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產(chǎn)業(yè)新聞產(chǎn)業(yè)資訊產(chǎn)業(yè)投資產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)科技產(chǎn)業(yè)政策
①X射線檢測設(shè)備整體市場規(guī)模情況
X 射線檢測設(shè)備下游可應(yīng)用于集成電路及電子制造、新能源電池、鑄件焊件及材料、醫(yī)療健康以及公共安全等領(lǐng)域。根據(jù)沙利文咨詢的統(tǒng)計和預(yù)測,除醫(yī)療健康外,2021 年我國 X 射線檢測設(shè)備的市場規(guī)模約為 119 億元,受到下游集成電路及電子制造、新能源電池等行業(yè)需求的快速增長影響,X 射線檢測設(shè)備預(yù)計在未來五年將維持高速增長的趨勢,預(yù)計到 2026 年,我國 X 射線檢測設(shè)備除醫(yī)療健康領(lǐng)域外的其他主要應(yīng)用領(lǐng)域的市場規(guī)模為 241.4 億元,未來五年的復(fù)合增長率約為 15.2%。
數(shù)據(jù)來源:沙利文咨詢
②集成電路及電子制造領(lǐng)域 X射線檢測設(shè)備市場規(guī)模情況
集成電路及電子制造領(lǐng)域涉及電子零件的制造/組裝、PCB 印刷、封裝等。隨著電子產(chǎn)品的輕便化、智能化發(fā)展,半導(dǎo)體的尺寸在不斷縮小,對集成電路封裝密度的要求逐漸提高,與之相對應(yīng)的缺陷要求檢測精度需達(dá)到納米或微米級別。目前,工業(yè) X 射線檢測設(shè)備或微焦點 X 射線檢測設(shè)備(精度在百納米至15 微米以下)可滿足復(fù)雜的集成電路及電子制造工藝的多環(huán)節(jié)檢測要求。
A.集成電路檢測
集成電路處于整個電子信息產(chǎn)業(yè)鏈的頂端,是各種電子終端產(chǎn)品得以運行的基礎(chǔ),隨著電子產(chǎn)品的應(yīng)用和普及,集成電路行業(yè)得到了快速發(fā)展。從規(guī)模和增速上看,根據(jù)全球半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計組織披露數(shù)據(jù),全球集成電路產(chǎn)業(yè)銷售額從 2010 年 2,499.09 億美元增長至 2021 年 4,596.85 億美元,年均復(fù)合增長率為 5.7%。
得益于政府的鼓勵和政策的支持,集成電路成為我國重點發(fā)展的產(chǎn)業(yè),從主要依賴進(jìn)口,逐漸發(fā)展成先導(dǎo)型行業(yè),產(chǎn)業(yè)規(guī)模逐漸壯大,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)日漸完善。近年來,我國集成電路產(chǎn)業(yè)呈平穩(wěn)增長趨勢,據(jù)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會披露數(shù)據(jù),我國集成電路產(chǎn)業(yè)年銷售額從 2010年 1,440.2 億元增長至 2020 年 8,848.0億元,年均復(fù)合增長率達(dá)到 19.9%。
封裝測試是集成電路行業(yè)重要的板塊之一,約占整體集成電路行業(yè)的三分之一。根據(jù)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會披露數(shù)據(jù),2010 年封裝測試行業(yè)銷售額為629.2 億元,到 2020 年,增長至 2,509.5 億元,占集成電路行業(yè)銷售總額比例為28.4%。
數(shù)據(jù)來源:中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會
我國集成電路產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展驅(qū)動著集成電路 X射線檢測設(shè)備的需求增長。集成電路中半導(dǎo)體的生產(chǎn)流程包括晶圓制造、晶圓測試、芯片封裝、封裝后測試等,X射線檢測可以用于晶圓的檢測與封裝后檢測工藝中,具體如下:
第一、在晶圓切割過程中,如果產(chǎn)生晶格錯位、孿晶面、堆垛層錯等情況,會造成品質(zhì)問題,影響半導(dǎo)體材料的特性,最終影響元器件的性能。因此,半導(dǎo)體工業(yè)有對晶圓表面缺陷的檢測需求。對晶圓的檢測分為接觸法和非接觸法。接觸法以針觸法為代表,通過觸針與被檢表面進(jìn)行接觸,將被測表面的輪廓信息傳遞到傳感器進(jìn)行檢測。非接觸法中,X 射線無損檢測技術(shù)通過 X 射線與數(shù)字圖像處理技術(shù)相結(jié)合,對晶圓的切割角度、尺寸等進(jìn)行檢測。
第二、半導(dǎo)體芯片的封裝是指對獨立的晶片用塑料外殼加以封裝保護(hù),對半導(dǎo)體芯片的封裝有多種不同的形式,如 DIP(直插式封裝),SOP(小外形封裝),BGA(球柵陣列封裝)等,塑封之后的半導(dǎo)體芯片還需要進(jìn)行如入檢、測試、包裝等工序,最后才能入庫出貨。X 射線無損檢測技術(shù)在芯片封測應(yīng)用中,可以對芯片內(nèi)部的線路排布、焊接情況、封裝情況等進(jìn)行高分辨率檢測,滿足對芯片的產(chǎn)品質(zhì)量控制的要求。
集成電路 X 射線檢測設(shè)備按精度要求可以分為微米級、百納米級,按檢測類型可以分為 2D 檢測設(shè)備和 3D/CT 檢測設(shè)備,可滿足不同半導(dǎo)體廠商、不同產(chǎn)品精度、以及不同應(yīng)用場景的檢測需求。目前,集成電路 X 射線檢測設(shè)備以德國、美國和日本等國外廠商為主,特別是百納米級檢測精度的檢測設(shè)備市場主要集中國外廠商中。
B.電子制造檢測領(lǐng)域
隨著全球產(chǎn)業(yè)升級和我國制造業(yè)的逐步轉(zhuǎn)型,中國電子制造業(yè)不斷吸收國外先進(jìn)的制造技術(shù),極大推動了 SMT表面貼裝技術(shù)的完善和發(fā)展。
SMT 是指貼片式元器件裝焊在印刷電路板表面上的一種技術(shù)。與傳統(tǒng)通孔組裝技術(shù)相比,該技術(shù)具有組裝密度高、產(chǎn)品體積?。w積縮小 40%~60%)、重量輕(重量減輕 60%~80%)、可靠性高、抗振能力強(qiáng)、易于實現(xiàn)自動化等優(yōu)點。據(jù)統(tǒng)計,目前我國 SMT生產(chǎn)線大約 5萬條,貼片機(jī)總保有量超過十萬臺,自動貼片機(jī)市場已占全球 40%,成為全球最大、最重要的 SMT 市場。
據(jù) Prismark 統(tǒng)計數(shù)據(jù),全球 PCB 產(chǎn)值從 2010 年的 524.7 億美元增長至2020 年 652.0 億美元,年均復(fù)合增長率為 2.2%。其中,受益于中國內(nèi)需市場的逐漸增長,產(chǎn)業(yè)鏈配套體系的日益完善,以及相對低廉的勞動力成本,中國市場 PCB 產(chǎn)值持續(xù)穩(wěn)定增長,從 2010 年的 201.7 億美元增長至2020 年的 351.0億美元,年均復(fù)合增長率為 5.7%,高于全球市場平均增速,同時中國市場在全球市場的占比從 2010 年的 38.4%,持續(xù)上升至 2020 年的 53.8%,全球及我國的PCB產(chǎn)值情況如下:
數(shù)據(jù)來源:Prismark
由上圖可知,我國在 PCB 行業(yè)的發(fā)展勢頭良好,在全球市場范圍內(nèi)的生產(chǎn)優(yōu)勢依然存在。我國 PCB 產(chǎn)業(yè)發(fā)展良好的同時,相應(yīng) SMT 貼裝行業(yè)也同步發(fā)展,對 X 射線影像檢測設(shè)備的需求同步上升,X 射線檢測設(shè)備的潛在市場容量有望進(jìn)一步增長。
在電子制造 X 射線檢測領(lǐng)域,微焦點 X 射線檢測設(shè)備可以獲得器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)隱藏在封裝體內(nèi)部的各種缺陷,其中包括虛焊、橋連、焊料不足、氣孔、器件漏裝等,同時可以發(fā)現(xiàn) PCB 內(nèi)層走線的斷裂以及肉眼和在線測試檢查不到的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。這在一定程度上,有效檢驗了 PCB 中 BGA、CSP 等封裝工藝的焊接缺陷,為 SMT 表面貼裝行業(yè)提供了一站式的檢驗方式,完善了SMT工藝流程,提高了對質(zhì)量的判定。
電子制造 X 射線智能檢測設(shè)備主要分為在線式和離線式兩類。其中:在線型的高端 3D/CT 檢測設(shè)備中,國外廠商占有較高的市場份額,日聯(lián)科技已在該領(lǐng)域開發(fā)出新款機(jī)型;在線式的 2D 檢測設(shè)備中,日聯(lián)科技與國外廠商均是該領(lǐng)域主要的供應(yīng)商;在離線式的檢測設(shè)備中,日聯(lián)科技通過 10余年的自主研發(fā),系國內(nèi)該領(lǐng)域的龍頭企業(yè),擁有較高的市場占有率,并開發(fā)出高端的離線式 CT檢測設(shè)備。
③新能源電池檢測領(lǐng)域
新能源電池行業(yè) X 射線檢測設(shè)備和新能源電池行業(yè)的發(fā)展密切相關(guān),新能源電池行業(yè) X 射線檢測設(shè)備主要應(yīng)用于新能源汽車動力電池檢測、消費電池檢測和儲能電池檢測等新能源電池領(lǐng)域。
A.新能源汽車動力電池檢測領(lǐng)域
近幾年,隨著新能源汽車進(jìn)入大面積普及階段,動力電池裝機(jī)量迎來爆發(fā)式增長, 2021 年動力電池裝機(jī)量達(dá)到 154.5GWh,較 2020 年增長 142.8% 。2017 年至 2021 年,動力電池裝機(jī)量年復(fù)合增長率為 43.5%。預(yù)計未來 5 年(2022 年到 2026 年),動力電池裝機(jī)量年復(fù)合增長率為 34.93%,在 2026年達(dá)到 762GWh。我國動力電池市場規(guī)模未來五年的高速增長將帶動 X 射線檢測行業(yè)的快速發(fā)展。
數(shù)據(jù)來源:中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟
隨著我國新能源動力電池規(guī)模增長,大量的動力電池產(chǎn)品涌入市場,造成產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊,產(chǎn)品一致性較差,甚至發(fā)生了電動汽車電池安全事故。在2021 年,因動力電池缺陷而召回的新能源汽車,涉及多個汽車品牌,召回數(shù)量超過 7 萬輛。同時,因動力電池質(zhì)量原因發(fā)生動力電池起火事件也時有發(fā)生,動力電池的安全問題成為困擾行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問題之一。造成電池安全事故頻發(fā)的主要原因是電池制造過程中的瑕疵和電池老化帶來的電芯一致性變差。電池安全性能的提升既依靠電池設(shè)計和工藝技術(shù)的提升,也離不開高端檢測設(shè)備在電池制造過程中對電池質(zhì)量的監(jiān)控。
受《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035 年)》、《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖(2.0 版)》、雙積分等多項利好政策,帶動新能源汽車市場需求呈現(xiàn)大幅上升趨勢,預(yù)計我國新能源汽車銷量將維持快速增長趨勢。在國家政策的驅(qū)動下,新能源汽車有著廣闊的發(fā)展前景,而作為核心部件的鋰電池同樣迎來發(fā)展的好時機(jī)。X射線檢測作為新能源汽車鋰離子電池檢測必不可少的檢測手段,我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將直接帶動鋰電池檢測設(shè)備需求,特別系隨著鋰離子電池行業(yè)規(guī)范逐步完善,各新能源整車廠紛紛采用在線式檢測方式取代原有的離線式檢測,推進(jìn)新能源鋰離子電池的 100%X 射線影像檢測,該檢測方式的需求變化將大大提高 X射線檢測設(shè)備的需求量。
B.消費類電池檢測領(lǐng)域
不同于動力電池的快速增長,當(dāng)前消費類電池發(fā)展已步入成熟期。消費類電池的發(fā)展離不開智能手機(jī)行業(yè)的崛起,并擴(kuò)展了軟包電池在消費領(lǐng)域中的應(yīng)用。未來智能手表、TWS 耳機(jī)、智能可穿戴設(shè)備、消費類無人機(jī)、電子煙等新型消費型電子產(chǎn)品的興起和推廣,為消費型電池市場帶來了一定的增長空間。
電池安全問題在消費類電子產(chǎn)品中也存在,2016 年韓國三星公司由于其手機(jī)出現(xiàn)充電時發(fā)生爆炸的事故,宣布全部召回并停止銷售該型號產(chǎn)品。消費類產(chǎn)品安全問題是用戶最關(guān)心的性能之一,和用戶的安全緊密相關(guān),因此在產(chǎn)品制造過程中的安全檢測尤為重要。
C.儲能電池市場規(guī)模及預(yù)測
在國家能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略和碳中和目標(biāo)推進(jìn)下,儲能行業(yè)迎來爆發(fā)式發(fā)展。電化學(xué)(電池)儲能憑借其性能出色、受地理氣候條件限制小等優(yōu)勢,成為最有前景的新型儲能方式。2021 年國家發(fā)改委和國家能源局頒布《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》文件,為儲能發(fā)展制定了一系列規(guī)劃及目標(biāo),其中提出:到 2025 年,實現(xiàn)新型儲能從商業(yè)化初期向規(guī)?;l(fā)展轉(zhuǎn)變;到 2030 年,實現(xiàn)新型儲能全面市場化發(fā)展。
2017 年至 2021 年,儲能電池新增裝機(jī)量由 0.5GWh 增長到 5.9GWh,年復(fù)合增長率為 85.5%。受益于在發(fā)電、輸配電、5G 基站、數(shù)據(jù)中心等場景的廣泛部署,預(yù)計未來 5 年(2022 年至 2026年)儲能電池裝機(jī)量將保持高速增長,年復(fù)合增長率達(dá) 53.0%,在 2026 年達(dá)到新增裝機(jī)量 55.3GWh。
數(shù)據(jù)來源:中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟
儲能電池具有使用壽命長、安全性能好、能量密度高等特點,因此儲能電池對于生產(chǎn)的一致性標(biāo)準(zhǔn)要求較高,據(jù)不完全統(tǒng)計,2011 年-2021 年期間,全球共發(fā)生 50 余起儲能電站安全事故,造成了巨大損失。因此,對于儲能電池的X射線檢測的需求也越來越得到重視。
新能源電池 X 射線檢測設(shè)備受到下游行業(yè)集中度的影響,競爭格局較為集中,且由于設(shè)備的非標(biāo)定制化需求強(qiáng),近年來新能源電池 X 射線檢測設(shè)備市場主要由國內(nèi)企業(yè)主導(dǎo),包括正業(yè)科技、日聯(lián)科技等,國外主要參與企業(yè)為贏多美立等。日聯(lián)科技在新能源電池 X 射線檢測領(lǐng)域已開發(fā)了包括寧德時代、比亞迪電池、國軒高科、億緯鋰能等行業(yè)知名企業(yè)。
④鑄件、焊件及材料檢測
伴隨著我國科技力量的日益壯大,汽車、鑄造、航天航空等領(lǐng)域內(nèi)的領(lǐng)頭企業(yè)在逐漸擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模,提高生產(chǎn)力以滿足劇增的市場需求量。
在鑄件、焊件及材料檢測領(lǐng)域,X 射線影像檢測技術(shù)作為該領(lǐng)域中最直觀靈敏,最便于定量分析的影像檢測手段,具有不可替代的優(yōu)勢,已被大量應(yīng)用于各類缺陷檢測診斷,主要包括:①金屬鑄造件(包括汽車各類零部件、一體化壓鑄成型車架、工業(yè)機(jī)械零件、軌道交通輪轂等);②敏感結(jié)構(gòu)件(如航空航天、軍工零部件等);③壓力容器(如高壓鍋爐、氣瓶、氣罐等);④管件焊接等場景檢測。
目前,鑄件、焊件及材料檢測領(lǐng)域的主要供應(yīng)商將目光聚焦在 X 射線智能檢測設(shè)備。作為高效率、高精準(zhǔn)度的檢測設(shè)備,X 射線檢測受到越來越多汽車制造、航天航空等領(lǐng)域的青睞和肯定,X 射線檢測設(shè)備的需求量也隨著汽車市場、航天航空等整體規(guī)模的擴(kuò)大逐漸增加。
汽車工業(yè)系 X 射線檢測設(shè)備在鑄件、焊件及材料檢測最大的應(yīng)用領(lǐng)域,隨著新能源汽車的發(fā)展,特別是汽車工藝技術(shù)進(jìn)步以擴(kuò)大了 X 射線檢測設(shè)備的應(yīng)用場景。最近五年,我國汽車產(chǎn)銷量有所波動,2020年汽車產(chǎn)量為近年來低谷,產(chǎn)量為 2,522 萬輛,2021 年我國汽車產(chǎn)銷量隨著新能源汽車的增長有所恢復(fù)。
數(shù)據(jù)來源:工信部
根據(jù)《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》和《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》提出的目標(biāo),未來 10-15 年新能源汽車逐漸成為主流產(chǎn)品,汽車產(chǎn)業(yè)初步實現(xiàn)電動化轉(zhuǎn)型。到 2025 年,我國汽車產(chǎn)銷規(guī)模將達(dá)到 3,500 萬輛,其中新能源汽車年占比 20%以上;到 2030 年,汽車產(chǎn)銷規(guī)模將達(dá)到 3,800 萬輛,其中新能源汽車占比 40%以上。相對于我國傳統(tǒng)汽車每年接近 3,000 萬輛的銷售市場,目前新能源汽車銷量滲透率不到 3%,行業(yè)處于高速增長的初期階段。2017 年至2021 年,我國新能源汽車銷量快速增長,其中 2021 年我國新能源汽車銷量達(dá)到 352.1 萬輛,同比增長 157.57%,新能源汽車市場滲透率提升至 13.4%。
在新能源汽車發(fā)展的背景下,汽車零部件與整車輕量化一直是汽車行業(yè)的發(fā)展目標(biāo)和趨勢,尤其是近兩年新能源汽車發(fā)展迅猛,進(jìn)一步提升了車輛對輕量化的要求,如提升單車的鎂合金、鋁合金用量以及一體式壓鑄工藝的發(fā)展。其中,特斯拉成功將一體式壓鑄車身技術(shù)應(yīng)用于旗下車型,大大降低了零部件
數(shù)量與單車成本,特斯拉的示范效應(yīng)將帶動新能源車廠乃至傳統(tǒng)車廠對一體式壓鑄技術(shù)的發(fā)展與投資。X 射線檢測技術(shù)可以在不損傷零件的基礎(chǔ)上,檢測材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)異?;蛉毕荩瞧渲匾馁|(zhì)量檢測方式。受益于新一代一體式車身壓鑄工藝的發(fā)展,未來 X 射線設(shè)備作為最重要的質(zhì)量檢測設(shè)備之一,將被廣泛應(yīng)用于該領(lǐng)域。
未來,在汽車向新能源、智能化進(jìn)程加速推進(jìn)的同時,以 X 射線檢測技術(shù)為主導(dǎo)的 X 射線智能檢測設(shè)備也在不斷保障汽車制造業(yè)的更新?lián)Q代,X 射線檢測技術(shù)與汽車生產(chǎn)的結(jié)合已是大勢所趨。X 射線檢測的應(yīng)用將有效確保汽車的生產(chǎn)效率,提高安全性,為現(xiàn)代汽車制造業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
鑄件、焊件及材料檢測領(lǐng)域 X 射線檢測設(shè)備市場參與者較多,其中國外企業(yè)處于市場主導(dǎo)地位。國內(nèi)企業(yè)依托技術(shù)進(jìn)步、供應(yīng)穩(wěn)定、快速響應(yīng)、溝通無障礙等本土優(yōu)勢,挖掘國產(chǎn)替代需求,提升市場占有率。
⑤其他 X射線智能檢測領(lǐng)域
X 射線智能檢測同樣可應(yīng)用于公共安全,食品、紡織、醫(yī)藥等異物檢測。其中,公共安全領(lǐng)域包括公共場所(如地鐵、鐵路、航空運輸、酒店、學(xué)校、會場、樓宇等)各種安檢設(shè)備、大型車輛檢查(高速公路道口、監(jiān)獄、物流通道)。