3C自动化设备专题报告：赛道差异明显，注重结构性机会

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1.13C行业遇总量瓶颈，竞争愈发激烈

所谓3C，即计算机（computer）、通信（communication）以及消费（consumer）三类电子产品的统称。其中计算机类主要指电脑、平板电脑一类产品；通信类以智能手机为主导；消费类则是指相机、影音设备、游戏机以及如今流行的智能穿戴设备等。

随着数字化技术的迅猛发展，互联网已渗透到生活的方方面面，3C产品不断推陈出新，更新换代频率不断加快，同时也在扩大产品范围，尽管发展时间不长，但如今3C产品已覆盖到生活的方方面面，为人们生活带来便利的同时，也逐渐影响着大众的生活习惯和思维方式，“智能化”、“网络化”成为了这类产品的代名词，指引行业前进的方向。

其中，在3C设备中，手机是出货量最大，更新迭代速度最快的设备，近年来对人们的生活带来生活的改变也最大，从产业链的角度来看，3C设备具备基本相同的产业链构成，其零部件均包括面板、芯片、电池、结构件等，而手机作为使用频率最高的设备，其产业链技术水平处于3C行业尖端。因此，本文主要通过分析手机的产业链构成，以及手机零部件的生产设备，来对3C行业进行拆解，从而寻找优质赛道和未来潜在的增长点。

经过十余年的发展，如今3C行业已逐渐步入成熟期，从总量上来看已经进入存量竞争的阶段，如图表2、3所示，我国及全球范围内智能手机出货量近几年明显负增长，全球手机出货量从2015年至今，基本稳定在15亿部左右，我国在2019年的出货量为3.72亿部，同比下滑15.48%，而且2020年手机行业将面临更为严重的冲击，新冠肺炎疫情在世界范围内的爆发，需求端和供应链双双受挫，据中国通信院发布的数据显示，2020年1-2月，国内手机市场总体出货量为2719.7万部，其中智能手机出货量为2680.9万部，同比下降比率高达44.0%。另外StrategyAnalytics的最新数据表明，1月全球智能手机出货量仅为1.005亿部，同比减少7%，其中，工厂设在中国的华为和苹果受影响最为严重。预计2020年上半年全球智能手机，尤其是头部厂商的出货量将大幅下滑，2020年全球智能手机出货量或将继续下滑。

3C行业在过去几年的快速发展催生了大量的优质公司，包括华为、小米等，更是带动了3C器件、材料和设备整个供应链，相关企业的数量持续上涨，2019年企业数位19.24万家，但是近年在3C制造业产品销售收入逐步放缓甚至在2018年几乎零增长的现状下，行业竞争愈发激烈竞争愈发激烈，企业销售收入普遍呈现疲软态势，3C行业毛利率始终起色不大、难以实现大幅增长。

虽然3C行业产品从总量上已经进入存量阶段，但是由于技术持续迭代、劳动力成本的提升，3C行业仍然存在较大的结构性机会。

2.1手机解构：主板和面板是智能手机的主要价值构成

在掌上电脑中融入通话功能，便有了智能手机的概念，相比于传统手机，其综合性能更高，功能更强大。如同个人电脑一样，智能手机有独立的操作系统和运行空间，用户可以自主安装应用程序，同时随着人工智能、芯片技术以及5G通信技术的发展，智能手机的功能愈发强大，运行速度也越来越快，现已成为了人们日常工作生活必不可少的组成部分。

从硬件成本的占比来看，我们以iPhone11Promax、华为P30Pro和小米10Pro的物料成本来进行分析。

2.2前段：核心零部件制造加速本土化，产品迭代和技术突破推进自动化发展

2.2.1主板IC部分：美日荷占据50％的市场份额；3DNAND技术催生刻蚀/CVD设备需求

IC产线可以分成7个独立的生产区域：扩散（ThermalProcess）、光刻（Photo-lithography）、刻蚀（Etch）、离子注入（IonImplant）、薄膜生长（DielectricDeposition）、抛光（CMP）、金属化（Metalization）。扩散属于高温工艺(目的是掺杂)；光刻利用光刻胶的感光性将掩膜版上的图形转移到光刻胶薄膜上；刻蚀将光刻胶上的图形复制在硅片上；离子注入是对硅片进行掺杂；薄膜区是淀积介质和金属层；抛光是将硅片上表面凹凸不平的区域平坦化；金属化是制备金属互联线和形成接触。

这7个主要的生产区域和相关步骤以及测量等都是在晶圆洁净厂房进行的。在这几个生产区都放置有若干种半导体设备，满足不同的需要。例如在光刻区，除了光刻机之外，还会有配套的涂胶/显影和测量设备。具体的工艺和所需设备如下图所示。

集成电路设备市场被美日荷垄断。集成电路设备制造技术含量高，投入成本大，目前市场处于相对垄断地位，全球前十集成电路设备供应商主要来自美日荷，占据50％的市场份额。

3DNAND趋势下设备需求不断提升。存储工艺从2DNAND转向3DNAND，刻蚀、薄膜生长工序数量成倍增长，相应设备需求量翻倍以上增长。在传统2DNAND生产产线中，刻蚀、薄膜生长设备占整条产线约30%的投资额，而在3DNAND产线中，刻蚀、薄膜生长工序数量大幅上升，设备投资占到了70%以上。3DNAND的思路在于堆叠层数的增加，可以做到兼顾容量、性能和可靠性，鉴于大数据、云计算的应用需求，未来对于数据存储容量和计算速度的要求只会越来越高。目前各大厂商加大了对于3DNAND的研发投入，得益于这个背景，刻蚀、薄膜生长等设备市场规模有望保持快速增长。

2.2.2主板PCB部分：PCB自动化设备被外资企业垄断；国内市场进入壁垒高、竞争小

PCB的生产工艺流程非常复杂，大体可分为内层制作和外层制作两部分。图24、25简单列示了PCB的内外层制作生产工艺。

由于PCB的生产工艺流程的复杂性，生产线上所需的设备种类繁多、功能各异，如图26、27所示。可分为PCB制前设备（自动冲片机、显影、电镀、蚀刻、除膜等机器喷嘴）、PCB机械加工设备（真空层压机、PCB基板磨砂研磨机等）、电镀/湿制程设备（显影蚀刻脱膜等）、网印/干制程设备（各种UV固化机）、PCB测试/品管设备等。

国内PCB行业发展较晚，设备及制程工艺被外资企业垄断。相对日本、韩国、台湾地区，我国的PCB行业发展较落后，高端的产品如高密度FPC、高阶封装基板基本为外资企业垄断。

国产PCB设备不断发展；市场进入壁垒高，竞争小。国产高端设备/仪器，尤其是智能化、数字化PCB设备、仪器，其水平和质量都在大踏步进步和飞速发展。国产高端设备不断替代进口，被国内外著名的PCB企业认可并订购使用，如激光钻孔机、激光切割机、数控钻床、自动激光成像系统（LDI）、垂直连续电镀自动线（VCP）、全自动智能通断检测等。国内主营PCB专用设备/仪器的代表公司有大族数控、正业科技、宇宙集团、麦逊电子和大量数控科技。国内PCB专用设备排名第一的是大族数控，是由深圳市大族激光科技股份有限公司组建的全资子公司，开发和生产HANS系列PCB激光设备、PCB数控钻铣机等印刷电路板行业的专用设备，适用于印刷电路板的精密钻孔和异形槽、孔、边框的铣削加工。2017年营收高达17.53亿元，同比增加22.50%；正业科技排名第二，2017年营收为12.65亿元，同比增长高达110.83%。整体来说，PCB专用设备/仪器代表公司营收情况较好，市场进入壁垒较高，竞争相对较小。

2.2.3面板部分：国内面板产线进入密集建设期，检测设备需求大涨

面板生产线设备使用周期短，升级改造需求频繁。TFT-LCD与OLED生产工艺均可分为前段Array、中段Cell与后段Module三部分。其中Array、Cell、Module三个制程的设备投入占比约为7：2.5：0.5，2447.8亿的设备需求对应三个制程的设备分别为1,713亿、622亿、122亿。与显示面板生产等前端工序所用的生产设备相比，模组组装设备采购金额相对较小，但设备使用周期较短，设备更新和升级改造的要求比较频繁，所以市场需求将会比较强劲。

本部分将介绍Array段和Cell段制程和所需的设备进行介绍，Module段制程和所需设备将在2.2.2做详细介绍。

在前段Array制程上，TFT-LED和OLED工艺和设备大致相同。由于OLED采用LTPSTFT背板，相较于传统a-SiTFTLCD的Array制程，添加了激光结晶设备和离子掺杂机。

Array制程设备基本由美日韩企业所垄断。前段Array制程为TFT背板制程，核心设备包括沉积设备、曝光设备、显影、蚀刻设备，主要供应商为ULVAC、东京电子、AKT（应用材料子公司）等日本和美国的半导体设备供应商。目前国内相关设备技术较落后，无法切入目前的面板生产线，Array制程设备基本由美日韩企业所垄断。

在中段Cell制程中，TFT-LCD与OLED的制程差异较大，TFT-LCD的Cell制程设备涉及PI涂覆/固化设备、定向摩擦设备、灌注液晶/封口设备、基板对位压合机等一系列传统液晶面板制作设备，OLED由于采用有机材料制作自发光的RGB画素，在工艺流程上有所改进，引入了蒸镀设备、喷墨打印设备以及封装机等设备。

检测设备国产品牌异军突起，精测电子快速切入国内产线。TFT-LCD在Cell段重要设备如液晶灌注、对位压合设备以及OLED在Cell段的蒸镀设备、喷墨印刷设备、封装设备目前仍由海外企业垄断；检测设备国产品牌异军突起，精测电子快速切入国内产线。

2.2.4外观结构：3D曲面玻璃成为趋势，热弯机和精雕机成为主战场

我国市场上的手机屏幕应用较为广泛的是2.5D玻璃屏幕，2D玻璃屏幕的市场占比已经逐渐减小，性能更为优越的3D玻璃屏幕占比开始增大。3D玻璃具有轻薄、透明度更高、抗指纹性强、防眩光、耐刮伤等优点。另外，随着柔性OLED屏的广泛应用，3D玻璃与OLED屏相结合，性能更为优越，有望成为未来手机屏幕的发展趋势。

目前3D玻璃生产的工艺主要有：开料、CNC、研磨抛光、烘烤、镀膜、热弯等，工艺流程长，品质要求高，良率低，其中热弯工艺是为关键，制约着良品率的高低。热弯工艺是3D玻璃制程中最核心的工艺之一，也是难点之一。热弯工艺本身要求较高，加工良率大幅下降，直通率不到50%。而热弯工艺导致后续工艺变得非常复杂，热弯工艺难度主要体现在3D曲面成型、曲面抛光、曲面印刷、曲面贴合四大工艺上，如若控制稍有不好，则会使得产品良率进一步下降。

在3C玻璃的生产设备中，热弯机和CNC精雕机的投入较大。CNC精雕机供应商充足，针对2D和2.5D已经是成熟的工艺。北京精雕是国内龙头企业，也是苹果链上企业，主要客户是伯恩，16年出货量达5000台。同时广东佳铁也是国内龙头，苹果链上企业，主要客户是蓝思科技，16年出货量达5000台。但目前3D玻璃的热弯机产能不足，国内用于生产3D玻璃的热弯机价格在120-180万元之间，主要以韩国和中国台湾进口设备为主，其中韩国DTK为全球领先热压机龙头，主要客户蓝思科技和伯恩；台湾盟立也是行业龙头之一，公司3D玻璃热弯机在国内拥有较大知名度，主要客户为蓝思科技和伯恩。

2.3中段：STM模组自动化发展平稳，OLED模组加速自动化遭遇技术壁垒

中段的模块组装涉及表面组装技术（SMT）生产线设备、平板显示模组（LCM）生产线设备。在每个生产线设备下，根据工艺流程可以继续划分，其中SMT生产线设备主要有锡膏印刷机、贴片机、焊接设备、AOI检测设备等；LCM生产线设备主要有端子清洗机、ACF贴附设备、COG设备、FOG设备、全自动背光组装机、粒子检测机等。

2.3.1STM生产线易于实现自动化，检测设备AOI自动化改造需求大

表面贴装（SMT）生产线是主板组装（电子整机组装）的主要技术。也是3C产品生产过程中的关键环节，3C产品的质量水平很大一部分取决于此。表面组装技术（SurfaceMountTechnology，SMT），它是一种将无引脚或短引线表面组装元器件（简称SMC/SMD，中文称片状元器件）安装在印制电路板（PrintedCircuitBoard，PCB)的表面或其它基板的表面上，通过再流焊或浸焊等方法加以焊接组装的电路装连技术。

与通孔插件工艺相比，SMT的特点能实现高密度、高可靠、低成本、小型化、生产的自动化。首先是组装密度高、电子产品体积小、重量轻，贴片元件的体积和重量只有传统插装元件的1/10左右，一般采用SMT之后，电子产品体积缩小40%~60%，重量减轻60%~80%。其次是可靠性高、抗振能力强，焊点缺陷率低。再者是高频特性好，能够减少电磁和射频干扰。最后是易于实现自动化，提高生产效率，SMT降低成本达30%~50%。节省材料、能源、设备、人力、时间等。

SMT表面贴装的主要设备有印刷机、贴片机、焊接设备、检测设备和清洗设备。

贴片机是SMT中的首要核心设备，用来实现高速、高精度、全自动贴放元器件，贴片机关系到SMT产线的效率与精度，是最关键、最复杂的设备，通常占到整条SMT生产线投资的60%以上。由于表面贴装元器件（SMC/SMD）的不断发展，其封装形式也在不断变化。新的封装如BGA、FC、CSP等，对贴片机的要求越来越高，如何缩短运行时间、加快转换时间以及不断地引入具有大量的引脚数量和精细间距成为了如今贴装设备所面临的的严峻挑战。

AOI设备全称为自动光学检测，肩负着提良率、增产能的重要使命。它利用光学手段识别焊点及电子元器件的外形，用以判断焊接的质量。随着电子产品产品迭代速度的加快，AOI检测肩负着提良率、增产能的重要使命。除检测精度要求外，在规定的工作时间内能够进行更所产品的检测是AOI检测设备在应对市场需求时需要提升的。就目前整个SMT产线运用来看，目前国内市场上只有20%-30%的SMT生产线装配了AOI自动光学检测，而国际领先电子制造的企业SMT生产线基本都配置了AOI光学检测。

2.3.2LCM/OLEDmodule制程技术壁垒相对较小，国内发展较为成熟

LCD和OLED的Module制程设备基本相同。

Module制程主要涉及TAB-IC/OLB设备、PCB设备、贴合设备、检测设备。该制程将封装完毕的面板切割成实际产品大小，再进行偏光片贴附、控制线路与芯片贴合等各项工艺，并进行老化测试以及产品包装。

后段Module制程技术壁垒相对较小，国内发展较为成熟。目前，国内显示模组设备企业目前整体仍处于小而散的局面，公司数量多但市场集中度很低。主要参包括鑫三力、集银科技、太原风华和位于深圳的诚亿自动化、腾盛工业等。

2.4后段：工业机器换人加速发展，推进整机组装自动化率的提升

后段整机组装目前以人工为主，自动化率有待进一步提升。后段组装可以进一步分为整机装配、检测、包装三个环节，涉及到的设备主要有工业机器人、功能检测和整体检测设备。

3C产品整机组装环节需要用到的设备主要包括机械臂＋夹具、自动防水检测设备、封装设备等。用的最多的是SCARA型四轴机器人，其次是串联关节型。其中，爱普生为了保持在机器人市场的龙头位置，不断投入研发进行产品创新，在T3之后推出了易用性更强、性价比更高、负载和臂长更长的T6紧凑型SCARA机器人。FANUC专门针对中国市场，推出了两款超快速的SCARA机器人，分别是SR－3iA和SR－6iA。

为了满足电子产品组装加工日益严格的要求，机器人也根据3C制造上的需求，进行特制，小型化、简单化的特性实现了电子组装高精度、高效的生产。在提高产品生产效率的同时，减少了设备的占地面积，降低企业的土地成本。

3.13C设备空间增长潜力大，不同细分领域之间存在差距

3.1.13C制造业固定资产投资增速回升，新产品设备投资高达千亿

3C领域固定资产投资增速持续回升，整体市场空间上市充满潜力。3C制造业投资累计同比增速为16.8%，较前值提升3个百分点，3C投资增速处于持续上行通道。2019年被称为“5G元年”，受益于5G渗透率的逐步提升，从2019年3月份开始，计算机、通信以及其他电子设备等制造业固定资产投资逐步回暖，计算机、通信和其他电子设备制造业固定资产投资完成额累计同比增速已提升至16.8%。2020年5G建设将进一步加速，相应的设备需求量将显著增加，计算机、通信及其他电子设备固定资产投资有望进一步提升。

2017年3C制造业的固定资产投资为1.29万亿，同比增加23.41%，增速较2016年加快7.59个百分点。2012-2017年，3C制造业固定资产投资复合增长率为16%；根据历史数据、假设未来3年3C制造业固定资产投资的复合增长率保持历史水平，预计2018-2020年的3C制造业固定资产投资分别为1.49、1.71、1.96万亿元。假设电子制造行业设备投资占固定资产投资的40%、新生产线的设备投资占总设备投资的50%，预计2018-2020年的3C制造企业设备投资额将达到5941、6832、7856亿元，新产品的设备投资额将达到2970、3416、3928亿元。

技术和成本双驱动，3C设备增长潜力大。3C产品生命周期较短，技术更新快，产品以多批次、小批量为主，而自动化生产线的柔性不如传统流水线，一旦产品更新换代，自动化生产线需要重新规划布局，风险难以预支。

首先是市场容量的增多，在广度上，3C细分产品的涌现、带来新的增量市场；而在深度上，新功能带来的新变化，金属手机壳取代塑料手机壳带来CNC加工设备需求大规模增长，玻璃机壳代替金属机壳带来精雕机需求大增，3D玻璃替代2.5D玻璃带来热弯机的全新需求。

其次在成本上，3C制造行业竞争激烈、利润率普遍较低，随着机器人平均价格的下降以及人工工资的持续上升，成本端驱动行业自动化率提升，进而控制成本。工业机器人在助力3C设备自动化升级有着关键作用，从长远看不仅比人力成本投资回报率更高而且可减少成品的残次品率降低。工业机器人成本和同等人力成本差距的逐步缩小，使得更多小型制造商更愿意选择工业机器人代替人工。因此，柔性灵活个性化的产品需求、低利润、高成本等因素无一不促使企业加快提升自动化率，带动3C行业的发展由以往的劳动力驱使转变为设备驱动。

3.1.23C设备在不同领域差距明显，半导体、面板设备空间大，技术含量高

3C制造业自动化率整体偏低，不同领域之间区分较大。3C制造业因产品生命周期短、工艺变化大，技术可实现性及资金投入大等原因自动化程度较低，主要应用在冲压、打磨、抛光、喷涂及测试环节，其他环节如装配、包装目前自动化程度普遍较低。中国的3C产业链在前端零部件和中端模组的自动化程度已普遍达到了50%以上。但当前国内的非标设备多为手动或半自动，全自动型的数量还不多。尤其在后端的整机组装、测试、包装环节，目前自动化水平不到15%，因此3C制造业自动化率还有很大的提升空间。

与此同时，不同细分领域之间区别较大，比如半导体设备等，其单体价值大，技术要求高，2018年半导体设备空间为645亿美金，作为半导体核心设备的光刻机的市场空间，其次为面板设备，最后是模组段，尤其是整机组装测试环节，设备种类多，单体价值不高，同时技术壁垒相对较低导致竞争激烈。不同在不同赛道的土壤下，产生了不同的设备上市公司。

半导体设备作为3C设备领域最优质的赛道，产生了总市值超过千亿美金阿斯麦，其他公司比如应用材料、东京电子、泛林集团等营收也均超100亿美金，而且毛利率基本在40%以上。主要核心设备领域仍然海外厂商主导，市场集中度相对较高。国内设备厂家在刻蚀等环节实现逐步突破，推动半导体设备国产化发展，但目前在多个中高端产业链环节依赖国外进口。

面板设备3C自动化设备上市公司的集中地，尤其是随着国内面板的逐步国产化，京东方、天马、华星光电等的崛起也塑造了一批面板设备上市公司，比如联得装备、精测电子等，国内面板设备龙头公司精测电子，市值超百亿人民币，国内面板产线已进入密集建设期，面板生产线设备使用周期短，升级改造需求频繁。与显示面板生产等前端(ArrayCell)工序所用的生产设备相比，模组组装(Module)设备采购金额相对较小，但设备使用周期较短，设备更新和升级改造的要求比较频繁，所以市场需求将会比较强劲。

其他加工、贴合和整机设备等盈利难度大，各类公司市值不超过百亿人民币。其中，对于加工设备（精雕机、热弯机等）和整机设备的成本控制不足，大部分公司即使在营收亮眼的情况下也无法保证盈利。而从事制造SMT设备的企业的利润率在15~30%不等。

3.23C设备对应环节众多，技术壁垒差异较大；国内企业已取得部分突破

上游的主板部分的集成电路（IC）和印刷电路板（PCB）设备制造技术含量高，投入成本大，目前市场处于相对垄断地位。其中，全球前十集成电路设备供应商主要来自美日荷，现阶段设备行业的龙头主要有应用材料、东京电子、泛林半导体、科天、阿斯麦等，设备行业集中度进一步提高，前十大半导体设备公司占总市场规模的96.10%。国际上ASMPacific、KS、Besi、Disco等IC封装设备厂商的收入体量在50-100亿元，其中KS的划片机和减薄机市场，表明全球封装设备的竞争格局也和制程设备、测试设备一样，行业高度集中，但是目前没有国内封装设备龙头出现。

在线焊设备方面全球领先，球焊机市场率64%，Besi、ASMPacific垄断装片机市场，Disco则垄断全球2/3以上。相对日本、韩国、台湾地区，我国的PCB行业发展较落后，高端的产品如高密度FPC、高阶封装基板基本为外资企业垄断，但是国产PCB设备也在不断发展。国产高端设备/仪器，尤其是智能化、数字化PCB设备、仪器，其水平和质量都在大踏步进步和飞速发展。

面板部分Array和Cell段制程设备基本由美日韩企业所垄断，目国内相关设备技术较落后。这两道工艺较为复杂，对应设备技术壁垒高，国内设备商无法切入目前的面板生产线，Array和Cell段制程设备基本由美日韩企业所垄断。外观结构部分的CNC精雕机供应商充足，但热弯机主要依靠进口。我国CNC精雕机供应商充足，针对2D和2.5D已经是成熟的工艺；但目前3D玻璃的热弯机产能不足，主要以韩国和中国台湾进口设备为主。但借鉴金属CNC加工设备爆发的逻辑，玻璃热弯机和五轴的玻璃精雕机将复制当年随着新盖板产品的大规模铺货，国外设备企业将率先凸起，随着国内厂商技术实现突破和下游需求的倒逼，国内设备厂商也将迎来爆发式增长。

中游SMT模组主要设备有贴片机、焊接设备和检测设备，其中AOI光学检测设和自动贴片机主要依靠进口，且价格较高。就目前整个SMT产线运用来看，目前国内市场上只有20%-30%的SMT生产线装配了AOI自动光学检测，而国际领先电子制造的企业SMT生产线基本都配置了AOI光学检测。同时，也有部分国内厂商正尝试着在设备中使用直线电机，但AOI设备并没在国内SMT产线中大规模普及，直线电机需求还处于“蛰伏期”。LCM/OLED后段Module制程技术壁垒相对较小，国内发展较为成熟。相比Array和Cell段，Module段门槛相对较低，且更换频率更高，已经率先开启国产化进程。目前，国内显示模组设备企业目前整体仍处于小而散的局面，公司数量多但市场集中度很低。但随着国产面板设备技术不断突破，进口替代比例有望持续增加。

3C产业链上游零部件生产对应设备技术难度较高，目前国内设备厂商主要集中在后端环节，主要包括：显示模组设备（点胶、贴合和固化）、SMT生产线设备等。我们以国内企业已取得突破的面板模组环节和3C自动化领域为例测算，2020-2021年，3C行业复苏给国内相关设备企业带来的设备需求空间约为900亿元。

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