文|何晶
一、红外探测器介绍
(一)红外线概念及特性
(二)红外热成像仪介绍
(三)产业链:掌握自制能力的企业多实现全环节覆盖
二、核心军品低需求弹性/技术驱动,单兵+民品高需求弹性/成本驱动
三、缩小像元尺寸、提高良率、改进封装是红外企业降低成本的关键
四、行业市场规模
(一)军品市场规模
(二)民品市场规模
五、市场增长驱动因素
(一)军品增长因素
(二)民品增长因素
六、行业竞争格局
(一)军品竞争格局
(二)民品市场竞争格局
七、国内外典型上市公司分析
(一)菲利尔系统(FLIR SYSTEMS)(FLIR.O):全球红外巨头
(二)高德红外(002414.SZ):国内红外龙头
(三)大立科技(002214.SZ):非制冷红外技术(非晶硅)国内领先
八、投资逻辑总结
红外线是太阳光线中众多不可见光线中的一种,又称红外光、红外热辐射,是波长介乎微波与可见光之间的电磁波,波长在0.76至1,000微米之间。红外线是自然界中存在最为广泛的辐射,所有温度高于绝对零度(-273℃)的物质都不断地辐射红外线,红外线能量的大小与物体表面的温度和材料特性直接相关,温度越高,红外线能量就越大。
图 红外线在光谱中波长分布
资料来源:高德红外招股书
红外线具有两个特点:
1、与物体温度相关性:红外线辐射是基于物体分子的热运动,所有温度高于绝对零度(-273.15℃)的物质,其内部的分子和原子都在不停的运动,温度越高,热运动就越剧烈,辐射的能量就越大。红外线热辐射能量的大小,直接和物体的温度相关。利用这一特点开发出的红外热像仪,可以将物体的温度差异通过图像清楚地在视频中显示出来,从而可以对物体进行无接触式温度测量和热状态分析,为工业生产、节约能源、环境保护等方面提供了一个重要的检测手段和诊断工具,可广泛应用于民用领域。
2、穿透性:红外辐射的能量在大气传输中会产生损失,尤其在一些恶劣的天气条件下。但红外线中,存在两个穿透性强、透明度高的波段,即3-5微米和8-14微米的红外线,被称之为“大气窗口”。其中3-5微米波段红外线对雨天、雾天等湿度大的气候条件穿透性尤其强,而8-14微米波段的红外线在沙尘条件下作用距离较其他波段更长。利用这一特点开发出的红外热像仪,可广泛应用于军事领域以及消防等民用领域。
1、红外热成像仪原理
红外成像系统将探测到的热红外线转换为图像,而红外探测器为该系统的核心组件。红外成像系统用于探测目标红外辐射、并转换为温度分布图像或视频,主要组成包括红外光学系统、红外探测器、数字图像处理电路与算法、机械结构件等。
红外探测器是红外成像系统的核心组件,主体为红外焦平面阵列,利用焦平面阵列进行光电转换。红外焦平面阵列由系列N*M个工作单元(也称像元)的集合,每个工作单元由红外探测单元和ROIC读出电路单元两部分组成。位于上层的红外探测单元利用特定敏感材料,吸收红外辐射并产生对应物理性质变化,进而产生微弱电信号;下层的读出电路单元负责读取相应电信号,进行初步信号处理。焦平面阵列将点阵型的红外探测阵列和ROIC读出电路阵列集成在一起,共同封装在一个外壳中,在焦平面阵列上可以实现光电转换和信号预处理。
图 红外热成像仪工作原理图
资料来源:睿创微纳招股书,FLIR公司官网
红外探测器经历三代发展:红外探测器的设计、生产及研发涉及到材料、集成电路设计、制冷和封装等多个学科,技术难度很大。自20世纪40年代德国研制出硫化铅探测器以来,红外技术有了很大的发展。红外探测器发展至今可以被划分为三代,第一代以分立型为主,元数在103元以下,有线列和小面阵结构;第二代为扫描型和凝视型焦平面结构,在美国出现LADA Ⅰ、LADA Ⅱ、LADA Ⅲ型阵列应用的基础上发展起来的焦平面阵列,规模在103~106元;第三代以凝视型为主,规模在106元以上,且强调双波长(双色)或多波长(多色)响应和更强的智能化逻辑处理功能,以及价格较低的非制冷焦平面阵列等。
表 三代红外探测器代表产品
资料来源:《飞航导弹》,《激光与红外》
红外探测器可以按照不同维度进行分类:根据探测机理不同,红外探测器可分为光子红外探测器和热敏红外探测器;根据工作温度和制冷需求,分为制冷型和非制冷红外探测器;根据响应波长,可分为近红外、中红外、远红外和极远红外探测器。划分维度之间不是完全的相互分离,只是维度不同,在实际中,一种探测器往往兼具上述的几个特征。
表 制冷型和非制冷红外探测器
资料来源:中国安防信息网,高德红外招股说明书
2、光电效应与热效应机理差异,决定制冷与非制冷在性能上的不同
成像机理不同是决定性能差异的核心。基于光电效应的光子探测器,在受到特定频率的红外线辐射后能够瞬时产生光电子,一般系统响应时间为纳秒级;基于热电效应的热探测器,在受到红外辐射后需要升温过程,响应时间为毫秒级,两类探测器在响应时间上相差多个量级。同时,光电效应的激发只需要特定频率辐射,对辐射强度没有要求;热电效应则只在辐射达到一定强度后才能产生可以准确测量的材料物理性质变化,因此制冷在探测率、噪声等效温差等反应灵敏度的指标上同样大幅优于非制冷。
表 从评价红外探测器的主要性能参数指标看,一般而言光子探测器优于热探测器
资料来源:高德红外官网
两类探测器应用不同的敏感材料,对应不同工作温度,因此光子型探测器也称制冷型探测器,热探测器则称非制冷探测器。基于不同的物理原理,近年来两类探测器都发展出了多种性能各异的敏感材料。光子探测器的各类敏感材料中,碲镉汞应用最广泛,量子阱(QWIP)、量子点、超晶格材料近年来也都在快速发展。上述敏感材料一般工作于低温环境,如适用于中波段的碲镉汞材料有效工作温度为200K(-73℃),当探测器制冷到77K时,该材料的响应波段才能延伸到3~5μm,只有接近绝对零度光谱效应才能超过8μm,因此光子型探测器需要配置制冷器,也称制冷型探测器。而制冷器的应用也决定了制冷型探测器的体积大、功耗大、寿命短。在热探测器的敏感材料中,氧化钒和非晶硅应用最广泛。参考Antoni Rogalski 2011年发表的《Recent progress in HgCdTe infrared detector technology》,全球范围内应用氧化钒材料的非制冷探测器市场份额达70%,而多晶硅为17%。因为该类材料都工作在常温环境,不需要制冷器,所以热探测器也称非制冷探测器。
表 超晶格在主要指标上优于碲镉汞等材料
资料来源:《红外探测器发展评述》
表 氧化钒性能较突出、应用较广泛
资料来源:FLIR 公司公告,《Recent progress in HgCdTe infrared detector technology》
制冷型由于敏感材料成本高、使用波段窄、制冷系统成本高等原因,使用成本大幅高于非制冷。制冷型的主要敏感材料如碲镉汞和新型量子材料在制备过程中难以生长、成品率低,导致价格高于非制冷型的常用敏感材料。制冷型不同材料稳定可测的光电效应只集中在部分波段内,导致普通制冷型适用波段较窄,不同波段的探测任务需要使用多个制冷型探测器或是价格更为昂贵的多波段制冷型探测器。非制冷型的响应是温升变化,与频率无关,因此单一热探测器能够基本覆盖完整红外波段,完成各波段探测任务。制冷型的制冷器要求快速制冷、性能稳定、可靠性高,因此制造成本相对较为高昂。
3、制冷型改进以材料为主,而非制冷型聚焦于缩小像元与改进封装
整体看,红外探测器正朝焦平面阵列规模扩大、像元尺寸和像元间距缩小的方向发展。提升阵列规模与像元密度,能够在不扩大探测器体积的前提下大幅提升探测器的探测与成像能力,像元尺寸和像元间距的缩小都能显著提升阵列密度,且像元间距减小还能节省原材料,降低探测器成本。同时,光学系统的技术更迭有助于探测性能的提升。例如,制冷型领域目前正朝变F数镜头(充分发挥制冷型探测器的高灵敏度和大面阵)、双波段镜头(通过双孔径同时接收中、长两个波段的红外辐射,使系统获得双波段探测能力)发展;非制冷领域,为更好发挥探测器性能需要适配不同的镜头,据《红外成像光学系统进展与展望》,随着体积和重量的大幅减低,非制冷探测器对光路小于1/2焦距的微型红外镜头需求日益提升。不同像元尺寸的红外探测器需要匹配不同的镜头,以国内较大的红外镜头供应商舜宇科技为例,其官网在售的红外镜头产品主要面向12μm和17μm的红外探测器。预计在未来适配10μm等镜头的加速研制,具备更为先进探测器的红外厂商或率先受益,市场份额有持续扩大的可能。
制冷型探测器发展主线为改进碲镉汞制备工艺、新型量子材料的研发、其他配套技术等(包括制冷器技术、封装技术)。例如,光敏材料作为探测器光电转换的基础,其性能进步一直是光子型红外探测器性能提升的主要推动力。同时,其他辅助技术的进步也有助于探测器性能的提升。而非制冷型发展主线是聚焦核心技术以降低成本,并在此前提下提升性能,体现为热敏材料的制备与加工,红外MEMS传感器结构设计与制造,CMOS读出电路设计与制造,陶瓷封装、晶圆级封装等先进封装技术。例如,在改进封装方式方面,晶圆级封装虽前期投入大,但适合大规模生产、能够大幅度降低封装成本,而当前国内仍处于金属封装向陶瓷封装转型时期,预计短期内陶瓷封装渗透率将逐渐加大,或将显著降低国产探测器成本。
表 制冷型探测器未来主要改进方向为探测材料的替换
资料来源:《碲镉汞红外焦平面阵列探测技术的最新进展》,《InAs/GaSb 超晶格长波红外探测器》,《The ultimate infrared handbook for red professionals》
表 未来非制冷探测器性能主要从四个方面去改进
资料来源:《红外材料及探测技术》
4、探测器为红外产业核心
本质为芯片制造行业,供给推动需求,上游探测器的性能及成本不同导致其应用领域存在差异。本质上,红外产业链可类比为芯片制造行业,最上游的探测器是全产业链的核心。其中,集成CMOS读出电路与MEMS传感器晶圆的MEMS芯片制造多采用Fabless模式(即红外厂商将芯片制造外包),结合以封装技术的不同,各厂商所研制的探测器性能差异较大。此外,由于非制冷与制冷型性能及价格差异较大,价格高昂、性能优异的制冷探测器多应用于高端军事,如机载、舰载、车载光电系统以及红外制导导弹。而随着探测器像元尺寸的不断缩小、封装技术的不断改善,非制冷红外制造成本逐渐降低,进而不断开拓新的民用市场应用领域,如户外、消防、辅助驾驶等。随着探测精度提升,便携式单兵装备,如夜视仪、枪瞄、反坦克便携式导弹等也逐步成为低成本非制冷红外的主要应用领域。
图 探测器芯片制造是核心,成本与性能差异导致非制冷与制冷应用领域较少重叠
资料来源:公司公告,各公司官网
红外热成像仪最早运用在军事领域.红外热成像仪能在完全黑暗的环境下探测到物体,即使在有烟雾、粉尘的情况下也不需要可见光光源,因此可以全天候使用。红外热成像仪以被动的方式探测物体发出的红外辐射,比其他带光源的主动成像系统更具有隐蔽性。由于红外热成像具有隐蔽性好、抗干扰性强、目标识别能力强、全天候工作等特点,所以被应用于军事侦察、监视和制导等方面,在武器装备中得到广泛应用。
表 红外成像在军用领域应用
资料来源:高德红外招股说明书
红外在民用领域的应用更加广泛。在民用领域,红外热成像仪行业已充分实现市场化竞争,各企业面向市场自由竞争。随着非制冷红外热成像技术的发展,红外热成像仪在民用领域得到了广泛的应用,其民用市场保持着很快的增长速度,增长幅度要远大于军用领域。红外热成像仪在民用市场消费额的快速增长主要来源于产品成本下降带来新应用领域的不断扩大,随着红外热成像仪在电力、建筑、执法、消防、车载等行业应用的推广,国际民用红外热成像仪行业将迎来市场需求的快速增长期。
表 红外成像在民用领域应用
资料来源:高德红外招股说明书
红外产业链如下图所示。
图 红外产业链
资料来源:Yole Développement 2017
分环节看,掌握探测器自制能力的企业多实现全链条覆盖。在产业链上游,红外芯片是探测器的核心组件。红外芯片经封装后形成红外探测器,红外探测器的性能很大程度上决定了红外成像系统的性能。相比芯片制造设计技术、制造工艺的高门槛,机芯环节强调的图像处理电路及算法、整机环节强调与应用领域的结合相对门槛较低,使得掌握探测器自制能力的企业一般实现全环节覆盖。例如,国内非制冷探测器研制能力领先的睿创微纳目前已实现全环节覆盖,不仅可实现自制探测器外销,其整机环节的户外运动手持热像仪销量也在近两年实现较快增长。同时,如上文所述,锗镜头、锗窗口等为红外产业链重要一环,国内部分红外企业虽已具备镜头部分自制的能力,但适配更高规格探测器的镜头仍更多由专业光学玻璃制造商所提供,如2018年睿创微纳所需镜头的最大供应商为国内规模较大的舜宇红外。
表 掌握探测器自制能力的红外企业多布局全产业链
资料来源:公司公告,各公司官网
核心军品体现为低需求弹性,单兵+民品体现为高需求弹性。(1)在制冷探测器主要的应用领域高端军品市场,因红外技术在制导导弹、机载传感、舰载传感为代表的高端军品中具有相对不可替代性,军方对于此类产品的价格敏感性较低,技术为该市场的主要竞争要素。(2)在非制冷探测器主要的应用领域单兵+民用红外市场,由于此类市场需求量大、且单品价格相比较于核心军品差异较大(如2018年,全球红外龙头FLIR的机载传感器系统价格在100万美元以上,而单兵装备已经降至10000美元以下),市场参与者首先会聚焦于在探测器像元尺寸、封装技术层面的技术竞争,而此类技术的升级会显著降低产品成本,降低的成本又会进一步打开更多的民用应用领域,进而引导该细分市场演变为成本竞争。
图 高端军品价格高、需求量小体现低需求弹性,单兵+民品体现为高需求弹性
资料来源:FLIR公司公告
一方面,核心军品高性能要求催生低需求弹性,技术为高端军用装备市场主要驱动力。参考《雷达/红外/激光复合制导信息融合技术》一文,以制导导弹为例,毫米波雷达、红外成像、激光半主动探测器构成的三模复合导引头系统中,红外导引头虽然只能测角或角速度,但相比较于雷达探测、激光探测而言,红外探测的测量精度高。并且,红外图像可以刻画出目标的几何特征信息,在鉴别目标身份方面具有很大优势,再加上其为被动观测,所以具有较强的抗电子干扰能力。据《空空导弹红外成像探测技术发展分析》一文,二战之后,空空导弹逐渐形成了红外和雷达两种体制互补,其中红外型空空导弹已经发展到第四代,作为其换代典型标志的红外导引头从最初的短波单元调制探测体制发展到最新的中波红外成像探测体制,从而使得空空导弹对目标的探测能力从最初的仅能尾后攻击发展到可全向攻击,从最初的最大探测距离5km左右发展到20km以上,抗人工干扰与背景干扰的能力得到了显著提升。鉴于红外探测技术相比较其他探测技术的独特优点,军方对于红外本身的需求较为刚性,引致市场的低需求弹性,掌握技术优势的红外企业对军方议价能力也较为突出。例如,FLIR应用于机载、舰载的Star光电系统系列产品(含雷达、激光、红外)从2002年起至2018年,单个系统价格始终维持在100万美元以上。
图 红外探测优异特性使其在复合制导领域广泛应用
资料来源:《空空导弹与红外导引系统发展评述》
图 以FLIR产品价格为例,高端军品价格稳定,单兵装备+民品价格持续下降
资料来源:FLIR公司公告
另一方面,非制冷探测器主要应用领域单兵装备+民品市场更多体现为成本竞争。相比较于制冷型探测器,非制冷型探测器由于价格相对低廉、装置轻便(无需制冷器),广泛适用于枪瞄、夜视仪为代表的单兵装备,以及车载用、安防用、消防用等民用市场。此类市场的典型特征在于,潜在需求量大,但成本受探测器像元尺寸、良率、封装技术影响明显,因此该市场体现为先是技术驱动,最后引致成本驱动,更低的成本有利于开拓更多的应用领域,形成“像元尺寸及封装等技术改进→降低成本→拓展应用领域→继续改进技术降低成本→继续拓展更多应用领域”的良性循环。
以FLIR为例,在单兵装备领域,随着像元尺寸、封装技术的持续改善,公司手持式武器设备由2006年的单品30000美元以上,下降至10000美元以下;在民品领域,在2013年并购Tessera晶圆级微光学器件业务后,公司在次年推出彼时全球最小的Lepton非制冷热像仪机芯,据FLIR称比同期热像仪机芯价格低一个数量级。该机芯成功应用于2015年推出的FLIROne手机用热像仪,成为首次应用于手机的外置红外产品,该产品的广告语为“将热成像带给每一个人”。
综合看,国内厂商非制冷红外探测器性能指标与国外差距不大。非制冷红外探测器的主要应用于民品和军用单兵装备市场,性能指标发展到一定程度后即可较大程度满足各方面客户的需求,继而性价比成为扩展市场的关键。国内相关厂商经过长期的研发投入与技术积累,目前与国外相关产品的技术性能差距不大,部分产品的部分性能指标已接近于国外同类产品。例如,睿创微纳已成功量产阵列规模达1280×1024、像元尺寸达12μm的氧化钒非制冷探测器,在这两个主要参数上已经超越BAE、ULIS,并且已成为全球继DRS后第二家成功研制10μm非制冷探测器的企业。但12μm在睿创微纳产品系列中渗透率不高,多数产品仍使用17μm等大尺寸探测器。同时在封装技术上,国内企业如睿创微纳、高德红外仍以陶瓷封装、金属封装为主(而国外晶圆级封装已较为普及),良品率也尚待提高,预计未来国内厂商将集中在降低成本以提升产品性价比上发力,并有望获得更多的市场份额。
表 部分国内厂商像元尺寸已接近领先水平,但封装技术上仍以金属、陶瓷封装为主
先进封装技术能够大幅扩大产能、降低成本,国内企业主要封装方式仍为金属封装和陶瓷封装,虽已具备晶圆级封装技术实力但短期内看好陶瓷封装渗透率加大对成本的降低作用。封装技术差异会带来能耗、启动周期、体积的差异,是决定探测器成本和可靠性的主要因素之一。金属封装技术发展多年已较为成熟。陶瓷封装相对金属封装,原材料及制造成本都有一定程度的降低,有望在短期内替代在国内仍为主流封装方式的金属封装。晶圆级封装技术相对陶瓷封装,则是更为先进的封装技术。晶圆级封装技术能够提高批量生产的效率以及大幅降低成本,有利于进一步降低产品价格、使用门槛。晶圆级封装技术难度较高,在国外已经广泛使用,在国内才刚刚普及。目前部分厂商已经推出了自己的晶圆级封装产品,例如高德红外已经建成了国内第一条晶圆级封装批产线。但我们认为,晶圆级封装产线投入大,适用于大批量生产以摊薄固定成本。基于此,中短期内加大陶瓷封装的渗透或许是主流路径,但长期看好晶圆级封装方式对成本的降低作用。
表 各种封装技术的特点
资料来源:《非制冷红外焦平面探测器封装技术研究进展》
探测器像元尺寸的减小既利于性能的提升,也利于从镜头、晶圆制造方面降低成本。
(1)探测器像元尺寸的缩小能够有效降低光学部件成本。据BAE新闻稿,该公司TWV640热像仪将像元尺寸从17μm减小至12μm,使得成像系统制造商能够将镜头尺寸缩小50%,并将光学元件成本降低20%,而不会影响图像质量。
(2)像元尺寸的缩小将提高单位晶圆面积上MEMS芯片的产量,同时成本的降低带来需求的提升,流片模式下产量的增加又将进一步降低成本,形成良性循环。在流片模式下,芯片的产量增加能够明显降低成本,市场接受度较高、生命周期较长的产品有利于企业实现盈利。据艾瑞咨询测算,16nm制程工艺下,芯片单位成本随芯片面积、产量上升而逐渐下降。红外探测器像元尺寸的缩小将减少芯片面积,在增加单位晶圆芯片产量的基础上还能降低光学成本,进而在高需求弹性下将显著提升销量。在产能扩建基础上,销量的增加伴随产量的增加,而产量的增加又将带来芯片制造的成本降低,从而形成良性的正反馈。
表 睿创微纳产品成本结构
资料来源:睿创微纳招股书
Yole将红外设备从功能上分为探测器和成像仪两类,其中探测器市场包含电力、动作检测、日常测温、火源和气体检测以及智慧建筑和人数统计等细分市场,2018年,动作检测是探测器的最大的细分市场,占比为39%,到2024年物业和新零售计将成为红外探测器的最大市场,占比将超过45%;成像仪市场可细分为温度记录、监视、消防、个人视觉系统、军事等领域,热像仪市场的细分格局相对稳定,军用市场将维持最大的份额。
图 2018-2024年红外热像仪下游市场分布
资料来源:Yole
军用红外产品从上世纪70-80年代起就逐步应用于海陆空战场上,经过多年的技术迭代及产品换代,目前红外产品在美国、法国等发达国家军队的普及率较高,市场趋于稳定。同时,西方发达国家对于红外成像采取严格的技术封锁及产品禁运政策,也制约了全球军品市场规模的大幅增长。根据Maxtech International及北京欧立信咨询中心预测,2023年全球军用红外市场规模将达到107.95亿美元。
图 2014-2023年全球军用红外市场规模
目前国际军用红外热成像仪市场主要被欧美发达国家企业主导占据,因各国保持高度军事敏感性,限制或禁止向国外出口,大部分市场集中在欧美地区。根据Maxtech International统计,2014年全球军用红外热成像仪系统市场中,北美占50%,欧洲占18%,亚洲地区目前市场份额占12%,未来市场空间巨大。
图 2014年全球军用红外市场区域份额
中国市场增长受益于“国产化”趋势。与国际市场相比,中国的军用市场由于起步晚仍处在大力追赶阶段。近年来红外热像仪在中国军事领域的应用处于快速提升阶段,包括单兵枪瞄、装甲车辆辅助系统、无人机舰船、军机和红外制导武器在内的红外装备市场将迎来快速发展阶段。目前中国军队红外热像仪配备相对较少,潜在空间巨大。近年来的政策支持下,国内红外探测器技术瓶颈的进一步突破,包括大立科技在内的少数厂商已经能实现批量生产,有望改变成本和价格长期制约应用的行业格局,市场规模有望进入快速增长阶段。根据智研咨询数据,目前国内军用领域的红外成像潜在市场规模可达318亿元。
表 中国军用红外市场测算
根据Maxtech International的预测,2020年全球民用红外设备市场总销售额有望达到56亿美元,6年CAGR+10.3%,其中民用红外热成像领域非制冷型产品占比将持续提升,非制冷型红外营收占比将达到75%。
图 2014-2023年全球民用红外市场规模
国内红外产品市场空间也有望进一步扩大,根据久之洋测算,中国目前民用红外市场需求空间超过百亿元。
表 中国民用红外市场测算
1、国防军费支出持续增长
国防经费总量持续增加,近十年国防军费支出CAGR达12.8%。2010-2019年中国国防军费支出由初期的5321.2亿元增长至2019的11898.7亿元,年均复合增速达到9.35%。根据环球时报的报道,根据新冠疫情后的经济情况,中国2020年国防预算预计增长6.6%。总体来看,近十年来军费预算增速始终高于GDP增速。军费预算总额规模持续扩张、军费增长趋势确定,军工行业总需求也更加确定。
数据来源:Wind,中国军网
对标美俄等国家,中国军费总额、GDP占比及人均军费均处较低,未来有较大增长空间。根据SIPRI数据,2018年美国国防支出约为6588亿美元,同期中国国防费总额仅为美国的26.94%;2018年中国军费GDP占比约为1.23%,对比俄罗斯(3.90%)、美国(3.20%)、新加坡(3.10%)等国仍有较大差距;2018年中国人均国防费为176.7美元,相当于美国的1/16、法国的1/8、韩国的1/7,人均军费处于低位。由此可见中国军费总额、军费占GDP比例、国民人均军费均与世界主要国家有相当差距,未来增长空间巨大。
2、国防军费结构持续优化,装备费占比提升
中国国防费主要由人员生活费、训练维持费和装备费构成,近7年装备费用CAGR高达13.4%。依据国务院新闻办公室2019年7月24日发表的《新时代的中国国防》白皮书披露,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,其中装备费用主要用于淘汰更新部分落后装备,升级改造老旧装备和研发采购新式武器。装备费用支出额度一定程度上决定了一个国家武器装备现代化水平。2010-2017年,装备费用支出由1773.59亿元上升至4288.35亿元,七年复合增速为13.4%。
国防支出结构不断优化,装备费占国防费用比例大幅提升。依据《新时代的中国国防》白皮书披露,近年来中国国防支出结构不断优化,军费投入向装备类倾斜。自21世纪以来,经历2003、2015年两次较大规模军队裁撤后,全军员额大幅缩减为目前的230万人,人员生活费用支出得到了有效控制。近年来,装备费在国防支出中的占比逐年增长,已从2010年的33.2%增长至2017年的41.1%。国防军费稳定增长以及装备费用占比持续上升,表明新型装备研发及采购得到了稳定资金支持。
资料来源:《新时代的中国国防》
3、新型武器装备研发取得重大突破,量产助力行业需求释放
中国国产武器装备经过20年发展,在海、空军主战装备领域普遍已研制两代产品,技术接近世界先进水平。从历年国庆阅兵来看,1984年阅兵亮相新装备型号总数仅为19个,2019年的国庆70周年阅兵亮相新装备型号总数为35年前近三倍,充分体现中国国防科研自主创新能力。先进武器装备技术水平取得重大突破,部分型号现已进入量产。未来随着多种武器装备型号的入役,军工订单会持续增长,尤其是一些有新型号释放的重点领域,后续军工需求将持续增长。
4、五年采购开支“前低后高”,十三五收官,装备采购将迎来高峰
军品五年采购开支“前低后高”。中国武器装备采购以五年为一个周期,装备采购节奏大抵遵循“前3年一半,后2年一半”即前低后高,逐年增长的经验规律。五年规划中的最后两年,军工行业业绩普遍大幅增长。目前军工行业正处于2016年至2020年的“十三五”规划期,中国军品采购一般呈现前松后紧的态势,即五年规划的前三年军品采购处于谨慎控制状态,而最后两年会合理有效地加快采购进度。从今年军工核心资产的业绩高速增长可以看出,军品采购已经开始加速。预计2020年中国军品采购在体量上将继续增加,军工行业基本面将持续向好。
5、军改影响逐渐消除,订单将出现补偿式增长
军改尾声负面影响逐步消除后,订单或出现补偿性增长。此轮军改,军队的编制体制发生了重大调整和变化,而军队作为军工行业的最终用户,其编制体制变化将对军队装备采购需求产生直接影响,改革的同时也势必发生用户需求的改变,也给供给方——军工行业/国防工业带来阵痛。受军改影响,部分项目和型号处于延缓鉴定、生产交付状态,导致部分产品无法按期签订合同、交付和确认收入,导致军工行业上市公司2017-2018年整体业绩低迷。随着军队整体体制架构调整基本完成,人员逐步到位,军品订单回归正常状态,原暂缓订单将继续执行。近年来武器装备采购网的用户规模和采购需求信息也映证了这一趋势。
资料来源:武器装备采购网,中国军网
1、成本因素将促使中国红外设备需求将快速增长
红外技术主要应用在检测、监视、探测等感知环节,不依赖可见光等常规外部因素便可发挥左右,并且在准确性和灵敏度等方面具有优势。红外产品在我国很多传统行业,如冶金、石油、电力等行业的渗透率较低,而这些行业中涉及大量的检测、监测的环节,这些环节对于安全高效生产意义重大。而由于我国人口结构导致问题导致人工成本越来越高,同时人工受制于生理因素又有诸多限制。用设备逐步替代人工是大势所趋,也符合制造业升级转型的发展路径。
红外检测在铁路市场的应用处于初期阶段,后续市场空间巨大。铁路系统是一个非常庞大复杂的系统,有着数不胜数的电力机车、配套电气设备、接触网线和信号系统等,对铁路系统当中的这些重大装置设备采用有效的预测性维护的重要性和紧迫性不容忽视。铁路系统运行时在热量和温度方面有明显特征,红外热像仪可以精准找出温度异常部位,快速定位可能出现故障或运行异常的部分,从而保障铁路系统的安全运营。而铁路领域的检测手段和相关仪器发展相对不足的,使用的很多设备为初级的手持式测温仪,效果更好效率更高的热像仪应用很少,因此市场空间大。
一般情况下中国的铁路40-50公里配备一个变电站,根据《中国国家铁路集团有限公司2019年统计公报》2019年末中国铁路总里程达13.9万公里以上,其中电气化里程10万公里,按照45公里一个变电站,则铁路用变电站的数量约为2300个左右,假设每个变电站平均配备3台红外检测设备,按照10万元的单价,则有6.9亿元的市场空间。同时中国火车站数量约为5544个,假设平均每个车站配备2台红外巡检设备,按照10万元单价计算,则整体市场空间为11.09亿元。
和铁路领域一样,红外技术在电力检测领域发挥了重要作用。随着中国国民经济的快速发展和电力需求的不断增加,电力用户对于供电安全性、稳定性和可靠性要求不断升级。为了更好的满足电力用户需求,同时尽可能降低检修的成本,两大电力公司从“十一五”时期开始逐步加大了对电力设备状态检测、监测技术的研发和试点力度,从而代替以人工巡检为主的巡检方式。以电站巡检机器人为例,电站巡检机器人主要应用于室内外变电站代替巡视人员进行巡视检查。机器人系统携带红外热像仪、可见光CCD等有关的电站设备检测装置,以自主和遥控的方式,代替人对室外高压设备进行巡测,以便及时发现电力设备的内部热缺陷、外部机械或电气问题如异物、损伤、发热、漏油等等,给运行人员提供诊断电力设备运行中的事故隐患和故障先兆的有关数据。
红外热像仪在电力领域普及和应用程度有较大提升空间。以巡检机器人为例,自2013年国家电网对机器人首次招标以来,每年统一采购的变电站巡检机器人保持在200台左右,目前以投入运行1200台,而截至2018年,国内110kv及以上的变电站数量超过20000个,预计2020年将超过30000个,电力用巡检机器人的数量还存在巨大的提升空间。
截至2018年底,国家电网共有110kV以上线路99.5万公里,南方电网22.2万公里,内蒙古等其他单位约20万公里,配网线路35kV及其以下约500万公里,根据相关运维要求,每年主网(110kV及以上)线路应巡检2次。按照1000元/公里折算,市场空间超过64亿。
消防领域:消防市场是发达国家红外热像仪重要的民用市场,在中国还处于发展的初期。目前中国消防车保有量约为3万辆,如果每台消防车配备一台红外热像仪,中国消防行业的红外热像仪潜在市场需求将达到3万台左右,每台按4万元计算,需求总量达到12亿元。
建筑领域:中国工程建设标准化协会批准实施的《红外热像法检测建筑外墙饰面层脱粘结缺陷技术规程》,对红外热像仪在建筑行业的应用进行了规范。根据国家统计局数据,截止2015年底,中国大型建筑业单位数量约为10万个,每家配备1台红外热像仪,市场需求总量可达10万台,以平均每台售价2万元计算,市场需求达20亿元;
制造业领域:中国冶金、电子、食品等制造业单位约有132万家,如果上述制造业中10%的大型企业配备红外热像仪,以提高其产品品质,按每家企业配备一台红外热像仪来计算,则市场需求总量达到13.2万台,以每台售价10万元计算,市场需求额可达132亿元。
2、新冠疫情拉动红外测温设备需求提升
自2019年12月新型冠状肺炎疫情爆发以来,全国多个城市确诊人数急增,全球局势逐渐严重。新型冠状病毒感染,其初期症状与感冒发烧症状相似,而为了更好的防控防治,在中国无论是个人及家庭,亦或是社区、车站、医院等地方都需要体温计来筛查发热病人,因此对测温仪的市场需求不断扩大,其中就包括红外测温仪。
因红外测温仪具备着方便、快捷、可无接触测量等优点,在近年来逐渐替代了传统的水银体温计和电子体温计,并成为大部分家庭以及医院机构所广泛应用的测温仪器。数据显示,2015-2019年间,中国手持红外测温仪产量稳步提升,2019年产量达到30万台。2020年受新冠肺炎疫情影响,市场需求得到超常释放。机场、火车站、商场、学校、医院和景区等人流密集的公共社会场所对于自动测温设备的需求,初步统计总需求约为30万台-60台之间,以每台产品大约4.5万价格计算,总市场规模可达百亿元。
世界军用红外未来市场被欧美主导。出于红外热成像仪的军事敏感性,军用产品往往以国家为单位实施产品和技术垄断,尤其各技术领先国对军用红外热像产品和技术高度保密,导致不同国家的红外热成像仪企业之间在军用领域一般不会产生直接的市场竞争。
具体看来,本行业的竞争主体集中在美国、法国、英国和以色列等国。其中美国以强大的科研优势保持领先,在国际军品市场占据绝对主导地位。据Maxtech International统计,2014年全球军用红外热成像仪市场的前十大供应商中,美国厂商占据7席,排名前3位的Lockheed Martin Corporation、Raytheon Company、L3 Technologies,Inc.占据了45%以上的份额,排名四到十位分别是:Thales Group、SAGEM、Northrop Grumman Corporation、FLIR、United Technologies Corporation、BAE Systems plc及Elbit Systems Ltd.。
早期中国军事装备的红外热像仪中探测器、机芯等核心器件均为国外进口,而随着中国军事上对红外设备的需求越来越大,越来越先进,同时出于安全考虑对芯片国产化的需求也越来越强,因此中国陆续有科研院所和民营企业开始进行红外热成像技术的自主研发工作,其中部分单位如高德红外、大立科技、中电科11所、兵器工业夜视集团、长光所等等单位在红外探测器、机芯等核心技术方面取都得了不错的成绩。从2015年起,中国已能够自主生产红外探测器、机芯等红外热像仪所需的全部关键零部件,目前中国红外设备制造产业整体呈现出了军工集团、中科院系科研院所和少量优质民营企业三大体系并存的格局。
国际民用市场上欧美同样领先。目前北美市场占据了全球60%以上的红外热像产品份额,欧洲和亚洲市场则正处于快速发展阶段。民用领域竞争实力最强的业内公司为FLIR,该公司于20世纪80年代推出第一台民用红外热成像仪,目前已成为世界上规模最大、品种最齐全的红外热成像仪产品供应商。根据Maxtech International统计,2014年该公司占据了全球民用红外热成像仪市场40%的市场份额,其中测温类红外热成像仪领域的市场占有率高达61%。另外,Fluke Corporation、ULIS、中国的高德红外、大立科技公司等也都是民用红外热成像仪领域较强的竞争者。
2020年不再是海外巨头占据强势份额的一年,几大中国热成像实力厂商市场占有率总和达44%,市场份额较2014年提升非常迅速。Yole调研报告显示,在2020年的全球红外热成像整机出货量上,美国FLIR市场占有率35%排名第一,位居第二的是中国厂商高德红外,市场占有率17%,同时也是市场占有率排名第一的中国热成像厂商。全球十强中,中国厂商占据四席,分别是高德红外、海康威视、睿创微纳和大立科技。
美国FLIR是迄今全球最大的专门从事红外系统解决方案的公司之一。美国FLIR公司成立于1978年,逐步从民用红外市场拓展至警用执法机构、军用市场。通过贯彻“商研军用”(CDMQ)战略,坚持以降低成本、系统化、拓宽下游应用领域为三大并购方向,并在近两年并购与大数据、云计算、人工智能等相关企业,FLIR成功实现向多领域提供以红外为主探测解决方案企业的转型。2018年,FLIR实现营业收入17.76亿美元,近十年毛利率、净利率平均值为50.96%、14.04%,较为稳定。FLIR全球市场份额提升显著,全球民用红外市场份额由2002年的27%(Maxtech数据)提升至2016年的66%(Yole Développement数据),2020年降至35%;全球军用红外市场2014年位居第七。
截止2021年3月2日,FLIR公司总市值70.7亿美元,PE(TTM)为33.26x。2020年初至今公司股价表现如下图所示。
FLIR公司主要产品:其设备主要应用于预防性维护、状态监测、医疗监测、温度测
量、行政执法、安全保护、军队安防、地面监测、海事巡逻等方面,其设备致力于为民用和军用领域提供红外成像装备。
表 FLIR公司主要产品
资料来源:FLIR公司官网
业绩存在波动,增速放缓:公司2018年实现营业收入17.76亿美元,同比降低1.37%。2018年实现净利润2.82亿美元,同比增加163.40%。2018年公司净利润增速大幅度高于营业收入增速,主要因为公司成本控制较好,营业成本同比降低7.65%,并且受益于特朗普降税政策,所得税较上年1.72亿美元降低到0.25亿美元。
公司2019年实现营业收入18.87亿美元,同比增长6.27%;净利润1.72亿美元,同比下降29.24%。利润下降的主要原因是非经营性亏损628万美元以及所得税同比大幅增加4600万美元。
2020年,公司营收19.24亿美元,同比增长1.94%,净利润2.13亿美元,同比增长23.89%。
我们认为,海外红外探测器市场较为成熟,在占比较大的军品方面需求较为稳定,民品市场由于中国企业技术提升迅速,接近全球先进水平,在成本较低的情况下迅速提升市场份额,导致菲利尔民品市场份额不断萎缩,虽然下游应用领域不断拓展,但在产品成本下降、单价下降的情况下民品增长乏力。
资料来源:wind
毛利率波动较小,常年维持研发高投入:2018年毛利率为50.70%,2019年毛利率为49.26%,2020年为49.23%,常年维持在50%左右,说明红外行业整体毛利率较为稳定。菲利尔公司2018年净利率为15.91%,2019年净利率为9.09%,2020年为11.05%,过往常年维持在10%左右。菲利尔公司2018年ROE为15.22%,2019年ROE为9.66%。2020年为11.32%,但从历史上看,菲利尔公司ROE呈现逐年下降的趋势,主要因为公司在2008年后,不断降低资产负债率。研发费用率则常年保持在10%左右,2018年研发投入1.76亿美元,2019年研发投入2.04亿美元,2020年为2.10亿美元。
资料来源:wind
1、贯彻“商研军用”战略,国防政策变化奠定初期基础
长期贯彻“商研军用”的战略是FLIR保持稳定军品供应关系的基础。在国防市场,FLIR促进其民用产品的技术进步,以适用于国防部门的严格标准。美国国防部门对于民用产品的重视程度在1994年开始增加。时任美国国防部长的威廉佩里在内部备忘录写到,部分要求国防部“增加对商业技术现状的接触”,为了满足未来的需求,军事部门需要尽快获得商业上最先进的技术。此外,通过鼓励两用研发和制造,国防部门还将受益于商业部门的规模经济,避免国防预算资源的浪费并获得充分使用。威廉佩里的备忘录标志着官方正从传统的“MILSPEC”产品(基于军事规格)转向重点关注“COTS”(商业现货)产品,增加对民营企业商业化技术的应用。向国防部门的COTS产品的过渡支持了FLIR在20世纪90年代的发展,特别是在非军事应用中使用红外技术的过程中。正是在这种背景之下,FLIR重视其CDMQ发展战略,并一直延续至今,即利用内部资金开发符合军事标准的商业产品,并出售给高端商业和军事应用。FLIR开发的多传感器系统STAR系列屡获国防部订单,在某种程度上证明了该战略的成功。
图 FLIR坚持贯彻“商研军用”,将产品实现军、民通用
资料来源:FLIR公司公告
推出高端军用传感器系统STAR系列,实现向防卫系统集成商的升级。FLIR于2001年第二季度推出Star-Q系统,一款基于量子阱红外光电探测器(QWIP)技术的数字机载系统,为市场上第一款长波探测系统,应用于军事领域。该系统是基于公司CDMQ战略下开发的产品之一,该产品的推出使得公司得以逐渐向防卫系统集成商升级。FLIR在2002-2008年间相继开发应用于陆军、空军、海军的多型号探测器系统,据公司公告不完全统计7年间累计披露订单金额13.65亿美元,占公司同期总营收的34.16%,为公司业绩增长提供较大支撑。
表 FLIR于2002-2008年间为美国国防部多军种提供红外整机系统
资料来源:FLIR公司公告
凭借突出产品性能及多型产品选择,FLIR军贸市场屡获订单。据FLIR2002年报,前文所述的Star-Q系统在推出之际,即被英国国防部和瑞士空军选定用于特定军事计划。该系列的升级产品屡获军贸市场大单,如2002年披露军贸订单总金额达0.38亿美元,达同年售于美国政府业务收入的57.69%,成为公司21世纪初期营收的主要增量之一。此外,由于前文所述《瓦森那协议》等对华高端红外出口的限制,FLIR自2001-2019年来尚未获得中国军用/警用订单,但欧洲、中东、亚洲(日本、韩国、印度)等均为公司红外系统客户,产品类型从100万美元以上的多传感器系统Star系列到汽车瞄准系统,再到双通道热双筒望远镜、黑色大黄蜂纳米级无人机等,型号多样。
图表 红外系统产品获国际认可,军贸市场成为FLIR重要盈利来源之一
资料来源:FLIR公司公告,wind
2、系统化并购,实现核心部件自制及产品应用范围拓展
降成本、集成化、拓宽下游是公司系统化并购的主要思路,也是FLIR成长最核心因素之一。FLIR通过合理调配资源,不断通过系统化并购及资本支出,实现生产力的不断改进及差异化竞争力的提升。细致看,公司历史并购路径在不同阶段有显著差异,可分为两个主要阶段:一是1990-2010年间,以红外部组件核心技术并购为主,如掌握探测器与激光组件自制、提升多波段探测能力。主要意义在于能够实现产业链完整布局,发挥协同效应为降低成本、提升产品性能提供推动,基于此公司能够打破同类产品高价格格局,发挥民用市场高需求弹性特点实现在价格降低的同时还能保持收入增加;二是2010年至今,并购方向朝提供系统解决方案、拓展应用领域发展,并积极结合人工智能、云计算等技术融入公司相关探测产品,试图转型“数据商”。该部分并购思路的主要背景为传统市场增长乏力,公司试图尝试向提供数据分析服务商转型,以获取更多新的增长盈利点。
图 FLIR两阶段构成的系统化并购路径,是其成长核心驱动力之一
资料来源:公司新闻稿及年报,Thomson One
动态配置企业资源在研发支出、产业并购之间实现平衡,努力提高生产力,以提升与对手在产品成本与价格上博弈的能力,是FLIR维持企业优势的内在因素。梳理FLIR历史,FLIR在其不同发展阶段对其资源配置方向略有差异。在第一个十年阶段1998-2007年,研究支出、资本支出(用于并购及产能扩张)占营业收入比重的均值分别为12.12%、5.34%。而在第二个十年阶段,研究占比、资本支出占比均值为9.10%、11.00%。在第一个十年阶段,结合公司并购标的,FLIR重点布局红外核心部件自制,并在技术上着力改进推出Star系列打入军用下游系统商,同时积极研发尺寸小、性能突出的民用红外产品扩大民用份额;而在第二个十年阶段,公司更倾向于使用更多的资本支出用于收购与红外相邻的感知领域,拓宽其产品应用范围,提供多领域的系统化解决方案,但同时保持研发支出占比平稳。
图 FLIR两阶段构成的系统化并购路径,是其成长核心驱动力之一
资料来源:wind,公司年报
资本支出本身并不能保证企业的成功,若缺乏相应的需求及成本控制,过多的支出只会为公司增添负担。FLIR在1997年、1999年,相继杠杆收购企业价值达0.8亿美元、0.49亿美元手持红外热像仪领导者AGMEA及工业红外设备厂商Inframetrics,收购标的价值占FLIR同期净资产的106%、87%。杠杆收购加剧公司财务负担,同时由于缺少探测器自制能力、全球化运营经验,公司净利率下滑明显,1997、1999、2000年净利率达-33.33%、-29.30%、-13.98%,为二十余年来唯三次净利率为负值。尤其是1999年并购Inframetrics后,公司毛利率下降10.50pct、期间费用率提升11.01pct。该年业绩的大幅下滑,使得SEC开始介入公司涉嫌财务操纵的调查。基于此,公司2000年迎来新管理层,进行了一系列改革,如同年花费2000万美元重新调整业务、专注于利润率较高的产品、淘汰利润率低的产品、提高生产效率、降低产品及分销成本。改革完成后,公司业绩逐步恢复并保持至今。
图 FLIR公司商誉走高、负担加大,导致业绩大幅下滑
资料来源:wind,公司年报
细致看,首先以降低成本为主导的并购思路,是公司持续提供具备“价格突破性”产品的前提。如前文所述,在高需求弹性的民品市场,具有价格竞争力的产品不仅是红外企业主要竞争力之一,同时低价格还有利于打开新的民用应用领域。如前文,红外探测器、光学镜头是红外热像仪整机主要成本所在。因此,公司在2004年并购Indigo奠定后续产品竞争力基础,此次收购将有助于降低制造成本,为FLIR带来内部生产红外探测器的能力,而不是外购。据公司2004年新闻稿,该收购完成后,FLIR可以控制关键相机组件的制造,包括光学,探测器和软件等,这样可以降低制造成本,使FLIR能够推出更便宜的设备,并扩大其目标市场。该收购完成后的次年,公司推出InfraCAM低成本热像仪,首次将市场上均价10000美元的热像仪下调至建议零售价6750美元。据公司2007年发布的投资者展示报告,过去三年(2005-2007)间产品的探测器成本下降75%左右,在产品价格降低的背景下,成本的大幅下降为FLIR毛利率提供一定支撑。
图 以降低成本为主的并购,逐步完善公司产业链以提供低价产品
资料来源:公司新闻稿及年报
其次,集成化拓展也成为公司主要并购路径,且以军为主利于公司基于低需求弹性的军品市场不断提升产品价值。梳理公司成立至今的并购案例,可以发现与民用产品拓展不同,公司在军品上更倾向于集成化拓展,充分利用军品低需求弹性特征不断提供系统化程度高的解决方案,但在价格相对较低的单兵装备级市场仍不断降价以充分竞争。例如,公司从2002年开始至2018年,以Star系列为代表的多探测系统价格一直维持在100万美元以上。2016年收购全球手持微型无人机制造商Prox Dynamics后,公司具备了为军方提供无人机的能力,扩展了公司非制冷探测器在机载传感器上的产品线。
最后,拓展下游领域为近年来公司主要并购思路,或有效应对部分领域营收下滑及向数据服务提供商的转型。近年来的不断并购,使得公司拓展至低照度摄像机、船舶电子等领域,提供新的营收支撑,并与公司原有领先的红外技术发挥协同效应。例如,2010年并购的全球海洋电子行业领导者Raymarine,公司称计划通过将红外热像仪与Raymarine显示器、雷达和自动驾驶仪产品线集成,扩展Raymarine的产品线广度。近两年,公司增加对云计算、人工智能领域相关企业的并购。我们认为,该背景为部分产品营收增速下滑,如主要应用于工业电力、消防的“Instrument”业务,2017年营收为3.58亿美元,仅比2014年多370余万美元。结合最新技术的应用,公司正试图向数据服务商转变,以提供价值量更大的产品。例如,2018年并购的AcydicaInc,公司称“收购该企业是其实现ITS业务的关键一步,它为我们的使命增加了一个新的传感平台和数据分析软件元素,为我们的全球运输系统客户提供完整而有价值的流量优化解决方案”。目前,全球许多隧道已应用FLIR基于视频的交通事故自动探测技术,其视频分析面板结合了可见光相机镜头与FLIR红外热像仪镜头。
图 FLIR通过多次并购实现将红外成品应用于更多领域
资料来源:公司新闻稿及年报
3、全球渠道建设为重点,降低单个业务波动对业绩影响
拓展消费级红外产品触点建设是重点,同时海外市场的拓展利于降低单个业务波动对业绩影响。海外市场自21世纪以来一直是公司布局重点,尤其在发布“价格突破性”产品的时期,如2003~2010年间公司全球合作分销商数量从100余个提升至750余个。触点的增加伴随海外市场营收的快速增长,例如2004年拓展合作分销商数量从2003年的150余个至300余个后,公司同年海外市场营收增加48.36%,增幅明显。目前全球红外经销商正逐步整合,大型经销商成为红外民用市场触点主力。建议关注近年与全球大型红外经销商合作紧密的公司,参考FLIR2004~2005年,合作经销商数量的显著增加伴随公司“价格突破性”产品的推出,公司同期海外市场营收增幅显著。
图 FLIR全球经销商数量的增加有利于提高海外收入
资料来源:wind,公司年报
同时,不断增加的触点利于降低公司对单个业务的依赖,减小业绩波动性。一方面,销售触点的增加是对公司直销部门的有利补充,也符合公司CDMQ战略的布局;另一方面,商业级红外产品使用量不同于其余消费电子,相对较高的价格下不利于公司为其专门建立自有渠道进行销售,同时存在当地市场对红外产品接受度低的风险。通过“双牌”销售(如睿创微纳生产产品,贴有经销商品牌标识)或者自有品牌销售,结合分销渠道,利于公司不断开拓海外市场,提高商业部门营收占比,降低国防军费投入波动对于公司业绩的消极影响。
图 新品推出、军费预算变化、汇率变动等为影响公司营收的主要因素
资料来源:wind,公司年报
4、成长启示:军用集成是发展点,控成本与拓下游为民用核心
当前国内主要红外上市公司中短期内应重点布局军用产品集成化发展,长期看将控成本、拓下游、增渠道作为民品市场同时也是海外市场的主要经营路径。值得注意的是,当前A股主要上市红外企业,如睿创微纳、久之洋等营收体量接近于FLIR高速发展实现全球化经营的转型前期(二十世纪九十年代末,以20181231汇率计算)。但不能简单线性判断国内企业将在未来接近或者超越FLIR等巨头。结合彼此优劣势以及宏观环境做判断应是推导的关键,而对于投资机会的启示在于重视政策环境、国内企业战略路径的变化。
图 军用集成是发展点,控成本与拓下游为民用核心,多路径成长
资料来源:wind,各公司年报及新闻稿
尝试并坚持军品集成化发展,是军品市场的重点发展路径。一方面,推出红外集成化军品需要结合激光、雷达等多种探测技术。而国内部分民企相较于部分军工集团内部企业而言,此类技术属于其短板,因此以加大研发或者通过并购相关优质民企或许是其突破方式。而对于掌握红外、激光等综合探测技术的企业而言,如中船重工集团旗下的久之洋,应积极实现技术协同化、集成化发展,同时巩固军工集团背景下与下游客户的紧密联系。另一方面,国内涉军红外企业或应积极布局军贸市场,借助国家一带一路等宏观政策积极与其他国家合作,如 FLIR 开发的 STAR 系列多光谱探测系统就成为其军贸热点产品并为其贡献较大营收。考虑到历年来国外对华实施高性能红外产品的禁运措施,以及国防信息化建设的大背景,结合军用红外市场的低需求弹性,今后国内的军品市场更倾向于技术竞争而非价格竞争,掌握更高技术的红外企业或将重塑现有军品市场竞争格局。
民品的高需求弹性下,加强研发自制及并购相关红外核心部件企业,是实现民品大规模拓展的前提。各厂商未来成本博弈空间及路径,其一是发挥规模效应(以镜头为例),通过增加采购提高对上游原材料供应商及外协厂商的议价能力,例如睿创微纳随规模扩大向上游供应商议价能力增强,晶圆采购单价从16年5000元降至18年4600元,镜头同期采购单价降幅达56%;其二是通过并购路径,参考FLIR并购产业链相关公司,如2013年并购Tessera获得晶圆级镜头的自制能力;其三是加强自制能力,如大立科技已通过股权融资实现部分镜头的自制等。而针对MEMS芯片占比高的探测器,关注随着像元尺寸的缩小、晶圆制造能力的提升、封装技术的改进等对成本的控制作用。
下游应用领域拓展不足是国内红外企业相比于FLIR的短板,不仅不利于营收规模的扩大,同时还会受到部分占比高的业务随下游景气度变化而波动的影响。以FLIR为例,2009年公司销售给美国政府所实现的营收达4.93亿美元,占同期公司总营收的43%创历史最高值。而之后美国军费开支增速由2009年的8.16%高点持续下滑,2013年增速达到09年后的最低值-7.93%,公司同期销售给美国政府的营收也持续下滑,2014年仅为3.06亿美元。同时,结合FLIR并购路径,公司在2010年加大对下游应用领域的并购,如海洋电子、无人机等领域,试图降低对单个市场的依赖。此外,近年来如海康威视等整机商创立海康微影自研红外技术,上游红外供应商的议价能力或受到影响。基于此,国内主要红外上市企业,应积极拓展与多领域客户的合作,或者尝试并购相关下游企业,朝红外集成商方向发展。
1、公司主营业务介绍
公司前身为高德红外有限公司,成立于1999年,2008年整体变更为股份制有限公司。公司自成立以来一直主要从事红外热成像仪业务,经过多年发展,构建了从底层红外核心器件,到综合光电系统,再到顶层完整武器系统总体的全产业链科研生产布局。
截止2021年3月2日,公司总市值618.75亿元,PE(TTM)为61.82x,2020年初至今股价表现如下图所示。
公司已成功自主研发达国际先进水平的红外探测器芯片,实现红外核心器件完全自主可控,是国家发改委、工信部、财政部、海关总署认定的集成电路生产企业,也是国内唯一一家能同时大批量提供制冷、非制冷两种探测器芯片的民营企业。公司是国内少数具有红外热像仪整机一体化设计能力的企业之一,整机光、机、电一体化自主设计、研制能力处于领先水平。公司率先研制成功某型号完整武器系统,是国内唯一一家向我军提供主战武器系统的民营企业,同时开展了多款新型武器系统的研发和预研,进一步助推在武器系统总体领域的战略发展。
图 公司发展历程
资料来源:wind,公司官网
公司目前主营业务涵盖红外焦平面探测器芯片、红外热成像整机及以红外热成像为核心的综合光电系统、新型完整武器系统、传统非致命性弹药及信息化弹药四大板块。在红外探测器芯片板块,公司建成了三条8英寸(制冷、非制冷)红外探测器生产线,产品种类齐全,目前也是国内唯一一家能批量交付Ⅱ类超晶格长波探测器芯片的企业;在整机及综合光电系统板块,公司已实现红外夜视、侦察、制导等军事应用和检验检疫、电力检测、消费电子等民用领域;在新型完整武器系统板块,公司已成为中国唯一一家向军队提供主战武器系统的民营企业;在弹药类板块,公司全资子公司汉丹机电是国内最大的非致命弹药研发与生产基地,产品配备于部队、武警及公安队伍。
图 公司主要产品
资料来源:公司官网
根据2019年年报,公司红外产品已在多个民用领域应用。
表 公司主要产品应用领域
资料来源:公司年报
公司的红外测温设备在本次疫情中需求量巨大,疫情对公司民用产品的需求拉动具有一定的持续性。红外体温检测仪能够检测人体体温,在新型冠状病毒感染肺炎防护过程中可以起到初步筛查潜在感染患者的关键作用。
疫情对公司的测温设备具有最直接拉动作用,疫情期间公司的各型测温设备的市场需求激增,公司生产的全自动红外体温检测告警系统,已被广泛应用至全国各地机场、火车站、医院、地铁站、学校等人流密集的公共场所。根据公开调研信息,公司在2020年疫情初期做了2万台各型的红外测温设备生产计划,平均单价约5万元/台,则仅该部分就能够为公司带来10亿元的营业收入,极大拉动了公司民品业务的收入和利润规模。
图 公司主要抗疫产品
资料来源:公司官网
公司在消费级红外产品领域也走在了市场前列。目前我国市场上的消费级红外设备较少,除最为常见的手持红外测温仪外很少有红外设备融入人们的生活,公司通过有效降低红外热像仪的成本,开发出了一些消费级产品,使得红外热像仪变成了一种中高端的数码产品。
以公司的MobIR Air红外手机配件为例,该款产品采用了公司自研的晶圆级封装红外焦平面探测器作为机芯,热像仪整体只有一节五号电池大小,重量20克,价格仅千元左右。该产品能够让普通的手机实现温度识别和分析,兼具了实用性和娱乐性,做到了让红外科技惠及大众;红外热成像夜视仪是公司另一款工业+消费级产品,除探头采用进口外其余核心器件均为公司自研生产,采用400x300氧化钒非制冷焦平面红外探测器,价格在几千元至万元不等,可用于安防巡检、搜索救援、设备维修和动物狩猎等场景。
图 公司消费级产品
资料来源:公司官网
军品方面,公司多次承担完整武器系统总体研制和批产任务,设计制造能力得到市场认可。2016年,公司作为国内第一且唯一获得导弹武器系统总体资质的民营企业,中标某型号武器系统总体,获得陆军装备下达的该武器系统总体研制任务,现已正式承担该型号反坦克导弹武器系统批产任务。2018年,公司携QN-506型“新陆战之王”坦克支援车亮相珠海航展,相较被称为“死亡联合收割机”的俄制BMPT-72型坦克支援车,“新陆战之王”拥有更加先进和强大的武器系统,而这款武器系统为高德红外自主研发生产。除此之外,公司还展示了TN-2机动防空导弹发射车、QN-502C智能反坦克导弹、QN-201多用途经济型导弹、QN-202单兵微型导弹、S-570巡飞弹、WS-30/WS-300无人直升机等多款完整武器系统产品。
图 QN-506型“新陆战之王”坦克支援车
资料来源:互联网
公司的芯片、热像仪整机及综合光电系统、完整武器系统已应用于多个已定型和正在定型阶段的武器装备,并持续开发新产品。1)公司的制冷型、非制冷型红外焦平面探测器已批量装备于国内多个军品型号中;2)独有的技术前沿产品Ⅱ类超晶格长波探测器芯片已随某型号军品定型进度实现了批量交付,成为国内唯一一家能批量交付该型探测器芯片的企业,该型芯片可广泛应用于地面战车火控系统、高端武器瞄准系统、空地攻击等领域;3)128×128@25μm节流制冷探测器芯片,已实现国际领先的5s降温成像功能,具有体积小、重量轻、降温速度快、成本低的特点,现已配合某型产品定型并实现了交付;4)新推出气体探测器芯片,可满足战场化学毒气、石油炼化厂、炼油厂等气体泄漏检测需求;5)已研制320×256@30μm像元的探测器组件并实现应用,主要用于探测烷类气体。
红外探测军品业务受重点装备定型批产驱动,在各军种中应用范围广阔。在国内市场:公司继续积极储备在研项目,参与国内各军兵种竞标,寻求更大增量市场。在出口市场:红外热像仪、光电综合系统及完整武器系统已获批多项军贸出口产品立项,将继续与具有武器装备进出口权的军贸公司保持战略合作关系,已与多个友好地区形成合作意向,将持续积极推进出口工作。
2015年,公司收购汉丹机电100%股权,将业务范围扩展至传统弹药及信息化弹药等。汉丹机电前身为国营汉丹电器厂,原为省属军工企业,是全国14架地方军工重点保军企业之一,主营军工产品包括非致命弹药、地爆装备、炮兵子母弹子母药、引信及机电产品四大系列,是国内品种最多、产量最大、装备覆盖最广的非致命弹药研发与生产基地,也是非致命地爆装备的唯一定点生产企业,产品主要配备于部队、武警及公安队伍。
非致命武器在城市反恐、处突、防爆等行动中的作用和地位日益凸显。美国国防部将非致命武器定义为:设计目标明确的武器、装置和弹药,主要用于使人或装备立即失能,同时令目标区域中人员的致命杀伤、永久性伤残以及破坏财产能力降至最低。
图 非致命性武器核心能力
资料来源:公司公告
公司借助汉丹机电在火工品科研生产领域成熟的管理经验和人才、资质等优势,积极发展系列精确制导武器系统,研制“第四代”便携式红外“自寻的”反坦克导弹武器系统。2017年,公司成立具备完整军工集团组织架构的导弹研究院,正式承担国家完整武器系统总体的研制任务。2018年,公司公告“已正式承担反坦克导弹的批量生产,正在紧急的生产过程中”。
中国第四代反坦克导弹红箭-12性能可对标美国“标枪”,列装前景广阔。红箭-12被称为“中国版标枪”,因为其与美军现役“标枪”便携式反坦克导弹一样,具备“发射后不管”、攻顶、室内发射等先进功能,堪称主战坦克的梦魇。红箭-12最重要的创新技术是采取红外成像技术的新型自导头,确保改型导弹“发射前锁定”,发射后将自动飞向目标,射手可立刻转移隐蔽或打击下一个目标。在便携性方面,红箭-12总重22千克,单个步兵就能携带,还可安装在车辆上,比需要安装发射箱的红箭-72、红箭-8更易使用。
表 红箭-12与标枪性能参数对比
资料来源:互联网
2、公司近年来经营情况
近五年公司营收、归母净利润增长较快,2019年实现高速增长。2015-2019年公司营业收入从6.3亿元增长至16.4亿元,增速较快,CAGR为26.9%;2015-2019年归母净利润从0.6亿元快速增长至2.2亿元,CAGR为36.6%。其中2018、2019年归母净利润高速增长,分别同比增长126.0%、67.3%,主要是因为2018年会计政策导致资产减值大幅减少以及税收优惠、研发补贴大幅增加,2019年中标军品陆续订货,且民品和探测器销售大幅增长。
2020年前三季度,承担防控疫情物资生产任务,营收、业绩超预期增长。公司在疫情期间作为国家指定防控物资重点生产企业,工厂全力运转进行生产,民品业务迎来爆发式增长,拉动2020前三季度营收同比增长83.07%、归母净利润同比增长239.36%。
公司发布2020年业绩快报,2020年公司营业总收入32.71亿元,同比增长99.68%;归母净利润10.01亿元,同比增长353.60%。
资料来源:wind
公司毛利率水平较高,受产品结构变化影响有所波动。从业务板块来看,红外热成像仪业务由于掌握核心技术,拥有品牌和原材料自产优势,毛利率稳定在54%-58%较高水平;弹药类业务近两年毛利率因产品结构变化而有所下降,2018/2019年分别同比下降13.8/3.9pct。从整体来看,公司毛利率受两大业务板块营收占比影响而有所波动,2018年热成像仪、弹药类业务营收占比分别为57%、40%,公司毛利率同比下降7.8pct;2019年热成像仪、弹药类业务营收占比分别为76%、23%,公司毛利率同比上升6.5pct。
2016年并表汉丹机电以来,公司费用率较稳定。2016年公司因将汉丹机电纳入合并范围,各项费用率较2015年并表前有所变化,销售费用率/管理费用率/财务费用率分别提升0.9/2.2/1.3pct;完成并表后,2016-2019年各项费用率相对稳定,销售费用率在5%-7%之间浮动,管理费用率在13%-14.5%之间浮动,财务费用率较低,除2018年达到1.7%,其余均在1%左右。2019年三项费用率均有下降,销售费用率/管理费用率/财务费用率分别同比下降1.7/0.7/0.9pct,其中销售费用率、管理费用率的下降并非因为费用减少,更多是被高速增长的营收拉低,而财务费用同比下降28.1%,主要是因为贷款减少导致利息费用减少。
公司重视技术和产品研发,研发费用占营业收入比例较高,2019年该比例由于营收高增长而降低。2015-2018年,研发费用占营业收入比例保持平稳,平均为18.6%。2019年研发费用占营业收入比例较2018年下降2.8pct,主要原因是前期的研发投入已经产生市场效益,2019年营收高速增长拉低该比例。
资料来源:wind
1、公司主营业务介绍
大立科技前身是成立于1984年的浙江省测试技术研究所,于2001年完成转制,2008年在深交所上市,是红外领域国内首家A股上市公司。公司主要业务涵盖非制冷红外焦平面探测器、红外热像仪及其他光电系统、巡检机器人等,客户覆盖多家军工科研院所、中国航天科工集团下属企业及电力、石化等传统领域企业。公司在国内非制冷红外焦平面探测器技术优势明显,在阵列规模方面保持领先地位。公司能够独立研发、生产从核心器件、机芯组件到整机及系统,是国内少数拥有完全自主知识产权,具备全产业链制造能力企业。2014年-2020年期间,公司连续承担“核高基”、“重大科学仪器”、“863”等多项国家级科研专项。公司是军用红外非制冷探测器定点承研承制单位,具有武器装备科研生产的完备资质,是国家二级保密资格单位。
截止2021年3月2日,公司总市值128.88亿元,PE(TTM)为33.65x。年初至今公司股价表现如下图所示。
图 公司发展历程
资料来源:公司公告,公司官网
图 公司主要产品
资料来源:公司公告,公司官网
2020年5月30日,公司公告拟以自有资金合计5245万元人民币收购宁波梅山保税港区丰年君和投资合伙企业(有限合伙)、高士英和王启龙持有的北京航宇智通技术有限公司(以下简称“航宇智通”)分别35%、11.68%和4.32%的股权。本次股权转让交易完成后,公司共持有航宇智通51%的股权,航宇智通将成为公司控股子公司。
航宇智通自成立以来定位于军品配套研制领域,主要从事红外热像仪为主的光电探测与制导设备、以光学图像处理为核心的板卡/模块系列、低成本一体化嵌入式计算机系列和任务规划系统系列等产品研发、生产与销售,在机载吊舱领域拥有深厚的技术积累及项目经验,拥有完整军工业务资质。公司借此也进入记载光电吊舱领域。
公司非制冷红外探测器技术水平行业领先,产品像元尺寸、阵列规模等性能指标持续升级。2015年推出国内首款100万像素级探测器,于2017年完成国家鉴定;2018年实现200万像素级非制冷探测器,引领国内非制冷红外热成像进入高清水平;2019年8月,公司研制了红外图像更细腻的12μm像元、3072×2048规格600万像素超大面阵非制冷红外探测器,目前已在特殊客户处进行测试。
图 公司主要产品与同行业产品性能指标对比
资料来源:各公司公告,各公司官网
2、公司近年来经营情况
2018年起,公司收入及盈利呈现加速增长趋势。2015-2019年公司营业收入与归母净利润的复合增速分别为13%及44%,且近年来业绩呈现出加速增长趋势(2017-2019年营收及归母净利润的复合增速为32%和113%),其主要原因系2018年以后军改影响减弱,红外军品订单恢复较快增长。
2020H1,公司营收为6.66亿元,同比增长1.7倍;归母净利润为2.92亿元,同比增长4.0倍;扣非归母净利润为2.85亿元,同比增长4.4倍。2020H1业绩爆发系公司作为工信部疫情防控重点物资生产企业,防疫类红外产品销量大幅增长所致。
2020年前三季度,公司营收8.18亿元,同比增长1.07倍;归母净利润3.39亿元,同比增长2.7倍;扣非归母净利润3.29亿元,同比增长2.93倍。
2020年单季度来看,前三个季度营收分别同比增长334.12%、104.23%和2.45%,归母净利润分别同比增长880.81%、279.04%和40.68%。从收入角度来看,推测三季度收入中来自防疫产品的贡献很小,归母净利润增长应主要来自于军品收入。
从收入结构来看,2019年,公司红外产品收入4.88亿,占比92.03%;巡检机器人收入0.28亿,占比5.42%。
2020年H1,公司红外产品收入6.57亿元,占比98.65%。
公司历史毛利率维持高位,且呈现显著提升趋势。红外技术壁垒较高,从上游的探测器,到中游的模组、机芯,再到下游的整机、系统,公司已掌握全产业链技术,因而毛利率长期维持在较高水平。近年来,公司盈利能力显著提升:2017-2019年公司毛利率分别为53%/50%/62%,净利率分别为10%/13%/26%。毛利率提升系军品结构升级所致,在枪瞄、望远镜等传统红外军品基础上,近年新增红外导引头、吊舱等高附加值产品。
净利率提升系销售费用率及管理费用率(含研发费用率)因规模效应逐年递减所致。
2017-2019年公司销售费用率为14%/10%/9%,管理费用率(含研发费用率)分别为31%/27%/27%。
从收入区域分布来看,公司主要业务收入来自国内,常年保持在90%左右。
整体来看,红外探测器海外市场较为成熟,龙头公司的增长情况和行业整体增长情况基本吻合;但随着中国红外企业在技术上的快速提升,成本相对较优,不断侵蚀海外公司民品市场份额,中国红外企业近几年快速成长。
国内军品方面,原本国内红外军品主要来自于采购法国产品,随着国内红外企业技术水平的不断提高以及自主可控的需求,国产红外产品将持续替换进口产品;叠加新型装备列装、实弹演习导弹消耗量不断增大,未来几年内红外军品市场将快速增长。
国内民品方面,今年国内红外上市公司业绩均实现了高速增长,主要来自于疫情催生的红外产品需求。随着疫情好转、疫苗推出,疫情催生的红外需求将大幅下降,未来可能保持常态化的市场需求。同时,疫情也推动了红外产品在各行各业中的渗透,剔除疫情带来的短期扰动之后,未来民品市场出货量也将会保持增长。
各公司官网、招股说明书、年报、投资者关系活动记录、调研纪要、wind
东兴证券-大立科技-002214-红外热像仪市场爆发,中国版FLIR浮出水面-200603
长城证券-国防军工行业军民两用元器件研究之红外芯片深度报告:短期受疫情影响需求快速增长,长期政策和技术驱动下与新基建结合-200223
中信证券-大立科技-002214-投资价值分析报告:国内非制冷红外龙头,业务发展进入黄金期-200225
东兴证券-高德红外-002414-红外民品市场快速打开,军品量产再上新台阶-20200521
开源证券-高德红外-002414-公司首次覆盖报告:2020Q1防疫产品拉动业绩超高增长,看好军民业务持续向好-20200521
长城证券-高德红外-002414-民用多点布局,军品持续增长-20201027
华西证券-大立科技-002214-红外军品放量,高成长光电平台公司-201126
中泰证券-睿创微纳-688002-公司深度报告:国内非制冷红外探测器龙头,军民双赛道呈爆发式增长-200909
方正证券-方正证券军工﹒信息化专题二:红外,蓝海的需求,增量的时代,巨头的成长-20190906