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(3)玻璃或金属盖板切换为PI盖板。
我们按均价每吨PI浆料100万元计算,柔性OLED推动下的PI材料的市场规模将在千亿元以上,建议重点关注国内有能力实现PI浆料和PI涂覆膜量产的鼎龙股份。
如果说折叠手机屏幕是最亮眼的皇冠,那么支撑折叠功能的铰链就是这个皇冠上的明珠。
在折叠手机中采用的轴承技术比笔记本电脑中的难度系数更高,一般笔电轴承的弯折测试次数为2-3万次,而折叠屏手机则要求至少10万次以上。
要实现折叠手机如此高强度弯折的性能,采用MIM加工配件的耐磨性优势就非常明显,预计2021年国内MIM件市场规模有望达到110亿元。
从铰链的制造材料来看钛合金与液态金属材料两类,华为折叠手机目前率先提出采用非晶态合金(液态金属)和MIM件结合打造的铰链,其强度与耐性对于需要反复开启闭合的连接而言都是最佳的,建议关注国内MIM件龙头东睦股份和液态金属供应厂商宜安科技的投资机会。
二、折叠手机开启智能手机“3.0时代”
柔性OLED屏幕带给手机行业最大的惊喜来自其可折叠的形态,2019年下半年三星,华为和摩托罗拉均已推出折叠手机,分别是华为的MateX,三星的GalaxyFold和摩托罗拉的刀锋Razar2019。
从已经上市/即将上市的这三款机型来看折叠方式完全不同,华为采取了外折,三星采用了内折而摩托罗拉则采取了对折显示屏幕,华为和三星的折叠面板供应商分别选择了京东方和三星显示,华星光电也进入了摩托罗拉折叠屏幕供应链。
2020年2月24日晚上华为在巴塞罗那推出了第二代折叠手机MateXs,相较于上一代MateX而言做了进一步的提升,最大的更新亮点有三处:
屏幕盖板材质,铰链材质和指纹触控方式。
针对折叠屏最令人诟病的屏幕耐用性方面,这款机型采用了双层航天级聚酰亚胺(CPI)柔性材质作为保护层,在铰链方面华为第一次采用了鹰翼折叠设计,而且折叠部位内部用到了堪比钛合金硬度的锆基液态金属(宜安科技供应),可以极大提升铰链的强度。
由100多个精密器件组成铰链可以无缝支撑MateXs屏幕的开合。
除了屏幕和转轴的耐用性进行升级以外,新款的MateXs采用了侧边指纹和电源键二合一的设计,替代了屏下指纹识别方式,引入全新的操作体验。
在华为推出第二代折叠屏产品之前,三星今年2月11日在旧金山也推出了第二款折叠手机GalaxyZflip。
GalaxyZFlip是三星首款翻盖式折叠手机,相较于三星在去年推出的GalaxyFold折叠手机,这款手机最大的改进在于首次使用超薄可折叠式玻璃(Ultra-ThinGlass)作为屏幕盖板材质,比起GalaxyFold采用PI作为保护层,ZFlip会更加耐用和平整,不过在实际的测试中屏幕整体还是偏软,被诟病的屏幕折痕问题有改进不过还是没有完全消除,这次UTG玻璃的加入主要还是增加屏幕折叠的寿命以及改变触控手感。
不同于GalaxyFold的定位,这款手机折叠后是方形的,就像女生使用的化妆盒,而且手机采用镜面设计,可见ZFlip主打的是女性消费者。
折叠手机是智能手机全新的进化,相较于当前直板手机千篇一律的外形,折叠手机的出现尤其是各种各样折叠方式的设计,使得折叠手机个性化十足。
继三星和华为分别推出内折和外折方案以后,国内显示面板厂商华星光电创新性的推出了三折屏概念机,可以实现横跨平板、迷你平板和大屏手机三个形态。
重新回归个性化的折叠手机有望成为疲弱的智能手机市场的一针兴奋剂,刺激消费者的购机需求。
其次折叠手机最大的改变在于改善了智能手机的交互体验,当折叠手机打开之后,用户可以实现双屏刷新闻,边分享边交流等双屏操作,在移动办公和在线娱乐方面确实大大拓宽了场景,进而替代目前鸡肋的平板产品,打开全新的增长空间。
虽然目前折叠手机售价高达上万元,但是由于出众的用户体验和新奇多样的玩法,新发布的折叠手机销售非常火爆,无论是华为最新推出的MateXs还是三星定位女性消费者的GalaxyZFlip都受到市场追捧。
在3月5日上午华为第二代折叠手机MateXs售价为16999元人民币,但是开售后瞬间被秒杀,从2月24日首发后网上预约量也突破上百万。
三星GalaxyZFlip从2月14日在韩国、美国、法国、西班牙和新加坡等40多个国家发布以后,也出现了瞬间售罄的盛况。
当前全球折叠手机出货量还比较少,按照三星今年销售600万台折叠手机的出货目标测算,预计全球折叠手机销售在2020年有望达到830万台。
2019年是折叠手机元年,2020年将成为折叠手机快速导入的关键一年,预计未来五年柔性OLED面板的需求会快速提升,折叠手机由于良率较低对于柔性OLED产能消耗较大,所以我们认为明年面板厂留给折叠手机面板的产能有限,预计折叠手机的供应会比较紧张,2020年三星的销售目标为600万台,我们认为2020年全球出货量达到830万台左右。
随着各家面板厂商良率提升以及新产能释放,预计2021年折叠手机出货量有望突破千万台,达到1420万台,到2023年折叠手机渗透率有望超过2%,突破3000万台。
三、折叠手机有望重塑供应链格局
1、折叠屏幕三国杀:
三星、京东方和华星光电折叠方式争奇斗艳
从CGS-CIMB发布的GalaxyFold的BOM(BillofMaterial)清单来看,相较于苹果和三星的旗舰款手机而言,价值量增加按照最多的在于显示屏幕,预计三星的折叠屏幕模组价格高达218美金,几乎接近iPhoneXsMAX的2倍,约三星S9显示模组的三倍,价值量大幅提升。
三星折叠手机的BOM成本约为636美金,相较于三星直板旗舰S9+提升约63%,所以折叠手机售价也远远超过目前的直板手机。
全球在折叠面板供应方面实现量产出货的只有三家:
分别是三星显示,京东方和华星光电。
三星显示生产的折叠面板主要还是供应自家产品GalaxyFold和GalaxyZFlip两款,京东方则是华为折叠手机面板的独家供应商,MateX和MateXs两款机型均由京东方独家供应。
华星光电已经在2019年底实现了折叠手机面板的量产出货,目前供应摩托罗拉的折叠手机Razar和TCL电子的产品,未来也有望进入小米手机的折叠手机屏幕供应商名单。
即使手机厂商和消费者都非常看好折叠手机的发展趋势,但是目前困扰折叠手机最大的问题在于良率较低造成折叠面板供给不足。
根据咨询机构DSCC的统计,全球OLED面板龙头三星在折叠手机的生产良率也仅为40%左右,国内厂商京东方的良率不到15%,其他厂商如LGD预计到2021年才开始推出折叠OLED面板。
由于折叠OLED面板良率远低于静态弯折的产品,消耗产能较大,所以在明年国内厂商投产初期,折叠面板供应仍然有限。
目前制约折叠手机面板生产良率提升的关键还是在于材料产业链的不成熟,导致折叠手机面板成本过高,2019年三星的折叠手机面板单片成本也高达接近180美元,相较于不到20美元的LTPS-LCD来说高出8倍左右。
随着折叠手机产业链逐步成熟,折叠手机面板的成本将进一步下降,进而快速拉高全球折叠手机的销量。
2、PI还是UTG:
折叠盖板材料谁说了算
我们在之前的报告中《5G加速柔性OLED渗透,材料需求迎爆发》已经明确提出随着5G手机从2020年开始放量替代4G,柔性OLED显示技术将成为智能手机面板的主流技术。
智能手机面板正在经历从LCD向OLED过度的阶段,最开始大规模应用的是刚性OLED面板,由于刚性OLED可以实现屏下光学指纹进一步提升手机的屏占比从而被各大手机品牌旗舰机型广泛应用。
现在4D瀑布屏静态弯折与折叠手机动态弯折屏出现之后,手机显示面板开始由刚性OLED向柔性OLED转变,预计至2023年柔性OLED手机渗透率将达到38%,折叠手机渗透率将达到2%。
在刚性OLED手机中,虽然采用了有机发光材料替代液晶材料作为显示主题材料,但是在基板和盖板材料与LCD差异不大。
而在刚性OLED向柔性OLED切换的过程中,部分材料由于其本身物理化学性质上的局限已不再适应柔性的需求。
玻璃、ITO等材料固有的脆性使其难以满足广泛的新兴应用场景,而向性能更加优异的PI进行切换。
在折叠手机面板中PI材料应用主要有三处:
(1)玻璃基板切换为PI基板;
(2)触控的ITO+PET基膜切换为纳米银线+PI基膜;
除基板可用黄色PI外,触控和盖板均需用CPI,对光学属性要求高。
PI基板的制造包含几个步骤,首先需要在玻璃基板上涂覆黄色PI浆料成膜,在400-450°
C的高温固化后做TFT背板,再进行OLED有机材料的蒸镀,之后进行封装与切割,最后从玻璃上剥离形成PI基板,因此PI成为OLED衬底膜。
在刚性OLED面板中,ITO薄膜与OCA是实现触控面板功能的核心材料,ITO薄膜通常是在PET膜或玻璃基板上溅射铟和锡。
而在柔性OLED面板中,对应的导电薄膜则通常是在CPI膜上涂布纳米银形成触控层。
聚酰亚胺(PI)具有6大特点:
(1)耐高温:
耐高温达400°
C以上,长期使用温度范围-200~300°
C,无明显熔点。
(2)高绝缘性能:
103Hz下介电常数4.0,介电损耗仅0.004~0.007,属于F至H级绝缘材料。
(3)优良的机械性能:
未填充的塑料的抗张强度都在100Mpa以上。
(4)自熄性:
聚酰亚胺是自熄性聚合物,发烟率低。
(5)无毒:
聚酰亚胺无毒,并经得起数千次消毒。
(6)稳定性:
一些聚酰亚胺品种不溶于有机溶剂,对稀酸稳定,一般的品种不大耐水解。
凭借优异的化学和机械性能,PI不仅在柔性显示面板中大量应用,而且能够柔性电路板中广泛使用,随着折叠手机成为趋势,柔性电路板(FPC)的用量也将提升,进一步增加PI材料的用量。
根据IHS数据,2018年柔性基底用的PI的量达2687吨,预计2019年柔性基底所用的PI量将达3507吨,同比增长31%。
长远来看,以京东方产能48k/月的6代线为例,考虑盖板、触控屏、基底三层材料均切换为PI材料,按每平米PI用量3公斤计算,仅京东方一条线的PI材料需求即达到4800吨。
而全球柔性OLED产线的理论产能合计达3722万平,满产下对PI材料的需求量高达11.17万吨。
PI薄膜的市场价格达到每吨60-300万元人民币,其中双轴向拉伸电子膜市场价格均在每吨100万人民币以上,而用于柔性显示的CPI薄膜的价值量则更高。
我们按均价每吨100万元计算,PI材料的市场规模将在千亿元以上。
PI材料产业链受益,建议关注PI浆料和PI膜生产厂商。
可折叠手机的横空出世以及柔性AMOLED手机的渗透率提升都将带动AMOLED材料产业的快速发展,其中包括PI浆料和PI膜在内的PI材料的增长更具有确定性。
由于韩国和日本在显示面板领域深耕多年,建立起了完整的AMOLED材料产业链,目前PI材料主要被日韩企业垄断,美国杜邦,日本钟渊化学合计占比超过50%的电子级PI薄膜材料市场,韩国SKC的市场份额约为18%。
国内PI材料刚刚起步,A股上市公司中研发进程最快的是鼎龙股份,不仅能够制造PI膜,而且能够制备PI浆料。
PI材料业务由鼎龙股份旗下子公司武汉柔显运营,自主研发柔性OLED显示基板用聚酰亚胺(PI)浆料,拥有14项发明专利,样品已经在2017年通过厦门天马G5.5代线验证,生产的AMOLED屏成功点亮。
正式量产的PI浆料也在2018年通过武汉天马G6.0代线大批量流片验证成功,而且通过了关键的前段(Array)制程验证。
公司正在建设1000吨电子级PI浆料产线,按照公司预计的30个月的总工期测算,预计在2020年中该产线可以正式投产。
3、折叠转轴:
MIM铰链的大机遇
从折叠手机结构上看,最上面的是替代玻璃盖板的PI保护层,其次下面一层是柔性OLED面板,然后下面是软胶支撑片,最底层是由铰链构成的转轴。
曾应用在笔电的转轴功能是连接屏幕,而折叠屏幕是依靠转轴辅助完成屏幕的展开或收纳。
在折叠手机中采用的轴承技术比笔记本电脑中的难度系数更高,一般笔电轴承的弯折测试测试为2-3万次,而折叠屏手机则要求至少10万次以上。
要实现折叠手机如此高强度弯折的性能,采用MIM加工配件的耐磨性优势就非常明显。
折叠屏的转轴结构设计复杂,由上百种精密零件所组成,因此生产工艺有极大的难度。
目前三星生产的铰链良率较低,低于软性面板的生产良率,业内预估成本约在30美元至40美元之间,而中国厂商提供的铰链样品成本则约在40美元至50美元。
我们预估2021年-2023年折叠手机出货量有望从1420万台增长至3260万台,按照均价40美元测算,折叠屏铰链的市场规模有望达到5.68亿美元-13.04亿美元的市场。
目前行业内铰链供应链主要为台厂和韩厂,韩国厂商KHVatec为三星GalaxyFold独家提供铰链;
广东金立变速为三星GalaxyFold提供微型传动结构;
奇宏科技(3017-TW)则为华为MateX提供铰链。
MIM(MetalInjectionMolding,金属注射成形)是粉末注射成型技术中两大类别之一,该工艺主要以金属粉末(包括混入少量非金属粉末)为原料,用“成形+烧结”的方法制造材料与制品,是一种以较低成本生产复杂零部件的近净成形工艺。
MIM技术工艺与传统工艺相比,具有精度高、组织均匀、性能优异、批量化程度高等特点。
在全球范围内,MIM工艺也已经广泛应用于汽车、电子产品、医疗器械、消费品等诸多领域。
然而,世界各地MIM应用结构具有明显差异:
MIM工艺在亚洲市场主要用于电子产品行业,在北美市场主要用于医疗器械等领域,在欧洲则更加偏重于汽车与消费品行业。
东睦股份旗下富驰股份和东莞华晶为华为折叠手机转轴供应多个MIM零部件,富驰子公司同时也供应多个液态金属零件。
东睦股份作为中国粉末冶金零件行业的龙头企业和本土品牌,能广泛为传统能源汽车、新能源汽车、高效节能家电、新能源、高效电机、现代通讯等领域生生产精密结构部件、精密传动部件、高效功能部件、电机部件、5G通讯零件、充电桩零件、太阳能、风能零件等。
为了分散下游汽车和家电行业不景气的经营风险,公司在2019年上半年收购了东莞华晶以及12月收购了上海富驰,实现了从汽车和家电领域向消费电子领域的扩展。
除了折叠手机转轴需要大量MIM零部件以外,智能手机、智能手表和VR产品是未来MIM产品主要的需求增量,智能手机中的MIM零部件比例会不断增长,例如摄像头支架主要采用MIM工艺制造,随着摄像头数量增长,MIM部件需求持续增加。
智能手表中的表壳也开始使用MIM工艺替代CNC做的表壳,此外VR产品的转轴也采用MIM工艺打造,预计消费电子MIM产品的放量将成为东睦股份未来的主要营收动能。
根据粉末冶金行业协会公布的连续炉总升数,以2018年数据计算,完成上海富驰收购的东睦股份的连续炉总升数将达约2.3万升,MIM产能排名国内首位。
东睦股份凭借其资金实力和整合优势,预计MIM产能会继续扩大,进一步巩固产能优势。
收购前,我国大陆地区的精研科技、富驰高科、广州昶联均属于MIM企业第一梯队,其中精研科技以消费电子为主,富驰高科较早布局汽车、医疗业务并且有明显的先发优势。
收购完成后富驰加华晶的消费电子MIM体量将与精研科技相当,二者2020年营收体量均接近20亿左右。
当前华为最新3C产品的MIM供应份额基本被富驰和华晶分享,因此收购后东睦股份将成为华为最大MIM部件供应商。
2019年是折叠屏手机非常重要的一年,折叠屏手机设计的关键是转轴的强度和精准度,而液态金属具备高精度、高平面度、高强度的性能特点,是转轴结构件的首选材料之一。
液态金属又称大块非晶合金,被称为第三次材料革命,其具有多组元的材料成分特点,在凝固成型时不发生相变,从而形成非晶态的微观组织,该微观组织没有晶格和晶界,继而没有断裂失效的起源,从而使得材料具有高强度、高弹性、高耐蚀性等多个优良的性能。
材料强度是不锈钢材料的三倍,弹性是钛合金的三倍。
液态金属铰链的应用领域主要有:
1、折叠屏手机转轴,内折和外折两种方案的折叠屏手机都需要用到液态金属转轴结构件;
2、笔记本转轴结构件,例如平板的转轴结构件等;
3、智能手表表链链接结构件。
宜安科技已经为华为折叠手机提供两款液态金属铰链,第一代液态金属铰链项目是2018年7月开始进行评估,量产时间是2019年10月;
第二代液态金属铰链项目是2019年10月开始进行评估,2019年11月份开始进入量产。
作为行业内较早进行液态金属研发的企业,宜安科技拥有中国最大规模生产锆基非晶合金的生产线,具备生产非晶合金设备制造、材料的精炼、模具制造、精密加工及表面处理能力,具有非晶合金成熟的生产工艺和技术,享有非晶合金生产的相关技术和专利,技术水平同行业领先。
公司已经量产的液态金属产品包括汽车车门锁扣、USB接口、手机侧面装饰件、摄像头装饰件,Face-ID支架等多款产品。
折叠手机铰链的内部组成部分很复杂,需求上百种精密零件所组成,这些高精密金属件大部分通过MIM技术生产的。
从铰链的制造材料来看钛合金与液态金属材料两类,华为折叠手机目前率先提出非晶态合金(液态金属)是铰链最好的制成材料,强度跟耐性对于需要反复开启闭合的连接而言都是最佳的。
此次华为发布的第二代折叠手机MateXs就是采用锆基液态金属与MIM工艺完成的爆款产品。
目前只有华为的折叠手机采用了液态金属作为铰链的制造材料,三星和摩托罗拉由于铰链技术路径不一样所以并未采用这一材料,我们认为国内宜安科技是全球液态金属的重要供应商,值得投资者重点关注。
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