晶振行业研究-高端晶振替代机遇已到5G、新能源需求释放

晶振行业研究：高端晶振替代机遇已到，5G、新能源需求释放1.国产替代浪潮已至，高端晶振需求即将爆发高端晶振国产替代需求即将爆发，国产厂商加大资本开支扩充产能。全球石英晶振市场主要由日本厂商所主导，2010年以来，日本厂商将晶振产业逐步向外转移，市场份额持续下降。近年来，我国晶振行业发展迅速，国产晶振厂商保持较高的资本开支水平，逐步承接日本产业转移，初步实现了中低端晶振产品的国产替代，高端晶振市场的国产替代需求亦十分强烈。随着我国晶振行业突破光刻工艺、技术认证、原材料采购三大壁垒，国产晶振厂商在高端晶振产品上竞争力逐步增强。2020年面对国内高端晶振市场的旺盛需求，我国晶振厂商再次加大资本开支，加速产能扩张，全力迎接以高端晶振为主的国产替代需求。1.1.承接日本产业转移，国产替代迎头赶上1.1.1.日本主导全球晶振市场，高端晶振国产化需求强烈石英晶振起始于欧美，日本后来居上。石英晶振最早起源于1880年居里兄弟研究水晶片时发现的压电效应，此后在欧美国家石英晶振初级产品被逐步开发成型，上世纪40年代日本晶振厂商开始起步，实现了石英晶振的量产。经过几十年的发展，日本晶振厂商在行业内技术领先，产值最大；美国晶振厂商研究水平较高，但产值较小，以军工产品为主；

中国台湾与大陆晶振厂商起步较晚，与日系企业还存在一定差距。全球石英晶振市场集中于日本、中国台湾、美国、中国大陆。2020年，全球前10大晶振厂商合计占据63.86%的市场份额，市场集中度较高，日本厂商以近一半的市场份额处于主导地位。2020年市场份额前5名的晶振厂商中，日本厂商占据了4名，分别为Epson、NDK、KCD、KDS，且市场份额均在5%以上，处于绝对领先。中国台湾地区厂商近年来发展迅速，2020年TXC以11.06%的市场份额排名第一，较2019年的市场份额提升1.82pct。根据测算，国内两大晶振厂商泰晶科技与惠伦晶体，2020年在全球晶振市场中的市场份额分别为2.39%、1.59%。高端晶振呈现高频率、小型化、高精度、高可靠性的趋势。随着智能电子、移动终端等产品向便捷化发展，5G时代对通信质量要求越来越高，车载环境越来越复杂，石英晶振行业逐步向高频率、小型化、高精度、高可靠性方向发展，一般而言，晶振尺寸越小，频率也会越高。在晶振行业中，若按频率进行分类，一般将KHz晶振作为低频产品，0—50MHz晶振作为高频产品，50MHz以上晶振作为高基频产品，其中50MHz以上的高基频产品因其具有的高频率特性，即是我们常说的高端晶振之一，目前国内厂商中的惠伦晶体、泰晶科技具有高基频晶振的量产能力。中国大陆厂商以中低端晶振市场为主，高端晶振市场国产替代需求强烈。日本厂商凭借领先的技术实力，在频率、尺寸、精度方面走在行业前列，高端产品占据优势，同时受到原材料与人力成本上升的影响，逐步将毛利率较低的中低端业务转移至中国、东南亚等地区，转而专注于附加值更高的高端晶振产品。我国晶振行业起步较晚，技术实力与日本领先厂商仍存在一定差距，虽然承接日本产业转移后产值逐步加大，但以中低端晶振产品为主，具有高频率、小型化、高精度、高可靠性的高端晶振仍然主要依靠进口。面对国内5G、新能源产业的迅速发展，中国厂商在全球5G、新能源领域的市场份额不断提升，下游客户对高端晶振需求量快速增长，高端晶振的国产替代需求强劲。1.1.2.中低端晶振初步实现替代，高端晶振国产替代即将爆发日本主要晶振厂商盈利能力下降，扩产意愿不强。近年来，日本四家主要晶振厂商（Epson、NDK、KCD、KDS）盈利能力下降明显，以晶振为主要业务的NDK在2017—2019年净利润均为负，综合性电子集团Epson、KCD的净利润均有下滑，其中Epson净利润由2018年的32.69亿元大幅下降至2019年的5.07亿元，降幅明显。同时，以晶振为主要业务的NDK、KDS毛利率相对较低，NDK毛利率持续在20%以下，KDS毛利率也在20%—25%之间，综合性电子集团Epson由于有其他高附加值业务的支撑，毛利率大幅领先以晶振业务为主的厂商。在面对人力资源成本与原材料成本的双重压力下，日本厂商的晶振业务毛利率不及预期，吸引力下降，日本厂商对晶振市场的投资动力不足，扩产意愿弱。日本晶振厂商市场份额不断下降，产业转移持续进行。近年来，日本晶振厂商逐步将中低端业务向外转移，中国台湾与大陆厂商及时抓住了承接日本产业转移的机遇，市场份额逐步提升。日本水晶工业协会数据显示，日本厂商市场份额由2010年的59.9%下降至2017年的48.8%，同期中国台湾与大陆厂商市场份额分别提升了6.0pct与6.1pct。2017年以来，由于日本水晶工业协会暂未公布市场份额最新数据，我们以各国主要晶振厂商市场份额数据进行分析，日本4家主要厂商（Epson、NDK、KCD、KDS）市场份额由2018年的40.8%下降至2020年的35.4%，同期中国台湾与大陆的主要厂商市场份额均逐步提升。从2010年至今，日本厂商整体或部分主要厂商市场份额持续下降，已经逐步退出大部分中低端晶振业务，面对人力资源成本与原材料成本的压力，未来有望将高端晶振业务也逐步向外转移。日本厂商扩产意愿较弱情况下，国产厂商有望初期通过代工方式承接日本高端晶振业务，后期通过自主品牌生产销售提升市占率。2022年1月，日本爱普生公司团队到访惠伦晶体，参观考察了惠伦晶体重庆生产基地已经投产的石英晶振生产线。惠伦晶体重庆生产基地以生产高基频、小型化的高端产品为主，主要应用于5G及以上技术平台、WiFi6、物联网等领域。爱普生作为全球第二大晶振厂商，1996在我国苏州开设了晶振工厂，由于日本厂商晶振业务盈利能力下降，工厂扩产意愿较弱，但却掌握了众多下游优质客户资源与市场，存在贴牌代工生产的合作需求。与惠伦晶体关于重庆生产基地的合作交流，反映出日本厂商已在考虑将高端晶振业务向外转移，并将具备高端晶振量产能力的中国晶振厂商作为优先考虑的合作对象。国产晶振厂商初期亦可从高端晶振的代工生产起步，待国内高端晶振市场成熟后，通过触及下游优质客户，逐步转向高端晶振的自主品牌生产与销售模式，获取更大收益。综上，我们可以看到高端晶振的国产替代需求十分强烈，那么国产晶振厂商是否有能力实现高端晶振的国产替代呢？我们认为，国产晶振厂商在光刻工艺、技术认证、原材料采购三大方面实现了突破，目前国产替代条件已经成熟。1.2.突破工艺、认证、原材料三大壁垒，国产替代正当时1.2.1.掌握核心光刻工艺，突破高端技术壁垒光刻工艺突破了机械研磨工艺的限制，是生产高频率晶振的关键。石英晶体的厚度越薄，晶体振荡频率越高。当前行业内普遍使用的机械研磨工艺存在较大的局限性，晶片AT切型厚度28μm

（趋近60MHz）已近机械研磨加工工艺极限，难以批量生产高基频压电石英晶体元器件所需的石英晶片（5G通讯技术通常要求AT切型厚度为20～16μm甚至更薄，频率要求为80MHz～96MHz）。而光刻腐蚀工艺可以将晶片的振荡部位的厚度加工到微米级，在保持芯片强度的同时，能够实现超高频基波振荡，是高基频、小型化石英晶振批量生产的关键工艺。国产晶振厂商掌握光刻工艺并实现量产，成功跨越高端晶振技术门槛。相比于传统机械工艺，光刻工艺需要光刻机等高端设备的支持，加工工艺流程复杂、难度大，技术壁垒较高，导致能够掌握该项技术的晶振厂商并不多。此前，全球既掌握该工艺又已开始向市场供货的仅日本的KDS、Epson、NDK和中国台湾的TXC4家企业。国内惠伦晶体积极引入掌握光刻工艺的项目团队，投入相关光刻设备设施，泰晶科技从2011年开始投入光刻工艺研究，目前两大厂商均成功掌握核心光刻工艺并实现量产，突破了高端晶振工艺壁垒，为实现高端晶振的国产替代打下了工艺基础。1.2.2.疫情催化国内厂商通过高通认证，突破行业认证壁垒高通认证门槛较高，获得认证的晶振厂商屈指可数。高通5G基带芯片方案是全球应用最为广泛的5G方案，为了保证通信功能的稳定，采用了高通5G方案的手机厂商，在晶振产品的选择上会优先选用获得高通认证的晶振产品。高通公司的认证过程较为严格与漫长，需经过厂商资质考察、规格类型确认、样品数据准备、产品实验测试、量产能力认证等环节，过程可能持续1-2年。严格的技术要求与筛选条件，使得能获得高通认证的门槛较高，获得认证的厂商寥寥无几。而在疫情前全球晶振企业中仅Epson（日本爱普生）、NDK（日本电波）、KCD（日本京瓷）、KDS（日本大真空）、TXC（中国台湾晶技）等几家头部晶振厂商获得高通认证。2020年疫情导致晶振产能缺口较大，高通转而向能释放产能的中国厂商授予认证。2020年以来，疫情持续在全球蔓延，日本、马来西亚等晶振工厂不时因防疫而停产断供，货运渠道也因疫情影响一度受阻，加之2020年10月日本晶振大厂AKM发生大火产能报废，全球晶振原材料IC短缺。多种因素共同导致了近两年晶振产品供不应求，产能较实际需求缺口较大，仅靠日本或中国台湾厂商生产的晶振产品已远不能满足采用高通5G方案的手机厂商生产需求，高通需进一步拓展认证晶振厂商。在此机遇下，国内两家晶振厂商惠伦晶体与泰晶科技，凭借领先的光刻工艺与高基频晶振量产能力，均有部分料号获得了高通认证，并在2021年2月与3月先后获得了76.8MHz高基频晶振产品的高通认证。这标志着中国晶振厂商已突破行业主要认证壁垒，具备了实现高端晶振国产替代的能力。突破认证壁垒后，下游手机厂商对国产晶振的采购意愿强烈。此前，受限于国内晶振产品未通过高通、联发科等平台与方案商的认证，下游手机厂商在基带芯片等重要场景中较少采购国内晶振。在贸易摩擦、新冠疫情等不确定因素的影响下，国内手机、电子等厂商均认识到供应链安全的重要性，积极在国内寻求电子元器件的产品替代。在此背景下，当惠伦晶体、泰晶科技两家国产晶振厂商的产品突破认证壁垒后，无疑成为了国内下游手机厂商的首选。以华为、小米等为代表的国内手机厂商，已逐步向国产晶振厂商进行批量采购，为国产晶振厂商带来了巨大的市场空间。1.2.3.原材料率先实现国产替代，突破原材料采购壁垒石英晶振主要原材料为基座，存在较强的国产替代需求。石英晶振按属性分为石英晶体谐振器与石英晶体振荡器，谐振器被称为无源晶振，振荡器被称为有源晶振，目前石英晶振市场以谐振器为主。谐振器原材料主要为基座、晶片、封装材料（SMD上盖或DIP外壳）等，振荡器的原材料还需要在谐振器的基础上增加IC芯片。以晶赛科技SMD3225谐振器为例，基座占据了成本的47.00%，是成本的最大构成，晶片、封装材料等成本占比均相对较小；以晶赛科技SPXO3225振荡器为例，IC占据了成本的43.30%，基座占成本比例为36.37%，IC与基座是振荡器的主要原材料。考虑到谐振器是晶振市场的主要产品，2019年全球石英晶振销售额中谐振器占比达90.01%，从市场整体来看，基座为石英晶振生产的主要原材料。原材料中的晶片一般由晶振厂商自行生产，IC大多采购自日本厂商，但需求量与基座相比较少，基座此前主要采购自日本京瓷等国外厂商，在国产替代的大趋势下，基座存在较强的国产替代需求。基座行业已逐步实现国产替代，为晶振生产提供了稳定的国内供应链。2010年以前，我国陶瓷封装基座的供应基本由三家日本厂商京瓷、住友、NTK所主导，其中日本京瓷在2012年的陶瓷封装基座销售额占到了全球的68%。随着国内三环集团突破技术瓶颈，国内首家实现陶瓷封装基座量产的企业诞生，开启了陶瓷封装基座的国产替代之路。国内基座产量规模不断扩大，打破了原有市场格局，竞争加剧，基座单价持续下降，从2011年的0.20元/只下降至2020年的0.07元/只，毛利率不断降低，间接导致日本厂商逐步退出国内基座市场，例如日本NTK于2017年退出晶振陶瓷基座的生产，日本京瓷于2019年决议清算生产陶瓷封装基座的上海京瓷工厂。日本厂商在基座市场的逐步退出，加速了我国基座行业的国产替代，2020年三环集团陶瓷封装基座销量达90.01亿只，是全球除日本外为数不多能实现批量化生产的厂商。晶振生产的主要原材料已率先实现国产替代，保证了晶振生产的供应链稳定，为晶振的国产替代奠定了原材料基础。1.3.国产厂商加大资本开支，扩充产能迎接需求爆发国产晶振厂