2025年华辰装备研究报告:磨削当下,“光”铸未来

一、华辰装备:轧辊磨床领先厂商,切入丝杠、导轨磨床领域

(一)以磨削为核心,完善四大类型磨床产品

华辰装备成立于 2007 年,公司是国内专业从事高端精密磨削装备研发、制造与服务的创 新型领先企业。公司核心产品是全自动精密数控轧辊磨床,同时积极推动亚微米级高端 复合磨削系列产品、精密螺纹磨床、数控直线导轨磨床、自主数控系统的开发及市场应 用。公司深耕行业近 20 年,轧辊磨床产品各项性能指标比肩世界一流产品,尤其在高速 高精磨削领域确定了全球技术领先地位,打破了国外品牌对我国轧辊磨削高端装备的垄 断;同时持续迭代新品进一步提升服务的深度与广度,丰富下游市场覆盖领域。

目前公司以磨床为核心,构建了四大核心产品: 1) 数控轧辊磨床:主要包含磨床整机、维修改造业务和备件产品。公司作为国内轧辊磨 床行业的领军企业,产品线丰富,型号系列完整,可覆盖下游客户金属板材轧制生产 线各类应用领域以及造纸、轻纺制造等环节的定制化需求,相关设备已经大量应用于 宝武集团、鞍钢集团、河钢集团、首钢集团、山钢集团等国内知名企业,并已打入印 度、马来西亚、泰国、越南等新兴国际市场。 2) 亚微米级高端复合磨削系列产品:属于高精度数控万能复合磨床,是公司近年重点推 出的高精度、多功能、复合型转塔式数控磨削装备,具有外圆、内圆、非圆、端面、 轮廓、螺纹等磨削功能,相关核心技术指标比肩国际顶尖企业同类产品先进水平。 3) 精密螺纹磨床:主要用于各种螺纹工件滚道的精密磨削加工。公司开发的精密螺纹磨 床对标世界一流产品,各项精度指标达到世界一流产品同等水平,该产品磨削的标准 丝杠试件加工精度等级最高可达 P0 级。 4) 数控直线导轨磨床:属于高精度高效率自动化直线导轨专用磨床,可实现对直线导轨 的自动磨削、自动误差补偿。公司数控直线导轨磨床可实现两根导轨同时加工,相关 核心技术指标对标国际顶尖企业同类产品先进水平。

(二)业绩短期承压,新产品有望贡献全新增长极

营收、利润呈波动状态,业绩与下游景气度相关性强。2020-2023 年,公司分别实现营收 2.31、4.09、3.36 和 4.79 亿元,主要系下游制造业景气周期影响。同期,公司归母净利润 为 0.34、0.77、0.47 和 1.18 亿元。2024 年前三季度公司实现营收 2.93 亿元,同比减少 16.23%;实现归母净利润 0.58 亿元,同比减少 39.57%。公司核心业务数控轧辊磨床整体市场温和,后续公司新产品亚微米级高端复合磨削系列产品、螺纹磨床、导轨磨床有望 陆续放量,打造全新业绩增长极。

数控轧辊磨床占公司营收 80%,为公司基石业务。公司产品结构近年来较为稳定,主营 业务收入主要来源于全自动数控轧辊磨床,2020-2023 年营收占比均在 80%左右;维修改 造业务和备件产品系轧辊磨床的配套,公司在客户既有轧辊磨床设备的基础上,进行较 大程度的结构改造及维护保养服务,并提供相关配套零部件产品。轧辊磨床整机设备定 制化程度高,配套服务与之有较强的性能匹配性,加之公司在产品质量、性能、快速响 应能力等方面优势显著,客户采购公司整机设备后也会倾向于选择向公司采购备件产品 或进行维修改造。

盈利能力短期承压,推出新品有望改善困境。2020~2022 年,公司毛利率呈下行趋势,从 45.77%下降至 33.29%,主要系磨床部分核心零部件交付不畅,以及原材料涨价的影响; 2023 年整体供应链逐渐恢复,盈利能力出现向上拐点,毛利率回升至 34.30%,净利率回 升至 25.62%。2024 年前三季度,公司盈利能力因国内轧辊磨床市场竞争短期承压。细分 业务来看,核心业务数控轧辊磨床直接决定了公司的毛、净利率。在设备更新政策推动 下,以流程工业为主要下游行业的轧辊磨床竞争格局或将缓和,同时技术壁垒更高的螺 纹磨床、导轨磨床,毛利率相对更高,收入占比将会提升,公司盈利能力有望逐步复苏。

期间费用率维持相对低位,费控能力出色。2020-2022 年,公司整体期间费用率呈递减趋 势,由 23.62%下降至 14.42%,2023 年则保持稳定。2024 年前三季度,主要系公司加大 研发投入,陆续推出新产品,整体期间费用率小幅上升至 17.37%。通过精细化的管理和 预算控制,公司实现成本管控与产品扩张的平衡。随着新产品规模的提升,各项费用进 一步摊销,期间费用率有望重回低位。

(三)股权结构稳定,高管经验丰富

公司股权结构稳定。截至 2025 年 2 月,公司创始人曹宇中、刘翔雄、赵泽明同为一致行 动人、公司实际控制人,合计持有 53.16%股份。稳定的股权结构确保了公司在战略决策 和日常运营中的高度一致性与稳定性,为公司未来的发展提供了强有力的管理保障。

管理团队具备多年从业经历,行业经验丰富。公司管理团队具备多年磨床、机床及轧辊 产业领域的深厚从业经验,团队成员的行业背景涵盖了公司多个核心业务板块,尤其是 在磨床领域。凭借在研发设计、生产经营及发展规划等方面的丰富经验,管理团队推动 公司技术创新和产品优化,确保了公司在激烈的市场竞争中稳步前行。

(四)高度重视研发投入,研发体系成熟

研发投入逐年上升,自主研发能力突出。从公司研发费用来看,研发投入逐年上升,且 研发费用率从 2020 年的 8.35%提升至 2024 年前三季度的 9.34%,公司拥有一支从工艺 分析、研究设计、开发试制到装配测试的技术研发创新团队,各类研发技术人员近百人, 20 余人具有中高级技术职称。同时,公司聘请了国内外知名专家 10 余人(包括中国工程 院院士、长江学者特聘教授等)加入企业技术咨询委员会。截至 2024 年 6 月 30 日,公 司共形成以 92 项专利和 11 项软件著作权为核心的专有技术,其中发明专利 45 项。作为 一家行业领军企业,公司与清华大学共同承建中国机械工业联合会高精轧辊智能制造系 统工程研究中心,获得了行业的高度认可。

二、轧辊磨床:设备更新加速需求落地,华辰紧抓国产替代窗口期

(一)轧辊磨床专用于轧辊精度修复,直接影响轧辊加工精度

轧辊是钢板轧制的核心功能部件,对轧材板形及表面质量起到决定性作用。在钢板压延 轧制过程中,承担主要功能的部件就是轧辊,而轧辊自身精度(如圆度、辊形和表面质 量)对轧材板形及表面质量起到决定性作用。为了满足轧制过程对轧材板形控制的工艺 要求,轧辊辊面母线需按照不同的轧制工艺要求,加工成所需的各种特殊高次方曲线, 同时配对的工作辊与支承辊母线还需按一定的要求实现耦合匹配,轧制过程中轧辊需要 保持极高的辊形精度(微米级)和极高的辊面微观质量(纳米级)。

轧辊磨床是专门用于轧辊精度修复的重要配套设备。轧辊在对金属产品压延轧制过程中 会发生微米级物理、化学磨损,导致轧辊辊面几何精度(表面粗糙度、圆度及辊形精度) 逐步丧失,进而降低轧材质量和轧机效率,造成轧材残次品或报废品增多。轧辊磨床能 够对磨损的轧辊进行微米级的几何精度修复及纳米级的表面微观质量修复,使轧辊重新 获得预设的精度指标,从而可以重复投入轧钢工序中使用。轧辊磨床的磨削精度直接影 响轧辊加工的精度,进而影响轧制效率与轧材质量。

数控轧辊磨床由电气控制系统、驱动系统、磨削系统、测量系统、承载系统等几个核心 模块构成。电气控制系统、驱动系统与磨削系统,根据轧辊表面母线的数学模型,控制 机床作多轴复合运动,在运动过程中实现对工件(轧辊)的精密磨削;测量系统实时地 将测量数据反馈给轧辊磨床电气控制系统,并由电气控制系统对机床做出闭环控制,以 实现在线监测和实时在线补偿;承载系统与驱动系统共同协作,通过机械机构设计及减 震技术的应用,提高全自动数控轧辊磨床在使用过程中的稳定性。

(二)轧辊磨床需求稳健复苏,设备更新政策催生自主化率提升

轧辊磨床需求量呈波动态势,未来稳步增长。我国制造业的升级带动高精度加工需求的 提升,我国数控轧辊磨床的需求量由 2015 年的 262 台增长至 2019 年的 401 台。期间受 疫情影响,2020 年需求量回落至 265 台。但在钢铁、冶金等传统行业复苏的推动下,数 控轧辊磨床市场在 2022 年或回升至 380 台。未来,随着设备更新政策逐渐落地,我们预 计数控轧辊磨床市场将继续稳定增长,尤其是在高效、高精度加工需求不断增加的背景下,数控轧辊磨床将在高端制造领域发挥更大作用。

我国轧辊磨床市场目前形成了三个层次的竞争格局。第一层次由极少数国外高端磨床企 业组成,如德国、意大利等,这类企业的轧辊磨床产品技术含量高、价格昂贵,处于轧辊 磨床行业的高端地位;第二层次由中、高端生产企业组成,主要包括华辰装备以及美国 CAPCO、上海机床厂有限公司、无锡机床股份有限公司、贵阳险峰机床有限责任公司等 国内外磨床企业;第三层次由数量众多的低端制造厂商组成,本层次内企业一般规模较 小、无核心技术,产品单一、同质化严重,竞争非常激烈。

我们做出如下假设,并对国内数控轧辊磨床市场空间进行测算: 1) 国产化率:据睿工业,2023 年我国金切机床国产化率约为 55%,轧辊磨床作为金切 机床的子行业之一,假定 2023 年国产化率为 55%; 2) 销售量:2020 年数控轧辊磨床经历寒冬期,在自主可控和设备更新刺激下,整体行 业将逐步复苏,将保持 10%的增长,2023 国内销量在 420 台左右; 3) 单价:2020 年之后华辰装备数控轧辊磨床均价在 470 万元以上,假定国产数控轧辊 磨床平均售价在 450 万元;参考 Zauba 平台报价,海外厂商数控轧辊磨床价格均在 100 万美元以上,假定海外数控轧辊磨床均价 800 万元。

基于此,我们测算得出 2023 年国产轧辊磨床销量 231 台,整体空间 10.4 亿元;进口轧 辊磨床销量 189 台,整体空间 15.1 亿元;总的来看 2023 年国内数控轧辊磨床市场空间 为 25.5 亿元。

(三)华辰打破外资轧辊磨削高端装备垄断,市占率有望进一步增长

公司在部分应用领域达到国际领先水平,有望逐步实现国产替代。公司作为国内轧辊磨 床行业的领军企业,在部分应用领域内,公司的设备品质已达到国际领先水平,已具备 与国际一流轧辊磨床制造商(例如 HERKULES(德国)、WALDRICH(德国)、CAPCO (美国)、POMINI(意大利)等)同台竞技并实现进口替代的技术能力。 与国内大型钢铁集团合作,积极拓展海外市场。公司轧辊磨床产品线丰富,型号系列完 整,可覆盖下游客户金属板材轧制生产线各类应用领域以及造纸、轻纺制造等环节的定 制化需求,相关设备已经大量应用于宝武集团、鞍钢集团、河钢集团、首钢集团、山钢集 团等国内知名企业。在海外客户方面,公司主营产品已成功打入印度、马来西亚、泰国、 越南等新兴国际市场,与海外知名客户(例如 JINDAL、TATA 等)建立了业务合作。此 外,公司在有色金属、机械加工及机械设备等领域,持续拓展重量级优质客户,进一步 扩展了产品的应用范围。

华辰位居数控轧辊磨床内资厂商龙头。公司深耕行业近 20 年,已掌握了数控轧辊磨床领 域“关键功能部件-整机技术-技术服务”全产业链的核心技术,轧辊磨床产品各项性 能指标比肩世界一流产品,尤其在高速高精磨削领域确定了全球技术领先地位,打破了 国外品牌对我国轧辊磨削高端装备的垄断。根据我们测算,按销量口径 2023 年华辰在国 产轧辊磨床厂商中市占率约为 40%,仍有提升空间。

三、丝杠磨床:精度与效率的平衡,华辰卡位优势显著

(一)磨床是线性零部件最重要的机械加工设备,对精度起到关键性影响

磨床是磨削工艺中用到的高精度加工机床,作为滚珠/柱丝杠、导轨等线性零部件生产线 最后的机械加工设备,对装配后精度起到关键性影响。磨床基本工作原理为借助磨具磨 料除去工件表面的多余层,以使工件达到预定的加工精度及表面粗糙度等要求。按加工 方式和用途的不同,磨床可分为外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、无心磨床等通用磨床, 以及针对某类零件进行加工的专用磨床,根据主轴的放置方式又可分为立式、卧式和龙 门式三类,按控制方式又分为数控磨床和非数控磨床。磨削运动因所用磨具、工艺方法 和工件表面及形状的不同而异,但通常主运动都是磨具的高速旋转,进给运动为工件和 磨具的位移。

磨削为精密丝杠的主要加工方式,核心磨削设备包括内外圆磨床、内外螺纹磨床。丝杠 加工核心步骤为螺纹加工、丝杠校直及热处理;其中磨削是利用高速旋转的磨具或磨料 切除工件表面多余材料的加工方法,属于精加工方式,精度等级可达 C5 级甚至更高,缺 点是生产效率低,且制造成本高。无论丝杠或螺母都要经过磨削加工工序、热处理工序 和辅助工序等,磨削加工工序安排遵循“先粗后精”“基面先行”和“先主后次”的一般 原则。核心的磨削设备包括内外圆磨床和内外螺纹磨床。内外圆磨床主要用于精密加工 丝杠的外圆和内孔,确保其表面光滑且尺寸精确;而内外螺纹磨床则专注于加工丝杠的 内外螺纹部分,能够实现高精度的螺纹轮廓和光洁度。

螺纹加工以切削加工为主,内螺纹磨床难度最高。螺纹切削是利用成形刀具或磨具在工 件表面加工出螺纹的方法,包括车削、磨削、铣削、攻丝以及套丝。车削、磨削、铣削属 于机械加工范畴,生产自动化程度较高、产品一致性较好,一般而言加工精度:磨削>铣削>车削,加工效率则反之。精度等级更高的丝杠要求较高的螺纹加工精度,尤其行星滚 柱丝杠的螺纹加工直接影响最终产品的精度和性能。在内螺纹磨削要求加工过程中,螺 纹的外形、角度、表面粗糙度等都要达到非常精密的标准。对应的内螺纹磨床需要应对 加工过程中高转速、高负荷和复杂的切削条件,任何微小的误差都可能导致产品不合格。 为此,内螺纹磨床在设计上需要具备极高的刚性、精密的控制系统和先进的磨削技术, 才能确保螺纹加工的高质量和高效率。

(二)下游丝杠厂商扩产需求旺盛,国产磨床迎来发展新阶段

市场扩容,高精度以及高效率数控磨床的应用场景增加。据 Global Market Insights 统计, 2023 年全球磨床市场规模为 57 亿美元,预计 2032 年将达到 89 亿美元,2024-2032 年期 间年复合增长率 5.1%。分行业看,1)汽车制造业尤其是新能源汽车制造业的高速增长是 市场主要驱动因素之一,凸轮轴、转向活塞和减速器齿轮等零部件对金属加工的更高标 准,将提供稳定扩张的磨床市场空间;2)工业制造在下游应用中所占比例最大,主要得 益于行业自动化程度提高从而对数控磨床偏好增加;3)此外,航空航天、3C 消费电子、 医疗以及人形机器人等行业对高精度和高表面质量的需求不断增长,有望提升精密磨床 在细分类目中份额。

按企业类型与竞争力划分,我国数控磨床市场竞争者大致可分为三个层次。第一层次为 技术领先的国际知名厂商,例如德国埃玛克、美国莱玛特、日本三井精机等,凭借其深 耕行业多年的丰厚经验以及强大的研发创新能力,占据我国高端数控磨床市场主要份额; 第二层次为国内具备核心竞争力的中高端企业,例如秦川机床、华辰装备、宇环数控等 国家专精特新“小巨人”磨床企业,以及原“十八罗汉”改制而来的无锡机床、上海机床 厂等;第三层次为数量众多的低端企业,既未形成较大的业务规模,也缺乏细分领域的 代表性技术,产品同质化较为严重。

我们对在人形机器人丝杠扩产背景下,整体丝杠生产线所需的设备进行定量和定性测算: 我们首先做出如下假设: 1) 按照单台人形机器人需要 14 根行星滚柱丝杠,若未来人形机器人需求量达到 100 万 台,对应 1400 万根行星滚柱丝杠; 2) 参考恒立液压线性驱动器项目资本开支构成,总投资额 15.27 亿元,其中设备开支 10.78 亿元,占比为 70%左右;其中磨床设备开支 5.33 亿元,占比 35%左右; 从实际建厂扩产角度,选取江苏力仁科技有限公司行星滚柱丝杠项目,项目拟投资 22000 万,拟购置星架、内齿圈、螺母、滚柱等原材料,购置切割机、磨床、测量仪 等生产设备。采用切割、研磨、组装、测试等生产工艺。项目建成后,全厂形成年 产高精度滚柱丝杠 5000 套生产规模。 那么力仁科技 2.2 亿元投资金额中,设备开支约为 1.54 亿元,磨床设备约为 0.77 亿元; 项目采购设备共 78 台,对应平均单价在百万元量级。  选取年产 100 万根行星滚柱丝杠项目,项目拟投资 26 亿元,那么对应设备开支为 18.2 亿元,磨床设备开支 9.1 亿元;1400 万根丝杠对应 14 个项目,对应总磨床设 备开支约为 127 亿元。 结论 1),在结合以上假设基础上,测算 100 万台机器人所需的磨床设备市场空间约为 127 亿元。

从生产效率角度,参考相关产业链调查和实际生产经验,我们做出如下假设: 1) 按照丝杠加工生产线,需要配置 4 台磨床,分别实现核心加工功能,均价 180 万,单 产线投入约 720 万元; 2) 一根行星滚柱丝杠从光料到下机、加上换夹具时间之和约为 40~80min;我们取均值60min,一年工作 350 天,每天 20 小时,对应年产量约 7000 根; 3) 按照单台人形机器人需要 14 根行星滚柱丝杠,若未来人形机器人需求量达到 100 万 台,对应 1400 万根行星滚柱丝杠;所需产线数量为 2000 条。 结论 2),在结合以上假设基础上,测算 100 万台机器人所需的磨床设备市场空间约为 144 亿元。

丝杠厂商扩产需求旺盛,国产磨床迎来发展新阶段。1)新剑传动年产 100 万台人形机器 人及汽车行星滚柱丝杠产业化项目:建设总投入 26 亿元,其中一期投入 10 亿元,建设 工程技术应用 AI 自学习串联数据达到产品质量可靠性,形成年产 100 万台人形机器人行 星滚柱丝杠智能物联制造产线。2)北特科技:拟在江苏昆山经济技术开发区总投资 18.5 亿元,规划用地约 140 亩,建设行星滚柱丝杠研发生产基地项目。 在行星滚柱丝杠降本化背景下,丝杠厂商为了适应更高的生产要求和更低的生产成本, 国产磨床或成为最佳选择。国产磨床凭借在性价比、技术水平和配套服务等方面的优势, 逐渐获得了厂商的青睐。国产磨床的价格相比进口设备更具竞争力,且随着国产化技术 的进步,设备精度和稳定性已基本满足丝杠的加工要求。此外,国产磨床厂商不断加强 技术创新,提升设备的自动化和智能化程度,进一步帮助丝杠厂商降低生产成本,提高 生产效率,增强市场竞争力,国产磨床有望迎来更加广阔的发展前景。

(三)华辰中标南京理工 P0 级磨床项目,实现效率和精度的平衡

与德国 WAG 合作,由轧辊磨床横向迁移至复合磨削中心。德国长期以来在磨削技术领 域占据着领先地位,德国的磨床在产品精度、稳定性和自动化水平上引领行业。华辰装 备与德国 Wieland Anlagentechnik GmbH 通力合作,经过三年的技术攻关,两年工程磨削 工艺测试,成功开发出国内亚微米级万能精密复合磨削中心,可实现外圆、内圆、端面、 轮廓、非圆、螺纹等复杂特征零件的精密磨削加工;磨床对标世界一流产品,各项精度 指标达到世界同类产品水平。

中标 P0 等级磨床项目,实现效率和精度的平衡。2024 年 12 月,公司成功中标南京理工 大学“江苏省高端制造装备工程技术联合实验室高精度外螺纹磨床项目”。该项目采购需 求为:“主要用于工业母机用 P0 级滚珠丝杠副加工工艺,主要针对小螺距、小钢球、多 头螺纹的磨削加工;用于新型滚珠丝杠副试验样件制造;用于新型人形机器人直线运动 关键一体化传动组件磨削加工工序;用于高精高效螺纹磨削工艺研究;开展螺纹磨床精 度检测、补偿技术研究”。

1、怎么理解 P0 级磨床?

P0 级的设备对应 C0 级的丝杠加工,我们从丝杠两大核心应用场景进行分析:

人形机器人:通常人形机器人丝杠需满足 C5 及以上精度需求,属于中端产品,对精 度要求不是极为苛刻,更注重的是丝杠、螺母和滚柱的一致性;同时在“人形机器 人零部件降本”第一性原则下,更注重的是效率的提升,来应对后续规模化的生产; 所以机器人丝杠磨床更重要的是效率。

机床:相比于人形机器人,高端机床对丝杠的精度要求更为严格,通常需要达到 C2~C3 精度。在精密加工设备中,丝杠作为核心传动部件,直接影响到机床的加工 精度和工作效率。因此,机床领域对丝杠的加工要求通常更加注重精度的稳定性和 加工表面质量。 华辰 P0 级丝杠磨床实现下游应用场景全覆盖,打造效率和精度的动态平衡。目前人形机 器人尚未大规模量产,P0 精度丝杠磨床率先为高端机床提供了解决方案,并具备向机器 人领域延伸的能力。P0 级丝杠磨床不仅具备优越的精度控制能力,还能在保证加工质量 的同时提升生产效率,帮助厂商在保证产品质量的前提下减少生产周期和成本,从而提 高整体竞争力。

自研磨削数控系统,提升磨削精度和效率。磨床的加工精度和加工效率直接取决于数控 系统的性能,目前国内高端数控系统仍主要依赖于国外产品。公司组建专业技术团队, 围绕精密磨削装备数控系统进行核心技术攻关,成功研发出华辰 HCK2000 智能磨削数控系统,搭载该系统的公司产品已交付客户使用并通过验收。经客户使用及反馈,华辰自 研数控系统能够全面提升公司产品的磨削精度和磨削效率,系统性能和稳定性比肩国际 同类产品先进水平,实现关键部件及数控系统从局部可控到完全自主可控的转变。 陆续中标高精密磨床项目,已与多家客户签订销售合同。1)宁夏科德数控:提供亚μ磨 削中心产品,主要用于高档五轴联动数控机床相关主轴、转台、盘类、套类等核心零部 件的高精密磨削加工。2)国内谐波减速器企业:提供亚μ随动磨床产品,主要用于谐波 减速器传动核心元件波发生器(凸轮)的高精密磨削加工。3)贝斯特:提供对标国际行 业龙头企业领先水平的精密数控直线导轨磨床。公司高精度磨床等产品推广取得突破性 成果。

四、超精密光学元件磨床:自主可控亟待突破,华辰与长光大器设立子公司

(一)光学类零部件占半导体设备成本比例最高,是核心卡脖子环节

光学系统是半导体设备核心卡脖子环节,决定集成电路工艺制程节点。光学系统是光刻 机与量检测设备重要组成,覆盖半导体制造全流程。光刻机光学子系统是半导体光学系 统的核心,其中包括光源、照明系统和物镜系统。

光源:是光刻机的核心构成之一,其波长决定了光刻机的工艺能力。光刻机根据光 源不同可分成紫外(UV)光刻机、深紫外(DUV)光刻机、极紫外(EUV)光刻机 三类,光源波长越短对应制程节点越先进,技术难度也越高。

照明系统:位于光源和物镜系统之间,其作用是将光源发出的光束进行整形匀化后, 为掩膜提供成像曝光所需的照明模式和照明光场。其组件包括光瞳整形透镜、匀光 单位、扫描狭缝和中继镜。

物镜系统:物镜系统的功能是实现光线的聚焦以将掩膜版上的图形缩放至晶圆表面。 投影物镜是光刻机中最昂贵、最复杂的核心部件之一,为了精确成像,严格控制像 差,光刻机透镜平整度和光洁度要求度极高。

2025 年中国大陆半导体设备零部件市场有望超过 200 亿美元。参考华创证券电子组的测 算,将半导体设备零部件市场按客户端需求分为设备厂采购与 Fab 厂务及替换需求,测 算出全球半导体零部件市场 2024 年预期规模为 542 亿美元,2025 年预期规模为 613 亿 美元。根据 SEMI 数据,2023 年中国大陆半导体设备销售额为 365.97 亿美元,占全球总 销售额 34.45%(以 34.45%作为预测期内中国大陆占全球半导体设备销售额比例),推算 中国大陆半导体设备零部件市场 2024E 规模为 187 亿美元,2025E 市场规模约为 211 亿 美元。

光学类占半导体设备成本比例为 55%,占零部件市场比例约为 8%。据富创精密招股书, 光学类零部件占半导体设备成本比例最高,达到 55%;占半导体设备零部件市场的比例 为 8%,可以得到 2025 年全球、中国大陆半导体设备光学类零部件市场规模预计将分别 达到 49.0、16.9 亿美元。光学系统件在半导体生产中的关键作用,尤其是在光刻、显影 等关键工艺环节中,光学系统直接影响到芯片的精度和产量。随着半导体制造工艺的不 断进步,对光学精度和系统性能的要求也在不断提升,光学零部件的市场需求预计将继 续增长,进一步推动半导体设备的技术革新与发展。

(二)华辰与长光大器设立控股子公司,切入半导体超精密零部件磨削领域

半导体设备中光学物镜加工分为前道和后道两大步骤,精密度要求极高。以光刻机镜头 为例,由光学制造商提供的镜坯作为原材料,1)前道:经过高精度机床铣磨成型,确保 镜面形状与曲率的初步完成,加工精度需要控制在纳米级。2)后道:再使用小磨头抛光、 磁流变抛光、离子束抛光等超精密抛光手段,抛光技术能够在纳米级别上调整镜面的表 面粗糙度和形状,消除前道加工中可能留下的微小瑕疵,最终达到所需的精度,最后再 进行镀膜(对于 DUV 物镜,是镀减反射膜;对于 EUV 物镜,是镀反射多层膜)。

国内科研院所在后道领域加速突破,实现磁流变抛光装备自制。在超精密抛光领域,长 春光机所研制的非球面数控加工中心,采用应力盘抛光、磁流变抛光等组合加工技术, 达到非球面的制造精度、提升加工效率,实现了加工与检测技术自主可控。据中科院官 网,长春光机所自主设计、研制了 4 米磁流变抛光装备、FSGJ-4 型非球面数控光学加工 中心等 30 余台套大型装备,实现了大口径碳化硅反射镜全链路制造。据国防科技大学学 报彭小强等发布文章《大型光学表面纳米精度制造》,以磁流变和离子束抛光技术为核心, 利用自主研发的抛光制造装备和工艺实现了典型光学零件的纳米精度制造。国内科研院 所在光学物镜后道加工领域持续突破,逐步缩小了与国际先进水平的差距。

华辰装备与长光大器约定共同出资,设立合资公司长光华辰智造技术有限公司,核心针 对物镜前道加工工艺。合资公司注册资本 550 万元,其中华辰以货币形式出资人民币 400 万元,占合资公司注册资本的 72.73%,长光大器以无形资产形式(专利权)出资,占合 资公司注册资本的 27.27%。目前合资公司已完成工商注册登记手续并取得营业执照。

我们从几个核心角度去看合资公司设立的目标: 1、合资公司长光华辰主要业务是什么? 1) 超精密光学元件磨床、超精密导轨(平面、曲面)磨床的应用验证、销售及服务; 2) 光学元件、半导体(或碳化硅陶瓷)等超精密零部件磨削加工服务业务。 2、双方公司核心的角色? 1) 华辰装备负责生产制造超精密光学元件磨床、超精密导轨(平面、曲面)磨床,并提 供设备工艺验证技术; 2) 长光大器负责提供光学元件、半导体(或碳化硅陶瓷)等超精密零部件的磨削加工业 务及工艺技术指导,为合资公司的业务市场开拓提供支持。 3、长光大器是谁? 长光大器系中科院长春光学精密机械与物理研究所(长春光机所)下属子公司。 长春光机所成立于 1952 年,是新中国第一个光学专业研究所,创造十几项“中国第一” “世界第一”,成功研制出中国第一台红宝石激光器、第一台大型电影经纬仪等多种先进 仪器设备。多个领域国际领跑,成功研制世界单体最大 4 米口径碳化硅反射镜、世界最 大面积中阶梯光栅、国内最优指标的光刻机投影物镜。 4、合资子公司的意义? 立足于华辰装备与长光大器双方优势领域,面向超精密零部件磨削加工需求,有助于解 决国内重点应用领域高端精密/超精密加工设备的产业化能力空白,助力国内高端装备行 业的高质量、可持续发展,提升我国在全球高端装备制造产业链中的地位与竞争力。


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