手机3D曲面玻璃行业分析报告.docx
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手机3D曲面玻璃行业分析报告
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2016年12月
目录
1.3D曲面玻璃将成为手机主流盖板.........................................................2
1.1.曲度加深，3D玻璃引领新潮流................................................................2
1.2.3D玻璃性能优越，产业化的最优选择...........................................4
2.3D玻璃工艺改变造就设备新增需求........................................................8
2.1.3D玻璃与传统玻璃加工工艺不同..................................................8
2.2.随着3D玻璃盖板逐渐普及，中游设备厂商率先受益............................9
3.3D玻璃相关公司整理..............................................................................13
3.1.智慧松德：
收购大宇精雕，热弯机有望实现国产替代.......................14
3.2.劲胜精密：
收购创世纪，金属CNC设备出货量国内第一...................15
3.3.昊志机电：
电主轴行业领导者，主要用于玻璃雕铣机.........................16
3.4.维宏股份：
主营工业运动控制系统，木工玻璃精雕行业领先..............18
3.5.华中数控：
国产数控系统提供商，自主创新造就未来发展...................19
3.6.华工科技：
公司玻璃加工设备有望受益于3D玻璃爆发................20
4.风险提示.....................................................................................................21
1.3D曲面玻璃将成为手机主流盖板
1.1.曲度加深，3D玻璃引领新潮流
3D玻璃主要用于手机的玻璃盖壳，主要是相对于传统2D玻璃和2.5D玻璃来说，2D玻璃就是传统的平面玻璃，没有任何弧形设计；2.5D玻璃则中间是平面的，但边缘是弧形设计，主要采用玻璃雕刻机雕刻而成；而3D玻璃无论中间还是边缘都采用弧形设计。
图1：
3D玻璃和其他玻璃区别显著
图2：
GalaxyS7edge
在下游的手机厂商中，三星走在应用的最前端，从GalaxyS6Edge开始3D玻璃已经率先应用在GalaxyS系列上小试锋芒，S7系列进一步扩大应用范围，GalaxyS7背面盖板使用3D玻璃，GalaxyS7edge采用双面3D玻璃。
三星GALAXYS7系列（S7，S7Edge）一季度销量达到1000万台，比S6系列多出20%，S7系列上半年突破2500万台，短期销售佳绩有望持续。
根据EldarMurtazin消息，在S7系列的预定中，有64%的预订者选择了三星GalaxyS7edge，另有36%的客户选择了三星GalaxyS7，消费者们已经普遍接受了3D双曲面玻璃设计的屏幕。
三星为Edge系列的曲面屏幕推出了快捷侧屏、通知、闹钟、游戏等多种功能。
作为手机行业风向标的A客户未来有望在新一代手机上采用3D曲面玻璃，有望给整个智能手机外观设计带来颠覆性变化，其他手机厂商也积极跟进，Vivo推出了国内第一款3D双曲面屏手机Xplay5，小米5使用了3D曲面玻璃盖板和背板，华为、魅族等国产主流手机厂商也有望使用双曲面屏幕。
表1：
使用3D手机玻璃的手机型号
1.2.3D玻璃性能优越，产业化的最优选择
盖板玻璃经过了从2D到2.5D到3D的发展过程，和传统2.5D玻璃、陶瓷盖板和金属背板相比，3D玻璃性能更加优越。
3D玻璃未来有望广泛应用于3C产品如智能手机，智能手表，平板电脑，仪表板和其他可穿戴产品的屏幕盖板和背板。
3D玻璃与柔性OLED屏完美结合。
OLED按照驱动方式的不同可分为PMOLED和AMOLED，PMOLED以扫描方式点亮阵列中的像素，每个像素都是操作在短脉冲模式下，为瞬间高亮度发光，优点是结构简单，成本较低。
但因为驱动电压较高，不适合应用在大尺寸和高分辨率面板上。
AMOLED通过独立的薄膜电晶体控制每个像素，都可以连续且独立的驱动发光，驱动电压较低，组件寿命长。
包括智能手机、OLED电视都是指AMOLED，PMOLED仅少量应用于车载面板和少量的小尺寸产品上。
图3：
手机屏幕结构
图4：
AMOLED屏幕
随着柔性OLED屏的广泛应用，可弯曲的3D玻璃成了首选。
OLED与传统的LCD显示方式不同，无需背光灯，采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板，当有电流通过时，这些有机材料就会发光，而且OLED显示屏幕可以做得更轻更薄，可视角度更大，并且能够显著的节省耗电量。
同时屏幕色域相比于传统的LCD屏幕，色域更加宽广，可视角度大，可以任意变形，OLED屏幕成了电子屏幕的主流。
目前OLED柔性屏已经大量运用于三星，华为，魅族，OPPO等高端智能手机上，3D曲面玻璃成了目前唯一可以与之完美配合的盖板。
3D玻璃盖板配合OLED屏幕，图像清晰度更高，3D玻璃盖板+OLED屏幕+3D玻璃背板的组合，有望成为未来手机标配。
图5：
AMOLED色域大于传统LCD色域
图6：
3D玻璃+OLED屏幕完美组合
表2：
目前使用AMOLED的各大手机厂商
3D玻璃性能优越，和其他材料相比有比较优势。
目前能做手机外壳的有塑料，陶瓷，玻璃，金属等。
塑料外壳仅限于低端手机，已经基本被淘汰。
小米note使用了陶瓷后盖，但产量难以上去，同时价格更高，规模化生产和良品率是陶瓷盖板最大的瓶颈。
而用3D曲面玻璃作为手机外壳，其外观材质更加优越，在散热性，光泽度和耐磨方面更有优势。
同时，弯曲的设计和手掌的弧度配合，更加符合人体工程学的要求。
表3：
有别于传统2D玻璃，性能更加优越
5G技术逐渐成型，3D玻璃避免对手机的信号屏蔽。
传统的金属外壳，天然的有对手机信号屏蔽的缺陷。
5G技术相比4G技术，峰值速率增长数十倍，从4G的100Mb/s提高到几十G/s。
也就是说，1秒钟可以下载30余部电影，可支持的用户连接数增长到100万用户/平方公里，可以更好地满足物联网这样的海量接入场景。
随着5G时代的到来，无线频段将越来越复杂，对信号的要求也越来越高。
5G网络目前正在紧锣密鼓的研发过程中，预计2020年左右进入商业模式。
从2014年5月，三星率先宣布已经开发出首个基于5G核心技术的移动传输网络，并表示将在2020年之前进行5G网络的商业推广。
国内三大运营商也已经制定了2020年启动5G网络商用的计划，最快将于明年展开试验网络的建设和相关测试如果前期工作进展顺利，三大运营商将有可能在2018年开始投入5G网络建设，到2020年正式启动商用。
业内普遍预计到2020年，包括中国、美国、日本、欧洲在内的众多国家将正式启动商用5G网络。
表4：
手机产业链各厂商加速5G网络布局
图7：
通信技术的发展
图8：
5G主要场景和实用技术
5G技术和物联网是未来3~5年发展的关键技术。
5G是4G之后的新一代移动通信标准。
对信号要求更高的带宽。
手机为无线通信，则采用更高的频段来增加带宽。
根据国际电信联盟的专家预测，将来有可能使用30GHz~60GHz的频段，俄罗斯专家甚至提出了80GHz的方案。
而更高的频段意味着更低的波长，即接近红外线的波段，绕射能力差，而手机是移动的，因此信号接受能力弱。
需要架设微基站和手机上采用MIMO技术，接入多天线或者而天线阵列。
手机天线一般安装在手机背部，因此处于对信号的保护，要求手机尽量避免使用金属背壳，而玻璃则成了最佳选择。
3D玻璃让手机无线充电成为可能。
无线充电是指运用无线电能传输技术，以磁场传送能量，从而不需要使用电线连接，摆脱了线缆对用户使用体验的束缚。
无线充电技术具有便、安全、空间利用率高等特点，能够解决智能手机续航时间短的问题。
无线充电技术主要分为四种技术实现方式：
磁感应、磁共振、电场耦合和微波无线传输技术，其中感应耦合是目前的主流技术。
表5：
手机产业链各厂商加速5G网络布局
从2015年开始，各消费电子巨头纷纷推出具有无线充电功能的产品：
包括A客户的watch、三星的gearwatch、S6/S6edge、S7/S7edge等，后续会持续推出更多的配备无线充电功能的消费电子产品。
金属对场有屏蔽和吸收作用，若手机使用金属后壳，无线充电效率极低，用户体验极差，而电磁波可以毫无阻碍的穿透玻璃。
表6：
有望使用无线充电的移动终端
图9：
GalaxyS6edge配备无线充电功能
图10：
Applewatch无线充电
2.3D玻璃工艺改变造就设备新增需求
2.1.3D玻璃与传统玻璃加工工艺不同
从整个玻璃盖板的加工工艺来看，玻璃盖板加工分为：
成型、化学强化、清洁和涂层共4个工序，其中成型工序又可以分为数控开料、玻璃精雕机加工、研磨和抛光等步骤。
表7：
玻璃加工工艺
图8：
2.5D玻璃加工流程
现在的3D玻璃主要是在玻璃精雕机雕刻之前加入了曲面成型环节，3D玻璃曲面成型技术目前的方法主要是玻璃热弯和冷加工。
从目前草根调研的情况来看，3D玻璃采用玻璃热弯工艺的可能性较大，由于手机盖板较薄，利用冷加工精度和工艺的复杂性要求较高，玻璃热弯相对来说较容易接受，但是玻璃热弯技术容易受到玻璃热弯机产能的限制。
冷加工是利用CNC设备以机械切削成型的方式在玻璃上雕刻并切削出曲面弧度的玻璃，生产效率主要受3D曲面盖板玻璃的曲率半径及产品高度影响。
玻璃热弯主要是借鉴类似彩晶玻璃热弯成型的加工工艺，采用热弯设备，先把玻璃加热到软化点，通过自由贴合模具成型或模具压力成型的方式来固定玻璃的3D曲面曲率后，再冷却成粗坯，再采用CNC数控机床进行传统的机械加工成型。
图12：
3D玻璃的成型流程
玻璃热弯机的下游客户主要集中在为著名手机厂商提供玻璃盖板的企业，这些玻璃加工企业主要集中在大陆以及台湾地区，伴随着著名手机厂商的成长，涌现出蓝思科技、伯恩光学、欧菲光等全球玻璃加工企业龙头公司。
从整个手机产业的加工链来看，产业聚集效应明显，这些玻璃加工企业需求爆发将促使国内设备企业受益匪浅。
图13：
2016年3月玻璃盖板各公司出货量
图14：
2016年3月2.5D玻璃盖板各公司出货量
2.2.随着3D玻璃盖板逐渐普及，中游设备厂商率先受益
随着3D盖板玻璃在手机等个人移动终端的大规模推广，整个手机玻璃盖板的生产工艺将发生较大变化，并催生新的3C设备需求，尤其是玻璃热弯机和五轴CNC设备的需求。
图15：
3D玻璃热弯机
图16：
玻璃精雕机
玻璃热弯机主要用于玻璃数控开料后的热弯环节，是3D玻璃生产的核心部件，根据草根调研的结果，该高端产品目前从日韩企业购买，单台价格约200万元，国内若干企业正在研发。
五轴CNC玻璃精雕设备主要用于热弯环节后的玻璃精雕，传统的平面玻璃盖板主要使用三轴CNC玻璃精雕设备，而热弯后形成的3D曲面玻璃由于自由度增加，空间复杂度增强，传统三轴CNC玻璃精雕设备已经无法满足加工需求，需要更高端的五轴CNC玻璃精雕设备进行加工。
CNC玻璃精雕设备之前主要以发那科、兄弟等公司的产品为主，目前国内最大的生产厂商是北京精雕、泰和恒远和大宇精雕，这三家厂商的产量远大于其他中小厂商。
在CNC玻璃精雕机设备成本中，数控系统占比约30%，光机占比约50%，配电系统占比约20%，随着五轴CNC设备的需求提升，必然也将传导到CNC设备零部件厂商，数控系统中主要以日本三菱等国外的数控系统为主，国内企业华中数控、维宏股份等公司目前也在不断扩大市场份额，CNC设备的电主轴主要来自于昊志机电，在核心零部件国产化的大浪潮下，这些零部件厂商有望受益于行业高速增长和进口替代所带来的机会。
图17：
CNC设备各核心零部件成本占比
图18：
CNC设备电主轴
表9：
CNC设备相关企业
根据草根调研的情况，3D玻璃目前良品率较低，主要受到设备端产能和设备工艺的限制。
以热弯机设备为例，一般300~400台以上的热弯机的规模化生产，算上良品率每天可以生产35万片3D玻璃盖板，一年的产量约是1亿片，根据IDG未来对Iphone手机的预测，出货量约2亿台左右，假设手机背板也用3D玻璃，仅A客户每年就需要约4亿片3D玻璃，需要约1600台以上玻璃热弯机设备，仅A客户玻璃热弯机的新增需求空间就达到了30多亿元。
未来随着三星产能扩大，华为、Vivo、Oppo等国内手机厂商逐渐跟风，设备端需求将更大。
目前日韩企业的玻璃热弯机设备产能约1000~2000台/年，单靠国外设备采购供给明显不足。
我们预计未来玻璃热弯机和五轴CNC设备很有可能重演当年三轴CNC设备的逻辑。
当年A客户引领了金属手机壳的潮流，最先受益的是日本的发那科、兄弟等公司，但是随着国内设备企业技术突破，其他VIVO、OPPO、华为等手机品牌跟风，巨大的需求将催生国内的设备企业生产自己的产品。
预计日韩玻璃热弯机和五轴CNC设备企业将率先受益，随着国内供需失衡加剧和国内厂商热弯机技术出现突破，未来国内企业将成为热弯设备和五轴CNC设备的主要供应商。
图19：
苹果机壳演化过程
图20：
手机金属机渗透率逐年上升
图21：
创世纪钻铣功牙机销量快速上涨
图22：
长盈精密CNC金属加工业务爆发式增长
从上图可以发现，在A客户大量采用金属机壳后，金属机壳渗透率快速上升，从2012年的不足10%，上升到2016年38%，金属机壳需求的迅速增长催生了下游企业长盈精密、春兴精工、胜利精密等公司手机及移动设备终端金属结构件业务快速爆发，尤其以创世纪为代表的国内CNC钻铣加工机床厂商销量也出现快速上涨。
未来三年，随着OLED屏的大量使用，3D玻璃盖板必然是大势所趋。
结合金属机壳的发展逻辑，和智能移动终端快速升级换代，我们看到，3D玻璃渗透率也将快速增长。
不考虑折旧，假设到2020年3D玻璃盖板在A客户的渗透率为100%，三星和华手机的渗透率为75%，小米的渗透率为70%，OPPO和VIVO渗透率为60%，则2020年3D手机玻璃盖板的需求量为11.47亿片，如果考虑80%正面盖板使用3D玻璃的手机背板也使用3D曲面玻璃，则需要21亿片3D盖板玻璃，热弯机需求量约6000台左右，每台热弯机180万元计算，仅手机厂商的玻璃热弯机需求空间就超过100亿元。
表10：
3D玻璃热弯机市场空间测算
3.3D玻璃相关公司整理
3.1.智慧松德：
收购大宇精雕，热弯机有望实现国产替代
大宇精雕是玻璃加工领域龙头企业。
2014年12月，智慧松德作价9.8亿收购大宇精雕，成功转型切入3C自动化领域。
大宇精雕是国内玻璃加工领域龙头企业，主营玻璃精雕机，2D，2.5D玻璃加工工艺已经很成熟，且是国内唯一一家有3D玻璃热弯机的厂商。
智慧松德有望实现3D玻璃热弯机国产替代。
智慧松德的3D玻璃热弯机技术和产业化走在国内行业的前列，未来1~2年，受益于3D玻璃市场的爆发，玻璃热弯机有望实现国产替代，智慧松德无疑会成为最直接受益的公司。
图23：
大宇精雕玻璃曲面精雕机
图24：
智慧松德2013-2015年营收情况
3.2.劲胜精密：
收购创世纪，金属CNC设备出货量国内第一
金属CNC设备龙头企业，新品玻璃精雕机逐渐放量。
创世纪是我国最大的金属CNC设备生产厂商，技术可与发那科，兄弟等公司不行上下。
创世纪新品的玻璃精雕机主要用于生产2D，2.5D玻璃，出货量逐步提升。
3D玻璃热弯机和五轴CNC设备未来可期。
目前公司3D玻璃热弯机正在研制，受益于曲面玻璃市场爆发和公司在玻璃加工领域的深厚积累，未来有望在2.5D玻璃机、玻璃热弯机和五轴玻璃机全面开花。
图25：
公司主要产品
图26：
公司2013-2015营收情况
3.3.昊志机电：
电主轴行业领导者，主要用于玻璃雕铣机
公司是国内最大电主轴生产商。
昊志机电是国内最大的电主轴生产商。
电主轴是未来机床发展趋势，目前国内CNC设备主要以机械主轴为主，未来将替换成电主轴。
公司生产的电主轴主要用于数控雕铣机，高速加工中心，PCB成型机和PCB转床机。
未来电主轴空间巨大。
3D玻璃盖板需求爆发，对核心设备零部件需求增大。
玻璃雕铣机，受益于消费电子升级换代和3D玻璃盖板爆发，对设备的需求必然增加。
公司生产的电主轴，是CNC设备核心零部件，未来直接将直接受益。
图27：
2009-2014年全球电主轴需求量走势图统计
图28：
公司各业务营业额占比
3.4.维宏股份：
主营工业运动控制系统，木工玻璃精雕行业领先
行业深耕多年，工业运动控制系统高毛利率。
公司主营工业运动控制系统的研发生产和销售，主要产品为运动控制卡和一体机。
主要客户为大宇精雕等，公司产品维持高毛利率，其中控制卡毛利率84.68%，一体机毛利率57.95%。
行业深耕多年，长期的技术积累使公司产品性能稳定，对于高端数控系统公司大客户来说，更看重产品质量和运动控制的稳定性。
产品主要用于玻璃木工精雕等领域。
公司工业运动控制系统和一体机主要运用于玻璃精雕和木工精雕及其他数控系统。
公司是我国组最早切入运动控制系统领域的企业之一，在精密玻璃加工，木工精雕领域，广告，工艺品等领域公司处于行业领先等位。
图29：
公司运动控制系统用于玻璃曲面精雕机
图30：
公司2013-2015营收情况
3.5.华中数控：
国产数控系统提供商，自主创新造就未来发展
华中8型玻璃机数控系统的开发完成，国产替代未来可期。
公司针对3C行业手机玻璃加工的应用，完成了华中8型玻璃机数控系统的开发，并完成了配套的200W小功率伺服驱动器的小批试制，同时发布了华中8型V1.24.00软件版本，提升了华中8型数控系统高速高精加工性能、宜用性及稳定性。
公司加大了数控系统在以手机为代表的3C金属加工领域的技术研发和市场开拓，同时积极开发针对手机玻璃屏幕加工的数控系统及相关技术。
工业机器人及智能制造稳步增长。
公司发布华数II型机器人数控系统，并已在3C行业多个关键客户得到批量验证，并积极拓展应用行业。
公司推出了智能工厂实训基地方案，满足各类学校的要求，在全国院校建立5-8个智能工厂示范点。
该方案已经在2016深圳机床展、2016上海数控机床展展出，是全场展出的唯一一个基于国家智能制造示范项目的智能工厂。
图31：
华中8型全数字总线式高档数控系统
图32：
公司研发生产的伺服驱动与电机系统
3.6.华工科技：
公司玻璃加工设备有望受益于3D玻璃爆发
主营激光加工及系列成套设备、光电器件系列产品。
华工科技以激光技术及其应用为主业，形成了以激光装备制造，光通信器件，激光全息防伪，传感器和现代服务为主的产业的格局。
公司子公司化工激光是激光领域的领先者，拥有全产业链优势。
公司拥有激光切割系统、激光焊接系统、激光打标系列、激光毛化成套设备、激光热处理系统、激光打孔机、激光器及各类配套器件、激光加工专用设备及等离子切割设备等。
激光加工专用设备可用于玻璃、蓝宝石等材料的加工。
华工科技激光专用设备广泛应用于玻璃、蓝宝石等材料的加工和其他激光智能装备制造。
在玻璃产品方面公司主要有激光玻璃切割机，公司玻璃加工设备有望受益于3D玻璃爆发。
4.风险提示
3D玻璃推广使用不及预期；国内玻璃热弯机技术突破不及预期。
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