质谱仪行业报告：产业升级时期的黄金赛道，国产替代趋势加快

行业研究|深度报告 看好（维持） 产业升级时期的黄金赛道，国产替代趋势加快 ——质谱仪行业报告 中小市值行业 国家/地区中国 行业中小市值行业 报告发布日期2023年04月21日 核心观点 质谱仪技术壁垒高，下游应用广泛，预计国内2026年市场达230亿：质谱仪是检测离子质量的精密仪器，核心部件技术壁垒极高，其中以离子源与质量分析器最为关键。质谱仪相较于其 他仪器拥有灵敏度高，分析范围广，分析效率高等特点，被称为科学仪器的皇冠，广泛地运用于生物医药，食品安全，环境监测等领域。根据Transparency的测算，2021年全球质谱仪市场达77亿美元，预计2025年全球质谱仪器市场将达到112亿美元。根据我们预测中国质谱 仪市场2026年将达约230亿人民币。 受历史影响国内技术有较大差距，国产厂商逐渐赶超替代趋势加快：目前国内外公司质谱仪技术差距明显，差距主要体现在核心零件性能差距明显，产品布局体系不够完善，市场客户认可 不足三方面，国内市场仍被赛默飞，安捷伦，岛津等世界巨头垄断。国内政策不断支持科学仪器行业发展，国内企业逐渐发力，在高端技术上不断实现突破。进口依赖度从2017年的84.47%下降到2021年的73.36%，国产替代趋势明显。 中国与80年代日本处于相同产业转型时期，精密仪器成为产业升级必备品：通过研究对比， 中国现况与80年代日本有较多相似之处，同样经历产业升级转型的趋势，对比日本发展的经 验，在产业重构的过程中，高端的精密仪器是必不可少的工具，而质谱仪是21世纪精密仪器的翘楚。而中日的发展差异决定了未来中国以内需为主导，高端制造的国产化替代将是主线。 对标世界巨头，平台化发展是仪器公司必经阶段，具体实现路径有所不同：通过研究国际仪器巨头公司的成长路径，平台化是企业发展的必经之路，但是实现平台化的路径主要分为以岛津 为代表的先垂直发展技术再平台化横向发展，与以安捷伦为代表的先平台化发展后垂直深耕两种模式。国内仪器行业可以对标这两类模式的公司分别为禾信仪器与聚光科技。 禾信仪器：专注时间飞行领域正向研发的国产化质谱仪“专精特新”小巨人。公司是国内唯一一家以质谱仪研发生产为主业的上市公司，创始人周振博士曾参与研发全球第一台分辨率达 20000以上的垂直引入反射式飞行时间质谱仪，多年来带领研发团队在飞行时间质谱细分技术领域达到国内领先。目前公司主要产品为SPIMS系列与SPAMS系列，主要用于大气污染物的在线解析，公司不断研发新品，向工业，食品安全，生物医学领域拓展。目前公司大力投入研发四级杆时间飞行质谱仪（Q-TOF），在国内具有稀缺性，未来有望在临床医疗领域拓展应用。 聚光科技：国内仪器行业平台化龙头公司。公司起步于工业过程分析及环境监测，后布局临床 质谱和高端科学仪器领域。目前子公司谱育科技已实现了重大突破及产业化成果，掌握了离子阱，四级杆，三重四级杆，飞行时间等多个质谱分析技术，产品矩阵完善。公司自2019年以来业绩波动较大，主要原因系受PPP业务影响较大。公司已经剥离PPP业务，摆脱历史包袱，将主业聚焦到科学仪器方向，多年研发成果逐渐贡献业绩，高端化转型成果初显。 投资建议与投资标的 质谱仪行业国内外差距逐步减小，国产替代趋势明显，建议关注坚持正向研发，拥有飞行时间领域技术优势的禾信仪器(688622，未评级)、国产质谱仪平台化公司龙头聚光科技(300203，未评级)。 风险提示 新技术开发不及预期，国内质谱仪市场需求不及预期，高端零部件供应链风险，市场竞争加剧的风险，假设条件变化影响测算结果 邢立力xinglili@orientsec.com.cn 执业证书编号：S0860522070001 韩冰hanbing@orientsec.com.cn 执业证书编号：S0860522090003 路天奇lutianqi@orientsec.com.cn 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 目录 1、质谱仪是一种终极的检测手段，下游应用广泛6 1.1质谱技术壁垒高6 1.2质谱仪下游应用市场广阔13 2、海外龙头垄断，国内水平仍有差距14 2.1全球质谱市场发展14 2.2国内质谱仪发展16 3、产业转型下的中日对比20 3.1日本的产业转型21 3.2中国的相似之路25 3.3“先端计划”：日本21世纪仪器技术的重新赶超27 3.4国内政策频出，推动国产化进程30 4、海外公司发展经验借鉴33 4.1岛津制作所：深耕X射线发展，横向拓展多行业仪器34 4.2安捷伦：并购驱动高速成长40 5、相关公司介绍44 5.1禾信仪器：专注时间飞行领域正向研发的国产化质谱仪“专精特新”小巨人44 5.2聚光科技：国内仪器行业平台化龙头公司53 投资建议57 风险提示57 图表目录 图1：质谱仪概念图6 图2：质谱仪原理6 图3：Q-TOF结构介绍10 图4：质谱仪分类11 图5：2020年全球质谱仪下游应用比例13 图6：2015-2020年下游行业CAGR13 图7：中国质谱仪行业需求14 图8：全球质谱仪市场规模14 图9：2020年全球质谱仪竞争企业15 图10：2015-2020全球各地区质谱仪增速（百万美元）15 图11：1997-2016年质谱仪专利申请数量16 图12：1997-2016年质谱仪核心专利来源16 图13：国外质谱仪发展历史17 图14：国内外企业产品布局对比18 图15：2020年高校、科研院所和企业购置质谱仪和相关设备比例19 图16：2020年质谱仪进口国家分布20 图17：国内质谱仪规模及增速20 图18：进出口规模和进口依赖度20 图19：日本基建支出与增速（百万日元）21 图20：日本房价与CPI21 图21：日本的产业转型政策21 图22：1990年相较1970制造业增加值分行业占比变动情况22 图23：日本制造业结构调整22 图24：日本出口结构23 图25：日本制造业出口指数23 图26：1975-1984年日本股市分行业股指涨跌幅24 图27：岛津制作所股价(日元)24 图28：日本电子股价（日元）24 图29：1974-1985年精密仪器指数VS日经225指数24 图30：日本科研经费占GDP比重（百分比）25 图31：中国研发支出占GDP比重（百分比）25 图32：中日人均GDP25 图33：中国各产业占GDP比例25 图34：日本各产业占GDP比例25 图35：中国城镇化率（百分比）26 图36：中国与日本贸易依存度26 图37：城镇居民收入与消费性支出（元）26 图38：日本对华科学光学仪器出口（百万美元）27 图39：美国对华高科技产品出口（百万美元）27 图40：先端计划制定和发展历程28 图41：先端计划实施方案28 图42：2004-2016年日本先端计划及中国重大科研仪器研发项目资助情况对比29 图43：NexeraUCPrep半制备型超临界流体色谱系统29 图44：2022年政府质谱仪招标金额32 图45：2022年政府电子显微镜招标金额32 图46：2022年质谱仪采购单位金额占比33 图47：2022年进出口质谱仪数量占比33 图48：岛津发展模式33 图49：安捷伦发展模式33 图50：理化器械目录表34 图51：教学用X射线装置35 图52：NEWAURORA号37 图53：岛津关键仪器37 图54：岛津研发液相色谱仪38 图55：GCMS-TQ803039 图56：岛津业绩（十亿日元）39 图57：岛津分类型营业收入（十亿日元）39 图58：岛津分类表仪器研发投入（十亿日元）39 图59：安捷伦历史40 图60：安捷伦产品42 图61：安捷伦业绩（百万美元）42 图62：安捷伦研发开支与占收入比（百万美元）42 图63：2022年安捷伦各领域市场地位43 图64：安捷伦营收占比（百万美元）44 图65：安捷伦主营业务毛利率44 图66：安捷伦2022年全球各地区收入贡献44 图67：禾信仪器发展历程45 图68：禾信仪器营业总收入48 图69：禾信仪器归母净利润48 图70：禾信仪器业务应用各领域收入占比49 图71：禾信仪器各项收入占比变化49 图72：禾信仪器费用率情况49 图73：禾信仪器毛利率与净利率情况49 图74：禾信仪器营收季节变动50 图75：聚光科技发展历程53 图76：聚光科技产品布局53 图77：聚光科技营业总收入54 图78：聚光科技公司归母净利润54 图79：2021聚光科技各业务占公司收入比重55 图80：谱育科技承担30余项重大科学仪器专项55 图81：聚光科技2018-2022H1研发投入（百万元）56 图82：聚光科技2018-2021年研发人员及增速56 表1：不同离子源适用范围8 表2：不同质量分析器区别9 表3：世界巨头在华营收18 表4：2022上半年新品发布19 表5：先端计划代表性研发成果案例29 表6：政府采购进口产品审核指导标准30 表7：国内政策梳理31 表8：设备更新改造专项再贷款项目32 表9：岛津代理设备36 表10：安捷伦收购历史41 表11：禾信仪器产品45 表12：禾信仪器核心技术50 表13：禾信仪器在研项目51 表14：核心零件国产化情况52 表15：禾信仪器募投项目进展53 表16：谱聚医疗引入红杉中国等6位投资人56 表17：聚光科技在研项目56 1、质谱仪是一种终极的检测手段，下游应用广泛 1.1质谱技术壁垒高 质谱仪是一种终极的检测仪器：质谱仪是用来测定物体质量的仪器，主要用来分离和检测不同同位素。原理是将分析样品电离为带电离子，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。在《产业关键共性技术发展指南中》，质谱分析检测技术被明确列为具有应用基础性、关联性、系统性、开放性等特点的产业关键共性技术。质谱仪具备高分辨率，高通量，高灵敏性与高准确度的特性，在复杂背景下检测低浓度的化合物能力优于其他仪器，拥有优秀的定性与定量的能力，被称为是“终极的检测手段”。 图1：质谱仪概念图 数据来源：台湾质谱协会编著：《质谱分析技术原理与应用》，东方证券研究所 离子源和质量分析器是质谱仪中最重要的部件：质谱仪通常包含进样口、离子源、质量分析器、检测器、数据监测系统等五大部分，其中最重要的是离子源与质量分析器两部分。从不同部件功能来看：1、进样口：被检测样品通过直接进样或者间接进样通过进样口导入质谱仪；2、离子源是使试样分子在高真空条件下离子化的装置。电离后的分子因接受了过多的能量会进一步碎裂成较小质量的多种碎片离子和中性粒子。它们在加速电场作用下获取具有相同能量的平均动能而进入质量分析器。3、质量分析器是将同时进入其中的不同质量的离子，按质荷比m/e大小分离的装置。4、离子检测器与数据监测系统：离子在分离后依次进入检测器中，检测器负责采集放大离子信号，经计算机内的数据监测系统处理，绘制成质谱图。 图2：质谱仪原理 进样口 •HPLC •GC •CE •注射 离子源 •EI/CI •MALDI •ESI •ICP •APCI/APPI 质量分析器 •四级杆 •飞行时间 •离子阱 •离子回旋共振 离子检测器 •MCP 数据监测系统 •服务器 •PC •软件 质谱图 数据来源：《质谱分析技术原理与应用》，东方证券研究所 离子源：离子源的种类影响质谱仪检测物质类型的丰富度，在有机物化合物分析方向由最早1918年发明的电子电离（EI），发展到适用于大分子样品的基质辅助激光电离解析（MALDI）及在常压下可以直接将液态样品离子化的大气压电离（API），而在无机物方向，电感耦合等离子体应用逐步广泛。在一百余年的发展时间中针对不同的应用领域开发出了适用的离子化方法。目前能否研发出各类离子源来适配不同的应用场景是企业的核心竞争力体现之一。 电子电离（EI）：