光切割屬于非接觸式切割,其可切割的材料種類多、速度快、質量好、效率高,但也受限于激光器功率和設備體積,切割速度也受厚度增加而下降。工藝可應用于顯示屏、攝像頭、鋰電池、蓋板及指紋模組制造中。
激光打孔:利用高功率密度激光束照射被加工材料,使材料很快被加熱至汽化溫度,蒸發形成孔洞。激光打孔是最早達到實用化的激光加工技術,也是激光加工的主要應用領域之一。與傳統打孔工藝相比,激光打孔速度快、效率高、切割材料種類多、可獲得較大深徑比、無工具損耗等。可應用于顯示屏、蓋板、中框及后蓋及主板的生產中。
激光焊接:利用激光輻射加熱工件表面,熱量通過熱傳導向內部擴散,通過控制激光脈沖的寬度、能量、峰值功率和重復頻率等參數,使工件熔化,形成特定的熔池。主要應用于微、小型零件的精密焊接。主要應用于制造業、汽車工業、粉末冶金、電子工業、生物醫學等。在消費電子類產品中主要應用于鋰電池的制造。
研磨拋光:利用激光與材料表面相互作用進行加工,可分為熱拋光和冷拋光。熱拋光是利用激光的熱效應,通過熔化、蒸發等過程去除材料,適合熱物理性能好的材料。冷拋光是利用材料吸收光子后,利用光化表層材料的化學鍵被打斷或者是晶格結構被破壞,從而實現材料的去除,適合于硬脆性材料的精密加工。該工藝主要用于顯示屏、攝像頭、蓋板、中框及后蓋和指紋模組的生產。
A客戶2017年的產品應用創新,帶來了諸多新的激光設備需求。如全面屏設計對應的異形切割、不銹鋼中框對應的研磨拋光、雙曲面玻璃加工、更多FPC及HDI板的應用,雙攝加工、FaceID等。大族的消費類電子設備需求,主要由功能技術創新帶動。5G有望在天線、射頻、PCB等領域迎來設計和材料應用的創新,有望帶動新增需求。
消費電子領域主要使用小功率激光器,大族已經實現相關激光器的全部自產。目前國內多數中小激光設備廠商主要集中在在低端標準化激光設備上,該部分市場競爭激烈、相對利潤低。大族激光主要對客戶供應中高端定制化設備,此類設備生產技術性強、行業門檻高,對設備供應商的創新、配套解決方案一體化能力和對市場需求改變時的反應速度要求很高,這是中小企業在短時間內很難完成的。因而大族在消費電子領域擁有較為明顯的競爭優勢。
3.2、國產手機激光設備滲透率低,提升空間大
國產智能機目前激光設備整體使用率偏低,未來有持續提升空間。消費電子小功率激光設備使用周期一般為3至5年,目前A客戶為公司消費電子領域主要客戶,因其對工藝要求較為嚴格,其激光加工設備通常使用壽命為3年左右。除A客戶外,公司為華為、OPPO、vivo等國內手機設備生產商供應的激光設備使用壽命通常為4至5年。由于國產手機銷量大,品種多,高端機型占比少,中低端機型多,而使用的激光設備相比之下使用周期較長更新換代慢。而A客戶手機款式少,均為高端機,工藝要求苛刻,對激光設備要求高,因此在激光設備上需求較大且需要隨著手機產品的創新變化而不斷更新。近年蘋果新款機型在外觀上持續創新,包括AMOLED屏幕、雙面玻璃+金屬中框、雙攝像頭、全面屏等,對激光設備的增量需求主要體現在支撐雙面玻璃的中框加工(切割&焊接)、中框表面處理(紫外)、雙攝像頭藍寶石玻璃的切割等等,手機創新帶來大量的激光新增設備需求。未來伴隨智能手機整體增速放緩,我們判斷智能手機創新進程將加速,對激光器設備升級需求更頻繁。
國內智能手機目前在生產過程中,仍大量使用超聲波等傳統加工工藝,對激光設備整體需求低于蘋果,其中激光設備成本價格昂貴及我國智能機主要供于中低端市場對產品質量要求不是太高是國內手機激光設備滲透率低的主要原因。從產值上看,2016年國產智能手機激光設備市場空間預計不到20億元人民幣。近年國產高端機逐步增加,根據中國信通院公布的數據顯示,我國2016年4000元以上手機市場,國產品牌的市場份額只有5%;在2018年的中國手機市場,4000元以上的智能手機市場中,華為、小米、OPPO、vivo等國產手機品牌的市場份額為33%,國內消費電子從中低端逐漸走向高端產品領域。產品結構上看,蘋果一直引領智能手機創新趨勢,國內產品的更迭會逐漸提升并高度匹配蘋果的新出功能,對產品質量及加工品質方面的也會向蘋果看齊。因此對激光設備的使用需求和更迭速度也有望越來越快。
從2018年來看,一方面包括大族等國內激光器龍頭在積極推進國內手機制造激光設備的應用。激光設備在加工效率、加工精度上遠優于傳統設備,隨著激光設備性價比進一步提升,預期國內智能手機制造中激光的滲透率有望持續提升。另一方面,智能手機外觀創新帶來大量激光新需求,金屬中框、全面屏及雙攝為激光設備帶來的增量。預計國內智能機市場對激光設備整體需求,有望從16年的20億提升至到18年的40億以上。根據產業調研信息,僅全面屏帶來的激光設備市場增量就在10-15億每年,雙攝的設備需求約5-10億每年,而金屬中框對應的加工設備需求約10-15億每年。國產智能手機外觀創新有望打開激光設備翻倍成長空間。
3.3、5G帶來換機新潮,零組件創新引領激光需求
隨著5G的發展,5G終端商用也進入了沖刺階段。我們認為5G的到來將和以往一樣對終端本身的相關軟硬件提出更新的要求,并帶來大范圍的終端更換熱潮。其中相關零部件如天線、機殼等變化將為大族激光相關激光檢測設備及切割等設備帶來更大的需求空間。
回顧歷代通信終端升級歷史,我們發現在新一代通信終端首次投入使用后的第2-5年是其增長最快的時期。隨著5G商用加速,高清視頻、VR/AR、5G物聯網等創新應用和創新生態的興起,應用和服務體驗創新必將大幅提升用戶體驗。目前部分安卓廠商已明確表示2019年首次商用5G手機。我們認為2019年將是5G手機創新元年,5G+AI+折疊屏創新將燃起新一輪換機需求。由于2019年處于5G預商用階段,技術和服務尚在摸索階段,因此5G手機出貨量有限。我們預計2020-2023年將開啟新一輪換機潮。而新一輪換機潮必將帶來消費電子出貨量的大幅提升,下游需求增長將持續拉動激光設備需求。
換機潮帶來的不僅僅是消費電子設備的更迭,5G代表的“高頻高速”及“小型化”也對其相關零組件帶來了更精細化的要求。2017年蘋果首次在iPhoneX/8/8Plus中使用LCP天線,開啟LCP在電子設備的商用熱潮。隨著高頻高速應用趨勢的興起,LCP/MPI將替代PI成為新的軟板工藝。為了適應網絡和終端的高頻高速趨勢,傳統PI軟板作為終端設備的天線和傳輸線,正在遭遇性能瓶頸。而基于LCP基材的LCP軟板憑借在傳輸損耗、可彎折性、尺寸穩定性、吸濕性等方面的優勢,既可用于高頻高速數據傳輸,也可用作高頻封裝材料,因此成為高頻高速趨勢下傳統PI軟板的絕佳替代工藝。此外,隨著MPI(改質PI,一種改良的PI)技術的成熟,MPI的綜合性能也在15GHz以下頻率范圍內接近LCP。LCP封裝有望成為天線和射頻前端集成的終極方案,5G到來后,天線市場的增量邏輯將從天線軟板量價齊升轉為高密度LCP封裝帶來的價值提升。
我們認為,LCP從軟板到封裝模組已經發生質的變化,其產品屬性已從早期的天線和傳輸線擴展至具有模組封裝能力的柔性載板,產品附加值將得到大幅提升。從射頻系統角度看,2018-2020年天線市場增量來自天線軟板的量價齊升;而2020年后,5G射頻將發生質變,天線和射頻前端有望集成到封裝模組中,屆時其價值可能由5G射頻模組的數量和封裝密度決定。目前來看,公司的AOI設備檢測業務將受益于LCP技術的應用。多層LCP天線制造難度遠高于傳統天線,而為了提升良率,需要依賴AOI設備進行多指標的檢測。而LCP軟板、模組加工也有望帶動激光鉆孔、成型及電測等設備需求。
高頻通信對于覆銅板材料提出新的需求,PTFE與碳氫系應用前景更優,激光類加工設備比重有望提升。用于高頻信號傳輸的印制線路板稱為高頻微波印制板,通常定義為頻率在1GHz以上,包括用于雷達、廣播電視和通訊的高頻信號傳輸類產品,及用于電腦、電器、通訊等高速信號傳輸類產品等。
隨著5G應用加速,高頻、高速類基材需求將持續提升,而傳統PCB基材多采用酚醛樹脂和環氧樹脂,傳輸損耗大,無法滿足高頻電路電性能要求。目前可商用的高頻印刷板基材主要包括陶瓷基板和有機基板兩大類,其中,陶瓷基板在需要滿足耐超高溫、耐超低溫及耐輻射等極端環境要求時才會考慮選用,有機基板相對具有更好的設計性和相對較低的加工難度和成本,并可以實現高密度布線,將是高頻基材主流方向。其中PTFE熱塑性材料與碳氫類熱固性材料最具應用前景。與傳統基材相比,高溫處理是高頻線路板加工制造的重要環節,包括熱塑及熱固材料加工,激光設備由于在高溫處理環節的精度、效率等優勢,有望在高頻基材加工中提升設備應用比重。
在手機機殼方面,市場中存在金屬、玻璃、塑料、陶瓷燈主要材質,各種材質都具有各類特性。金屬機殼獨有的光澤與觸感一直深受廣大消費者和高端廠商喜愛,其使用率在市長中也占比很高。但是由于具有導體特性,金屬手機殼會影響到天線的性能從而影響手機的收訊功能。因此面對即將登場的5G智能手機,玻璃和陶瓷將成為金屬以外的機殼新材質選擇。我們認為,5G時代手機機殼將從全金屬機身轉向“金屬中框+玻璃/陶瓷后蓋”,其中金屬中框作為整個手機的支撐,而玻璃或陶瓷后蓋將占據機殼較大部分面積。對于未來玻璃材料的大量使用,將為大族激光切割玻璃基板的相關設備,帶來增量需求。
四、高功率國產替代空間大,長期成長空間可期
大族高功率業務主要由大族激光智能裝備集團負責,于2016年由原大族激光鈑金裝備事業部正式更名。目前專業從事中高功率激光切割裝備、激光焊接裝備、3D打印裝備、激光器、數控系統與功能部件的研發、制造、銷售與服務,是全自動化激光切割與焊接成套設備供應商,國家智能制造試點示范企業,工信部2016年智能制造新模式應用項目建設單位,激光行業國家標準制定單位,國家科技重大專項主持單位。
大族高功率激光設備已成為中集集團、中國鐵建、大慶油田等大型企業的激光系統集成解決方案提供商。高功率激光焊接設備已打入美國汽車城底特律,進軍東歐及東南亞市場。激光及自動化系統集成多項產品實現銷售,國內最高功率15KW光纖激光切割機成功簽約,全新智能激光拼焊生產線國際首創,已成功交付品牌車企。移動式三維五軸激光切割機應用于汽車模具加工行業,打破國外壟斷;20KW深熔焊接20mm不銹鋼項目成功交付,鞏固金屬厚板焊接優勢;鋪粉式3D打印設備與激光清洗系統成功推向市場。公司大功率激光設備產品已成功進入中航工業、中國船舶重工、東風農機等知名企業;在汽車行業,公司高功率激光焊接自動化設備已順利交付國內主流整車廠。
目前公司高功率主要有激光切割機、激光焊接機、3D打印及表面處理和激光器。其中激光切割機主要包括光纖激光切割、激光切管機、三維激光切割、CO2激光切割和自動化切割生產線。激光焊接機主要包括汽車部件焊接、激光拼焊、鈑金柜體激光焊接、倒掛式激光焊接、齒輪環焊類等。3D打印及表面處理包括金屬激光3D打印、激光熔覆、激光淬火及激光清理系統。激光器則主要為二氧化碳激光器。
2018年大族高功率激光業務實現收入23.2億元,同比增長12.10%,公司設備自動化配套比例、智能化水平、市場認可度均獲提高,各項核心技術穩步提升,自動化切管機、FMS柔性生產線、機器人三維激光切割(焊接)系統、全自動拼焊系統等實現批量銷售,市場占有率不斷提高,國際地位穩步上升。
根據StrategiesUnlimited相關數據,2015年小功率試產份額37%,而高功率占到63%。高功率激光市場空間一般是小功率激光市場的2-3倍。就大族激光而言,其小功率占據主導地位,2018年小功率激光業務營收是大功率業務營收兩倍以上。按照全球激光器市場的份額分配,公司在高功率業務具有很大的發展空間。
對于金屬切削機床來講,目前傳統加工仍為主流,激光高功率切割對其存在較大替代空間。以相對成熟的激光切割為例,對傳統金屬切削機床的沖裁與切割功能具有替代作用(但激光無法取代沖床所具備的成形功能),近年來激光切割市場保持高速增長,但遠未達到飽和。從市場規模看,根據OFweek,2017年我國激光切割設備市場規模為203億元(30億美金左右);金屬加工機床總市場規模為299.7億美元(包括金屬切削機床和金屬成形機床),同比增長7.5%,其中,金屬切削機床市場規模達到184億美元,同比增長7.8%。
從出貨量看,2017年,我國金屬切削機床出貨量在64.3萬臺,而中高功率連續光纖激光器的出貨量僅為2.62萬臺。隨著激光切割設備成本、效率優勢的逐步顯現,持續的市場替代空間較大。而對于激光焊接而言,滲透率還處于較低水平,主要應用于汽車、動力電池等高端制造領域;對于表面處理、增材制造還處于快速發展的初期。因而在高功率市場主導及傳統金屬切削機場仍具備較大替代空間的環境下,公司高功率相關業務仍具有較大突破點,未來成長空間可期。
五、其他專用設備多態發展,為公司帶來多元機會
5.1、完成大客戶切入,新能源應用有望迎來持續高增長
公司于2017年4月成立新能源裝備事業部,2017年新能源業務實現營業收入5.47億元,同比增長82%。通過戰略控股鉑納特斯、大族鼎新、大族展宇,加快對注液機、攪拌機、涂布機等產品的業務拓展。公司加大整線業務的研發投入,開發完成雙芯并聯電芯自動化項目、模組自動裝配側縫高速激光焊接項目、方形電芯模組及PACK焊接組裝項目,得到行業重點客戶認可,現已完成多條整線設備交付,已具備從電芯到模組再到PACK整體裝備供給能力。新能源業務2018全年預計10億元收入,電芯與模組PACK焊接都將使用的是激光設備,鑄業、涂布等使用的將是自動化類設備。大客戶寧德時代訂單里主要為模切與焊接、鑄業等設備。
公司于2009年開始進入新能源領域,成立電池行業中心。2015年成立新能源產品線,產品打入多家主流動力電池生產線。2016年全年公司新能源業務實現高速發展,先后收購沈陽賽特維、西班牙AritexCadingS.A.公司,快速進入汽車行業應用領域;戰略控股東莞駿卓公司、深圳鉑納特斯公司,實現軟包/鋁殼動力電池設備及模組/pack線與公司激光焊接設備無縫對接及激光焊接設備與注液機的無縫對接;成立東莞大族鼎新公司實現輸送機量、攪拌混合、剪切分散、均質乳化相關設備的生產。2017年戰略控股江蘇大族展宇新能源科技有限公司,實現涂布機設備自產;成立新能源裝備事業部促使新能源業務專業化發展;同年6月與相關合作方成立長江新能源產業投資合伙企業(有限合伙),加快動力電池領域的并購。新能源業務不斷完善,并于今年8月先后中標寧德時代3.53億的激光模切設備、焊接設備、成形設備及1.93億注液設備、激光焊接設備相關訂單,主要應用于新能源電池的生產加工。
大族激光在新能源領域做了一系列整合與布局,打通動力電池制程設備產業鏈閉環。新能源裝備事業部專業服務于新能源鋰電行業,為客戶提供專業定制自動化設備系統。廣泛運用在模組、pack、軟包、電芯等整線系統。事業部通過自主研發、并購的方式完成技術整合,為全球客戶提供國際領先的智能制造整體解決方案。
從其下游應用來看,新能源應用前景廣闊。隨著全球能源危機和環境污染問題日益突出,節能、環保有關行業的發展被高度重視,發展新能源汽車已經在全球范圍內形成共識。不僅各國政府先后公布了禁售燃油車的時間計劃,各大國際整車企業也陸續發布新能源汽車戰略。
在此背景下,全球新能源汽車銷售量從2011年的5.1萬輛增長至2017年的162.1萬輛,6年時間銷量增長30.8倍。未來隨著支持政策持續推動、技術進步、消費者習慣改變、配套設施普及等因素影響不斷深入,GGII預計2022年全球新能源汽車銷量將達到600萬輛,相比2017年增長2.7倍。
新能源汽車對動力電池需求的與日俱增,市場對新能源汽車的電池性也能提出了更高的要求,激光加工技術開始進入動力電池制造行業。2017年全球應用于電動汽車動力電池規模為69.0GWh,是消費電子、動力、儲能三大板塊中增量最大的板塊。GGII預計到2022年全球電動汽車鋰電池需求量將超過325GWh,相比2017年增長3.7倍。
2017年中國新能源汽車銷量77.7萬輛,同比增長53.25%,連續三年位居全球最大的新能源汽車產銷市場。2017年中國汽車動力鋰電池產量為44.5GWh,同比增長44.5%。隨著國家政策的逐漸落地,以及未來鋰電池生產技術提升、成本下降、新能源汽車及配套設施的普及度提高等,未來3年新能源汽車的動力電池需求將保持增長,GGII預計到2022年中國汽車動力鋰電池產量將達到215GWh,同比2017年增長3.8倍。
我們認為,在新能源汽車發展迅速,鋰電池需求逐漸提高的環境下,公司通過自主研發和并購吸收逐漸形成完整的鋰電池設備閉環產業鏈,具備較強的工藝技術實力及產能供應能力。未來新能源裝備事業部前景廣闊,將持續為公司創造營收。
5.2、產業轉移疊加5G創新,PCB業務迎來持續機遇
大族PCB業務主要通過PCB事業部完成,事業部包括控股子公司深圳大族數控科技有限公司、深圳麥遜電子科技有限公司和深圳市大族明信測試設備有限公司,從事PCB鉆孔、成型、曝光、測試等設備生產,目前已具備曝光、機械鉆孔、激光鉆孔、機械成型、激光成型、電測、AOI測試等14大類產品。公司積極發現產業新需求并設計最新流程及解決方案。旗下大族數控主要設備分為:激光鉆孔設備、激光切割機、數控鉆銑設備、激光打標(雕刻)機和直接成像機。
CO2雙光束雙臺面PCB激光鉆孔機采用更高性能的新款CO2激光器、更高速高精度的工作臺、高精度的新型四通道機器視覺系統及更加穩定可靠的專用光路系統,并在不斷完善的控制系統基礎上,具有更加高效、高精度、高穩定性、低運行費用等特點,是線路板激光成孔的新一代理想工具。UV激光切割成型機(UVSMT-340A)采用UV激光加工,具有邊緣整齊、熱沖擊小、材料無變形等激光切割的一系列優點,具有高度靈活性可切割任意尺寸形狀,較少模具制作及更換時間,節省模具費用,且其具有高精度的圖像定位系統,內置功率自動測量系統,具備可定制性。
HANS-F6M全線性電機六軸數控鉆孔機根據PCB鉆孔機涉及多個學科的特點,構建PCB鉆孔機數字化樣機開發系統,在設計的階段采用多學科聯合設計與仿真,對產品的功能與性能作校核與檢驗,使產品的性能達到設計指標,解決各個學科之間的沖突與干涉,使其達到最佳耦合,這將大幅度縮短產品開發周期,明顯提高產品質量和系統性能。PCB激光打標機(HCM600A2)PCB板標記系統是具備速度、性能、靈活易用等特及雙工件加工產能高,PCB板CCD自動定位精度高,PCB板變形自動校正等特點。LDI-8000直接成像機運用世界一流的數字化影像處理、光學、高精密控制、檢測等前沿技術實現了全過程的數字化處理過程。相對傳統曝光制程其圖形轉移的合格率、品質、精度大幅提升,節約了菲林相關的所有費用是曝光制程大規模生產理想選擇。
目前大族PCB相關激光及自動化設備產品較為齊全,一站式服務能力較強。2018年受益于下游國產PCB廠商產能擴張,全年相關激光及自動化實現了較快的增長,全年收入望達16.8億元,同比增速接近40%。從下游PCB國產化應用轉移,及技術升級帶來的新增應用需求,我們看好激光及自動化設備在領域內的長期滲透趨勢。
PCB行業全球經歷了幾次大的產業轉移,目前來看中國的市場份額已接近全球的50%,未來仍有望持續提升。1980-1990是美國的黃金十年:PCB誕生于美國,此期間美國主導全球PCB市場,其PCB產值占全球總產值的比例達30%-40%。而后1991-2000則是日本的黃金十年:日本企業突破了新的PCB技術從而取得領先優勢。此外,在日本國內電子行業需求快速增長的拉動下,日本PCB產值快速增長,一舉超過美國成為新的制造中心。從2001年開始,直至2010年則是臺灣的黃金十年:從2001年開始,西方國家和日本迫于環保政策和成本增長的壓力,其PCB產值不斷收縮,臺灣PCB市場開始迅速崛起,出現了一批如健鼎、欣興和臻鼎等全球巨頭。
2011年之后,則是中國大陸黃金發展期:中國大陸勞動力成本低廉、內需市場巨大且具備完善的產業配套資源。在2005年,中國大陸產值超越日本,成為全球最大的PCB生產基地。2010-2011年,美國、歐洲和日本的PCB產值明顯衰退,占全球PCB總產值的比例亦迅速下降,此期間中國大陸和臺灣地區產值持續增加。從2011年起,除美國、歐洲和日本的產值繼續衰退外,臺灣地區產值也出現衰退現象。至此,全球主要國家/地區的PCB產值均向中國大陸轉移。
PCB行業新的增長點來自于下游應用的拓展。在PCB所有應用領域中,通訊、工控醫療、汽車、消費電子、計算機和軍工/航空航天占有較大比重,其中通訊是最大消費市場。通訊雖是PCB最大應用市場,但在未來幾年全球PCB行業的驅動力,將主要來自于智能手機和汽車行業的發展。根據Prismark在2017年11月給出的數據,2016-2021年全球智能手機PCB和汽車PCB的產值增速均為5%-8%,遠高于其他領域PCB的產值增速。我們認為電動汽車的滲透,以及5G應用普及對C端產品的創新帶動,將是PCB新增需求的最主要來源。
從PCB本身的技術與產品發展來看,主要也是由下游產品的功能與性能需求驅動。根據產品結構的不同,PCB可分為剛性板、柔性版(FPC)、剛柔結合板,其中剛性板又可根據層數進一步劃分為單面板、雙面板、多層板以及高密度互聯線路板(HDI)等,柔性版及剛柔結合板也可具有單雙面及多層結構。
從產業應用發展來看,HDI板和柔性版(FPC)等中高端產品將成為重要方向。在產品類型上,全球PCB產業均在向高精度、高密度和高可靠性方向靠攏,不斷縮小體積、減少成本、提高性能、輕量薄型、可彎曲、提高生產率并減少污染,以適應下游各電子設備行業的發展。多層板的高速、高頻率和高熱應用將繼續擴大,未來將出現更精密的HDI板和更先進的晶圓級封裝技術,相關行業的企業集中度也有望繼續提升。
近年來,FPC和HDI的全球產值不斷提升,相關工藝能力和技術水平也在不斷進步,但較于普通的PCB,其關生產工藝難度仍較高。HDI具有輕薄短小的特點,主要應用于IT、通信及消費電子的相關產品中。其和普通板的主要區別有:板上有盲孔埋孔、需要經過多次做內層多次壓合、需經過多次鉆孔和電鍍制作、內外層線路密集、制作流程復雜周期長。根據自身特性可以放置更多元器件,其中精確設置盲孔和埋孔是提高HDI密度最有效的方法。
傳統的PCB鉆孔由于受到鉆刀影響,當鉆孔孔徑達到0.15mm是成本已經非常高昂且無進一步的改進空間。因此HDI不再依賴傳統技術,利用激光鉆孔孔徑一般為0.076-0.127mm,線路寬度一般為0.076-0.1mm,焊盤尺寸可以大幅減小,因此單位面積內可以得到更多的小路分布。
HDI采用激光成孔技術,分為紅外激光和紫外激光兩大類。CO2激光鉆孔技術是目前HDI板中盲孔的主要加工方式。激光鉆孔技術很大程度上提高了鉆孔速度也擴大了微孔加工的應用范圍。更小的孔加工和更大的厚徑比能實現更完美的電氣性能的孔型并進一步推進PCB行業的技術水平。因此激光鉆孔是HDI未來走向高精產品的關鍵加工技術之一激光鉆孔器也是HDI生產中必不可少的生產設備。其中大族激光HD600F2采用雙激光器獨立光路加工,極大提升加工效率及孔型質量,有效應對高階及任意層HDI高密度孔的加工需求。
除HDI外,FPC因為其具有柔性的特點,在消費電子產品應用更具發展空間更大。在電子行業,FPC可以說是電子產品的輸血管道。尤其是在電子設備輕薄化、微型化、可穿戴化、可折疊化的趨勢下,FPC具有配線密度高、輕薄、可彎曲、可立體組裝的優點,和市場發展趨勢配適度高,需求日益旺盛。柔性印制電路板有單面、雙面、多層板和軟硬結合板之分,所采用的基材以聚酰亞胺覆銅板為主。此種材料耐熱性高、尺寸穩定性好,與兼有機械保護和良好電氣絕緣性能的覆蓋膜通過壓制而成最終產品。雙面、多層印制線路板的表層和內層導體通過金屬化實現內外層電路的電氣連接。
傳統FPC加工方式有刀模,V-CUT,銑刀,沖壓等,但隨著FPC行業的精密小型化發展趨勢,由此帶來外形加工的高精度低損傷的要求,傳統的機械加工已無法滿足。激光的無接觸式加工避免了加工產生的應力,可有效的提高材料的切割質量和效率,并且邊緣整齊、光滑,對金屬材料加工后具有優越的電學特性,且能在一個很小的焦點上施加高強度光能,而施加能量可以用來對材料進行激光切割、鉆孔、打標、焊接、劃線及其它各種加工。
在激光切割方面,相對于CO2激光切割技術,紫外激光“冷”光源具有良好的聚焦性能,熱影響區小,切割質量優越。在激光打孔方面也具有獨特的優勢。但是對于UV激光鉆孔技術來說存在著諸多難點:首先需要保證微孔加工的過程中不僅要實現足夠小的微孔孔徑,同時也要保證足夠的孔深良好的孔型和多孔加工的一致性;通過鉆孔數據優化、振鏡和機械平臺同步聯動等幾個方向入手,在保證多孔加工質量及一致性的同時,最大程度地節約孔群加工時間;在微孔加工中還可能存在功率不穩定導致的加工工件報廢問題,因此對激光加工設備的功率穩定性需要進行嚴格的監測和控制;鉆孔定位的精度保證也是重要的指標。
目前隨著激光切割、打標、鉆孔等技術在PCB制造環節中逐步滲透,其各個環節需要的激光設備種類也逐步增多。但是大部分激光設備功能單一且價格昂貴,若生產廠家需要使用多種功能則需購買多種不同的激光設備,這會大大提高生產成本,因而具備多功能集成生產能力的設備廠商將更具競爭優勢。
5.3、制程變化帶來OLED激光設備需求高增量
過往在LCD領域,對激光設備的應用主要集中在前道基板材料切割,而OLED工藝制程的變化,將帶來較多的激光設備新增需求。從LTPS制造流程看,主要包括緩沖層有源層生長(主要采用PECVD和清洗設備)、多晶硅晶化(主要采用激光晶化設備)、12道光刻+離子注入(主要采用光刻機、刻蝕機、離子注入機、清洗機、激光制版設備)三部分工藝。其中光刻機、刻蝕機PECVD等設備在傳統a-Si的TFT-LCD產線上也會使用,設備可以共用和遷移;而離子注入機雖然為增量設備,但由于在集成電路領域的用量遠大于在顯示器件領域,因而設備彈性不大。整個LTPS工藝中彈性最大的設備即為激光晶化設備。
整個OLED前中后道設備中,激光設備亦有較大彈性,預計未來三年每年市場空間超過50億元。在前道LTPS工藝中,能夠用到激光設備的除了晶化工藝(一般為功率在1kw以上的大功率激光器)外,還包括在12道光刻工藝中會大量用到的激光制版(一般為100w-500w之間的中功率激光器CO2激光器),用于熱處理的直接半導體激光器,以及用于燒蝕的短波長紫外半導體泵浦固態(DPSS)和準分子激光器。
而除此以外,在中道和后道工藝中也會用到激光設備,包括接觸孔、觸摸屏和導光板的激光制版,OLED屏幕的切割(CO2激光器、短波長紫外半導體泵浦固態(DPSS)激光器和皮秒激光器),以及在柔性顯示中用到的激光剝離設備LLO。根據測算,預計整個OLED加工中用到的激光工序在12道左右,對應的設備投資未來三年高達200億元每年。
從面板的下游應用布局來看,也主要以中韓兩地企業為主。中國大陸企業在OLED產線的投資規模及布局僅次于韓國。短期內三星仍是OLED市場全球絕對的龍頭,2019年以前全球主要的產能供給也將以三星、京東方、LG等大廠為主。京東方目前已宣布成都、綿陽、重慶三條柔性OLED產線,產能共計144K,全球產能布局僅次于三星,并且良率爬升進度也全球領先。此外,包括維信諾、和輝光電、天馬、信利、華星光電、柔宇科技在內的國產廠商近幾年也紛紛宣布產線規劃,加速產業布局。目前國內在建及擬建柔性OLED產線共計9條,總投資規模超3000億元。
目前來看國內OLED產業發展具備兩大時點優勢:1)國內企業投產OLED顯示屏時點處于OLED技術導入期與成長期,國內企業在此階段投入OLED研發有望大幅拉近與國際龍頭的差距,甚至取得OLED產業領先地位;2)國內企業擴產OLED的同時,日本、臺灣的傳統面板企業并無特別明確的擴產計劃,中國OLED產業獲得歷史性的發展機遇。相較于LCD,OLED的技術與市場資金壁壘更高,大陸企業在相關領域的持續投入,有望使其優勢得到不斷鞏固和延續,并帶來大陸OLED面板設備配套的持續性投資機會。
大族激光可提供多種OLED相關設備。智能手機時代,OLED屏幕大量采用全面屏,但全面屏手機屏占比達80%以上,屏幕邊緣貼近手機機身,因此需要采用異形切割將屏幕加工成非直角。公司2016年推出OLED玻璃切割設備,2017年推出國內首臺柔性OLED切割設備采用四軸連動PSO功能切割技術,解決不同速度下切割量不等的問題。同時窄邊框切割在智能手機中也具有重要應用,為實現窄邊框顯示,需要將會超出玻璃邊緣0.2mm或者0.1mm的偏光片進行切割,但目前行業內偏光片貼合機的精度很難達到此貼合要求。公司使用激光切割Polarizer技術,研制出偏光片激光切割機,可以較好解決該問題。
柔性OLED普遍采用激光工藝對顯示屏進行剝離(laserlift-off,簡稱LLO),激光剝離技術是生產柔性AMOLED的關鍵工藝,對產品良率、成本等都有較大的影響。目前該工藝主要被日韓幾家行業巨頭掌控,針對國內的空缺,大族激光開發出G6代LLO設備,是目前面板行業國產設備中規模最大的,其技術水平已達到國際領先水平,可滿足國內生產需要,打破國內本行業的國外壟斷。大族激光還具備檢測+修復設備的能力,畫面自動檢查機用于檢查偏貼前或偏貼后面板的點、線、Mura等不良,檢測缺陷位置坐標自動標定,自動判定等級,檢測結果上傳存檔,可進行人員復判。OLED自動鐳射修復機適用于AMOLED產品CELL段點缺陷的修復,從而使不良變成合格品。
5.4、受益下游產業轉移,LED及半導體應用有望平穩快速增長
激光設備在LED領域主要用于劃片與切割,由大族顯視與半導體事業部承擔,LED芯片段可提供全系列設備和智能化車間解決方案,市場占有率80%以上。大族激光LED業務主要包括焊線、分光、劃片及全自動化生產線,相關產品包括全自動上下料無人值守、產品批量生產的全自動裂片機;適用于LED藍寶石切割的LED改制切割設備及全自動生產線設備。大族激光LED相關設備有具有高邦定速度適應多種材料的焊線機;采用高速高精度料箱分類,可測試多種項目的分光機;能夠實現自動補料功能采用高分辨視覺檢測系統和高精準電性測試系統的裝帶機。
LED芯片制造屬于持續高投入、規模經濟明顯的行業。長周期來看,隨著規模效應及技術成熟度的提升,LED芯片價格及毛利率的整體呈現下降趨勢,LED芯片投資回報率逐漸降低。而國外LED芯片大廠擴產趨于謹慎,國外芯片供給增長有限。
中國LED芯片廠三安光電、華燦光電、澳洋順昌等借助地方政府的支持政策,依靠資金、規模等方面的優勢積極擴產,全球LED芯片產能逐漸向中國大陸轉移。從全球LED芯片市占率來看,行業經過多輪洗牌,市場前十廠商的市占率已由2010年的66.1%上升至2017年的85.3%,集中度不斷提升。我們認為隨著LED芯片制造國產化轉移,大族也將充分享受激光及自動化設備配套帶來的增量訂單。從LED下游應用來看,顯示等領域近年來需求增長快速,照明應用亦有較大成長空間,我們認為在需求側的持續帶動下,LED整體市場需求也有望持續保持平穩較快增長。
半導體行業由大族光電承擔具體業務。大族光電是大族激光旗下子公司,集半導體封裝設備研發、生產和銷售為一體的國家級高新技術企業。2016年以1.13億收購臺灣富創得70%股權,獲得晶圓配套烘烤等一體化服務設備能力,同時擁有了臺積電以及美國等知名客戶。
目前大族在晶圓加工領域,產品主要涵蓋晶圓激光硅通孔、晶圓激光切割和晶圓激光打標全系列設備。多樣化的晶圓激光打標機可全方位地滿足各類晶圓的打標需求,能為客戶提供長期的價值與服務公司旗下產品“HANS”系列高速全自動平面焊線機、高速全自動直插焊線機、高速SMD分光機、高速SMD裝帶機經過數年的優化與改良,現已牢牢占據國內市場領先地位。
國內半導體FAB產線迎來建設高峰,設備資本開支投入將帶來較大市場空間。相關產線主要以存儲、代工為主,功率器件/MEMS其次。中芯國際在代工業務,紫光在存儲業務上擴產較多。2018至2020年是產線投入與產能爬坡密集時期,晶圓新產能將在2019至2020年大規模開出。晶圓線產能新建,需要設備商配套,同時催生國內更多的fabless設計公司涌現,并最終傳導至下游封測。我們認為中游FAB產能的國產化轉移,將持續帶動國產化晶圓激光及自動化加工設備需求。
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(報告來源:中信建投證券;分析師:黃瑜、陶胤至)
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