机械设备实验分析仪器系列专题--扫描电镜：国产化加快的核心电镜品种

1% -3% -7% -11% -15% -19% -23% -27% -31% -35% 强于大市|维持 机械设备沪深300 实验分析仪器系列专题--扫描电镜：国产化加快的核心电镜品种 证券研究报告：机械设备|深度报告 2022年12月5日 行业投资评级 行业基本情况收盘点位 1490.87 52周最高 1790.87 52周最低 1131.58 扫描电镜是一种用于高分辨率微区形貌分析的大型精密仪器，它可以利用聚焦很窄的高能电子束来扫描样品来观察物质微观形貌表征。扫描电镜按照电子枪种类可分为钨灯丝/六硼化镧灯丝/热场发射 行业相对指数表现（相对值） /冷场发射扫描电镜，其中场发射扫描电镜的分辨率、亮度等性能指标更为出色，但使用条件更为严苛、价格更为昂贵。产业链下游方面我国的扫描电镜主要应用于主要用于纺织、化工、印染、仪器仪表、材料分析、教学科研等领域。 2020年我国扫描电镜市场规模达19.34亿元，进口依赖度高。据SDI统计，2015-2020年全球电子显微镜市场规模分别为2108/2260/2413/2545/2689/2917百万美元。若以中国表面科学仪器市场规模占比作为电子显微镜市场规模占比进行估算，则可知2015- 2020年中国电子显微镜市场规模分别为230/255/280/303/328/370 百万美元。若以2022/12/1日美元兑人民币汇率换算，2020年我国电 2021-122022-022022-042022-072022-092022-12 研究所 资料来源：聚源，中邮证券研究所 分析师:刘卓 SAC登记编号:S1340522110001 Email:liuzhuo@cnpsec.com 子显微镜市场规模约为26.13亿元。其中，扫描电子显微镜占比约为74%，因此其市场规模约为19.34亿元。化工仪器网对2021H2的国内扫描电镜中标情况进行了不完全统计，进口扫描电镜的中标金额为19875.8万元，国产扫描电镜的中标金额为866.5万，进口依赖度高 近期研究报告 国内扫描电镜技术加速升级，贴息政策下国产替代有望加速。纳克微束先后推出国产高分辨（HR）场发射扫描电镜“旗舰机型”——FE-1050系列与极高分辨（XHR）场发射扫描电子显微镜FE-2050X，其性能指标显示我国扫描电镜技术与国际先进技术的差距大幅减小。国仪量子亦于11月下旬推出了世界上首台分辨率达到2.5纳米的钨灯丝扫描电镜——SEM3300。2022年9月，国务院决定对部分领域设备更新改造贷款阶段性财政贴息和加大社会服务业信贷支持，总规模预估为1.7万亿。同月，财政部等五部门联合下发《关于加快部分领域设备更新改造贷款财政贴息工作的通知》，对2022/12/31前新增的10个领域设备更新改造贷款贴息2.5个百分点，期限2年，额度2000亿元以上，有望在中短期内刺激扫描电镜需求，加速国产替代节奏。 风险提示：疫情反复、政策变动等风险 目录 1国内扫描电镜升级迭代，贴息政策下国产替代有望加速4 1.1扫描电镜—表面科学仪器，主要应用于微区形貌分析4 1.2我国扫描电镜市场规模约19亿，进口依赖度高7 1.3国内厂商研发持续发力，产品升级迭代实现跨越发展9 1.4贴息政策刺激扫描电镜需求，国产替代有望加速13 2风险提示15 图表目录 图表1：扫描电镜原理图（以次级电子作为电子信号举例）4 图表2：氮化硅扫描电镜成像图（半导体领域）5 图表3：癌细胞扫描电镜成像图（生命科学领域）5 图表4：扫描电镜分类（按电子枪种类划分）5 图表5：四类电子枪性能和参数对比5 图表6：扫描电镜分类（按分辨率划分）6 图表7：2020年中国扫描电镜下游消费结构6 图表8：全球电子显微镜市场规模呈稳健增长7 图表9：我国电子显微镜市场规模呈稳健增长7 图表10：扫描电镜是电子显微镜中最大的种类，占比达74%左右7 图表11：2021H2国产扫描电镜与进口扫描电镜中标数量占比（不完全统计）8 图表12：2021H2国产扫描电镜与进口扫描电镜中标金额占比（不完全统计）8 图表13：中科科仪2021M11单月销售扫描电镜数量达12台8 图表14：2021H2主要品牌扫描电镜中标数量（台）9 图表15：2021H2主要品牌扫描电镜中标金额占比（%）9 图表16：钢研纳克先后发布FE-1050系列、FE-2050X产品9 图表17：FE-1050系列与FE-2050X的产品定位10 图表18：性能参数方面，FE-1050系列并不逊色甚至优于同级别国际产品10 图表19：FE-1050系列和FE-2050X拥有KCU平台概念开发架构，支持多种应用环境11 图表20：SEM3300是世界上首台分辨率达到2.5纳米的钨灯丝扫描电镜12 图表21：近年科学仪器相关政策梳理（部分）13 图表22：贴息政策下，高校招标场发射扫描电镜节奏加快14 1国内扫描电镜升级迭代，贴息政策下国产替代有望加速 1.1扫描电镜—表面科学仪器，主要应用于微区形貌分析 扫描电镜是一种用于高分辨率微区形貌分析的大型精密仪器，它可以利用聚焦很窄的高能电子束来扫描样品来观察物质微观形貌表征。具体而言，电子枪发射出的电子束经过聚焦后汇聚成点光源；点光源在加速电压下形成高能电子束；高能电子束经由两个电磁透镜被聚焦成直径微小的光点，在透过最后一级带有扫描线圈的电磁透镜后，电子束以光栅状扫描的方式逐点轰击到样品表面，同时激发出不同深度的电子信号。此时，电子信号会被样品上方不同信号接收器的检测器接收，通过光电倍增管同步传送到电脑显示屏，形成实时成像记录并进行分析。综合而言，扫描电镜具有景深大、分辨率高,成像直观、立体感强、放大倍数范围宽以及待测样品可在三维空间内进行旋转和倾斜等特点，目前已被广泛应用于生命科学、物理学、化学、司法、地球科学、材料学以及工业生产等领域的微观研究。 图表1：扫描电镜原理图（以次级电子作为电子信号举例） 资料来源：Antpedia，中邮证券研究所 图表2：氮化硅扫描电镜成像图（半导体领域）图表3：癌细胞扫描电镜成像图（生命科学领域） 资料来源：中科科仪官网，中邮证券研究所资料来源：中科科仪官网，中邮证券研究所 扫描电镜按照电子枪种类可分为钨灯丝/六硼化镧灯丝/热场发射/冷场发射扫描电镜。电子枪的必要特性是亮度高、电子能量散布小，常用的电子枪有钨灯丝（热发射）、六硼化镧灯丝（热发射）、热场发射、冷场发射四种。场发射扫描电镜的分辨率、亮度等性能指标通常要优于热发射扫描电镜，但使用条件往往更为严苛、价格更为昂贵。 图表4：扫描电镜分类（按电子枪种类划分） 资料来源：Antpedia，聚束科技，中邮证券研究所 图表5：四类电子枪性能和参数对比 亮度 交叉斑 工作温度 逸出功 电流密度 电子枪 分辨率 使用寿命(小时) (A/cm2*sr) (μm) (K) (eV) （A/cm2） 钨灯丝 1E5 20-40 2650-2750 4.4-4.5 3nm 1.3 100左右 六硼化镧灯丝 1E6 7-15 1750-1850 2.0-2.9 2.5nm 25 >500 热场电子枪 1E8-1E9 0.01-0.02 300 4.1 <1nm 50K 10000 冷场电子枪 5E8 0.02-0.04 1750-1800 2.5-2.9 1nm 500 >10000 资料来源：中科科仪官网，中邮证券研究所 扫描电镜的核心性能指标为分辨率。对成像而言，它是指能分辨两点之间的最小距离；对微区成分分析而言，它是指能分析的最小区域。扫描电镜的分辨率通过测定图像中两个颗粒（或区域）间的最小距离来确定的，在已知放大倍数的条件下，把在图像上测到的最小间距除以放大倍数所得数值即为分辨率。根据分辨率的不同，场发射扫描电镜可以分为极高分辨（XHR）、超高分辨（UHR）、高分辨（HR）、入门级（EL）这四个级别。 图表6：扫描电镜分类（按分辨率划分） 资料来源：钢研纳克公众号，中邮证券研究所 注：六硼化镧灯丝扫描电镜未在此图中展示 产业链下游方面，我国的扫描电镜主要应用于主要用于纺织、化工、印染、仪器仪表、材料分析、教学科研等许多领域。其中材料、化工领域是最大的应用市场，2020年市场占比达40.8%，其次为生物、医学领域，2020年市场占比为33.5%。 图表7：2020年中国扫描电镜下游消费结构 3.3% 22.4% 40.8% 33.5% 材料、化工生物、医药教学及研究其他 资料来源：华经产业研究院，中邮证券研究所 1.2我国扫描电镜市场规模约19亿，进口依赖度高 2020年我国电子显微镜市场规模约为26.13亿元。据SDI统计，2015-2020年全球电子显微镜市场规模分别为2108/2260/2413/2545/2689/2917百万美元，复合增长率达6.7%。若以中国表面科学仪器市场规模占比作为电子显微镜市场规模占比进行估算，则可知2015-2020年中国电子显微镜市场规模分别为230/255/280/303/328/370百万美元，复合增长率达10%。若以2022/12/1日美元兑人民币汇率换算，2020年我国电子显微镜市场规模约为26.13亿元。 图表8：全球电子显微镜市场规模呈稳健增长图表9：我国电子显微镜市场规模呈稳健增长 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 201520162017201820192020 10% 8% 6% 4% 2% 0% 400 350 300 250 200 150 100 50 0 201520162017201820192020 14% 12% 10% 8% 6% 4% 2% 0% 全球电子显微镜市场规模（百万美元，左轴）同比增速（%，右轴） 资料来源：SDI，中邮证券研究所 中国电子显微镜市场规模（百万美元，左轴）同比增速（%，右轴） 资料来源：SDI，中邮证券研究所 注：中国电镜市场规模计算方式为：全球电镜市场规模*中国表面科学仪器市场规模/全球表面科学仪器市场规模 2020年我国扫描电镜市场规模约为19.34亿元。全球电子显微镜常见的有透射电子显微镜、扫描电子显微镜、反射电子显微镜三类，根据智研咨询整理，2021年扫描电子显微镜是其中最大的种类，占比达74%左右。假定2020年扫描 电子显微镜占比与2021年相同，则可简单测算得到2020年中国扫描电镜市场规 模约为19.34亿元。 26% 74% 图表10：扫描电镜是电子显微镜中最大的种类，占比达74%左右 扫描电子显微镜其他 资料来源：智研咨询，中邮证券研究所 扫描电镜进口依赖度高，海外厂商市场份额超90%。具体份额方面，化工仪器网对2021H2的国内扫描电镜中标情况进行了不完全统计，从数量来看，进口仪器/国产仪器/其他的中标数量分别为69/3/3套，占比分别为92%/4%/4%。从金额来看，进口扫描电镜的中标金额为19875.8万元，国产扫描电镜的中标金额为 866.5万，占比亦为92%与4%。需要注意的是，虽然两者占比相同，但并不意味着国产扫描电镜与进口扫描电镜的单价相仿，造成该现象的原因主要是国产厂商聚束科技以757.5万元的高价中标1台扫描电镜，再叠加低数量基数的影响，才造成国产数量占比与国产金额占比相近的结果。 4%4% 图表11：2021H2国产扫描电镜与进口扫描电镜中标数量占比（不完全统计） 图表12：2021H2国产扫描电镜与进口扫描电镜中标金额占比（不完全统计） 92% 进口数量占比国产数量占比其他数量占比 92% 4%4% 进口金额占比国产金额占比其他金额占比 资料来源：化工仪器网，中邮证券研究所注：其他属于品牌或金额不具代表性的类别 资料来源：化工仪器网，中邮证券研究所注：其他属于品牌或金额不具代表性的类别 事实上，国内厂商所占份额应比化工仪器网所进行的不完全统计高一些。中科科仪作为国产扫描电镜引领者，于1975年成功研制我国第一台扫描电