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AI+機(jī)械行業(yè)市場(chǎng)分析一、機(jī)械行業(yè)2023H2投資策略推演:兩個(gè)情景假設(shè)下的五個(gè)投資方向2023年上半年經(jīng)濟(jì)處于疫后修復(fù)的弱復(fù)蘇階段,1-5月份制造業(yè)固定資產(chǎn)投資為6%,增速逐月下降,但高于固定資產(chǎn)投資增速(4%)和一季度GDP增速(4.5%)。6月制造業(yè)PMI49%,已連續(xù)三月位于榮枯線之下,經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇與制造業(yè)投資幅度均不及年初預(yù)期。機(jī)械設(shè)備板塊上半年投資機(jī)會(huì)主要集中于機(jī)器人、半導(dǎo)體設(shè)備、船舶等細(xì)分子行業(yè),受益于AI+具身智能、自主可控、周期向上及中特估等邏輯演繹。首先尋找需求復(fù)蘇或行業(yè)景氣持續(xù)向上的細(xì)分子行業(yè)??春贸鲂墟湉?fù)蘇帶來的設(shè)備投資需求,推薦軌交裝備板塊,看好光伏行業(yè)景氣向上疊加新技術(shù)迭代下的設(shè)備投資。其次從周期維度考慮,短周期庫(kù)存周期拐點(diǎn),若新一輪庫(kù)存周期于下半年某時(shí)點(diǎn)啟動(dòng),預(yù)示著工業(yè)復(fù)蘇由弱轉(zhuǎn)強(qiáng),則通用設(shè)備受益,包括通用機(jī)床、刀具、工業(yè)機(jī)器人、注塑機(jī)、通用激光等板塊;中周期角度看機(jī)床行業(yè)仍處于朱格拉周期上行階段,若下游需求復(fù)蘇則設(shè)備板塊疊加更新需求彈性更大;長(zhǎng)周期角度看我們或許站在新一輪科技革命的起點(diǎn),AI+、新能源等均出現(xiàn)奇點(diǎn)式突破技術(shù),帶來新生產(chǎn)、新終端以及新的商業(yè)模式,也將帶動(dòng)新一輪投資。三是格局維度,結(jié)合當(dāng)前地緣政治與政策導(dǎo)向背景,自主可控是格局邏輯中的最強(qiáng)邏輯,我們認(rèn)為,機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域自主可控是具備中長(zhǎng)期投資價(jià)值,包括工業(yè)母機(jī)、半導(dǎo)體設(shè)備、科學(xué)儀器等。四是情緒面與預(yù)期維度,上半年集中在新能源等過去幾年強(qiáng)勢(shì)行業(yè)的賽道股如光伏設(shè)備、風(fēng)電設(shè)備調(diào)整幅度較深,但產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程持續(xù),光伏設(shè)備領(lǐng)域由新技術(shù)帶來的擴(kuò)產(chǎn)仍在,產(chǎn)業(yè)細(xì)分方向依然具備投資價(jià)值,相關(guān)設(shè)備公司估值已處于歷史較低水平,有望迎來反轉(zhuǎn),具備配置價(jià)值。綜合以上,下半年投資策略我們做情景假設(shè):假設(shè)經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇超預(yù)期庫(kù)存周期于下半年某時(shí)點(diǎn)啟動(dòng),那么首先看好通用設(shè)備,中長(zhǎng)期看好AI+、自主可控,同時(shí)看好光伏設(shè)備反轉(zhuǎn)和軌交裝備復(fù)蘇;假設(shè)經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇不及預(yù)期,那么市場(chǎng)邏輯演繹大概率延續(xù)上半年,AI+及自主可控占優(yōu),首先看好人形機(jī)器人主題,同時(shí)繼續(xù)看好光伏設(shè)備反轉(zhuǎn)及軌交裝備復(fù)蘇。二、新一輪科技革命潮起,看好AI+(一)機(jī)器人:AI賦能人形機(jī)器人,核心零部件率先受益1、特斯拉引領(lǐng)人形機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì)2021年,在特斯拉AI日上,CEO埃隆·馬斯克發(fā)布了特斯拉的通用機(jī)器人計(jì)劃,并展示了人形機(jī)器人TeslaBot的大致形態(tài);2022年1月,馬斯克表達(dá)了對(duì)人形機(jī)器人前景的看好,宣布2022年不會(huì)推出任何新車,工作重心將放在完全自動(dòng)駕駛和人形機(jī)器人上;2022年10月,馬斯克在2022特斯拉人工智能日上公布了該公司的第一個(gè)人形機(jī)器人原型,并預(yù)計(jì)3-5年內(nèi)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn);2023年5月,在特斯拉2023股東大會(huì)上,馬斯克展示了人形機(jī)器人Optimus的全新型號(hào),視頻顯示人形機(jī)器人能夠在車間靈活行走、抓取物體,以及電機(jī)扭矩控制技術(shù)。馬斯克認(rèn)為人形機(jī)器人的發(fā)展?jié)摿?huì)遠(yuǎn)大于汽車。人形機(jī)器人發(fā)展的可行性早已經(jīng)在波士頓動(dòng)力身上得到了驗(yàn)證。2005年,波士頓動(dòng)力專門為美國(guó)軍隊(duì)研究設(shè)計(jì)了四足機(jī)器人大狗BigDog;2013年,初具人類外形的Atlas原型機(jī)亮相,前身是為美軍測(cè)試防護(hù)服性能的雙足機(jī)器人;2016年3月,波士頓動(dòng)力研制出電動(dòng)液壓機(jī)器狗Spot;2020年9月Spot正式發(fā)售;2021年3月又推出倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)器人Stretch;2022年3月Stretch開放購(gòu)買,預(yù)購(gòu)需求強(qiáng)勁;2023年1月波士頓展示了最新的Atlas,能夠以復(fù)雜的AI算法、多模態(tài)視覺感知和高性能電液驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)優(yōu)異運(yùn)動(dòng)性能,但百萬美金的高昂成本限制了Atlas商業(yè)化進(jìn)程。特斯拉則以電驅(qū)替代液驅(qū),旨在實(shí)現(xiàn)人形機(jī)器人的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、低成本和可量產(chǎn)。作為制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的核心環(huán)節(jié),工業(yè)機(jī)器人已然成為未來的發(fā)展趨勢(shì),無論是在以波士頓動(dòng)力為代表的軍用領(lǐng)域還是以特斯拉為代表的民用領(lǐng)域都具備巨大的發(fā)展?jié)摿?,但是這兩類機(jī)器人的技術(shù)發(fā)展路徑卻截然不同。特斯拉人形機(jī)器人搭載全自動(dòng)駕駛能力電腦和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),手部擁有6個(gè)執(zhí)行器和11個(gè)自由度,能夠平穩(wěn)行走,在工廠中執(zhí)行簡(jiǎn)單任務(wù),同時(shí)具備精準(zhǔn)的力量控制和記憶功能。特斯拉人形機(jī)器人使用電驅(qū)作為動(dòng)力系統(tǒng)。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)是利用各種電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的力或轉(zhuǎn)矩直接驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的關(guān)節(jié),或者通過諸如減速的機(jī)構(gòu)來驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的關(guān)節(jié),以獲得所需的位置,速度,加速度和其他指標(biāo)。機(jī)械特性和負(fù)載特性是電動(dòng)機(jī)主要調(diào)速性能指標(biāo)。機(jī)械特性指的是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n的關(guān)系,轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩變化大,表示機(jī)械特性硬度軟。負(fù)載特性指的是電動(dòng)機(jī)所帶負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL隨轉(zhuǎn)速n變化所要求的特性關(guān)系,隨各類機(jī)械裝置所帶負(fù)載不同而存在較大差別,要求電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)有多種可修改設(shè)置參數(shù)以匹配于不同負(fù)載特性。電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)也會(huì)直接影響電機(jī)的性能,能夠?qū)﹄姍C(jī)的啟動(dòng)、加速、運(yùn)轉(zhuǎn)、減速及停止進(jìn)行的控制,根據(jù)不同電機(jī)的類型及電機(jī)的使用場(chǎng)合有不同的要求及目的。近年來調(diào)速控制系統(tǒng)正朝著全電氣控制系統(tǒng)、永磁式電機(jī)結(jié)構(gòu)、高集成電路、數(shù)字電路、高效無極控制策略及智能控制策略等方向快速發(fā)展。為了提升人形機(jī)器人性能并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)目標(biāo),特斯拉對(duì)電驅(qū)裝置提出了更高的技術(shù)要求。首先,運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器需要具有很高的扭矩密度和推力密度,以便機(jī)器人具有更輕的體重和一定的負(fù)載作業(yè)能力,因此TeslaBot在關(guān)節(jié)中所使用的線性執(zhí)行器為伺服電缸,精度高且負(fù)載大,能夠抬起一架半噸重的鋼琴。在伺服電缸的推重比方面,TeslaBot線性關(guān)節(jié)采用的通用伺服推重比從1400N/Kg~4200N/Kg,處于業(yè)內(nèi)較高水準(zhǔn)。其次,人形機(jī)器人需要具備盡可能高的定位精度,TeslaBot在旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)采用了無框電機(jī)+雙編碼器+力矩傳感器+諧波的方案。此外,調(diào)速范圍應(yīng)較寬,滿足快速啟動(dòng)、加速、負(fù)荷爬坡等要求,在TeslaModelS電驅(qū)系統(tǒng)中,轉(zhuǎn)速可以在0-18000轉(zhuǎn)之間變化,且運(yùn)行穩(wěn)定。最后,特斯拉致力于使人形機(jī)器人走向低成本、高可靠性的大規(guī)模量產(chǎn),在電驅(qū)中使用了28個(gè)結(jié)構(gòu)執(zhí)行器(與原有的40個(gè)相比降大大降低規(guī)模化量產(chǎn)難度和成本),50個(gè)基礎(chǔ)自由度(軀干28*1+手部11*2)。特斯拉以電驅(qū)替代液驅(qū),旨在實(shí)現(xiàn)人形機(jī)器人的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、低成本和可量產(chǎn)。特斯拉人形機(jī)器人使用電驅(qū)作為動(dòng)力系統(tǒng),優(yōu)化關(guān)節(jié)數(shù)目降低靜坐和快走的功耗,將FSD、Dojo芯片、純視覺系統(tǒng)等自動(dòng)駕駛技術(shù)遷移至人形機(jī)器人,優(yōu)先運(yùn)動(dòng)控制算法研究。TeslaBot身高5英尺8英寸,約172cm;體重125磅,約56.7kg;承載能力45磅,約20kg;最快行走速度5英里/小時(shí),約8km/h,TeslaBot的脖子、胳膊、手、腿累計(jì)搭載了40個(gè)機(jī)電推桿。諧波減速器率先應(yīng)用于Optimus,輸出扭矩較大且質(zhì)量和體積更小。應(yīng)用較廣的減速器中,諧波減速器在額定工況下的輸出扭矩較大,代表其承載能力較強(qiáng),同時(shí)整機(jī)體積較小,傳動(dòng)精度高和傳動(dòng)效率較高。RV輸出扭矩更大,但體積、質(zhì)量、傳動(dòng)精度和傳動(dòng)效率上效率參數(shù)較略差。因此諧波減速器更適用于輕量化要求高的人形機(jī)器人,特斯拉發(fā)布會(huì)便披露使用諧波減速器。對(duì)比Teslabot,傳統(tǒng)機(jī)械臂所需的零件要少得多,一臺(tái)多關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)械臂只需要4到6個(gè)減速器,一個(gè)控制器,以常用的六軸機(jī)械手臂為例,需要的伺服電機(jī)是6個(gè)。一個(gè)完整的伺服關(guān)節(jié)一般由諧波減速器、力矩電機(jī)、傳感器、驅(qū)動(dòng)器、制動(dòng)器與外殼這六部分組成。2、機(jī)器人蓬勃發(fā)展下的國(guó)產(chǎn)替代機(jī)會(huì)國(guó)際龍頭工業(yè)機(jī)器人企業(yè)勢(shì)力龐大,占據(jù)大部分市場(chǎng)。2022年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷量前十名來看,有7家為日本企業(yè),其余3家分別為瑞士、德國(guó)和中國(guó)的企業(yè),其中龍頭企業(yè)FANUC機(jī)器人在2008年6月銷量突破20萬臺(tái);2015年裝機(jī)量已超40萬臺(tái);2020年裝機(jī)量已超64萬臺(tái)。FANUC機(jī)器人研發(fā)鼻祖之一鳥居信利先生曾說,F(xiàn)ANUC在數(shù)控系統(tǒng)和伺服技術(shù)方面技術(shù)積累和絕對(duì)優(yōu)勢(shì),是其開發(fā)機(jī)器人的基礎(chǔ),我們認(rèn)為這也是奠定FANUC機(jī)器人全球第一地位的核心優(yōu)勢(shì)。中國(guó)企業(yè)追趕腳步并不慢,且格局優(yōu)化后有望進(jìn)一步提速。據(jù)MDATA統(tǒng)計(jì),我國(guó)2022年工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)中內(nèi)資占有率為31%,2020年小幅下降后又迅速回升,2023Q1提升至39%。2020年小幅下滑的主要原因是疫情沖擊導(dǎo)致一些系抗風(fēng)險(xiǎn)能力弱的內(nèi)資品牌加速退出市場(chǎng)所致,但是龍頭企業(yè)的占有率提升,我國(guó)國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)軍企業(yè)保持快速發(fā)展;從絕對(duì)值來看,相比于歷史沉淀悠久、擁有核心激素的國(guó)外機(jī)器人企業(yè),我國(guó)數(shù)控系統(tǒng)以及工業(yè)機(jī)器人商業(yè)化起步較晚,但領(lǐng)軍企業(yè)如埃斯頓通過積累底層技術(shù)和外延并購(gòu)優(yōu)質(zhì)資產(chǎn),已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了80%的零部件自主供應(yīng),具備滿足通用化和定制化需求的本體自主設(shè)計(jì)能力,并能夠開發(fā)、優(yōu)化軟件算法提升機(jī)器人本體質(zhì)量。從這個(gè)角度來看我國(guó)工業(yè)機(jī)器人處于快速替代進(jìn)口產(chǎn)品的階段,并且國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人龍頭企業(yè)也在開拓海外市場(chǎng),包括設(shè)立研發(fā)中心,收并購(gòu)海外企業(yè),和海外公司進(jìn)行戰(zhàn)略合作,產(chǎn)品出口等,例如美的收購(gòu)工業(yè)機(jī)器人“四大家族”之一的庫(kù)卡機(jī)器人,并將其私有化,國(guó)內(nèi)龍頭優(yōu)勢(shì)有望進(jìn)一步放大。隨著我國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈的蓬勃發(fā)展以及核心零部件的逐步國(guó)產(chǎn)替代,未來產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同下的互惠共贏局面指日可待。工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)毛利率呈微笑曲線,隨著中國(guó)減速器技術(shù)不斷突破,國(guó)產(chǎn)減速器逐漸放量,與其中游的整機(jī)廠進(jìn)行協(xié)同后,雙方毛利也將會(huì)得到提升。工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)系緊密,且傳導(dǎo)作用明顯,中國(guó)實(shí)現(xiàn)核心零部件國(guó)產(chǎn)化后,中游機(jī)器人本體的成本將大幅下降,產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力可有效提升,本體成本的降低將帶動(dòng)系統(tǒng)集成解決方案價(jià)格的降低,從而縮短應(yīng)用端工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備改造投資回收期,使得工業(yè)機(jī)器人在制造業(yè)的滲透率提升,需求也相應(yīng)增加。終端客戶需求大幅增長(zhǎng)將傳導(dǎo)至中上游形成規(guī)模效應(yīng),進(jìn)一步促進(jìn)全產(chǎn)業(yè)鏈降本,同時(shí)推動(dòng)中上游技術(shù)與質(zhì)量雙升,促進(jìn)中國(guó)工業(yè)機(jī)器人企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力進(jìn)一步加強(qiáng)。3、機(jī)器視覺作為產(chǎn)業(yè)鏈前端或?qū)⒙氏仁芤鏅C(jī)器視覺是AI深度學(xué)習(xí)的一種應(yīng)用與技術(shù)方向,無論是人形機(jī)器人還是智能駕駛都是機(jī)器視覺的落地方向之一。特斯拉最著名的AI算法便是其機(jī)器視覺中的純視覺解決方案,并在人形機(jī)器人的制造中使用了該算法。特斯拉Optimus的眼睛是Autopilot攝像頭,胸腔內(nèi)是特斯拉FSD芯片,此外,前文提到的多攝像頭視覺架構(gòu)的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),包括規(guī)劃、自動(dòng)標(biāo)注、仿真、Dojo訓(xùn)練也都會(huì)用于開發(fā)Bot。具身智能機(jī)器人將沿“大腦先行、感知突破、身體完善、優(yōu)化迭代”的方向發(fā)展,從而帶來人工智能“眼睛”的爆發(fā)式發(fā)展。人形機(jī)器人需要做到具備人類的三大核心能力:用于思考和推理的“大腦”,用于感知世界的“感覺”,用于與世界交互的“身體和手腳”。當(dāng)前,GPT、數(shù)據(jù)、算力等技術(shù)的發(fā)展給大腦提供了極佳的土壤,已高度智能化,能夠處理視覺圖像、語音、文本等等信息的多模態(tài)大模型也紛紛出現(xiàn),當(dāng)機(jī)器人大腦具備多模態(tài)信息處理能力時(shí),對(duì)感知突破的需求自然也呼之欲出,尤其是視覺。當(dāng)感知能力實(shí)現(xiàn)高度智能化后,再推動(dòng)“手腳”等運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器的改進(jìn),完善機(jī)器人本體,最后在實(shí)踐中不斷優(yōu)化迭代,拓展應(yīng)用領(lǐng)域,加速商業(yè)化進(jìn)程。在AI大腦的基礎(chǔ)上,視覺將邁出機(jī)器人智能化的第一步。一方面視覺信息是多模態(tài)信息的必要組成部分,二是與人類類比來看,人類感官獲取信息的83%來自視覺,11%來自聽覺、3.5%來自嗅覺,而1.5%來自觸覺,1%來自味覺。因此視覺的發(fā)展對(duì)于拓展人形機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域、提高工作效率具有重大作用。此外,由于嗅覺和味覺的感知需要傳感器和特定類型的分子進(jìn)行反應(yīng)等進(jìn)行測(cè)定,難以做到“非侵入式”和“不損耗”,技術(shù)難度較高,因此目前大部分研究還停留在實(shí)驗(yàn)室階段。從整體行業(yè)格局來看,我國(guó)機(jī)器視覺內(nèi)外品牌競(jìng)爭(zhēng)激烈,近年來,國(guó)內(nèi)機(jī)器視覺企業(yè)研發(fā)力度不斷加大,技術(shù)水平持續(xù)提高,國(guó)產(chǎn)化替代進(jìn)程加速,目前國(guó)產(chǎn)份額已經(jīng)超過外資,GGII數(shù)據(jù)顯示,2022年中國(guó)市場(chǎng)機(jī)器視覺內(nèi)外資占比分別58.52%和41.48%。從細(xì)分市場(chǎng)來看,機(jī)器視覺屬于“工藝密集+技術(shù)密集型”的行業(yè),中國(guó)機(jī)器視覺行業(yè)發(fā)展較晚,但在傳統(tǒng)制造業(yè)自動(dòng)化與數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)的驅(qū)動(dòng)以及中國(guó)機(jī)器視覺技術(shù)不斷更新迭代的背景下,本土廠商的市場(chǎng)份額持續(xù)增加,國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)程加速,根據(jù)GGII統(tǒng)計(jì),2021年中國(guó)市場(chǎng)機(jī)器視覺各大核心部件的國(guó)產(chǎn)化份額均已超過70%,其中光源國(guó)產(chǎn)化率超過90%,鏡頭國(guó)產(chǎn)化率80%左右,工業(yè)相機(jī)國(guó)產(chǎn)化率超過70%。(二)液冷設(shè)備:AIGC發(fā)展帶動(dòng)算力需求,液冷方案滲透率有望提升1、液冷技術(shù)對(duì)比液冷是指使用液體取代空氣作為冷媒,為發(fā)熱部件進(jìn)行換熱,帶走熱量的技術(shù)。按照液體與發(fā)熱器件接觸方式,液冷技術(shù)主要分為冷板式、浸沒式和噴淋式三種。其中,浸沒式和噴淋式液冷等為接觸式液冷,冷板式液冷為非接觸式液冷。冷板式液冷通過銅、鋁等導(dǎo)熱性較好的金屬構(gòu)成的冷板散熱器,將發(fā)熱元器件的熱量傳導(dǎo)給散熱器中的冷卻液體。浸沒式液冷是服務(wù)器完全浸入冷卻液中,全部發(fā)熱元件熱量直接傳遞給冷卻液,通過冷卻液循環(huán)流動(dòng)或蒸發(fā)冷凝相變進(jìn)行散熱的一種方式。噴淋式液冷是用冷卻液直接噴淋芯片等發(fā)熱單元,通過對(duì)流換熱進(jìn)行散熱。傳統(tǒng)的散熱方式是使用空調(diào)為整個(gè)機(jī)房進(jìn)行制冷以及采用風(fēng)扇直吹服務(wù)器發(fā)熱部件,通過空氣將熱量帶走。由于液體的比熱容高,所以其熱傳導(dǎo)效果大大高于空氣的效果,是空氣的25到1000倍,熱傳導(dǎo)效果更快、更優(yōu)。傳統(tǒng)風(fēng)冷最高可冷卻30kW/r的機(jī)柜,對(duì)于30kW/r以上功率密度的機(jī)柜無法做到產(chǎn)熱與移熱速率匹配,會(huì)使機(jī)柜溫度不斷升高導(dǎo)致算力下降甚至損害設(shè)備。2、AI算力提升推動(dòng)數(shù)據(jù)中心單機(jī)柜功率增長(zhǎng),打開液冷設(shè)備需求空間(1)我國(guó)數(shù)據(jù)中心規(guī)??焖侔l(fā)展,大型化趨勢(shì)顯著全球數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)規(guī)??焖僭鲩L(zhǎng),國(guó)內(nèi)市場(chǎng)年均增速達(dá)30%。2021年全球數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)規(guī)模超過679億美元,較2020年增長(zhǎng)9.8%。預(yù)計(jì)2022年市場(chǎng)收入將達(dá)到746億美元。受新基建、數(shù)字化轉(zhuǎn)型及數(shù)字中國(guó)遠(yuǎn)景目標(biāo)等國(guó)家政策促進(jìn)及企業(yè)降本增效需求的驅(qū)動(dòng),我國(guó)數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)收入持續(xù)高速增長(zhǎng)。2021年,我國(guó)數(shù)據(jù)中心行業(yè)市場(chǎng)收入達(dá)到1500億元,近三年年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到30.69%。(2)單機(jī)柜功率密度不斷增長(zhǎng),傳統(tǒng)風(fēng)冷散熱效率亟待提升AIGC、5G、云計(jì)算等行業(yè)的飛速發(fā)展催生對(duì)算力需求的提升。隨著摩爾定律變緩,芯片算力與功耗同步大幅提升。2022年Intel第四代服務(wù)器處理器單CPU功耗已突破350瓦,英偉達(dá)單GPU芯片功耗突破700瓦,AI集群算力密度普遍達(dá)到50kW/柜。芯片算力密度提升帶來單柜功耗上升,根據(jù)ColocationAmerica數(shù)據(jù),2020年全球數(shù)據(jù)中心單機(jī)柜平均功率達(dá)到16.5kw,較2008年增長(zhǎng)了175%。賽迪顧問預(yù)計(jì),隨著數(shù)據(jù)中心算力飛速提升高功率單機(jī)柜將迅速普及,預(yù)計(jì)2025年,全球數(shù)據(jù)中心單機(jī)柜平均功率有望達(dá)到25kW。傳統(tǒng)風(fēng)冷散熱效率逼近天花板,液冷方式勢(shì)在必行。根據(jù)英特爾數(shù)據(jù),采用傳統(tǒng)風(fēng)冷散熱的數(shù)據(jù)中心通??梢越鉀Q12kW以內(nèi)的機(jī)柜制冷。隨著服務(wù)器單位功耗增大,原先尺寸的普通服務(wù)器機(jī)柜可容納的服務(wù)器功率往往超過15kW。相對(duì)于現(xiàn)有的風(fēng)冷數(shù)據(jù)中心,液冷技術(shù)作為一種散熱能力更強(qiáng)的技術(shù)可以支持更高的功率密度。(3)我國(guó)數(shù)據(jù)中心PUE要求趨嚴(yán),溫控設(shè)備需求有望持續(xù)提升截至2022年底,全國(guó)在用超大型數(shù)據(jù)中心平均PUE為1.36,大型數(shù)據(jù)中心平均PUE為1.42,最優(yōu)水平達(dá)到1.02。全國(guó)規(guī)劃在建數(shù)據(jù)中心平均設(shè)計(jì)PUE為1.32左右,超大型、大型數(shù)據(jù)中心的平均設(shè)計(jì)PUE分別為1.28、1.29。(4)市場(chǎng)空間測(cè)算《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃(2021-2023年)》中要求全國(guó)數(shù)據(jù)中心機(jī)架規(guī)模年均增速保持在20%左右,按2022年我國(guó)機(jī)架總數(shù)650萬架,標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架2.5kW計(jì)算,則平均每年新增機(jī)柜功率325萬kW。目前冷板式液冷價(jià)格約6000元/kW,浸沒式液冷價(jià)格約12000元/kW,假設(shè)到2025年液冷方案滲透率達(dá)到50%,其中冷板式占比60%,浸沒式占比40%;液冷設(shè)備價(jià)格每年降幅10%;則2025年液冷設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模為143.29億元。三、自主可控領(lǐng)域具備中長(zhǎng)期投資價(jià)值(一)工業(yè)母機(jī):國(guó)之重器,產(chǎn)業(yè)鏈自主可控可期1、機(jī)床行業(yè)周期性特征明顯,目前處于見底回升階段機(jī)床行業(yè)是一個(gè)典型的周期性行業(yè),當(dāng)前大周期(更新周期)向上,小周期(庫(kù)存周期)逐步見底回升。機(jī)床的一般產(chǎn)品壽命約為10年,因此行業(yè)大約每7-10年為一個(gè)商業(yè)周期,歷史上全球消費(fèi)規(guī)模1983年、1993年、2003年、2013年均為階段性低點(diǎn)。從10年的大周期來看,2020年全球機(jī)床總消費(fèi)668.17億美元,中國(guó)機(jī)床消費(fèi)金額213.16億美元,處于近10年最低位,中國(guó)及全球市場(chǎng)從2021年開始復(fù)蘇,2021年機(jī)床消費(fèi)顯著提升,分別同比增長(zhǎng)19.73%和31.46%,目前仍處于底部回升階段。中國(guó)機(jī)床消費(fèi)占全球比重在2019年下降到低位27.16%后,近兩年穩(wěn)步上升,2021年達(dá)到35%。從小周期維度來看,與注塑機(jī)、機(jī)器人、激光、工控、通用減速機(jī)等通用自動(dòng)化行業(yè)一致,背后是制造業(yè)投資的小周期。小周期維度3-4年一輪周期,2019年、2015年、2012年、2009年均為小周期低點(diǎn)。中國(guó)金屬切削機(jī)床2022年以來當(dāng)月產(chǎn)量增速不斷下降,庫(kù)存壓力逐漸釋放,2023年1-5月累計(jì)產(chǎn)量24.41萬臺(tái),同比下降2%,2023年5月單月產(chǎn)量5.42萬臺(tái),同比增長(zhǎng)1.9%,自2022年4月以來首次轉(zhuǎn)正。目前中國(guó)機(jī)床行業(yè)處于大、小周期底部回升的交織階段。展望未來3-5年,一方面且借力國(guó)家十四五規(guī)劃,以高端制造業(yè)為導(dǎo)向的制造升級(jí)趨勢(shì)下國(guó)內(nèi)機(jī)床消費(fèi)市場(chǎng)有望持續(xù)提升,另一方面國(guó)產(chǎn)機(jī)床企業(yè)技術(shù)進(jìn)步進(jìn)一步打開出口市場(chǎng)。2、需求端:上半年通用機(jī)床需求較為疲軟,看好高端制造業(yè)驅(qū)動(dòng)下需求回升(1)2023H1需求較為疲軟,看好未來3-5年需求提升2023年上半年通用機(jī)床市場(chǎng)需求較為疲軟,下游僅航空航天、半導(dǎo)體、光伏等少數(shù)行業(yè)需求景氣度較高。展望未來3-5年,我們看好機(jī)床需求在制造升級(jí)趨勢(shì)下的提升,另外更新需求在下游需求回升的情況下有望得到較多釋放,為機(jī)床需求提供彈性。金屬切削機(jī)床的需求主要分為兩種,第一是更新需求,金屬切削機(jī)床的設(shè)備更換周期一般是10年,我們通過將之前10年-15年每年機(jī)床產(chǎn)量進(jìn)行加權(quán)計(jì)算得出;第二是新增需求,每年中國(guó)制造業(yè)的擴(kuò)張都需要新機(jī)床設(shè)備的購(gòu)入,我們預(yù)計(jì)未來3年中國(guó)制造業(yè)投資平均增速為5%,因此未來3年帶動(dòng)的新增需求為14.01萬臺(tái)、11.77萬臺(tái)、12.36萬臺(tái)。以上加總,得到未來三年金屬切削機(jī)床需求分別為71.47萬臺(tái)、76.43萬臺(tái)、79.83萬臺(tái)。金屬成形機(jī)床我們則認(rèn)為會(huì)穩(wěn)步恢復(fù),以更換需求為基本邏輯,預(yù)計(jì)未來三年金屬成形機(jī)床需求分別為15.17萬臺(tái)、23.39萬臺(tái)、21.28萬臺(tái)。(2)工業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)持續(xù)推進(jìn),數(shù)控機(jī)床占比穩(wěn)步提升隨著政策對(duì)高端制造業(yè)的傾斜,數(shù)控機(jī)床占比穩(wěn)步提升,2022年中國(guó)機(jī)床數(shù)控化率為45%,預(yù)計(jì)在政策加持和制造業(yè)需求下,假設(shè)每年提升3個(gè)百分點(diǎn),中國(guó)數(shù)控機(jī)床2023-2025年的需求為36.45萬臺(tái)、41.27萬臺(tái)、45.50萬臺(tái)。3、供給側(cè):核心零部件、中高端機(jī)床依賴進(jìn)口,但國(guó)產(chǎn)化率在提升,國(guó)產(chǎn)產(chǎn)能在提升(1)機(jī)床產(chǎn)業(yè)鏈:中游位置承接結(jié)合上下游工業(yè)產(chǎn)業(yè)機(jī)床行業(yè)技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量是衡量一個(gè)國(guó)家裝備制造業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。機(jī)床是對(duì)金屬或其他材料的坯料或工件進(jìn)行加工,使之成為所要求的幾何形狀、尺寸精度和表面質(zhì)量的機(jī)器,機(jī)械產(chǎn)品的零件通常都是用機(jī)床加工出來的。機(jī)床與其他機(jī)器的主要區(qū)別在于,機(jī)床是制造機(jī)器的機(jī)器,同時(shí)也是制造機(jī)床本身的機(jī)器,因此機(jī)床又被稱為母機(jī)或工具機(jī)。整個(gè)機(jī)床產(chǎn)業(yè)鏈上中下游清晰,包括上游基礎(chǔ)材料和零部件生產(chǎn)商、中游機(jī)床制造商和下游終端用戶。上游基礎(chǔ)材料和零部件生產(chǎn)商主要為機(jī)床制造商提供結(jié)構(gòu)件(鑄鐵、鋼件等)、數(shù)控系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)(導(dǎo)軌、絲杠、主軸等)、核心功能部件、刀庫(kù)等組成,涉及企業(yè)主要包括發(fā)那科、西門子、海德漢、三菱、THK、上銀、銀泰等公司;中游是機(jī)床制造商,負(fù)責(zé)向終端用戶提供滿足其要求的各種機(jī)床或成套的集成產(chǎn)品;終端用戶主要是汽車、消費(fèi)電子、航天航空、船舶、工程機(jī)械等領(lǐng)域的公司。(2)機(jī)床零部件占比與供應(yīng)情況上市機(jī)床公司核心零部件占比。從機(jī)床行業(yè)上游來看,上游零部件可以分為結(jié)構(gòu)件、數(shù)控系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、功能部件等,這幾部分占據(jù)了機(jī)床的最主要成本。分公司來看,海天精工機(jī)床零部件占比前三為結(jié)構(gòu)件、控制系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng),分別占比34.92%、21.60%、20.35%;紐威數(shù)控機(jī)床零部件占比前三為功能部件、電氣件和鑄件,分別占比25.58%、22.33%、20.86%;國(guó)盛智科機(jī)床零部件占比前三為機(jī)床其他材料、數(shù)控系統(tǒng)及配件和鈑焊類原材料,分別占比22.73%、20.17%、20.05%;科德數(shù)控機(jī)床零部件占比前三為結(jié)構(gòu)件、傳動(dòng)類和控制系統(tǒng),分別占比39.26%、17.26%、13.11%;浙海德曼機(jī)床零部件占比前三為導(dǎo)軌、數(shù)控系統(tǒng)和鑄件,分別占比26.69%、24.05%、14.82%。4、機(jī)床中高端劃分及競(jìng)爭(zhēng)格局(1)機(jī)床中高端劃分目前我國(guó)的機(jī)床消費(fèi)市場(chǎng)按照檔次分大致呈金字塔結(jié)構(gòu),底部是低檔機(jī)床,占比50-60%,由國(guó)內(nèi)廠商占領(lǐng),主要通過打價(jià)格戰(zhàn)來競(jìng)爭(zhēng),產(chǎn)能過剩;中部是中檔機(jī)床,占比30-40%,是目前中外企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的主要領(lǐng)域;而頂部是高端機(jī)床,占比10%,基本來源于進(jìn)口,長(zhǎng)期被歐日企業(yè)壟斷。中國(guó)機(jī)床消費(fèi)市場(chǎng)的國(guó)產(chǎn)化率在經(jīng)過2003-2008年快速提升后,一直在70%左右的水平波動(dòng),國(guó)產(chǎn)化率有待提高,高端設(shè)備進(jìn)口替代空間彈性更大。根據(jù)GardnerIntelligence的數(shù)據(jù),2021年中國(guó)機(jī)床進(jìn)出口金額為82.4億美元,占消費(fèi)總量的29%,整體的國(guó)產(chǎn)化率71%。而高性能、高精密度的高檔數(shù)控機(jī)床的國(guó)產(chǎn)化率更低。由于低檔機(jī)床主要由國(guó)產(chǎn)廠商提供,我們假設(shè)進(jìn)口機(jī)床集中在中高檔,則中高檔機(jī)床國(guó)產(chǎn)化率僅為20%-30%。(2)國(guó)內(nèi)機(jī)床企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局集中度低:我國(guó)雖為機(jī)床大國(guó),根據(jù)GardnerIntelligence的數(shù)據(jù),2021年中國(guó)機(jī)床消費(fèi)市場(chǎng)金額是280億美元(1960億人民幣),但大而不強(qiáng),行業(yè)集中度較低,截至2021年,我國(guó)金屬切削機(jī)床企業(yè)仍有931家,金屬成形機(jī)床仍有544家,行業(yè)內(nèi)企業(yè)普遍規(guī)模較小。中高端國(guó)產(chǎn)化率低:我們定義數(shù)控金屬切削機(jī)床銷量為中高端,則銷量的45%為中高端,中高端金額更高,假設(shè)70%的金額占比為中高端,則中高端市場(chǎng)規(guī)模約為900億,進(jìn)口的82.4億美元(約600億)均為中高端,則國(guó)產(chǎn)中高端市占率約為1/3。(3)重點(diǎn)企業(yè)擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃為響應(yīng)國(guó)家十四五規(guī)劃,我國(guó)機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)積極進(jìn)行以高端數(shù)控機(jī)床為主的產(chǎn)能擴(kuò)增計(jì)劃。截至目前,紐威數(shù)控的三期中高端數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目已經(jīng)在2022年8月建成投產(chǎn),預(yù)計(jì)年增產(chǎn)能2000臺(tái),四期項(xiàng)目已規(guī)劃;國(guó)盛智科的中高檔數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)項(xiàng)目也已大致完成建設(shè)階段,預(yù)計(jì)2023年將達(dá)到50%設(shè)計(jì)產(chǎn)能,2024年實(shí)現(xiàn)達(dá)產(chǎn);科德數(shù)控的面向航空航天高檔五軸數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)化能力提升工程已完成廠房建造與改造裝修階段,正在安裝與調(diào)試設(shè)備;創(chuàng)世紀(jì)、秦川機(jī)床和海天精工也有相應(yīng)的擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃。(二)半導(dǎo)體設(shè)備:自主可控需求迫切,關(guān)注國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程1、海外先進(jìn)設(shè)備封鎖,自主可控需求迫切(1)市場(chǎng)規(guī)模穩(wěn)步增長(zhǎng),國(guó)產(chǎn)化率居于低位中國(guó)大陸2022年半導(dǎo)體設(shè)備銷售額達(dá)282.7億美元,市場(chǎng)規(guī)模穩(wěn)步增長(zhǎng)。自2020年以來,中國(guó)大陸成為全球最大的半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng),當(dāng)年設(shè)備銷售額187.2億美元,同比增長(zhǎng)39%。2018年至2022年,中國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)銷售額五年復(fù)合增長(zhǎng)率為21%,其中2022年銷售額為282.7億美元,較2021年的296.2億美元下降5%,但總體保持穩(wěn)步增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),市場(chǎng)需求大。2022年三季度以來,國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備進(jìn)口額整體下滑,2023年5月,設(shè)備進(jìn)口額為18.0億美元。受制于疫情、周期及海外施壓,2022年下半年以來,半導(dǎo)體設(shè)備進(jìn)口額持續(xù)下降,2023年1月進(jìn)口額為16.7億美元,同比下滑43.3%,為2022年以來同比最大降幅。2023年5月,半導(dǎo)體設(shè)備進(jìn)口額為18.0億美元,同比下降29.5%。(2)海外龍頭壟斷市場(chǎng),美、日、荷持續(xù)施壓美國(guó)、日本與荷蘭是中國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備重要進(jìn)口來源,長(zhǎng)期處于前六大進(jìn)口來源國(guó),2023年4-5月,三國(guó)對(duì)華出口半導(dǎo)體設(shè)備金額占中國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備總進(jìn)口額57.6%。2022年一季度以來,中國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備前六大進(jìn)口來源國(guó)保持穩(wěn)定,排名偶有變動(dòng),美、日、荷始終居于其中,且三國(guó)占比超過50%。其中日本是中國(guó)最大的半導(dǎo)體設(shè)備進(jìn)口來源國(guó),中國(guó)從其進(jìn)口份額長(zhǎng)期保持在30%以上。就企業(yè)經(jīng)營(yíng)而言,2022年全球營(yíng)收排名前十的半導(dǎo)體設(shè)備廠商均來自美國(guó)、日本、荷蘭,壟斷勢(shì)力強(qiáng)大。2022年,營(yíng)收前十的半導(dǎo)體設(shè)備廠商中四家來自美國(guó),四家來自日本,兩家來自荷蘭。其中,前四大設(shè)備商的半導(dǎo)體業(yè)務(wù)在2022年?duì)I收均達(dá)160億美元以上,占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。美國(guó)、日本與荷蘭紛紛采取措施限制中國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備進(jìn)口,對(duì)中國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備自主供給提出更高要求。美國(guó)早在2018年特朗普時(shí)代便限制中國(guó)芯片進(jìn)口,2022年10月出臺(tái)限制更嚴(yán)的新規(guī),要求全球任何半導(dǎo)體設(shè)備生產(chǎn)廠商使用美國(guó)的設(shè)備和技術(shù)生產(chǎn)的某些半導(dǎo)體芯片都不得向中國(guó)出口。2023年1月,美國(guó)總統(tǒng)拜登會(huì)晤日荷兩國(guó)首相,希望一同加強(qiáng)對(duì)先進(jìn)技術(shù)設(shè)備的出口管制。美國(guó)種種舉措無疑將對(duì)中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)產(chǎn)生較大限制。2、國(guó)產(chǎn)替代加速,政策加持助力蝶變(1)國(guó)產(chǎn)化局面初步形成,部分環(huán)節(jié)基本自主不同半導(dǎo)體設(shè)備環(huán)節(jié)國(guó)產(chǎn)化率分化顯著,整體落后中存在局部突破,去膠設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率達(dá)90%,光刻機(jī)國(guó)產(chǎn)化率不足1%。據(jù)中國(guó)投資發(fā)展報(bào)告及集微網(wǎng)數(shù)據(jù),2022年,低自給率設(shè)備如光刻機(jī)不足1%,離子注入機(jī)自給率僅7%,國(guó)產(chǎn)化率高的環(huán)節(jié)如去膠設(shè)備及清洗設(shè)備,分別達(dá)91%和66%,基本實(shí)現(xiàn)自主可控。在半導(dǎo)體設(shè)備整體國(guó)產(chǎn)化率低于20%的局面下,已初步實(shí)現(xiàn)部分環(huán)節(jié)自給,國(guó)產(chǎn)替代可展望。(2)國(guó)內(nèi)政策支持力度加大,大基金二期聚焦半導(dǎo)體設(shè)備我國(guó)自2015年即在政策上支持半導(dǎo)體及其設(shè)備行業(yè)自主可控,今年以來持續(xù)加大產(chǎn)業(yè)建設(shè)支持力度,為國(guó)產(chǎn)替代提供政策保障。2023年的政策或會(huì)議涉及稅收支持、產(chǎn)業(yè)協(xié)同、產(chǎn)教融合、未來發(fā)展方向等多個(gè)方面,全面助力半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈自主可控。3、行業(yè)周期趨于底部,結(jié)構(gòu)性機(jī)會(huì)顯現(xiàn)(1)行業(yè)接近谷底,景氣復(fù)蘇可期待半導(dǎo)體行業(yè)處于周期波動(dòng)中,每次上行或下行周期為2-3年,最近一輪峰值在2021年3月,行業(yè)趨于底部。依據(jù)2000年至2023年一季度數(shù)據(jù),以一次上行或下行為周期,每2-3年為一個(gè)完整周期。2021年二季度,半導(dǎo)體季度銷售額同比增速達(dá)到最近峰值30.4%,此后增速放緩并于2022年三季度后同比下滑,接近周期拐點(diǎn)。半導(dǎo)體設(shè)備銷售額波動(dòng)與半導(dǎo)體銷售額波動(dòng)高度相關(guān),但波幅更大,預(yù)計(jì)將有更高反彈。據(jù)2005年以來的數(shù)據(jù),半導(dǎo)體設(shè)備銷售額同比波動(dòng)與半導(dǎo)體銷售額同比波動(dòng)高度重合,但波幅往往更劇烈,在上行周期往往有更高增速。預(yù)計(jì)新一輪復(fù)蘇將使半導(dǎo)體設(shè)備獲得高反彈。(2)晶圓廠逆周期擴(kuò)張,半導(dǎo)體設(shè)備受益當(dāng)前半導(dǎo)體行業(yè)處于下行周期,但全球晶圓龍頭紛紛逆勢(shì)擴(kuò)張,英特爾于4日內(nèi)(2023年6月16日-20日)接連公布三項(xiàng)重大投資決策,彰顯對(duì)行業(yè)未來的看好與“彎道超車”的決心。2023年6月,英特爾于16日宣布將在波蘭投資46億美元建設(shè)半導(dǎo)體封裝工廠,于19日宣布在以色列投資250億美元建造芯片廠,于20日宣布將在德國(guó)投資約330億美元建造芯片廠。三星正在美國(guó)建造170億美元的芯片制造廠,承諾明年開始生產(chǎn)。逆勢(shì)擴(kuò)張既有對(duì)未來的轉(zhuǎn)好預(yù)期,也有提高技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力的考量,長(zhǎng)期而言將利好半導(dǎo)體設(shè)備。國(guó)內(nèi)多家晶圓廠同樣逆勢(shì)擴(kuò)張,其原因除了看好市場(chǎng)與提升競(jìng)爭(zhēng)力的需求,還包含國(guó)產(chǎn)替代因素,上游設(shè)備廠將由此受益。中芯國(guó)際2023年資本開支維持高位,據(jù)公司預(yù)計(jì)與2022年持平,其2022年資本開支為63.5億美元,同比增長(zhǎng)41.11%。第二大晶圓代工廠華虹半導(dǎo)體的科創(chuàng)板注冊(cè)申請(qǐng)于2023年6月6日獲證監(jiān)會(huì)批復(fù)同意,募投180億元資金擴(kuò)產(chǎn)升級(jí)。士蘭微定增募資65億元于6月7日獲批同意。華潤(rùn)微高管也預(yù)計(jì)2023年資本開支將達(dá)百億規(guī)模。國(guó)內(nèi)晶圓廠擴(kuò)張持續(xù)推進(jìn),半導(dǎo)體設(shè)備長(zhǎng)期需求受益。(3)AI浪潮下芯片缺口巨大,長(zhǎng)期利好半導(dǎo)體設(shè)備AI市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大,預(yù)計(jì)2026年中國(guó)人工智能市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)264.6億美元,應(yīng)用空間廣闊。隨著ChatGPT大型語言模型的推出與迭代、國(guó)內(nèi)廠商模型的跟進(jìn),人工智能持續(xù)滲透進(jìn)入傳統(tǒng)行業(yè)。據(jù)IDC預(yù)測(cè),中國(guó)2023年人工智能市場(chǎng)支出規(guī)模將達(dá)147.5億美元,2026年預(yù)計(jì)可達(dá)264.4億美元,2021-2026復(fù)合增長(zhǎng)率超過20%。據(jù)《2022-2023中國(guó)人工智能計(jì)算力發(fā)展評(píng)估報(bào)告》,互聯(lián)網(wǎng)、金融行業(yè)2022年人工智能滲透度已達(dá)較高水平,為83%和62%,能源、教育等傳統(tǒng)行業(yè)也在逐漸引入人工智能。未來隨著更多應(yīng)用場(chǎng)景打開,人工智能市場(chǎng)將持續(xù)擴(kuò)大。AI高算力需求對(duì)數(shù)據(jù)傳輸提出高要求,相較純電子通信更具傳輸速率和成本優(yōu)勢(shì)的光通信可實(shí)現(xiàn)需求高增長(zhǎng),光通信核心元件光芯片將從中受益。高算力下海量數(shù)據(jù)的傳輸需要更高速率,光通信較純電子通信優(yōu)勢(shì)顯著,預(yù)計(jì)未來會(huì)更廣泛應(yīng)用。其核心元件光芯片需求量將大幅增長(zhǎng),據(jù)LightCounting數(shù)據(jù),2022年至2027年,全球光芯片市場(chǎng)規(guī)模將實(shí)現(xiàn)年均16%的增幅。AI高算力引致巨量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求,存儲(chǔ)芯片可從中獲益。據(jù)美光數(shù)據(jù)測(cè)算,一臺(tái)人工智能服務(wù)器的DRAM(動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存)使用量是普通服務(wù)器的8倍,高速率、大容量存儲(chǔ)芯片將受益于AI應(yīng)用。據(jù)IMARC數(shù)據(jù),2028年存儲(chǔ)芯片市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)4609億美元,2023至2028年均復(fù)合增長(zhǎng)率為16.2%。(三)科學(xué)儀器:政策東風(fēng)頻吹,國(guó)產(chǎn)替代正當(dāng)時(shí)1、高附加值+高技術(shù)壁壘,科學(xué)儀器國(guó)之重器科學(xué)儀器可分為廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域,具有基礎(chǔ)性、共用性的通用型儀器,以及用于個(gè)別專業(yè)領(lǐng)域,具有專業(yè)性和特殊性的專用型科學(xué)儀器。隨著社會(huì)和科技水平的發(fā)展,科學(xué)儀器對(duì)現(xiàn)代科技產(chǎn)業(yè)、國(guó)家安全、醫(yī)療健康、環(huán)境保護(hù)和社會(huì)生活等各個(gè)方面有序進(jìn)行與發(fā)展的支撐作用越來越大??茖W(xué)儀器的創(chuàng)新發(fā)展對(duì)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域具有引領(lǐng)與推動(dòng)作用,是科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新的基石,是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和國(guó)防安全的重要保障。2、全球市場(chǎng)空間寬廣,海外品牌占據(jù)壟斷地位全球科學(xué)儀器市場(chǎng)快速發(fā)展,中國(guó)市場(chǎng)份額位居第三。隨著機(jī)械、電子、信息、軟件等科學(xué)儀器相關(guān)的基礎(chǔ)行業(yè)不斷發(fā)展進(jìn)步,以及物理、化學(xué)、光學(xué)、生命科學(xué)等各學(xué)科領(lǐng)域分析技術(shù)的加速創(chuàng)新,科學(xué)儀器市場(chǎng)規(guī)模穩(wěn)健增長(zhǎng)。根據(jù)SDI數(shù)據(jù),全球?qū)嶒?yàn)分析儀器市場(chǎng)規(guī)模從2015年的513.9億美元增長(zhǎng)至2020年的670.0億美元,五年復(fù)合增速為5.4%。據(jù)預(yù)計(jì),2022年全球市場(chǎng)規(guī)??蛇_(dá)到752.3億美元。從區(qū)域結(jié)構(gòu)上看,歐美國(guó)家占據(jù)實(shí)驗(yàn)分析儀器的主要市場(chǎng)份額,其中北美市場(chǎng)占比37.0%,歐洲占比27.1%;中國(guó)市場(chǎng)容量排在全球第三,占比11.7%。隨著中國(guó)、印度等國(guó)家經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,亞洲各國(guó)對(duì)實(shí)驗(yàn)分析儀器的需求不斷增長(zhǎng),中國(guó)已經(jīng)成為全球增長(zhǎng)最快的分析儀器應(yīng)用市場(chǎng)之一。海外科學(xué)儀器起步較早,中國(guó)快速追趕??v觀全球科學(xué)儀器的發(fā)展歷史,可以追溯到文藝復(fù)興時(shí)期;進(jìn)入20世紀(jì),科學(xué)技術(shù)特別是工業(yè)的高速發(fā)展使得科學(xué)研究工作出現(xiàn)了明顯分工,一批高水平的科研人員獨(dú)立出來成立專門制造科學(xué)儀器的公司。21世紀(jì)以來,美國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、英國(guó)和日本等主要的科學(xué)儀器制造國(guó)家紛紛設(shè)立專項(xiàng)計(jì)劃(資金)發(fā)展“重大科學(xué)儀器”,保障科學(xué)儀器的良好可持續(xù)發(fā)展。我國(guó)科學(xué)儀器行業(yè)起步較晚,1949-1969年,我國(guó)建立起初步的儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科。1990年以后,我國(guó)儀器科學(xué)與技術(shù)進(jìn)入快速發(fā)展期,取得了一大批前沿科學(xué)儀器技術(shù)成果。海外品牌產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)先,通過收并購(gòu)不斷完善業(yè)務(wù)和產(chǎn)品矩陣,構(gòu)筑全球壟斷地位。2022年全球收入前20的儀器公司均為歐美和日本品牌,多年來通過不斷的兼并重組,逐步形成壟斷地位,既占據(jù)高端市場(chǎng)又加速向中低端市場(chǎng)擴(kuò)張,掌控技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和專利,引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。中國(guó)作為全球第三大市場(chǎng),受到進(jìn)口品牌的重點(diǎn)布局,從披露的收入數(shù)據(jù)中可以看出,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)是各大儀器公司的重要收入來源,在其營(yíng)收中占比10-20%不等,且中國(guó)市場(chǎng)營(yíng)收增速超過公司整體增速。3、科學(xué)儀器對(duì)外依存度高,政策東風(fēng)加速國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)程(1)中國(guó)科學(xué)儀器行業(yè)對(duì)外依存度高,存在巨大的國(guó)產(chǎn)替代空間我國(guó)科學(xué)儀器整體進(jìn)口率超過70%,貿(mào)易逆差逐年降低。實(shí)驗(yàn)分析儀器是進(jìn)口率最高的細(xì)分領(lǐng)域,達(dá)到83.67%;其次是醫(yī)學(xué)科研儀器,進(jìn)口率為78.08%;激光器、核儀器進(jìn)口率也均超過70%,分別為76.89%、72.41%,計(jì)量?jī)x器、電子測(cè)量?jī)x器、海洋儀器等進(jìn)口率均在60%-65%之間。從進(jìn)出口數(shù)據(jù)來看,我國(guó)儀器設(shè)備長(zhǎng)期處于貿(mào)易逆差狀態(tài),但貿(mào)易逆差自2019年起呈下降趨勢(shì),出口規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng)。根據(jù)中國(guó)海關(guān)總署統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),2022年,我國(guó)儀器設(shè)備進(jìn)口規(guī)模達(dá)818.12億美元,出口總額為700.18億美元,貿(mào)易逆差為117.94億美元。進(jìn)口品牌占據(jù)大部分市場(chǎng)份額,產(chǎn)品價(jià)值量高。通過對(duì)中國(guó)政府采購(gòu)網(wǎng)招投標(biāo)情況的不完全統(tǒng)計(jì),可以看出,進(jìn)口品牌憑借品牌和技術(shù)優(yōu)勢(shì),在我國(guó)高校、科研院所和質(zhì)檢、醫(yī)院等事業(yè)單位的儀器采購(gòu)中仍占據(jù)60-70%以上的份額,產(chǎn)品單價(jià)也遠(yuǎn)高于國(guó)產(chǎn)品牌。其中,進(jìn)口品牌光譜儀的中標(biāo)均價(jià)是國(guó)產(chǎn)品牌的6倍左右,質(zhì)譜儀和色譜儀是國(guó)產(chǎn)品牌的2倍左右。(2)乘自主可控政策東風(fēng),國(guó)產(chǎn)品牌有望加速崛起政策推進(jìn)卡脖子行業(yè)技術(shù)攻堅(jiān),科學(xué)儀器國(guó)產(chǎn)化大勢(shì)所趨。作為具備高附加值、高技術(shù)壁壘的行業(yè),科學(xué)儀器對(duì)各行各業(yè)科學(xué)研究的基礎(chǔ)支撐作用和對(duì)技術(shù)創(chuàng)新的驅(qū)動(dòng)引領(lǐng)作用日益凸顯。近年來我國(guó)持續(xù)推出相關(guān)政策,強(qiáng)調(diào)推進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)改造,著力補(bǔ)強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈薄弱環(huán)節(jié),圍繞制造業(yè)重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)鏈,集中優(yōu)質(zhì)資源合力推進(jìn)關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)。科學(xué)儀器屬于典型的“卡脖子”行業(yè),政策支持力度有望持續(xù)加大,高端儀器自主可控大勢(shì)所趨,國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程將加速推進(jìn)。支持政策密集出臺(tái),科學(xué)儀器采購(gòu)需求大幅增加。2022年9月7日,國(guó)務(wù)院提出要實(shí)施支持企業(yè)創(chuàng)新的階段性減稅政策,重點(diǎn)涉及高端科研儀器研發(fā)和制造、教育領(lǐng)域技術(shù)裝備更新改造等領(lǐng)域,總體規(guī)模為1.7萬億,并決定對(duì)12月31日前部分領(lǐng)域申請(qǐng)?jiān)O(shè)備更新改造貸款進(jìn)行2.5%的財(cái)政貼息。9月28日,央行設(shè)立2000億元的專項(xiàng)再貸款,支持金融機(jī)構(gòu)以不高于3.2%的利率向重點(diǎn)領(lǐng)域的設(shè)備更新改造提供貸款。9月29日,財(cái)政部、發(fā)改委、人民銀行、審計(jì)署、銀保監(jiān)會(huì)五部門聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于加快部分領(lǐng)域設(shè)備更新改造貸款財(cái)政貼息工作的通知》。各類減稅、貼息、貸款政策將顯著增加各行業(yè)對(duì)科學(xué)儀器設(shè)備的需求,在供給和需求兩端推動(dòng)行業(yè)發(fā)展。得益于國(guó)務(wù)院、人民銀行、財(cái)政部等部委的密集刺激政策,22Q4高校和政府機(jī)構(gòu)開啟大規(guī)??茖W(xué)儀器采購(gòu),12月中標(biāo)儀器數(shù)量和金額均出現(xiàn)迅猛增長(zhǎng),為全年最高。政策推動(dòng)國(guó)產(chǎn)科學(xué)儀器技術(shù)攻堅(jiān),國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)程有望加速。2023年2月21日,中共中央政治局第三次集體學(xué)習(xí)會(huì)議強(qiáng)調(diào)“要打好科技儀器設(shè)備、操作系統(tǒng)和基礎(chǔ)軟件國(guó)產(chǎn)化攻堅(jiān)戰(zhàn),鼓勵(lì)科研機(jī)構(gòu)、高校同企業(yè)開展聯(lián)合攻關(guān),提升國(guó)產(chǎn)化替代水平和應(yīng)用規(guī)模,爭(zhēng)取早日實(shí)現(xiàn)用我國(guó)自主的研究平臺(tái)、儀器設(shè)備來解決重大基礎(chǔ)研究問題”。面對(duì)錯(cuò)綜復(fù)雜的國(guó)際政治形勢(shì),核心關(guān)鍵技術(shù)自主可控將成為我國(guó)政策長(zhǎng)期發(fā)力的重點(diǎn),國(guó)產(chǎn)科學(xué)儀器廠商將率先受益。四、順周期通用設(shè)備板塊有望在下半年啟動(dòng)機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、注塑機(jī)、激光等通用自動(dòng)化設(shè)備由于景氣度均與制造業(yè)投資相關(guān),歷史上主要受汽車制造業(yè)投資、3C制造業(yè)投資及其他一般制造業(yè)投資波動(dòng)影響,景氣趨勢(shì)上體現(xiàn)出方向上的一致性(幅度有差別),是典型的順周期板塊。機(jī)床:由于我國(guó)機(jī)床產(chǎn)業(yè)大而不強(qiáng),中高端機(jī)床進(jìn)口為主,相較國(guó)內(nèi)產(chǎn)量數(shù)據(jù),進(jìn)口數(shù)據(jù)可以更好地體現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)下的需求變動(dòng)趨勢(shì),因此我們選取機(jī)床進(jìn)口數(shù)據(jù)作為指標(biāo)。從過去26年的機(jī)床進(jìn)口數(shù)據(jù)來看,機(jī)床行業(yè)有其10年左右的大周期性的特征,但也鑲嵌3-4年小周期,從增速低谷到下一個(gè)周期低谷的時(shí)間段分別為:1998-2001年,2001-2005年,2005-2009年,2009-2013年,2013-2016年,2016-2019年,雖個(gè)別年份有領(lǐng)先或滯后,整體也體現(xiàn)出與機(jī)器人、激光、注塑機(jī)較為一致的變動(dòng)趨勢(shì)。工業(yè)機(jī)器人:通過復(fù)盤IFR公布的1999年至2021年的工業(yè)機(jī)器人銷量歷史數(shù)據(jù),全球工業(yè)機(jī)器人和中國(guó)工業(yè)機(jī)器人的銷量增速有著較為相似的變化趨勢(shì),表現(xiàn)出3-4年左右的周期性。注塑機(jī):由于注塑機(jī)行業(yè)缺乏行業(yè)性統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),我們以行業(yè)龍頭海天國(guó)際的營(yíng)收數(shù)據(jù)為代表說明行業(yè)的變化趨勢(shì)。從海天國(guó)際過去19年的營(yíng)收增速變化趨勢(shì)來看,同樣體現(xiàn)出3年左右的周期性特征,從增速低谷到下一個(gè)周期低谷的時(shí)間段分別為:2005-2008年,2008-2012年,2012-2015年,2015-2019年,整體體現(xiàn)出與機(jī)器人較為一致的變動(dòng)趨勢(shì)。激光:我們以武漢文獻(xiàn)中心公布的歷年中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告中的中國(guó)激光設(shè)備銷售規(guī)模為指標(biāo),可以看出,激光設(shè)備行業(yè)同樣體現(xiàn)出3年左右的周期性,過去10年出現(xiàn)過2013-2016年,2016-2019年兩輪周期,激光作為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)鏈,數(shù)據(jù)較短,從這近兩輪的數(shù)據(jù)來看,近3年變化趨勢(shì)與機(jī)器人一致,上一輪較機(jī)器人滯后一年。通用自動(dòng)化各個(gè)細(xì)分行業(yè)顯現(xiàn)出的3-4年的小周期特征,背后是庫(kù)存周期影響下的制造業(yè)投資小周期。從工業(yè)企業(yè)產(chǎn)成品庫(kù)存數(shù)據(jù)來看,2000年5月、2002年10月、2006年5月、2009年8月、2013年8月、2016年6月、2019年11月為每一輪小周期低點(diǎn),平均周期約39個(gè)月,其中上行期約23個(gè)月,下行期約17個(gè)月。此輪庫(kù)存周期的高點(diǎn)出現(xiàn)在2022年4月份,按歷史周期規(guī)律推演,庫(kù)存周期見底回升將出現(xiàn)在2023年9月。五、雙碳目標(biāo)積極推進(jìn),把握新一輪能源革命下景氣加速細(xì)分板塊(一)光伏設(shè)備三大驅(qū)動(dòng)因素:需求提速、供給釋放、技術(shù)革新1、需求端:全球需求持續(xù)釋放,2023年全球裝機(jī)或超350GW2023年國(guó)內(nèi)光伏裝機(jī)或達(dá)127GW,同比增速49%。據(jù)各省十四五光伏裝機(jī)規(guī)模預(yù)計(jì)500GW,對(duì)應(yīng)年均100GW以上。從裝機(jī)先行指標(biāo)招標(biāo)規(guī)模來看,1-11月有超過110GW光伏EPC項(xiàng)目啟動(dòng)招標(biāo),近80GW光伏EPC項(xiàng)目公布中標(biāo)結(jié)果(去年同期僅為10余GW),為2023年裝機(jī)高增長(zhǎng)奠定基礎(chǔ)。2023年全球新增裝機(jī)預(yù)計(jì)達(dá)350GW,同比增速52.17%。2022年1到10月累積出口組件達(dá)154.8GW,同比增長(zhǎng)74%。其中歐洲組件進(jìn)口88.4GW,俄烏沖突加劇能源緊張局勢(shì),歐盟將2030年可再生能源目標(biāo)從40%提升至45%,預(yù)計(jì)2023年歐洲裝機(jī)接近75GW,同比增速35%。2、供給端:硅料長(zhǎng)期供不應(yīng)求的局面將根本扭轉(zhuǎn),但將推動(dòng)光伏行業(yè)的裝機(jī)。2023年底硅料產(chǎn)能預(yù)計(jì)達(dá)200萬噸之上,預(yù)計(jì)可支撐裝機(jī)約600GW。硅料供不應(yīng)求的局面得到根本改變,帶動(dòng)組件價(jià)格下降將進(jìn)一步刺激裝機(jī)需求,設(shè)備端將受益。以上數(shù)據(jù)按照2.8g/w及1.2倍容配比測(cè)算。供給端相對(duì)緊張環(huán)節(jié)將轉(zhuǎn)移至石英坩堝,非硬性瓶頸,價(jià)格具備上漲彈性。石英坩堝是光伏硅片長(zhǎng)晶環(huán)節(jié)耗材,原材料石英砂在下游需求放量而供給有限的情況下,供需格局趨緊,且高端石英砂供給相對(duì)剛性。23年年裝機(jī)若按350gw測(cè)算,對(duì)應(yīng)石英砂需求8.8萬噸,預(yù)計(jì)2023年全球供給9.6萬噸,供需比1.09,處于緊平衡。國(guó)內(nèi)多晶致密料價(jià)格已經(jīng)基本接近企業(yè)的平均生產(chǎn)成本。2023年月國(guó)內(nèi)多晶致密料價(jià)格平均價(jià)個(gè)從一月的150(元/噸)短暫的上漲到三月的230(元/噸)之后持續(xù)下降到六月末的64(元/噸),多晶硅價(jià)格持續(xù)下跌的空間有限,目前來看,國(guó)內(nèi)多晶致密料價(jià)格已經(jīng)基本接近企業(yè)的平均生產(chǎn)成本硅料價(jià)格的大幅下跌導(dǎo)致的產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)格的下降將推動(dòng)光伏行業(yè)的裝機(jī)。全球的新增裝機(jī)量近年來一直在加速上升中,國(guó)內(nèi)的新增裝機(jī)量也在逐年上升中。1-5月國(guó)內(nèi)累計(jì)新增光伏裝機(jī)量為61.12GW,較2022年同期上升49%。3、光伏產(chǎn)業(yè)鏈面臨的技術(shù)變革降低度電成本、開發(fā)高效電池,即降本增效是行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)和主流方向。硅料環(huán)節(jié)目前主流技術(shù)路線為改良西門子法(產(chǎn)物為棒狀硅),流化床法(產(chǎn)物為顆粒硅)憑借無需破碎、可連續(xù)加料等優(yōu)勢(shì)加速滲透;拉棒環(huán)節(jié),CCZ連續(xù)直拉法省去了單晶棒冷卻時(shí)間,大大提升生產(chǎn)效率;硅片向薄片化、大尺寸方向發(fā)展,以有效較少單片硅耗量及硅棒的切割損耗,鎢絲作為母線的金剛線,目前中鎢高新已建成100億米光伏鎢絲生產(chǎn)線,處于產(chǎn)能爬坡階段;在開發(fā)高效電池方面,目前主流的P型電池向光電轉(zhuǎn)化效率更高的N型(TOPcon、HJT、xBC)電池轉(zhuǎn)變,預(yù)計(jì)2023年HJT、TOPcon電池占比進(jìn)一步提升。在上游環(huán)節(jié)的技術(shù)變革影響下及降本增效目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下,組件環(huán)節(jié)技術(shù)變革主要圍繞適應(yīng)電池片調(diào)整、提高轉(zhuǎn)換效率及單位電池片密度而進(jìn)行。(二)光伏設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)崂?、硅片設(shè)備(1)硅片連接上游硅料及下游電池片,目前單晶硅片是市場(chǎng)主流多晶硅片占比快速減少,單晶硅片市占比從2016年不足20%提升至2021年95%。硅片是實(shí)現(xiàn)多晶硅原料向光伏晶硅電池轉(zhuǎn)變的必經(jīng)階段。單晶硅片制造企業(yè)主要利用單晶硅爐生產(chǎn)單晶硅棒,多晶硅片企業(yè)主要利用鑄錠爐生產(chǎn)多晶硅錠,而后再將其加工成單晶硅片或多晶硅片,最終用于制造晶硅電池片。光伏硅片可分為多晶和單晶硅片,當(dāng)硅原子以金剛石晶格排列晶核的晶面取向相同為單晶,否則為多晶。因單晶電池光電轉(zhuǎn)換效率可比多晶電池高2-3%,在光伏電池降本增效的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下,單晶硅片市占比迅速提升。(2)硅片環(huán)節(jié)迎大尺寸、薄片化、N型化歷史機(jī)遇拉晶環(huán)節(jié)降本路線主要是大尺寸及優(yōu)化投料工藝。目前公認(rèn)大尺寸體系可降低全產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)成本約0.07-0.09元/w,拉晶環(huán)節(jié)老舊單晶爐已無法拉制210尺寸硅片對(duì)應(yīng)硅棒,單晶爐設(shè)備迎更新需求。當(dāng)硅片尺寸在一定范圍內(nèi)增大時(shí),不換設(shè)備只改變夾具就可增加產(chǎn)出率,有效攤薄單位成本。自2019年中環(huán)210和隆基18X的相繼推出,大尺寸硅片在2021年三季度市占比首次超過50%并持續(xù)增加中。根據(jù)PVInfoLink預(yù)測(cè),到2022年末,大尺寸硅片包括182和210的市占將達(dá)79%。老舊單晶爐設(shè)備熱屏內(nèi)徑一般不超300mm,有的僅為270mm,而目前210硅片對(duì)應(yīng)硅棒外徑約300mm,原單晶爐已無法滿足210尺寸硅片所需硅棒的拉制需求。目前8-12英寸第四代且實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化升級(jí),第四代的160爐型(210mm向下兼容180mm),熱場(chǎng)尺寸達(dá)36英寸以上,單爐投料量達(dá)2800kg以上。(3)硅片設(shè)備:低氧性單晶爐助力N型硅片優(yōu)化&電池效率提升,競(jìng)爭(zhēng)格局頭部集中長(zhǎng)晶爐需求爆發(fā):在硅片制造工藝流程中,核心設(shè)備主要包括長(zhǎng)晶爐、截?cái)鄼C(jī)、滾磨機(jī)、切片機(jī)及分選機(jī),其中單晶爐價(jià)值占比最大。過去幾年行業(yè)收益單晶迭代多晶以及大小尺寸等技術(shù)革新,行業(yè)擴(kuò)展需求增長(zhǎng)。光伏N型時(shí)代,以低氧高效為核心,單晶爐迎超導(dǎo)磁場(chǎng)技術(shù)變革:N型硅片對(duì)晶體品質(zhì)和氧碳含量要求很高,要求更高的少子壽命和更低的氧含量。N型硅片容易產(chǎn)生由原生氧造成同心圓、黑芯片問題,影響效率和良率,降低氧含量,提高少子壽命可以解決同心圓問題而超導(dǎo)磁場(chǎng)主要作用是可以減少對(duì)流,減少晶體材料里面的氧含量,還可以提升生晶體生長(zhǎng)。2、電池片設(shè)備(1)P型向N型轉(zhuǎn)換,高效電池技術(shù)路線引領(lǐng)光伏發(fā)展新紀(jì)元2022年,PERC電池片市場(chǎng)占比下降至88%,N型電池片占比合計(jì)升至9.1%,其中N型TOPCon電池片市場(chǎng)占比約8.3%,異質(zhì)結(jié)電池片市場(chǎng)占比約0.6%,XBC電池片市場(chǎng)占比約0.2%,隨著N型電池成本的降低及良率的提升,市占有望繼續(xù)提升。對(duì)五年以來的電池片滲透率進(jìn)行復(fù)盤,2017年常規(guī)BSF電池市占率達(dá)83%,隨著PERC效率得到市場(chǎng)認(rèn)可,市占率由2017年15%提升至2021年91.2%,2022年P(guān)ERC開始全面替代BSF電池。2022年,新建量產(chǎn)產(chǎn)線仍以PERC電池產(chǎn)線為主,隨著N型電池新產(chǎn)能持續(xù)釋放,PERC市場(chǎng)占比減少至88%。隨著N型電池成本的降低及良率的提升,N型電池(主要包括異質(zhì)結(jié)電池和TOPcon電池)量產(chǎn)規(guī)模有所提升,市占比從2021年的3%上升至9.1%,近年TOPCon、HJT設(shè)備開始大規(guī)模量產(chǎn),工藝技術(shù)日趨成熟,異質(zhì)結(jié)電池設(shè)備投資額仍為TOPCon兩倍左右(目前PERC、TOPCon、HJT單GW設(shè)備投資成本分別為1.55、1.9、3.64億元)。根據(jù)CPIA預(yù)測(cè),伴隨高效N型電池生產(chǎn)成本的降低及良率的提升,預(yù)計(jì)2027年N型電池量產(chǎn)線市占比將超50%。TOPCon與PERC產(chǎn)線兼容性高,可以由PERC電池設(shè)備升級(jí)改造,激光摻雜有望進(jìn)一步提升效率,先進(jìn)電池廠良率已接近PERC電池產(chǎn)品,截止2022年末產(chǎn)能達(dá)到88.9GW。限制PERC電池技術(shù)發(fā)展主要原因是效率提升問題,2022年P(guān)ERC電池平均量產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率已達(dá)到23.2%,較2021年提高0.1個(gè)百分點(diǎn),增速放緩,已接近PERC24.5%效率極限。TOPCon通過在電池表面制備一層超薄隧穿氧化層和一層高摻雜的多晶硅薄層,二者共同形成鈍化接觸結(jié)構(gòu),提升電池開路電壓和短路電流,從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換效率。TOPCon單晶電池2022年量產(chǎn)平均轉(zhuǎn)換效率24.5%(CPIA),極限效率值為28.7%,有很大提升空間。硼在硅中擴(kuò)散慢,常規(guī)擴(kuò)散方法難度高,而激光摻雜具有低損傷、高效摻雜等優(yōu)勢(shì),激光摻雜有望進(jìn)一步提升效率。HJT電池工序簡(jiǎn)單可控、光致衰減低、效率高,相較其他路線有明顯優(yōu)勢(shì),目前單瓦制造成本高是阻礙HJT迅速擴(kuò)張的重要原因。目前HJT電池組件1GW單位產(chǎn)能設(shè)備投資額約3.64億元人民幣左右。主要降本增效路線:一是微晶技術(shù)量產(chǎn),電池片平均轉(zhuǎn)換效率顯著提升。二是漿料平價(jià),通過引入無主柵異質(zhì)結(jié)電池量產(chǎn)線建設(shè)、疊層電池研發(fā)、優(yōu)化網(wǎng)版、銀包銅量產(chǎn)導(dǎo)入等工作,顯著降低漿料成本。目前華晟M6-12BB電池單片銀耗量已降至150mg以下,導(dǎo)入銀包銅漿料后年內(nèi)有望將HJT電池銀漿耗量降至120mg/片。三是電池金屬化,表面金屬化的工藝水準(zhǔn)則是電池光電轉(zhuǎn)化效率和電池成本高低的主要影響因素之一,電鍍技術(shù)和噴墨打印金屬電極技術(shù)正在代替?zhèn)鹘y(tǒng)絲網(wǎng)印刷,成為未來幾年高效異質(zhì)結(jié)電池金屬化技術(shù)的主流技術(shù)。(2)關(guān)注HJT降本路線:核心零部件國(guó)產(chǎn)化及銅電鍍技術(shù)一是核心部件國(guó)產(chǎn)化進(jìn)度,邁為股份已投資23.12億元于異質(zhì)結(jié)太陽能電池片設(shè)備產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目,新建電池設(shè)備制造基地,旨在生產(chǎn)PECVD、PVD及自動(dòng)化設(shè)備;二是銀漿降本,去銀化思路推薦電鍍銅,金屬銅代替銀漿,從而實(shí)現(xiàn)銀漿降本。HJT電鍍銅工藝八廓沉積種子層、圖形化、鍍銅、后處理。2023年6月,太陽井新能源通過自研10-15mm的掩膜材料、獨(dú)家發(fā)明的柔性接觸供電等關(guān)鍵工藝和創(chuàng)新,投入1億美金以上的投資額,使全球首創(chuàng)的HJT低成本銅制程方案于2023年初開始1GW初步量產(chǎn)計(jì)劃,并于2023.4.30在客戶端成功驗(yàn)收200MW。3、新技術(shù)變革下組件設(shè)備(串焊設(shè)備)有望迎來量?jī)r(jià)齊升(1)組件設(shè)備環(huán)節(jié)主要受上游技術(shù)變革及降本增效高效雙重因素影響在上游環(huán)節(jié)的技術(shù)變革影響下及降本增效目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下,組件環(huán)節(jié)技術(shù)進(jìn)步方向主要包括適應(yīng)電池片柵線調(diào)整的多主柵串焊工藝、提高光電轉(zhuǎn)換效率的半片等工藝、提高單位面積電池密度方向的疊瓦、拼片等工藝。2022年以來,行業(yè)對(duì)串焊機(jī)的需求基本統(tǒng)一為兼容大尺寸。隨著光伏硅片持續(xù)朝著大尺寸、薄片化方向發(fā)展,串焊機(jī)正向著多主柵高精度串焊機(jī)方向發(fā)展。目前奧斯維的大尺寸超高速串焊機(jī)能夠兼容9-20主柵,最大可兼容230mm尺寸的電池片。光伏組件制備核心設(shè)備為串焊機(jī),價(jià)值量占組件設(shè)備價(jià)值量的三分之一左右,受益于大尺寸組件的占比上升,串焊機(jī)更新周期由原來的3-5年縮短至一年半。薄片化降本的邏輯在于降低單片硅(2)N型電池?cái)U(kuò)產(chǎn)有望提升組件設(shè)備價(jià)值量SMBB主要通過將細(xì)柵變窄實(shí)現(xiàn)降低銀漿量目標(biāo),適用于細(xì)柵銀漿耗量更大的TOPcon電池。HJT使用的為低溫漿料,其顆粒比高溫銀漿更大,所以不能降低主柵和細(xì)柵的線徑,降低細(xì)柵的銀漿耗量而增加主柵數(shù)量無法吸納朱降低HJT的成本。更細(xì)的柵線對(duì)定位的精準(zhǔn)度、焊接的精準(zhǔn)度等提出更高的要求,有望帶動(dòng)單GW設(shè)備價(jià)值量提升。0BB主要針對(duì)HJT電池,能夠完全去除主柵的銀漿耗量,該技術(shù)對(duì)于串焊機(jī)放置焊帶及電池片的精準(zhǔn)度要求更高,現(xiàn)有的串焊機(jī)因無點(diǎn)膠、印刷機(jī)、固化的功能而較難改造為0BB。綜上,隨著N型電池?cái)U(kuò)產(chǎn)加快,串焊設(shè)備單GW價(jià)值量有望提升。(三)第三代太陽能電池鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)化加速1、鈣鈦礦電池(PSCs)是第三代太陽能電池代表(1)從晶硅到鈣鈦礦,鈣鈦礦材料介紹、光電特性及工作原理第一代晶硅電池目前最成熟,第二代薄膜電池相比第一代具有質(zhì)量輕、轉(zhuǎn)換效率高的優(yōu)勢(shì),但電池活性層材料昂貴且設(shè)備成本高等因素限制其大面積制備和商業(yè)化,第三代新型太陽能電池憑借材料成本低、效率高、工藝流程短等優(yōu)勢(shì)成為產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界熱點(diǎn)。廣義的鈣鈦礦其實(shí)是指具有ABX3型的化學(xué)組成的化合物:A位一般由有機(jī)無機(jī)雜化,包括甲氨Ch3Nh3或者甲醚有機(jī)的分子,或無機(jī)的銫,B位一般由硒或者鉛,X位一般都是鹵素,ABX通過化學(xué)配位鍵進(jìn)行連接,形成ABX3結(jié)構(gòu)式,這種結(jié)構(gòu)稱為鈣鈦礦,用在鈣鈦礦電池的吸光層。鈣鈦礦具有優(yōu)異的光能吸收性,較高光吸收系數(shù)有利于減少光學(xué)損失,在300-800nm波長(zhǎng)范圍均有高吸收系數(shù)(大于3*10-4cm-1)。缺陷態(tài)密度低使得非輻射復(fù)合率很低,電壓損失值小,開路電壓損失在0.3-0.4v之間。鈣鈦礦材料可以通過調(diào)節(jié)組分,使其能帶間隙在1.4~2.3eV之間連續(xù)可調(diào),因此可以衍生出區(qū)別于硅基光伏的應(yīng)用。目前最常用的鈣鈦礦材料MAPbI3和FAPbI3的禁帶寬度位于1.5-1.6eV,其理論最大光電轉(zhuǎn)化效率均處于30%以上。連續(xù)可調(diào)的帶隙寬度可制備鈣鈦礦疊層多結(jié)電池。通過對(duì)鈣鈦礦進(jìn)行組分調(diào)控,可實(shí)現(xiàn)帶隙連續(xù)調(diào)控,通過調(diào)整A、B和X含量可以獲得不同組分鈣鈦礦材料,對(duì)應(yīng)鈣鈦礦材料的帶隙及能級(jí)分布也各不相同。2、效率提升空間大,降本優(yōu)勢(shì)明顯(1)鈣鈦礦理論極限效率高于晶硅電池,可達(dá)30%以上鈣鈦礦太陽能電池(PSCs)單結(jié)理論極限效率超30%,疊層模式下可達(dá)40%以上,相比晶硅電池效率提升空間大,主要因?yàn)槿斯ぴO(shè)計(jì)后的鈣鈦礦材料帶隙可以達(dá)到或接近s-q理論下吸光層最優(yōu)帶隙(1.3-1.5ev)。鈣鈦礦電池實(shí)驗(yàn)效率從2009年的3.8%提升至目前的25.7%,電池效率提升速度遠(yuǎn)快于晶硅電池的核心原因是鈣鈦礦電池材料可設(shè)計(jì)性強(qiáng)。(2)產(chǎn)業(yè)化效率穩(wěn)步提升,大面積組件(0.72m2)效率達(dá)到17.18%產(chǎn)業(yè)化效率穩(wěn)步提升,大面積組件(0.72m2)效率達(dá)到17.18%,2023年6月30日,極電光能宣布已在0.72m2鈣鈦礦量產(chǎn)組件上實(shí)現(xiàn)了17.18%的全面積效率,正在進(jìn)行穩(wěn)定性認(rèn)證測(cè)試。這是商用尺寸鈣鈦礦組件全面積效率首次突破17%,對(duì)于實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦在光伏市場(chǎng)的大規(guī)模商業(yè)化有重要意義。2023年玻璃基中試組件最高轉(zhuǎn)換效率預(yù)計(jì)達(dá)19.3%。近年來產(chǎn)業(yè)化效率呈現(xiàn)逐步上升趨勢(shì),2019年協(xié)鑫光電在實(shí)現(xiàn)1241.16cm2面積15.31%的效率,同年杭州纖納在300cm2尺寸的鈣鈦礦組件實(shí)現(xiàn)14.3%效率,華能集團(tuán)2019年實(shí)現(xiàn)100cm2組件效率18%,2021年實(shí)現(xiàn)3500cm2面積電池效率15.5%。2022年極電光能在300cm2大尺寸組件實(shí)現(xiàn)18.2%轉(zhuǎn)化效率,同年協(xié)鑫光電尺寸為1m*2m組件下線,據(jù)協(xié)鑫光電預(yù)計(jì)在工藝和產(chǎn)能穩(wěn)定后,量產(chǎn)組件效率將超18%。目前產(chǎn)業(yè)化效率距離鈣鈦礦單結(jié)電池理論極限效率(超30%)還有較大提升空間,產(chǎn)業(yè)端、研發(fā)端針對(duì)鈣鈦礦電池的研發(fā)投入逐年增加,隨著鈣鈦礦可設(shè)計(jì)性晶體配方以及工藝逐步優(yōu)化,產(chǎn)業(yè)化效率預(yù)計(jì)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。根據(jù)CPIA預(yù)測(cè),玻璃基中試組件最高轉(zhuǎn)換效率(>900cm2)2022年達(dá)到18.5%、2025年20%、2030年22%。(3)規(guī)?;当緝?yōu)勢(shì)明顯,GW級(jí)產(chǎn)能組件成本可降至0.6元/W從100MW級(jí)擴(kuò)大至GW級(jí)產(chǎn)能,組件成本下降約50%,由0.15美元/W降至0.1美元/W。目前有三家公司公布過其鈣鈦礦電池的生產(chǎn)成本。纖納光電100MW生產(chǎn)線組件成本約0.15美元/W,擴(kuò)大至GW級(jí)產(chǎn)線后組件成本約0.1美元/W;協(xié)鑫光電GW級(jí)產(chǎn)線組件成本可低于0.1美元/W;3、產(chǎn)業(yè)化落地加速,鈣鈦礦設(shè)備顯著受益(1)工藝路線:與材料、配方及電池結(jié)構(gòu)等要素相關(guān)(以平面反式為例)平面結(jié)構(gòu)電池中每層工藝路線與對(duì)應(yīng)材料、配方、電池結(jié)構(gòu)等要素相關(guān),可能涉及的工藝如下:(一)導(dǎo)電基底一般使用CVD或PVD法制備ITO或FTO導(dǎo)電玻璃。若第二層空穴傳輸需要溫度較高的工藝,則選擇FTO導(dǎo)電玻璃,因?yàn)镮TO超過300攝氏度之后,會(huì)容易出現(xiàn)彎曲形變。(二)空穴傳輸層PVD法或刮涂法制備,不同材料對(duì)應(yīng)不同制備方法。如果選擇氧化鎳,它基本上就是噴涂、噴霧熱解制備或者是用PVD法制備。如果選擇PTAA等有機(jī)物,就需要刮涂制備或者是噴霧熱解制備。(三)鈣鈦礦吸光層比較流行做的是濕法制備、刮棒制備、狹縫涂布制備以及噴霧熱解制備,不同工藝方法各有優(yōu)缺點(diǎn),目前使用濕法,尤其是涂布工藝較多。(四)電子傳輸層若選擇有機(jī)材料會(huì)使用蒸鍍工藝,若為金屬氧化物則會(huì)涉及氣相沉積等工藝。有機(jī)材料,比如富勒烯等,選擇的方式可能是蒸鍍,尤其是團(tuán)簇式蒸鍍?cè)O(shè)備。如果選擇二氧化錫或者硫化鎘或者是二氧化鈦這一部分,則使用PVD設(shè)備,或是RPD、磁控電射等設(shè)備。(五)電極層選擇金屬電極通常對(duì)應(yīng)蒸鍍工藝,若選擇透明導(dǎo)電電極通常對(duì)應(yīng)磁控濺射工藝。(2)設(shè)備端:主要為鍍膜設(shè)備、涂布設(shè)備、激光設(shè)備、封裝設(shè)備產(chǎn)線設(shè)備類型主要為鍍膜設(shè)備、涂布設(shè)備、激光設(shè)備、封裝設(shè)備,其中鍍膜設(shè)備價(jià)值量過半,激光設(shè)備確定性需求強(qiáng),封裝設(shè)備與晶硅電池相比差別不大。(一)鍍膜設(shè)備主要涉及PVD及RPD設(shè)備,其中RPD設(shè)備比傳統(tǒng)的PVD設(shè)備優(yōu)勢(shì)在于可以減少對(duì)鈣鈦礦電池的轟擊損害,有利于提高轉(zhuǎn)換效率和良率。相應(yīng)的設(shè)備企業(yè)有捷佳偉創(chuàng)、邁為股份、京山輕機(jī)、眾能光電等,其中捷佳偉創(chuàng)于2022年7月獲鈣鈦礦電池量產(chǎn)RPD鍍膜設(shè)備訂單,該RPD設(shè)備具備較高技術(shù)壁壘;蒸鍍?cè)O(shè)備主要涉及京山輕機(jī)等,2021年5月京山輕機(jī)子公司晟成光伏與協(xié)鑫光電開展疊層技術(shù)戰(zhàn)略合作,晟成光伏鈣鈦礦團(tuán)簇型多腔式蒸鍍?cè)O(shè)備已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)并應(yīng)用于多個(gè)客戶端。(二)涂布設(shè)備主要用于制作鈣鈦礦吸光層,主要企業(yè)德滬涂膜(未上市)、眾能光電等,德滬涂膜為協(xié)鑫光電100MW產(chǎn)線供應(yīng)大尺寸狹縫涂布設(shè)備,狹縫涂布可在玻璃、塑料等基片上沉積液體化合物,精確控制液體流量和移動(dòng)相對(duì)速度,制備所需技術(shù)指標(biāo)的薄膜。眾能光電目前已對(duì)外銷售刮涂/涂布一體機(jī)。(三)目前各種技術(shù)路線均需要激光設(shè)備,激光設(shè)備主要應(yīng)用工序?yàn)榧す鈩澗€,把大的面板進(jìn)行切割,形成子電池,再將電池用串聯(lián)或者并聯(lián)的方式連接。目前供應(yīng)鈣鈦礦激光設(shè)備的公司包括大族激光、邁為股份、德龍激光、杰普特、帝爾激光、眾能光電等。(3)產(chǎn)線:多企業(yè)開辟GW產(chǎn)線4月12日,極電光能官方公號(hào)表示鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)基地項(xiàng)目開工,該項(xiàng)目計(jì)劃建設(shè)內(nèi)容包含全球首條1GW鈣鈦礦光伏生產(chǎn)線,計(jì)劃在2024年年底基本搭建完成。協(xié)鑫光電表示2023年組件效率目標(biāo)18%(協(xié)鑫光電4月17日宣布2m*1m大面積鈣鈦礦組件效率達(dá)16.02%),2024年將開工建設(shè)GW級(jí)產(chǎn)線。纖納光電百兆瓦產(chǎn)線達(dá)產(chǎn)率高于80%,目前公司正在規(guī)劃GW級(jí)生產(chǎn)線建設(shè),有望2023年投產(chǎn)。仁爍光能表示2023年Q3完成150MW產(chǎn)線的建設(shè),Q4末1.2m*0.6m尺寸投產(chǎn)。2024年啟動(dòng)疊層150MW產(chǎn)線升級(jí)項(xiàng)目,并開始規(guī)劃GW級(jí)產(chǎn)線項(xiàng)目。產(chǎn)品出貨方面,極電光能已交付無錫太湖光伏圍欄試點(diǎn)項(xiàng)目、上海車棚兩個(gè)項(xiàng)目。2022年5月,纖納光電正式對(duì)外發(fā)售5000片阿爾法組件,此后不斷有阿爾法示范工程、示范項(xiàng)目,包括工業(yè)屋頂鈣鈦礦分布式
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