通信行业深度报告：把握物联网心跳，晶振行业迎发展良机.pdf

本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 1 资料来源： wind（来自 wind一致 性 预测 ） 、民生证券研究院通信行业 行业 研究 /深度报告 把握物联网心跳 ，晶振行业迎发展良机 深度研究报告 /通信行业 2018 年 3 月 16 日 Table_Summary 报告摘要： 晶振产品不可或缺，国内企业 份额逐年提升 晶振 产生时钟信号 ， 是数字电路必不可少的组成部分 ， 在电子科技领域被称之为产 业之盐 、 数字电路的心跳 发生器 。 根据日本水晶工业协会数据， 全球 晶振市场份额 ， 日本企业占比最高 ， 2016 年达 49.9%， 但 正呈现逐年下降趋势 ，其次是中国台湾地区和美国 。 国内企业份额 虽然 占比为 7.9%，位居第四， 但 市场份额正逐年 提升 。 2016 年 全球前十大晶振企业 日本 6 家、台湾 3 家、美国 1 家，国内企业已经接近入门门槛 ， 技术 日渐 成熟， 已 可以提供 各主流 产品 型号 ， 2017 年 部分企业 有望 进 入 全球 前十 。 物联网推动新一轮产业变革， 百亿级新设备将接入网络 物联网是继 个人计算机、互联网之后的又一轮产业变革 。 5G 技术将全面推动万物互联 时代 到来 ， 5G 定义的 三大 应用 场景 海量机器类通信、超高可靠低时延通信、增强移动宽带，将由传统的人 与 人通信技术，拓展到 人与物、物与物的通信 。爱立信预测物联网设备 全球 将 由 2016 年的 160 亿个，增加到 2022 年的 290 亿个，年均增加 10%。 物联网在智慧城市、消费电子 、智能家居、车联网等领域正带来数以 十 亿计的新 设备 ， 晶振 是数字 终端必不可少的基础器件之一 ， 是物联网应用的上游行业， 市场 空间 将随之 增加 。 国产化 替代， 国内企业迎 发展良机 国内晶振企业 近年 产 品研发与生产工艺提升， 借助产业 扩张 以及 国产化替代趋势 ，通过 对客户定制化需求的快速响应， 正在加快 发展 。 2016 年 晶振 进口 同比 增长35%，而 2017 年国内进口 晶振 342 亿只晶振 与 2016 年持平， 显示 国产化替代已在进行中 ， 量级 达百 亿 只 。 建议关注： 泰晶科技；三环集团 。 泰晶科技 DIP 晶振产量 居全球前列， SMD 产品 获得 联发科 认证， 相关 封装设备研发成功 ，募投项目产能释放 。三环集团 提供 SMD 陶瓷基座， 全球仅日本京瓷、住友、 NTK、三环 四家 可以 提供，且在 2017 年 NTK 计划 退出 。 三环产品已获得国内外客户认可 ，产销量不断提升 。 风险提示： 物联网行业进展不及预期 ；行业竞争导致毛利率大幅下降； 行业技术更新加快，国内企业技术升级落后 。 盈利预测与财务指标 代码 重点公司 现价 EPS PE 3 月 15 日 2017E 2018E 2019E 2017E 2018E 2019E 300408 三环集团 24.10 0.63 0.91 1.26 38 26 19 603738 泰晶科技 25.92 0.56 0.86 1.23 46 30 21 Table_Invest 推荐 维持评级 Table_QuotePic 行业与沪深 300 走势比较 资料来源： Wind，民生证券研究院 Table_Author 分析师：杨锟 执业证号： S0100517110001 电话： 021-60876701 邮箱： yangkunmszq 研究助理：杨妙姝 执业证号： S0100118010011 电话： 010-85127532 邮箱： yangmiaoshumszq 深度研究 /*行业 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 2 目录 一、 晶振 数字电路的心跳发生器 . 3 （一）全新应用场景，打开行业增长空间 . 3 （二）无源晶振产量占 主导 . 4 （三）晶振的封装结构， SMD 是占主导 . 6 （四）片式化、高精度、低功耗是晶振趋势 . 7 二、 产业竞争格局 日本主导，国内追赶 . 8 （一）全球市场日本呈逐年下降趋势，国内份额提升 . 8 （二）领先企 业日本居多，国内企业仍有一定差距 . 9 （三）国内厂商生产技术不断取得突破 . 11 （四）产业政策支持，推动国内晶振行业不断向前 . 11 三、 物联网 时代万物互联，晶振产业受益 . 12 （一）产业下游应用丰富 . 12 （二）物联网浪潮袭来， 5G 加速万物互联 . 13 （二）手机、汽车 等下游产业结构升级，晶振需求提升 . 15 （三）伴随物联网以及国产化替代，国内企业迎高速增长期 . 17 四、 建议关注 . 19 五、 风险提示： . 20 深度研究 /*行业 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 3 一、 晶振 数字电路的心跳发生器 （一）全新应用场景，打开行业增长空间 晶振 为数字电路系统提供基本的时钟信号，在数字电路中不可或缺，被称之为信息产业之盐；也有人称之为数字电路的心脏，是心跳发生器。 晶振 主要功能性材料是二氧化硅（ SiO2）结晶体， 二氧化硅 形态规则、晶莹、透明，因此也被称为“水晶”。水晶材料作为机械能和电能的转换元件，经过切割、打磨等精密工序加工制成晶片后，在其两端镀上金属电极，在电流作用下由于逆压电效应便产生谐振，从而在特定的条件下具有固定的振动频率。水晶材料还具备一定的温度特性、老化特性和频谱特性，当外加电压的频率与水晶材料固有的频率完全一致时，电路中的电流便达到最大，体现了其谐振特性 。 资料来源： 泰晶科技招股说明书， 民生证券研究院 石英晶体元器件行业的发展迄今为止大致经历了四个阶段：启蒙期（ 1880-1939）、开发期（ 1940-1969）、发展期（ 1970-1989）、快速发展期（ 1990-至今）。 早在 1880 年就发现了水晶的压电现象 (电气特性 )， 1922 年发明了石英晶体振荡器。 上世纪六、七十年代以来，随着世界电子科技水平的迅猛发展，世界石英晶体谐振器市场迎来了持续快速的增长。作为标准频率源或脉冲信号源，石英晶体谐振器提供了高精度的频率基准，逐步由高端军用电子设备应用拓展到民用电子产品的广阔领域中，被广泛的应用于消费类电子产品、小型电子类产品、资讯设备、移动终端、网络设备和汽车等领域，成为电子工业的基础元器件。基于其优良的特性和低成本的优势，石英晶体在未来较长的时期内是其他元器件所难以替代的。 20 世纪 90 年代至今，数字电子技术的发展，现代社会进入信息时代。在市场强劲需求的推动下，石 英晶 体元器件行业获得迅猛发展和成长，石英晶体应用领域得到进一步拓展。 图 2： 石英晶体 元器件行业的 发展历程 图 1： 水晶形态 深度研究 /*行业 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 4 资料来源： 惠伦晶体 招股说明， 民生证券研究院 （ 二 ） 无源 晶振 产量 占主导 晶振 分为有源晶振和无源晶振。无源晶振需要 借助于时钟电路才能产生振荡信号，自身无法振荡起来， 有两个引脚，没有所谓的正负极，又称石英晶体谐振器 （ crystal） 。 部分无源晶振也有四个引脚，但其中 2 脚 是 对角线相连的 且与外壳相 通 ，只起焊接固定作用 ，因此只有两个引脚有效。 有源晶振 又称石英晶体振荡器 （ oscillator） ， 是一个完整的谐振振荡器， 其 中除了石英晶体外，还有晶体管和阻容元件，因此体积较大 ； 一般有四个引脚， 通常的接法：一脚悬空，二脚接地，三脚接输出，四脚接电压。 图 3： 石英晶体元器件分类 资料来源： 泰晶科技招股说明书， 民生证券研究院 有源晶振在 稳定度等方面好于无源晶振， 主要 应用在精密测量、无线基站 等领域 ， 但 有源晶振 的信号电压 是固定的，需要选择好合适输出电 压 ，灵活性较差，而且价格高 。 有源晶振按深度研究 /*行业 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 5 功 能和实现技术的不同，又可分为温度补偿晶振（ TCXO）、压控晶振（ VCXO）、普通晶振（ XO）、恒温晶振（ OCXO）。 表 1：有源晶振分类、特点、应用及频率范围 分类 特点 应用 频率范围 温度补偿晶体振荡器（ TCXO） 是通过附加的温度补偿电路使由周围温度变化产生的振荡频率变化量削减的一种石英晶体振荡器。石英晶体振子频率温度漂移的补偿方法主要有直接补偿和间接补偿两种类型。 测试设备 1MHz-160MHz 电压控制晶体振荡器（ VCXO） 是通过施加外部控制电压使振荡频率可变或是可以调制的石英晶体振荡器。在典型的 VCXO 中，通常是通过调谐电压改变变容二极管的电容量来“牵引”石英晶体振子频率的。 移频直放站、测试设备、蜂窝基站 1MHz-200MHz 恒温控制晶体振荡器（ OCXO） 是利用恒温槽使晶体振荡器或石英晶体振子的温度保持恒定，将由周围温度变化引起的振荡器输出频率变化量削减到最小的晶体振荡器。 移动通信基地站、国防、导航、频率计数器、频谱和网络分析仪等设备、仪表中 1MHz-160 MHz 资料来源： 搜狐科技， 民生证券 研究院 无源 晶振 没有电压的问题，信号电平是可变的，由 起振电路来决定的， 相 对于有源晶振其信号质量较差，通常需要精确匹配外围电路 ， 更换不同频率的晶体时 ， 周边配置电路需要做相应的调整 。 但 由于成本低、 适应多种电压等 特点，在市场中占据较大份额。 2013 年全球 晶体振荡器 器件市场中，无源晶振产量占约 89%，有源晶体占比 仅 10%左右 ，但单个有源晶振价值量要高于无源晶振。 图 4： 晶体 振荡器类别产量占 比 资料来源： Consulting Services & Associates LLC， 民生证券研究院 深度研究 /*行业 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 6 （三）晶振 的封装结构 ， SMD 是占主导 按 封装 方式 不同，石英晶体谐振器可分为 DIP（ dual inline-pin package，双列直插式封装技术） 和 SMD（ Surface Mounted Devices，表面贴装器件） 两大类。 DIP 晶振 主要应用领域为个人电脑、家用电器、电子玩具、石英钟表、各型计时器件等 ， 以上 终端产品提供给微型元器件的安装空间相对充裕 。 SMD 晶振具有 尺寸小、易贴装 特点 ， 主要 用于空间相对较小的电子产品中 ，在 移动终端、通讯 设备的产品升级周期加快的背景下 ， 呈现稳步增长的态势 ，已成市场主流形态 。 表 2： DIP、 SMD 谐振器 封装 分类及特点 分类 制作原理 特点 DIP 谐振器 DIP 谐振器一般采用金属封装，使用真空封装或氮气封装完成后拥有若干根长引线。内部芯片通过接点用导线连接到封装外壳的引线上。 DIP 谐振器能够通过将其引线插入印刷电路板（ PCB）上预先钻好的安装孔中，暂时固定后在基板的另一面进行焊接，形成可靠的焊点，建立长期的机械和电气连接， DIP 谐振器主体和焊点一般分布在基板的两侧。 适合在 PCB 上穿孔焊接，操作方便，易于 PCB 布线；但体积也较大，难以实现在 PCB 上的高密度组装。 SMD 谐振器 SMD谐振器的制作需先在基座内置入相应尺寸的石英晶片，并使该晶片的电极通过导电胶固定到基座内部电极，最后采用真空封装或者氮气封装技术将基座与上盖封合。 SMD 谐振器基座无引线，通过其焊接端子与电路基板上相应的焊盘图形进行焊接，主体和焊点一般分布在基板同侧。 组装密度高，体积和重量只有传统 DIP 谐振器的 1/10 左右；便于机械手插装，适于自动化生产；可靠性高，抗震能力强；焊点缺陷率低；高频特性好；抗电磁和射频干扰能力强。 资料来源：惠伦晶体招股说明书，民生证券研究院 图 5： DIP 封装 晶体谐振器 图 6： SMD 封装 晶体谐振器 资料来源： 泰晶科技官网， 民生证券研究院 资料来源： 泰晶科技官网， 民生证券研究院 DIP 和 SMD 形态 封装 的 晶体谐振器 基本构造单元 ， 主要包含有： 外壳（ DIP） /上盖（ SMD） 、晶片、基座 ， 引线 （ DIP） 。其中 SMD 的上盖材质又可分为陶瓷或金属，对应称之为陶瓷封装或金属封装，金属封装相对于陶瓷封装， 在耐热、 稳定性、 以及 产品 尺寸 等方面占有优势，但成本较高。 深度研究 /*行业 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 7 图 7： DIP 晶体谐振器 结构 图 8： SMD 晶体谐振器 结构 资料来源： 龙旗控股 ，民生证券研究院 资料来源： 龙旗控股 ，民生证券研究院 表 3： DIP、 SMD 典型产品价格及趋势 厂商 类型 产品型号 平均售价 变动率 2014 2013 2012 平均售价 变动率 平均售价 变动率 平均售价 泰晶科技 DIP TF-206 0.144 -0.0766 0.156 -0.0179 0.158 0.0783 0.172 SMD M3225 0.344 -11.90% 0.391 -10.07% 0.435 慧伦晶体 SMD M3225 0.42 -0.1167 0.476 0.1385 0.552 资料来源： Wind，民生证券研究院 （ 四 ） 片式化 、高精度、低功耗是 晶振 趋势 电子产品正在向小型化、高精度 、低功耗节能等 方向发展，对晶振等元器件也提出了同样的要求 。 SMD 封装具有尺寸小 ，易贴装等特点 ，已经成为市场主流 。 目 前全球石英晶体元器件片式化率约为 70%，日本的片式化率最高，在 80%以上；根据国家十二五规划，至 2015 年末，我国本土的片式化元器件将占总数的 40%，国内 晶振产品 片式化率还相对较低 ；近年随着国内企业 SMD 晶振 产能释放 ，我国的片式化率正在逐年提升。 表 4： 晶振 发展趋势 趋势 具体内容 产品尺寸向微型化、片式化发展 半导体制造工艺为智能电子产品、移动终端等产品向小型化发展奠定了技术基础。石英晶体谐振器需要适应其小型化发展的工艺要求和自动贴装工序的技术要求，向微型化、片式化方向发展。特别是 MEMS 技术的有效应用也为石英晶体的加工提供了技术借鉴和技术启发。 产品性能向高精度和低功耗发展 石英晶体谐振器为电子产品提供稳定的时钟频率，其精度和稳定度对下游产品的质量、性能以及后期维护成本具有至关重要的影响，而石英晶体谐振器产品的微型化和片式化则对其精度和稳定度提出更大挑战，由于下游应用的高要求，产品将向更高精度与更高稳定度发展。同时，电子产品在移动终端小型化的同时，功能也逐渐增多，耗电量急剧增加，减少硬件能耗成为延长电子设备续航时间的现实选择。作为电子产品的重要元件，石英晶体谐振器产品也需要向低电压、低功耗发展。 资料来源： 泰晶科技招股说明书， 民生证券研究院 深度研究 /*行业 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 8 随着电子产品逐渐向小型化方向 发展，各大晶振生产厂商 不断 推出 更 小 型号 产品。封装尺寸大小 逐年下降 。 晶振封装 尺寸 由大到小 有 5*7mm、 60*35mm、 50*32mm、 40*25mm、 32*25mm、20*25mm、 20*16mm、 20*12mm、 16*12mm 等 规格 ，目前主流 应用 SMD 晶振 规格为 3225，而小型 电子产品如 智能手环 已开始 应用 2012 晶振 。 图 8： 晶振 小型化趋势 资料来源： 亿金电子， 民生证券研究院 二、 产业 竞争格局 日本 主导 ，国内追赶 （ 一 ） 全球市场日本 呈逐年下降趋势 ， 国内 份额提升 全球石英晶体元器件厂家主要集中 在日本、美国、台湾地区及中国大陆。就行业市场特点而言，日本厂商 行业领 先 ，产品档次高，产值最大；美国厂商研究水平高，但产量较小，以军工产品为主；台湾地区及中国大陆厂商大多数的原材料、机器设备来自于日本和欧美等国，对市场的反应速度较快，近年来经过对设备和生产工艺的不断改进，产品达到或接近国际先进水平，并拥有生产成本的优势。 根据日本水晶工业协会公布数据， 日本 市场份额正呈现逐年下降趋势， 2011 年的市场份额为 59.3%， 2013 年下降至 51.6%， 2016 年下降至 49.9%。在日本厂商因 经济发展滞缓和生产成本压力退出部分细分市场的情况下，台湾地区及中国大陆厂商把握住了承接产业转移的契机 ，国内部分行业领先企业凭借多年的研究开发和生产实践积累的技术实力和工艺改进能力，学习并掌握了所需的技术和工艺流程，并在原有的基础上进行技术升级，加快新产品投产速度，逐渐缩小了与国际先进企业的技术差距，凭借生产成本的优势， 获得了长足发展。 且日本、台湾等企业在国内设厂，国内晶振产品从产量上一跃成为石英晶体元器件生产大国。 2016 年国内市场份额占比达 7.9%（不包含外资品牌在国内生产产品），排名世界第 四位。 图 9： 全球 主要产地销售额占比 图 10： 2016 年石英晶体元器件全球市场份额分布 深度研究 /*行业 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 9 资料来源：日本水晶工业行业协会，民生证券研究院 资料来源：日本水晶工业行业协会，民生证券研究院 近年来我国电子信息行业发展迅速，手机、计算机等数字终端产品的快速迭代，对石英晶体元器件市场发展形成有力的支撑作用。 目前国内约有上百家晶体谐振器厂商，产品涵盖各主流型号 ， 根据压电晶体行业协会（ PCAC）的预测，预计 2016 年我国音叉晶体谐振器、微型SMD 高频晶体谐振器的销量分别为 85.1 亿只和 100.6 亿只，销售额分别为 14.6 亿元和 49.3亿元。预计未来几年，我国石英晶体谐振器市场规模 将保持快速增长。 图 11：全球石英晶体市场规模（百万美元） 图 12：我国石英晶体市场规模（百万元） 资料来源：中国电子元件协会，民生证券研究院 资料来源：中国电子元件协会，民生证券研究院 （ 二 ）领先 企业 日本居多，国内企业 仍有一定 差距 2016 年 行业 收入排名世界前十的公司 ， 日本企业 六家且排名靠前 ， 中国 台湾企业 三家，美国一家 ， 国内企业如泰晶科技、惠伦晶体 、东晶电子、紫光国芯 等 正处于追赶期，营收与行业前五仍有较大 差距，但中国企业的整体市场份额正在逐年增加 ， 其中泰晶科技 DIP 晶振产量已经居全球前列 ， SMD 晶振 产能 在逐年 扩产 ， 2017 年营收有望进入 全球 前十 。 图 13： 全球及中国主要厂商收入情况 （百万美元） 图 14：全球主要厂商收入份额情况 深度研究 /*行业 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 10 资料来源： wind，民生证券研究院 资料来源 ： wind，民生证券研究院 表 5： 全球重要 晶振企业 简介 主要 厂商 简介 国家 &地区 Epson Toyocom 爱普生拓优科梦株式会社，是由 Seiko Epson 的石英器件事业部和 Toyocom 于 2005 年 10 月合并而成， Epson Toyocom 是全世界产能最大、技术最先进、产品线最丰富的石英晶体产品生产商 ， 产品覆盖石英材料、基座 以及精微化、高度品质频率产，其系列齐全应用领域十分广泛。 日本 NDK 日本电波工业株式会社，是世界最大的石英晶体元器件生产企业之一。从 1949 年开始石英晶体谐振器的制造、销售， 1958 年成功实现人工水晶培育产业化。 NDK 在日本土、中国大陆马来西亚美均建有自己的工厂和销售网络。 日本 TXC 台湾晶技是最大的专业频率控制元件造商。主要从事插式（ DIP）表面贴装式表面贴装式（ SMD）石英晶体系列产品的研发、设计生与销售。 中国 台湾 KCD 日本京瓷株式会社其前身是 1959 年在日本京都成立的京都陶瓷株式会社。京瓷公司的大多数产品与电信有关，包括无线手机和网络设备、半导体元件、射频和微波产品套装、无源电子元件、水晶振荡器和连接器、使用在光电通讯网络中的光电产品。 日本 KDS 大真空株式会社，主要生产石英晶体元器件，产品广泛用于移动电话、汽车设备、通信设备、 数码产品、仪器仪表等领域 日本 Vectron 威克创国际有限公司，成立于 1992 年，是世界领先的频率发生和控制元器件产品的设计、生产和营销商。产品广泛应用于电信、数据通信、频率合成器、定时、导航、军事、航空航天和仪表系统等领域。该公司总部位于美国哈德逊，在北美、欧洲和亚洲均有自己的销售网络和办事处， 2017 年 10 月， Microsemi 宣布以 1.3 亿美元收购 Vectron International 计时业务。 美国 SIWARD 希华晶体科技股份有限公司，成立于 1988 年，是台湾较大的石英晶体谐振器制造商，产品包括人工水晶、石英体振荡器滤波温度补偿型及电压控制型产品等，应用领域包括收发器、 移动话卫星通信 GPS 、微型 、计算机、家电等。 希华晶体在中国台湾日本都拥有自己的工厂 中国 台湾 Hosonic 鸿星国际电子有限公司，于 1979 年成立于台湾 ， 起先主要从事电阻和电容的生产，自从 1991年引进第一条石英晶体生产线以来，便开始专注于石英晶体及元器件的生产。目前该公司已形成了以生产石英晶体陶瓷电容器厚膜电阻器为主的系列化产品生产线。该公司在大陆拥有多个生产基地，代表处及分销网络遍布全球。 中国 台湾 惠伦晶体 成立于 2002 年，专业生产各种型号、规格和封装形式石英谐振荡器。产品以出口外销为主，要供给美国、新加坡及香港台湾等家和地区荡器。产品以出口外销为主，要供给美国、新加坡及香港台湾等家和地区。 中国 泰晶科技 成立 2005 年，主要从事石英晶体谐振器的研发、生产和销售，其中核心产品为各种型号的音叉晶体谐振器（含 DIP、 SMD）和 SMD 高频晶体谐振器。 中国