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新材料产业框架之二:新材料产业深度报告-AI和机器人兴起,新材料迎来大发展

新材料产业框架之二:新材料产业深度报告-AI和机器人兴起,新材料迎来大发展

研报

新材料产业框架之二:新材料产业深度报告-AI和机器人兴起,新材料迎来大发展

  核心总结   AI+机器人:硬件是AI机器人的核心竞争力。减速器、伺服电机、控制器、传感器、AI芯片、PCB共同构成的上游关键硬件,为机器人保驾护航。   减速器:安装在机器人的关节,用于精确控制机器人动作、传输更大的力矩,主要分为RV减速机和谐波减速器。   据华经产业研究院数据,2020年RV减速机需求量为47.5万台,同比增长11.2%。市场集中度较高,其中日本企业博纳特斯克市场占有率位居第一(53%),具有绝对优势。除双环传动以外,其余厂商市场占有率均未超5%。   2021年我国机器人用谐波减速器市场规模为12.1亿元,主要厂商有哈默纳科、日本新宝、绿的谐波、中技克美等。国内头部厂商近年来市占率逐年提升。减速器上游结构件主要由钢材、铜、铝等金属加工而成,目前我国谐波柔轮材料(40Cr合金钢)依赖进口,部分厂家开始研发球墨铸铁材料用于谐波钢轮。   伺服电机:伺服系统是机器人实现精准定位、精准运动的必要途径,主要由伺服驱动器、伺服电机和编码器组成。   据工控网数据,2022年中国伺服电机市场规模达181亿元,预计2023年市场规模将增长至195亿元。伺服电机市场集中度较高,2021年上半年国内厂商汇川技术市场份额占比第一,达15.9%,排名靠前的厂商依然以日本和中国台湾为主。稀土磁材是伺服电机制造过程中的重要原材料,供应厂商包括中科三环、金立永磁、正海磁材、宁波韵升、英洛华。   控制器:相当于机器人的大脑,负责向机器发布和传递指令动作,控制机器人在工作中的运动位置、姿态和轨迹。   据中商产业研究院数据,中国工业机器人用控制器市场规模由2017年的10.5亿元上升至2021年的14.7亿元,CAGR为8.8%,预计2022年市场规模有望达到16.2亿元。2021年日本发那科在国内市场份额为18%,国内企业尚未形成市场竞争力,控制器国产率不足20%。中游本体厂商倾向于自研控制器&伺服系统,包括海外三大机器人巨头:日本发那科、日本安川、瑞典ABB。   传感器:分为内部传感器和外部传感器,内部传感器包括位置、速度、力、加速度等物理的传感器,主要用于测量机器人自身状态,外部传感器模仿人类感官,包括视觉、触觉、听觉、嗅觉、味觉、接近觉等传感器。   根据YOLE数据统计,2015-2021年无人机及机器人传感器市场从3.51亿美元增长至7.09亿美元,复合增长率高达12.4%,其中光学传感器占比达74%。传感器原材料供应位于产业链最上游。国内供应商主要包括——光纤材料:有研新材、锐科激光;陶瓷材料:风华高科、国瓷材料、顺络电子、三环集团、中瓷电子;半导体材料:江丰电子、阿石创、沪硅产业、三安光电、北方华创、鼎龙股份;金属材料:宝钢股份、江西铜业、紫金矿业。   AI芯片:包括GPU(图形处理器)、FPGA(现场可编程逻辑门阵列)和ASIC(专用集成电路)。   据中商产业研究院统计,2022年全球AI芯片市场规模约在361亿美元。随着人工智能技术日趋成熟,大算力基础设施不断完善,AI商业化应用将加速落地,AI芯片需求将持续上升。   PCB:在电路中起固定各种元器件,提供各项元器件之间的连接电路,由绝缘隔热、一定强度的材质制作而成的板材,是关键电子互联件,被誉为“电子产品之母”。随着AI技术的快速普及,对智能设备的数量与性能提出了更高的要求,将同步驱动PCB需求的提升。根据Prismask预测,2027年全球PCB产值将达到983.9亿美元。   风险提示:AI技术发展和需求增长不及预期;新建项目投产进度不及预期;新建项目投产进度不及预期;行业竞争加剧;国际局势动荡。
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  • 化学制品
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    国海证券股份有限公司

  • 发布日期:

    2023-07-17

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    68页

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  核心总结

  AI+机器人:硬件是AI机器人的核心竞争力。减速器、伺服电机、控制器、传感器、AI芯片、PCB共同构成的上游关键硬件,为机器人保驾护航。

  减速器:安装在机器人的关节,用于精确控制机器人动作、传输更大的力矩,主要分为RV减速机和谐波减速器。

  据华经产业研究院数据,2020年RV减速机需求量为47.5万台,同比增长11.2%。市场集中度较高,其中日本企业博纳特斯克市场占有率位居第一(53%),具有绝对优势。除双环传动以外,其余厂商市场占有率均未超5%。

  2021年我国机器人用谐波减速器市场规模为12.1亿元,主要厂商有哈默纳科、日本新宝、绿的谐波、中技克美等。国内头部厂商近年来市占率逐年提升。减速器上游结构件主要由钢材、铜、铝等金属加工而成,目前我国谐波柔轮材料(40Cr合金钢)依赖进口,部分厂家开始研发球墨铸铁材料用于谐波钢轮。

  伺服电机:伺服系统是机器人实现精准定位、精准运动的必要途径,主要由伺服驱动器、伺服电机和编码器组成。

  据工控网数据,2022年中国伺服电机市场规模达181亿元,预计2023年市场规模将增长至195亿元。伺服电机市场集中度较高,2021年上半年国内厂商汇川技术市场份额占比第一,达15.9%,排名靠前的厂商依然以日本和中国台湾为主。稀土磁材是伺服电机制造过程中的重要原材料,供应厂商包括中科三环、金立永磁、正海磁材、宁波韵升、英洛华。

  控制器:相当于机器人的大脑,负责向机器发布和传递指令动作,控制机器人在工作中的运动位置、姿态和轨迹。

  据中商产业研究院数据,中国工业机器人用控制器市场规模由2017年的10.5亿元上升至2021年的14.7亿元,CAGR为8.8%,预计2022年市场规模有望达到16.2亿元。2021年日本发那科在国内市场份额为18%,国内企业尚未形成市场竞争力,控制器国产率不足20%。中游本体厂商倾向于自研控制器&伺服系统,包括海外三大机器人巨头:日本发那科、日本安川、瑞典ABB。

  传感器:分为内部传感器和外部传感器,内部传感器包括位置、速度、力、加速度等物理的传感器,主要用于测量机器人自身状态,外部传感器模仿人类感官,包括视觉、触觉、听觉、嗅觉、味觉、接近觉等传感器。

  根据YOLE数据统计,2015-2021年无人机及机器人传感器市场从3.51亿美元增长至7.09亿美元,复合增长率高达12.4%,其中光学传感器占比达74%。传感器原材料供应位于产业链最上游。国内供应商主要包括——光纤材料:有研新材、锐科激光;陶瓷材料:风华高科、国瓷材料、顺络电子、三环集团、中瓷电子;半导体材料:江丰电子、阿石创、沪硅产业、三安光电、北方华创、鼎龙股份;金属材料:宝钢股份、江西铜业、紫金矿业。

  AI芯片:包括GPU(图形处理器)、FPGA(现场可编程逻辑门阵列)和ASIC(专用集成电路)。

  据中商产业研究院统计,2022年全球AI芯片市场规模约在361亿美元。随着人工智能技术日趋成熟,大算力基础设施不断完善,AI商业化应用将加速落地,AI芯片需求将持续上升。

  PCB:在电路中起固定各种元器件,提供各项元器件之间的连接电路,由绝缘隔热、一定强度的材质制作而成的板材,是关键电子互联件,被誉为“电子产品之母”。随着AI技术的快速普及,对智能设备的数量与性能提出了更高的要求,将同步驱动PCB需求的提升。根据Prismask预测,2027年全球PCB产值将达到983.9亿美元。

  风险提示:AI技术发展和需求增长不及预期;新建项目投产进度不及预期;新建项目投产进度不及预期;行业竞争加剧;国际局势动荡。

中心思想

本报告的核心观点是:AI和机器人的兴起正驱动新材料产业迎来大发展。报告从AI机器人产业链的视角出发,详细分析了减速器、伺服电机、控制器、传感器、AI芯片和PCB等关键零部件及其上游原材料市场,并对相关公司的投资机会进行了探讨。 主要结论包括:

  • AI+机器人是新材料需求的重要驱动力: AI机器人的硬件是其核心竞争力,这直接带动了上游关键零部件及原材料的需求增长。
  • 减速器市场集中度高,国产替代空间巨大: 日本企业在RV减速器和谐波减速器市场占据主导地位,国内企业需加强技术研发和材料国产化,才能提升市场份额。
  • 伺服电机和控制器市场竞争激烈,国产厂商崛起: 国内厂商汇川技术在伺服电机市场份额占比已达第一,但在控制器领域,国产化率仍较低。
  • 传感器市场增长迅速,视觉传感器占比最大: 机器人传感器市场规模持续扩大,视觉传感器占比最高,国内厂商需加强在高端传感器领域的研发和生产。
  • AI芯片市场规模快速增长,带动半导体材料需求: AI芯片需求的持续增长将推动半导体材料市场发展,尤其是在硅片、电子特气、湿电子化学品、CMP抛光材料和光刻胶等领域。
  • PCB市场规模庞大,高端化趋势明显: AI浪潮将推动PCB需求提升,高多层板、HDI板和封装基板等高端产品将成为市场增长点。

主要内容

AI机器人产业及市场规模分析

报告首先阐述了人工智能的本质、技术要素和发展历程,指出当前正处于人工智能发展的第三次浪潮,并对人工智能产业链进行了剖析。随后,报告对传统机器人和AI机器人的分类、市场规模及未来应用领域进行了分析,指出AI机器人有望成为人工智能的终极载体,并预测未来十年AI机器人产业规模将迅速增长。报告强调,硬件是机器人产业的核心竞争力,AI机器人产业链与工业机器人产业链相似,上游关键零部件包括减速器、伺服电机、控制器、传感器和AI芯片等。

关键零部件及上游原材料市场分析

报告对AI机器人产业链中的关键零部件市场进行了深入分析,包括:

  • 减速器: 详细分析了RV减速机和谐波减速器的市场规模、竞争格局、技术特点以及上游原材料(钢材、铜、铝等金属材料)的依赖情况。数据显示,日本企业在减速器市场占据主导地位,国产替代空间巨大。
  • 伺服电机: 分析了中国伺服电机市场的规模、增长趋势和竞争格局,指出国内厂商汇川技术已在市场份额上取得领先地位,但高端产品仍依赖进口。报告还分析了伺服电机的产业链,包括稀土永磁材料等上游原材料。
  • 控制器: 分析了中国工业机器人用控制器的市场规模、增长趋势和国产化率,指出国产企业在控制器领域竞争力较弱,但中游本体厂商倾向于自研控制器和伺服系统。
  • 传感器: 分析了机器人传感器的分类、市场规模和增长趋势,指出视觉传感器占比最大,并分析了传感器产业链的上游原材料供应商。
  • AI芯片: 分析了AI芯片的分类、市场规模和增长趋势,指出深度学习引发AI浪潮,算力需求加剧,并分析了AI芯片对半导体材料的需求。
  • PCB: 分析了PCB的分类、市场规模、增长趋势和竞争格局,指出AI技术将推动PCB需求提升,并分析了PCB产业链的上游原材料。

相关公司及投资机会

报告列出了与AI机器人产业链相关的公司,并根据其在不同零部件和原材料领域的参与情况进行了分类,为投资者提供了参考。 这些公司涵盖了减速器、伺服电机、控制器、传感器、AI芯片和PCB等各个环节,以及上游原材料的生产商。

总结

本报告基于对AI机器人产业链的深入分析,揭示了AI和机器人兴起对新材料产业的巨大推动作用。报告详细分析了关键零部件和上游原材料市场,并对相关公司的投资机会进行了探讨。 虽然国内厂商在部分领域取得了进展,但在减速器、控制器和高端传感器等领域仍面临着较大的挑战,需要加强技术研发和国产化替代,才能抓住AI和机器人产业发展带来的机遇。 报告也指出了AI技术发展不及预期、项目投产进度不及预期、行业竞争加剧和国际局势动荡等潜在风险,投资者需谨慎决策。

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