AOI设备市场分析报告Word格式文档下载.docx

1、在国外 AOI 设备已经有一定的历史，最早于 1982 年以色列的 Orbotech 就开始涉足 AOI 领域，国内则是到了 2004 年由后来成立东莞神州视觉的团队首次研制出第一台国产 AOI 设备，2006 年中导光电团队首次研制出第一台国产面板检测 AOI 设备，到现在越来越多的人开始接受利用 AOI 设备代替人工检测。从产值分布来看目前全球 AOI 设备的主要供应方为以色列，占比 34%，日本、台湾、韩国跟随其后共占据 49%；但从 AOI 行业市场的分布来看亚洲占比高达 68%，其中大陆贡献了约 1/4 的份额， 可以看到 AOI 设备的供应和市场在空间上有较大的错位。由于大陆在 P

2、CB、面板和半导体行业的市场份额稳步提升，较大的市场需求使国产设备商具备了独特的优势：1、 随着设备精密度的提高运输难度增大， 运输成本成为设备本土化生产的重要原因； 2、相比国际厂商， 本土厂商具备显著的本地化服务便利，售后服务响应快，市场营销能力强； 3、国产设备性价比高， 具备显著的价格优势； 4、生产线国产化趋势下追求设备的国产化可以有效增强对于产业链上下游的掌控能力， 随着时间的推移设备制造将逐渐向市场趋近。图 2：全球AOI行业产值分布 OFweek， 北京欧立信咨询中心图 3：全球AOI行业市场分布2. 工业升级提振 AOI 设备需求，各领域市场空间广阔竞争格局各异AOI 技术的

3、主要应用领域包括 PCB、 FPD、半导体、光伏、汽车电子等行业，据 IHS 统计2015 年中国 AOI 市场规模就已达到 76.2 亿元，占全球市场的 20.9%；其中 PCB 行业占总市场的 64.4%，规模达到 49.1 亿元。图 4：2015年AOI设备主要应用领域及市场规模 IHS， 北京欧立信咨询中心图 5：2015年AOI设备主要应用领域占比 水木清华， 北京欧立信咨询中心图 6：AOI设备产业链上下游关系牧德科技年报， 北京欧立信咨询中心AOI 设备的上游主要包括光学元件供应商和机械元件、运动系统提供商，其中机械设备与其他技术的通用性较高，一般厂商均可提供；光学元件根据设备需

4、求精密度要求不同，但除了高端设备对工业相机要求较高以外总体可选择的采购商较多， 上游供应不会对设备商构成制约因素。下游主要包括 PCB、 FPD、半导体和其他行业，不同行业集中度不同，对产业链的影响各异，下文会做具体分析。2.1. PCB 行业潜在需求量巨大，国产设备或薄利多销对于 PCB 行业而言，从工艺、成本和客户需求几个角度来看对于 AOI 设备的需求都呈现上升趋势： 1、从技术工艺的角度看， PCB 微型化导致人工目检无法满足要求， 利用机器检测是大趋势； 2、从生产成本的角度看， 产品 ASP 不断下降而人工成本却不断上升，优化生产流程对成本进行精细化控制是厂商在激烈竞争中生存的法门

5、，引进自动化检测设备是必要的选择； 3、从客户需求的角度看，各种终端产品的复杂度不断提升，对稳定性要求也越来越高， AOI 可以有效检测翘脚、虚焊等缺陷，增强产品可靠性， 引入 AOI 设备是厂商争取客户订单的重要砝码。随着对产品便携性的要求越来越高，电子元件的尺寸不断降低，从0402到0201到如今01005已经普及，而后者面积仅为前两者的 16%和 44%。 0402 的元件已经很难用肉眼检测，更何况 0201 乃至 01005 元件。另外维修难度也不断上升， 0201 已经必须利用显微镜进行维修，对于 01005 来说就更加困难，几乎不能返修，因此在生产过程中尽早发现缺陷就显得尤为重要。

6、在 SMT 生产线中引入 AOI 设备可以有效促进生产商保障质量、兼顾效率并减少未检测出的缺陷带来的损失。从拆机报告中可以看到，一台 iPhone 6 Plus 手机仅 01005 元件就有 1400 个，如果仍然采用人工目检的方式， 一条 SMT 产线至少需配备 3-10 人，不仅难度太大，还将承担巨额的人力成本；使用 AOI 设备进行检测，虽然初期投入较高但是后续支出相对较少。图 7：不同规格电子元件尺寸对比 AOI 自动光学检测仪设备网图 8：iPhone手机中的电子元件AOI 设备在 SMT 产线中的位置通常为印刷后、贴片后（炉前） 和回流焊后（炉后），其中印刷后是检测的重要位置， 数

7、据显示 60%-70%缺陷出现在印刷环节，在印刷后若能及时发现焊膏缺陷，只需洗板重新印刷即能重新获得良品，维修成本最低；贴片后的位置可视情况选择是否放置，若能在回流焊前及时发现缺陷维修成本尚低，到回流焊后则不仅成本较高，还很有可能导致整个 PCB 报废，因此未来将对贴片后的检测也将更加重视；回流焊后作为产品流出前的最后检测是 AOI 最流行的位置，可有效提高产品良率。根据 2000 年的销售数据，20.8%的 AOI 应用于印刷后， 21.3%用于贴片后， 57.9%用于回流焊后，也基本印证了这种分配属于市场认可的主流方案。因此，考虑到未来工业升级对检测设备需求的提振作用，假设每条产线在炉前和

8、炉后都安置一台全自动在线检测 AOI， 50%的产线选择在印刷后配备 AOI 设备， 一条 SMT 产线平均需要约 2.5 台在线 AOI 设备；如果选择离线 AOI 的话通常一条产线需要一台，如果采用双贴现的二合一生产设备可以配备两台。行业整体趋势向在线 AOI 方向发展，离线设备的技术要求低，但影响生产效率，往往适合用于抽检，随着在线 AOI 比例的上升，对于设备的绝对需求量也会有一定程度的上升。图 9：检测设备在SMT产线的常见放置位置 SMT 论坛，易科讯宣传资料， 北京欧立信咨询中心据统计我国 SMT 产线早已超过 5 万条，假设全部选择在线 AOI 设备， 市场空间超过 12.5万

9、台，截止 2012 年仅有 20%-30%的产线配备了 AOI 设备， 根据我们的粗略估计目前产线上实际使用的 AOI 设备远不及市场空间的半数。除了 SMT 检测， AOI 设备在 PCB 行业还可以用于 DIP 检测、外观检测等。其中 DIP检测与 SMT 类似，最关键的放置位置是波峰焊后的检测；外观检测可针对包括 HDI、柔性板在内的电路板。图 10：PCB行业使用的AOI检测设备分类目前一台进口设备的寿命大约 10 年，国产设备略低一些， 新投产产线的增量需求、原先产线启用自动检测设备的升级需求和老旧设备的换机需求都为 AOI 设备商提供了机遇。由于PCB 领域毛利率相对较低，继以色列

10、、日本后，韩国、台湾企业也陆续退出 PCB 行业的 AOI设备市场，鉴于目前约 90%的 PCB 产能位于亚洲地区，而中国大陆所占份额呈逐年上升趋势，国产设备具备价格优势且售后服务成本低，大陆企业经过几十年的技术积累已逐步在该领域站稳跟脚，未来国产化率有望继续提升。随着产能的转移和 AOI 设备普及度的提升，国产设备商有望借助本土优势占据获得更大市场份额。图 11：全球PCB产值分布及变化情况（单位：百万美元） N.T. Information Ltd.， 北京欧立信咨询中心目前，国产 AOI 设备商大约有 150 家，主要集中在 PCB 领域中低端，其中有一定市场份额的不超过 50 家。 2

11、015 年行业竞争激烈，价格下降较快，一台 PCB 用国产 AOI 设备的价格大约在十万或以上不等。总体来看 PCB 行业对 AOI 设备的需求量巨大市场竞争充分， 外商陆续退出后国产厂商有望占据主要市场份额。2.2. 大陆面板产线投资热潮， AOI 设备盈利空间广阔我们认为国产 AOI 设备在 FPD 行业的潜在需求量很大，主要基于以下两个趋势： 1、 OLED对LCD的替代趋势将增加市场对AOI设备的整体需求；2、大陆面板厂商逐渐承接海外产能，国产 AOI 设备技术水平提高且具备服务优势， AOI 设备的国产化率有望逐渐提升。一方面近年面板行业随着产品尺寸和分辨率的提高，人工误检率逐年上升

12、，管理成本极高。另一方面，目前 TFT-LCD 检测是 AOI 设备在 FPD 行业的主要市场， 高世代 TFT-LCD 生产线对于良率的要求决定了 AOI 检测替代人工必将成为趋势。图 12：人工检查漏检率随像素尺寸变化趋势 凌云光， 北京欧立信咨询中心图 13：OLED与LCD市场份额预测 UBI Research， 北京欧立信咨询中心据不完全统计，目前大陆已投产的较低世代 LCD、高世代 LCD 和 OLED 产线分别为 18 条、15 条和 12 条，这些产线引入 AOI 设备或进行设备升级和更换构成了 FPD 行业对 AOI 设备的存量需求； 规划或在建的 LCD 和 OLED 产线

13、分别为 18 条和 13 条，投产之后将形成对检测设备的增量需求。 仅统计可查到投资金额的大陆在建高世代 LCD 和 OLED 产线，总投资金额为 8960 亿元，假设 20%用于购买光学、电学检测设备，其中 AOI 设备约占 10%，计算可得这些产线投产后会形成 179.2亿元的 AOI设备市场需求。随着面板尺寸向大型化发展，10 代以上 TFT-LCD 产线的玻璃基板尺寸已超过 2 米，面板设备的运输难度也越来越大，设备本土化是未来的整体趋势，国产厂商有望分享面板行业发展红利。表 2：大陆在建面板产线投资金额汇总互联网、北京欧立信咨询中心面板制造可分为 Array、 Cell、 Modul

14、e 三道工序，三道工序均需要引入 AOI 检测设备，且每一制程要求的检测项目各不相同，需根据应用场景对设备进行针对性的开发。 可应用自动检测的对象包括基板玻璃、 CF、 CG、 LCM 等， 其中 Array 和 Cell 制程的市场空间是 Module的十几倍。 不同制程之间对于设备的技术要求具备一定差异性，每家提供面板检测设备的厂商在三个制程的市场占有率各不相同。 目前 Array 制程检测设备市场主要被日企垄断， Cell制程则由日、韩、台湾的企业占据，我国检测设备厂商正尝试依托 Module 制程的技术积累逐步打入 Array 和 Cell 制程市场。图 14：面板三大制程流程及所需设

15、备 互联网整理， 北京欧立信咨询中心OLED 对于 AOI 设备需求高于普通 LCD 产线LCD 与 OLED 对于 AOI 设备提出了不同的要求， 由于发光原理不同， OLED 无需滤光片，因此相对 LCD 不需要 CF AOI 检测设备，但 OLED 需要专门的 Mura 检测设备。LCD 的 Mura主要出现在 CF，而 OLED 由于工艺不同会产生蒸镀混色， 各类 Mura 缺陷相对更加严重。对于 Mura 缺陷的判定往往有一定主观性， AOI 设备一方面可以有助于检测缺陷， 更重要的是通过 AOI 检测获取亮度信号后，可以根据检测到的 Mura 进行光学补偿消除缺陷，也就是Demur

16、a 技术。该技术的主要难点主要有两个： 1、如何快速、准确地识别各类 Mura 缺陷；2、如何尽量提高补偿速度以减少产能损失。目前三星和 LG 的 OLED Demura 技术相对领先，由于 OLED 生产难度更高良率偏低， 引入该技术后可以有效提高 OLED 产线良率，随着 OLED 的普及以及对良率的要求越来越高，具备 Demura 功能的 AOI 设备必将受到市场的欢迎。资料显示一条 OLED 产线需要的 AOI 设备大约是 LCD 的 3 倍。根据 UBI 预计，AMOLED 市场规模在 2016 至 2020 年间将保持 46%的年复合增长率，随着 OLED 对于 LCD的替代率不断

17、上升，对于 AOI 设备的需求也将成倍增加。图 15：AMOLED和TFT-LCD结构对比 XX文库图 16：Demura OLED光学补偿技术 OLEDindustry， 北京欧立信咨询中心TP 相对普通面板需要增加 AOI 检测项目相比一般面板触摸屏还需要多一道 TP 检测，具体检测设备包括检测 Touch Sensor 和 ITO玻璃的 AOI 设备、检测宏观缺陷的 BM AOI 设备和 Film AOI 等。 根据 OFweek 预测，触摸屏行业 AOI 设备需求量 CG 领域约 1600 台套、 TP 领域 2000 台套、模组及整机线 4000 台套，全产业合计将超过 8000 台

18、套。 随着智能手机的发展触摸屏检测领域迎来商机，目前以色列 Orbotech、德国 ISRA Vision、日本 Kuroda、台湾由田新技、 大陆中导光电等陆续切入该产业链抢占市场。图 17：触摸屏基本结构 宏濑光电官网AOI 设备在 FPD 行业应用范围广泛，可检测项目多。 LCD、 OLED 面板和 TP 等不同产品，以及同一产品的不同制程，均需使用不同的 AOI 设备进行检测，因此行业整体对于 AOI 设备的需求量很大，仅一条产线可能就需要十几种不同类型的设备。表 3：FPD领域常见检测设备类别各公司年报、招股说明书、北京欧立信咨询中心与 PCB 行业 AOI 设备充分竞争的市场格局完

19、全不同， FPD 下游行业集中度极高，全球前 7的面板厂产能占比接近 90%，前 10 的模组厂产能占比约 77%；中国市场截止 2015 年仅京东方一家产能占比就达到 43%， 再加上华星光电和中电熊猫产能合计约占 71%。 在下游集中度如此高的情况下，争取大客户的订单就显得尤为重要。加上 FPD 行业检测项目种类极多，不同项目之间检测设备的兼容度较低，且往往需要针对不同客户的需求进行订制，对于设备商而言获取大订单有助于降低每台设备的可变成本，因此争取大客户是 FPD 检测行业的关键。根据精测电子和中导光电 2016 年年报及招股说明书，目前国产 FPD 行业 AOI 设备售价在100-40

20、0 万不等，毛利率约 40%，盈利空间极大。尽管国外技术上更成熟一些，但根据 OFweek机器视觉分析师估计， 韩国同类 AOI 设备售价可能达到 500 万左右，德国的一些高端设备可能需要约 800 万，国产设备仍然具备显著的价格优势，对于国内面板商而言具备相当吸引力。借助产能转移的大势，国内能达到 FPD 行业 AOI 技术门槛的龙头企业有望获得国内大客户的订单并形成规模经济效应，未来形成少数一两家龙头企业占据大部分高端市场份额的竞争格局。2.3. 技术具备相似性，国产设备商或可进军半导体市场AOI 设备在半导体领域主要应用于晶圆的外观检测、 bumping 检测、 IC 封装检测和对标记

21、或 logo 的检测，在半导体制造业具有广泛的应用。数据显示在 20 世纪 90 年代 IC 大约有300 个引线，而到了 21 世纪引线的数目翻了数倍，并且出现了诸如 BGA、 CSP 等先进封装技术，对于检测设备的要求大大提高。另外晶圆尺寸变大、元件小型化导致标记越变越小等趋势都进一步增加了半导体行业对于自动检测设备的需求。图 18：IC封装缺陷检测示意图 Vitrox 招股说明书图 19：IC零件表面标记缺陷检测示意图近年来随着 IC 封装技术逐渐由平面向 3D 发展，如 3D 堆叠封装、Fan-out 晶圆级封装、SoC、SiP 等技术对于自动检测设备的需求大大提升，未来可能还需要引入

22、利用 X 光进行透视检测的 AXI 设备。图 20：IC封装由平面向3D发展趋势图 IEK随着大陆大尺寸晶圆和先进封装技术逐渐投产，国内半导体设备商将分享半导体产业转移带来的红利。就半导体用 AOI 自动光学检测设备而言，国内还没有太多厂家有能力提供成熟产品，相对国外仍有较大差距。相比 PCB 领域的 AOI 设备市场，半导体行业明显门槛更高，可以获得更高的利润空间，属于相对高端的市场。从技术上看，半导体行业的 AOI 设备在 IC封装检测上与 PCB 检测具有一定的相似性。 2015 年底， 台湾专攻 PCB 用 AOI 设备的牧德与 IC 测试厂久元联手欲借助在 PCB 领域的技术积累进军

23、更高端的半导体封测 AOI 市场，这给我们提供了很好的借鉴。大陆众多 AOI 设备商在 PCB 领域已有多年技术积累，随着半导体封测行业在大陆越来越繁荣，借助 IC 封测的经验大陆 AOI 厂商中实力强劲的龙头企业有机会渗透半导体领域，摆脱价格竞争的恶性循环分享大陆半导体产业发展红利。2.4. 其他行业应用广泛，前景可期光伏 Cell Sorter 中的 AOI 设备主要负责检测太阳能玻璃基板、 Finger、 Bus Bar、表面缺陷和外观尺寸等， Wafer Sorter 中则需要检测外观尺寸、放置角度以及 Micro Crack。在光伏行业的硅片外观检测与半导体行业非常类似，技术上有一定

24、通用性，但需要的精度不同，国内东莞科隆威可以提供太阳能硅片检测 AOI 设备，中导光电的太阳能电池片分选机可以通过影射图像检测裂纹、黑芯等缺陷并自动将正常片、黑芯片、断线片和裂纹片等分类。汽车电子 汽车领域对于安全性的要求很高，往往认证时间长且进入门槛高，比如车用 PCB对于检测的要求会更高一些。 ECU 中又常包含继电器、线圈的元件，对检测设备的机构件设计提出了特殊要求，要求检测设备摄像头高度较高，并能同时聚焦于大小元件。由于 ECU往往无法通过 ICT 进行测试，使用非接触式的 AOI 设备成为比较好的选择。另外车载设备往往与其他应用领域有不同之处，国内中导光电就专门开发了车载面板检测的设

25、备。医疗 精确性和可靠性是医疗领域的基本要求，最早的微型元件就应用于心脏起搏器等对尺寸敏感而对价格不敏感的医疗应用领域。随着医疗器材精密度和自动化程度越来越高，高质量检测设备逐渐成为刚性需求。工业二维码 随着对产品质量要求的提高，零件追踪和检验的需要使得二维码在工业领域广泛应用， AOI 设备可快速扫描对比二维码，可大大提升企业品质控制水平。3. 国产厂商 AOI 技术趋近成熟，龙头发力突破中高端市场3.1. AOI 检测基本原理AOI 技术总体上是利用机器视觉模仿人工检测的过程，其基本原理与人工检测相似。 AOI 以人工光源代替自然光，以光学透镜代替人眼晶状体，以 CCD、 CMOS 等元件

26、进行图像采集代替视网膜，最后经过算法处理将分析后的图像与之前采集的标准图像进行对比，利用图像对比+模式分析的方法代替人脑的分析过程得到检测结果。图 21：AOI与人眼原理对比北京欧立信咨询中心图 22：AOI对比图像检测缺陷的原理 AOI 系统主要由图像采集系统、运动控制系统、图像处理系统和数据处理系统组成， 硬件设备主要分为六个部分：光源、相机、电脑主机、丝杆、马达和机体。其中光源是决定检测能力的重要因素， 工业相机是实现完全国产化的主要瓶颈。 除了硬件之外，还需要配套的算法和软件实现检测。图 23：基于图像处理算法的AOI检测原理示意 XX文库， E 讯网3.2. 国内外存在差距，但不存在

27、重大技术瓶颈3.2.1. 外商技术成熟，国产设备初涉 3D 市场目前国内产线使用的主流仍是 2D AOI 设备， 但随着终端产品对可靠性的要求变高以及返修成本的提高， 3D AOI 设备将逐渐普及， 3D 技术主要利用结构光或 ToF 原理采集元件的三维信息，可以有效检测包括翘脚、爬锡不良、虚焊在内的一些 2D AOI 容易漏检的缺陷。在印刷环节常见缺印、偏移、沾污和桥连等缺陷使用 2D AOI 就可以检测，而且检测速度快且设备成本低；但在贴片后和回流焊后引入 3D AOI设备可以有效降低漏检率。未来三年内 2D AOI仍将是市场的主流，但 3D 设备将以较高的年复合增长率增长， 引入 3D

28、设备将成为获得下游厂商订单的重要砝码， 并带来产线良率的提升。表 4：2D和3D AOI设备对比 互联网整理，北京欧立信咨询中心目前市面上大部分 3D AOI 设备来自 Omron、 KohYoung、 SAKI、 ViTrox 等国外厂商，据不完全统计，国产 3D AOI 设备的主要有矩子的 Edge 和劲拓的 JTA-800 等产品，虽然技术成熟度与国外尚有一定差距，但已经开始涉足 3D 市场。3.2.2. AOI 光源市场竞争充分，集中度低目前国内大部分产品使用同轴碗状三色光源成像， 利用图像中三色光的比例分析检测缺陷。大陆有许多厂商专门提供 AOI 光源，如乐视科技、 沃德普、 奥普特

29、、 纬朗光电等均有三色AOI 光源产品，一些 AOI 设备厂商如矩子智能自己也有 AOI 光源装置方面的专利，相对而言AOI 光源属于竞争性市场，毛利率有限。图 24：同轴碗状三色光源 上海纬朗光电官网图 25：三色光源成像原理 沃德普官网图 26：同轴彩色光检测焊件缺陷原理示意 矩子科技宣传资料3.2.3. 进口工业相机助力国产高端设备工业相机是基于 CCD 或 CMOS 将光信号转换为电信号组件，其性能将影响整个系统运行质量和效率。以一块常见的 PCB 板为例，使用一个 500 万像素的相机所需的 FOV 将是 1500万像素相机的 2.5 倍，也就意味着相同设备下所需的检测时间将前者是后者的 2.5 倍。因此对于检测速度相对较慢的 3D AOI 设备来说， 工业相机将对检测速度产生巨大影响。图 27：工业相机影响AOI检测速度以大恒图像为代表的国内厂商提供工业相机解决方案，但在高端设备上通常还是使用进口相机，如最常见的 E2V