高端电子陶瓷产业发展情况与趋势分析课件.pptx
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- 高端 电子陶瓷 产业 发展 情况 趋势 分析 课件
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1、内容内容目目录录1.苹果新苹果新机机中孕中孕育育的陶的陶瓷瓷产业链产业链投投资机资机会会 41.介质谐振天线是 5G 高频小尺寸优势天线方案 42.陶瓷作为谐振天线微波介质的优势 52.高性能高性能陶陶瓷材瓷材料料,持,持续续受受益益 5G 全全周周期建期建设设 51.功能陶瓷:原料和加工门槛高,应用广阔国产化空间大 52.5G 高频要求下,高 Q 低损耗特性陶瓷市场空间打开 83.全球企全球企业业发展发展及及复盘复盘,看好陶看好陶瓷瓷材料材料进进口替口替代代加加速速 121.复盘日本东曹,优先看好陶瓷原材料厂商 122.从京瓷看陶瓷厂商成长:全球第二大电子陶瓷厂商,一体化+下游拓展 143.
2、08 年金融危机后的国内企业发展 174.产业链产业链重重点推点推荐荐 191.国瓷材料:国内领先新材料平台型企业 192.三环集团:垂直一体化的国内电子陶瓷龙头 20图表图表目目录录图 1:圆柱介质谐振天线的结构 4 图 2:介质谐振天线阵的结构 4 图 3:微波介质陶瓷应用领域 5 图 4:电子陶瓷制备 7 图 5:电子陶瓷产业链 7 图 6:全球主要电子陶瓷粉厂商市场份额 7 图 7:全球电子陶瓷市场份额 7 图 8:陶瓷下游应用领域 8 图 9:中国电子陶瓷行业市场规模(亿元)8 图 10:2019-2023 年全球手机渗透率(%)9 图 11:2017-2022 年中国可穿戴设备出货
3、量及市场规模 9 图 12:块状陶瓷天线和 LTCC 工艺陶瓷天线 9 图 13:LTCC 工艺流程 10 图 14:LTCC 元器件示意图 10 图 15:2011-2020 年锂电池隔膜需求(亿平方米)12 图 16:2014-2024 年中国燃料电池市场规模(亿元)12 图 17:2017 年全球氧化锆主要厂商产量市场份额 14 图 18:东曹陶瓷材料梯次化布局与功能陶瓷应用领域延伸 14 图 19:京瓷技术纵向深入+垂直一体化+市场横向拓展战略 16 图 20:京瓷产品品类拓宽持续驱动公司成长 16 图 21:2015-2018 年公司销售净额与税前收入(百万日元)17 图 22:20
4、17-2019 年公司各业务销售收入占比 171图 23:08-12 年中国大陆企业海外并购交易 18图 24:按投资行业中国大陆企业境外并购交易数量按 2012 vs.2011 18 图 25:公司产品布局 20 图 26:国瓷材料 2014-2019Q3 营业收入及同比 20 图 27:国瓷材料 2014-2019Q3 归母净利润及同比 20 图 28:国瓷材料 2014-2019Q3 净利率、毛利率 20 图 29:国瓷材料 2018 年营业收入结构 20 图 30:三环集团 2014-2019Q3 营业收入及同比 23 图 31:三环集团 2014-2019Q3 归母净利润及同比 23
5、 图 32:三环集团 2014-2019Q3 净利率、毛利率 23 图 33:三环集团 2018 年营业收入结构 23表 1:陶瓷的分类 6 表 2:陶瓷产品性能优势 6 表 3:陶瓷产业链(氧化锆)各环节覆盖情况 7 表 4:陶瓷在 3C 电子领域中的应用 8 表 5:LTCC 自单器件向模块化发展 10 表 6:陶瓷在通讯领域中的应用 10 表 7:不同滤波器特性对比 11 表 8:陶瓷在汽车、航空领域中的应用 11 表 9:中国燃料电池产业发展目标 12 表 10:主营业务与产品 13 表 11:东曹氧化锆粉体相关产品 13 表 12:世界氧化锆粉体主要厂商对比 14 表 13:京瓷产品
6、 15 表 14:危机后中国企业海外并购 18 表 15:国瓷材料发展历程 19 表 16:三环集团发展进程 21 表 17:国瓷材料主要产品 2121.苹果苹果新新机中孕育的陶瓷机中孕育的陶瓷产产业链投资机会业链投资机会我们去年以来深度跟踪 5G mmwave 的产业链投资机会,2019 年 11 月 20 日发布从 5Gmmwave 看供应链机会重点推荐 LCP、AIP 模组、中框变化等产业趋势,提出苹果 20 年5G 新机(配置毫米波版本)中有望搭载三组天线模组,分别位于侧边、背面、上刘海处。在持续跟踪后我们对 5G mmwave 及天线相关变化进一步梳理,20 年 3 月 5 号发布从
7、 5G mmwave 看供应链机会(2),新增关注陶瓷相关产业链投资机会,提出刘海处天线方 案变化较大,增加陶瓷介质谐振天线设计,预计新增陶瓷天线供应商三环集团和比亚迪电 子,上游粉体供应商东曹和国瓷材料,天线模组不含射频 IC 处理芯片,预计模组出货厂商 预计依旧为立讯精密和安费诺,高频信号传输下模组与主板的传输线依旧为 LCP,预计仍 有村田供货。1.介介质质谐谐振天振天线线是是 5G 高高频频小小尺尺寸优寸优势势天天线线方案方案介质谐介质谐振振天天线线是是什么什么?在在毫毫米波等米波等高高频段频段更更高带高带宽宽的的要要求下,求下,介介质谐质谐振振天线天线是是 5G 高频段高频段 下的小
8、下的小尺尺寸增寸增益益天线天线方方案案。介质谐振器天线(Dielectric Resonator Antennas,DRA)是由 由低损耗、高介电常数的介质材料构成的谐振式天线,一般通过微带线、微带缝隙或探针 等馈电结构对其馈电,其谐振频率取决于谐振器尺寸、形状和材料的介电常数。性能角度 分析,介质谐振器天线 DRA 除馈线以外无导体损耗和表面波损耗、具有较高的辐射效率、公差要求较低,且可以通过选择不同介电常数材料,灵活控制天线尺寸和带宽,实现小型 化设计,与微带天线相比在 5G 高频段下具有特殊的优势。目前的介质谐振天线方案主要 有宽带超宽带介质谐振器天线、圆双极化介质谐振器天线、毫米波介质
9、谐振器天线、高阶模高增益介质谐振器天线等,从形态上则有矩形、圆柱、多片、阵列等天线结构形 态。图图 1:圆柱介质谐振天线的结构圆柱介质谐振天线的结构图图 2:介质谐振天线阵的结介质谐振天线阵的结构构资料来源:介质谐振天线的发展、天风证券研究所资料来源:介质谐振天线的发展,天风证券研究所在高频在高频段段中,中,介介质谐质谐振振天天线线用作小用作小尺尺寸的寸的增增益天益天线线具具有有特殊优特殊优势:势:1.通过选通过选择择不同不同介介电常电常数数材料材料,灵活灵活控控制天制天线线尺寸尺寸和和带宽带宽:与一般天线相比,介质谐振天 线相对介电常数越大,介质尺寸越小。谐振频率率取决于谐振器尺寸、形状和材
10、料的介电 常数,可选择高介电常数实现天线小型化设计。2.辐射频辐射频率率高高,介介质损质损耗小耗小:不存在表面波损耗,且处于谐振状态,所以 DRA 的辐射效 率很高(可达 95)。3.具有多具有多种种馈电馈电机机制制:一般有口径耦合馈电,微带线耦合馈电,同轴探针馈电,共面波导 馈电等方式。4.谐振谐振模模式式丰丰富富:每种形状的介质谐振天线都具有不同的谐振模式,可以利用不同的谐振 模式提高天线性能;35.具有更具有更宽宽的阻的阻抗抗带宽带宽:通过除地面以外的整个谐振器表面辐射,且没有导体和表面波损 耗,因而具有较宽的阻抗带宽且介质谐振天线品质因数(Q 值)比较高,在微波波段可达 103-104
11、,且振荡频率的稳定性好。6.更易实现多更易实现多频频特性:特性:相比传统天线,多频介质谐振器天线可以通过引入多个谐振单元、优化馈电方式和利用谐振器本身多模谐振特性等方式实现。1.2.陶陶瓷瓷作作为谐为谐振振天天线线微波微波介介质质的的优势优势陶陶瓷瓷介质谐介质谐振振天天线线:为为什么什么选选取陶瓷取陶瓷材材料料?微波介质陶瓷是指应用于微波频率(主要是300MHz30GHz 频段)电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷材料,是制造谐 振器、滤波器、介质基片、介质天线等的关键材料。它具有高介电常数、低介电损耗、温 度系数小等优良性能,适于制造多种微波元器件,能满足微波电路小型化、集成化、高可
12、 靠性和低成本的要求。按照其介电性能大小的不同,微波介质陶瓷可分为低介、中介和高 介电常数类 3 大类。从应用来看,以更高 Q 值(品质因数)的陶瓷作微波介质,按照一定的 要求进行馈电和空间排列构成天线阵列的介质谐振天线叫做陶瓷介质谐振阵列天线,可在 手机中作内置天线,也可以广泛用于局域网系统等其它领域。图图 3:微波介质陶瓷应用领域微波介质陶瓷应用领域资料来源:新材料在线、天风证券研究所微波介微波介质质陶瓷陶瓷优优势势:高介电高介电系系数有数有利利于实于实现现小小型型化化:谐振器的尺寸和电介质材料的介电常数的平方根成反 比,微波介质陶瓷材料的高介电常数有利于微波介质滤波器的小型化。高稳定性高
13、稳定性:微波介质材料的谐振频率随温度变化较小,频率温度系数 f 较小稳定性高。低损耗低损耗:微波介质材料 Q 值与介质损耗 tan 成反比关系 Q(=1/tan)。Q 值越大,滤 波器的插入损耗就越低。2.高性高性能能陶瓷材料,持续陶瓷材料,持续受受益益 5G 全周期建设全周期建设1.功功能能陶陶瓷瓷:原原料料和和加工加工门门槛槛高高,应,应用用广广阔阔国产国产化化空空间间大大功能陶功能陶瓷瓷为多为多特特性性、能实能实现现相互转相互转化化的高的高性性能材能材料料,电电子陶子陶瓷瓷在在功能功能陶陶瓷瓷中中占占比比最最大大。陶 瓷与金属材料、高分子材料并列为当代三大固体材料,陶瓷分为普通陶瓷与先进
14、陶瓷两大 类。其中先进陶瓷是采用高度精选或合成的原料,按照便于控制的制造技术加工生成的具 有精确控制的化学组成、便于进行结构设计的特性优异陶瓷,因其具备高硬、耐磨、耐腐 蚀、耐高温、导电、绝缘、磁性、透光、半导体以及压电、铁电、声光、超导、生物相容 等一系列优良性能,被广泛应用于国防、化工、电子、机械、航天、生物医学等各个领域。4按其特性和用途,先进陶瓷可分为结构陶瓷与功能陶瓷两大类,结构陶瓷具有机械/热/部 分化学功能;功能陶瓷具有电/磁/光/声/滑雪/生物等特性,具有相互转化功能,在先进陶 瓷中约占 70%的市场份额。从行业来看,电子工业是功能陶瓷产业最大的终端应用市场,因此电子陶瓷是功能
15、陶瓷的最大的细分分支,市场份额达到 80%。表表 1:陶瓷的分类陶瓷的分类一一级分类级分类二二级分类级分类三三级分类级分类主主要产品要产品主主要应用要应用领领域域先先进陶瓷进陶瓷功功能陶瓷能陶瓷电电子陶瓷子陶瓷绝缘陶瓷、介电陶瓷、铁电陶瓷、压 电陶瓷、热释电陶瓷、敏感陶瓷、磁 性材料及导电、超导陶瓷等微波通信、移动通信、卫星通信、广播 电视、雷达等热热/光学功光学功能能陶陶 瓷瓷耐热陶瓷、隔热陶瓷、导热陶瓷、吸 收陶瓷、陶瓷光信号发生器和光导纤 维等冶金行业、核工业、现代通信行业等生生物物/抗菌抗菌陶陶瓷瓷生物硬质组织的代用品、无机抗菌剂、骨科、整形外科、口腔外科、眼科、家有机抗菌剂、光催化型
16、抗菌剂等庭用品、家用电器、玩具等多多孔陶瓷孔陶瓷汽车尾气处理、工业污水处理、熔融 金属过滤、催化剂载体、隔热、隔音 材料等航空领域、电子领域、医用材料领域及 生物领域等结结构陶瓷构陶瓷氧氧化物陶瓷化物陶瓷真空器件、装置瓷、厚膜和薄膜电路 基板、可控硅和固体电路外壳、火花 塞绝缘体、磨料磨具、纺织瓷件、刀 具等冶金、散热、绝缘等领域非非氧化物氧化物陶陶瓷瓷硼化物陶瓷等化物陶瓷、氮化物陶瓷、硅化物陶瓷、石油工业、化学工业、汽车、飞机、火箭、机械矿业、造纸工业、热处理、高 温构件、热交换材料、浇注模具材料等纳纳米陶瓷米陶瓷防护材料、高温材料、人工器官的制 造、临床应用、以碳化硅为吸收剂的 吸收材料、
17、以陶瓷粉末为吸收剂的吸 收材料等微包覆、超级过滤、吸附、除臭、触媒、固定氧、传感器、光学功能元件、电磁 功能元件等资料来源:中国腐蚀与防护网,天风证券研究所表表 2:陶瓷产品性能优势陶瓷产品性能优势种类种类产品产品性性能优势能优势结结构陶瓷构陶瓷高温陶瓷 高强陶瓷超硬陶瓷 耐腐蚀陶瓷800长期使用,超高温短期使用 韧性大、强度高、抗冲击性良好热稳定性高、化学稳定性好、弹性模量优良 化学稳定性优良、耐冲刷功功能陶瓷能陶瓷电子陶瓷 生物陶瓷 光学陶瓷 超导陶瓷 磁性陶瓷具有压电、光电、热释电、铁电和绝缘性 具备与血液、器官良好的生物相容性具备透波性能、透明性、荧光性 具备超导特性、耐低温具备磁导率
18、、矫顽力大、硬度高资料来源:新材料,天风证券研究所以电子以电子陶陶瓷为瓷为例例看产看产业业链链的的情况情况:工工序长序长门门槛槛高高,原原材材料成本料成本占占比比大大、进口进口依依赖赖严严重重,成,成 品供应品供应商商同样同样集集中在中在日日美欧美欧。电子陶瓷产业的上游包括电子陶瓷基础粉、配方粉、中游包 括电子陶瓷材料及其元器件、下游包括 3C/通讯/汽车等;工艺环节主要包括:前端粉体浆料成型烧结后加工等,从成本占比来看,原材料、成型与烧结、后期加工分别 占比约 30%、20%、35%。具体分析,上游:陶瓷原材料包括氧化铝、氧化锆等,陶瓷粉产 能主要集中在欧美和日本,国内进口依赖严重,电子陶瓷
19、粉 CR3=51%(日本 Sakai、NCI、FujiTi),纳米氧化锆 CR3=31%(法国圣戈班、日本第一稀元素、日本东曹)。从下游供应商格局来看,全球电子陶瓷供应商集中在日美欧,日本、美国及欧洲市场份额分别为 50%、30%、10%。国内看,粉体环节主要厂商有国瓷材料、东方锆业等,陶瓷产品供应商主要有 三环集团、比亚迪电子等,两家均能实现粉体自制。5图图 4:电子陶瓷制备电子陶瓷制备图图 5:电子陶瓷产业链电子陶瓷产业链资料来源:niccic,天风证券研究所资料来源:先进陶瓷展,天风证券研究所图图 6:全球主要电子陶瓷粉厂全球主要电子陶瓷粉厂商商市市场份额场份额图图 7:全球纳米复合氧化
20、锆主要全球纳米复合氧化锆主要厂厂商格局商格局(%)资料来源:上海硅酸盐工业协会网,天风证券研究所资料来源:新材料,天风证券研究所图图 8:全球电子陶瓷市场份额全球电子陶瓷市场份额资料来源:中国产业信息网,天风证券研究所表表 3:陶瓷产业链(氧化锆)各陶瓷产业链(氧化锆)各环环节覆盖情况节覆盖情况粉体粉体浆料浆料成型成型烧结烧结后后加工加工三三环集团环集团国国瓷材料瓷材料顺顺络电子络电子 蓝蓝思科技思科技12%12%7%3%1%2%6%1%56%法国圣戈班 比利时索尔维 东方锆业日本第一稀元素日本东曹 日本住友大阪水泥 日本昭和电 国瓷材料其他6伯伯恩光学恩光学比比亚迪电子亚迪电子东东方锆业方锆
21、业资料来源:金智创新,天风证券研究所2.2.5G 高频高频要要求求下下,高,高 Q 低低损损耗耗特性特性陶陶瓷瓷市市场空场空间间打开打开应用广泛应用广泛,陶陶瓷瓷下下游领游领域涵域涵盖七大盖七大新新兴领兴领域域;高高 Q 低低损损耗特性耗特性陶陶瓷市瓷市场场空间空间打打开开,有望有望持持 续受续受益益 5G 全全周期周期建建设。设。凭借硬度高、耐磨损、断裂韧性高等优点,陶瓷材料下游应用范 围广阔,涵盖 3C 电子、机械、光通讯、化工、医疗、航空、汽车七大领域。展望未来,我们认为 5G 高频要求下,高 Q 低损耗特性陶瓷市场空间打开,看好陶瓷天线、LTCC、陶 瓷滤波器等持续受益 5G 全周期建
22、设,下游行业有望迎来多维度成长,2014-2018 年,我 国电子陶瓷行业市场规模由 346.6 亿元增长至 576.9 亿元,预计 2023 年中国电子陶瓷行业市场规模达到 1145.4 亿元。图图 9:陶瓷下游应用领域陶瓷下游应用领域图图 10:中国电子陶瓷行业市场中国电子陶瓷行业市场规规模(亿元)模(亿元)陶陶瓷部件瓷部件产品产品陶瓷背板陶瓷中框指纹识别陶瓷盖板手机手机摄像模组陶瓷 FC 封装陶瓷按键 陶瓷天线1400120010008006004002000中国电子陶瓷行业市场规模资料来源:华研科技官网,天风证券研究所资料来源:头豹科技创新网,天风证券研究所1)3C 电子领电子领域域:
23、我国已进入 5G 全面建设阶段,2020 年 5G 手机将加速普及,同时叠加 可穿戴市场兴起,电子陶瓷市场需求打开。在 3C 电子领域,陶瓷主要应用于手机及 智能手表等场景中。预计陶瓷市场空间随着下游应用的成长而持续提高手机:手机:2019 年为 5G 手机元年,随 5G 建设进度推进,预计 2019-2023 年全球 5G 手机渗透 率由 0.9%增长至 51.4%;可穿戴可穿戴:中国已成为全球第一智能可穿戴市场,预计 2020-2022 年中国可穿戴设备出货量由 8847 万台增长至 11380 万台,市场规模由 473 亿元增长至 607 亿元。表表 4:陶瓷在陶瓷在 3C 电子领域中的
24、应用电子领域中的应用7智智能手表能手表陶瓷表圈陶瓷表盘陶瓷表带陶瓷盖板资料来源:中国钟表网,天风证券研究所整理图图 11:2019-2023 年全球手机年全球手机渗渗透率透率(%)图图 12:2017-2022 年中国可穿年中国可穿戴戴设备出货量及市场规模设备出货量及市场规模资料来源:mobile,天风证券研究所资料来源:前瞻研究院,天风证券研究所陶瓷天陶瓷天线线满足满足小小型化型化需需求求:与 PCB 天线等相比,陶瓷天线介电常数高,同时可以有效缩小天线尺寸,提升手机内部空间利用效率,同时能助力手机实现轻薄化。具体可分为块状陶瓷天线和多层陶瓷天线。块状天线是使用高温将整块陶瓷体一次烧结完成后
25、再将天线的金属部分印在陶瓷块的表面上。多层陶瓷基板(LTCC 天线)采用低温共烧的方式讲多层陶瓷迭压对位后再以高温烧结,天线金属导体可以印在每一层陶瓷介质层上,从而有效缩小天线尺寸。图图 13:块状陶瓷天线和块状陶瓷天线和 LTCC 工艺陶瓷天线工艺陶瓷天线资料来源:中国制造网,天风证券研究所LTCC 技技术从术从单单器件器件到到集集成成模块应模块应用用广泛广泛,5G 高高频频化化、小型化小型化、一体一体化化有望有望驱动驱动LTCC 产产品品成长成长。低温共烧陶瓷技术(LTCC)是一种多层陶瓷微波材料技术,可 以将无源元件内埋置到基板内部同时将有源元件贴装在基板表面、实现三维结构,在制成无源/
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