1.1面板检测设备龙头,布局半导体、新能源打开成长空间
1.1.1平板显示模组段检测设备龙头,发力半导体量测、新能源检测设备
公司主要从事显示、半导体、新能源检测系统的研发、生产与销售。公司目前在显示领域的主营产品包括信号检测系统、OLED调测系统、AOI光学检测系统和平板显示自动化设备等;在半导体领域的主营产品包括存储芯片测试设备、驱动芯片测试设备以及膜厚量测类设备等;在新能源领域的主营产品包括锂电池和燃料电池检测设备等。
公司发展历程可分为两个阶段:1)2006-2016年系公司深耕面板检测设备时期,2006年公司创立,之后成立多家子公司,切入检测自动化、AOI等面板检测领域;2)2016年至今系公司开辟半导体、新能源检测新领域时期,公司成立上海精测、武汉精能等多家子公司,布局半导体前道量测、新能源测试等领域。
1.1.2产品覆盖平板显示、半导体、新能源三大领域设备
1.2股权结构相对稳定,管理层多具备研发背景
公司下设多家子公司,布局平板显示、半导体与新能源业务。其中平板显示:苏州精濑:主要面向高世代LCD和OLED生产线提供全制程的智能化、自动化检测装备,宏濑光电:聚焦于平面显示技术的研发。
公司管理层多具备研发背景,行业经验涵盖公司业务发展多个下游。董事长彭骞有制冷设备与低温技术专业背景,并且拥有十多年市场销售经验。公司总经理、董事陈凯和副总经理沈亚非均为信息工科背景,有近十年的硬件研发经验,副总经理刘荣华有自动化专业背景,副总经理杨慎东有材料物理专业背景,曾任友达光电、翰博高新材料研发总监,副总经理马骏有凝聚态物理专业背景,曾任上海天马微电子研发总监。
1.3公司业绩维持较快增长,新业务开始进入起量阶段
从收入端看,2016-2020年公司营收大幅上升,由5.24亿上升至20.77亿,CAGR达41.10%。主要系:1)OLED、MicroLED、Mini-LED等新型显示产品的发展,尤其是OLED大幅增长,平板显示检测设备市场需求同步增长;2)公司布局半导体检测、新能源检测领域,获得新的收入来源。2019-2020年增速回稳主要系新冠疫情对公司生产经营、上下游产业链和外部经营环境产生较大影响。2021年前三季度同比增速达42.93%,主要系2020年同期受疫情影响收入基数较低。
从利润端看,2016-2018年公司利润与营收保持同向增长,2018年后公司营收上升而利润同比下降。利润下降主要系公司积极布局半导体、新能源测试领域,前期投入形成的亏损对利润影响较大。
成本提升+新业务布局,2016-2021前三季度,公司整体毛利率由54.09%下降至43.32%。主要系:1)平板显示行业竞争加剧,销售价格下降,以及公司产品多为整合型设备,结构复杂,采购成本加大;2)制造行业面临原材料成本上涨、人工成本上涨,导致成本端面临压力,毛利率下降;3)公司开始新布局半导体、新能源领域,处于规模较小阶段,整体毛利率偏低。
对比同行业上市公司,公司毛利率始终维持40%以上,领先行业平均。公司主要收入来源于显示检测领域,行业内具有较强市场竞争力的企业数量少,市场集中度高,并且公司处于行业领先水平,因此能维持较高的毛利率水平。
2.1检测贯穿面板制造全程,为保障良率的关键环节
面板检测设备贯穿于面板生产制造的前、中、后道全过程。面板生产包含阵列(Array)、成盒(Cell)和模组(Module)三大制程,检测环节用于保证各段生产制程的可靠性和稳定性,提升产线整体的良率。
目前面板行业LCD产能趋于饱和,全球及中国大陆显示面板行业市场规模增速均逐渐放缓。据弗若斯特沙利文统计数据,2015年至2020年,按照产量口径,中国大陆显示面板行业市场规模从0.31亿平方米增长至0.91亿平方米,年复合增长率为24.4%,预计2024年中国大陆显示面板市场规模将达到1.17亿平方米,LCD面板行业市场规模增速将逐渐放缓,预计2022-2024年CAGR降低至4.3%,未来OLED产量将会快速增长,预计2022-2024年CAGR将达到35%。
随着市场规模增速减弱,面板行业CAPEX有所放缓,从而使得面板设备市场空间的扩张面临挑战。根据DSCC预计2021-2023年全球面板设备支出为132、115、149亿美元。从地区分布上看,中国大陆面板设备支出占全球约80%,预计2021-2023年支出125、85、100亿美元; 从设备结构上看,全球LCD面板设备的投入将会逐年减少,预计在2023年以后将不会再有新增投入,OLED设备会维持80亿美元左右的投入规模。
MiniLED的渗透将成为未来面板检测设备市场的重要增长点。从市场规模上看,根据集邦咨询预计,全球MiniLED显示市场规模将从2020年的0.18亿美元增长至2025年的14.27亿美元,五年复合增速140%;终端市场的放量增长必然需要更多的制程产能,将为面板检测设备提供新一轮需求。 从设备需求上看,相比于传统LED,MiniLED的芯片数量更多,在相同良率的情况下,需要更高的时间成本与设备投入,在其全流程的闭环管理,大概生产流程的7-8个步骤都需要AOI设备,而且每个步骤需要的不仅仅是一台AOI机台,这对AOI机台的需求量有较大提升。
2.3面板检测设备海外进口为主,大陆集中在Module段
Module段检测设备国产化程度较高,主要参与厂商为华兴源创与精测电子,2020年营收分别为16.77、18.94亿元,体量相当;前中道检测设备大部分由海外厂商占据,包括致茂电子、台湾由田、韩国赛太克等,未来具备一定国产替代的市场空间。
3.1过程控制:芯片制造第四大设备,2021年全球约80亿美金
3.1.1过程控制为半导体良率管理重要工艺,相关设备技术难度高
根据集成电路生产过程,半导体质量控制分为过程控制测试和后道测试。前者包括前道检测和先进封装检测:前道检测主要是针对光刻、刻蚀、沉积等每个工艺环节的检测;先进封装检测主要针对重布线结构、凸点与硅通孔等环节的质量控制;后道测试利用电学对芯片进行功能和电参数测试,主要包括晶圆测试(CP)和成品测试(FT)两个环节。
过程控制测试是保证芯片生产良品率的核心环节,相关设备技术难度高。集成电路制造过程的步骤繁多,工艺复杂,仅前道制程中就有数百道工序。随着制程节点提高及工艺步骤的增长,工艺中产生的致命缺陷数量也会随之增加,只有每一道工序的良品率都要保持在几乎“零缺陷”的极高水平才能保证最终芯片的良品率,设备技术要求也相应较高。
3.1.2半导体过程控制工艺分为量测、检测两大部分,分别对应不同类型设备
根据测试功能不同,半导体过程控制可分为量测(Metrology)、缺陷检测(Inspection)两大环节。量测:主要针对晶圆电路的结构尺寸、材料特性进行描述,包括薄膜厚度、关键尺寸(CD)、刻蚀深度等物理参数;缺陷检测:主要查看晶圆是否有异质,包括颗粒污染、表面划伤等可能对芯片功能产生不良影响的结构性缺陷。
同样根据测试功能分类,半导体过程控制测试设备可对应分为量测设备、缺陷检测设备两大类。量测设备包括三维形貌量测设备、薄膜膜厚量测设备、套刻精度量测设备、关键尺寸量测设备、掩膜量测设备等;检测设备包括无图形晶圆缺陷检测设备、图形晶圆缺陷检测设备、掩膜检测设备、电子束缺陷检测设备等。
3.1.3全球过程测试设备市场空间约80亿美金,其中检测设备占比约60%
从市场空间看,全球半导体过程测试设备保持较快增长。根据VLSIResearch数据,2016年全球量测设备、检测设备合计规模为47.6亿美金,2020年增长至76.5亿美金,期间复合增长率达12.6%。其保持较快增长主要原因为:一是全全球晶圆产能保持较快增长驱动对设备更高需求;二是随着制程向更先进方向演进,对过程测试设备需求加速提升。
从地区分布看,2020年中国大陆地区已取代中国台湾地区成为全球最大的半导体过程测试设备市场。2020年中国大陆地区半导体过程测试设备市场达到21.0亿美金,全球占比27.4%,为全球最大市场。中国大陆地区半导体过程测试设备市场规模从2016年7.0亿美金提升至2020年的21.0亿美金,复合增长率达31.6%,高于全球平均增长水平。
3.1.4全球过程测试设备市场空间约80亿美金,其中缺陷检测设备占比约60%
从市场结构看,全球半导体过程测试设备中检测设备占比约60%。2020年全球过程测试设备中量测设备占比33.5%,缺陷检测设备占比为62.6%。根据测试对象及应用领域进一步拆分:量测设备中关键尺寸占比较高,套刻精度其次,薄膜厚度占比较低;缺陷检测设备中图形晶圆缺陷检测占比最高,无图形晶圆检测和缺陷复查等占比较低。根据技术原理分类:过程控制设备可分为光学检测技术、电子束检测技术和X光量测技术等,其中应用光学检测技术的设备占比将近80%,未来伴随着光刻技术的发展和集成电路工艺节点不断升级,光学检测技术的分辨率将进一步提升,仍旧是过程控制设备中的主流技术。
3.2过程控制:全球市场由美日企业垄断,当前国产化率较低
目前全球半导体过程测试设备市场呈现国外企业垄断的格局,国内企业与国外龙头业务体量差距明显。全球范围内主要的过程测试设备企业包括科磊半导体、应用材料、日立等;国内企业包括中科飞测、上海精测、上海睿励、东方晶源等,与国外公司业务体量差距较大。
从全球市场格局看,半导体过程测试设备市场被美国、日本企业垄断。全球主要过程测试设备企业包括科磊半导体、应用材料、日立等。科磊半导体一家独大,根据VSLIResearch的统计,其在过程测试设备的合计市场份额占比为50.8%,全球CR5占比超过了82.4%,均来自美国和日本,市场集中度较高。
从中国市场格局看,过程测试设备的国产化率较低,几家垄断全球市场的国外企业仍占据主导地位。其中2020年科磊半导体在中国市场占比54.8%仍然最高。随着中国半导体市场的高速增长,本土企业存在较大的国产化空间,精测电子子公司上海精积微半导体于2022年3月斩获两台明场检测BFI100型设备订单,用于65nm-180nm的半导体产线制程监控,打破了国外公司在该领域的垄断,国产化率有望在未来几年加速提升。
3.3过程控制:KLA完成多次并购,实现过程控制测试全覆盖
3.3.1KLA完成二十余次并购,实现过程控制测试业务全覆盖
KLA发展历史可以分为三个阶段,从开发产品,产品放量规模扩大到并购同行企业,丰富产品种类,奠定了其在过程控制领域的霸主地位。
3.3.2借鉴经验:并购企业、扩张业务是KLA成为过程控制领域霸主的关键之匙
借鉴KLA历史沿革,我们认为,中短期来看,依靠国产替代浪潮,局部设备的突破是当前国内公司发展的主逻辑:国内公司应加大研发力度,先将现有产品做专做精,再向技术相近的产品种类扩展,在部分产品上由易至难突破国外企业在国内的绝对垄断局面;长期来看,并购获取技术是公司规模扩张行之有效的道路:公司产品实现持续放量,营收到达一定规模后,可以走并购与研发并行的道路,进一步丰富技术难度较大产品种类或者向泛半导体业务领域拓展,打开海外市场,扩大市场份额。
3.4后道测试:大陆市场近90亿元,高端测试机急需国产替代
3.4.1大陆测试设备市场规模约90亿元,其中存储与SoC测试机合计约37亿元
与前道检测设备不同,半导体后道测试设备偏重电学检测,以芯片/器件电学参数测试为核心。半导体测试设备根据其类型及用途,又可以分为测试机、分选机、探针台、其他设备四大类。其中测试机最为核心,约占测试设备价值量的60%。根据SEMI数据,2020年国内集成电路测试设备市场规模约91.4亿元,2015-2020年复合增长29.3%,其中集成电路测试机、分选机和探针台分别占比63.1%、17.4%和15.2%,其它设备占4.3%。
根据应用领域,测试机可以划分为存储器、SoC、模拟、数字、分立器件和RF测试机等。其中存储与SoC测试机技术难度最高,在国内市场合计占比超过60%,约37亿元市场空间。
3.4.2国内外测试设备企业差距明显,国内存储、SoC等高端测试机主要依靠进口
全球及国内测试设备行业由泰瑞达、爱德万垄断,国产替代为国内行业发展主旋律。国内企业在模拟混合测试机上基本实现国产替代,自给率超过80%,但在高端测试机上仍旧依赖国外,其中存储测试机国产化率不足1%,未来国产替代空间十分广阔。
4.1锂电池生产环节众多,对应多种不同锂电设备
4.1.1锂电池生产流程可分为极片制片、电芯装配、电芯检测和模组&Pack组装4个环节,对应不同设备
1)极片制片(前段):包括搅拌、涂布、辊压、分切及制片模切环节,对应涂布机、辊压机、分切机、模切机等设备,价值量占比约34%;2)电芯装配(中段):包括卷绕/叠片,封装、干燥、注液环节,对应卷绕机、叠片机、电芯装配线等设备,价值量占比约32%;3)电芯检测(后段):包括化成、分容和检测环节,对应化成柜、分容柜和电芯检测设备等,价值量占比约21%;4)模组&Pack线:在上述前、中、后段工序完成单体电芯制造之后,需要对动力电池模组、PACK进行自动化组装,对应模组组装线与Pack组装线,价值占比约9%。此外,仓库物流设备占比约4%。
4.2锂电设备市场空间高涨,叠片、化成分容价值结构稳定
4.2.1电池厂商扩产旺盛,全球锂电设备市场空间增长迅速
全球锂电设备市场空间预计在2024年达到1571亿元。自上而下测算,并结合下游电池厂扩产规划,统计中、欧、美三大地区新能源汽车的动力电池装机量,根据新增产能需求,计算全球锂电设备市场空间,预计在2024年达到1571亿元。
4.2.2锂电池制造的中段核心环节为卷绕/叠片环节
卷绕工艺是将正负极片和隔膜主动放卷、自动纠偏,与隔膜一起按工艺要求进行自动卷绕。叠片工艺是将正极片、隔膜、负极极片按照顺序叠合成小电芯单体,然后将小电芯单体叠放并联起来组成大电芯。
卷绕工艺的优势:生产速度快,电池一致性较高;叠片工艺的优势:生产的软包电池设计更为灵活,安全性、循环寿命、能量密度较高,但生产较卷绕更为复杂,生产速度、良品率相对较低。此外,对于方形电芯而言,卷绕工艺更加适合于尺寸较小、厚度较大的电芯,而尺寸较大、厚度较小的电芯以及异形电芯只可有叠片工艺生产。
4.2.3方形电池中叠片份额上涨,而软包份额下降,叠片份额稳定总体维持稳定
圆柱动力电池一般应用卷绕技术,软包动力电池一般应用叠片技术,方形动力电池两种技术均可采用,目前卷绕技术占比约九成。由于国内方形电池占据绝大部分份额,卷绕工艺市场份额大于叠片工艺,是当前的主流工艺。
长薄化电芯的使用有望增加,将带动叠片设备需求。卷绕工艺基本无法适用于软包和大尺寸电芯的生产,二者只能选择叠片工艺。2020年以来,多家动力电池头部公司相继提出全新的电芯设计,比亚迪刀片电池、蜂巢L6、中创新航OneStopBattery均为大尺寸、薄片化电芯设计,并采用叠片工艺。随着下游新能源汽车市场对高性能的追求,长薄化电芯的使用有望增加,从而带动叠片设备需求。
4.2.4后段环节围绕电源控制技术,受电池形状变化影响较小
化成环节通过充放电方式将其内部正负极物质激活,同时在负极表面形成良好的SEI膜;分容环节对电池进行充放电循环并检测电池各项参数,根据测量参数对电池进行配组;检测环节对电芯外观、内部结构进行检测。
后段环节为电芯检测,所需工艺积累围绕电源控制技术,所需核心技术包括电流&电压高精度控制及检测技术、能量变换技术、功率变换技术等,底层技术涉及电路电网与PCB设计。
4.3中小锂电设备企业受益终端快速扩产,设备供不应求
从行业格局上看,国内一线供应商先导智能、赢合科技、利元亨多为整线布局,绑定宁德时代、中创新航等领先电池厂商客户,精测电子布局后段化成分容、检测设备,并向中道设备等方向拓展。2020年新能源设备营收为0.81亿元,与国内一线设备企业差距较大。
受益于下游电池厂商快速扩产,中小锂电设备企业将迎来发展机会。由于下游电池厂商产能快速扩张,先导智能、杭可科技等一线锂电设备供应厂商供不应求,部分电池厂商将寻求中小设备企业合作。2022年3月9日,精测电子与国内锂电池企业中创新航签署合作协议,成为其锂电设备优选合作商,未来相关业务营收有望进一步提升。
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