华创医疗器械求索系列3：平板探测器进入新的高增长阶段

平板探测器应用场景广泛，需求旺盛，增长动力强劲。平板探测器是数字化X线影像系统核心部件之一，随数字化X线影像系统应用领域拓展而广泛应用。 在医疗领域，传统如DR、外科介入及放疗设备等领域平板探测器增速放缓，宠物医疗领域受益于下游行业高景气，齿科领域口腔CBCT和口内摄影系统有望双双高增长，需重点关注。在非医疗领域，工业无损检测的新能源电池检测、集成电路检测有望成为新的增长点，安检领域用平板探测器随着X线安检设备扩容而拥有较大市场前景。整体来看，平板探测器进入新的高增长阶段，全球市场规模有望从2018年20亿美元增长至2027年40亿美元，CAGR为8.2%。 万睿视：全球平板探测器领导者。万睿视致力于掌握尖端技术，把握行业技术发展方向，是目前全球唯一一家汇集非晶硅、CMOS、IGZO和光子计数四大平板探测器技术于一身并全部成熟商业化的企业。在医疗领域，万睿视全球市场份额常年位居第一，2018年市场份额24.1%。2017年前后，万睿视敏锐嗅到平板探测器工业领域应用潜力，加强工业领域布局，工业平板探测器全球市场份额远超50%。万睿视较早开启中国市场本土化之路，疫情使得万睿视加快贯彻落实中国本土化计划，并加速产品线向中国市场转移。 奕瑞科技志在高远、康众医疗潜力可期 1、国内市场，奕瑞和康众引领进口替代浪潮，2019年医疗和宠物医疗领域国产化率达34.68%，还有持续挖潜空间。海外市场，凭借技术跟上和成本优势等有望继续蚕食进口厂家市场份额。2、平板探测器应用场景不断拓展，其中需求较大的新能源和电子属于中国强势产业，空间较大的口腔受益中国人口基数、口腔健康意识提升和相关设备普及，均有望优先国产。3、未来有望扩展平板探测器以外的其他业务领域，如往上游、平行产业或下游拓展，打开自身成长天花板。 奕瑞科技VS康众医疗：1、技术布局方面，奕瑞较早同时掌握非晶硅、IGZO、CMOS和柔性基板四大传感器技术，康众目前已补齐。2、产品管线方面，奕瑞和康众产品管线持续丰富，已基本实现平板探测器主要细分应用领域全覆盖。3、成本管控方面，从结果上看，康众与奕瑞相比还有较大差距。4、销售能力方面，奕瑞已与国内外知名影像设备厂商及细分领域领头羊均建立良好合作关系，“大客户战略”不断深化，康众客户相对较小且稳定性较差，销售能力亟待加强。5、研发拓展方面，奕瑞与康众各有侧重。奕瑞布局多元，一方面深度布局新型探测器（CMOS探测器、TDI探测器、 Ct 探测器、CZT光子计数探测器、SiPM探测器等），另一方面往上游闪烁体、探测器芯片等领域延伸。康众平板探测器往普放降本、深耕动态、产品智能化方向发展，还布局光子计数器等前瞻技术，同时以平板探测器为基点往平行产业（球管/束光器/软件等）拓展。6、经营和资本市场表现方面，奕瑞收入、归母体量和增速以及市值、估值水平（PE、PB）都高于康众。 风险提示：1、行业发展不及预期；2、行业竞争加剧；3、国产厂家新产品推广不及预期；4、国产厂家研发进展不及预期。 投资主题 报告亮点 本篇报告根据平板探测器应用领域的不同，分医疗领域、非医疗领域（工业无损检测、安检）深度剖析了不同应用领域发展驱动因素和未来成长空间，认为平板探测器进入新的高增长阶段。同时全方位对比了奕瑞科技和康众医疗这两家国产平板探测器头部企业。 投资逻辑 在医疗领域，传统如DR、外科介入及放疗设备等领域平板探测器增速放缓，宠物医疗领域受益于下游行业高景气，齿科领域口腔CBCT和口内摄影系统有望双双高增长，需重点关注。在非医疗领域，工业无损检测的新能源电池检测、集成电路检测有望成为新的增长点，安检领域用平板探测器随着X线安检设备扩容而拥有较大市场前景。平板探测器进入新的高增长阶段。 奕瑞科技志在高远、康众医疗潜力可期。1、国内市场，奕瑞和康众引领进口替代浪潮，2019年医疗和宠物医疗领域国产化率达34.68%，还有持续挖潜空间。海外市场，凭借技术跟上和成本优势等有望继续蚕食进口厂家市场份额。 2、平板探测器应用场景不断拓展，其中需求较大的新能源和电子属于中国强势产业，空间较大的口腔受益中国人口基数、口腔健康意识提升和相关设备普及，均有望优先国产。3、未来有望扩展平板探测器以外的其他业务领域，如往上游、平行产业或下游拓展，打开自身成长天花板。 风险提示 1、行业发展不及预期；2、行业竞争加剧；3、国产厂家新产品推广不及预期； 4、国产厂家研发进展不及预期。 一、平板探测器概览 （一）平板探测器是数字化X线影像系统核心部件之一 X射线影像系统利用X射线对物体的穿透、差别吸收、感光及荧光作用，将物体各部分密度分布信息投射到X射线采集和成像装置并形成影像，从而观察物体内部构造，其组成包括X射线发生装置、探测装置和机架及电子料等。探测装置承担X射线检测、记录和成像功能，对系统成像质量和工作效率起着决定性作用。 X射线影像系统从模拟图像阶段逐渐向数字化成像阶段转变，体现了在更高的空间/密度分辨率、更高的能量转化效率、更快的成像速度、更便利的图像处理方式、更小的放射剂量等方面的追求。而转变过程中更多的革新体现为探测装置和成像分析过程的变化。 数字化X线探测器是数字化X线影像系统核心部件之一，推动X射线影像系统数字化升级。数字化X线探测器将X线转换为数字信号，避免光学散射造成的影像失真，使得数字化X线影像系统具有量子效率高、图像质量好、成像速度快等优点，正逐步取代CR、CCD-DR成为X射线影像系统的主流技术方案。 图表1 X射线影像设备发展的几个阶段 按照传感器阵列形状不同，数字化X线探测器可分为平板探测器和线阵探测器。平板为面阵结构，主要用于医疗、工业无损检测和安检等领域。线阵与平板相似，不过只有一行像素，因此要形成二维图像，需要使用如传送装置增加时间维度，线阵主要用于安检、工业检测、食品检测等领域。数字化X线探测器以平板探测器为主。2014年全球X线探测器市场中，平板市场份额约57%，市场规模约11.5亿美元，线阵市场份额约8%，市场规模约1.6亿美元，上一代准数字化技术产品占据余下35%市场，2017年平板市场份额提升至60%左右。细分至数字化X线探测器市场，平板更是占据绝大多数市场份额。 平板探测器在数字化X线影像系统成本结构中占据主要部分。数字化X线影像系统成本结构中核心部件约占80%，其中平板探测器占比最高，达30-40%。 图表2数字化X线影像系统成本结构 平板探测器性能的技术评价主要包括像素间距、动态范围、DQE、MTF、最大线性剂量、空间分辨率等，各指标的表现共同决定平板探测器最终的成像质量。 图表3平板探测器主要参数指标及意义 （二）平板探测器的分类与发展趋势 按工作模式的不同，平板探测器可分为静态和动态 静态平板探测器指单次X线或由单次X线组合的序列拍片下成像的平板探测器，成像时主要凸显被检测物体大小与形状，无时间维度变化。静态平板探测器侧重分辨率和感光效率，在图像性能上强调单帧大动态范围，设计思路为牺牲采集速度换取更大的像素内感光面积从而提高图像信噪比，并致力于在剂量可接受前提下提高分辨率。目前主流产品像素尺寸在139um以下，领先厂商可达到100um左右。 动态平板探测器指脉冲式或连续X射线曝光拍片下成像的平板探测器，增加连续观察摄影功能，能在透视情况下动态观察被检测物体情况。动态平板探测器侧重采集速度和感光效率。动态产品需要适应高速连续工作，强调稳定性和可靠性，图像性能上强调高通量、低延时的实时图像处理以及低剂量下达到极高信噪比，设计思路为牺牲一定的分辨率来换取更快的采集速度和更高的感光效率，并致力于实现极小的残影消除时间、分辨率可接受情况下降低剂量。目前主流产品像素尺寸在150um以上。 2018年全球平板探测器市场中，静态约占65%，动态约占35%。静态、动态底层技术原理及架构差异不大，只是针对不同终端使用场景，在工作模式、设计思路和参数设置上有所不同。平板探测器分辨率、采集速度和感光效率三者在物理原理上相互制衡，但随着技术进步如基础半导体材料的突破，制衡关系逐渐被弱化，可一定程度兼顾静态模式下分辨率、动态模式下采集速度的要求，静态和动态产品的界限正逐渐模糊。 按能量转换方式的不同，平板探测器可分为间接转换和直接转换 目前，间接转换是绝对的市场主流，占据全球平板探测器90%以上市场份额。 图表4直接转换和间接转换成像过程比较 图表5间接转换探测器内部结构（以非晶硅为例） 间接转换探测器内部结构主要包括闪烁体、传感器及读出电路、外围控制电路等。X线投射到探测器上先照射到闪烁体，闪烁体吸收X线后以可见光形式释放能量。传感器将采集到的光信号转换为电信号，并传输到读出电路进行模拟和数字转换，再传输到计算机进行图像重建。闪烁体、传感器及读出电路是核心，决定平板探测器的主要性能指标。 在闪烁体方面，主流材料包括碘化铯（CsI）和硫氧化钆（GOS），成本及性能上有所不同：1）成本端：GOS不需要长时间蒸镀沉积，生产工艺简单，产品稳定可靠，成本较CsI低20-30%。2）性能端：CsI的X线转换效率比GOS高30-40%，横向光扩散更小，空间分辨率更高。凭借优异性能，CsI有望进一步挤占GOS市场份额。 在传感器方面，间接转换使用的传感器材料主要包括非晶硅、IGZO、CMOS和柔性基板。非晶硅是目前主流，具有大面积、工艺成熟稳定、普通放射能谱范围响应好、材料稳定可靠、环境适应性好等特点，可同时满足静态和动态需求。IGZO采用更先进的传感器阵列，继承非晶硅易于大面积制造的同时有更低噪声、更快采集速度，电子迁移率为非晶硅的20-50倍，是理想大尺寸高速动态探测器技术。CMOS源于单晶硅技术，单晶硅电子迁移率是非晶硅的千倍数量级，分辨率高、采集速度快、噪声极低、迟滞也低，可同时满足动态和静态需求，但在尺寸大小、辐射寿命、成本等方面存在劣势，目前主要应用于小尺寸动态X线影像系统。柔性基板通过薄而软的材料（如聚亚酰胺）代替传统玻璃元件，轻便、抗冲撞、不易破损，可适应条件复杂、恶劣的应用场景。 图表6非晶硅、柔性、IGZO、CMOS传感器 图表7间接转换四大传感器技术对比 直接转换探测器不需要闪烁体，内部结构主要包括传感器及读出电路、外围控制电路等，基本原理是X线投射到探测器上，传感器（光导半导体）采集X线后直接将X线强度分布转换为电信号。因不产生可见光，没有光横向扩散影响，具有更高的空间分辨率，是平板探测器行业未来发展方向。目前，直接转换主要有两种：以非晶硒为代表的积分式探测器和以碲化镉（CdTe）、碲锌镉（CZT）为代表的光子计数探测器。 非晶硒探测器主要用于乳腺领域。非晶硒探测器图像质量高，更能满足乳腺机空间、密度分辨率的高要求，但对工作环境的温度及湿度有严格要求，加之价格昂贵，因此只主要应用于乳腺。2018年，非晶硒产品出货量约占乳腺探测器总出货数量的55%，非晶硅占比约37%。非晶硒技术为Hologic独有，其乳腺机采用乳腺专用非晶硒直接数字化平板探测器，在发达国家占有率超70%。 短中期来看，间接、直接转换探测器中的非晶硅、IGZO、CMOS、柔性基板、非晶硒五大传感器技术均有其特点和发展阶段的终端应用场景，技术间存在一定替代，但任一技术无法覆盖大部分应用场景，将在各自更适用的应用场景下构成功能和性价比的最优解。 非晶硅平板具备性价比优势，预计短中期内仍是静态平板和大尺寸动态平板主流选择； IGZO探测器信噪比高且采集速度快于非晶硅，动态领域一定程度替代非晶硅是大势所趋；CMOS探测器短中期有望成为牙科、乳腺、外科及介入等领域的主流技术平台，同时随着晶圆生产工艺以及辐射加固技术成熟，有望在高端静态、大尺寸动态以及工业中有着更广泛的应用；柔性基板目前成本较高，随着工艺改善有望在特殊应用场景中取代非晶硅；非晶硒有望在一段时间内继续统治中高端乳腺机市场。 图表8平板探测器行业技术发展路径 图表9 2018-2024年X线探测器技术发展趋势 长期来看，直接转