(報告出品方/作者:興業證券,謝恆、姚康)
報告綜述
MLCC 是應用最廣泛的基礎電子元件。MLCC(片式多層瓷介質電容器) 具備體積小、比容大、壽命長、可靠性高、易 SMT 等優點,廣泛用於手 機、平板、PC、汽車和消費電子領域。據統計,MLCC 年需求量已經超 過 4.3 萬億隻,市場規模在 130 億美金以上。
材料、工藝、設備垂直一體化構築行業壁壘,集中度較高。MLCC 的生 產有非常高的壁壘,除了掌握介質薄層化和共燒等核心技術外,對上遊粉 體製備、配方研究,和基於材料、工藝理解定製設備的能力,都極為關鍵。 也正因為此,日韓廠商在中高端領域獲得了幾近壟斷的地位。國內以三環、 風華為代表的龍頭廠商,持續進行陶瓷材料、核心工藝和專用設備垂直一 體化的探索,國產替代空間巨大。
需求提速、供給受限,行業高景氣持續。兩大驅動因素拉動 MLCC 需求 加速增長:
1)電動化、智能化、網聯化加速,高容值、大尺寸車用 MLCC 需求迎來爆發式增長(單車 3-8 倍提升);
2)5G 終端、物聯網設備出貨 快速增長,進一步拉動 MLCC 需求。而供給端的擴產相對穩定,短期東 南亞產能仍有疫情幹擾,我們測算 20-23 年供給過剩比例分別為-15%、3%、 9%、10%,供需處於緊平衡狀態,行業將繼續保持高景氣,價格具備向上 彈性,考慮到目前庫存水平較低,這一輪上行周期更為持久。
1、MLCC:應用最廣泛的基礎電子元件
根據內部是否有源,電子元件分為主動元件和被動元件。一般來說,被動元件不 必接電就可以運作,能產生調節電流電壓、儲存靜電、防治電磁波幹擾、過濾電 流雜質等的功能,主要包括電容、電阻、電感,以及變壓器、晶振等。按產值計 算,電容、電阻、電感合計佔比在 90%左右,其中,電容又是用量最大的元件, 超過被動元件總產值的 65%。
電容的主要功能為濾波、耦合、諧振、旁路等,可細分為陶瓷電容器、鋁電解電 容、鉭電解電容、薄膜電容器四種,針對不同應用領域選擇也不同。從產值來看, 陶瓷電容是最主要的電容產品,2016 年佔比 56%,其中,MLCC 佔陶瓷電容市場 93%的份額,相當於一半以上的電容器市場。
MLCC 全稱片式多層瓷介質電容器,以電子陶瓷材料作為介質,將預製好的陶瓷 漿料通過流延方式製成要求厚度的陶瓷介質薄膜,然後在介質薄膜上印刷內電極, 並將印有內電極的陶瓷介質膜片交替疊合熱壓,形成多個電容器並聯,並在高溫下一次燒結成一個不可分割的整體電子元器件,最後在電子元器件的端部塗敷外 電極漿料,使之與內電極形成良好的電氣連接,形成 MLCC 的兩極。
MLCC 尺寸規格繁多,一般有三種劃分標準:按照所採用的陶瓷介質類型,溫度特性、材料等特性或 SIZE 封裝大小進行分類。一般來說,中大尺寸高容高耐壓 的產品應用場景最為廣泛,小尺寸通常用於智慧型手機、手錶、耳機等小型化電子 產品,超大尺寸封裝電容一般用在超高容、超高壓的場景。
由於 MLCC 具有體積小、比容大、壽命長、可靠性高和適合表面貼裝等優點,廣 泛應用於手機、平板、PC、汽車和消費電子領域,手機是用量最大的細分領域, 達到 35%以上,其次是音視頻、iot 等消費類電子,PC 平板和汽車等。據統計, MLCC 年需求量已經超過 4.3 萬億隻,市場規模在 130 億美金以上。
2、材料、工藝、設備垂直一體化構築行業壁壘,集中度較高
2.1、MLCC 的高壁壘,體現在材料、工藝和設備的垂直一體化
MLCC 的生產製造具備非常高的壁壘,調漿、成型、堆疊、均壓、燒結、電鍍等 眾多環節,無一不對廠商在陶瓷粉體、成型燒結工藝、專用設備的積累,有著極 高的要求。
2.1.1、粉體製備和配方是產品性能和成本的關鍵
MLCC 使用的陶瓷粉體,是在鈦酸鋇基礎粉上添加改性添加劑形成的配方粉。鈦 酸鋇可以作為電介質材料的主要原因在於其常溫條件下介電常數較高,但另一方面,鈦酸鋇也存在缺陷,在常溫下鈦酸鋇材料的損耗角正切值很大,介電常數溫度係數也很大,因此未經改性的鈦酸鋇尚不適合作為電介質。
改性添加劑主要包括稀土類元素,例如釔、鈥、鏑等,以保證配方粉的絕緣性; 另一部分添加劑,例如鎂、錳、釩、鉻、鉬、鎢等,主要用以保證配方粉的溫度 穩定性和可靠性。這些添加劑必須與鈦酸鋇粉形成均勻的分布,以控制電介質陶 瓷材料在燒結過程中的微觀結構及電氣特徵,改性添加物一般佔到 MLCC 配方粉 重量的 5%。
MLCC 所用電子陶瓷粉料的微細度、均勻度和可靠性直接決定了下遊 MLCC 產品 的尺寸、電容量和性能的穩定,同樣體積下要實現更高的容值,就需要更薄的陶 瓷介質達到更多的疊層,即要求陶瓷粉體顆粒足夠精細。同時,粉體在 MLCC 的 成本結構中佔比在 20%-45%之間,粉體的自製也直接影響 MLCC 的盈利。因此, 日本 MLCC 龍頭廠商,都有較高的粉體自製比例。
目前國內外產業化的高純鈦酸鋇主要生產方法有:固相法、草酸共沉澱法和水熱 合成法,後兩者都屬於液相法。固相法是將等摩爾的高純碳酸鋇(99.8%以上)和 二氧化鈦(99.9%以上),經球磨、混合、壓濾、乾燥,再經 1050-1150℃煅燒而 得,反應式為:BaCO3+TiO2→BaTiO3+CO2。
共沉澱法是將等摩爾的可溶性 Ba2+、Ti4+混合,在偏鹼的條件下,加入沉澱劑中,使Ba、Ti 共沉澱,然後經過濾、洗滌、乾燥、煅燒後得到鈦酸鋇粉體,以草酸作 為沉澱劑的應用最為廣泛。水熱法是指在密閉的高壓釜中,通過將反應體系水溶 液加熱至臨界溫度,從而產生高壓環境並進行無機合成的一種方法,具體來說, 將含有鋇和鈦的前體(一般是氫氧化鋇和水合氧化鈦)水漿體,置於較高的溫度和壓力下(相對常溫、常壓),使他們發生化學反應,經過一定時間後,鈦酸鋇粉體就在這種熱水介質中直接生成。
固相法工藝簡單,但是顆粒大、化學成分不均勻,共沉澱法產品純度較高,粒度 較小,但也很難達到 100nm 以下,同時洗滌工藝複雜,成本高,鈦和鋇的摩爾比 也很難控制。水熱法是目前最主流的製備方法,純度高、均勻度好、粒度細,可 以達到 20nm 左右,當然溫度和壓力等反應條件苛刻、技術水平要求較高。
目前能夠實現高純度、精細度和均勻度的鈦酸鋇粉體製備的廠商以日本和美國為 主,日本 Sakai 化學、日本化學、日本 FujiTi、美國 Ferro 等佔據 85%左右份額, 可以製備 100nm 粒徑以下的鈦酸鋇粉體,國內的國瓷材料,是繼 Sakai 化學全球 第二家能成功運用水熱工藝批量生產納米鈦酸鋇粉體的廠家,市佔率在 10%左右。
2.1.2、核心工藝和定製設備的能力都需要積累大量的 Know-How
除了高精細度鈦酸鋇粉體製備,介質薄層化技術和共燒技術也是 MLCC 生產需要 掌握的核心技術。在一定的體積上提升電容量是 MLCC 替代其他類型電容器的有 效途徑,MLCC 的電容量與內電極交疊面積、電介質瓷料層數及使用的電介質陶 瓷材料的相對介電常數成正比關係,與單層介質厚度成反比關係。因此,在一定 體積上提升電容量的方法主要有兩種,其一是降低介質厚度,介質厚度越低, MLCC 的電容量越高;其二是增加 MLCC 內部的疊層數,疊層數越多,MLCC 的 電容量越高。
目前以村田為代表的日本廠商,已經可以將單層薄膜介質厚度減少至 0.5μm 以 下,疊層在 1000 層以上,而國內的較高水平為 3μm 左右厚度的薄膜介質。介質 薄層化主要使用流延工藝,將漿料均勻塗布在 PET Film 上,通過加熱乾燥方式, 形成一定厚度、密度、均一的薄膜。
成型方式的選擇、刮刀和基帶的距離、擠壓機的壓力會影響薄膜介質的厚度,基帶流速、乾燥溫度的控制則會影響薄膜介質的均勻度,整個流延工藝中需要積累 大量 Know-how。同時,廠商需要有設備改造的能力,標準化設備並不足以發揮 最大的效能,以核心設備流延機為例,刮刀的選擇,Dry Zone 的設計等,都是廠商對陶瓷材料和工藝深刻理解的體現。
關於共燒技術,MLCC 元件主要由陶瓷介質、內電極金屬層和外電極金屬層構成。 在生產過程中,陶瓷介質和印刷內電極漿料需進行疊合共燒,因此不可避免地需 解決不同收縮率的陶瓷介質和內電極金屬如何在高溫燒制環節中不分層、開裂的 問題,即所謂的陶瓷粉料和金屬電極共燒問題。共燒問題的解決,一方面需在燒結設備上進行持續研發;另一方面也需要 MLCC 瓷粉供應商在瓷粉製備階段就與 MLCC 廠商進行緊密的合作,通過調整瓷粉的燒結伸縮曲線,使之與電極匹配良 好、更易於與金屬電極共同燒結。陶瓷粉體、工藝、設備垂直一體化就更為重要。
2.2、日韓臺主導行業格局,國產替代空間廣闊
日韓廠商憑藉陶瓷粉體材料、核心工藝、專用設備的垂直一體化,在 MLCC 行業 佔據了非常高的份額,根據國巨披露的數據,村田以 31%的市佔率排名第一,其 次是三星電機市佔率 19%,國巨收購 Kemet 後市佔率達到 15%,太陽誘電市佔率 在 13%左右,前五大廠商佔據 85%份額,集中度很高。在性能、可靠性要求最高 的車用 MLCC 領域,日本廠商更是佔據壟斷地位,村田、TDK、太陽誘電等日廠 市佔率在 90%左右。
國內 MLCC 領域玩家主要有三環集團、風華高科、宇陽和微容,目前按產值計算, 市場份額合計 4%左右,以三環集團為代表的廠商,持續進行陶瓷材料、核心工藝 和專用設備垂直一體化的探索,國產替代空間巨大。
3、需求提速、供給受限,行業高景氣持續
3.1、電動化、智能化和 5G 滲透拉動 MLCC 需求加速增長
在當前時點,我們認為兩大驅動因素將帶動 MLCC 行業快速增長:1)電動化、 智能化、網聯化加速,車用 MLCC 需求迎來爆發式增長;2)5G 終端、物聯網設 備出貨快速增長,進一步拉動 MLCC 需求。
3.1.1、汽車電子化驅動下,高容值、大尺寸車用
MLCC 迎爆發式增長 汽車電子化驅動車用 MLCC 用量 3-8 倍提升,價值量 5-10 倍提升。根據村田披露數據,傳統燃油車 MLCC 用量在 3000 顆左右,LV2 等級的 HEV 用量在 6000 顆以,而 LV3 等級的電動車 MLCC 用量在 10000 顆以上,超過傳統燃油車的 3 倍, LV4 等級及以上的電動車用量在 20000 顆左右。
其中,動力系統、ADAS 系統是用量最大的兩個部分,安全、娛樂和其他模塊則 具體看配置。根據我們測算,在電動化、智能化帶動下,車用 MLCC 需求量有望 實現 25%以上的複合增長,在 2024 年達到 1.1 萬億顆以上。
首先是電動化,2020 年下半年以來,國內和歐洲市場新能源車銷量迎來快速增長, 預計 2021 年全球新能源車銷量 470 萬輛以上,同比增長超過 60%,國內和歐洲市 場分別達到 200 萬輛。根據德勤的預測,2030 年全球新能源汽車滲透率將達到 30%左右。
新能源汽車能顯著拉動 MLCC 的使用需求,來自於其核心的三電系統:電機系統、 電控系統和電池系統,包括電動引擎、控制器、直流轉換器、逆變器、電池管理 系統(BMS)、充電系統等,主要使用高介電常數 MLCC,電容量較大,比如 X7R。以 BMS 系統為例,BMS 負責監控電池的電壓、電流、溫度和整體狀況,保護電 池不過分充電,電路中需要 MLCC 幫助抑制電磁幹擾和射頻幹擾,同時要滿足耐高溫和系統微型尺寸的要求。根據拆解不難發現,Model X 的電池板中使用了大 量的 MLCC。
其次智能化方面,ADAS 的滲透率正快速提升,ADAS 在提高駕駛安全性方面發 揮著重要作用,支持這類功能的 IC 越來越多,為了抑制噪聲,需要使用更多平滑 去耦 MLCC。出於節省更多的空間的目的,小型化、高電容的 MLCC 需求不斷 增加,一般來說 ADAS 部分增加 2000-3000顆MLCC 用量。
同時,隨著自動駕駛程度的提高,相比 LV1,LV4 的 ADAS 系統在超聲傳感器、 攝像頭、雷達和光線探測和測距(LiDAR)四個模塊的數量都會翻倍增長,進一 步拉動 MLCC 用量。從 TESLARATI 的拆解可以看出,Model3 的 ADAS 模塊上 鋪滿了各種尺寸的 MLCC,總計用量在 3600 顆左右。
在具體要求上,車用 MLCC,特別是新能源車動力系統和 ADAS 系統,以大尺寸、 高容值、高可靠性產品為主。車用 MLCC 尺寸基本在 0603 以上,1005 和 1608 是兩種主要規格,Tesla 的 Model 3 中則大量使用了 2012 規格的產品,村田也推出了 3216M/47μF 和 3225M/100μF 車用高容 MLCC。
根據村田的測算,隨著電動化、智能化加速滲透,高容值 MLCC 用量 5 年內會有 接近翻倍增長,高可靠性 MLCC 用量會有近 3 倍提升。
3.1.2、5G 終端和 ioT 出貨快速增長,進一步拉動 MLCC 需求
智慧型手機的功能創新持續帶動 MLCC 單機需求量快速提升。智慧型手機的新功能如 無線充電、快充技術、屏下指紋、TOF 攝像頭等新應用使得手機結構更加複雜, 新增的模塊需要更多的被動元件進行穩壓、穩流和過濾雜波。以無線充電為例, 通過電容和電感配套形成的諧振電路來產生感應電流進行充電的,這就需要大幅 增加電感和電容的使用量。
比較各代 iPhone 的 MLCC 使用量,由初代 iPhone 用量為 177 個,iPhone X 則增 加至 1100 個,未來隨著智慧型手機新功能的不斷增加,我們判斷 MLCC 的單機使 用量有望持續增加。
同時,通信制式的升級也大幅拉動 MLCC 的用量。2G 手機 MLCC 用量約為 166 個,4G 手機用量為 550-900 個,隨著 5G 手機開始滲透,手機的頻段增加,需要 新增射頻前端模塊,每個射頻前端模塊都需要使用大量的 MLCC,單臺手機的被 動元件用量有望大幅提升,預計提升幅度在 20%-30%。
另外,物聯網設備出貨量的快速增長,提供了新的增長空間,根據 IoT Analytics 數據,目前物聯網連接數在 100 億以上,並以 20%以上的複合增速增長。村田測 算,智能機和新終端 MLCC 用量 5 年後有望接近翻倍。
3.2、供給端平穩增長疊加部分產能受限,行業持續高景氣
根據我們統計,2019 年全球主要 MLCC 廠商產能合計在 4200億顆/月以上,主要 集中在村田、三星電機、國巨、太陽誘電、華新科等廠商,廠區主要分布在日本、 韓國、中國臺灣、大陸、馬來西亞和菲律賓等地。
中國大陸是 MLCC 的主要生產地,產能佔比超過 50%,日、韓、中國臺灣等佔比 30%左右,菲律賓和馬來西亞有日韓廠商 16%的產能。根據我們測算,在 5G 手 機換機和汽車電動化、智能化加速滲透驅動下,MLCC 在 20-23 年需求增速分別 為 6%、18%、12%和 10%,從各個廠商擴產規劃來看,20-23 年增速分別為 12%、12%、11%、10%,考慮到 20、21 年東南亞疫情以及 20 年日韓疫情相對嚴重,我 們修正供給增速為-19%、43%、19%、10%,按照 90%稼動率計算,20-23 年供給 過剩比例(計算公式為:供給/需求-1)分別為-15%、3%、9%、10%。
因此 20 年 MLCC 行業景氣度持續提升,21 年需求端 5G 手機、新能源車加速滲透驅動下,供給端東南亞仍有疫情幹擾,供需處於緊平衡狀態,我們判斷 MLCC 行業將繼續維持高景氣度,價格具備向上彈性。
4、重點企業分析(詳見原報告)
三環集團:被動元件業務景氣度的持續提升和公司產能的不斷擴張。
風華高科:下遊汽車電子和 5G、物聯網對 MLCC 需求的拉動,公司的產能擴張有望加速國產替代進程,進一步貢獻業績。
潔美科技:公司業績的快速增長主要得益於汽車、家電等需求復甦,5G 終端、電動車加速滲透進一步拉動 下遊被動元件需求,行業景氣度持續提升。
5、風險提示
下遊需求疲軟:MLCC 行業的景氣度一定程度上依賴於下遊需求的情況,如果下 遊需求疲軟,相關公司的業績增長也會受到不利影響。 產品價格下滑:MLCC 的價格直接影響相關公司的收入和利潤情況,如果產品價 格下滑,會對業績造成不利影響。 5G 終端、新能源車增速放緩:5G 終端和新能源車是 MLCC 的重要應用領域,如 果 5G 終端和新能源車增速放緩,MLCC 市場規模及相關公司業績的增長將不具 有可持續性。
(報告觀點屬於原作者,不代表我們的任何投資建議。如需使用相關信息,請參閱報告原文。)
精選報告來源:【未來智庫官網】。