LCP行業深度研究報告:扼住5G咽喉的關鍵材料

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前言

和 4G 相比,5G 最重要的變化在於高頻和高速,但頻率越高,信號的衰減越大,對低損耗的天線材料的需求越迫切。傳統材料已經無法適應新的挑戰。LCP(液晶高分子材料)將成為 5G 天線的首選材料。

但目前全球範圍內成熟的產業化技術被日本和美國所掌握,因此包括華為在內的中國企業,必須掌握材料的主導權,否則將被國外企業扼住咽喉。

LCP 的國產化勢在必行,產業鏈的投資機會巨大。我們系統研究了 LCP 薄膜材料的競爭格局、市場空間,以及國產化進程,供投資者參考。

一、LCP 性能優越,廣泛應用於電子領域

(一)LCP 材料簡介

液晶高分子(Liquid Crystal Polymer, LCP)是一種新型的高分子材料。液晶聚合物是一種介於晶體和液體之間的中間相態聚合物,在受熱熔融或者被溶劑溶解後會由剛性固定轉變為具有流動性的液體物質,同時又保持著晶態物質的取向有序性,從而形成兼具液態流動性和晶態分子有序排列特徵的液晶態。從分子結構看,LCP 具有剛性棒狀分子鏈結構,分子鏈可高度取向排列,結構堆積緊密,大分子間作用力較大。因此,與其他有機高分子材料相比,LCP表現出優異的性能如耐高溫、高強度機械性能、優越的電性能和加工性能等。

根據生成液晶的條件不同,LCP 可以分為溶致性液晶(LLCP)、熱致性液晶 (TLCP)、壓致性液晶。其中,壓致性液晶比較少見;溶致性液晶需要在溶液中加工, 一般用作纖維和塗料;熱致性液晶可在熔融狀態加工, 可生產注塑級、纖維級和薄膜級材料,目前應用最為廣泛。

(二)LCP 材料的發展歷程

LCP 的研發生產集中在美國和日本,美國率先發明,日本後來居上。LCP 產品根據合成單體的不同可劃分Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型。I 型液晶聚合物單體由 PHB、BP 和 TPA 構成,結構中的苯環屬於剛性鏈段,因此耐熱性能極高,熱變形溫度可達到 300℃以上且拉伸性能好,其下游產品主要用於電子元件如連接器等。Ⅱ型單體由 PHB 和 HNA 構成,單體構成最簡單,聚合物相對分子量最大,機械性能突出,是最適宜生產天線材料的 LCP 類型。Ⅲ型單體由 HBA和 PET 構成,酯基結構使得使分子鏈中柔性鏈段增加,從而導致材料熱變形溫度降低,目前只用於生產連接管和傳感器的塑料。

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I 型液晶聚合物最早在 1972 年由美國 CBO 公司的 Economy J. 和 Cottis S.率先研發並投入生產,申請牌號為 Ekonol,這是第一款商業化 LCP 產品。1979 年住友化學公司引進該技術,並自主研發 E2000 系列,標誌著日本也擁有了生產LCP 的技術。1984 年 CBO 將技術轉讓給 Dart,索爾維通過整合 Dart 公司掌握 LCP 生產技術,並推出 Xydar 牌號產品。I 型 LCP 產品具有較高的耐熱性,但是其加工性能較一般。

II 型液晶聚合物於 1984 年由 Hoechst-Celanese 公司開發成功,1985 年開始生產 Vectra 牌號產品。後來,塞拉尼斯把技術轉讓給旗下的 Ticona(泰科納)公司生產,泰科納成為當時全球最大的 LCP 生產商。1995 年杜邦推出牌號為Zenite 的產品,這項業務後來也被泰科納所收購。1964 年,為了保證在亞洲地區的化工生產,美國泰科納與日本大賽珞化學公司合資成立 Poly plastics(寶理塑料)。1996 年,寶理塑料從塞拉尼斯引進 LCP 生產技術,生產牌號為LAPEROS 的 LCP 產品。II 型液晶聚合物綜合性能表現十分突出,既有高耐熱性能,也有很好的加工性能,因此是目前市佔率最高的產品類型。

Ⅲ型 LCP 是 1976 年由伊斯曼-柯達公司研發,於 1986 年開始生產以 X-7G 為牌號的產品。東麗公司在 1994 年開始生產 Siveras 牌號的 LCP。Ⅲ型產品的主鏈由單體 HBA 和 PET 構成,其特有的含有乙二醇形成的酯基結構使得使分子鏈中柔性鏈段增加,從而導致材料熱變形溫度降低,因此Ⅲ型產品耐熱性能略差,是目前使用最少的產品類型。

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(三)LCP 全球規模 9.5 億美元,電子領域應用佔比近 3/4

2002 年,全球 LCP 市場需求量僅為 1.6 萬噸,2016 年總需求量達 5.4萬噸,規模達 9.5 億美元。根據 Zion MarketResearch預測,2023 年全球 LCP 市場規模將達 14.5 億美元,2016-2023 年複合增速為 6.2%。

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LCP 下游應用十分廣泛。最初,美國發明 TLCP 材料後將其主要用於微波爐或其他爐具等耐高溫材料,由於利潤不高美國逐漸退出生產領域,而日本廠商則對 LCP 材料的生產和研發持續關注。隨著工程領域對特殊性材料的需求日益增長,LCP 因其特有的物理性能而被重新納入大眾的視野。根據 Prismane consulting 統計,從產品應用上看,電子電器及消費電子、工業、汽車是主要的下游應用領域,分別佔據 80%、7%和 6%,其中連接器用量近 2/3。

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LCP 在電子電器中的應用主要為高密度連接器(SMT)、天線、線圈、開關、插座等;在工業領域用於泵零件和閥零件,如化學裝置中使用的閥門、泵、蒸餾塔填料、耦合器等裝置;在汽車領域應用於汽車燃燒系統元件、燃燒泵、隔熱部件、精密元件、電子元件等。其他功能應用也很廣泛,如消費材料類用於電磁爐灶容器、包裝材料以及體育器材;醫療器材類用於外科設備、插管、腹腔鏡和齒科材料等;體育器材用於網球拍、滑雪器材等;視聽設備用於耳機開關、揚聲器振動板等材料。

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二、受益 5G 加速建設,LCP 市場快速增長

(一)當前從需求量角度來看,LCP 粒子在連接器領域增長明顯,需求空間有望達 40 億元

大陸已正式成為全球最大連接器市場,根據統計,1999~2011 年之間,中國連接器區域佔有率自 4%增至 22.5%,成長率近 5 倍。在中國大陸 3C 品牌抬頭的帶動下,中國大陸本土連接器/線廠商崛起,產業鏈體系快速成形,也逐步培育出部分大型本土 Cable Assembly 廠商,包括立訊精密、長盈精密、中航光電、恩尼特克電子等。

電子連接器是一種連接兩個導體、使電流或訊號在導體間傳遞的導體設備,其結構分為連接器本體,接觸彈片和外殼等其他部分。現今連接器本體主要材料有 LCP、尼龍(PA)、PPS 等高溫塑料。上世紀 90 年代之前,連接器市場佔有率最大的熱塑樹脂材料為尼龍和熱塑聚酯;90 年代之後,隨著應用要求的嚴格化,LCP、PPS 等其他材料需求增長較快。連接器是手機中至關重要的電子元件,其質量直接關係到手機的使用。手機連接器的產品種類有很多種,平均每個手機約使用 5~9 種不同種類的連接器,其種類可以分為 FPC 連接器、板對板連接器、I/O 連接器,電池連接器、卡連接器和天線連接器等。

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FPC 連接器用於 LCD 顯示屏到驅動電路的連結,是使用柔性的線路板連結,可以彎曲,主要用於 DVD、手機、平板電腦等電子產品,具有密度高、體積小、重量輕、線槽間距小等特點。FPC 連接器絕緣薄膜最為常用的材料是 PI和聚酯材料,截止至 2015 年,美國柔性電路製造商中約有 80%使用 PI 薄膜材料,另外 20%使用聚酯薄膜材料。LCP材料也被應用於 FPC 連接器中,早在 2004 年,就有高端產品使用能耐受更高溫度的 LCP 材料。

板對板連接器用於連接兩塊驅動電路(PCB)。因其對塑膠體零件的耐熱性、尺寸安定性、成型性和強度等幾個方面的要求較高,難有材料能夠滿足。但通過塑膠結構和模具結構的設計,可以彌補 LCP 材料在強度方面的不足,因此板對板材料通常選用 LCP 材料。

I/O 連接器,即 Input/Output 連接器,負責手機與外部設備的連接。高溫尼龍和 LCP 材料都有在 I/O 連接器中應用。

電池連接器可分為彈片式、閘刀式和 FTB( FPC To Board) 電池連接器。塑膠部分主要用 LCP 材料。卡連接器主要用於連接 SIM 卡、SD 卡等卡,其結構分為絕緣體、觸摸件、外殼和其他附件。絕緣體的作用是使觸摸件按所需方位和距離擺放,並使觸摸件之間、觸摸件與外殼之間絕緣。絕緣體材料需要具備傑出的絕緣電阻、耐電壓功能以及易加工性。連接器絕緣體常用尼龍和 LCP 材料。

LCP 的應用劃分中,電子佔比約為 80%。我們假設未來電子領域用 LCP 的比例仍保持 80%,且連接器市場在電子中佔比約為 50%,由此可測算,到 2023 年,LCP 在連接器領域的市場規模將達 5.8 億美元,近 40 億人民幣。

(二)從價值角度來看,LCP 膜級樹脂潛力巨大,而薄膜遠期市場空間近 140 億元

1、手機通信的高頻化影響天線材料的選擇

天線(antenna)是在空間傳播的無線電波和在金屬導體中移動的電流之間的變換器。在傳輸時,無線電發射器向天線的終端提供電流,天線從電流輻射能量產生電磁波;在接收時,天線截取無線電波的一些能力,在其終端產生電流,並將電流施加到接收器中放大。天線是所有無線電設備的重要組成部分,所有利用電磁波來傳遞信息的設備,如廣播、電視、手機以及物聯網和汽車通信都需要天線的存在。由於電磁波在空間傳輸的過程中會產生損耗,天線的增益、天線與收發信器傳送射頻能量的傳輸線的損耗、發射器的發射功率和接收器的靈敏度都是影響天線傳輸性能的重要因素。不僅如此,電磁波還會被金屬反射、吸收和消除,從而引起信號屏蔽,電子元件很容易干擾到電磁波,因此,在設計時,天線需放在遠離金屬零部件和干擾元件的地方。

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根據不同的功能,手機天線可分為 Wi-Fi 天線、藍牙天線、GPS 天線、網絡天線、NFC 天線等,由於部分功能有相同的工作頻段,有些天線可以共用,只要通過軟件進行切換就不會互相干擾。比如手機藍牙和 Wi-Fi 的工作頻率都是 2.4GHZ,藍牙天線和 Wi-Fi 天線很多時候會整合在一起。

天線是定製化產品,無設計標準。不同的終端機可能使用不同的芯片、採用不同的電路、由不同的材質製成,手機外形、屏幕大小也在不斷創新,這些都是設計天線時需要考慮的因素。最早的手機採用的天線是外置式的,從諾基亞開始轉為內置式的天線。起初內置式天線由金屬片製成,後來 FPC(Flexible Printed Circuits,柔性電路板)工藝代替了金屬片。FPC 因自身材質較軟,不僅可貼合曲面,還能轉折,比起金屬對天線的外形和結構設計的要求少了許多,從 1G 時代至今一直是主流的技術。隨著天線產業進一步的研發和創新,LDS(Laser Direct Structuring,激光直接成型)天線技術被髮展了出來。LDS 天線技術在特殊材料上將天線用激光雕刻出來,避免了因天線過多導致手機內部元器件互相干擾。這項技術最早在 2007 年開始運用於手機天線的製作,但由於在 2012 年前價格較貴,直到4G 時代才開始被廣泛採用。目前 三星、HTC、華為等品牌的超薄型手機的主天線就採用了 LDS 天線技術。

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隨著通訊技術的不斷髮展,手機通訊中無線電波應用的頻率逐漸升高。為了滿足性能需求,以 iPhone 為代表的手機天線經歷了一系列設計結構、製造工藝和材料選擇的改良。以 iPhone 手機為例:

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2007 年~2009 年,手機通信從 2G 邁向了 3G。這期間,從初代 iPhone 到 iPhone 3GS 的天線設計中,均使用了 FPC天線搭配支架的設計。初代 iPhone 支持 EDGE 網絡,Wi-Fi 和藍牙無線通信。其背部由兩種材料製成,上半部分為金屬,下半部分為塑料,內置 FPC 天線位於手機底部,由射頻同軸連接線連至主板。iPhone 3G 和 iPhone 3GS 支持 3G 網絡,增加了 GPS 天線。兩者均採用塑料背板且機內天線被分為兩個部分。iPhone 3G 的蜂窩網絡天線位於手機下部,WLAN、藍牙和 GPS 天線則安裝在手機上部。

2010 年,iPhone 4 創新使用了金屬邊框天線,之後的中高端機型中金屬後蓋也因此被廣泛使用。也由於 iPhone 4 手機的兩段式金屬邊框天線設計,有些使用者的握機方式引起了天線短路,於是出現了轟動的“天線門”事件。2011 年發佈的 iPhone 4 和 iPhone 4S 由四條狹縫將邊框分成上、中、下三段式設計,中間為隔離,上、下兩部分為手機天線,解決了天線可能短路的缺陷。同時,iPhone 4S 創新性地採用了 1T2R 的接收分集技術,上面的天線只做接收器使用,下面的主天線則用作發射和接收,這種架構延續到 iPhone 6。這種兩路接收的方案能夠選擇電波狀態好的天線接收信號,降低了信號到達接收器時已經衰弱的可能性,給手機用戶帶來了更好的通信體驗。

2012 年~2016 年,手機通信迎來了 4G 時代。iPhone 5 和 iPhone 5c 的天線設計基本沿用 4S 的三段式邊框天線的設計方案,內置天線位於手機的頂部和底部,後蓋中部則為金屬。2013 年推出的 iPhone 5s 支持雙頻 Wi-Fi(2.4GHz/5GHz)導致 Wi-Fi 天線數量增加。為了控制天線模組佔用的空間,部分天線革新了製備工藝。 FPC 一體型軟板取代了射頻同軸連接線。也是從 iPhone 5s 開始,為了使手機更加輕薄,蘋果手機的部分天線使用了Insert-molding 技術。以 iPhone 6、iPhone 7 為代表的機型則採用納米注塑工藝(NMT,Nano Molding Technology),通過納米注塑工藝在全金屬背板上形成白色塑膠條紋,將金屬後蓋分割成與 iPhone 5 的邊框類似的三段。

2017 年開始,手機行業為 5G 展開佈局。iPhone8/8s,iPhone X 延用了上邊框(GPS+副天線)+下邊框(主天線)+LDS內置(Wi-Fi 天線)的三段式設計。手機通信的高頻化也影響了天線材料的選擇,iPhone X 拋棄傳統的 PI 材料,採用多層 LCP 天線的設計。雖然 LCP 天線製作工藝複雜,難度非常高,但因其介質和導體的損耗小,與 5G 技術的發展適配,日後有望成為主流。

2、5G 高頻低損耗要求,LCP 將成為天線主流材料

隨著 1G、2G、3G、4G 的發展,手機通信使用的無線電波頻率逐漸提高。目前主流的 4G LTE 技術屬於特高頻和超高頻的範疇,即頻率 0.3 GHz~30GHz。5G 的頻率最高,分為 6GHz 以下和 24GHz 以上兩種。現在正在進行的 5G技術試驗主要以 28GHz 進行。由於電磁波具有頻率越高,波長越短,越容易在傳播介質中衰減的特點,頻率越高,要求天線材料的損耗越小。

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①隨著天線技術的升級,天線材料變得越來越多樣。最早的天線由銅和合金等金屬製成,後來隨著 FPC 工藝的出現,4G 時代的天線製造材料開始採用 PI 膜(聚酰亞胺)。PI 通常通過二酸酐和芳香族二的兩種單體的加成縮合反應來合成聚酰胺酸(聚酰亞胺的前體),將該溶液酰亞胺化後,通過澆鑄法將其加工成薄膜。PI 材料具有優異的耐高溫、耐低溫、高電絕緣、耐腐蝕等優點,主要在 FPC 中被用作絕緣材料。但 PI 在 2.4Ghz 以上頻率損耗偏大,不能用於10Ghz 以上頻率,且吸潮性較大、可靠性不足,將在高頻的 5G 時代被逐漸替代。

② 由於 PI 在 10Ghz 以上損耗明顯,無法滿足 5G 終端的需求,於是 MPI(Modified Polyimide,改性聚酰亞胺)登上了舞臺。MPI 是改良的聚酰亞胺是非結晶性的材料,基本上在各種溫度下都可進行操作,特別是在低溫壓合銅箔時,能夠容易地與銅的表面接著。MPI 氟化物的配方被改良,在 10-15GHz 的超高頻甚至極高頻的信號處理上的表現可以滿足 5G 時代的信號處理需求。目前性能表現與 LCP 相當,價格較 LCP 更具優勢、低約 30%,且生產企業更多,均為 PI 生產商轉產。

LCP(Liquid Crystal Polymer)是對 5G 信號表現最佳的材料,電學性質十分優異:即使在在極高頻也能保持介電常數恆定,具有一致性;介質損耗與導體損耗小,能夠應用於毫米波的處理;熱可塑性強,容易實現多層疊層。隨著高頻高速的 5G 時代的到來,LCP 應用前景光明,很有可能替代 PI 成為新的軟板材料。目前商業應用為蘋果公司率先在 iPhone X 中使用多層 LCP 天線,去年發佈的 iPhone XS,iPhone XS Max 及 iPhone XR 中均使用了六根 LCP天線。此外,iPhoneX 採用全面屏後,留給天線的淨空間減少,天線設計需要改變,LCP 天線可以節省空間、代替射頻同軸連接器。但 LCP 的缺點也很明顯,其製作工藝的複雜性導致目前的良品率不高,掌握該技術的天線供應商少,也正因為如此,LCP 的成本很高,單組 LCP 天線的成本約為 PI 天線的 10~20 倍。

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通過上述的比較,我們將 PI、MPI、LCP 比較結果彙總為下表,性能比較來看,LCP>MPI>PI,而價格 LCP≈20PI、MPI≈70%LCP,所以當前 MPI 與 LCP 處於並存狀態、共同應用於 5G 天線。但隨著後期 LCP 生產規模擴大、生產成本降低,憑藉其損耗低等優勢,有望獲得 5G 天線材料領域最終勝利。

3、天線用 LCP 膜級粒子需求空間近 8 億元

①iPhone LCP 天線材料需求測算

蘋果從 iPhone 8 開始嘗試在局部使用基於 LCP 軟板的天線模組,iPhone X 首次使用了兩組 LCP 天線,隨後推出的iPhone XS/ XS Max /XR 也都使用了 LCP 天線。但 LCP 天線的技術壁壘導致了供貨商嚴重不足,蘋果對上游供貨商難以發揮議價能力,2019 年新款 iPhone 的部分 LCP 天線可能會被價格更低且供貨量更充足的 MPI 天線取代。

下面以首次使用 LCP 天線的 iPhone X 為例,闡述 LCP 材料需求空間測算的方法。在 iPhone X 中,蘋果使用了兩組LCP 天線和兩組 PI 天線,頂部天線用於實現 WIFI 和藍牙等功能,底部天線用於實現揚聲器等功能。通過分別測算天線中 LCP 的長寬,可以推斷出 iPhone X 天線中 LCP 材料的面積。LCP 薄膜是由顆粒或顆粒形式的熱塑性 LCP 樹脂製成,在天線中 LCP 軟板多為雙層板結構,因而在每片 LCP 軟板上有兩層 LCP 薄膜,則耗材面積是軟板面積的兩倍。

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2018 年,蘋果手機銷量約為 1.96 億部,其中 iPhone X 約 6000 萬部,10 月開始熱賣的 iPhone XS 系列和 XR 系列共約 6000 萬部。生產一部 iPhone X 需要 2 根 LCP 天線,生產一部 iPhone XS 系列和 XR 系列手機需要 6 根 LCP 天線。根據 LCP 材料的耗材面積、LCP 材料密度、LCP 薄膜市場售價和 LCP 材料厚度即可以大致測算出 2018 年蘋果對 LCP材料的需求規模。

首先雙層板結構的 LCP 軟板有兩層,一層的厚度為 25μm。一部 iPhone X 所耗用的 LCP 薄膜面積 S 為 142.46cm2

,根據長方體體積公式 V=Sh 可以得出一部 iPhone X 的 LCP 薄膜體積 V 為 0.36cm3。其次,已知 LCP 材料的相對密度ρ 為 1.62g/cm3,根據公式 m=ρV,可得一部 iPhone X 的 LCP 薄膜質量 m 為 0.58g。天線用 LCP 膜的售價約為 270元/kg、2018 年 iPhone X 銷量 6000 萬部,可以得出 2018 年共使用在 iPhone X 的 LCP 薄膜材料約為 34.62 噸,價值約 0.10 億元。類似地,將這種方法推廣到 iPhone XS、iPhone XS MAX 和 iPhone XR 中,可以估算 2018 年蘋果手機天線公用 LCP 材料 138.47 噸,價值 0.39 億元。

假設蘋果未來銷售的全部手機數量與 2018 年持平、約 2 億部,且每部手機平均應用 6 根 LCP 天線,則 LCP 膜材料需求量約為 346.18 噸,規模可達 0.97 億元。

②LCP 天線材料遠期空間達 7.74 億元

近年來全球整體的智能手機出貨量呈現穩定上漲趨勢,這與終端設備軟硬件的不斷更新換代和 3G、4G 的逐漸普及有密不可分的關係。根據 IDG 的報告顯示,2016 年全球智能手機出貨量達到頂峰,為 14.73 億部。2016 年之後,由於全球智能手機保有量達到較高水平、各大廠商新機缺乏亮點,全球用戶換機慾望較低,全球智能機出貨量出現緩步下滑的趨勢,2018 年出貨量為 14.05 億部。IDC 預測,從 2019 年起全球智能機出貨量的複合增長率將為 2.6%,2023 年達到 15.97 億部。

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假設未來 5G 佈局符合大眾預期,在 5 年全球範圍內實現全覆蓋,以 2018 年 iPhone XS 系列和 XR 系列的 6 根 LCP天線需求量為基準,可以預測 2023 年 LCP 天線材料需求量將達到 2764.92 噸,市場規模可達到 7.74 億元,年均複合增長率達到 82.00%。

4、天線用 LCP 薄膜遠期市場空間遠超材料、近 140 億元

2018 年,一部 iPhone X 用到 2 根 LCP 天線,所耗用的 LCP 薄膜面積為 142.46cm2、對應的 LCP 樹脂質量為 0.58g。我們假設遠期用到 6 根 LCP 天線,且隨著技術的發展 LCP 成本降低、售價從 2019-遠期分別為 500/500/400/300/200元/平米,再結合 LCP 膜在手機中應用比例 10%/12%/15%/20%/100%,可以估算出 5 年 LCP 薄膜市場規模近 40 億美元、超出 LCP 樹脂材料空間一個數量級,而遠期空間可以達到 140 億,發展潛力巨大。

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三、LCP 材料主要被日美企業壟斷,國內 LCP 企業處於突破及驗證階段

(一)LCP 天線產業鏈核心為膜級樹脂及薄膜成型,主要被寶理、塞拉尼斯等壟斷

LCP 天線的產業鏈由上游的原材料供應商和 FCCL(Flexible Copper Clad Laminates,柔性覆銅板)製造商,中游的FPC 軟板製造商,和下游的天線模組製造商組成。

上游原材料有 LCP 樹脂/膜和壓延銅箔等材料。FCCL 製造商利用這些材料製造 FCCL,軟板製造商再利用 FCCL 和其他生產材料,加工製造 FPC 軟板,最後天線模組製造商根據不同的天線設計將 FPC 軟板加工成天線模組。

LCP 天線多個環節均有技術壁壘,最難的是 LCP 純樹脂合成及拉膜兩個環節。(1)LCP 樹脂的合成本身就是高難度的,因為有兩到三種的單體參與合成,聚合工藝特殊,且最佳路線被寶理和塞拉尼斯的專利所保護。且對雜質、分子量分佈有嚴格要求,對生產設備也有很高的要求。(2)成膜工藝難度高,膜的製備需要大量實踐,且由於樹脂生產企業和薄膜企業的封閉供應鏈導致新進入者很難買到膜級樹脂、更不用說製成合格的薄膜出來。目前寶理-可樂麗(吹膜)-松下電工組合,寶理-村田(雙拉)組合是市場上最成功的組合。住友也在和包括日本千代田等企業在合作開發。此外,膜的製備後還要進行熱處理和塗覆工藝,裡面也有非常多的 knowhow。(3)其他環節,如 FCCL的環節需要壓銅,而 LCP 的熱熔性導致該工藝對溫度控制的要求非常高;再者,在 LCP 軟板上鑽孔有難度,因為LCP 軟板有很多層,傳統材料的 FPC 軟板用的機械打孔方式不適用於 LCP 軟板,目前日本村田製作所採用的是埋容埋感技術,臺灣嘉聯益則用的是激光打孔。

材料的高技術壁壘,使得 LCP 天線產業鏈核心為上游電子級 LCP 材料,主要被日美企業壟斷。LCP 材料供應商主要包括日本的村田製作所,可樂麗,Gore-Tex 和美國杜邦公司,沃特股份也有參與。由 LCP 材料製造 FCCL 的技術主要被美國、日本製造商把握著,臺灣製造商也有能力生產。FCCL 的主要供應商有美國羅傑斯,日的村田製作所,松下電工,宇部興產,新日鐵,旗勝,還有臺灣的臺虹與新揚,大陸廠商東山精密和生益科技也具備製造商用FCCL 的能力。加工製造 FPC 軟板方面,日本的住友電工,臺灣的嘉聯益和大陸的東山精密的商用經驗較為豐富。最後的天線模組環節,實現了批量生產的有美國安費諾,臺灣的臻鼎、臺郡,以及大陸的立訊精密,信維通信也具備製造能力。

目前,全球 LCP 的生產主要集中在美國與日本地區,美國的塞拉尼斯公司,日本的寶理塑料以及住友化學是主要的供應商,約佔全球產能的 70%。其中,美國的塞拉尼斯產量約 1.12 萬噸/年,日本寶理塑料產量為 1.5 萬噸/年,住友化學產量為 0.92 萬噸/年。而在中國地區,主要的 LCP 生產商為沃特新材料,普利特以及金髮科技。

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(二)國內 LCP 企業很早即儲備相關技術,目前處於突破及驗證階段

1、沃特股份

公司成立於 2001 年,主要從事改性工程塑料合金、改性通用塑料以及高性能功能高分子材料的研發、生產、銷售和技術服務,為客戶提供最優化的新材料解決方案和增值服務,致力於成為國際知名品牌的材料供應商和世界一流的材料方案提供者。經過 15 年的行業積累與發展,公司現已成為中國特種高分子材料行業領軍企業之一,已獲得富士康、三星、聯想、中興通訊、海信、創維、康佳、冠捷等一批生產家用電器、電子電氣、IT、辦公設備產品等的國內外知名企業客戶群。2018 年,公司實現營業收入 8.08 億、歸母淨利潤 0.35 億;2019 上半年,營業收入 3.90 億、歸母淨利潤 0.17 億。

公司 LCP 材料產品具備參與全球技術競爭能力。公司 2014 年成功收購韓國三星精密化學 SELCION® LCP 全部業務,購買 155 個境內外發明專利和 7 個註冊商標,進口其核心的生產及研發設備,同時也引進了該項目的核心生產、研發、工程配套人員共同從事 LCP 材料的開發工作,填補了國內在這方面的空白。公司作為全球唯一一家擁有連續法生產 I 型、II 型、III 型全系列 LCP 樹脂及其複合材料製備技術的企業,產品技術已達國際領先水平。2016 年,公司已建成並投產 3000 噸 LCP 生產線,經過近一年的市場開發,2017 年公司 LCP 產品在精密電子連接器、接插件等領域實現應用,併成功開發薄膜及纖維級 LCP,這將為公司 LCP 材料未來在 5G、傳感器及其它精密電子領域的應用提供紮實的基礎。2018 年,負責承擔公司 LCP 材料研發生產的全資子公司江蘇沃特特種材料製造有限公司實現營業收入 2912.63 萬元,同比增長 179%,並完成部分大客戶的供應商認證和產品測試工作。公司目前現有 LCP 相關授權發明專利 133 篇,地區覆蓋中國大陸、中國臺灣、美國、歐盟、日本、韓國、越南等國家和地區。2019 上半年,公司 5G 材料產品進一步得到下游客戶的認可和使用,LCP 材料銷量較去年同期增加 108%,材料產品在 5G 高速連接器、振子等方面得到成功推廣和應用,並且針對傳統材料無法適應新通訊條件下的環保、低吸水要求,公司 LCP材料成功取代傳統材料產品。隨著 5G 相關設備商業化以及公司膜產品驗證進程的加快,公司 LCP 膜材料應用有望突破、實現進口替代。

LCP行業深度研究報告:扼住5G咽喉的關鍵材料

LCP行業深度研究報告:扼住5G咽喉的關鍵材料

盈利預測、估值及投資評級。我們預測公司 19-21 年淨利潤分別為 0.42/0.53/0.65 億元,對應 EPS 分別為 0.35/0.45/0.55元,目前股價對應 PE 分別為 65/51/42 倍;結合明年業績及 60X PE 水平,給予目標價 26.86 元,維持“推薦”評級。

2、金髮科技

公司於 1993 年成立,是全球化工新材料行業產品種類最為齊全的企業之一,同時是亞太地區規模最大、產品種類最為齊全的改性塑料生產企業。主營業務為化工新材料的研發、生產和銷售,主要產品包括改性塑料、完全生物降解塑料、高性能碳纖維及複合材料、特種工程塑料、輕烴及氫能源、環保高性能再生塑料等六大類,廣泛應用於汽車、家用電器、現代農業、軌道交通、航空航天、高端裝備、新能源、通訊、電子電氣和建築裝飾等行業,並與眾多國內外知名企業建立了戰略合作伙伴關係。在完全生物降解塑料、特種工程塑料和碳纖維及複合材料板塊,公司產品技術及產品質量已達到國際先進水平。公司逐步實現從改性塑料到化工新材料的升級和功能材料向結構材料的拓展,產品結構不斷向產業高端和高附加值方向延伸。2018 年,公司實現營業收入 253.17 億、歸母淨利潤 6.24 億;2019上半年,營業收入 123.42 億、歸母淨利潤 5.10 億。

公司 LCP 在連接器領域應用推廣順利,膜級樹脂小批量供貨中。公司從 2009 年開始自主開發 LCP 材料,並於 2014年建成年產 1000 噸產能,2017 年產能達到 3000 噸/年。2020 年擴產後產能將達到 6000 噸/年。對於 5G 通信領域 LCP材料的開發,公司已經開發了終端天線用 LCP 薄膜專用樹脂、基站天線振子用 LCP 材料以及和高頻通訊連接器用的高、低介電常數 LCP 材料。LCP 薄膜專用樹脂已經過多次驗證和評估,材料性能能夠滿足應用需求,公司內部已立項開發 LCP 薄膜,薄膜級樹脂產品已小批量出口到日本。公司開發了 LCP 基低介電損耗 LDS 材料和極低介電損耗LCP 材料,在天線振子中進行應用評估,目前進展良好。同時,公司還開發了不同介電常數和低介電損耗的系列 LCP材料,目前在高頻通信連接器上進行評估和應用推進中。

LCP行業深度研究報告:扼住5G咽喉的關鍵材料

盈利預測、估值及投資評級。我們預測公司 19-21 年淨利潤分別為 10.02/10.40/11.90 億元,對應 EPS 分別為0.37/0.38/0.44 元,目前股價對應 PE 分別為 18/17/15 倍;結合明年業績及 20X PE 水平,給予目標價 7.60 元,維持“推薦”評級。

3、普利特

公司主要從事高分子新材料產品及其複合材料的研發、生產、銷售和服務,主要產品包括改性聚烯烴材料(改性 PP)、改性 ABS 材料、改性聚碳酸脂合金材料(改性 PC 合金)、改性尼龍材料(改性 PA)、液晶高分子材料(TLCP)、特種材料等新材料產品。公司改性複合材料產品主要應用於汽車材料領域,特種工程材料產品廣泛應用於汽車、電子電器、航天軍工等領域。

公司 LCP 技術來源於 2007 年收購的上海科谷化工產品製造有限公司。科谷公司主要研發、生產熱致性液晶高分子聚合物(TLCP),擁有 TLCP 材料從樹脂聚合到複合改性的完整技術與生產體系,產品已經可以批量生產。科谷公司原由從復旦大學退休後獨立從事液晶高分子材料方面的研究的卜海山和上海機場資產經營有限公司合資成立,卜海山於 2003 年取得液晶高分子材料製備方法專利。

普利特 2007 年收購了上海科谷化工,公司上市後投資一億多元,在上海金山建設 LCP 樹脂聚合裝置,建立 TLCP材料從樹脂聚合到複合改性的完整技術與生產體系,成功開發出超高流動、超低翹曲、高強度、抗靜電等一系列高性能 TLCP 材料,並開始批量供應客戶。

隨著 5G 技術的發展,公司在積極發展傳統應用外,將重點開發 5G 通訊應用領域及軍工應用領域應用,以 LCP 膜、LCP 纖維、3D 打印 LCP 材料、特種注塑件等為研究和發展方向。目前正在與下游核心客戶一起開發 LCP 相關材料,包括 LCP 薄膜、LCP 纖維等 5G 用關鍵材料。

盈利預測、估值及投資評級。我們預計公司 2019-2021 年公司歸母淨利潤分別為 1.52/1.89/2.35 億元(不考慮收購標的),對應 EPS0.29/0.36/0.45 元,對應 PE46/37/30 倍。考慮帝盛公司收購穩步推進,LCP 材料未來潛在的巨大盈利空間,給予一定估值溢價;給予公司 2020 年 45 倍 PE,對應目標價 16.2 元,維持“推薦”評級。

4、寧波聚嘉新材料

公司於 2017 年成立,是一家納米材料及高分子材料生產商。公司主要產品包括改性水性樹脂、分散體、固化劑、改性油性樹脂、納米阻燃處理劑、石材納米防護劑等,產品廣泛應用於建築、紡織、航空航天、生物醫學等行業。

公司攻克膜級 LCP 純樹脂製備技術。公司 LCP 主導產品有 LDS 系列 LCP 樹脂、超高模量系列 LCP 樹脂、SMT 系列 LCP 樹脂,目前已具有年產 150 噸 LCP 的生產能力。公司採用一種全新的跨界高效催化劑,攻克了 LCP 純樹脂核心技術高純度單體制備,可縮短反應時間,大大降低生產成本,且產品性能好,轉化率高。2018 年,公司 LCP 純樹脂產業化項目與寧波市北侖區政府進行落地簽約,該項目先後獲得寧波市政府 800 萬元左右的資助。公司在 LCP材料研發和應用的技術實習獲得國內廠商的高度認可,目前已與重慶銀冕新材、樂清市朝禾電子等將近 10 家公司建立合作。與住友化學、寶理同類產品對比,公司生產的 LCP 產品流動性更好,價格更低。公司已申請 11 件發明專利。公司董事長王陽於哈爾濱工業大學博士畢業,2014 年組建 LCP 項目團隊,2016 年與德國鄧肯多夫紡織科學研究院(歐洲規模最大的化學纖維研究院)展開合作,設計並製造了一條年產量 3 噸的 LCP 樹脂生產線。公司研發人員具有多年技術研發和工程化經驗,技術團隊包含多名博、碩士和工程技術人員,為未來研發更高級別 LCP 打下深厚的技術和工程產業化基礎。

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