01.18 電子元器件之石英晶振專題報告:TWS、5G、IoT需求驅動行業發展

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1. 石英晶振:最廣泛應用的時間和頻率元件

石英晶振,是石英晶體諧振器的簡稱,是石英晶體元器件的核心產品,是利用電信號頻率等於石英晶片固有機械諧振頻率時晶片因壓電效應產生諧振現象的原理製成的諧振器件。 晶振是用一種能把電能和機械能相互轉化的晶體在共振的狀態下工作,以提供穩定、精確 的單頻振盪器,是核心的時間元件和頻率元件。

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石英晶體元器件的主要功能性材料是二氧化硅(SiO2)結晶體,其形態規則、晶瑩、透明, 因此也被稱為“水晶”。水晶具有穩定的物理化學特性,它不僅是較好的光學材料,而且 是較好的壓電材料。水晶材料在外部壓力的作用下產生形變,同時產生電極化,極化強度 與壓力成正比,這種特性被稱為“正壓電效應”。反之,當將電場作用於水晶材料時會產 生形變,形變大小隨電場強度成正比,此特性被稱之為“逆壓電效應”,此效應的存在使 得水晶材料在電場作用下產生應力而形變,從而產生機械振動,獲得特定的頻率。

根據頻率特性,常見的石英晶體諧振器分為如下兩類:

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低頻晶體諧振器的主要頻率範圍為 KHz 級,因其水晶材料採用音叉形狀切割工藝,也被稱 為音叉晶體諧振器。按晶振的功能和實現技術分類:可以將晶振分為溫度補償晶體振盪器 (TCXO)、壓控晶體振盪器(VCXO)、普通晶體振盪器(SPXO)、恆溫晶體振盪器(OCXO)。

石英晶體諧振器下游應用領域為電子類產品,其市場的增長很大程度上依附於電子類產品 的增長。近年來智能手錶的興起,以及 TWS 無線耳機的普及,基於對未來新興電子產品的 樂觀預期,對石英晶振的需求會大幅增加。

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上世紀六、七十年代以來,隨著世界電子科技水平的迅猛發展,世界石英晶體諧振器市場 迎來了持續快速的增長。作為標準頻率源或脈衝信號源,石英晶體諧振器提供了高精度的 頻率基準,逐步由高端軍用電子設備應用拓展到民用電子產品的廣闊領域中,被廣泛的應 用於消費類電子產品、小型電子類產品、資訊設備、移動終端、網絡設備和汽車等領域, 成為電子工業的基礎元器件。基於其優良的特性和低成本的優勢,石英晶體諧振器在未來 較長的時期內是其他元器件所難以替代的。在日本,石英晶體諧振器被稱為“工業之鹽”。

隨著我國電子信息產業的高速發展,信息產業整體技術的穩步提升,相關產業集群效應優 勢明顯,電子信息產業製造中心地位進一步增強。石英晶體諧振器行業作為電子信息產業 的基礎一直以來就是我國重點扶植和發展的基礎產業之一。自上世紀九十年代初期以個人 電腦(PC)為代表的資訊設備逐步普及並形成規模量產以來,我國石英晶體諧振器行業成 長迅速,各類產品市場規模逐年遞增。

從行業規模看,根據 CS&A 數據,全球石英元件(諧振器、振盪器等)市場規模約 30 億 美元左右,整體市場規模相對穩定。

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2. TWS、IoT、5G、車載下游高景氣,小型化、高頻等產品需求 旺盛

晶體諧振器作為頻率控制和頻率選擇的基本元件,位於電子信息產業鏈的前端,是電子信息製造業的重要組成部分,應用領域十分廣泛。大致可分為以下幾大領域:

(1) 移動終端,最主要的是指智能手機,除此之外還包括智能手錶、PDA、手持遊戲 機、手持 POS 機等。

(2) 消費類電子產品,通常包括手提電腦、平板電腦、照相機、耳機、音響等。

(3) 通信網絡,在通信網絡通常分有線通信和無線通信。有線通信涵蓋的技術領域包 括:光傳輸網絡、數據處理、連接功能等。

(4) 醫療電子,石英晶體具有很高的頻率穩定性,同時對溫度和力也很敏感。晶振廣 泛應用於心臟起搏器、CT 機、核磁共振儀、血壓計等醫用電子儀器儀表中。

(5) 汽車電子,在汽車電子方面,石英晶體元器件主要用於汽車導向、功能控制、電 子地圖、電子定位儀和汽車音響系統。

(6) 家用電器,石英晶體元件在彩色電視接收機上的主要用途是用於副載頻恢復振盪 器、計時、制式轉換和遙控。在音像製品方面主要用於錄像機、攝像機、VCD、 DVD、CD、數字像機和數字收音機等。

石英晶體諧振器廣泛應用於工業、民用和軍事等電子產品領域,部分應用終端對石英晶體 諧振器需求量如下表所列:

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石英晶振是 5G 技術中最核心的電子零部件,作用是提供基準時鐘信號,以及接收傳輸信 號。由於 5G 對使用網絡設備要求非常高,網絡設備所要處理的數據工作量大,而設備電 路中需要通過晶振與其他元件的配合使用下達命令從而獲得脈衝信號源得以工作,這就意 味著 5G 對晶振穩定性、可靠性有很高的要求。為了滿足 5G 的要求,智能產品要配置高端 快速的 5G 產品就必須搭配高精度的小型貼片晶振,由於下游的需求,晶振就朝著高頻化、 小型化的方向發展。

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眾多下游中,我們判斷 IOT/5G/可穿戴/汽車等應用景氣度高,驅動產品往高頻、小型化、 溫度補償類方向持續升級,從各領域下游應用領域行業代表性公司財務數據可以得到較高 驗證(樂鑫科技/wifi,移遠通信/lte&nb-iot 等)。

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樂鑫科技主要產品 Wi-Fi MCU 及模組,主要用於智能家居、智能支付終端、智能可穿戴設 備、傳感設備及工業控制等物聯網領域。樂鑫科技營收從 2016-2019 年三季度營收分別為 1.23 億、2.72 億、4.75 億,以及 5.27 億,同比增速為 121.25%、74.60%、59.92%。近 年來,隨著物聯網市場發展迅速,行業需求上升,智能硬件行業迎來發展機遇。

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隨著通信技術的發展,移動通信在未來將進入一個嶄新的階段。2019 年 5G 剛起步,5G 設備的銷量僅佔總銷量的不到 1%;2020 年 5G 行業將加速發展,預計 5G 設備份額將會 接近 10%。5G 行業正處於加速發展階段,未來 3-5 年,行業滲透率會快速提升,預計到 2025 年,5G 手機的銷量將會超過 10 億。

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伴隨著 5G 與物聯網時代的到來,智能可穿戴設備正處於高速發展階段。預計可穿戴設備 市場在未來繼續保持兩位數增長,一直持續到 2022 年。根據 Gartner 的數據,預計到 2021 年,全球將賣出 5.05 億臺可穿戴設備(包含藍牙耳機),其中智能手錶銷售量將接近 8100 萬支,佔整體可穿戴設備銷售量的 16%。

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通訊技術的發展,使得頻帶資源越來越緊張。而隨著通訊技術向高頻、高穩定性方向發展, 高頻通訊領域廣泛應用的石英器件,由於採用高次泛音晶體或低頻晶體多倍頻次數的石英 晶體振盪器的壓控能力差或相噪差,其應用受到很大的限制;而採用高頻晶體、低倍頻次數 的晶振,由於其相噪和壓控特性好,其需求量越來越大。

國家 2018 年 1 月 7 日發佈的《智能汽車創新發展戰略》要求到 2020 年,智能汽車新車佔 比達到 50%,智能道路交通系統建設取得積極進展,大城市、高速公路的車用無線通信網 絡覆蓋率達到 90%,北斗高精度時空服務實現全覆蓋。到 2025 年,新車基本實現智能化, 高級別智能汽車實現規模化應用。

隨著 5G 商用的加速推進,車聯網將迎來黃金髮展期,將帶來汽車電子更大的市場空間。 越來越多的電子器件(例如,傳感器、通信(GPS、4G/5G)、攝像頭、檢測系統等)被應 用到汽車上以提高安全性、舒適性、娛樂性和穩定性。汽車聯網、智能識別系統及無人駕 駛的快速發展將大幅促進上游元件市場的快速增長。

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據中國汽車工業協會提供,2018 年,我國汽車工業總體運行平穩,受多方因素影響產銷量 同比下降,行業主要經濟效益指標保持增長,但增幅回落。新能源汽車快速發展,產銷量 保持高速增長態勢。其中,新能源汽車累計產銷 127.05 萬輛和 125.62 萬輛,同比增長 59.92%和 61.74%。

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3. 日本主導產能供給,整體供需好轉,行業盈利能力處於上升通 道

世界範圍內,日本石英晶體元器件廠商基礎技術水平和生產自動化程度較高,具備較強的 規模和技術優勢,是國際石英晶體諧振器製造強國。2011 年以前,日本廠商生產的石英 晶體諧振器佔據了世界市場近六成的份額,呈現一國獨大的競爭格局。2013 年以來,日本 廠商受到原材料和人力資源成本上升及匯率波動等因素的影響,同時受到全球範圍內其他 區域如中國臺灣、中國大陸等廠商產能擴張及替代產品的影響,市場份額出現較大幅度下 滑,2017年略有下降,全球市場份額佔比已經由 2010 年的 59.9%下降到2017年的48.80%, 下降了 11.10 個百分點。

中國臺灣地區廠商近年來發展迅速,產品更新速度快,成本優勢有所體現,2017 年已佔據了全 球約 24.30%的市場份額,較 2010 年增長了 6.00 個百分點。其他地區,如美國廠商產品主 要針對美國國內及部分專項產品市場,供求渠道較為穩定,單位價值較高,2017 年全球同 類產品銷售額佔比在 9.00%左右。韓國、歐洲及其他國家廠商的產品應用以其內需為主, 2017 年呈下降趨勢,合計約佔全球銷售額的 7.0%左右。歐洲國家廠商因其電子信息、無 線通訊技術的發展,在設計、開發、頻率利用方面具有一定的優勢。

中國大陸廠商總體市場銷售額低於日本、中國臺灣,但成長率高於全球,2017 年銷售額約 佔全球的 10.10%,較 2010 年的 4.0%增長近 6.1 個百分點。隨著中國大陸廠商的崛起,市 場競爭逐步加劇,藉助於中國大陸優勢的成本資源,中國大陸企業在石英晶體諧振器行業 依然有較大的成長空間。

由於中國大陸廠商在原材料開發、生產設備升級和產能規模等方面取得了長足的發展。根 據臺灣希華晶體科技股份有限公司2016年年報和2017年年報中關於市場佔有率的數據顯 示,目前中國大陸已成為日本、中國臺灣之外最主要的石英晶體諧振器的生產、應用、出 口地,各類石英晶體諧振器產品的市場規模逐年遞增。

大陸份額持續增加的主要原因在於:( 1)日本企業在消費類電子產品、小型電子類產品和 資訊設備等應用領域成本優勢下降,轉向發展其他產品市場,中國大陸廠商逐漸擴大市場 份額; (2)中國大陸作為全球電子信息產品的製造業中心,下游市場採購需求逐漸增加, 帶動了石英晶體元器件產業發展。預計未來幾年,隨著萬物智聯的快速發展,由於中國大 陸廠商競爭力的加強,其市場份額佔比會繼續保持上升態勢。

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類似於 MLCC 行業,石英晶振供給端主要是日本公司領先(愛普生、日本電波、京瓷等), 在整體產能特別是中高端產品領域具備產能主導能力。在 18-19 年行業需求低迷週期中, 行業中小產能逐步退出,我們判斷行業競爭結構得到進一步優化。臺灣晶振龍頭晶技 2019Q2 以來連續兩個季度營收恢復同比正增長,同期單季毛利率連續兩個季度環比&同比 提升,我們判斷在高端(高頻/小型化/溫度補償類)產品結構性高景氣背景下,日本主要 產能將採取穩健的轉產策略(傳統產能轉產到高端)以滿足高端產品旺盛需求,行業整體 供需和盈利能力均會得到好轉。

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4. 基礎元件核心基礎元件亟待突破,高端產品加速進口替代,建 議關注泰晶科技

泰晶科技的核心產品為各種型號的音叉晶體諧振器(含 DIP、SMD)和 SMD 高頻晶體諧振 器。

惠倫晶體主要產品為壓電石英晶體元器件,目前包括表面貼裝式(SMD)和雙列直插式(DIP) 石英晶體諧振器、SPXO 晶體振盪器、TCXO 溫度補償振盪器、TSX 熱敏電阻的研發、生產 和銷售。

臺灣晶技營收規模遠大於泰晶科技與惠倫晶體,近三年來單季營收在 5 億元左右,而泰晶 科技與惠倫晶體則不到 2 億元。臺灣晶技的毛利率比較穩定,在 24%左右;泰晶科技的營 收規模近幾年逐年上升,但毛利率呈下降趨勢;惠倫晶體的營收規模趨勢平緩,2018 年毛 利率 25.6%是一個高點。

2019 年以來,國內經濟發展面臨新的風險挑戰,下行壓力增大。我國電子信息產業面臨“內 憂外患”的瓶頸局面,石英晶體諧振器作為電子信息產業的基礎核心部件之一,電子信息 產業的成長是晶體行業成長的基礎。國內前期固定資產投資的產能釋放,下游市場疲軟不 振,晶體市場競爭激烈,產品價格下滑明顯,盈利能力面臨挑戰。受中美貿易摩擦不斷加 劇的影響,下游需求減弱,營業收入環比都有較大幅度的下降。

泰晶科技是專業從事石英晶體諧振器產品設計、生產、銷售以及相關工藝設備研發、製造 的高新技術企業,是我國石英晶體諧振器行業內主要廠商之一。公司主要產品為各種型號 的石英晶體諧振器,產品涵蓋 DIP 晶體諧振器和 SMD 晶體諧振器,主要產品可分為 TF 系 列、M 系列和 S 系列,TF 系列即 DIP 低頻(音叉)晶體諧振器,M 系列為 SMD 高頻晶體 諧振器,S 系列為 DIP 高頻晶體諧振器。

泰晶科技的產品生產總量呈逐年提升的趨勢,2018年產量為27.80億隻,比上年增長23.51%。 2018 年實現主營業務收入 5.48 億元,比上年 5.09 億元增長 7.67%。M 系列產品(即 SMD 高頻晶體諧振器)在主營業務收入中的比重進一步提高,佔主營業務收入比例為 60.75%, 較上年佔主營業務收入比例 53.31%增長 7.44%,TF 系列和 S 系列站主營業務收入比例分別 為 26.39%和 2.33%。

在產銷量方面,隨著可轉債項目的全面實施,產能逐步釋放,M 系列產量、銷量均比上年 增長,其中生產量比上年增長 37.93%,銷量增長 36.08%。TF 系列產銷量較上年保持平穩增 長,其中生產量比上年增長 15.46%,銷量增長 9.54%。

公司 2019 年三季度營收大幅增長,達到 1.6 億元;近 12 個季度來,公司毛利率逐漸趨於 穩定,近 6 個季度保持在 20%左右。

2016 年以來,公司加大新產品、新材料、新裝備的研發,2018 年研發投入達到 0.2 億元, 佔營收 3.3%。 公司 2017 年、2018 年資本支出較之前幾年顯著增加,分別為 3.9 億元與 1.8 億元。

公司在研發能力、客戶資源、成本控制以及管理能力方面擁有優勢。

➢ 研發能力:

公司掌握了音叉晶體諧振器產品切割、調頻、燒結、壓封和分選等主要工藝技 術,並取得了一系列自主知識產權,為公司持續發展創造了有利條件。通過持續的研發投 入,公司提升了生產效率,產品的市場競爭力不斷增強。

➢ 客戶資源:通過持續的科技創新和市場推廣,公司 2018 年共有 17 款產品通過了 MTK、華 為海思、紫光展銳(展訊)等逾十家國內外知名應用方案商的認證。

➢ 成本控制:目前已經實現音叉晶體諧振器的自動化生產,並實現了從水晶毛塊到晶振成品 的全程自主生產,具有明顯的規模優勢和成本優勢。

➢ 管理能力:在生產的精細化管理方面積累了有效經驗,建立了完整系統的專業管理體系, 擁有一批專業的技術研發和生產管理專業人才。

投資建議:晶振是核心基礎元件,高端領域大陸公司份額較低,我們判斷在中美貿易戰背 景下,大陸供應鏈上下游將一體化推動高端產品進口替代,建議關注大陸目前處於行業領 先地位的泰晶科技和惠倫晶體,泰晶科技在產能規模、設備自制、自產比例、後續產能擴 張潛力方面優勢突出,有望受益顯著。

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