国机精工研究报告：特种轴承龙头，培育钻石设备+产品双轮驱动

财经要闻阅读 70 2024-12-10 19:24:18

（报告出品方/作者：浙商证券，邱世梁，王华君，王洁若）

1. 国机精工：航天特种轴承龙头，培育钻石贡献业绩增量

1.1. 轴研所+三磨所先后注入，轴承+磨料磨具双主业

国机精工成立于 2013 年，拥有轴研所和三磨所两大国家级研究所。公司隶属于中国机械工业集团有限公司（国机集团）。公司核心企业有三家，分别是郑州磨料磨具磨削研究所有限公司（以下简称“三磨所”）、洛阳轴承研究所有限公司（以下简称“轴研所”）和中国机械工业国机合作有限公司（以下简称“中机合作”）。公司前身是轴研科技，主营军品轴承业务，2017 年，三磨所和中机合作注入后，业务扩展至超硬材料及制品和贸易领域，2020 年正式更名为“国机精工”。

公司主营业务包括磨料磨具、轴承和贸易及工程承包三大板块，2021 年营收占比 27%、23%和 48%。其中，磨料磨具和轴承是公司的核心业务，是公司利润的主要来源，2021 年分别贡献了 44%和 38%的毛利，毛利率 34%、35%。贸易及工程承包毛利率仅 5%。

两大行业唯一的国家级科研院所分别运营磨料磨具和轴承业务。三磨所是我国超硬材料行业的开创者和引领者。磨料磨具业务运营主体为子公司郑州郑州磨料磨具磨削研究所有限公司（以下简称“三磨所”）。1963 年研制成功我国第一颗人造金刚石，有几十年的技术沉淀。主要产品有 V-CBN 磨曲轴/凸轮轴砂轮、半导体封装用超薄切割砂轮和划片刀、锻造六面顶压机、CVD 培育钻石、金刚石复合片（子公司新亚生产）等。公司针对半导体、汽车、LED、光伏、培育钻石、工具等行业开发出一系列“高、精、尖、专”的超硬材料制品和专用设备，突破多项关键技术，打破了国际市场对磨料磨具的技术封锁。

轴研所是我国航天特种轴承的龙头。轴承业务运营主体为子公司洛阳轴承研究所有限公司（以下简称“轴研所所”），具备批量生产内径 0.6 毫米至外径 7.1 米的各种类型轴承产品和组件。主要产品为以航天轴承为代表的特种轴承、精密机床轴承、重型机械用大型(特大型)轴承（如风电轴承、盾构机轴承）、机床用电主轴等。中国载人航天八大系统，轴研所参与了七大系统的特种轴承研制。公司联营企业中浙高铁培育的轨道交通轴承业务，产品处于研发阶段。

贸易及工程服务板块的运营主体为中机合作。中机合作创建于 1981 年，是我国具有较大影响力的磨料磨具进出口公司。

1.2. 国机集团持股超 50%，股权激励计划正式落地

国机集团持股 50.05%。截至 2021 年年报，公司控股股东和实际控制人均为国机集团。股权激励计划落地，授予对象为核心高管和技术骨干。公司发布《国机精工股份有限公司关于向激励对象授予限制性股票的公告》，确定于 2022 年 5 月 16 日向 213 名激励对象授予 713.394 万股限制性股票，占公司股本总额 1.36%。授予价格为 8.64 元/股，业绩考核目标为 2022-2024 年净利润年复合增长率较 2020 年分别不低于 51%、42%、38%（对应净利润目标分别不低于 1.4/1.8/2.3 亿元），且加权平均净资产收益率不低于对标企业 75 分位值水平。公司作为央企控股上市公司，激励计划授予核心高管和技术骨干，激发核心骨干积极性和创造力，为公司高质量发展注入动力，进一步优化公司治理，提升经营业绩。

1.3. 历史包袱逐步出清，半导体+培育钻石促业绩放量高增

核心业务增长提速，培育钻石景气度高企。2021 年公司实现营收 33.3 亿元，归母净利润 1.3 亿元，同比增加 41%、105%，2017-2021 年复合增速分别为 22%， 60%。2022Q1 实现营收 9.6 亿元，归母净利润 0.5 亿元，同比增加 39%、14%。业绩大幅增长主要系公司核心业务轴承和磨料磨具发展稳健，航天军工和半导体相关订单增加。培育钻石市场景气度高企，公司六面顶压机及 CVD 培育钻石供不应求，推动业绩增长。

综合毛利率略降，净利率上升：2021 年以来，受原材料涨价，毛利率较低的贸易业务和六面顶压机收入占比提升影响，综合毛利率略降。净利率从 2018 年的 2.5%提升至 2021 年的 4%和 2022Q1 的 5.5%，主要系半导体、航天军工高附加值产品销售增加。分产品看，超硬材料及制品保持较高的毛利率水平，维持 45%以上水平。贸易及工程服务毛利率较低且逐年走低，2021 年降至 5%。

期间费用率呈下降趋势，公司管理日趋成熟。2017 年资产重组后，公司经营管理稳健。其中销售费用率、管理费用率和财务费用率逐年下降，研发费用稳中有升，建立较高的技术壁垒。历史包袱逐渐出清，后期业绩有望加速释放。2017 年公司全资子公司阜阳轴承经营困难，进入破产程序，一次性计提损失 1.04 亿。2021 年合计计提减值 1.02 亿元，其中资产减值 0.95 亿元，主要为民品轴承存货跌价减值；商誉减值 1740 万，其中新亚 1648 万元。目前公司剩余商誉 1646 万元均为新亚公司。大量计提干扰公司利润释放，随着不良资产逐步处置出清，公司业绩有望迎来快速增长。

2. 培育钻石蓝海空间，三磨所设备+产品双轮驱动

2.1. 培育钻石产业链：上游看中国、中游看印度、下游看美国

人造金刚石在力学、热学、光学、声学、电学和化学等方面性能优异，终端应用领域十分广泛，主要包括工业领域应用和时尚消费领域应用两大类，本文重点讨论培育钻石产业链及其发展情况。培育钻石产业链可以分为三大环节：（1）上游培育钻石原石制造、（2）中游加工打磨、（3）下游终端零售。

“中-印-美”：“生产-加工-消费”。以中国为培育钻石原石为主的供应商，生产制造的原石 95%流向印度进行人工打磨、切割、加工，印度苏拉特市（Surat）被誉为“世界钻石加工厂”；加工完毕后经终端多家零售品牌购入并出售给消费者，其中美国消费了全球 80%培育钻石份额（2020 年美国培育钻石产值渗透率 4%，2021 年约 8%）；中国培育钻石概念兴起较晚，目前整体市场消费占有率及渗透率较低（2020 年中国产值渗透率 1.9%），未来提升空间大。培育钻石产业链呈现微笑曲线形态，上游天然及培育钻石生产毛利率约 60%- 70%，中游加工依赖大量人力毛利率约 10%，下游零售品牌溢价加成毛利率约 60%- 70%。

培育钻石与天然钻石在晶体结构完整性、透明度、折射率、色散等方面完全一致，是真钻石。天然钻石形成于地底深处的碳元素层，超高温高压的环境可以将石墨形态的碳元素挤压成金刚石结构。而培育钻石是实验室里培育出来的钻石，通过将天然或人工的钻石作为籽晶生长合成钻石层，模拟自然界生成天然钻石的生长环境，就像种子一样，“种”在实验室的环境里慢慢发育长大。天然钻石-培育钻石类似河里的冰-冰箱里的冰，构成及外观一样：天然钻石和培育钻石都是纯碳构成的晶体，两者的晶体结构、物理性质、化学性质、光学性质完全一样。锆石（立方氧化锆）、莫桑石（碳化硅）等与钻石在物理性质、化学成分上差异较大，是伪钻石。

2.2. 低渗透高增长，至 2025 年全球培育钻石原石需求复合增速 35%

需求现状之全球钻石消费：全球市场平稳发展，中国后期提升空间大全球钻石首饰消费市场规模庞大，近十年总体保持稳定。近十年钻石消费市场整体表现稳定，除 2020 年受疫情影响有所下滑，实现全球钻石首饰销售额 680 亿美元；2021 年销售额反弹至 840 亿美元，同比增加 23.5%。美中日印为全球前四大钻石首饰消费市场，美国占 52%。2020 年全球前四大钻石珠宝消费市场为美国、中国、日本、印度，分别占 52%，10%，7%和 6%，CR4 高达 75%。美国为全球最大钻石首饰消费国。（报告来源：未来智库）

我国人均钻石消费量仅为美国 1/20，后期增长空间广阔。2020 年中国钻石首饰消费占全球 10%，2014-2019 年中国钻石市场销售额复合增速达 2.5%。作为拥有巨大市场基础的消费强国，中国钻石市场增速明显高于国际市场。2020 年美国和日本人均钻石消费量分别为 105.60 美元和 40.07 美元，而中国和印度人均消费量仅为 4.96 美元和 2.95 美元，我国钻石消费额仅为美国的 1/20，后期提升空间大。

需求现状之培育钻石消费：低渗透高增长，美国主消费，欧亚新市场培育钻石市场低渗透高增长，2021 年产量渗透率 7%，产值渗透率 5%。2017- 2019 年全球培育钻石原石产量复合增速超 120%，2020 年达到 720 万克拉，全球 2020 年天然钻石总产量 1.13 亿克拉，培育钻石产量渗透率提升至 6%，2021 年预计提升至 7.2%；全球 2020 年钻石类饰品总零售额 680 亿美元，培育钻石饰品销售额 16.5 亿美元，培育钻石产值渗透率约 2.4%，2021 年提升至 5.2%。

2022 年一季度印度培育钻石原石进口额同比增长 105%：2022 年 3 月印度培育钻石原石进口额 2.03 亿美元，同比+157.1%，环比+31.0%，进口额渗透率为 9.1%/+3.7pct；2022 年 3 月印度培育钻石裸钻出口额 1.37 亿美元，同比+59.5%，环比+8.9%，出口额渗透率为 5.9%/+2.0pct，行业景气度向上。

美国消费全球 80%培育钻石首饰，中国目前培育钻石饰品销售额渗透率在 2% 左右。未来或成培育钻最大潜在市场。中国培育钻石消费兴起晚，但消费基数大，增长潜力高。目前受美国等知名品牌商影响，我国目前已有合计 19 个培育钻石零售品牌，其中知名品牌“小白光”已拥有线下门店 9 家+线上多家官方旗舰店；未来瞄准新兴婚恋市场+轻奢市场，我国有望成为全球培育钻石最大潜在增长市场。

需求驱动因素：低价格、真钻石、高环保、新消费共促培育钻石行业快速发展低价格：价格仅天然钻 3 成，“物美价廉”成优势。经打磨的培育钻、裸钻平均零售和批发价格分别从 2020 年天然钻的 35%和 20%下降至 30%和 14%；真钻石：权威机构认证，行业同标同质同发展。国内外权威认证机构制定培育钻石标准分级体系，实现行业同标同质同发展，推进行业持续渗透和规模化发展。

高环保：传统巨头品牌入局，市场认可不断提升。培育钻石在保护地表环境，减少碳排放，节约水资源，减少能源消耗等方面更具环境友好属性，60%-70%的年轻人会在做出钻石珠宝购买决策时考虑环保因素。随着全球环保减碳呼声愈盛，培育钻石环境友好属性将获得更多消费者青睐。新消费：Z 世代崛起，“悦己”需求助力培育钻市场不断打开。千禧一代（80 后、90 后）和 Z 世代（95 后）占全球总人口 29%，但贡献了全球 2/3 的钻石销量，国内钻石消费市场中该比例可以提高到 80%。随着人均可支配收入的提高、钻石价值认知和购买偏好形成，千禧一代+Z 世代逐步成长为钻石消费主力，他们对钻石饰品的日常化需求、悦己需求和 ESG 属性关注等更能代表钻石珠宝消费的趋势，催生珠宝首饰市场蓬勃发展。“悦己”需求成为首要钻石消费理由。

需求测算：预计 2022-2025 年全球培育钻石原石市场需求复合增速 35% 基本假设：

1）全球钻石饰品销售市场规模：2011- 2019 年全球钻石首饰消费市场总体保持平稳发展，除 2015 年同比下降 1.7%，其余年份均同比稳健上涨，涨幅为 0-4.9%之间。2020 年受疫情影响大幅下降后，2021 年显著回升，当年同比增长 23.5%，销售额回到疫情前水平，预计 2022 年及以后将保持疫情前稳健发展状态；参考 2011-2019 年全球钻石产品零售销售增幅，假设 2022- 2025 年有望保持该范围不变，年均市场增速为 2.5%-3.5%；

2）市场份额：2016-2020 年，美国培育钻石消费占全球培育钻石消费比例的 80%。未来 5 年如果不出现突发影响，全球市场份额将保持稳定，因此假设美国培育钻石消费市场占比稳定在 80%左右，后期随亚欧等地区市场崛起，美国占比略微下降至 76%，则全球培育钻消费市场额=美国培育钻消费额/美国市占率；

3）培育钻价格：参考贝恩咨询 2021 年钻石产业报告的折扣率，培育钻石批发价（裸钻）为天然钻的 14%、零售价（首饰）为天然钻 30%，裸钻-首饰环节毛利率约 60%-70%，推测得知培育钻石裸钻：终端零售价格=1:3。假设培育钻石产业链上中下游维持现有盈利能力不变，可假设未来培育钻石裸钻：终端零售价格不变。假设印度加工打磨环节的培育钻原石---培育钻裸钻环节毛利率约 10%不变。

4）渗透率：2020 年和 2021 美国培育钻首饰市场销售额均占全球 80%，预计未来 5 年内全球培育钻消费仍以美国为主，已知 2020 年美国培育钻市场渗透率为 4%，2021 年约 8%，美国作为全球第一培育钻石消费地区，至 2025年培育钻石销售渗透率有望达 25%左右。综合考虑下游零售商发展规划及订单，预计 2022-2025 年美国培育钻销售额渗透率分别为 12%、16%、20%、23%。综上，我们预计到 2025 年，全球培育钻石裸钻市场需求 49 亿美元，培育钻石原石需求 45 亿美元，约人民币 313 亿元，复合增速 35%。

2.3. 高温高压法：锻造六面顶压机龙头，产能翻倍促业绩高增

培育钻石主要技术路径为高温高压法（HTHP）和化学气相沉积法（CVD），我国目前 90%培育钻石原石由高温高压法生产。1）高温高压法（HTHP）：以石墨粉、金属触媒粉为主要原料，过液压装置保持恒定的超高温、高压条件来模拟天然金刚石结晶条件和生长环境合成出金刚石晶体。2）化学气相沉积法（CVD）：含碳气体和氧气混合物在高温和低于标准大气压的压力下被激发分解，形成活性金刚石碳原子，并通过控制沉积生长条件促使活性金刚石碳原子在基体上沉积交互生长成金刚石单晶。

高温高压法（HPHT）与化学气相沉积法（CVD）优势互补、共同发展。在金刚石单晶合成领域，由于化学气相沉积法（CVD）在合成金刚石单晶时只能在布有晶种的基板上生长，属于二维生长，且只能生长单层，不适宜合成小颗粒单晶，无法满足工业领域对金刚石单晶的需求，因此在工业应用方面高温高压法（HTHP）为主流。

在培育钻石合成方面，基于现有技术条件，高温高压法（HTHP）合成培育钻石以塔状为主，生长速度快、成本低、纯净度稍差，但综合效益具有优势，特别是在 1-5ct 培育钻石合成方面具有明显优势；化学气相沉积法（CVD）合成培育钻石呈板状，颜色不易控制、培育周期长、成本较高，但纯净度高，较适宜 5ct 以上培育钻石合成。因此，在金刚石单晶合成领域，高温高压法（HTHP）占据工业应用主流；在培育钻石合成领域，两者侧重于不同类型的产品，不构成替代关系。

未来宝石级金刚石产品有望因生产工艺不同，而出现应用场景分化。由于高温高压法生产金刚石具有成本优势，但边际成本随克拉数增加而加速上升，将主要应用于工业金刚石及中小克拉的宝石级金刚石的生产及应用场景。CVD 技术培育的金刚石适用范围更广，涵盖诸如电子级金刚石等高级应用。而在宝石级金刚石生产中，头部 CVD 企业生产的培育钻石毛坯普遍要大于高温高压法，考虑到成本因素，未来更适合大克拉宝石级、光学级、热学级、电子级等应用场景。

中国垄断全球高温高压法，六面顶压机为核心生产设备。全球珠宝级（大颗粒）培育钻石的主流生产方式为高温高压法，而中国基本垄断了全球高温高压法的 90%以上，中兵红箭、黄河旋风、力量钻石、豫金刚石这四家为宝石级培育钻石行业龙头。高温高压法的核心生产设备为六面顶压机，通过六面顶压机，石墨粉在超高温高压条件及触媒粉催化下生长出钻石晶体。

六面顶压机：由核心零部件铰链梁、顶锤等构成，合成腔室大型化促进培育钻品质提升。铰链式六面顶压机具有 6 个工作油缸，一级加压可达 8GPa, 6 面体及 8 面体压腔所能达到的最高压力约为 15- 30 GPa,最高温度 2500℃；六面顶压机由六个铰链梁构成，6 个铰链梁前、后、左、右、上、下空间对称分布铰接；铰链梁内部装有工作缸及活塞等组件，铰链梁与铰链梁之间通过销轴连接，铰链梁外部配有液压站及高压泵等组件，整机由电控柜控制。随着新一代压机设备铰链梁等规格不断增大，其合成腔室的增加对培育钻石产量、生产效率、成色、净度、单体克拉重量等方面都有显著的促进，相关企业单压机产值也随设备更新不断提升。

压机腔体变大有效提升单压机产能产值。六面顶压机缸径从十多年前的四百多毫米已经提升到了 850 毫米缸径大压机，更有部分厂商已开始安装 1050 毫米缸径压机。随着缸径的增大，产量也随之多次翻倍，有效降低了每克拉成本；与此同时，随着压机缸径的增大，整机尺寸与重量也大幅上升，对加工要求和装配要求也进一步提升。以 850 毫米缸径有缸铸造铰链梁为例：单个铰链梁长和宽均在两米以上，所需钢材量较大，加工难度较大；单个铰链梁在安装工作缸及活塞后重量可达 10 吨，整机重量可达 80 吨，装配难度较大，装配和维修耗时较长。

铰链梁：锻造铰链梁性能更高，核心零部件扩产受限。按制作方法分类，铰链梁分为锻造法和铸造法，其中锻造法制备铰链梁刚性和强度大幅高于铸造法产品，在提升压机使用寿命，增加压机稳定性方面具有明显优势，有效加速压机大型化进程。根据超硬材料协会网显示，目前我国压机设备制造商包括国机精工、天宝恒祥、洛阳启明、博泰圣莎拉、桂林桂冶等，行业年压机产能上限约 1500 台；压机设备扩产核心限制因素为锻造铰链梁，其主要由二重（德阳）重型装备有限公司等重工企业生产制造，因其扩产速度限制了铰链梁的制造，从而导致全市场年压机供应数额受限。

三磨所曾研制我国第一台六面顶压机，技术积累深厚，锻造压机性能优于同行。1965 年，三磨所成功研制了我国第一台具有完全自主知识产权的铰链式六面顶压机，其生产效率较国外两面顶压机提高了近 20 倍，彻底改变了世界人造金刚石产业发展的格局。目前，三磨所 DZ 系列锻造六面顶压机覆盖 Φ650-Φ1000 型号，代表超硬材料行业大型高端装备加工制造技术的领先水平。三磨所压机均价超过 90 万/台，高于其他厂家同型号铸造六面顶压机。（报告来源：未来智库）

核心客户力量钻石大幅募资扩产，大缸径压机需求旺盛。力量钻石是三磨所深度合作客户，其六面顶压机机数量从 2012 年 58 台增至 2021 年 6 月末 483 台。型号聚焦新型锻造大腔体：2020 年末已装机投产 φ800、φ750 和 φ700（活塞直径及腔体较大）六面顶压机占比 91%。公司新发布 40 亿元定增募资计划，公告显示拟投入超 30 亿元用于 1800 台压机设备购置，其中约 1500 台压机用于培育钻生产，大力度彰显其行业信心，对六面顶压机需求快速增长。

兄弟单位供应铰链梁，压机产能年底有望翻倍。三磨所生产六面顶压机的铰链梁由二重（德阳）重型装备有限公司供应，销轴、导向套、钢材等由一拖（洛阳）汇德工装有限公司供应，二者均属国机集团，公司压机零部件供应有保障。根据公司发布的关联交易公告，2021 年，向德阳二重、洛阳一拖采购商品金额分别为 1.2 亿元和 0.22 亿元，该金额预计 2022 年分别达到 2.8 亿元和 0.66 亿元，同比增长 130%、197%。根据财联社 4 月发布的公司业绩会信息，2021 年公司六面顶压机产能约为 200-300 台，计划 2022 年底产能实现 400-450 台。

2.4. 公司 MPCVD 技术蓄力多年，募投项目将全面投产贡献业绩增量

MPCVD 法制备技术差异决定单设备产值。目前，国内采用 CVD 法生产培育钻石的厂家主要有两大类，一类为传统超硬材料领域的厂家切入 CVD 培育钻石生产的公司，如四方达、国机精工和沃尔德。另一类为新兴的 CVD 培育钻石生产厂家，如上海征世、杭州超然和宁波晶钻。目前，不同厂家的制备工艺参差不齐，产出的培育钻石品质差别很大。因此，不同厂家的单设备产值存在很大差异，主要系 CVD 微波制备技术存在技术壁垒，国机精工、四方达等具有设备制造、优化能力的公司较有优势。

MPCVD 技术储备多年，募投项目将全面投产，技术和产能均居国内行业前列。公司早在 2017 年以前就开始探索 CVD 法合成金刚石的关键技术和规模化生产技术。2018 年的募资项目“新型高功率 MPCVD 法大单晶金刚石项目”目前已基本实施完毕，形成了 100 余台 MPCVD 设备，其中 10 余台用于研发，90 余台用于生产，目标是实现年产 30 万片大单晶金刚石。目前，已有 60 多台设备稳定生产，可量产 D 至 H 色级、5-20 克拉毛坯钻，预计 2022 年可实现全面生产，成为公司新增长点。 MPCVD 大单晶金刚石应用有望拓展至功能材料领域。在半导体行业中可用来替代行业中的大功率、高端器件基片材料。

公司目前在研的第三代半导体功率器件用超高导热金刚石材料项目，目标是建立超高导热金刚石材料的规模化生产，实现金刚石散热片在第三代半导体器件热管理中成功应用。目前，该项目已于 2021 年完成样品试制、应用验证，进入小批试制阶段。未来实现规模化生产后将开辟更广阔的市场空间。三磨所扩产项目获政府支持，推动产能业绩进一步提升。2022 年，河南集中力量推进 8000 个左右重大项目实施，力争全年完成投资 2 万亿元以上，为实现年度投资目标提供有力支撑。2 月 18 日，河南省发改委印发了《河南省 2022 年补短板 “982”工程实施方案》，对此工作进行部署。三磨所年产 30 万片高品级、大尺寸功能金刚石项目入选，总投资 2 亿元，2022 年计划完成投资 1 亿元。

3. 半导体划片刀填补国内空白，迎国产替代新机遇

在半导体行业，公司超硬材料制品主要应用在芯片封装环节。芯片产业链分为三大领域：电路设计、晶圆制造和芯片封装测试，芯片封装测试属于产业链后端流程。封装指对制造完成的晶圆进行划片、贴片、键合、电镀等工艺，防止晶圆上的芯片受到物理或化学损坏，增强芯片散热性能。公司主要相关产品有划片刀、减薄砂轮、UV 膜等。芯片加工领域是公司目前超硬材料制品应用和开发的重点市场。

3.1. 半导体封测产能需求旺盛，先进封装有望扩大增量市场

中国大陆承接全球集成电路行业第三次产能转移，市场规模突破万亿。大陆半导体发展迅猛，正迎第三次产业转移。根据世界半导体贸易统计协会（WSTS）统计，2021 年，全球半导体产业总销售额达 5559 亿美元，同比增长 26%。根据中国半导体行业协会统计，2021 年，我国集成电路产业销售额达到 10458 亿元，同比增长 18%。其中，设计业销售额 4519 亿，同比增长 19%；制造业销售额 3176 亿元，同比增长 24%；封测业销售额 2763 亿元，同比增长 10%。 2019-2021 年，封测规模 CAGR 为 8%。2021 年前三季度，我国半导体自给率 52%，距离国务院制定的“2025 年芯片自给率达到 70%”的目标还有较大空间。

下游需求高景气，先进封装有望扩大封装增量市场。智能手机、物联网、人工智能、汽车电子等新兴市场的快速发展，带动了全球半导体产业的持续增长。传统封装以插装、贴装等平面、2D 的集成技术为主，随着处理器对小型化、集成化、低功耗方面的需求日益提升，以 2.5D/3D 封装、SiP(系统级封装)、TSV（硅通孔）为代表的先进封装技术快速发展。与传统封装相比，先进封装可以提升芯片的功能密度，缩短互联长度从而优化整体性能和功耗水平，实现系统级封装。

根据 Yole 预测数据，先进封装在全球封装的占比将从 2021 年的 45%，增长到 2025 年的 49.4%。2019-2015 年，相比同期整体封装市场（CAGR=5%）和传统封装市场，全球先进封装市场 CAGR约 8%，增长更为显著，将成为全球封装市场的主要增量。国内封测厂商技术水平基本与海外同步，根据 Yole 数据，2020 年中国大陆先进封装产值占全球比例从 2015 年的 10.3%提升至 2020 年的 14.8%。

3.2. 划片刀和砂轮市场规模约 20 亿元，国产替代空间广阔

晶圆研磨减薄和划片在整个封装工序中至关重要，对金刚石工具要求高。研磨减薄：减薄工艺主要对芯片背面硅材料进行磨削减薄使其达到所需的厚度这样不仅减小了封装体积，同时提高了电路性能,减小了寄生效应和时间延迟。此外，减薄还有利于芯片散热，提高使用寿命。划片：将含有多个芯片的晶圆切割成一个个晶片颗粒，切割加工水平一定程度上决定了芯片封装的成品率与性能。小型化，多功能化趋势使芯片结构愈加复杂，芯片之间的有效空间越来越小，切割空间也逐渐变窄。因此，对划片刀的技术要求越来越高。划片作为晶圆操作的最后一道工序，一旦出现崩缺问题，对芯片造成物理损伤，整片晶圆可能会部分或全部报废。

目前，我国减薄砂轮和划片刀市场规模约 20 亿，至 2025 年 CAGR 超 25%。根据《超硬材料工程》2021 年 2 月发表的《半导体加工用金刚石工具现状》数据，我国金刚石工具市场总规模不小于 30 亿元，其中减薄砂轮和划片刀合计占比 45%，规模在 15 亿左右。根据国机集团官网 2021 年 2 月的信息，未来 5 年，我国半导体封测行业年均复合增速可达 26%。若减薄砂轮和划片刀以相同增速测算，目前，我国减薄砂轮和划片刀市场规模接近 20 亿。

国产化率不足 10%，进口替代向上渗透空间足。根据《半导体加工用金刚石工具现状》数据，国产减薄砂轮和划片刀市场占有率仅 10%和 9%，高端半导体加工企业所用金刚石工具基本上被国外产品垄断。日本 DISCO 公司，东京精密株式会社和以色列 ADT 公司几乎垄断了国内中高端市场。其中，日本 DISCO 公司是全球最大的划片机供应商，减薄机也占主导地位，全球市占率超 70%，在国内市占率高达 80%-85%。

日本 DISCO 近一半营收来自中国大陆和中国台湾，2019-2021 年耗材产品营收复合增速 18%。2021 年，DISCO 总营收 133 亿元（按 1:0.0525 汇率），同比增长 39%。其中，划片刀、砂轮等耗材占 23%，切割机占 39%，研磨抛光机占 18%。根据 2019 财年报告，DISCO 主要营收来自亚洲地区，占 86%，中国大陆和中国台湾地区占 46%。

国内半导体金刚石工具起步晚，国机精工三磨所领先同行。我国半导体加工用金刚石工具研究起步较晚，近几年来，超硬材料制品行业取得了重大成果，并逐渐可以替代部分进口产品。我国半导体划片刀和砂轮领域内企业规模普遍较小，国内厂家主要有国机精工三磨所、上海新阳子公司上海特划、三超新材、苏州赛尔科技、深圳西斯特。综合来看，三磨所在研发水平、产品品类和业务规模上都领先同行。

三磨所依托研发优势，电沉积型封装划片刀填补国内空白。在封装基板长寿命、高效率划切领域，电沉积型划片刀过去全部依赖进口，市场被国外企业长期垄断。三磨所攻克细粒度金刚石复合电沉积多层均匀上砂技术等数项关键技术难题，成功研制出项目用关键核心装备与卡具，开发出项目产品。产品性能达到了国外同类产品水平，填补了国内电沉积型半导体封装切割用划片刀产品空白。该产品已逐步进入日本盐山株式会社、中国台湾兴勤电子、东山精密等知名半导体封测企业。

进入全球封测龙头企业供应体系，订单持续放量。公司半导体封装用切割砂轮和划片刀打破垄断，已进入全球封测龙头企业的供应体系。根据公司互动平台公开信息，三磨所在半导体行业客户有华天科技、长电科技、通富微电、日月光、赛意法等。2019 年该部分产品实现营收 6137 万元，毛利率达 60%。根据公司年报，由于半导体和电子行业订单增加，切割片产品销量增幅较大。自2017年开始快速增长，2021年销量5300多万片，是2017年的近5倍。

产品品类持续扩充和升级，助力我国半导体行业技术革新。公司依托超硬材料行业的几十年技术积累，半导体行业应用产品不断拓展品类。目前在建的募投项目“精密超硬材料磨具产业化基地一期项目”预计 2023 年 6 月建成，该项目产品为 UV 膜，主要应用在半导体行业晶圆、封装件等的研磨、切割工序。在研项目覆盖第三代半导体碳化硅加工工具、功率器件用超高导热金刚石材料等，有望解决美德日等国对我国半导体芯片加工工具技术封锁，将金刚石由传统结构材料引入更广泛的功能材料领域。（报告来源：未来智库）

4. 特种轴承居垄断地位，风电轴承获批量订单

轴承是现代工业的基础零件，机械装备的“关节”。轴承的主要功能是支撑旋转轴或其他运动体，引导转动或移动运动并承受由轴或轴上零件传递的载荷，并降低设备在传动过程中的摩擦。其精度、性能、寿命和可靠性决定了主机的使用性能和可靠性。根据运动部件的摩擦性质不同可分为滚动轴承和滑动轴承，滚动轴承具有传动效率高、机械性能好等优势，是目前轴承行业中最为常见的类别。

轴承产业链价值分布：原材料和轴承制造收益高。轴承制造上游原材料钢材、工程塑料等生产工艺复杂、技术要求较高，约占轴承行业 28%的价值。轴承制造约占 31%的价值，国机精工产品以特种轴承为主，2021 年轴承业务整体毛利率 35%，优于行业平均水平。

4.1. 轴承行业：千亿级市场规模，海外企业垄断高端市场

全球轴承行业市场规模约 1200 亿美元，2021-2026 年复合增速为 8.5%。根据 Grand View Research 数据，2020 年，全球轴承行业市场规模达 1187 亿美元，同比增长 10.5%，预计 2021 年将达到 1283 亿美元，2021-2026 年全球轴承行业市场复合增速为 8.5%，到 2026 年全球轴承行业市场规模将达到 1929 亿美元。

中国轴承市场规模约 300 亿美元，占全球四分之一，是全球第一大轴承市场，年均增速约 3%-6%。2020 年，中国轴承行业市场规模约 300 亿美元（1930 亿元）。根据中国轴承工业协会《2021 年轴承行业经济运行分析及 2022 年展望》，2021 年我国轴承工业完成营业收入 2278 亿元，同比增长 16.52%。2022 年及未来几年，年均增速将处于 3%左右。根据《全国轴承行业“十四五”发展规划》，“十四五” 期间目标营业收入达到 2237 亿-2583 亿元，年均递增 3%-6%。预计到 2025 年，我国轴承制造行业市场规模将突破 2500 亿元。

竞争格局：全球市场被海外企业垄断，国内行业集中度低，企业规模小全球市场被 SKF 为首的八大企业垄断，市占率超 70%。根据头豹研究院数据，2020 年全球八大轴承集团几乎垄断了中高端轴承市场，市占率高达 70.7%，中国企业占 20.3%。八大著名轴承制造商为瑞典斯凯孚（SKF），德国舍弗勒（Schaeffler），日本恩斯克（NSK）、美蓓亚（NMB）、捷太格特（JTEKT）、恩梯恩（NTN）、不二越（NACHI），美国铁姆肯（TIMKEN）。八大巨头的核心竞争优势在于：在最大的子行业汽车轴承占据较大份额并形成牢固地位，拥有门类广泛的高附加值工业轴承产品系列，延伸轴承制造到遍布全球的相关服务领域。

国内轴承行业集中度较低，CR10 约 28%。中国轴承行业规模较大，但集中度较低，参与者众多，同质化现象严重，各家厂商的规模较小，产品主要分布于中低端领域，主机行业对高端轴承国产配套的需求不断提升。根据中国轴承工业协会统计数据，2020 年我国轴承行业实现营业收入 1930 亿元，其中排名前十的轴承制造企业占比约为 28%。

我国轴承产业经几十年升级改造，已形成五大产业集聚区，面临从“大”到 “强”、从“低”到“高”的战略突破和结构升级。创新驱动战略的实施使全行业的产品开发能力获得了显著的提高：我国轴承企业能够生产小至 0.6 毫米、大至外径 12.37 米的多种尺寸的轴承；轴承产品规格由 2005 年的 6.6 万种增加到 2017 年的9 万多种。但是，与国外先进水平相比，我国在高端轴承领域技术水平还有待提升，在钢材纯净度、非金属夹杂物细小弥散、碳化物均匀性等方面存在差距，而这些都是保证轴承产品长寿命及高可靠性的首要基础条件。

国机精工轴研所位于行业中枢：洛阳轴承产业集聚区，航天轴承具自主知识产权。洛阳轴承产业集聚区拥有强劲的研发能力，产学研紧密结合、优势凸显，是我国轴承产业联盟的中枢神经。国机精工轴研所“神舟”、“嫦娥”、“天宫”配套轴承为代表的航天轴承已完全立足国内，具有自主知识产权。

4.2. 航天发射高密度常态化，特种轴承龙头扩产迎业绩高增

我国航天进入高密度发射常态化阶段，发射次数翻倍增长。根据环球网和中国航天科技活动蓝皮书公开数据，我国 2014-2017 年平均每年发射次数为 19 次，2018- 20121 年平均为 42 次，实现翻倍增长。根据《中国航天科技活动蓝皮书（2021 年）》，2021 年，中国航天发射活动继续取得重大突破。全年共执行 55 次发射任务，发射 115 个航天器，位居世界第一。发射航天器总质量再创新高，达到 191.19 吨，同比增长 85.5%。

根据中国航天科技集团计划，2022 年将有 40 次以上航天发射任务，包括载人航天 6 次重大任务，其中 2 次货运飞船、2 次神舟飞船和实验舱Ⅰ、实验舱Ⅱ发射。今年，中国空间站将全面建成，意味着我国载人航天工程“三步走”发展战略最终实现。此外，今年还将完成长征六号甲运载火箭首飞等多个重点火箭型号的发射。 “十四五”启动新一批航天重大工程，行业景气度持续。“十四五”我国将重点推进行星探测、月球探测、载人航天、重型运载火箭、可重复使用天地往返运输系统、国家卫星互联网等重大工程。公司作为中国航天航空领域的主要配套单位，将充分受益行业高景气发展。

商业航天市场逐步完善，预计 2022E-2024E 复合增速 23%。我国商业航天于 2015 年起步，在政策大力支持和市场需求驱动下，目前已经初具规模。根据艾媒数据中心数据， 2015 年-2021 年我国商业航天产业年均复合增速 22.3%，2021 年市场规模 1.26 万亿。预计未来三年依旧保持快速发展态势，2022-2024 年复合增速 23%，2024 年商业航天市场规模将超 2.3 万亿。

航天轴承工作环境严苛，技术壁垒高。在航天领域中，运载火箭和太空空间站都是非常复杂的机械部件集合体，轴承是常见零件之一。区别于普通的轴承，航天轴承工作时面对的外部环境更加严苛，温度、酸碱度和载荷等因素更加恶劣，使用环境的不同对轴承材料的力学性能、化学性能(耐腐蚀性)提出了更高的要求。基于外太空这一特殊的工作地点，太空站中的零件更换工作难度很大，所以轴承材料必须能够长时间的工作，从而减少轴承的更换次数。

轴研所是我国轴承行业唯一国家级一类综合性研究所，集中覆盖中高端产品，研发实力行业第一。2021 年，轴研所国家企业技术中心排名全国轴承行业第一。截至目前，轴研所取得重大科研课题成果 908 项，制修订轴承行业技术标准 670 多项次，编辑出版《轴承》杂志 479 期。作为行业唯一的国家级一类综合研究所，轴研所的科技成果和高科技产品促进了我国轴承行业的技术进步，在轴承行业、国防和国民经济建设主机配套中得到了广泛推广和应用。

市场+技术双垄断，充分受益航天工业快速发展。轴研所是中国航空航天领域核心配套企业，公司在国内火箭、卫星、飞船用轴承市场占有超过 90%份额。中国载人航天八大系统（航天员、空间应用、载人飞船、运载火箭、发射场、测控通信、着陆场、空间实验室），轴研所参与了七大系统的特种轴承研制。2021 年，公司轴承制造业务营收 7.5 亿元，同比增长 23%，毛利率稳定在 35%。近几年，随着我国航天工业的快速发展，公司特种轴承需求旺盛，在手订单饱满。

伊滨科技产业园一期 23 年投产，将缓解产能紧张促业绩放量。2021 年 1 月，公司董事会审议通过变更募集资金用于“伊滨科技产业园(一期)项目”，重点围绕军品和高端民品两大主业，扩大生产能力，解决特种轴承产能紧张问题，适应产业发展需求进行装备升级。项目预计 2023 年实施完毕，达产正常年份可实现营业收入 10 亿元，利润总额超 1 亿元，税后内部收益率 13.9%。布局商业航天卫星用轴承，助力商业航天发展。根据 2020 年年报，公司主导产业重点新产品开发项目，研制商业航天卫星用轴承组件，已完成多型号轴承组件的交付验收，产品各项性能指标均满足用户要求。

2021 年 10 月，轴研所助力江苏深蓝航天有限公司（深蓝航天）多次完成其 “星云-M”1 号试验箭百米级垂直起飞及降落（VTVL）飞行试验，提供应用于火箭发动机涡轮泵中的低温、高速、重载自润滑轴承。产品满足了低温的特殊工况，无润滑的苛刻条件，高 DN 值的严格要求，试验任务圆满完成。（报告来源：未来智库）

4.3. 大兆瓦主轴轴承国产替代空间足，3.2MW 风电轴承获批量订单

风电轴承是风力发电机组的核心零部件。由于风电设备的恶劣工况和长寿命、高可靠性的使用要求，使得风电轴承具有较高的技术复杂度，是最难国产化的两大风机零部件(轴承和控制系统)之一，成为影响我国风电制造业发展的软肋。风力发电机组中使用的轴承主要分为五类:主轴轴承、偏航轴承、变桨轴承、齿轮箱轴承和发电机轴承。每台风力发电机使用偏航轴承 1 套，变桨轴承 3 套(部分兆瓦级以下的风力发电机为不可调桨叶，可不用变桨轴承)，发电机轴承 2~3 套、主轴轴承 1-2 套(大兆瓦、双列圆锥需要 2 套主轴轴承)和 15~23 套齿轮箱轴承(齿轮箱有三种结构形式，分别需要 15/18/23 套轴承)，平均每台风机配置 27 套轴承，最多可配置 32 套轴承。

风电行业将保持高速发展趋势，风电轴承市场规模从 96 亿元上升至 295 亿元， CAGR 为 25%。2011-2020 年，我国风电新增装机容量从 17.6GW 上升至 54.5GW （吊装口径）。2020 年 10 月，全球 400 余家风能企业共同签署并发布《风能北京宣言》，提出在“十四五”规划中保证年均新增装机 50GW 以上，2025 年后，中国新增装机容量应不低于 60GW，到 2030 年至少达到 8 亿千瓦，到 2060 年至少达到 30 亿千瓦。我们预计 2020 年-2025 年我国风电轴承市场规模从 96 亿元上升至 295 亿元，CAGR 为 25%。其中主轴轴承市场规模从 31 亿元上升至 96 亿元（测算模型参考 2022 年 3 月发布的《新强联：国内大型回转支承龙头，受益于风电轴承高景气和国产替代》）。

风电单机容量大型化。2011-2020 年，我国新增风电机组平均功率从 1.5MW 上升至 2.7MW。单机容量大的风机经济性更优，是未来风电行业发展的必然趋势。单机容量大型化将有效提高风能资源利用效率，提高土地/海域利用效率，降低度电成本。而风电度电成本又是平价上网政策稳步推进的重要基础，平价上网政策也将加速促进风电降本和大兆瓦机型的开发。从全球范围看，陆上风机功率已经逐步由 2MW、3MW 时代迈入 4MW 时代。海上风电领域大兆瓦机型发展则更为迅速。

轴承在风力发电机组中价值量占比约 7%。根据电气风电招股说明书，2020 年原材料采购总金额占比前四的部件为叶片、齿轮箱、发电机和轴承，分别占 19%、 10%、8%、7%。轴承是风机主要的零件之一。主轴轴承是风电机组的核心部件，是技术壁垒最高的轴承，毛利率 40%。风机运转过程中，主轴不断旋转，主轴轴承始终处于工作状态，不仅要承受风力载荷，还要承受主轴、增速器的重力载荷，工况复杂，是风电轴承中制造难度最大的轴承之一。根据新强联 2021 年定增公告，3.0MW 及以上大功率风机主机配套轴承项目综合毛利率为 30.72%，其中，偏航变桨轴承和主轴轴承毛利率分别为 22%和 40%。

我国风电主轴轴承约 70%依赖进口，国产化率仅 30%，大功率产品替代空间足。国内接近 70%市场份额主要集中在 SKF、Schaeffler、NTN 和 TIMKEN 四家公司，国内瓦轴、洛轴、新强联等拥占据约 30%市场份额，主要以 3MW 以下主轴轴承产品为主，3MW 主轴轴承市场也有小批量供货；3MW 以上主轴轴承市场目前主要还是以进口品牌为主，存在较大替代空间。轴研所大功率风电轴承技术领先同行，3.2MW 主轴轴承获批量订单 3.2MW 主轴承获批量订单，4.5MW 主轴承已提交客户装机测试，具备年产 500 套风电主轴轴承生产能力。根据公司年报，2020 年度完成 4.5MW 主轴承设计分析和多型号样品制造，已提交客户装机测试并完成了试验平台详细设计及试验方案制定。2022 年 5 月，根据公司投资者互动消息，3.2MW 风电主轴承获批量订单。

轴研所成功研制国内首台 7 MW 大功率海上风电主轴轴承，打破海外企业垄断。7 MW 级海上风电主轴承载荷复杂多变，轴承可靠性及精度要求高，且设计寿命需达到 25 年以上，技术难度大，长期被国外轴承企业垄断。公司相继攻克材料、热处理工艺、保持架设计与加工等技术难题并研制成功。2021 年 9 月，在东方电气阳江基地完成安装调试，并于 2022 年 1 月 4 日装机运行，解决了大功率主轴轴承完全依赖进口的“卡脖子”问题。 7MW 海上风电主轴轴承的研制成功具里程碑意义。不仅提升了公司风电主轴轴承的可靠性设计和制造技术，而且使国产大兆瓦级该结构尺寸风力发电机主轴轴承实现突破，破除了风电产业关键件安全供应隐患，为大功率风电主轴轴承产业化发展奠定了技术基础。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库】未来智库 - 官方网站