电子元器件之石英晶振专题报告:TWS、5G、IoT需求驱动行业发展

发布时间:20-01-1820:28

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1.石英晶振:最广泛应用的时间和频率元件

石英晶振,是石英晶体谐振器的简称,是石英晶体元器件的核心产品,是利用电信号频率 等于石英晶片固有机械谐振频率时晶片因压电效应产生谐振现象的原理制成的谐振器件。 晶振是用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作,以提供稳定、精确 的单频振荡器,是核心的时间元件和频率元件。

石英晶体元器件的主要功能性材料是二氧化硅(SiO2)结晶体,其形态规则、晶莹、透明, 因此也被称为“水晶”。水晶具有稳定的物理化学特性,它不仅是较好的光学材料,而且 是较好的压电材料。水晶材料在外部压力的作用下产生形变,同时产生电极化,极化强度 与压力成正比,这种特性被称为“正压电效应”。反之,当将电场作用于水晶材料时会产 生形变,形变大小随电场强度成正比,此特性被称之为“逆压电效应”,此效应的存在使 得水晶材料在电场作用下产生应力而形变,从而产生机械振动,获得特定的频率。

根据频率特性,常见的石英晶体谐振器分为如下两类:

低频晶体谐振器的主要频率范围为 KHz 级,因其水晶材料采用音叉形状切割工艺,也被称 为音叉晶体谐振器。按晶振的功能和实现技术分类:可以将晶振分为温度补偿晶体振荡器 (TCXO)、压控晶体振荡器(VCXO)、普通晶体振荡器(SPXO)、恒温晶体振荡器(OCXO)。

石英晶体谐振器下游应用领域为电子类产品,其市场的增长很大程度上依附于电子类产品 的增长。近年来智能手表的兴起,以及 TWS 无线耳机的普及,基于对未来新兴电子产品的 乐观预期,对石英晶振的需求会大幅增加。

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,石英晶体谐振器在未来 较长的时期内是其他元器件所难以替代的。在日本,石英晶体谐振器被称为“工业之盐”。

随着我国电子信息产业的高速发展,信息产业整体技术的稳步提升,相关产业集群效应优 势明显,电子信息产业制造中心地位进一步增强。石英晶体谐振器行业作为电子信息产业 的基础一直以来就是我国重点扶植和发展的基础产业之一。自上世纪九十年代初期以个人 电脑(PC)为代表的资讯设备逐步普及并形成规模量产以来,我国石英晶体谐振器行业成 长迅速,各类产品市场规模逐年递增。

从行业规模看,根据 CS&A 数据,全球石英元件(谐振器、振荡器等)市场规模约 30 亿 美元左右,整体市场规模相对稳定。

2. TWS、IoT、5G、车载下游高景气,小型化、高频等产品需求 旺盛

晶体谐振器作为频率控制和频率选择的基本元件,位于电子信息产业链的前端,是电子信息制造业的重要组成部分,应用领域十分广泛。大致可分为以下几大领域:

(1) 移动终端,最主要的是指智能手机,除此之外还包括智能手表、PDA、手持游戏 机、手持 POS 机等。

(2) 消费类电子产品,通常包括手提电脑、平板电脑、照相机、耳机、音响等。

(3) 通信网络,在通信网络通常分有线通信和无线通信。有线通信涵盖的技术领域包 括:光传输网络、数据处理、连接功能等。

(4) 医疗电子,石英晶体具有很高的频率稳定性,同时对温度和力也很敏感。晶振广 泛应用于心脏起搏器、CT 机、核磁共振仪、血压计等医用电子仪器仪表中。

(5) 汽车电子,在汽车电子方面,石英晶体元器件主要用于汽车导向、功能控制、电 子地图、电子定位仪和汽车音响系统。

(6) 家用电器,石英晶体元件在彩色电视接收机上的主要用途是用于副载频恢复振荡 器、计时、制式转换和遥控。在音像制品方面主要用于录像机、摄像机、VCD、 DVD、CD、数字像机和数字收音机等。

石英晶体谐振器广泛应用于工业、民用和军事等电子产品领域,部分应用终端对石英晶体 谐振器需求量如下表所列:

石英晶振是 5G 技术中最核心的电子零部件,作用是提供基准时钟信号,以及接收传输信 号。由于 5G 对使用网络设备要求非常高,网络设备所要处理的数据工作量大,而设备电 路中需要通过晶振与其他元件的配合使用下达命令从而获得脉冲信号源得以工作,这就意 味着 5G 对晶振稳定性、可靠性有很高的要求。为了满足 5G 的要求,智能产品要配置高端 快速的 5G 产品就必须搭配高精度的小型贴片晶振,由于下游的需求,晶振就朝着高频化、 小型化的方向发展。

众多下游中,我们判断 IOT/5G/可穿戴/汽车等应用景气度高,驱动产品往高频、小型化、 温度补偿类方向持续升级,从各领域下游应用领域行业代表性公司财务数据可以得到较高 验证(乐鑫科技/wifi,移远通信/lte&nb-iot 等)。

乐鑫科技主要产品 Wi-Fi MCU 及模组,主要用于智能家居、智能支付终端、智能可穿戴设 备、传感设备及工业控制等物联网领域。乐鑫科技营收从 2016-2019 年三季度营收分别为 1.23 亿、2.72 亿、4.75 亿,以及 5.27 亿,同比增速为 121.25%、74.60%、59.92%。近 年来,随着物联网市场发展迅速,行业需求上升,智能硬件行业迎来发展机遇。

随着通信技术的发展,移动通信在未来将进入一个崭新的阶段。2019 年 5G 刚起步,5G 设备的销量仅占总销量的不到 1%;2020 年 5G 行业将加速发展,预计 5G 设备份额将会 接近 10%。5G 行业正处于加速发展阶段,未来 3-5 年,行业渗透率会快速提升,预计到 2025 年,5G 手机的销量将会超过 10 亿。

伴随着 5G 与物联网时代的到来,智能可穿戴设备正处于高速发展阶段。预计可穿戴设备 市场在未来继续保持两位数增长,一直持续到 2022 年。根据 Gartner 的数据,预计到 2021 年,全球将卖出 5.05 亿台可穿戴设备(包含蓝牙耳机),其中智能手表销售量将接近 8100 万支,占整体可穿戴设备销售量的 16%。

通讯技术的发展,使得频带资源越来越紧张。而随着通讯技术向高频、高稳定性方向发展, 高频通讯领域广泛应用的石英器件,由于采用高次泛音晶体或低频晶体多倍频次数的石英 晶体振荡器的压控能力差或相噪差,其应用受到很大的限制;而采用高频晶体、低倍频次数 的晶振,由于其相噪和压控特性好,其需求量越来越大。

国家 2018 年 1 月 7 日发布的《智能汽车创新发展战略》要求到 2020 年,智能汽车新车占 比达到 50%,智能道路交通系统建设取得积极进展,大城市、高速公路的车用无线通信网 络覆盖率达到 90%,北斗高精度时空服务实现全覆盖。到 2025 年,新车基本实现智能化, 高级别智能汽车实现规模化应用。

随着 5G 商用的加速推进,车联网将迎来黄金发展期,将带来汽车电子更大的市场空间。 越来越多的电子器件(例如,传感器、通信(GPS、4G/5G)、摄像头、检测系统等)被应 用到汽车上以提高安全性、舒适性、娱乐性和稳定性。汽车联网、智能识别系统及无人驾 驶的快速发展将大幅促进上游元件市场的快速增长。

据中国汽车工业协会提供,2018 年,我国汽车工业总体运行平稳,受多方因素影响产销量 同比下降,行业主要经济效益指标保持增长,但增幅回落。新能源汽车快速发展,产销量 保持高速增长态势。其中,新能源汽车累计产销 127.05 万辆和 125.62 万辆,同比增长 59.92%和 61.74%。

3. 日本主导产能供给,整体供需好转,行业盈利能力处于上升通 道

世界范围内,日本石英晶体元器件厂商基础技术水平和生产自动化程度较高,具备较强的 规模和技术优势,是国际石英晶体谐振器制造强国。2011 年以前,日本厂商生产的石英 晶体谐振器占据了世界市场近六成的份额,呈现一国独大的竞争格局。2013 年以来,日本 厂商受到原材料和人力资源成本上升及汇率波动等因素的影响,同时受到全球范围内其他 区域如中国台湾、中国大陆等厂商产能扩张及替代产品的影响,市场份额出现较大幅度下 滑,2017年略有下降,全球市场份额占比已经由 2010 年的 59.9%下降到2017年的48.80%, 下降了 11.10 个百分点。

台湾地区厂商近年来发展迅速,产品更新速度快,成本优势有所体现,2017 年已占据了全 球约 24.30%的市场份额,较 2010 年增长了 6.00 个百分点。其他地区,如美国厂商产品主 要针对美国国内及部分专项产品市场,供求渠道较为稳定,单位价值较高,2017 年全球同 类产品销售额占比在 9.00%左右。韩国、欧洲及其他国家厂商的产品应用以其内需为主, 2017 年呈下降趋势,合计约占全球销售额的 7.0%左右。欧洲国家厂商因其电子信息、无 线通讯技术的发展,在设计、开发、频率利用方面具有一定的优势。

中国大陆厂商总体市场销售额低于日本、中国台湾,但成长率高于全球,2017 年销售额约 占全球的 10.10%,较 2010 年的 4.0%增长近 6.1 个百分点。随着中国大陆厂商的崛起,市 场竞争逐步加剧,借助于中国大陆优势的成本资源,中国大陆企业在石英晶体谐振器行业 依然有较大的成长空间。

由于中国大陆厂商在原材料开发、生产设备升级和产能规模等方面取得了长足的发展。根 据台湾希华晶体科技股份有限公司2016年年报和2017年年报中关于市场占有率的数据显 示,目前中国大陆已成为日本、中国台湾之外最主要的石英晶体谐振器的生产、应用、出 口地,各类石英晶体谐振器产品的市场规模逐年递增。

大陆份额持续增加的主要原因在于:( 1)日本企业在消费类电子产品、小型电子类产品和 资讯设备等应用领域成本优势下降,转向发展其他产品市场,中国大陆厂商逐渐扩大市场 份额; (2)中国大陆作为全球电子信息产品的制造业中心,下游市场采购需求逐渐增加, 带动了石英晶体元器件产业发展。预计未来几年,随着万物智联的快速发展,由于中国大 陆厂商竞争力的加强,其市场份额占比会继续保持上升态势。

类似于 MLCC 行业,石英晶振供给端主要是日本公司领先(爱普生、日本电波、京瓷等), 在整体产能特别是中高端产品领域具备产能主导能力。在 18-19 年行业需求低迷周期中, 行业中小产能逐步退出,我们判断行业竞争结构得到进一步优化。台湾晶振龙头晶技 2019Q2 以来连续两个季度营收恢复同比正增长,同期单季毛利率连续两个季度环比&同比 提升,我们判断在高端(高频/小型化/温度补偿类)产品结构性高景气背景下,日本主要 产能将采取稳健的转产策略(传统产能转产到高端)以满足高端产品旺盛需求,行业整体 供需和盈利能力均会得到好转。

4. 基础元件核心基础元件亟待突破,高端产品加速进口替代,建 议关注泰晶科技

泰晶科技的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。

惠伦晶体主要产品为压电石英晶体元器件,目前包括表面贴装式(SMD)和双列直插式(DIP) 石英晶体谐振器、SPXO 晶体振荡器、TCXO 温度补偿振荡器、TSX 热敏电阻的研发、生产 和销售。

台湾晶技营收规模远大于泰晶科技与惠伦晶体,近三年来单季营收在 5 亿元左右,而泰晶 科技与惠伦晶体则不到 2 亿元。台湾晶技的毛利率比较稳定,在 24%左右;泰晶科技的营 收规模近几年逐年上升,但毛利率呈下降趋势;惠伦晶体的营收规模趋势平缓,2018 年毛 利率 25.6%是一个高点。

2019 年以来,国内经济发展面临新的风险挑战,下行压力增大。我国电子信息产业面临“内 忧外患”的瓶颈局面,石英晶体谐振器作为电子信息产业的基础核心部件之一,电子信息 产业的成长是晶体行业成长的基础。国内前期固定资产投资的产能释放,下游市场疲软不 振,晶体市场竞争激烈,产品价格下滑明显,盈利能力面临挑战。受中美贸易摩擦不断加 剧的影响,下游需求减弱,营业收入环比都有较大幅度的下降。

泰晶科技是专业从事石英晶体谐振器产品设计、生产、销售以及相关工艺设备研发、制造 的高新技术企业,是我国石英晶体谐振器行业内主要厂商之一。公司主要产品为各种型号 的石英晶体谐振器,产品涵盖 DIP 晶体谐振器和 SMD 晶体谐振器,主要产品可分为 TF 系 列、M 系列和 S 系列,TF 系列即 DIP 低频(音叉)晶体谐振器,M 系列为 SMD 高频晶体 谐振器,S 系列为 DIP 高频晶体谐振器。

泰晶科技的产品生产总量呈逐年提升的趋势,2018年产量为27.80亿只,比上年增长23.51%。 2018 年实现主营业务收入 5.48 亿元,比上年 5.09 亿元增长 7.67%。M 系列产品(即 SMD 高频晶体谐振器)在主营业务收入中的比重进一步提高,占主营业务收入比例为 60.75%, 较上年占主营业务收入比例 53.31%增长 7.44%,TF 系列和 S 系列站主营业务收入比例分别 为 26.39%和 2.33%。

在产销量方面,随着可转债项目的全面实施,产能逐步释放,M 系列产量、销量均比上年 增长,其中生产量比上年增长 37.93%,销量增长 36.08%。TF 系列产销量较上年保持平稳增 长,其中生产量比上年增长 15.46%,销量增长 9.54%。

公司 2019 年三季度营收大幅增长,达到 1.6 亿元;近 12 个季度来,公司毛利率逐渐趋于 稳定,近 6 个季度保持在 20%左右。

2016 年以来,公司加大新产品、新材料、新装备的研发,2018 年研发投入达到 0.2 亿元, 占营收 3.3%。 公司 2017 年、2018 年资本支出较之前几年显著增加,分别为 3.9 亿元与 1.8 亿元。

公司在研发能力、客户资源、成本控制以及管理能力方面拥有优势。

研发能力:公司掌握了音叉晶体谐振器产品切割、调频、烧结、压封和分选等主要工艺技 术,并取得了一系列自主知识产权,为公司持续发展创造了有利条件。通过持续的研发投 入,公司提升了生产效率,产品的市场竞争力不断增强。

客户资源:通过持续的科技创新和市场推广,公司 2018 年共有 17 款产品通过了 MTK、华 为海思、紫光展锐(展讯)等逾十家国内外知名应用方案商的认证。

成本控制:目前已经实现音叉晶体谐振器的自动化生产,并实现了从水晶毛块到晶振成品 的全程自主生产,具有明显的规模优势和成本优势。

管理能力:在生产的精细化管理方面积累了有效经验,建立了完整系统的专业管理体系, 拥有一批专业的技术研发和生产管理专业人才。

投资建议:晶振是核心基础元件,高端领域大陆公司份额较低,我们判断在中美贸易战背 景下,大陆供应链上下游将一体化推动高端产品进口替代,建议关注大陆目前处于行业领 先地位的泰晶科技和惠伦晶体,泰晶科技在产能规模、设备自制、自产比例、后续产能扩 张潜力方面优势突出,有望受益显著。

(报告来源:天风证券)

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