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电子陶瓷一体化龙头,三环集团:加码MLCC扩产,国产替代空间广阔
来源:远瞻智库 2022-11-23 184
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    (报告出品方/分析师:财通证券 张益敏)

    1 公司简介:深耕电子陶瓷领域50载,电子陶瓷元件国内龙头

    1.1.基本概况:产品种类多元,产业链一体化引领者

    国内电子陶瓷元件制造龙头,深耕电子陶瓷元件及材料领域50年,截至2021年连续33年入选中国电子元件百强企业。

    发布两期股权激励,将员工利益与公司绑定,提升员工积极性。

    上市后,公司分别在2015年与2017年推出两期股票激励计划。两期激励计划授予范围较广,授予对象主要为公司高管和核心技术人员,授予价格约为当时股价的一半,激励力度较大,能够较好地提升员工积极性。两期激励计划考核年度分别为2015-2017年与2017-2019年,除了2019年由于贸易摩擦叠加下游需求减少导致未达标以外,其余年份均已达到考核要求。

    2 MLCC产业链国内转移,国产替代大赛道,定增扩产深度布局

    2.1. MLCC:行业赛道最宽广的被动元器件

    按照内部有无电源存在,电子元器件可分为主动元件和被动元件。

    主动元件是指需要电源来实现其特定功能的元件,被动元件则不需要内部电源驱动,只需要输入信号即可工作。

    MLCC制作流程相对复杂:MLCC(Multi-layer Ceramic Capacitors)即片式多层陶瓷电容器,是将印刷有金属电极浆料(内电极)的陶瓷介质膜片以错位堆叠的方式叠层,再经过高温烧结成为一个芯片整体,并在芯片的端头部位涂敷上导电浆料(外电极),以形成多个电容器并联。如果再采取表面贴装波峰焊工艺,还需要在端头电极上电镀锡和镍,形成三层结构的电极端头。

    MLCC生产工艺具有较高技术壁垒,陶瓷粉体原材料与生产工艺是核心。

    原材料中陶瓷粉料的质量和配比是第一大核心壁垒。MLCC产业链上游主要包含粉体材料、电极金属和离型膜,产业链下游则几乎覆盖了电子工业全领域,消费电子、工业、通信、汽车及军工等都有使用。

    MLCC电子陶瓷材料则包括MLCC配方粉、配方粉的主要原料(钛酸钡、氧化钛、钛酸镁等)和改性添加剂。

    改性添加剂可提升配方粉性能,其中钇、钬、镝等稀土类元素保证配方粉的绝缘性;镁、锰、钒、铬、钼、钨等添加剂保证配方粉的温度稳定性和可靠性。陶瓷粉料的微细度、均匀度和可靠性会影响MLCC产品的尺寸、电容量大小和性能稳定性。

    MLCC成本主要由陶瓷粉料、内电极、外电极、包装材料、人工成本、折旧设备及其他组成。原材料在MLCC成本中占比较大,陶瓷粉末作为关键原材料尤其是在高容MLCC成本占比更高。

    叠层印刷技术与共烧技术是MLCC制作流程中两大技术壁垒,三环集团在粉体及工艺领域持续突破。MLCC的电容量与内电极交叠面积、电介质瓷料层数及使用的电介质陶瓷材料的相对介电常数成正比。

    因此,若要在一定体积上提升电容量,一是材料上提升介电常数,二是降低介质厚度,增加MLCC内部的叠层数。日本公司已能实现在 2μm 的薄膜介质上叠 1000 层,烧结后生产出单层介质厚度为1μm 的100μFMLCC。

    国内厂商普遍只能叠300-500层,风华高科 MLCC 制作水平国内领先,能够完成流延3μm厚的薄膜介质,烧结成瓷后2μm厚介质的MLCC,与国外先进的叠层印刷技术相比还有差距。

    此外,由于陶瓷介质和内电极金属具有不同收缩率,因此高温烧成后容易分层与开裂。陶瓷粉料与金属电极共烧技术壁垒较高,要制造出更薄介质(2μm以下)与更高层数(1000层以上)的MLCC,需要好的共烧技术。

    当前日本公司在MLCC烧结专用设备与技术方面领先于其它世界,不仅有各式氮气氛窑炉(钟罩炉和隧道炉) ,而且在设备自动化、精度方面有明显的优势。

    2.4. 实现MLCC一体化生产,定增扩产进军高端

    公司在2001年开始生产MLCC,近年来积极扩张MLCC产能,向高容与车规级进军。

    公司在2018年开始就将所有的研发和行业资源重心转移至MLCC产品事业部,并积极推进小尺寸、多叠层的高端产品,未来希望通过不断技术突破和工艺改良进入汽车电子和消费电子市场,MLCC业务已经成为了公司重点发展方向。

    MLCC一般有三种分类标准,按照使用的电介质、温度、材料特性与尺寸大小进行分类;此外还可分为高端规格和普通规格,高端规格具有耐高温、电容量大、高频特性好、耐压能力强和寿命长等优势,主要用于手机/PC等小型领域或汽车、航空航天等对材料要求较高的高压、高容领域。普通MLCC与高端MLCC的差别主要体现在原料、堆叠工艺与性能方面。

    公司当前产品线有:常规产品、中高压产品、节能灯专用MLCC、高强度MLCC以及柔性电极MLCC等,陶瓷介质涵盖了COG、X7R、X5R、Y5V等,产品尺寸覆盖了从0201到2225的所有规格尺寸,下游应用领域则是以家电、工业与照明为主的大尺寸MLCC领域。

    高容与车规级MLCC是公司发展重点,2022年目标为高容MLCC占比达到30%,车规级MLCC目前则已通过客户验证,2022年底预计会发布车规级MLCC新品,未来有望持续上量。

    光纤陶瓷插芯根据与光纤连接器等设备的接口外形和尺寸的不同,可分为常规插芯和非常规插芯,三环集团常规插芯型号实现全覆盖,非标准插芯可以根据客户要求定制,可制成带纤插芯与模组组件插芯。

    光纤陶瓷插芯在光网络连接点、分路点和终端都有着广泛的应用,主要用于光无源器件,大部分用于光纤连接器。

    光纤连接器主要用于实现光纤与光纤间的两个端面精密的连接,使发射光纤输出的光能量最大限度地耦合到接收光纤中。大多数的光纤连接器由三部分组成:两个插芯和一个耦合套筒。两个插芯装进两根光纤尾端,主要作用是固定光纤,实现光纤的两个端面的物理对接,耦合套筒起对准的作用。

    光纤连接器的市场需求极大程度决定了光纤陶瓷插芯的市场需求。光纤连接器是光通信产业链中用量最大的光无源元件,广泛应用于通信、局域网、光纤到户、视频传输、光纤传感、测试仪器仪表等。

    国内光纤宽带渗透率基本见顶,未来海外需求、5G通讯和IDC数据中心是驱动插芯及套筒增长的新动力。2012-2016年陶瓷插芯增长主要由国内光纤到户(FTTH,Fiber To The Home)驱动,目前光纤用户渗透率已经达到较高水平,根据工信部的数据,2020年光纤用户渗透率已达93%。国内光纤渗透率基本见顶。

    东南亚、非洲与拉美等地,光纤渗透率均较低,未来海外光纤入户的需求是拉动陶瓷插芯与套筒增长的重要动力。

    根据Point Topic预测,2021年底全球FTTH/P/B用户约为7.874亿户,占固定宽带用户比例为62%,到2030年底,全球将达到12亿,75%的固定宽带用户将使用FTTH/P/B,年复合增长率为4.79%。

    5G基站与IDC建设持续增长,光纤布线场景需求旺盛。

    光纤是5G基站之间信息传输的主要媒介,具有网络带宽高、传输质量稳定且运维成本低的特点。2021年底中国累计建成并开通5G基站142.5万个,根据前瞻研究院的预测,2025年国内5G宏基站会达到422万座。

    2022至2025年需要新建279.5万座5G基站,年复合增长率31.30%。此外,近年来云计算、大数据、物联网以及人工智能等技术的快速发展和传统产业的数字化转型,数据量呈现几何级增长,带来海量的数据存储、处理需求。

    未来公有云与产业数字化转型将成为带动数据中心发展的主要动力,根据科智咨询的预测,IDC产业在未来2-3年将继续实现年均35%左右的增长。数据中心服务器的主设备与通讯设备之间建设涉及到大量的光纤布线场景,光纤陶瓷插芯及套筒市场需求将持续受益于IDC市场的高速发展。

    3.3. 燃料电池:从隔膜材料出发,拓展系统级应用

    燃料电池是一种使用非燃烧过程,利用燃料气和氧气以电化学反应方式将化学能转化为电能的装置,具有无污染、成本低、效率高等优点。

    燃料电池是把燃料所具有的化学能直接转换成电能,与干电池、蓄电池等贮存电能的储能装置不同,燃料电池本质上是发电装置。燃料电池主要分为6类:固体氧化物燃料电池(SOFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC)、直接甲醇燃料电池(DMFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔断碳酸盐燃料电池(MCFC)和碱性燃料电池(AFC)。

    根据E4tech统计数据,PEMFC是目前全球主流燃料电池类型,2020年兆瓦出货量占全部燃料电池出货量的78.08%,其次是SOFC,占比为11.19%。SOFC采用全固态电池结构,单电池由阳极、阴极和固体氧化物电解质组成,阳极为燃料发生氧化的场所,阴极为氧化剂还原的场所,两极都使用薄陶瓷膜用作催化剂。

    三环集团的陶瓷燃料电池隔膜板作为SOFC的核心部件,有两个作用:一是利用氧离子浓度差以及高温所提供的能量在阴极与阳极之间传递氧离子,二是对燃料及氧化剂进行隔离。SOFC的不断发展会推动燃料电池隔膜板需求的增长。

    三环集团SOFC产品主要有燃料电池隔膜板、SOFC单电池等,目前已成为全球SOFC电解质隔膜、SOFC单电池的主要供应商。

    目前,SOFC技术在美国与日本等发达国家已日趋成熟,已开始进入商业化应用初级阶段。其中,美国以Bloom Energy为代表,BE作为全球范围内最大的SOFC公司,总装机量已经超过350MW,主要发展SOFC大型商用分布式发电。

    在SOFC燃料电池中,关键材料之一就是电解质,氧化锆陶瓷由于良好的耐高温性能,并能制备成足够薄的电解质隔膜,可在很大氧分压范围内具有良好的氧离子导电特性,因而可以应用于固态氧化物燃料电池。三环集团于2004年研发生产燃料电池电解质基片,已经掌握了从粉料分散到烧结的全套工艺技术,产品质量稳高且生产成本低,和国外竞争者比较优势明显,目前已成为全球固体氧化物燃料电池隔膜板的主要供应商之一,同时也是Bloom Energy 电解质隔膜的核心供应商,长期以来占据70~80%的份额。

    定增投产研发基地,攻坚SOFC电池研发。

    2021年定增建设深圳三环研发基地项目,重点开发工商业用的固体氧化物燃料电池,拟用作固定式发电设施,实现60%以上的发电效率。2022年公司高温燃料电池发电系统已取得新突破,具有国内自主知识产权的35kw固体氧化物燃料电池系统研发成功,目前正在示范运行3台系统,装机容量突破100kw,交流发电净效率高达64.1%,并实现了连续1000小时并网发电,是国内首个百kw级的大功率固体氧化物燃料电池示范应用。

    SOFC电池系统的成功开发,标志着三环掌握了从材料到单电池、电堆,乃至整个系统的研发和生产能力。

    我国SOFC过去20年的时间都处于萌芽状态,技术研发基本停留在科研院所的实验室内,近年来,各级政府的高度重视燃料电池行业,国家出台了多项政策,鼓励燃料电池行业发展,随着三环集团示范应用项目的落地,公司有望引领国内SOFC商业化应用的发展。SOFC有较高的电流密度和功率密度,且相比于PEMFC不必使用贵金属作催化剂,能提供高质余热,能量利用率更高。

    此外SOFC具有燃料适应性广,可以直接使用氢气、一氧化碳、天然气、液化气、煤气及生物质气等多种碳氢燃料。SOFC目前主要应用在固定式发电领域,如工业用大型固定式发电站、小型家庭热电联供系统、数据中心备用电源等场景。

    随着环保要求趋严、技术进步等因素驱动下,SOFC商用化进程将继续加速,未来有望向无人机、新能源汽车、航空航空、船舶、储能电池、制氢、热电联产等场景扩展,市场前景广阔,根据Markets and Markets预计, 2020年全球固体氧化物燃料电池市场规模为7.72亿美元,到2025年将达到28.81亿美元,年复合增长率为30.1%。

    此外,公司有部分陶瓷基座产品用做IGBT大光板。

    大光板是大尺寸无刻糟陶瓷基板的俗称,是大功率lGBT用衬底板。IGBT需要能耐大电压、大电流,以及散热性强的陶瓷基板做封装,最常用的陶瓷材料是氧化铝,部分模块厂商在高性能产品上采用氮化铝或氮化硅陶瓷基板,增加散热效率,提升模块功率密度。

    随着新一代半导体在新能源终端的不断渗透,光伏产业与新能源汽车的市场占有率的提高,IGBT大光板前景广阔,有望成为公司陶瓷基片的新增长点。

    陶瓷劈刀,又名瓷嘴,是在半导体封装行业中不可或缺的一种特种陶瓷工具。

    在IC封装中,有三种常规方式用来实现芯片和基板的电路连接:倒装焊、载带自动焊和引线键合。而目前封装75%-80%连接方式为引线键合,主要运用于低成本的传统封装,中档封装,内存芯片堆叠等。而陶瓷劈刀就是引线缝合中最重要的消耗品工具。

    “引线键合”运作方式类似于微型“缝纫机”,能够利用极细的金属线将一块芯片缝到另一芯片或衬底上,陶瓷劈刀的作用类似于穿针引线的“缝衣针”。而一台焊线机在满荷载的工作状态下每天需要键合几百万个焊点,每个陶瓷劈刀都有其固定的使用寿命,一旦达到额定次数就需要更换新的劈刀,因此陶瓷劈刀就成为了引线缝合中最重要的消耗品。

    2020年,公司定增募集资金,投产陶瓷劈刀产业化项目。

    公司在借鉴原有陶瓷插芯制备技术的基础上,自主设计陶瓷劈刀生产线,打通了从设计、粉体、成型、烧结毛坯到加工、检验的全流程,已经完成了配方研制、多个规格的劈刀结构设计及产业化生产工艺开发。作为芯片封装领域的必要耗材,受益于下游封装测试行业的快速发展及国产替代趋势,陶瓷劈刀发展前景广阔。

    陶瓷劈刀的应用客户群体主要是LED光电封装和半导体IC芯片封装,90%的市场集中分布在中国大陆及台湾地区、东南亚。根据公司2020年非公开发行预案数据,2020年陶瓷劈刀的全球市场需求约为4,200万只/年,中国大陆大约占据其中70%份额。

    预计未来5年,随着5G商用、物联网的发展,LED需求也呈现上涨趋势,陶瓷劈刀的市场规模预计每年将会有5%-10%左右的增长。

    4 盈利预测和估值

    4.1. 盈利预测

    电子元件及材料:MLCC是公司的基本盘业务之一,也是公司未来的重点发展业务。

    当前三环集团MLCC产品毛利率接近50%,垂直一体化生产与部分粉体自制是MLCC毛利率较高的重要因素。2022年MLCC下游需求疲软,预计下半年乃至2023年需求会逐渐回升,将会带动MLCC产品价格与毛利率的增长。

    根据下游需求情况,公司目前减缓了定增投产计划,当前MLCC月产能约为200亿颗/月,2023年能够扩产到400亿颗/月。未来公司将会重点发展高容MLCC产品,5G通讯、新能源与汽车电子是公司未来重点方向。

    陶瓷基片与浆料为公司传统业务,主要用于片式电阻的生产。公司在德阳三环新建两期生产基地,用于升级并扩产氧化铝陶瓷基板,2022年都7月实现达产。预计2022-2024年营业收入为21.03/31.55/41.01亿元。

    通信部件:三环集团为光纤陶瓷插芯全球龙头,整体市占率达到70%以上,未来目标是继续开展海外用户市场。

    公司目前插芯产能约为3亿只/月,毛利率超过50%,行业需求与市场价格都相对稳定。未来随着海外光纤入户、5G与IDC的建设,预计光纤陶瓷插芯与套筒的需求仍将保持稳定增长。手机陶瓷后盖类业务由于毛利率较低,未来不作为公司重点发展方向,整体保持平稳状态。预计2022-2024年营业收入为19.36/23.23/27.88亿元。

    半导体部件:2020年公司在晶振PKG领域全球市占率约为30%,公司未来将会重点发展SAW滤波器陶瓷封装基座,2021年已经通过韩国、中国台湾与日本部分客户的认证,SAW滤波器PKG出货量的提升也带动了PKG产品毛利率的增长。

    目前PKG产能为20亿只/月,预计2022年底会达到25亿只/月,2023年会扩产到30亿/月。预计2022-2024年营业收入为12.87/19.31/23.17亿元。

    压缩机部件:该业务不作为公司未来重点发展方向,将保持平稳。预计2022-2024年营业收入为1.17/1.17/1.17亿元。

    其他业务:SOFC领域,公司已经掌握了从电池材料到整个电池系统的研发和生产能力,是全球SOFC电解质隔膜与单电池的主要供应商。

    公司长期以来给全球范围内最大的SOFC公司Bloom Energy供应电解质隔膜,2022年更是首次实现了国内的百kw级的SOFC并网示范应用。随着政府出台政策鼓励燃料电池行业发展,公司有望成为未来国内SOFC商业化应用的首批受益者。

    公司在2020年定增募集资金,进入陶瓷劈刀生产领域。“半导体芯片封装用陶瓷劈刀产业化项目”计划达到产能1800万只/年,目前产能为1200万只/年,预计2023年全部达产。

    公司自主设计陶瓷劈刀生产线,原料配方与生产流程全部打通,毛利率稳定,未来以增加市场份额为主,预计业务稳定增长。预计2022-2024年营业收入为14.81/16.50/16.84亿元。

    公司高毛利产品占比持续提升,国内电子陶瓷元件龙头地位稳固,定增投产项目打开未来成长空间。我们预计公司2022-2024年实现营业收入69.24/91.75/110.1亿元,归母净利润22.36/27.86/33.84亿元。对应PE分别为24.75/19.87/16.36倍。

    5 风险提示

    SOFC燃料电池研发不及预期:深圳三环研发基地重点提升SOFC燃料电池与MLCC等领域的研发实力,固体氧化物燃料电池制备技术及产品、高端MLCC技术壁垒较高,产品认证周期长,研发难度较大,存在研发失败的风险。

    MLCC、PKG新增产能无法消化:新增产能规模较大,高容量系列MLCC扩产项目与5G通信MLCC扩产技术改造项目新增MLCC年产能合计为5,400亿只,约为公司2021年MLCC销量的5倍。公司同时也在增加PKG基座、陶瓷基板与半导体陶瓷劈刀的产能,公司需扩大销售规模,保持较高的产能利用率才能覆盖新增资产所产生的折旧费用及其他各项运营成本,进一步提升经济效益。

    宏观消费需求不及预期:MLCC下游需求大部分为消费电子、家电与汽车电子领域,下游需求受经济形势的影响较大。2022年受宏观经济的影响,MLCC下游需求持续低迷,公司与代理商积压了大量库存,产品价格也持续走低。

    未来全球地缘政治冲突、国内疫情影响以及高通货膨胀等,将会继续影响2022下半年MLCC市场需求,行业需求反转的时间无法确定。

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