2023年投资策略 建设制造强国,政策引领技术跃迁

  • 来源:中信证券
  • 发布时间:2022/11/23
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追求高质量发展、建设制造强国,技术跃迁势在必行

建设制造强国、鼓励“专精特新”,政策引领技术跃迁

在建设制造强国进程中,我国致力于制造业优化升级,提高国家制造业创新能力。我 国制造业大而不强,正在积极推进产业转型升级、建设制造强国。2010 年国务院提出发 展战略性新兴产业,用 20 年时间使节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、 新能源、新材料、新能源汽车等七大产业达到世界先进水平。2015 年《中国制造 2025》 指出要提高国家制造业创新能力、强化工业基础能力、大力推动重点领域突破发展。“十 四五”规划的第二篇即《坚持创新驱动发展 全面塑造发展新优势》,强调提升企业技术创 新能力。2021 年以来,我国相关政策持续强调“专精特新”,强链补链。总之,我国已进 入高质量发展阶段,党中央已经把创新的重要性提升到前所未有的高度。展望 2023 年, 在建设制造强国的进程中,我国面临着强链补链、创新驱动两大目标,这需要产业层面的 技术进步、技术跃迁。

“双碳”目标要求调整产业结构、能源结构,呼唤技术跃迁

实现碳中和、碳达峰要求我国进行产业结构调整、能源结构调整。我国力争在 2030 年前实现碳达峰,在 2060 年前实现碳中和,这将会是一场系统性的经济社会变革,也是 未来几年的长期主线。实现碳达峰、碳中和需要推动经济社会发展全面绿色转型,这一方 面意味着产业结构调整,另一方面意味着能源结构调整。产业结构调整需要我国加快发展 非资源型的绿色低碳产业,主要是战略新兴产业、高技术制造业、现代服务业。能源结构 调整需要我国进一步推进煤炭清洁利用,大力发展新能源,支持绿色低碳技术创新成果转 化,持续降低碳排放强度。在产业结构调整与能源结构调整的进程中,我国诸多细分行业 面临着技术跃迁的机遇。

工程师红利不断兑现,创新能力持续提升,是技术跃迁的基础

“工程师红利”不断兑现,创新能力持续提升,为我国优势制造业的技术跃迁奠定基 础。随着产业升级的进程、研发投入的增加,以及整体教育水平的不断提升,我国的工程 师红利正在不断释放。如今,我国每年的专利申请数量和工业设计申请数量均已超过整个 OECD 成员国申请数量的总和,每年的 PCT 专利申请数量也领先于美国、日本、德国。 根据世界知识产权组织的数据,2021 年我国创新指数得分已经位居全球第十二位,标志 着我国已进入创新型国家行列。总之,我国工程师红利不断积累,创新能力持续提升,专 利和工业设计申请量已多年位居全球第一,这为我国产业层面的技术跃迁奠定了坚实基 础。

关注高景气赛道中的技术跃迁

我们更关注处于高景气赛道中的技术跃迁。在建设制造强国的进程中,我国面临着强 链补链、创新驱动两大目标,这需要产业层面的技术进步、技术跃迁。“双碳”目标下,我国产业结构调整、能源结构调整,亦为诸多细分行业带来技术跃迁的机遇。我国工程师 红利不断积累,创新能力持续提升,这为我国产业层面的技术跃迁奠定了坚实基础。结构 来看,我们尤为聚焦存在技术跃迁属性的高景气赛道,这些细分赛道因技术跃迁有望引发 赛道数倍的拓宽或格局的全新重塑。建议重点关注四个方向:复合铜箔、储能&数据中心 温控、储能数字化智造、碳化硅基器件。

复合铜箔:工艺与材料推动复合铜箔技术跃迁,2023 年有望迎来产业化新 纪元

复合铜箔:锂电池负极新型集流体。锂电铜箔为锂电池负极的关键基础材料,在电池 中既充当电极负极活性物质的载体,又起到汇聚传输电流的作用。据高工锂电 2022 年测 算,铜箔占锂电池总重量比例约 13%,仅次于正极材料、负极材料和电解液,是影响锂离 子电池能量密度和成本的关键材料。锂电铜箔按照材料不同可以分为电解铜箔和复合铜 箔,复合铜箔为铜-高分子-铜“三明治”式复合结构,基材选取 PET、PVC、PI、PP 等高 分子材料作为基材,两侧镀铜的新型铜箔材料,铜箔薄化有助于提高锂电池续航里程,对 动力电池轻量化起到重要作用。

复合铜箔相比于传统铜箔的优势主要在于高安全性、高能量密度、低成本。1)中间 层采用高分子绝缘材料,高分子不容易断裂且具备较强的抗穿刺性,能够有效规避电池内 短路情况及其导致的发热失控与电池自燃,同时由于阻燃配方的加入,复合铜箔兼具阻燃 功能,大幅提高了电池安全性;2)PET/PP 聚酯材料相比铜材料密度低,制造出的复合铜 箔质量较轻,若以 1 微米铜箔+4.5 微米 PET 基材+1 微米铜箔复合集流体替代传统 6 微米 电解铜箔,理论上复合铜箔重量相较于传统铜箔降低 55%,可以有效减轻电池质量,提升 电池重量能量密度;3)聚酯材料生产工艺成熟,单位成本远低于铜、铝金属,规模化量 产后将具备成本优势。

复合铜箔目前仍处于产业化前期阶段,难点在于磁控溅射技术工艺。PET 等高分子材 料结晶度大、极性小、表面能低,且绝大部分为绝缘体,无法直接进行电镀,需要磁控溅 射工艺对材料进行表面处理,实现材料导电。磁控溅射的工艺难点包括:1)靶材利用率 较低;2)镀膜的均匀性较低;3)PET 基膜较薄,收放卷式容易变形起皱。由于工艺技术 难度较大,目前复合铜箔的生产效率和良品率不及传统铜箔。

复合铜箔替代电解铜箔空间广阔,我们乐观预计 2025 年全球市场空间可达 290 亿元。 我们援引中信证券研究部新能车行业组对于全球锂电池的需求预测以及金属组对铜箔渗 透率及单耗的预测数据,对锂电池用电解铜箔进行需求预测,若仅考虑电解铜箔在锂电池 中的应用,我们预计 2025 年电解铜箔需求量可达 106.7 万吨,市场需求空间巨大。为提 升电池能量密度,电解铜箔向薄型材料发展,复合铜箔具备轻量化优势,我们认为复合铜 箔对于电解铜箔存在一定的市场替代空间。我们假设复合铜箔在发展前期厚度为 6.5μm, 满足电池能量密度提升的需求。我们根据 6μm 电解铜箔折算复合铜箔单耗数据,基于该 假设对复合铜箔渗透率进行预测,保守预计 2025 年复合铜箔需求为 29 亿平米,对应市场 空间约为 174 亿元,乐观情况下 2025 年预计市场空间可达 290 亿元(对应渗透率为 20%), 替代市场空间广阔。

储能&数据中心温控:重要性持续凸显,液冷技术占比有望快速提升

电化学储能快速发展,未来有望占据主导。抽水蓄能是当前最为成熟的电力储能技术, 根据 CNSA 数据,2021 年约占全球储能累计装机规模的 86%。但受地理选址、建设施工 和容量配置的局限,抽水蓄能未来发展空间有限。相比抽水蓄能,电化学储能受地理条件 影响较小,建设周期短,容量配置灵活,应用场景更为广泛。随着成本持续下降、商业化 应用日益成熟,电化学储能技术优势愈发明显,逐渐成为储能新增装机的主流。根据 CNSA 数据,2021 年全球新增电化学储能装机 10.3GW,同比增长 71.7%。预计未来随着锂电 池产业规模效应进一步显现,成本仍有较大下降空间,发展前景广阔。

温控设备是电化学储能系统核心部件之一,起到防止电池热失控、容量衰减、寿命减 短的作用。储能系统电池数目多、电池容量和功率大,内部容易出现电池产热、温度分布 不均匀等问题,温控设备通过对电化学储能电池降温,使得储能系统处于最佳的工作温度, 达到防止过热着火和延长使用寿命的目的。2010-2021 年全球储能电站起火事故中半数以 上发生在充电中或充电后修止,由热失控和散热不畅引起。随着发电侧储能系统容量逐渐 增大,电网侧调峰调频用储能系统朝高倍率发展,未来储能温控的重要性将逐渐凸显。

中国数据中心行业处于快速发展期,2017-2021 年市场规模 CAGR 超 30%。受益于 近年来云计算、5G 商用、物联网等行业的发展,全球数据量与数据流量出现了爆发式增 长。数据中心作为网络数据存储与传输的重要节点,在数据暴增的背景下显著受益。根据 中国信通院数据,2021 年我国 IDC 行业市场规模约 1500 亿元,2017-2021 年市场规模 CAGR 达 30.8%。随着数字经济“东数西算”工程加速推进,云计算和互联网行业需求扩 张,数据中心行业有望保持高速增长势头。

低 PUE 值目标政策对数据中心温控设备能耗水平提出了更高的要求,推动数据中心 制冷设备高端化发展。在“双碳”背景下,数据中心走向大型化和集约化,国家也对数据 中心能耗提出了更高的要求,《新型数据中心发展三年行动计划(2021-2023)》提出到 2023 年底,新建大型及以上数据中心 PUE 降低到 1.3 以下,严寒和寒冷地区力争降低到 1.25 以下。空调系统是数据中心 PUE 能否降至合理水平的关键因素。根据中国数据中心节能 委员会数据,IT 设备能耗占比最大为 45%,其次为空调系统,占比达 40%。随着国家和 各地区对 PUE 要求趋严,数据中心温控设备逐渐趋向高端化发展。

储能和数据中心温控系统主要分为风冷、液冷,其中液冷适合功率大、散热要求高的 场景,未来占比有望快速提升。风冷系统主要应用在通信基站、小型地面电站等功率密度 较小的储能以及小型数据中心领域,具有方案成熟、结构简单、易维护和成本低等优点, 缺点在于空气比热容低,导热系数低。液冷系统广泛应用于风光发电储能、电网储能、大 型数据中心等发热量大的场景,具有电池单体温差更小、寿命更长、换热系数高、比热容 大、冷却速度快、占地小、散热系统效率更高,冷却均匀性好、可长时间大倍率充放电、 能耗及故障率更低等优点,并且液体比热容不受海拔和气压影响,适用范围更广。随着储 能电站以及数据中心大型化、集约化、高功率、高密度的发展趋势,未来液冷占比有望快 速提升。

中国液冷储能温控及数据中心温控市场规模有望快速发展,预计 2025 年市场规模将 分别达 74、245 亿元。根据 GGII,2021 年我国储能温控行业规模为 24 亿元,且预计 2025 年将达到 164 亿元,对应 2021-2025 年 CAGR 达 61%;其中液冷技术市场占有率将快速 提升,GGII 预计 2025 年市场规模将达到 74 亿元,占储能温控行业的 45%。随着各行业 数据量的快速增长,大型、超大型规模的数据中心逐步成为市场主流,液冷数据中心基础 设施的市场需求将会持续扩大。赛迪智库预计,2021 年我国液冷数据中心基础设施市场 规模为 99 亿元,2025 年有望达到 245 亿元,对应 2021-2025 年 CAGR 达 26%。

储能数字化智造:景气催生技术创新,数字智造降本增效

国内储能受益政策利好和商业模式创新。从政策环境来看,国内各地区明确 5%-20% 的风光配储要求,同时各地辅助服务市场、现货市场、分时电价、容量电价等机制设计不 断完善。从招标量来看,基于国内风光建设高景气,大储招标迸发式增长,我们预计今年 公开中标量超 20GWh,增长 1 倍以上。从商业模式来看,共享储能、火储联合调频、微 电网、虚拟电厂等应用模式不断成熟,储能在多场景、新模式下具备良好发展沃土。其中独立储能模式率先破局经济性压制,其可降低运营成本、提高储能利用率、并通过参与市 场及租赁等方式获取收益,根据产业链调研数据,我们预计 IRR 可达 8%以上。

海外储能受益欧美电价上涨及价差拉大。俄乌战争之后传统能源价格上涨导致电力成 本提升,欧美等发达国家电价持续上涨,新能源发电与储能配置的经济性进一步提升,预 计 2022 年下半年,欧美储能装机量会随着光伏装机快速提升而呈现爆发式增长态势。随 着储能在新型电力系统中的重要性逐步提升,国内外政策加码和系统成本逐步下降,我们 预计 2025 年全球储能装机量合计约 394GWh。

景气趋势下,行业仍存在两大问题:其一,单机大容量储能的安全性不足;其二,配 储难以实现经济性,导致逆向选择和同质化竞争。储能单机容量大型化后有诸多好处:1) 提高储能利用率,降低初始投资成本;2)缩小体积,减少占地;3)方便电网调用;4) 能源主管部门可以集中管理。然而安全性问题始终制约储能单机容量的大型化,现有储能 电池单机容量被限制在 1MW 以下。经济性方面,由于配储对于新能源场站是成本项,选 择标准仅关注绝对单位投资成本;此外储能系统环节技术壁垒不算高,缺乏产业链议价优 势;同时行业尚处初期,尚未形成较好的规模优势,这三点因素共同导致行业经济性较弱, 为业内公司带来很大的成本压力。

针对上述问题,储能行业迫切需要产品技术革新和数字化智造升级。技术上,电芯单 体能量的提升已不能完全解决储能系统的安全性及经济性问题,更需要一系列新型电力系 统技术创新,包括电力拓扑结构的创新。制造上,储能系统生产环节也需要数字智能化升 级降本增效,塑造核心竞争力,推动行业良性发展。 我们关注储能技术跃迁中的高压级联储能路线,其通过单元串联的链式拓扑结构实现 大储高安全性和经济性。高压级联储能市场正值初期,理论优势在实践中逐步兑现。当前 以 35kv 为代表的高压级联方案仍处在示范项目阶段,市场渗透率较低。根据北极星储能 网数据,近年来高压级联储能实际项目和传统项目对比整体收益高了 8%-10%,安全性也 得到验证。我们认为高压级联方案有望逐步取得市场认可,实现从小众到主流方案的转变。

如何选择标的?拥有数字智造能力且产品具备差异化的储能厂商。制造行业要实现盈 利突破主要手段有三:1)推出差异化产品,为下游提供更高价值;2)实现订单和产品放 量进而获得规模优势;3)数字化降本增效。我们关注储能行业中同时具备这三项能力的 领先厂商,海南金盘科技率先以高压级联差异化储能产品切入市场,其传统干变业务积累 的发电、电网、工商业客户及渠道资源可确保其订单和产品放量进度。同时,公司具备全 球领先数字智造能力,可在产能扩张时将原本海南数字工厂模式快速复制和升级到桂林、 武汉数字工厂,实现先发优势。

碳化硅基器件:产业链上游价值高,技术跃迁未来可期

常见的半导体材料被通俗划分为三代,第一代包括硅(Si)、锗(Ge)等元素半导体, 第二代主要是以砷化镓(GaAs)为代表的化合物半导体材料,第三代则是以碳化硅(SiC)、 氮化镓(GaN)为代表的宽禁带半导体材料,三类半导体不存在绝对的替代关系,在特定 的应用场景中各有优势。由于碳化硅为代表的第三代半导体材料在禁带宽度、饱和电子漂 移速率、热导率、击穿电场强度以及抗辐射等参数方面具有显著优势,被认为是满足半导 体行业、高电压、高频率需求的重要半导体材料。

相较于硅基功率器件,碳化硅基功率器件具有优越的电气性能。与硅相比,碳化硅具 有更为优越的电气特性:耐高压、耐高温、实现高频、实现更小能量损失等。基于这些优 良特性,碳化硅衬底的使用极限性能优于硅衬底,可实现功率器件以及射频器件高温、高 压、高频、高功率等特性。根据天岳先进招股说明书数据,相同规格的碳化硅基 MOSFET 和硅基 MOSFET 相比,导通电阻可至少降低为原来的 1/100,尺寸可减小为原来的 1/10; 相同规格的碳化硅基 MOSFET 相较于硅基 IGBT 的总能量损耗可降低 70%。

碳化硅功率器件可广泛应用于新能源汽车/充电桩、光伏、储能、轨道交通和智能电网 等高景气赛道。目前市场上主要的功率器件是基于硅衬底,行业对于硅材料物理特性的开 发已接近极限,硅基功率器件的性能和能耗提升空间有限。凭借更为优秀的电气性能,碳 化硅基功率器件符合绿色发展、能源安全的国家战略,同时契合功率器件耐高温、耐高压、 高功率、小型化和轻量化的发展趋势,有望广泛应用于新能源汽车/充电桩、光伏、储能、 轨道交通和智能电网等热门领域。

经过近 30 年研究和开发,碳化硅衬底和功率器件制造技术逐步成熟,目前正处于快 速推广应用阶段。根据 Yole 预测,受益于新能源汽车/充电桩、光伏、储能、轨道交通等 市场高度景气,碳化硅基功率器件市场规模将保持高速增长,全球碳化硅基器件市占率有 望在 2024 年突破 10%(2022 年约为 5%),2027 年市场规模有望达到 63 亿美元,对应2021-2027 年 CAGR 有望达到 34%;其中,由于汽车电动化发展趋势明确、电动汽车对 于功率器件的电气参数要求提高,碳化硅基功率器件有望成为电动汽车的重要组成部分, 2021 年全球汽车碳化硅基功率器件市场规模约为 7 亿美元,2027 年有望提升至 50 亿美 元,期间 CAGR 约为 40%。

碳化硅基功率器件产业链主要包括上游碳化硅衬底制备、外延层生长、中游器件制造 以及下游应用市场。衬底制备环节主要是将高纯碳粉和高纯硅粉合成为碳化硅粉,在特殊 温场下,主要采用物理气相传输法(PVT 法)生长不同尺寸的碳化硅晶锭,经过多道工序 后产出碳化硅衬底。外延环节主要是在碳化硅衬底上,使用化学气相沉积法(CVD 法)在 衬底表面形成外延片。其中,在导电型碳化硅衬底上生长碳化硅外延层制得碳化硅外延片, 可进一步制成功率器件,应用于新能源汽车、光伏、轨道交通、智能电网、航空航天等领 域;在半绝缘型碳化硅衬底上生长氮化镓外延层制得碳化硅基氮化镓(GaN-on-SiC)外延 片,可进一步制成微波射频器件,应用于 5G 通信等领域。

碳化硅衬底价格维持高位制约了碳化硅基功率器件渗透率提升。根据晶升装备招股说 明书披露内容,目前碳化硅衬底制备成本较高,主要原因包括晶体生长慢、制备工艺难度 高,良率仅为 30%-50%左右;生产还要克服高温、晶体生长过程不可见等苛刻条件。根 据 CASA 数据,大尺寸、高品质碳化硅晶片生产成本较高,2018-2021 年碳化硅基器件和 硅基器件的价差保持在 5 倍以上,一定程度上限制了碳化硅基器件在下游行业的应用和推 广。其中,衬底和外延环节占碳化硅基器件成本为 75%,远高于硅基器件衬底和外延 11% 的成本占比,衬底与外延环节的高成本也在一定程度上削弱了使用碳化硅基器件带来的系 统收益,导致下游行业对于碳化硅基器件使用率较低。

碳化硅衬底制备环节降本空间大,技术迭代有望推动产能跃升。根据 CASA 以及 Telescope Magazine 数据,衬底占碳化硅基器件成本的 50%,而衬底仅占硅基器件成本 的 7%。目前碳化硅衬底制备成本较高的制约性因素主要包括晶体生长、晶棒切割等生产 环节中存在表面缺陷多、晶锭废料多、晶体生长速率慢等。随着优化晶体生长方法、引入 新晶棒切割方法,碳化硅衬底生产速度和产品良率有望逐步提升,带动碳化硅器件价格下 降,进而提升碳化硅基器件市场渗透率。

物理气相传输(PVT)仍为行业主流方法,高温化学气相积淀(HTCVD)及液相外 延(LPE)正处于商用探索阶段。碳化硅晶体生长方法主要包括 PVT 法、HTCVD 及 LPE法。PVT 法具有技术方案成熟、生长过程简单、设备成本低等优势,目前是国内外厂商使 用的主流晶体制备方法。然而,由于 PVT 法晶体生长速度缓慢,需在密闭高温腔中对于 硅碳比、生长温度梯度、晶体生长速度以及气流气压等参数进行严格控制,市场正尝试使 用其他制备方法解决 PVT 法瓶颈。2021 年,日本住友金属公司宣布通过 MPZ 技术优化 LPE 法,成功制备了 6 英寸可用面积达到 99%的碳化硅衬底,相比 PVT 法,碳化硅生长 速率提升了 5 倍左右,相比普通的 LPE 法提升了 200 倍。虽然目前 HTCVD 和 LPE 技术 商业应用仍不成熟,但引入新技术为实现制备大尺寸、高结晶质量、低成本的碳化硅晶体 提供了新探索路径,有望推动碳化硅行业的发展。

激光加工有望提高切片环节效率并降低材料损耗,为碳化硅器件带来降本空间。目前 多线切割为市场主流切片方法,但碳化硅本身具有硬脆特性,导致线切割加工速度较慢且 切割完成后平整性较差。根据英飞凌和 DISCO 的公开信息,目前主流的多线切割材料损 耗率高达 50%以上,完成单晶片加工需要约 3 小时。为解决多线切割工艺的技术瓶颈,英 飞凌和 DISCO 分别提出使用基于激光加工的冷切割和 KABRA 切片技术。随着分离技术 逐步成熟、激光束斑移动控制精度提高以及激光加工成本下降,我们认为基于激光加工的 切片工艺有望替代多线切割成为市场主流。

国际行业龙头引领晶片尺寸迭代,国内厂商仍为追赶者角色。根据天岳先进招股书披 露,目前碳化硅衬底的尺寸(按直径计算)主要有 2 英寸(50mm)、3 英寸(75mm)、4 英寸(100mm)、6 英寸(150mm)、8 英寸(200mm)等规格。类似于硅晶圆的发展路 线,碳化硅晶圆同样通过扩大衬底尺寸以降低器件成本。目前国际商用碳化硅衬底尺寸主 要是 6 英寸,已有 Wolfspeed、II-VI、Rohm(SiCrystal)和英飞凌等国际龙头先后宣布 将于 2025 年前后量产 8 英寸碳化硅衬底。由于在碳化硅领域起步较晚,国内厂商碳化硅 衬底各尺寸量产时间均落后于国际行业龙头。截至 2021 年,国内企业虽尚不具备 8 英寸 衬底的量产能力,但国内厂商不断加大碳化硅衬底生产项目投资力度。根据 CASA 不完全 统计,2021 年大陆地区碳化硅衬底环节新增投产项目 7 项,披露新增投产年产能超过 57 万片。随着各项目落地投产,国内厂商有望积累丰富的生产制造经验,提升研发创新能力, 进而加快国内碳化硅晶片迭代速度,缩小与国际行业龙头的差距。

中证 1000、双创板块目前估值水平较低

中证 1000、双创板块估值水平相对较低,且 2022 年净利润 Wind 一致预期对应同比 增速均高达 45%以上。双创、中证 1000 等板块集中了很多“专精特新”类型的公司,引 领着细分高景气赛道的技术跃迁。目前中证 1000、科创 50、创业板指的 PE(TTM)分 别处于 2019 年以来 6.0%、5.9%、3.9%的分位数。2022 年科创 50、中证 1000、创业板 指归母净利润 Wind 一致预期对应同比增速分别高达 55.6%、44.6%、44.5%,领先各主 要指数。

中证 1000、创业板、科创板等板块的公募超配比例有大幅提升空间。从公募基金的 持仓情况来看,2022Q3 公募基金对沪深 300 的超配比例回落到了 15%;对中证 1000、 中证 500 的超配比例分别为-3.4%、-2.2%,处于回升趋势且尚有较大提升空间。2022Q3 公募基金对科创板的超配比例提升到了 2.7%,且仍呈提升趋势。

“专精特新”型中小上市公司愈发受到投资者关注,中道风格有望持续。2021 年以 来,以“专精特新”为代表的中小市值公司受到的关注度大幅提升,我们预计以中证 1000、 “专精特新”为代表的中道风格仍将持续。总而言之,在我国创新驱动、强链补链的进程 中,那些有望实现细分高景气赛道技术跃迁的公司,其投资价值值得进一步挖掘。

编辑:JACK
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