国防军工高景气赛道:被动元件之电容器

发布于: 修改于:雪球转发:22回复:18喜欢:58

资料来源:整合券商研究报告。


1.  电容器介绍

1.1  电容器:三大被动元器件之一

电容器是电子线路中必不可少的基础元件,与电阻、电感并称三大被动元件。

根据工作特点,电子元器件可以分为主动器件和被动元件:主动器件(又称有源器件、半导体器件)指在工作时内部有电源存在的电子元器件;被动元件(又称无源器件)指工作时内部没有任何形式电源的电子元器件,具备自身不消耗电能、或把电能转变为不同形式的能量、只需输入信号无需外加电源就能工作等特性。

电容器是一种用于储存电量和电能的被动元件,与电阻、电感并称三大被动元件,是最常用的电子元件之一。

1.2  电容器的原理和功能

电容器由两个相互靠近的导体,和中间一层不导电的绝缘介质构成,是一种储能元件,其基本工作原理是充电和放电。在一般的电子电路中,经常使用电容器的充电和放电功能来实现各式各样的电路转换。

充电过程即电容器存储电荷的过程,当电容器与直流电源接通后,与电源正极相连的金属极板上的电荷便会在电场力的作用下,向与电源负极相连的金属极板跑去,即正电荷和负
电荷分离,从而实现充电。

放电过程即电容器释放存储电荷的过程,当充电完毕的电容器位于一个无电源的闭合通路中时,带负电的金属极板上的电荷便会在电场力的作用下,向带正电的金属极板上跑去,使得正负电荷中和掉,从而实现放电。

电容器的基本特性是“隔直流,通交流,通高频,阻低频”,这种特性使得电容器在多种功能电路中发挥着基础且重要的作用,被应用于电路中的隔直通交、耦合、旁路、滤波、调谐回路、能量转换、控制等各个方面。

1.3  电容器的分类

根据绝缘介质不同,电容器大致可以分为陶瓷电容器、电解质电容器、薄膜电容器和超级电容器等,其中电解质电容器又分为铝电解质电容器和钽电解质电容器等。

不同种电容器原材料、制作工艺、产品结构以及基本特性差异巨大,根据需要被广泛应用于各种领域。

例如,陶瓷电容、钽电容凭借其优良稳定的电容特性被广泛应用于民用和军用领域;铝电解电容容量大但不稳定,应用主要集中在电脑、彩电、空调、照相机等民用消费市场;薄膜电容容量大,高耐压但难以小型化,在消费电子等市场应用较少,主要应用在家电、照明等领域;超级电容器凭借其储能特性成为新能源汽车实现高端化的重要助力。

总体而言,各电容器目前的生产工艺不一,产品特征各异,未来总体发展方向是小体积、
大容量、高稳定性。


2.  电容器产业链

电容器产业链上游主要是电极材料和电介质材料等行业,电极材料和电介质材料对电容器产品的性能均有较为重要的影响。

对于电极材料而言,部分电容器使用银、钯等稀有贵金属,价格昂贵且波动剧烈,目前已有厂商开始采用贱金属如镍、铜替代金属钯等贵金属作为电极材料以降低生产成本。

对于电介质材料,普通型材料国内供给基本满足市场需求,但部分高性能介质材料如带有特殊功能的陶瓷粉末、高性能钽粉等仍需进口。

下游应用领域可分为军用和民用两大类。军用领域包括航空、航天、舰船、兵器和电子对抗等,民用领域包括了消费电子、工业控制、电力设备及新能源、通讯设备、轨道交通、医疗电子设备及汽车电子等。

作为电子线路中必不可少的基础电子元器件,电容器产品在军民领域的应用广泛。

不同介质电容器差别主要体现在上游电介质原材料以及制造工艺上,下游应用则根据其特性应用于不同领域:陶瓷电容下游应用较为广泛,铝电解电容主要应用于高压、大电容量场景,钽电容在航空航天、武器装备以及高档消费电子等军民领域拥有稳定市场,薄膜电容在新能源汽车市场拥有良好前景

2.1  陶瓷电容:陶瓷粉末为主要原材料,下游覆盖领域最为广阔

陶瓷电容器可分为单层陶瓷电容、片式多层陶瓷电容(MLCC)和引线式多层陶瓷电容。MLCC 因其容量大、寿命高、耐高温高压、体积小、物美价廉,占整个陶瓷电容市场的大约93%。

MLCC是一种由电介质陶瓷膜片与内部电极交替排列构成的并联式片式元件。MLCC 主要包括上、下陶瓷保护膜片层、内电极之间的电介质材料、内部电极以及端电极,由多个单层电容器叠加并联而成,再将内部并联电极从其两端引出。

陶瓷电容上游原材料主要为陶瓷粉末、电极材料、电容器芯片等,陶瓷粉末及电极材料对产品性能影响较大。

陶瓷粉末是构成MLCC成本的主要环节,在低容量MLCC中占比达20%-25%,在高容量MLCC中甚至达到35%-45%。目前,国内主流厂商所用陶瓷粉末以外购为主,供应商主要来自于美国及日本。

对于电极材料而言,陶瓷电容器产品的内外电极一般采用金属银-钯材料,价格相对昂贵且波动较为剧烈,随着MLCC叠层的增多导致金属钯的用量也大幅增加,陶瓷电容器厂商已开始采用镍、铜等贱金属取代金属钯作为内电极材料,降低生产成本。

此外,部分国内厂商原材料还包括电容器芯片。电容器芯片即为片式MLCC,其作为原材料用于生产引线式MLCC、多芯组陶瓷电容时称为电容器芯片。根据火炬电子鸿远电子招股书,电容器芯片为其自产业务直接材料的主要成分,占其直接材料的比重达65%-90%。

MLCC有三种生产工艺:干式流延、湿式印刷、瓷胶移膜。国内厂商普遍采用干式流延工艺进行生产。

MLCC在民用电子设备以及军用武器装备上都有广泛应用。一方面,MLCC被广泛应用于移动通信、个人电脑、汽车电子、主板、显示器和平板电视电子设备中,在电子产品日益小型化以及多功能化的趋势下,小尺寸是MLCC技术发展的一个主要方向。

另一方面,MLCC性能优异,适用于各类军用电子设备中的谐振回路、耦合电路及要求低损耗、容值稳定性高和绝缘电阻高的电路,目前被广泛地应用于航空电子设备、装甲车辆电子设备、军用移动通讯设备、武器精确制导及军事信号监控等军用电子设备上。

根据前瞻产业研究院数据,消费类领域占据绝大部分的市场份额,高端消费和一般消费领域合计占MLCC市场份额的73%。

陶瓷电容器下游应用占比:

2.2  铝电解电容:电极箔为关键原材料,下游以高压大电容量场景为主

铝电解电容按引出方式不同可以分为引线式、焊针式、焊片式、螺栓式和贴片式;根据电解质形态可以分为液态铝电解电容和固态铝电解电容。

液态铝电解电容和固态铝电解电容最大区别在于阴极所使用的介电材料。固态电容使用高分子导电材料作为介电材料,具备高稳定性、长寿命等优良特性,但目前价格较高;液态铝电解电容使用电解液作为介电材料,将阳极箔,电解纸,阴极箔和端子(内外部端子)卷绕在一起含浸电解液后装入铝壳,再用橡胶密封而成。

电极箔是生产铝电解电容的关键原材料,由高纯铝制成。铝电解电容器制造工艺是先由阳极箔、阴极箔、中间隔着电解纸卷绕后,再浸渍工作电解液,然后密封在铝壳中制成。

铝箔是生产铝电解电容器时的关键性基础材料,用于承载电荷,其生产成本占铝电解电容器总成本的 30%-60%。铝箔的性能在很大程度上决定着铝电解电容器的容量、漏电流、损耗、寿命、体积大小等多项关键技术指标。

液态铝电解电容器的阴极箔同阳极几乎一样,但没有氧化的程序。固态铝电解电容器则采用了导电聚合物为阴极材料。

铝电解电容电容量大,被广泛应用于高压、大电容量的场景中。铝电解电容的阳极箔和阴极箔经过腐蚀后,与电解液的实际接触面积能扩张十倍甚至上百倍,使电容量大大增加,同时铝电解电容在生产时会卷绕多层,以体积换面积,因此电容量大。铝电解电容也因此被广泛应用于需要高压、大电容量的场景中,如:风力发电系统、新能源汽车的电源系统等。

2.3  钽电容:钽粉与钽丝为主要原材料,应用以军工及高端市场为主

钽电容是以钽及其相关材料为电解质的电容器,主要包括烧结型固体、箔形卷绕固体、烧结型液体等三种。其中烧结型固体约占生产总量的95%以上,封装形式以非金属密封型的树脂封装式为主。

固体钽电容器性能优良,工作温度范围宽,可靠性高、寿命长、贮存稳定性好而且形式多样,体积效率优异,具有其独特的特征,因此拥有强大的市场生命力。

钽电容的主要原材料是电容器级别的钽粉和钽丝,原材料商集中度高。固体钽电容基本由钽粉(正极)、氧化膜(不能独立于钽粉存在)、二氧化锰、银粉、石墨、环氧树脂、引线构成。

钽电容厂家一般不生产钽粉、钽丝,因此钽的价格波动对钽电容厂家的生产成本影响较大。中国的东方钽业、美国的Cabot公司和德国的H.C.Starck公司为世界钽业三强,供应了世界80%以上的电容器级钽粉。

其中,东方钽业供应的电容器级钽粉在2012年全球市场占有率25%以上;电容器用钽丝全球市场占有率60%以上,可以满足国内企业从低端到中高端的电容器级钽粉、钽丝的需求,但部分高性能钽粉生产技术仍掌握在国外企业手中。

钽电容的制造工艺为将研磨后的钽粉与有机溶剂混合,在2000摄氏度以上的高温下烧结成为多孔化的钽块作为阳极,再将多孔化钽块在磷酸溶液中电解,氧化后表面氧化即形成五氧化二钽的电介质。固体钽电容的阴极是固态的二氧化锰,将阴极与电介质紧密接触,通过引出电极即形成钽电容。

钽电容的缺点主要在于成本高,但在高端市场有其不可替代性。由于钽是稀有金属,导致了钽电容的原材料成本远高于其他电容器。根据唯样电子商城的数据,容值为100μF,规格为1206的钽电容器价格一般是相同指标MLCC的3倍以上。这也就导致了钽电容在追求性价比的中低端民用领域不断被MLCC代替。

钽电解电容器在军工航天电子系统以及电脑显卡中有大量应用。钽电容的性能稳定,精确度高,滤除高频极好,其小型化特征也满足了系统小型化的要求。

但由于钽电容造价高,所以钽电容一般都是用在对电容的稳定性要求比较高的电路中,适用于尖端军事、电脑、汽车、通讯、高档家用电器等领域。后来随着产品的高端化需求的增加,钽电解电容被慢慢的普及到民用,直到现在使用在显卡PCB等高端电子设备部件上。

2.4  薄膜电容:以塑料薄膜为电介质,主要应用于新能源汽车领域

薄膜电容是以金属箔作为电极,将其和塑料薄膜从两端重叠后,卷绕成圆筒状的构造的电容器。塑料薄膜又称为有机薄膜,制造电容器使用的有机薄膜多达十几种,其中聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚脂(涤纶)、聚丙烯、聚碳酸脂有机薄膜几种技术相对成熟,而聚丙烯电容和聚苯乙烯电容的特性最为显著,对应的这两种电容器的价格也相对较高。

箔片和薄膜的不同排列方式又衍生出多种构造方式,市场上主要包括卷绕式径向产品、卷绕式轴向产品和盒式产品。

薄膜电容的特点就是可以做到大容量,高耐压;但由于工艺原因,其尺寸很难做小,通常应用于强电电路,例如电力电子行业。此外,在新能源汽车的运用中,电机的驱动电路、转换电路、电池系统等都有应用。

薄膜电容的主要原材料为塑料薄膜、塑料壳、喷金料等,其主要采用的“金属化薄膜制法”制作工艺是将薄膜进行蒸镀、分切后制成金属氧化膜,然后在其上以真空蒸镀上一层很薄的金属作为电极,最后经过卷绕、压扁、喷金、赋能、焊接、封装后制成薄膜电容器。

这种制法可以省去电极箔的厚度,缩小电容器单位电容量的体积,所以薄膜电容器较容易做成小型、大容量的电容器。

新能源汽车是未来薄膜电容器重要的应用场景之一,薄膜电容是其直流支撑电容的首选。新能源汽车的电机控制系统的核心部件是逆变器,而直流支撑电容和IGBT配套保护电容则是逆变器中最主要的两套电容。

直流支撑电容位于电源和控制器中间,对整流器的输出电压进行平滑、滤波,并吸收高幅值脉冲电流。如果母线上的电压波动超过允许范围,会对IGBT造成破坏,进而对汽车的动力系统造成影响。因此直流支撑电容需要采用抗涌浪电压能力强、安全性高、寿命长、耐高温的电容。薄膜电容器的优良特性能较好地满足其需求,预计将会被广泛应用。

未来几年随着数字化、信息化、网络化建设进一步发展,国家在电网建设、电气化铁路建设、节能照明、混合动力汽车等方面的加大投入,以及消费类电子产品的升级,薄膜电容器的市场需求将进一步呈现快速增长的趋势。

2.5  电容器未来趋势:小型/超薄化、大容量化、固体化

1)陶瓷电容未来的发展方向是微型化和大容量化

由于下游电子产品逐渐朝着小型化方向发展,促使上游的陶瓷电容器朝着微型化发展。要想在保证甚至提高电容器的性能的前提下,把电容器做得更小,需要将MLCC的每层介质做得更薄或者增加叠层的层数。

陶瓷粉末是MLCC的核心原材料,粉末的纯度、微细度和颗粒形状等决定了MLCC能否实现小型化。目前日本公司在陶瓷粉末的制备工艺和MLCC的制造工艺处于全球领先,已能实现在 2μm的薄膜介质上叠1000层,生产出单层介质厚度为1μm,容量为100μF的MLCC。

我国国内厂商目前已经具备次高端产品的生产技术,但是在部分特殊型号或特殊要求的产品方面,受制于核心原材料性能或少数关键技术方面的短板,仍然需要通过进口国外产品满足需求。

2)固体铝电解电容性能远超液态铝电解电容,是未来的发展方向

传统的液态铝电解电容对工作环境的要求较为苛刻,过高的温度可能导致电解液沸腾蒸发,低温可能导致电解液凝固,均会影响其性能。

固体铝电解电容的阴极材料具有比传统电解液高得多的电导率,使其克服了传统铝电解电容器温度和频率特性差的缺点,具有可靠性较佳、使用寿命长、高频、低阻抗、耐特大文波电流等特性,每一颗固体铝电解电容可替代2-3颗普通液态铝电解电容,有利于电子产品的集成化和小型化并可以克服液态铝电解电容容易漏夜的弊端,是未来铝电解电容的发展方向。

随着固体铝电解电容成本的逐步下降,该类电容器将成为低压领域的主要竞争产品。据电子元件协会预测,铝电解电容器凭借其优异的技术特性在未来的电容器市场中仍将牢牢占据30%以上的份额,并有可能进一步扩大市场份额。

3)钽电容向小型化、大容量、高可靠、高频化、低ESR值的方向发展

目前,世界上电子产品正加速向高性能、小型化方向发展,表面贴装技术正逐步取代传统的组装技术。国际上表面贴装元件成为电子元件发展的主流。

随着军用电子设备性能的提高,钽电容器的发展趋势必将向片式化、小型化发展。以导电聚合物为阴极的片式高分子固体电解质钽电容器,高频性能优良、可靠性高,可以很好地满足电子技术及发展需求以及武器装备的小型化、轻型化和高性能化的需要。

4)薄膜电容向超薄化、耐高温方向发展

近年来,由于市场变化及技术的进步,照明领域对薄膜电容器的需求逐步放缓,薄膜电容逐步向汽车电子、风电等高端市场发展,其对薄膜电容的性能要求也更为严格。得益于电子薄膜材料生产技术的提高,薄膜电容逐步向超薄化及耐高温方向发展,以适应下游应用领域对产品的需求。


3. 电容器市场概况

3.1  全球电容器市场规模达220亿美元,中国市场占比超过七成

全球电容器市场空间预计超220亿美元,年均复合增长率超5%。被动元件作为电子电路中的基础构成,受益于全球信息化产业的发展以及电子产品的快速进步,在电子产品中被动元件单机使用量大大增加,市场规模庞大。

电容器作为最主要的被动元件,在被动元件市场占据约三分之二的份额,受行业整体带动,规模不断增长。根据中国产业信息网,2019年全球电容器市场规模达222亿美元,2009-2019年均复合增长率达5.65%。

全球电容器市场规模:

中国电容器市场规模持续扩大,全球市场占比超七成。根据中国电子元件行业协会的数据,2019年中国电容器市场规模为1102亿元,约占全球市场的71%,蝉联全球最大电容器市场。

此外,中国电容器市场规模增长的速度持续快于全球市场规模增速,2009-2019年均复合增长率达7.93%,已经成为拉动全球电容器市场继续保持增长的重要力量。

中国电容器市场规模增长的速度持续快于全球市场规模增速:

3.2  陶瓷电容占据一半市场,未来份额有望继续扩大

全球电容器市场以陶瓷电容为主,占据市场一半份额。陶瓷电容因其广泛的应用及较高的性价比,在电容器市场中占据半壁江山。

根据中国电子元件行业协会的数据,2019年陶瓷电容、铝电解电容、钽电容、薄膜电容全球市场规模将分别达到114亿美元、72亿美元、16亿美元及18亿美元,较2018年分别增长3.82%、3.77%、1.31%及1.67%。

全球各类电容器2019 年占比:

我国在各细分市场占比均超五成,同样以陶瓷电容为主。我国电容器市场格局与全球市场类似,同样以陶瓷电容为主。

根据中国电子元件行业协会的数据,2019年陶瓷电容、铝电解电容、钽电容、薄膜电容市场规模将分别达到578亿元、341亿元、62亿元及87亿元,较2018年分别增长6.20%、5.24%、1.99%及1.40%,在各细分市场占比均超过一半。增速方面,除薄膜电容外,各细分市场规模增速均高于全球市场。

陶瓷电容市场份额占比不断增加,下游产品的小型化叠加MLCC技术进步使得MLCC对其它电容器有替代趋势。

全球陶瓷电容器市场规模占电容器总体市场规模的比重从2009年的47%不断上升至2019年的52%,市场规模达到114亿美元,而钽电容占比从9%下滑至7%,薄膜电容从10%下滑至8%。

由于电容器下游的各类电子产品在一定程度上均有小型化趋势(如消费电子智能化、轻薄化;军事装备轻型化、高性能化;汽车电子集成化等),需要越来越多微型的电容器。而MLCC相较于薄膜电容器和铝电解电容器更易于小型化,且相比钽电容具有成本优势。

同时经过MLCC厂家多年的研发,出现了大量专为特定场景设计的MLCC产品,扩充了MLCC的应用场景。这些MLCC的电容量不断增加,工作温度范围进一步拓展(能在150℃以上环境中稳定工作),且耐压性和频率特性得到升级。综合来看,在小型化与应用场景丰富化的大背景下,MLCC有望占据更多市场份额。

各类电容器优劣两两对比:

3.3  军用领域:多重因素叠加,军用电容器需求保持高景气度

1)国防预算保持稳定增长,预计未来仍将保持高于GDP的增长

我国国防预算2015年之前连续五年保持两位数增长,随着GDP增速的下滑,2016-2018年国防预算增速分别为7.6%、7.0%和8.1%,增速换挡但仍保持稳定,2019年预算增长7.5%,总数达到11900亿元。

但从国防预算占GDP的比例来看,我国在世界上仍处于较低水平,不及美俄等国。

2019年7月24日,国防部发布了《新时代的中国国防》白皮书,首次将国防费用位居世界前列的国家进行国际比较,并指出中国国防费用无论是占国内生产总值和国家财政支出的比重,还是国民人均和军人人均数额,都处于较低水平,2017年中国国防费用占国内生产总值的平均比重在国防费位居世界前列的国家中排在第六位,是联合国安理会常任理事国中最低的。

2018年美国和俄罗斯军费分别占GDP 的3.16%和3.93%,而中国军费仅占GDP的1.87%。因此我们预计未来军费增速仍将长期保持高于GDP 的增速,未来有较大的增长空间。

装备费占国防预算的比重提升,2010-2017年装备投入复合增长率达到13.44%。根据国防白皮书,中国国防费按用途划分,主要由人员生活费、训练维持费和装备费构成,其中装备费用于武器装备的研究、试验、采购、维修、运输、储存等。

我国装备费占国防预算的比重已经从2010年的32.2%增长至2017年的41.1%,装备投入复合增速达到13.44%,表明随着军改推进,机关非战斗部队逐步精简,国防支出的重心向加大武器装备建设方向发展。但同时对比美国军费结构以及我国军队装备建设还处于“补课”阶段,装备现代化水平仍需提高,空军、海军、信息化装备等细分行业增长或将更快。

2)军队信息化转型加速,装备信息化水平亟待提高

根据《中国的军事战略》白皮书,我国军事斗争准备基点是打赢信息化局部战争,海陆空三军开始逐步转型。

陆军按照机动作战、立体攻防的战略要求,实现区域防卫型向全域机动型转变;海军按照近海防御、远海护卫的战略要求,逐步实现近海防御型向近海防御与远海护卫型结合转变;空军按照空天一体、攻防兼备的战略要求,实现国土防空型向攻防兼备型转变。

军队转型必须以信息化的装备作为依托。根据中国产业信息网,2010年,美国陆军装备的信息化装备程度已经达到50%以上,美国海军、空军的信息化装备程度已经达到70%以上,军用卫星数量超过100 颗,战术电台渗透率20%,初步建成了信息时代的信息化武器装备体系。美军称,到2020 年前后美军各军兵种的武器装备将全部实现信息化。

我国国防信息化建设已经全面开展,十九大报告中明确了我国新时代国防和军队建设的三个发展阶段和总体目标,其中第一个阶段就是确保2020年基本实现机械化,信息化建设取得重大进展,战略能力有大的提升,预计在较长的周期内,我国航空、航天、舰船以及兵器等领域的装备信息化水平将持续提高,单兵信息化装备也将大力发展。

我们认为装备信息化水平的提升,对应更为复杂的电子系统,从而对军工电子元器件的需求预计将大幅增加。

3.4  民用领域:消费电子、新能源汽车、5G 蓬勃发展,电容器用量不断提升

1)消费电子:智能手机进入5G时代,智能手表与TWS耳机热度不减

消费电子领域包括一般消费类产品和高端消费类产品,一般消费类包括笔记本电脑、电视、电话、普通手机和数码相机等电子产品;高端消费类包括专业录音录像设备、智能手机等电子产品。相对于军用和工业类MLCC,消费类产品市场需求空间更为广阔。

5G时代来临,智能手机更新换代需求旺盛。根据Strategy Analytics的预测,5G手机的销量到2025年接近手机总销量的一半。伴随着手机的迭代,硬件性能必将不断提升,单部手机对电容器的需求也随之增加,例如快速充电功能需要高质量的电容器技术,对电容器产品需求量大幅提高。

以iPhone为例,一台iPhone X中MLCC用量达到1100颗,而在iPhone 4S中MLCC的单机用量仅为496颗。苹果公司计划于2020年推出5G版iPhone,届时或将进一步扩大对电容器的需求。

历代iPhone对MLCC需求量(颗):

以智能手表、手环为代表的可穿戴设备将成为消费电子领域的另一个增长点。可穿戴设备与人体具有天然的交互性,在传感器技术逐步成熟后,已具有强大的数据采集能力,可以作为物联网信息的重要入口。

待5G广泛应用后,可穿戴设备可以做到低延迟、高密度地将数据与其他设备互联互通,在健康监测、运动辅助、工作生活等各方面起到多元化的作用。

根据智研咨询的数据,2017年全球智能可穿戴设备出货量达1.32亿只,同比增长29%;市场规模达208亿美元,同比增长30%。预计智能可穿戴设备未来几年仍将保持快速发展,到2021年智能可穿戴设备的出货量达2.82亿只,未来四年复合增速达21%;市场规模达462亿美元,未来4年复合增速达22%。

全球可穿戴设备市场规模增长情况:

智能手表是目前可穿戴设备中集成度最高的产品,未来被消费者广泛接受后将有巨大市场空间。根据Strategy Analytics的数据,全球智能手表在2019Q2的出货量到1200万台,同比增长44%,预计2022 年将达到9430万块,市场规模达到275亿元。和手机一样,智能手表在更新换代时也会大大增加电子元器件的用量。

以Apple Watch 为例,第三代Apple Watch使用的S3芯片与上一代尺寸相同,但集成了蜂窝网络等更多元件;第五代Apple Watch在第三代的基础上集成了电极式心率传感器、第二代光学心率传感器等,同时厚度降低了6%。可以预见,更多小型化的电容器产品将应用于智能手表中。

全球智能手表出货量:

苹果Airpods系列耳机引领TWS耳机潮流,耳机无线化趋势明显。自苹果2016年推出首款Airpods以来,TWS的概念逐渐被消费者感知。蓝牙5.0技术(传输速度是上一代的两倍,传输距离提高了三倍)的推广及芯片技术的进步,极大地降低了TWS耳机的延迟,解决了消费者最大的痛点。

伴随着苹果公司推出Airpods 2和Airpods Pro,TWS耳机在社交媒体的关注度遥遥领先之前任何一类耳机产品。目前苹果Airpods凭借其与IOS系统流畅的适配性和舒适的穿戴体验受到广泛好评,销量遥遥领先。

据Counterpoint数据,2019年Q1苹果Airpods系列耳机销量占市场整体的50%以上。同时由于Airpods价格昂贵,在安卓阵营的渗透率相对较低。随着技术的进步,未来价格适中、性
能优良的TWS 耳机将把整个市场推向新的高度。

全球TWS 耳机市场规模预测(亿美元):

TWS耳机数量增加将推动电容器的需求。TWS耳机分为耳机和充电盒两部分,两者都应用了电容器。以Airpods 2为例,单只Airpods 2耳机使用了88个电容器,充电盒中使用了68个电容器,总量为244个。随着产品的升级,耳机中可能集成更多的电容器。

2)汽车电子:新能源汽车渗透率提高,单车MLCC需求量约为燃油车6倍

电容器在汽车电子中被广泛应用,电子化程度越高,电容器需求越多。传统燃油车的发电机电控系统、底盘电控系统、车身电控系统、车载电子系统,均大量使用电容器,且智能化程度越高,需要的电路控制模块就越多,电容器的需求量就越高。

未来汽车中将广泛应用各种电控单元、智能仪表、智能传感器等电子部件构成汽车内部局域网,实现驾驶辅助功能,最终实现完全自动驾驶。根据智研咨询《2018-2024年中国汽车电子行业市场监测及未来前景预测报告》,2015年汽车电子占整车成本为35%左右,预计到2020年将达到50%。

电容器在汽车电子中的应用:

新能源汽车渗透率快速增长,单车MLCC需求量约为燃油车的6倍。相较于传统燃油车,混合动力汽车在传统汽车智能化的基础上增加了混合动力/插电混动、微混合动力、智能节油等控制模块,大幅提高高容量MLCC和薄膜电容器的需求。

根据中国报告网的数据,常规燃油车单车MLCC需求量约为3000颗,混合动力汽车约为13000颗,纯电动汽车单车所需MLCC数量约为18000颗,为燃油车的6倍。

不同类型汽车对MLCC 需求量(颗):

与此同时,各国纷纷提出燃油车禁售时间表。由中国政府发布的《中国传统燃油车退出时间表研究》表示,中国有望在2050年以前实现传统燃油车的全面退出,其中,一级城市私家车将在2030年实现全面新能源化。

另据《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》,2020年,我国将实现当年新能源汽车产销200万辆以上,累计产销超过500万辆。政策驱动叠加技术进步,新能源汽车必将渗透率不断提高,促进MLCC和其他电容器的需求增长。

3)通信:5G基站数量或将达到4G的1.5倍

5G网络正式商用,我国5G基站的总体数量有望达到4G的1.5倍,即达到600万。2015年,ITU正式定义了5G的三类典型应用场景,包括eMBB(增强型移动宽带)、mMTC(大规模物联网)、uRLLC(超高可靠超低时延通信)。

为达到上述愿景,5G频率将涵盖高、中、低频段,即统筹考虑全频段。但频谱属于不再生资源,移动通信从2G发展到4G,再到5G,通信频段不断从800MHz、900MHz提高至1.8GHz、2.1GHz和2.5GHz,可用在移动通信网络的频谱资源越来越少。

5G基站将使用更高的通信频率(3Ghz 以上),但由于信号频率越高,基站覆盖范围越小,5G基站的覆盖半径仅为100米~300米。根据中国联通网络技术研究院预测,5G建站密度将至少达到4G的1.5倍。按照2020年我国4G基站为400万台计算,要想拥有成熟的5G网络,我国需要新建5G基站约600万台。

电容器在5G基站天线模块中被大量应用。5G 基站的天线部分包括射频连接、PCB、滤波器、射频器件等。电容器作为最基本的被动元件之一,在这些器件中被广泛使用。例如,在滤波器中,电阻、电容、电感共同组成滤波电路,滤波电路可以对特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除,得到一个特定频率的信号。因此5G 基站的大规模建设料将充分带动电容器的需求。


4. 电容器产业格局

4.1  日系厂商优势明显,美、韩以及台湾地区和大陆地区逐步崛起

被动元件市场日系厂商优势明显,村田与TDK占半壁江山。从全球被动元件整体市场格局来看,日系厂商占据绝对主导,仅村田和TDK两家就占据全球近半市场份额。

我国台湾地区被动元件厂商数量较多,整个台湾地区被动元件产值位列全球第二位。除日系和台系,美国和韩国全球市场份额接近,我国大陆地区厂商借助政策支持和全球产能结构转移也快速发展。

1)二战后日本厂商抢先进入市场,尖端工艺+全球化布局扩张市场份额

日本厂商是全球第一批大规模进入被动元件的厂商,早在二战结束后,日本厂商便抓住电子产业蓬勃发展的契机,依托战前的技术积累,从当时较受追捧的收音机开始,对应研发生产相关被动元件,并顺应时代潮流,坚持研发与创新,研发电脑、电视、手机等不同时代产物所需被动元件,不断巩固在行业内的技术优势。

此外,日本厂商早在50年代起便开始进军海外市场,通过投资并购、境外设立工厂、办事处等手段进行全球化布局,抢占海外市场份额。

2)美、韩以及台湾地区和大陆地区厂商逐步崛起,日本厂商聚焦高端市场

进入70年代,包括美国、韩国、台湾地区在内的国家和地区陆续涌现出实力强劲的被动元件厂商,包括美国威世、基美,韩国三星,中国台湾国巨等,在部分领域与日本厂商展开角逐,被动元件市场逐渐演变为一超多强的格局。

进入21世纪,受到经济危机的影响,全球电子产业受到不同程度冲击,中国大陆地区相对受影响较小,叠加消费电子产业快速升级与人力成本相对低廉的优势,中国市场成为被动元件市场发展的新驱动力,被动元件产能逐渐向中国大陆地区迁移,海外厂商纷纷在中国大陆设立工厂,中国大陆厂商也借助行业东风实现快速发展。

由于大陆厂商起步时间较晚,产品主要以中低端为主,中低端市场竞争愈发激烈。在这样的大背景下,日本厂商选择退出毛利率较低的中低端市场,聚焦汽车电子、工业控制、高端制造、航空航天等高端市场。

3)日系厂商在多个电容器细分市场优势明显,美国厂商在钽电容领域处于领先地位,我国部分厂商逐渐挤入前十

从电容器各细分市场市占率来看,日系厂商在MLCC、铝电解电容、薄膜电容领域拥有绝对优势,多家厂商在全球处于领先地位;钽电容市场则由威世、基美、AVX 等美国厂商领衔;我国电容器行业虽起步较晚,但近年来快速发展,已陆续涌现出风华高科江海股份艾华集团法拉电子等优质电容器厂商,在各自细分市场挤入全球前十。

4.2  陶瓷电容:日系厂商全球市占率近半,国内军用市场竞争格局相对稳定

村田与三星电机领跑市场,日系厂商在原材料方面占据先发优势。MLCC行业整体集中度较高,村田与三星电机市占率分别达到26%与21%,合计约占全球市场一半份额,其产能也遥遥领先于其他厂商。

此外,在全球前十大MLCC厂商中,有4家为日系厂商,合计市占率达44%,主要原因在于日系厂商在尖端高容量产品、陶瓷粉末技术和产能规模上领先其他国家和地区,特别是在陶瓷粉末技术领域,日系厂商优势明显,占据市场份额达到65%。

2017年全球MLCC企业市场份额(销量):

MLCC厂商产能情况:

国内民用MLCC市场竞争较为充分,参与者有30家左右。根据鸿远电子火炬电子招股书中的论述,民用领域一般依靠规模取胜,体现为“数量大、单价低”的特点。

大部分国际陶瓷电容器企业在国内均设有生产基地,国际大厂凭借技术和规模优势,占据民用MLCC市场较大的份额,部分高端产品处于相对垄断地位。

国内生产厂商多为中小型企业,产品处于中低档水平。目前中国主要的民用MLCC厂商约有30家,分布于珠三角长三角、京津地区,其中太阳诱电、无锡村田、天津三星电机等为国际厂商在我国设立的经营机构。从营收规模上来看,日本和韩国的厂商规模较大,国内厂商以中小厂商为主。

国内民用MLCC 市场主要参与者:

军用MLCC市场准入门槛高,竞争格局相对稳定。在国内军工电子领域,MLCC大量应用于卫星、飞船、火箭、雷达、导弹等武器装备的电子系统,因为武器装备所处环境严酷,不仅要求电容器常温特性优良,还要在高温高压高冲击等条件下进行严格的可靠性控制和检验。

由于MLCC在生产技术中工艺控制难度较大,军品市场准入门槛较高。同时,军方客户在选用MLCC产品时,均将厂家的可靠性历史作为重要的必备条件,用户主要采用定制供应商目录的管理模式。

根据鸿远电子招股书中的论述,国内军用MLCC市场参与者主要有火炬电子、鸿远电子和宏明电子科大新材料3家,其他参与者如宏达电子、风华邦科电子等规模较小。

国内军用MLCC市场参与者:

2018年国内军用MLCC市场份额占比:

4.2  铝电解电容:日系厂商全球市占率超过一半

日本企业领跑铝电容行业,台湾地区、韩国、大陆地区紧随其后。根据Paumanok Publications公司发布的数据, 2015年全球前五大铝电解电容器厂商有四家是日本企业,分别是:Nippon Chemi-con(贵弥功)、Nichicon(尼吉康)、Rubycon(红宝石)和Panasonic(松下)。

这四家厂商占据了56%左右的市场份额,展现出日本企业强势的竞争地位。近年来日本企业由于生产成本高,逐渐退出中低档铝电解电容器市场,专注于附加值较高的高性能产品,如片式电容器、工业用高压电容及高分子固态铝电解电容器等产品。

2015年全球铝电解电容器市场份额排名:

日系厂商锁定高端市场,中低端领域竞争激烈。从细分品类来看,铝电解电容可分为高中低三档,其中高档产品主要应用于汽车电子、清洁能源、高端节能照明等工业领域,产品毛利率高,由日系厂商主导;中档产品主要面向电视、显示器、普通照明等消费类市场,市场竞争充分;低档产品应用于电子玩具、普通音响等场景,参与厂商较多,竞争最为激烈。

不同档次铝电容特点及竞争格局:

各国铝电解电容企业竞争力:

我国厂商从低端走向高端,已在全球占有一席之地。我国铝电解电容器经过十几年的发展,在中低端产品方面已经能够满足市场需要,并能出口到国外。

目前我国电子元器件行业内约有30家左右铝电解电容器生产企业(包括国外公司在国内设立的企业),年均产量超过12亿只。主要包括艾华科技、江海股份、江苏华威世纪、丰宾电子(深圳)、东阳光科新疆众和等。其中,艾华集团和江海股份在2015年的全球市场份额已经达到4.7%和3.9%,且排名较2013年有所上升。

国内企业的扩产意愿较外资更强,新产能智能化水平更高,未来有望逐步缩小品质差距。不过除了个别企业取得突破外,我国高端铝电解电容器的技术还比较落后,需要大量进口。根据中国海关数据,2018年中国铝电解电容器进口额大于出口额,出口额为8.9亿美元,进口额为17.2亿美元,贸易逆差约为8.3亿美元。

国内铝电解电容主要相关厂家:

4.3  钽电容:美国厂商优势明显,国内军用市场竞争格局相对稳定

钽电容竞争格局与MLCC呈现出类似的局面,民用领域国际厂商占优,军用领域门槛较高、竞争格局稳定。

在民用市场上,以美国威世、基美、AVX 公司为代表的国际钽电容制造商,掌握和积累了钽电容的核心技术和关键材料,生产设备先进、精度高、可控性强,其规模、产品可靠性、容量等方面均领先国内企业。在国内军用市场上,由于行业的特殊性,主要由国内企业垄断,参与者包括振华新云、宏达电子火炬电子、上海聚电实业和日望电子等。

国内钽电容主要用于军用领域。由于MLCC部分替代了民用钽电容的应用,国内钽电容生产厂商在民用市场上的份额有所缩减。但是在国内军用市场上,由于对可靠性等技术要求较高,以及行业特殊性,拥有军工资质的钽电容器生产厂商占有的市场总份额相对稳定,且市场总量不断增加。

我国于上世纪70年代研制出钽电容器并应用于军工领域。2005年以前,国内军用钽电容市场主要由以振华新云为代表的国有企业和体制内的研究所占据,之后以宏达电子为代表的国内民用不断技术革新,逐步切入了军用钽电容市场。目前国内自产钽电容厂家有:振华新云、宏达电子、火炬电子、上海聚电实业和日望电子。

4.4  薄膜电容:市场格局相对分散,国内少数厂商进入全球一线

日本和欧美厂家主导薄膜电容器行业。全球市场来看,薄膜电容器生产企业如松下、基美、Epcos、威世和法拉电子等知名企业,发展历史较长,资金和技术实力雄厚,处于行业领先地位。

德国WIMA的产品主要用于高品质的音响,Nichicon主要用于电子产品,而 CDE是专业的变频器薄膜电容生产商。不过近年来,由于产品整体上盈利能力较弱,众多厂商逐步淡出传统领域,仅存少数几家如松下、EPCOS 等高端供应商,传统产品规模逐步缩小,释放一定的市场空间,竞争重点主要转向新能源、电力等电力电容方向发展。

2014年全球薄膜电容器市场格局:

全球主要薄膜电容厂商简介:

法拉电子进入全球一线,但国内厂商整体水平低。在国内市场上,大、中、小各类生产厂商并存,产品质量水平参差不齐,主要配套传统家电及照明市场,市场竞争激烈,盈利能力不强。

法拉电子已经跻身世界前列,2014年占全球薄膜电容器市场份额的8%,排名第三。国内其他涉及薄膜电容器生产的企业还有江海股份铜峰电子、碧彩实业、江浩电子等。薄膜电容器在军工领域应用较少。

国内薄膜电容主要相关厂家:

总结:电容器各细分领域整体格局

后续文章:《国防军工高景气赛道:被动元件之电容器(续)》网页链接

 $振华科技(SZ000733)$   $火炬电子(SH603678)$   $鸿远电子(SH603267)$  

全部讨论

2021-01-18 11:49

几年前的文章了吧,薄膜电容现在早已是新能源汽车主流了,$法拉电子(SH600563)$ 都快垄断全市场了,电解电容基本淘汰光了都。

2021-01-17 15:37

好文

2021-01-17 06:15

老大,没有国瓷材料的事吗

2020-08-19 20:02

老师 帮分析下红相股份 谢谢了

2020-08-19 17:42

振华一个子公司就可以对标宏达电子的180亿市值?

2020-08-19 17:38

谢谢分享,慢慢看

2020-08-19 17:24

太长了,慢慢看

2020-08-19 17:18

国内的企业都在干嘛,啥啥都是中低端,一点竞争力都没有

2020-08-19 17:15

鸿运电子半年报一般,火炬空间最大