科学服务行业深度研究报告：大国崛起下的黄金赛道之仪器篇

科技创新是国家发展的核心动力，是综合国力竞争的重要支撑点。当今世界正经历百年未有之大变局，我国发展面临的国内外环境发生深刻复杂变化，我国经济社会发展和民生改善比过去任何时候都更加需要科学技术解决方案，更加需要增强科研创新这个第一动力。科学服务行业作为服务国家创新驱动、转型升级战略的关键行业，有利于高效服务科研创新，促进科技与经济深度融合，助力中国经济转型升级，提高我国综合国力。 全球科学服务业市场规模超2000亿美元，科学仪器行业超600亿美元。科学服务是服务于科技创新研发的上游核心行业，主要驱动力来自于科技创新的投入。全球2019年研究与试验发展经费支出2.3万亿美元，2001-2019年年均复合增速超6%。根据德国默克的预测，目前全球科学服务行业规模已经达到至少2000亿美元，我们预计未来将保持每年5%-7%的增速。2019年全球实验室分析仪器市场规模为609.3亿美元，估算2020年达到637.5亿美元，其中美欧中日是实验分析仪器的主要市场。 在政策支持与外部催化的共同作用下，国内科学仪器公司迎来发展新机遇。 分析显示，截至2020年12月，美国对华管制清单（4500个）中近1900个属于科学仪器。对此，中国已多次开展全国性行动推广国产科学仪器。国家主席习近平在院士大会上重点提出科学仪器是当前需重点攻坚的方向之一。2021年12月24日，中华人民共和国主席令签发（一〇三号），《中华人民共和国科学技术进步法》修订通过，新法有利于加大各部门对科学仪器的重视和投入，促进国产仪器繁荣发展。未来，在管制可能长期持续背景下，国内仪器公司有望在挑战中抓住机遇，加快国产替代进程。 实验分析仪器前景广阔，国产替代正当时。在国家政策的支持下，我国实验分析仪器行业发展迅猛。2020年我国实验分析仪器行业规模约为75亿美元，2015-2020年复合增速为6.8%，是亚洲实验分析仪器第一大市场。检验检测行业是实验分析仪器的主要下游市场，根据国家市场监督管理总局的数据显示，2013-2021年我国检验检测行业的营业收入从1,398.5亿元增长至3,585.9亿元，年复合增长率达到14.40%，行业规模保持高速增长态势。未来，旺盛的下游市场需求将有望持续推动实验分析仪器行业的高速增长。 国内科学仪器行业起步较晚，国产替代空间巨大。由于我国科学仪器行业起步较晚，外资企业控制着国内90%以上市场份额。近年来，国内经济技术发展以及多年的投入积累效果显现，部分国内企业开始通过自主创新打破外资垄断，涌现出一批国产科学服务企业。我们认为，未来伴随产品研发能力以及本土化服务能力的不断提升，大型本土服务机构的综合竞争力将持续增强，国产替代路径清晰并有望进入高速发展轨道。对照海外巨头超百亿美金的营收规模、超千亿美金市值以及发展壮大路径，未来国内大概率有望出现数家百亿以上营收企业。 投资建议：推荐聚光科技、莱伯泰科，建议关注禾信仪器、皖仪科技。 风险提示：国产替代不及预期；行业竞争加剧；政策推进不及预期。 投资主题 报告亮点 科技创新是国家发展的核心动力，是综合国力竞争的重要支撑点。作为仪器仪表行业的重要分支之一，实验分析仪器的制造需要复杂而精密的技术，是衡量一个国家高端制造能力的重要指标之一。本篇报告对国内外科学仪器行业整体发展进行梳理，深入分析科学仪器行业的行业规模以及发展空间，同时从行业政策、研发投入资金、技术发展等多维度分析行业未来前景和潜在风险。 投资逻辑 由于我国科学仪器行业起步较晚，外资企业控制着国内90%以上市场份额。近年来，国内经济技术发展以及多年的投入积累效果显现，部分国内企业开始通过自主创新打破外资垄断，涌现出一批国产科学服务企业。我们认为，未来伴随产品研发能力以及本土化服务能力的不断提升，大型本土服务机构的综合竞争力将持续增强，国产替代路径清晰并有望进入高速发展轨道。对照海外巨头超百亿美金的营收规模、超千亿美金市值以及发展壮大路径，未来国内大概率有望出现数家百亿以上营收企业。 一、全球科学服务业前景广阔，科学仪器市场稳步发展 （一）科学服务业是服务于科技创新研发的核心行业 科学服务业是为从事科学研究和生产质量控制的企业、高校和研究机构，提供设计、建设、运营、维护、升级、改造、信息化的科学服务技术解决方案的服务性行业，具有人才智力密集、科技含量高、产业附加值大、辐射带动作用强等特点。主要产品形态包括科研试剂、实验耗材、实验设备及仪器等，同时也提供相关专业技术服务。 图表1科学服务行业主要产品形态 科学服务业涵盖领域广泛，细分领域众多。科学服务行业上游材料主要为高分子材料、无机材料以及各类电子部件、机电设备等；下游应用主要可分为三类：第一类是各类科研机构部门，如化学实验室、应用测试等专业科学研究机构；第二类是从属于高校院所的各类实验室，用来进行教学和科研工作；第三类为创新型企业，其建立实验室从事科学研究、分析检测工作，保障企业的技术研发及质控，涉及领域包括生物医药、新材料、新能源、节能环保、食品日化、分析检测、智能制造等。 图表2科学服务行业上下游情况 （二）全球研发支出逐年提升，科学服务市场规模超2000亿美元 研究与试验发展经费是科学服务业的重要支撑，当前全球研发支出已超2.3万亿美元。 根据R&D World的数据，2019年全球R&D支出超2.37万亿美元，占全球GDP的1.72%，2001年-2019年年均复合增速超6%，其中研发经费支出主要集中在北美、欧洲和亚洲。 2019年，研发经费支出最高的10个国家R&D占全球总额的78%，美国和中国是全球研发经费支出的主要贡献者，占比分别为25%和22%。 分行业来看，根据Statista提供的数据，2018年全球科研经费在计算和电子领域支出最高，占比约为22.5%；其次为医疗健康行业，占比为21.7%。 图表3 2001-2019年全球R&D经费情况 图表4 2018年全球科研经费支出的行业分布 我们预计，2021年北美、欧洲的R&D全球占比将下降，亚洲占比有所提升。2021年，尽管北美和欧洲的R&D支出水平随着全球经济复苏而上升，但受疫情影响，他们的R&D全球占比将失去领先份额。亚洲尤其是中国，其在全球研发支出的份额将在2021年提高，同时研发经费的数额也将得到更显著的提升。根据R&D World的预测，到2021年，中国、日本、印度和韩国将推动亚洲的全球研发支出份额达到46%。 非洲、南美和中东地区将继续在研发支出的全球占比中处于劣势。尽管这些地区创造了超过13%的全球GDP，但这三个地区的研发总投资仅占全球研发总支出的5%。这些比率在过去10年中没有显著变化，也没有证据表明未来五年有任何提升的空间。 图表5全球多个地区/国家的R&D经费支出情况 研发投入强度，即R&D经费支出与GDP（地区生产总值）之比，是国际上用于衡量一国或一个地区在科技创新方面努力程度的重要指标。从研发投入强度来看，2009年全球R&D经费投入强度最高的为以色列，达到4.9%，韩国超4%，美国为3.1%，而中国为2.2%。 图表6全球主要国家研发投入强度（%） 目前，全球科学服务市场规模已超2000亿美元。根据德国默克官网提供的数据，预计当前全球整个科学服务市场的空间为1700-1800亿欧元（2000-2120亿美元），其中消耗品约占55%，分析仪器占15%，服务占30%。我们预计，在R&D经费的推动下，未来全球科学服务市场将保持每年5%-7%的增速。 图表7全球科学服务市场规模及细分领域（亿美元） （三）仪器行业下游应用领域广泛，欧美中日是主要市场 实验分析仪器是用于测定物质的组成、结构等特性的仪器。实验分析仪器可划分为生命科学实验仪器、表面科学仪器、通用分析仪器、实验室设备等。其中，按照实验分析流程，化学实验分析仪器可划分为样品前处理仪器和分析测试仪器。实验分析仪器在检测行业中广泛应用，涉及新型材料研究、新能源、生命科学、医疗健康、航天和海洋探测、环境保护、食品安全等领域。在材料领域，实验分析仪器可用于分析材料的物理化学性质；在生物医药领域，可用于分析药物成分、杂质水平；在环境监测及食品安全领域，可用于检测有害物质浓度；在医学检测领域，可用于疾病诊断、癌症筛查以及病理研究等。 实验分析仪器被称为科学家的“眼睛”和高端制造业皇冠上“最耀眼的明珠”，在很大程度上衡量一个国家的科研和工业发展水平。科研创新离不开科学仪器的发展，据统计，到2017年，诺贝尔自然科学奖项中，因发明科学仪器而直接获奖的项目占11%，并且72%的物理学奖、81%的化学奖、95%的生物医学奖都是借助各种尖端的科学仪器来完成的。 图表8实验分析仪器主要分类 图表9实验分析仪器产业链 从全球实验分析仪器细分领域看，根据中商产业研究院的数据，生命科学、色谱、表面科学三个领域占比最多，分别占总市场规模的26%、15%和13%，色谱、质谱和光谱占总市场规模的37%。 图表10全球实验分析仪器市场产品拆分 质谱仪是科学仪器中重要的细分产品。质谱仪是测量带电粒子质荷比（简称m/Q、m/q、m/Z或m/z）的一种装置，是根据带电粒子在电磁场中能够偏转的原理，按物质原子、分子或分子碎片的质量差异进行分离和检测物质组成的一类仪器。其满足高灵敏度、高精度的定性和定量分析。质谱仪下游应用广泛，可用于环境监测、生物制药、临床医学、食品安全、半导体、同位素分析等。根据核心部件质量分析器的不同，质谱仪主要分为：飞行时间质谱仪、四极杆质谱仪、离子阱质谱仪、离子回旋共振质谱仪、磁质谱仪等类型。 图表11质谱仪分类 全球科学仪器的发展可以追溯到文艺复兴时期，当时科学家既擅长科学仪器的使用，同时也是先进科学仪器的发明人，科学仪器和科学研究形成了明显的伴生关系。进入20世纪，科学技术特别是工业的高速发展使得科学研究工作出现了明显分工，一批高水平的科研人员独立出来成立专门制造科学仪器的公司。21世纪以来，美国、法国、德国、英国和日本等主要的科学仪器制造国家纷纷设立专项计划发展“重大科学仪器”，与此同时，中国、韩国等新兴国家加快科学仪器研发生产，全球科学仪器行业进入加速发展阶段。 图表12全球科学仪器行业发展历程 近些年，随着科研创新投入的加大以及机械、信息技术等基础行业的发展，实验分析仪器迎来快速发展。根据智研咨询的数据，2019年全球实验室分析仪器市场规模为609.3亿美元，预计2020年达到637.5亿美元，2016-2020年复合增长率超过4%。 美欧中日是实验分析仪器的主要市场。在市场区域分布方面，根据上海仪器仪表行业协会和SDI公布的数据显示，北美、欧洲、中国以及日本是全球科学仪器市场的主要消费地区。2015年北美地区实验室分析仪器市场规模占全球比重达36%，2019年这一比重下降34%；欧洲地区占比有所下滑，由2015年的29%下滑至2019年的27%。近年来，中国是全球实验室分析仪器市场增长最快的地区，2015年中国实验室分析仪器市场规模占全球的比重为10.4%，2019年已经增加至15%。日本和印度的占比基本保持不变，分别为11%和3%，其他地区占比之和为9%。 图表13全球实验分析仪器规模 图表14全球实验分析仪器市场规模区域分布 （四）海外龙头企业：国际巨头垄断市场，兼并收购驱动高速成长 随着全球科研领域的蓬勃发展，科学服务行业在近年来发展迅速。目前美国、欧洲等发达国家或地区相关行业发展已基本成熟，全球科学服务市场主要被外资占领。主要的科学服务企业有赛默飞世尔科技（Thermo Fisher Scientific）、丹纳赫（Danaher）、德国默克（Merck KGaA）等。 图表15行业内国际龙头企业营业情况 外资企业通过跨领域兼并收购占领市场，成为科学服务业的世界龙头。赛默飞世尔由热电公司与飞世尔科技合并而成，随后十几年赛默飞收购Life Technologies公司、FEI公司、Patheon公司等；德国默克（Merck KGaA）收购Mil