1、3C自动化装备CNC深度研究报告2017年3C自动化装备-CNC深度研究报告(此文档为word格式，可任意修改编辑！）2017年8月正文目录图目录表目录 一、手机颜值与内涵并重，机身材料革命势在必行1、3C领域智能手机挑大梁 3C产品是计算机、通信和消费类电子产品三者的统称。传统的3C产品通常包括电脑、平板电脑、手机、数码相机、电视机等硬件设备；新兴的 3C 产品以智能可穿戴设备、 VR/AR设备终端、娱乐机器人等电子产品为代表。 图1：3C产品类型 智能手机市场规模在3C行业中占据主导地位。2016年全球智能手机出货量创下14.7亿台的新高，而同期全球PC出货量和平板电脑出货量分别为2.60
2、亿和1.78亿，出货量仅为智能手机出货量的14.9%和12.1%。智能手机市场的增长性在3C产品中最为确定。根据IDC预测，全球智能手机出货量将以3.8%速度稳定增长；而全球PC的出货量则会逐渐萎缩，2020 年的出货量预计为2.5亿，平板的出货量也会在未来两年呈逐渐下降趋势。图2：智能手机、PC、平板电脑全球出货量及预测 2、智能手机消费升级，颜值与内涵并重 国内智能手机市场迎来消费升级，国产手机布局高端市场。随着智能手机的不断普及，消费者的需求开始从基础的功能性领域向高层次转变，更加强调产品的性能、美感。根据IDC发布数据显示，中国智能手机的平均售价已经从2013年的207美元上涨到了25
3、7美元。外形美观、性能强劲、用户体验极佳的中高端机型受到越来越多的关注，国产手机向高端化布局已是整体大趋势。图3：2015、2016年中国手机市场不同价格段产品关注比例对比 智能手机进入比拼颜值时代。2016年中国统计信息服务中心的中国手机消费者需求研究报告显示：选购手机时消费者最看重外观，有超过 75%的消费者在挑选手机时会着重考虑外观样式。2017年5 月中关村手机热度排行榜前四分别为OPPO R11、Galaxy S8、华为nova2和荣耀9，这四款手机都属于中高端机型，超高颜值均为其主要卖点之一。 图4：2016年国内智能手机消费者关注点情况 智能手机技术创新逐渐加速。近些年智能手机市
4、场技术创新层出不穷，从曲面屏、全陶瓷机身等外观形态到模块化、快充、双摄像头、超声波指纹识别等技术突破，令人眼花缭乱。iPhone凭借近十年以来在技术创新上的优势统治了智能手机领域，2016年占据了全球智能手机市场近八成的利润。随着人工智能、VR等颠覆性科技的不断成熟，未来智能手机的技术创新估计会更大。 图5：历代iPhone技术创新一览 3、金属机身风头正盛的高颜值代表 （1）金属机身成为畅销手机标配 高颜值的代表金属机身兼备其他诸多优点。金属机身独有的金属光泽和细腻手感深受消费者喜爱。除了高颜值，金属机身还具有强度韧性高、防电磁辐射效果好、比强度高、环保可回收等诸多优点，让其成为众多品牌旗舰
5、机型的首选。苹果从iPhone5开始便使用金属机身。 图6：金属机身优点 金属机身设计成为畅销手机“标配”，渗透率不断提高。在苹果公司引领的风潮下，国内手机厂商华为、vivo和oppo2016年和2017年国内主打等高端明星机型：华为P10，vivo X9，OPPO R11等无一例外都采用了金属机身设计。金属机身已经成为各大手机厂商新的重要卖点和必备武器。主推双面玻璃手机的三星为了迎合市场也在不断推出三星C5、C7等金属机身手机。 图7：2016年4月到2017年4月中国畅销手机TOP20机身材料 （2）金属机身将打开中低端市场 千元机市场出货量可观。据第一界手机研究院统计，按照售价在1500
6、元以下的机型归为千元机的原则，2017年2月至4月全国千元机市场份额在53%以上。虽然智能手机市场消费升级正在进行时，千元机市场有所萎缩，但是体量依旧庞大，出货量十分可观。 图8：2017年2月和4月全国手机销量的价格区间分布 金属机身在千元机市场优势明显，渗透率不断提高，价格进一步下沉。2016 年10月到2017年4月国内千元机销售量前20位中接近一半是金属机身设计。从2017年2月以来采用金属机身的vivo，华为畅享6S牢牢占据着千元机销售量排行榜前两名的位置。之前金属机身一直被认为是高端手机的象征，但2016年12月上市的魅蓝note5则让金属机身手机价格首次突破千元，随即小米也发布了
7、售价为999元的全金属机身的红米note3，预计金属机身在未来的千元机市场的渗透率将得到进一步提高。 图9：2016年10月到2017年4月千元机销量TOP20手机机身材料 4、3D玻璃机身技术创新时代的最终选择 （1）3D玻璃性能优势明显 3C产品使用的玻璃一般可以分为：2D玻璃、2.5D玻璃和3D玻璃。2D玻璃就是普通的纯平面玻璃，没有任何弧形设计；2.5D 玻璃则为中间是平面的，但边缘是弧形设计；而3D玻璃，则无论是中间还是边缘都采用弧形设计。目前3D玻璃在智能手机上的应用主要包括两个方面：（1）用作玻璃盖板，起到对平板显示屏、触控模组等的保护、产品识和装饰功能。（2）用作玻璃背板，作为
8、新型的机身材料，满足消费者对智能手机外观、质感的追求。 图10：2D、2.5D和3D玻璃盖板对比 相较于普通2D玻璃，3D玻璃优势明显。3D玻璃具有轻薄、透明洁净、抗指纹、防眩光、耐候性佳优点，不仅可以提升智能终端产品外观新颖性，还可以带来出色的触控手 感。3D 玻璃除了具有更好的外观表现模式，还有极佳的防护效果。其中双曲率的 3D曲面玻璃表现尤佳，在抗跌落、防划伤、高静压试验上，明显优于2D平面玻璃。 图11：3D玻璃性能优势明显 （2）3D玻璃盖板与柔性OLED完美搭配 玻璃盖板是触摸屏的重要组成部件。盖板是电容式触摸屏最外层起保护作用的一层材质，而玻璃盖板（Cover Lens）相对于它
9、材质的盖板在硬度、抗压性和耐刮性等重要参数上优势明显。因此逐渐成为各触控技术的主流保护方案，无论是 GG、OGS方案，或是On-cell和In-cell等新技术方案，玻璃盖板都是触摸屏的重要组成部件。 图12：玻璃盖板是触摸屏的重要组成部件 OLED性能优越，将成为革命性显示技术。OLED(Organic Light Emitting Display，有机发光二极管)是一种基于电致发光技术制成的显示器件。OLED 目前已经被业界公认为下一代革命显示技术。OLED具有类似萤火虫的自发光性质，而不像LCD屏幕那样需要背光源。由于显示原理的特殊性，它拥有LCD技术无法比拟的物理优势，具有色彩真实、零
10、延迟、无限对比度、极致超薄、柔性显示等特性。图13：LCD、LED和OLED显示原理 图14：LCD和OLED性能优势对比 3D玻璃搭载柔性OLED将成为未来触控屏主流方案。柔性OLED提供了曲面显示的机会，曲面屏具有易于人眼观看、实现创新性的交互方式等优势。3D玻璃能够较好和曲面屏幕贴合，3D玻璃与柔性OLED的组合发挥出最强大的屏幕显示效果。配置了3D玻璃和AMOLED屏幕的Galaxy S8被著名的专业显示设备测试网站DisplayMate评为全球最佳智能手机屏幕，打破多项行业纪录。 图15：三星Galaxy S8屏幕实拍 表1：三星Galaxy S8 屏幕行业纪录汇总 （3）3D玻璃背
11、板为5G时代扫清障碍 5G时代来临，3D玻璃背板解决信号屏蔽问题。5G网络是一个带宽更高、时延更低、覆盖更广的移动网络，预计到2020年5G网络将正式商用。根据国际电信联盟的专家预测，5G信号将来有可能使用30GHz60GHz的频段，远高于目前的4G信号频段。而较高的频段波长较短，信号的绕射能力降低，影响手机接受信号能力，要求手机尽量避免使用金属背壳，因此兼备颜值与手感的玻璃背板成为最佳选择。图16：5G网络应用场景 图17：5G网络商用时间图 3D玻璃背板解放智能手机无线充电技术。无线充电是指运用无线电能传输技术，以磁场传送能量，摆脱线缆对用户使用体验的束缚。电磁感应技术是目前的智能手机的主
12、流无线充电技术。金属对磁场有屏蔽和吸收作用，使用金属后壳将降低无线充电效率，使用玻璃材质则是一个好选择。使用3D玻璃背板的三星Galaxy S6引领无线充电功能风潮，前不久上市的Galaxy S8，无线充电也仍是其主要卖点。除了三星外，今年全市场最瞩目的iPhone8，也会采用无线充电技术。 表2：部分配备无线充电功能的智能手机 图18：三星Galaxy S8折叠式无线充电 （4）双面玻璃+金属中框将成为中高端机型主流 “双面玻璃+金属中框”成中高端首选方案。3D玻璃搭载柔性OLED效果惊艳，势必取代LCD成为未来主流触摸屏方案，同时金属外壳由于电磁屏蔽特性成为其发展瓶颈，预计未来智能手机的玻
13、璃盖板和玻璃背板都将采用玻璃。双面玻璃配合起支撑和承载核心部件功能的金属中框，将发展为未来中高端智能手机主流结构。“双面玻璃+金属中框”已经成为市场焦点，国内外手机厂商频频发力。三星2015年4月发布的旗舰机Galaxy S6使用了双面玻璃+金属中框结构，号称史上颜值最高的手机。上市后第一季度的销量就突破了1000万。此后三星的旗舰机型一直在延续双面玻璃+金属中框结构，并且在主打中端市场的A系列手机上也开始使用这种设计。同时国内手机品牌小米和荣耀也推出了小米mix、荣耀magic等热度很高的双面玻璃+金属中框手机，同样在市场上受到了热烈反响。 图19：2017年新上市的双面玻璃手机 双面玻璃+
14、金属中框设计统治力将进一步增强。2017年2月至4月销量居前的高端手机中，已有近三分之一使用双面玻璃+金属中框设计。三星作为双面玻璃+金属中框的开创者已占得先机。根据我们了解，今年十月末上市的iPhone 8也将使用双面玻璃+金属中框设计，而华为也已经推出双面玻璃+金属中框设计的华为荣耀8 和华为P7等多款机型，可以预见这种结构将成为未来高端手机市场的主流。图20：2017年2月至4月高端手机品牌情况 图21：2017年2月至4月高端手机机身材料情况 二、机身革命进行时，国内企业大有可为 1、国内金属机身加工企业稳定增长 （1）国内金属机身加工企业享受金属潮红利 一般来讲，国内金属机身加工企业
15、可以分为苹果系和非苹果系两大阵营。苹果系包括海、可成科技等台湾企业，而非苹果系企业主要为三星和国内手机品牌华为、oppo、vivo等进行金属外壳加工，主要包括长盈精密、劲胜智能和比亚迪电子等。 图22：金属机身加工企业及其下游客户 金属潮带动业绩增长。随着智能手机金属机身潮流兴起，国内金属机身加工企业的业绩都得到了不同程度的增长，作为oppo、vivo等智能手机品牌的供应商长盈精密的手机金属外观构件业务营业收入在2016年增加了近一倍。比亚迪的金属构件部门的营业收入增长同比超过50%。 图23：长盈精密、比亚迪消费电子构件加工业务营业收入（单位：亿元） （2）金属渗透率提升潜力大智能手机金属机
16、身渗透率提升空间大，加工企业业绩将继续稳步增长。IDC报告称，2016年全球智能手机金属渗透率为37.4%，并预计在2018年将达到54.1%，随着中低端智能手机的外观设计升级，未来金属整体渗透率仍然有较大提升空间。根据我们预测，全球金属机身智能手机出货量将持续保持增长态势，预计2020年的出货量将达到8.8亿台。 表3：智能手机出货量及不同机型市占率预测 表4：不同机型金属机身渗透率预测 根据目前的市占率及未来趋势，我们对高中低各机型的市占率以及对应机型的金属渗透率做了假设，根据假设，我们大致预测，到2020年，金属机身的智能手机出货量将会达到6.13*40%+8.94*60%+2.45*4
17、0%=8.8（亿）。 2、3D玻璃布局加速 （1）伯恩、蓝思优势明显，触控企业逐渐切入 伯恩光学、蓝思科技出货量遥遥领先。蓝思科技、伯恩光学处于玻璃盖板加工企业的第一梯队，两家公司是苹果和三星玻璃盖板的主力供应商，玻璃盖板出货量优势明显，长期稳居国内玻璃盖板出货量前两位，两者的合计出货量市占率超全市场的 50%。苹果产业链的重要供应商富士康也在加紧筹备兰考项目，将成为两者强劲的竞争对手。而主要为国内手机供货的欧菲光、合力泰、智诚光学、瑞必达、星星科技等则属于第二梯队，但依靠国产手机近年来的强势表现，第二梯队的收入也是大幅增长，欧菲光、合力泰、智诚光学的合计市占率也超过20%。图24：玻璃盖板加
18、工企业及其下游 图25：2016年5月玻璃盖板出货量排名前十 触控屏幕企业切入玻璃盖板生产领域。包括欧菲光、合力泰在内的原触摸屏幕生产企业，正在不断提升其玻璃的生产能力。由于触显产品产业链较长，原材料占生产成本约80%，原材料采购及自供能力是控制成本重要方面。生产商如果将盖板玻璃、液晶模组、触控等关键材料自产，在提升交货能力的同时，还能将上游材料利润也纳入体内。欧菲光、合力泰、信利、莱宝高科等重要的触控屏幕生产商都已实现玻璃盖板自产。稳居国内手机触控屏幕出货量第一的欧菲光玻璃盖板出货量可观，玻璃盖板出货量逐月提升，增速明显，紧跟蓝思科技和伯恩光学两大巨头。 图26：欧菲光近期玻璃盖板出货量（单
19、位：KK） （2）2.5D、3D玻璃盖板出货量占比不断提高 随着2.5D和3D玻璃智能手机渗透率提高，弧形玻璃盖板出货量不断提高。行业标杆蓝思科技和伯恩光学的弧形玻璃盖板出货量占比维持在 60%以上，并呈不断上升的趋势。欧菲光的弧形盖板出货占比已保持在50%以上，合力泰弧形玻璃盖板出货占比在2016年8月以后增速明显，已经从不足10%提到了30%左右。 图27：国内主要玻璃盖板生产商弧形盖板出货量占比 （3）看好3D玻璃前景，玻璃加工厂商投资热情高 3D 玻璃加工业务前景明朗，众多投资项目纷纷上马。随着三星首推的3D 玻璃盖板+柔性OLED 屏幕大获成功，未来众多手机厂商都将采用这一方案抢占高
20、端手机市场。加之金属外壳于电磁屏蔽特性成为其发展瓶颈，未来双面玻璃+金属中框势必成为智能手机主流结构。众多玻璃加工厂商加码投资3D玻璃生产线，玻璃盖板加工巨头伯恩光学更是增加10亿港元扩大产能，并计划今年在香港上市融资20亿美元来保障相关项目的顺利实施。 表5：近期3D玻璃投资项目汇总 根据公开资料整理，蓝思等玻璃生产企业的在近两年会有超过200亿元的玻璃相关项目投资计划，而这其中的重中之重就是对相关加工设备的采购，国内设备企业将因此受益。 三、技术创新催生CNC需求，国内企业享红利 1、CNC钻攻中心助推金属机身潮流 （1）什么是CNC钻攻中心？ CNC是数控机床(Computer Nume
21、rical Control)的简称，带有刀库和自动换刀装置的数控机床叫加工中心。数控机床由传统机械机床发展而来，是一种装有程序控制系统的自动化机床，完成切削、冲压成型等精密模具、零件加工任务。加工中心的加工精度比普通设备有明显提高，加工效率通常是普通设备的 5-10 倍。CNC数控机床主要由主机、数控系统、驱动装置、辅助装置等几部分构成。 表6：数控机床结构及相关功能 钻攻中心是工作效率最快且高精度的加工中心。由立式加工中心衍生而来的钻攻中心具 备铣削、钻铣、镗销、铰削和攻丝等多种功能，具有移动速度快、换刀速度快的优点，其体积和重量要小于一般的加工中心，加工产品具有高精度、高光、洁度等特点。钻
22、攻中心适用于智能手机、平板电脑、超极本、穿戴式设备等智能终端金属精密结构件的CNC加工。 图28：CNC钻攻中心 （2）CNC钻攻中心是金属机身工艺核心设备 目前主流的金属机身工艺有三种：（1）全CNC：全CNC+NMT+阳极；（2）+CNC：锻压冲压压铸+CNC+阳极；（3）全压铸：压铸+喷漆。全CNC工艺和+CNC工艺多用于中高端机型，全压铸工艺还不成熟。全CNC工艺在精度、质量方面有优势，但是加工成本最高，是目前主流的制作流程。+CNC工艺性价比优势明显，压铸成型+CNC可缩短至30分钟，节约至少30%的成本，但是在外观质感等方面和全CNC工艺还有差距。压铸工艺成本低廉，多用于低端机型，
23、压铸成型的机壳缺乏金属感也容易磨损掉色。 图29：三种金属外壳工艺对比 CNC 工序利润高、时间长。3C产品金属构件加工工序一般可以分为锻造冲压，CNC 加工，研磨喷砂、阳极氧化等。全CNC工艺的CNC工序时间在一个小时以上，且提 高空间有限。CNC 工序也是金属机身制造过程中最重要的工序，占据所有工序利润量的40%。图30：某款手机的全CNC工艺 图31：金属构件加工工序利润量 金属中框工艺的 CNC工序时间更长、成本更高。双面玻璃+金属中框设计的手机由于玻璃材质的易碎性，致使手机内部的核心电子构造件需镶嵌在金属中框上，并要在一块金属材料上进行双面加工工艺，加工时间大约为80分钟。单价上金属
24、中框高于金属机壳 30%左右，而采用不锈钢中框的价值是普通铝合金后盖的两倍左右，加工时间也相对更长。以小米4 为例，小米4的不锈钢中框从一块钢板开始，通过了8次、32小时的CNC加工，一共经过193道工序，成本高达398元。加工效率的降低，势必引起设备的需求增加。 图32：小米4不锈钢中框加工工序 （3）钻攻心中供不应求，具备百亿市场空间 全CNC、+CNC工艺、金属中框工艺需求量预测。由于低端机型的成本限制和CNC工艺的良率和效率难以在短时间内得到显著提升，我们假设未来低端机型中压铸工艺和+CNC工艺各占一半。虽然+CNC工艺在加工时间和成本上明显优于全CNC工艺，但敬是在外观质感上的劣势却
25、无法弥补，因此假设在中端机型中全CNC工艺和+CNC工艺各占一半。由于高端市场基本上由苹果和三星把控，我们假设2017年iPhone8 上市高端机型市场的双面玻璃+金属中框渗透率会达到70%，此后还将继续增长。高端机型的金属外壳工艺则以全CNC工艺为主。结合以上数据我们预测到2020年智能手机市场的三种工艺的需求量分别为：+CNC，2.42*50%+4.24*50%=3.33 亿；全 CNC，4.24*50%+2.08*10%=2.33亿；金属中框，2.08*90%=1.87亿。表7：+CNC、全CNC和金属中框工艺需求量预测 全CNC、+CNC工艺和金属中框工艺的效率与良率预测。以华为某款手
26、机为参考，目前全CNC工艺的效率为4300s片，+CNC工艺的效率为2000s片；金属中框工艺效率以iphone8为参考，为6000s片。另外我们假设每台金属CNC一年工作300天，结合以上各种工艺效率，可以计算出各种工艺下每台金属CNC的年产能分别为：+CNC，300*24*60*60/2000=12960片；全CNC，300*24*60*60/4300=6027片；金属中框，300*24*60*60/6000=4320片。目前全CNC和+CNC的直通良率都在50%左右，金属中框的良率要低于CNC工艺，随着工艺技术的不断创新和工艺经验的累积，我们预测未来这三种工艺的直通良率还有上升的空间。
27、结合全球智能手机出货量及金属中框、金属机身渗透率的情况，我们预测到2020年智能手机市场钻攻中心需求量为 3.33/（58%*1.2960）+2.33/（58%*0.6027）+1.87/48%*0.4320）=20.1万台。假设更新换代的时间为5年（实际可能更短），每年新增需求量分别为5.45.25.25.1万台。假设每台钻攻中心的平均售价为20万元，未来四年仅智能手机的钻攻中心市场就将达到百亿级别。表8：钻攻中心年需求量预测 图33：金属CNC市场空间预测（万台） 2、玻璃精雕机、热弯机曲面玻璃加工核心设备 （1）玻璃精雕机玻璃加工主流设备 玻璃精雕机是一种特殊的CNC设备。CNC 设备具
28、体可以分为加工中心、精雕机、雕刻机等。雕刻机的主轴转速高，适合小刀具的加工，扭矩比较小，着重于雕刻功能。精雕机也叫高精度雕刻机，可以实现精确雕、铣等功能。玻璃精雕机在玻璃面板加工中主要被应用于钻孔、开槽和精修外边，具有加工精度高、机器稳定、成品精细、加工速度 快、生产效率高等特性。北京精雕是国内精雕机的龙头企业。 图34：北京精雕玻璃精雕机 无论是2D、2.5D还是3D玻璃加工，都离不开玻璃精雕机。整体而言，玻璃加工需要四层工序：成型、化学强化、清洁和涂层，2D和2.5D玻璃的加工设备以玻璃精雕机、 玻璃平磨机、玻璃抛光机、玻璃丝印机、玻璃镀膜机等为主。3D玻璃除了上述设备，在成型工序中还需要
29、用到玻璃热弯机和五轴玻璃精雕机。 图35：2D、2.5D和3D玻璃加工工序 3D玻璃加工需要使用五轴玻璃精雕机。传统的平面玻璃主要使用三轴 CNC 玻璃精雕设备，而热弯后形成的3D曲面玻璃由于自由度增加，空间复杂度增强，传统三轴 CNC玻璃精雕设备已经无法满足加工需求，需要更高端的五轴 CNC 玻璃精雕设备进行加工。 （2）玻璃热弯机3D玻璃加工关键设备 热弯成型是3D玻璃加工的关键工艺。3D玻璃的工艺流程与传统2D玻璃的加工工艺流程基本一致，但成型过程更加复杂。以三星 S6 Edge 手机使用的3D玻璃成型技术为例，其将目前硬度最高的康宁第四代大猩猩玻璃放在弧形模具之间，加热到 800 摄氏
30、度，再压进弧形模具让玻璃弯曲，然后再通过CNC加工、三面抛光、强化等步骤。 图36：3D玻璃热弯工艺 热弯工艺为3D玻璃工艺四大难点之一，成为产量瓶颈。3D玻璃的制造难度主要体现在3D曲面成型、曲面抛光、曲面印刷、曲面贴合四大工艺上。3D玻璃热弯工艺中对玻璃表面平整度、受热均匀度、退火冷却速度等要求严苛，目前3D玻璃的直通良率只有40%左右。 图37：3D玻璃工艺四大难点 （3）精雕机、热弯机每年新增市场空间超40亿 玻璃精雕机市场空间预测：2D、2.5D和3D玻璃的需求量预测。根据目前智能手机市场的情况，我们假设低端机型2.5D玻璃盖板的渗透率会提高，但是2D玻璃盖板还是占据主导地位；低端机
31、型的背板材料不会采用玻璃材质。中端机型的玻璃盖板以2D和2.5D为主，2.5D占比会逐渐增高；中端机型会逐渐开始采用3D玻璃背板。高端机型的玻璃盖板以3D为主，3D玻璃后盖的渗透率与金属中框在高端机型中的渗透率一致。结合以上数据，我们预测到2020年2D、2.5D和3D玻璃的需求量分别为：6.05*80%+6.05*30%= 6.66 亿片；6.05*20%+6.05*70%+5.19*30%=7.01 亿片； 6.05*25%+5.19*70%+5.19*90%=9.82片。表9：2D、2.5D和3D玻璃渗透率预测表10：2D、2.5D和3D玻璃需求量预测 假设不同类型玻璃加工的效率有所不同，每年工作3000小时，2D玻璃、2.5D玻璃和3D玻璃的生产效率分别为：248分钟一片；则年产量分别为94.52.25万片。结合以上数据，我们预测到2020年玻璃精雕机的总需求量分别为6.66/ 95%*9）+7.01/（95%*4.5）+9.82/（60%*2.25）=9.68万台。20172020年，每年的新增需求量分别为：2.31.441.341.32万台。假设玻璃精雕机的平均售价为15万元，未来玻璃精雕机每年新增市场空间约为20亿元。表11：玻璃精雕机年需求量预测
