2023年骄成超声研究报告:超声波国产替代先行者,平台布局空间持续打开

1、 十五年深耕超声波领域,步步为营造就行业龙头

1.1 公司专注超声 15 载,是国内超声波设备龙头企业

公司专注功率超声十五年,为国内领先提供超声波设备及自动化解决方案供应 商。超声波是一种频率高于 20kHz 的声波,其特点为方向性好、反射能力强以及能 量集中。超声波技术可以分为功率超声和检测超声两类,公司自成立初便专注于功率 超声工业领域,凭借多年的技术积累构建了完整的超声波技术平台,具备为不同行业 的客户提供超声波工业供应解决方案的能力。目前公司产品的主要应用领域为新能源 动力电池、橡胶轮胎、无纺布、汽车线束、功率半导体等。

轮胎裁切起家,逐步成长为国产超声设备龙头。2007 年 2 月公司前身骄成有限 设立,公司产品重点服务于轮胎裁切领域,并在 2014 年荣获国家科学技术部颁发的 “国家重点新产品”证书。2016 年公司进军新能源领域,其超声波设备开始送样宁德, 2019 年公司核心产品超声波焊接监控一体机获得宁德订单,2020 年斩获另一头部客 户比亚迪。2021 年,公司产品受到了头部客户高度认可,与动力龙头宁德时代、比 亚迪进入全面合作阶段。同时逐步将业务拓展至无纺布、线束、半导体领域。 2022 年 9 月正式在科创板上市。

公司实际控制人为周宏建,股权结构集中。截至 2023 年 3 月,周宏建直接持有 公司 14.13%的股份,并通过阳泰企管间接持有 19.02%的股份,合计持有公司股份 33.15%。实控人持股比例较大,股权结构集中。

股权激励机制较为完善,覆盖核心骨干成员。公司设立了两大员工持股平台阳泰 企管和鉴霖企管,合伙人基本均为公司核心管理人员及其技术人员,将员工利益与公 司利益深度绑定,提高员工忠诚度和归属感。上市前,公司从 2016 年开始共实施了 8 次股权激励,上市后实施限制性股权激励计划,辐射主要技术及骨干人员,总计 184 人。

1.2 核心产品持续发力,公司业绩高速增长

2022 年营收与归母净利双增,业绩增长较为迅速。2023H1 公司实现营收 3.48 亿元,同比增长 41.7%,归母净利润 0.63 亿元,同比增长 15.6%。2018-2022 年公 司业绩实现较快增长,公司营收由 2018 年的 1.09 亿元增长至 2022 年的 5.22 亿元, CAGR=47.93%。2021 年受益于下游电池企业需求旺盛,营收实现大幅增长,整体 盈利能力提升。剔除疫情因素,公司营收和归母净利润均维持稳定增长态势。

动力电池超声波焊接设备跃升为核心产品,贡献主要营收。按照业务结构对营收 进行拆分,2019-2022 年,公司业务中心不断向动力电池超声波焊接设备倾斜,营收 占比从 2019 年的 14%提升至 2022 年 60%以上。2020 年动力电池超声波焊接营收 占比同比减少,主要系新冠疫情爆发带来的口罩焊接业务挤压了其他业务的营收占比, 但该业务收入不具备可持续性。2021 年,公司焊接监控一体机、楔杆焊机等核心产 品陆续通过知名动力电池厂商认证,成功与宁德时代、比亚迪等头部客户展开全面合 作。动力电池超声波焊接设备收入实现大幅增长。

期间费用率呈现下降趋势,其中研发费用率最高。2020 年之后,公司规模效应 显现,三项费用率均呈现下降趋势。公司为技术驱动型企业,高度重视研发,四项费 用率中研发费用率最高,常年维持在 12%以上。

产品技术附加值高,毛利率整体维持较高水平。2018-2023H1,公司毛利率整体 维持在较高水平,随部分产品结构变化呈现一定波动。2019 年高毛利的汽车轮胎裁 切设备占比下降导致毛利出现暂时性下滑,2020 年高毛利的口罩焊接设备销量激增 带动当年的毛利水平显著提升。分业务看,超声波焊接、超声波裁切以及配件业务毛 利较高,为公司主要利润来源。公司核心业务动力电池超声波焊接设备毛利稳定维持 在 50%左右,短期内公司的发展重心应该仍为超声波焊接设备,毛利率有望继续维 持高水平。

2、 动力电池领域需求前景广阔,复合集流体打开成长空间

2.1 超声波金属焊接是动力电池极耳焊接的最优解

超声波焊接一般可以分为金属焊接和非金属焊接,两者技术原理不同。超声波金 属焊接是固相焊接技术,将焊件置于焊座上,焊头在压力作用下高频振动摩擦,破坏 挤走焊件界面间的氧化物或污染物,通过高频超声摩擦使接触的金属变形流动,随着 超声能量的增加不断扩展融合,形成焊接接头;超声波非金属焊接是熔化焊技术,原理是利用高频振动波在加压情况下使两个物体表面相互摩擦,产生高温,达到熔点, 形成分子之间的熔合。 超声波焊接对比其他焊接技术具有独特技术优势。1)焊接材料不熔融,近冷态 焊接;2)焊后导电性好,电阻系数极低;3)对焊接金属表面要求低,氧化/电镀均可 焊接;4)焊接时间短,无需任何助焊剂;5)焊接无火花,环保安全。

一套典型的超声波金属焊接系统包括发生器、换能器、调幅器、焊头、底模。发 生器将工频交流电转换为超声频电信号,换能器再将其转化为机械振动,调幅器调整 振幅,焊头放大振幅,传递到焊件表面,进而通过高频摩擦实现焊接。

超声波金属焊接主要应用于动力电池多层极耳焊接环节。在锂电池生产工艺中, 包含了电芯制造、电芯装配、电芯检测和电池组装 4 大环节,超声波金属焊接的典型 应用为电芯中段的极耳焊接环节。动力电池的电芯一般通过卷绕或叠片工艺而成,每 层电芯箔片伸出一层极耳箔片,卷绕或叠片完成后,多层极耳箔材会贴合对齐在一起。 将多层极耳箔片和连接片焊接在一起的过程即为极耳焊接。

超声波金属焊接以其独特优势完美适配极耳焊接。动力电池需要有良好的导流 能力,如果内阻过大,使用中发热增加会带来安全隐患。超声波金属焊接作为一种优 质、高效、低耗、清洁的固相连接技术,焊接过程中发热量小,焊后内阻小,尤其适 用于多层极耳焊接。同时,激光焊接是除超声波焊接外在该领域最具应用潜力的技术, 但比起超声波焊接,其在电池性能参数、极耳状态要求、焊接成本、焊接效率上均处 于劣势。即使成本和效率可能会随着激光技术的发展而改善,但其他方面的劣势难以 解决,短期超声波金属焊接难以被替代。

激光焊接和超声波焊接在动力电池领域的应用环节不同。在动力电池领域,激光 焊接主要应用于软连接焊接、顶盖焊接、密封钉焊接、模组及 PACK 焊接,超声波 焊接主要应用于多层极耳焊接。目前连接锂电池电芯极耳和极柱的方法有两种:一是 多层极耳和连接片超声波焊接,随后连接片再与极柱激光焊接;二是多层极耳超声波 焊接后再与极柱激光焊接。

2.2 新能源行业高景气延续,锂电厂商扩产需求旺盛

2022 年新能源汽车销量同比增长 95.2%,渗透率达 25.6%。2012 年以来,购 置补贴、免征车辆购置税、充电基础设施、免限行、免限购等新能源补贴政策和交通 支持政策,推动我国新能源市场规模不断扩大。从销量来看,新能源汽车的全国销量 由 2013 年的 1.8 万辆增长至 2022 年的 687.2 万辆,年均复合增长率为 106.6%。 2021 年新能源汽车需求释放,销量直接达到了 352.1 万辆,为去年销量的 1.5 倍。 2022 年继续维持高增长态势,同比增长 95.2%。从渗透率来看,2020 年我国新能源 汽车的渗透率较低,为 5.4%,2021 增长拐点已至,渗透率达到了 13.4%。2022 年 渗透率继续快速提升,达到了25.6%,相较于去年提升了12.2个pct。我们预计2025、 2030 年新能源汽车的渗透率分别为 45.5%、89.6%,销量达 1416.1、3077.5 万辆。

高景气行情推动动力电池需求增长,电池厂商扩产需求旺盛。随着全球新能源汽 车的持续发展,整车厂商不断扩张,动力电池市场需求增加,电池厂商扩产步伐加快。 根据国际能源署统计,2020 年全球汽车销量规模最大的 20 家汽车 OEM 制造商中, 有 18 家宣布增加电动化汽车车型和扩产计划,各车企大部分设定了电动化销售目标。 根据 GGII 的数据,2022 年动力电池出货量达 480GWh,同比增长超 110%,装机量 为 294.6GWh,同比增长 90.68%。为满足下游快速增长的需求,以宁德时代为首的 动力电池企业产能持续扩张,2023 年伊始电池行业再度迎来扩产潮。

2025 年超声波焊接设备市场空间存量空间达 57 亿元。下游动力电池厂商产能 扩张将带来庞大的设备采购需求。我们预计 2025 年锂电池产量将达到 2432GWh, 考虑冗余产能,2025 年电池产能有望达到 3491GWh; 2025 年超声波焊接设备存量 市场空间 57 亿元,增量空间 13 亿元。

2.3 复合集流体产业化加速,远期滚焊设备市场空间超 300 亿元

复合集流体为新型动力电池集流体材料,具有三明治的夹层结构。集流体是锂离 子电池正极和负极用于附着活性物质的基体材料,主要作用是汇集电子并输出电流, 实现化学能与电能的转换。一般而言,正极集流体采用铝箔,负极集流体采用铜箔。 而复合集流体中间为高分子材料 PET 或 PP 膜,厚度一般为 4-4.5μm,双面为金属 堆积层,类似于三明治结构。

复合集流体具有高安全性、高比能量、低成本、长寿命和强兼容五大优势,为替 代传统集流体的良好材料。从锂电技术发展来看,锂电池不断追求提质降本增效稳安 全,复合集流体未来具有很大的应用潜力。

复合集流体材料和结构的颠覆导致焊接难度大,超声波滚焊能破解焊接难题。由 于复合集流体的耐热性低于传统集流体,传统焊接易导致复合集流体的破损。转接焊 虽可实现焊接但效率低下。同时高分子材料和金属熔点差异巨大,激光焊接没有工艺 可行性。因此,传统焊接方法不再适用于新型复合集流体。针对新型复合集流体焊接 难度大、焊接效率低的问题,公司针对性开发了超声波滚焊技术,滚焊技术是通过焊 头在工件表面滚动形成连续焊缝,可有效实现复合集流体的高速滚动焊接。 复合集流体传统替代新增滚焊设备需求,增量市场空间广阔。以复合集流体替代 传统的铜箔和铝箔,锂电池生产中将采用超声波高速滚焊技术,因此在前段工序会新 增一道极耳转印焊工序,单条产线对滚焊设备的需求是极耳超声焊接设备的 3 倍,同 时中段工序的多层极耳超声焊接工序保持不变。滚焊设备的价值量相比极耳焊接设备 更高,因此复合集流体的推广将带来滚焊设备广阔的市场空间。

首创滚焊设备技术指标行业领先,焊接速度可达 80m/min。滚焊需要完成金属 与非金属之间的焊接,比起传统点焊机技术壁垒更高,要求对技术全面掌握,发生器、 换能器等要进行合理的设计和匹配才能达到理想的共振效果,是比较全面的系统功能。 公司自研的超声波滚焊机采用全波对称式结构的声学设计,稳定性高,声学系统空载 损耗低于 5%,超声组件在振动的同时进行高速连续旋转,最大焊接速度可达到 80m/min+。设备还集成了焊接质量在线监控系统,可有效保证焊接质量。目前公司 在设备性能方面行业领先,国内外未见同类竞争者,具有先发优势。 滚焊设备绑定宁德,已经实现供货。公司自主研发的超声波滚动焊接设备能够实 现复合集流体和箔材之间的高速滚焊,配备高速数据采集系统实现在线焊接质量检测, 已应用到宁德时代新型动力电池生产制造工序中。滚焊设备的验证周期较长,公司从 开始研发设计到通过电池厂验证需要花费较长时间,中短期壁垒极高。随着复合集流 体逐步产业化,公司已经实现对宁德时代供货。

2030 年滚焊设备存量市场空间超 300 亿元。随着交通、能源低碳化措施的推行, 推动新能源汽车渗透率不断提升。我们预计 2025、2030 年全球锂电池产能分别为 3491、8630GWh。同时由于复合集流体对比传统集流体具有明显优势,技术成熟之 后渗透率将不断提升,我们预计 2025、2030 年复合铜箔的渗透率为 16.3%、67.7%, 复合铝箔的渗透率为 3.4%、13.4%。单 GWh 电池对应复合集流体需求约 1000 万 平。复合集流体的推广应用催生新的设备需求,即超声波滚焊设备,对应 307 亿市场 空间。

3、 公司技术实力突出,率先打破外资垄断格局

3.1 竞争格局优越,引领国产替代

基于先发优势,动力电池超声焊接领域长期被美国必能信和美国 Sonics 垄断。 在全球市场上,由于美国、德国等发达国家企业起步较早,技术积累较国内企业更为 深厚,市场对国外进口设备依赖度较大。在锂电行业,国际一流外资品牌必能信一直 处于主导地位,宁德时代、比亚迪、中创新航、国轩高科、蜂巢能源、亿纬锂能、欣 旺达、孚能科技等知名锂电企业均在量产线中采用必能信的超声波焊接设备。美国 Sonics 则为中创新航和国轩高科等客户供应部分量产线上的超声波焊接设备。 超声波焊接设备可分为预焊和终焊设备,终焊设备技术难度更高,需求更大。预 焊环节主要为了防止极耳散开,连接的是多层极耳箔材,技术要求较低,功率和施加 压力小,同一电芯极耳预焊所需的焊接能量不足终焊的 1/3;终焊焊接的是多层极耳 和连接片,对焊接强度、过流能力要求严苛,同时对焊接设备的功率、焊接能力等要 求很高,对虚焊、过焊问题零容忍。总体而言,终焊设备技术难度明显高于预焊。从 下游客户生产工艺来看,软包电池、方壳电池只有部分客户会用到极耳预焊,比亚迪 的刀片电池和中创新航的多层极耳焊接中则无需预焊,常规极耳预焊设备的需求少于 极耳终焊设备。

在终焊环节,公司系国内少数参与国际竞争的企业。由于终焊环节技术要求很高, 国内其他超声波设备企业的产品主要应用于动力电池极耳常规预焊工序,极耳终焊设 备在主要锂电池客户量产线上应用极少。公司系国内少数能提供极耳终焊设备的企业, 与必能信、美国 Sonics 等国际品牌形成竞争。 国产替代成效显著。公司经过多年技术研发和经验积累,多项产品技术已处于国 际先进水平,并被宁德时代和比亚迪批量使用,替代了原有进口品牌的设备。根据招 股书,宁德时代和比亚迪在 2021 年采购公司产品占其新增产线上采购同类产品的比 重均超过 50%,其他电池厂的新增产线上也开始批量采用公司设备。在 2021 年动力 电池装机量前十企业中,有 8 家为公司直接或间接客户。

3.2 产品设计与服务直击痛点,斩获龙头客户入场券

3.2.1 创新超声波设备解决下游行业痛点,打开国产替代通道

依托于公司在超声波领域的技术积累,精准定位下游痛点,针对性开发出一体式 楔杆焊接技术、超声波金属焊接质量监控技术等创新技术,成功打开国产替代通道。 一体式楔杆焊机关键性能出色,焊接层数可达 200 层。随着技术的不断发展, 动力电池在容量、性能等方面技术要求更高,传统的卧式焊机已难以满足不断增大的 压力和层数要求。传统的楔杆结构具有难以兼容薄层焊接、空载损耗大、纵向焊印实 现困难的问题,公司针对这些缺陷研发设计出的超声波楔杆焊机,采用了独有的一体 式楔杆焊头设计,在同等情况下极耳可焊层数最高可实现 200 层。同时焊接参数输 出更加稳定,功率波动率由±10%降低到±5%,设备稼动率可达 99%以上。该产品 在焊接能力、焊接效果、焊接寿命和工艺稳定性等关键性能上表现出色,优于国外一 流竞争对手,获得了下游客户的认可,现已广泛应用于动力电池生产线中。

超声波焊接监控一体机实现实时全检,保证焊接良率。在动力电池电芯生产环节中,电池企业传统采用焊后抽检的方式来检测焊接质量,无法实现实时全检,一旦焊 接不良未被识别流向后道工序,将会直接影响电池模组的效能。而公司研发的超声波 焊接监控一体机将特征提取及智能算法与超声波金属焊接工艺特点相结合,一举同步 解决了动力电池焊接质量、焊后检测的痛点,实现实时检测焊接状态,有效保证焊接 良品通过率,检测准确率高达 95%。在动力电池极耳焊接的传统卧式焊机上,公司在 功率方面和必能信相当,常见机型均为 5500W,焊接稳定性方面必能信略胜一筹。 但公司的超声波焊接监控一体机的使用效果和用户体验均优于必能信。2020 年该设 备凭借实时监控焊接质量的独特性能,以及持续使用时展现出的成熟稳定的焊接性能, 获得了宁德时代等知名动力电池厂商的大规模订单。

3.2.2 以客户需求为导向,服务高效获龙头客户青睐

“大客户战略”大获成功,打入龙头客户供应链。宁德时代作为全球动力电池领 域龙头,对供应商资质、产品质量、设备技术指标的要求极高。公司长期坚持“大客 户战略”,研发阶段便瞄准标杆客户宁德时代,持续关注其需求变化。经过长期的沟 通合作,对设备持续的更新改进,公司的设备质量获得宁德时代、比亚迪、科力远等 优质客户的高度认可,逐步实现从供应焊头、配件到供应整机的业务转变,公司采购 订单规模也随之不断提高,推动公司营收在 2021 年实现大幅增长。 针对外资短板进行逐一攻破,抢夺市场份额。由于动力电池革新速度极快,设备 上需要及时了解行业内的新技术、新趋势以及下游客户的真实需求,并对此进行配套 的产品开发。但外资企业普遍存在售后服务成本高、响应速度慢、定制化开发效率低 的问题,公司凭借本土企业的优势,针对这些问题做了如下工作:1)专门成立由资 深技术人员组成的售后技术服务团队,及时了解客户需求和接收反馈信息,并对产品 进行相应的优化改进,为客户提供高效优质的本土化服务。2)专门配置了非标设计 团队。传统的外资企业产品偏标准化,而不同电池厂的电池规格形状不同,对机架结 构、焊头、地膜和辅助夹具等结构有定制化需求。为此,公司的非标设计团队专门负 责快速响应、衔接、及时配合客户的现场特殊需要和各种研发定制。凭借不输于外企 的产品和更为优质的服务响应速度,公司成功抢占必能信等外资企业的市场份额。

设备验证周期长,客户粘性高。高端超声波设备大多应用于工业生产的关键工序, 出于生产安全性、稳定性和生产效率等方面的考虑,下游客户对于供应商的技术工艺、 产品质量等多方面考核要求严格且周期长。一般而言,高端超声波设备要达到新能源 电池等行业的“中大批量验证”至少需要三年以上时间。公司设备早在 2016 年就进 入宁德时代开展样机验证,一直到 2020 年才拿到大批量订单。而高端超声波设备供 应商一旦进入其采购体系,设备一旦落地相关生产线,下游客户通常不会轻易更换, 会形成较为稳定的长期合作关系。

3.2.3 提升零部件自产比例,降成本以扩大竞争优势

动力电池超声波焊接设备中,进口零部件国产替代有望降低成本。目前公司销售 的超声波设备主要采用自产的发生器和换能器,但公司的核心业务动力电池超声波焊 接设备仍然使用较多进口零部件,主要系极耳焊接设备长期被必能信等外资企业主导, 下游客户对超声波焊接设备的发生器、换能器等部件更倾向于使用外资品牌。公司自产比例仍处于较低水平,成本仍有下降空间。 关键零部件加速自主替代,降成本以扩大竞争优势。公司核心零部件自产比例 逐年下降,主要系公司使用较多进口零部件的动力电池超声波焊接设备营收占比不 断提升。目前公司已经具备自主设计、生产核心零部件的能力。2022 年,公司计划 加速推动动力电池领域自主替代进程,公司已将自产发生器和换能器在部分客户的 产线上试用,预计全年销售的动力电池超声波焊接设备中,使用自主生产的发生器 和换能器的设备数量占比将达到 30%-40%,未来有望实现 100%自供。由于自产零 件成本比外购成本低,零部件国产化替代有助于公司降本增效,扩大竞争优势。

3.3 技术、人才壁垒高企,铸造企业护城河

3.3.1 构筑技术壁垒,具备先发优势

公司高度重视研发,研发投入高。公司自成立以来就秉持着研发技术驱动市场的 理念,因此高度重视研发,2020-2022Q3 的研发支出分别 0.33/0.46/0.52 亿元,同 比增长 63.67%/39.46%/12.97%。其中职工薪酬为研发费用中最重要的构成,每年占 比均在 50%以上,说明公司高度重视对研发队伍的建设,不断增加研发人员人数,并 提供有竞争力的薪资水平。研发支出占营收的比重较为稳定,占 12%左右。同行业 中,公司的研发费用率显著高于可比公司。

超声波专业人才紧缺,人才壁垒高筑。超声波设备制造企业作为技术密集型企业, 其“多学科融合”的人才特征极为显著,涉及物理、电子、机械、材料学等基础学科 技术,同时与电子电路技术、压电耦合仿真技术、声学换能器制造技术、声学工具设 计技术等技术密切关联,对人才的专业技术水平要求极高。上海市科委将“超声波研 究人才”列为紧缺人才,紧缺类型为“质量紧缺”,紧缺程度为“十分紧缺”。公司通 过多年的积累与投入,已经拥有一支由经验丰富的高级管理人才和资深工程技术人员 组成的团队。截至 2021 年,公司共有研发人员 129 名,占公司员工总数的 28.67%, 其中有博士 2 名,本科及以上学历人员占研发人员总数的 48.06%。对新进入者而言, 研发团队的组建和培养、行业经验的积累都会是其入局难点。 核心骨干能力突出,具备丰富超声波从业经验。公司实控人周宏建为上海交大机 械工程专业硕士,在超声波领域有近二十年从业经历,经验丰富,专业能力强,曾亲 自参与一代产品的技术研发,还曾经担任公司主要竞争对手必能信的应用技术部门主 管。周宏建实控人兼核心技术人员的双重身份,有助于把握公司未来研发战略方向。 公司其他核心骨干成员均毕业于上海交大等知名学府,从业经验丰富,专业背景涵盖 了机械、电气、声学、软件、算法、电子电路等不同学科。

不断推进产学研合作,构建人才储备。公司地处上海,地理位置优越,优秀高校 以及科研机构密集、基础设施全面、区位优势明显。公司多名核心研发人员毕业于上 海交通大学,并与上海交通大学、中国科学院上海硅酸盐研究所、中国计量大学等高 校和科研机构签订了产学研合作协议,为高校学子提供实习机会的同时,吸收优秀应 届毕业生作为人才储备。

研发实力雄厚,研发体系完善,各部门各司其职。公司为国家高新技术企业,截 至招股书,公司取得有效授权专利 248 项,其中发明专利 40 项,软件著作权 47 项。 公司将核心技术广泛应用于公司产品中,研究成果产业化能力强。2019-2021 年公司 使用核心技术的产品所形成收入占主营业务的比重分别为 82.17%/97.09%/96.89%。 中国科学院上海科技查新咨询中心出具的查新报告显示公司多项产品处于国际先进 水平,并且中国化学与物理电源行业协会、上海市声学学会同样对公司技术实力给予 高度认可。同时,公司内部还设立了专门的技术中心,全面负责新技术的研发、生产 工艺的改进和产品性能的提升。技术中心分为六大部门,各部门各司其职,并通过跨 部门运作,全面了解客户需求并制定可行方案。公司能成功切入头部供应链体系,过 硬的研发实力和完善的研发体系功不可没。

3.3.2 超声波平台奠定技术根基,多方位开拓应用疆土

构建完整的超声波平台,具备多领域拓展能力。公司凭借全面的超声波基础研发技术,构建了可开发功率超声领域高端应用的超声波技术平台。全面覆盖包括超声波 电源技术、压电换能器仿真设计技术、声学工具设计技术、控制器设计与开发技术、 智能在线检测技术和自动化系统技术六大基础研发技术模块。并且依托于超声波技术 平台,开发出一体式楔杆焊接技术、超声波金属焊接质量监控技术和超声波高速滚焊 系统技术等核心创新技术。基础研发技术和核心创新技术的完整掌握,为公司业务多 元化打下了坚实的基础,公司具备为新能源动力电池、轮胎、无纺布、汽车线束和半 导体等行业客户提供超声波设备和自动化系统解决方案的能力。

公司凭借雄厚的研发实力,创新性开发多项核心产品,产品性能国际领先。

4、 超声波领域平台化布局,“设备+耗材”有望开启成长新曲线

4.1 轮胎裁切+无纺布+线束,多领域平台化拓展

4.1.1 传统轮胎裁切技术积淀深厚,盈利能力稳定

超声波裁切优势突出,工艺成熟,不存在替代风险。超声波裁切具有温度低、阻 力小等特点,极大地降低了轮胎生产的不良率,对比传统工艺具有明显优势,目前已 成为轮胎制造行业的主流工艺,且符合未来安全环保的发展方向。

公司为中高端轮胎裁切头部玩家,所占市场份额稳定。公司较早进入中高端轮胎 裁切设备市场,经过多年的创新研发,公司产品相关技术指标已达到或者超越了国际 先进水平,打破外资企业必能信的垄断,实现了国产替代。目前公司市占率与必能信 相当。根据美国《轮胎商业》2021 年度全球轮胎 75 强排行榜统计数据显示,全球轮 胎企业十强中,有一半为公司客户,其中中策橡胶是中国收入规模最大的橡胶生产企 业,其生产线上公司产品占同类超声波轮胎裁切产品的比重超过 50%。除了这些客 户外,公司客户还包含了赢合科技、大族激光、联赢激光、海目星、利元亨、软控股 份等多家上市公司。

轮胎裁切设备毛利率整体维持较高水平。2020-2022H1,汽车轮胎裁切设备的毛 利率分别为 66.18%/66.82%/64.06%,相较于公司其他产品,毛利率水平较高。主要 系 1)先发优势明显,客户稳定。公司为国内较早进入中高端轮胎裁切设备市场的厂 商,技术积淀深厚,产品性能优越,与下游客户建立了长期稳定的合作关系。2)技 术门槛高,玩家较少。公司所定位的中高端轮胎裁切设备技术门槛较高,关键部件相 关性能需要有较高的技术水平,同时轮胎裁切市场已较为稳定且规模较小,除了必能 信和公司外,新进入者较少。3)自产零部件,成本较低。公司已具备自主生产发生 器、换电器、裁刀等部件的能力,实现全套轮胎超声波设备的国产化,而自制成本通 常低于外购成本,国产替代有效降低了成本。 我国汽车保有量水平较低,仍有增长潜力。根据 2019 年世界银行公布的 20 个 主要国家千人汽车拥有量调查数据来看,中国以千人拥车辆 173 辆排第 17 位,远低 于美国、澳大利亚、加拿大、日本等发达国家,其中美国千人汽车拥有量 837 辆,位 列全球第一,是中国的近 5 倍。与中国人均 GDP 相近的巴西、墨西哥、土耳其的每 千人汽车保有量分别为 350/297/199 辆。相比于其他国家,我国的人均汽车保有量仍 然处于较低水平。随着市场潜力逐步释放,轮胎产业长期来看维持平稳增长态势,为 公司的轮胎裁切设备带来持续稳定的需求。

4.1.2 绿色环保为未来趋势,塑料、无纺布市场潜在需求较大

非金属焊接是一种快捷、干净、可靠的焊接工艺,是利用超声波高频振动产生的 热量熔化焊接材料并施加压力从而实现焊接。典型的非金属焊接以塑料焊接和无纺布 焊接为主。 超声波塑料焊接:传统塑料制作受制于注塑工艺无法一次注塑成型,因此需要粘 接,但传统的粘接工艺较为落后、效率低下,粘接剂还有一定毒性,会引起环境污染。 在倡导绿色环保的大背景下,超声波塑料焊接具有高效、优质、美观、节能、安全等 优点,无需添加任何粘接剂,也不消耗热源,从而被广泛应用。

超声波无纺布焊接:超声波技术在无纺布市场的应用主要是利用超声波技术完成 对口罩、纸尿裤等产品的打片成型、封口、封边、耳带焊接等工序,相比其他传统工 艺具有生产效率高、焊接质量好、环保节能等显著优点。在一次性卫生用品领域,无 纺布胶水粘结的工艺占比仍然很高,存在不环保、舒适性差等问题,无胶化工艺为未 来趋势,超声波焊接工艺可以取代胶水粘结实现无胶化。 塑料+无纺布传统替代,市场需求广阔。1)超声波塑料焊接机标准化程度高,市 场较为分散,包括 3C 电子、医疗器械、汽车、家电等领域。超声波塑料焊接设备每 年的市场需求约为 3-5 亿元。2)在一次性卫生用品市场,以纸尿布为例,2019-2024 年纸尿裤行业年复合增长率为 5%,按照 2020 年的产能计算,如果全部采用超声波 工艺,则每条产线需要 8 台超声波设备,产能每分钟 300 片,2020 年需要产线 1118 条,总需求为 13.42 亿元(不包括耗材);如果按照每年 5%的新增产能全部采用超 声波焊接工艺计算,2021 年新增市场对超声波设备的需求为 0.67 亿元,假设 2020 年存量产线中 20%在 2021 年替换为超声波焊接设备,则替换需求将达到 2.68 亿元, 设备总需求可达 3.35 亿元。超声波设备作为无纺布和塑料的重要生产设备,拥有广 阔的市场需求。

4.1.3 线束设备成功对标国际企业,应用拓展渐入佳境

汽车线束为汽车中重要的能量传输通道。超声波焊接利用高频振动波传递到两个 需焊接的线束工件表面,在加压情况下,使两个线束工件表面相互摩擦固相连接在一 起。超声波具有快速、节能、熔合强度高、导电性好、无火花、接近冷态加工等特点。 目前汽车线束焊接生产工艺主要有超声波焊接和压接两类,超声波焊接对比压接具备 明显优势。

公司设备性能可媲比国外,双通道系统可有效解决焊接功率不足问题。汽车线束 可分为低压和高压线束。低压线束焊接功率较小,国内外玩家较多。高压线束由于线 径很大,对功率的需求甚至超过锂电池极耳焊接,因此超声波发生器和换能器的开发 难度较大,技术难度较高。而公司采用的双通道超声系统能够有效解决大线径线束焊 接下焊接功率不足的问题,其综合功率最大可接近 11000W,可对 95 平方毫米以上 的铜线进行焊接,同时还采用一体式楔杆结构来提升焊机的机械结构强度。在高压线 束焊接领域,公司主要竞争对手为德国雄克。目前公司的系统功率、焊接线径等技术 指标已与国外竞争对手相当,为国内少有的可与外资企业竞争的本土企业。 线束市场需求稳定增长,超声波设备潜在市场庞大。根据公司招股说明书,2019 年线束用超声波焊接机存量市场规模约为 3.57 亿元,2019 年市场主要以低压线束为 主,低压线束平均市场单价为 10-20 万元,高压线束为 50-150 万元。随着新能源车 的普及,未来对高压线束需求增大,预计 2025 年新能源车的线束市场空间为 405 亿 元,而线束用超声波焊接机的存量市场规模约在 10 亿以上。假设下游匀速扩产且设 备寿命为 3-5 年,则 2025 年新增设备需求可达 2-3 亿。若考虑焊头、底模等耗材配 件的市场需求,2025 年 10 亿元以上的存量市场规模将带来 1 亿元-2 亿元的配件需 求,2025 年当年线束焊接设备及主要配件的新增市场需求可达 3 亿元-5 亿元。

4.2 IGBT 领域实现国内领先,超声波焊接设备初获订单

IGBT 是能源变换和传输的核心器件,技术难度较大。IGBT 模块的功率导电端 子需要承载数百安培的大电流,对电导率和热导率要求高,同时汽车内的 IGBT 还需 承受振动和冲击,要有较强的机械强度,因此 IGBT 导电端子的焊接技术工艺难度较 大。超声波焊接在功率半导体的应用主要是焊接多个铜端子和 DBC 基板覆铜层,需要有很强的焊接模式控制和自动化系统设计能力,属于多技术融合的焊接站。 超声波焊接成主流工艺,设备性能国内领先。传统的锡焊工艺存在易氧化、焊接 过程释放有毒气体、环保性差等缺点。超声波焊接采用高频超声能量使金属原子在两 种材料界面间相互扩散,最终形成一种高强度键合界,工艺简单快捷、接触电阻低、 键合强度较高,更好的满足了 IGBT 导电端子对低电阻、高强度的要求。因此在 IGBT 功率模块和镀铜基板之间的连接工艺中,超声波焊接逐步成为主流工艺。目前公司的 IGBT 焊接设备国内领先,其先进性体现在能够实现复杂焊接模式的精准控制,焊接 变形量控制在±0.01mm,焊接压力波动控制在 5%以内,保证焊接一致性,并通过 一体式楔杆焊接技术保证声学结构的稳定性,添加视觉自动定位引导保证焊接位置, 在线检测系统实时监控焊接状态。

IGBT 领域外资垄断,国产替代成为趋势。国内新能源汽车 IGBT 市场一直以来 被国外厂商德国雄克主导,目前中国逐渐成为全球最大的市场,IGBT 国产化需求逐 步提升。基于“双碳”目标以及国家在政策、资金等方面的支持,本土 IGBT 企业有 望获得发展机会,带动 IGBT 产线设备企业发展。目前公司全自动 IGBT 超声波焊接 设备正处于样机研发过程中,半自动 IGBT 端子超声波焊接设备的开发已经完成。 受益于新能源汽车增长,IGBT 市场规模持续增大。IGBT 作为新能源汽车电控 系统中最核心的电子器件之一,随着未来新能源汽车渗透率的不断提升,未来 IGBT 市场空间广阔。根据招股书,单台 IGBT 焊接设备每年满产产能可达 9.6 万套。2018 年 IGBT 市场规模为 153 亿元,行业需求为 7898 万只,预计 2025 年中国 IGBT 市 场规模将达到 522 亿元,IGBT 总需求将超过 26000 万只。假设 2025 年封装工艺中 采用超声波金属焊接的比例分别为 30%、50%、70%,下游匀速扩产且设备寿命为 3-5 年。

4.3 设备需求快速增长,带动耗材需求上涨

“设备先行,耗材跟进”组合销售模式下,耗材业务贡献长期稳定收入。公司 采取“设备+耗材”的商业模式,在销售设备的同时,后续会带来持续的配件替换需 求。一般而言,考虑到设备与配件运行的匹配性和稳定性,公司所销售的超声波设备 替换配件时主要使用公司自产的焊头、裁刀、发生器、换能器等配件,其中焊头、底 模为非标准化产品,配件专用性强,因此客户极少进行自修或者购买第三方配件。公 司设备的使用周期为 3-5 年,在此期间会带来持续稳定的耗材需求,且耗材需求会随 着设备市场保有量的增大而增大。2022 年在公司各项业务中,配件收入占总营收的 比重为 18.9%,为公司第 2 大业务,配件收入中基本均为自产配件销售所形成的收 入。同时毛利率水平较高为 59.4%,为公司重要的收入及利润来源。

2025 年公司线束+动力电池焊接设备市场空间在 13-25 亿元之间。根据公司招 股说明书,2025 年汽车线束超声波焊接设备存量空间大约在 10 亿元左右。假设下游 行业以匀速扩产且设备寿命按 3-5 年计算,汽车线束超声波焊接设备至 2025 年的每 年新增市场需求可达 2 亿元-3 亿元,若考虑焊头、底模等耗材配件的市场需求,2025 年 10 亿元以上的存量市场规模将带来 1 亿元-2 亿元的配件需求;动力电池领域,假 设 2022-2025 年间下游动力电池企业保持匀速扩产,每年对于动力电池极耳焊接的 超声波焊接设备及其配件的市场需求将达 10-20 亿元。


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