新材料产业深度报告：AI和机器人兴起带动新材料大发展

新材料产业深度报告：AI和机器人带动新材料大发展核心总结AI+机器人：硬件是AI机器人的核心竞争力。减速器、伺服电机、控制器、传感器、AI芯片、PCB共同构成的上游关键硬件，为机器人保驾护航。减速器：安装在机器人的关节，用于精确控制机器人动作、传输更大的力矩，主要分为RV减速机和谐波减速器。据华经产业研究院数据，2020年RV减速机需求量为47.5万台，同比增长11.2%。

市场集中度较高，其中日本企业博纳特斯克市场占有率位居第一（53%），具有绝对优势。除双环传动以外，其余厂商市场占有率均未超5%。2021年我国机器人用谐波减速器市场规模为12.1亿元，主要厂商有哈默纳科、日本新宝、绿的谐波、中技克美等。国内头部厂商近年来市占率逐年提升。减速器上游结构件主要由钢材、铜、铝等金属加工而成，目前我国谐波柔轮材料（40Cr合金钢）依赖进口，部分厂家开始研发球墨铸铁材料用于谐波钢轮。伺服电机：伺服系统是机器人实现精准定位、精准运动的必要途径，主要由伺服驱动器、伺服电机和编码器组成。据工控网数据，2022年中国伺服电机市场规模达181亿元，预计2023年市场规模将增长至195亿元。伺服电机市场集中度较高，2021年上半年国内厂商汇川技术市场份额占比第一，达15.9%，排名靠前的厂商依然以日本和中国台湾为主。稀土磁材是伺服电机制造过程中的重要原材料，供应厂商包括中科三环、金立永磁、正海磁材、宁波韵升、英洛华。控制器：相当于机器人的大脑，负责向机器发布和传递指令动作，控制机器人在工作中的运动位置、姿态和轨迹。据中商产业研究院数据，中国工业机器人用控制器市场规模由2017年的10.5

亿元上升至

2021

年的

14.7亿元，CAGR

为8.8%，预计2022年市场规模有望达到16.2亿元。

2021年日本发那科在国内市场份额为

18%，国内企业尚未形成市场竞争力，控制器国产率不足20%。

中游本体厂商倾向于自研控制器&伺服系统，包括海外三大机器人巨头：日本发那科、日本安川、瑞典ABB。核心总结传感器：分为内部传感器和外部传感器，内部传感器包括位置、速度、力、加速度等物理的传感器，主要用于测量机器人自身状态，外部传感器模仿人类感官，包括视觉、触觉、听觉、嗅觉、味觉、接近觉等传感器。根据YOLE数据统计，2015-2021年无人机及机器人传感器市场从3.51亿美元增长至7.09亿美元，复合增长率高达12.4%，其中光学传感器占比达74%。传感器原材料供应位于产业链最上游。国内供应商主要包括——光纤材料：有研新材、锐科激光；陶瓷材料：风华高科、国瓷材料、顺络电子、三环集团、中瓷电子；半导体材料：江丰电子、阿石创、沪硅产业、三安光电、北方华创、鼎龙股份；金属材料：宝钢股份、江西铜业、紫金矿业。AI芯片：包括GPU（图形处理器）、FPGA（现场可编程逻辑门阵列）和ASIC（专用集成电路）。据中商产业研究院统计，2022年全球AI芯片市场规模约在361亿美元。随着人工智能技术日趋成熟，大算力基础设施不断完善，AI商业化应用将加速落地，AI芯片需求将持续上升。PCB：在电路中起固定各种元器件，提供各项元器件之间的连接电路，由绝缘隔热、一定强度的材质制作而成的板材，是关键电子互联件，被誉为“电子产品之母”。随着AI技术的快速普及，对智能设备的数量与性能提出了更高的要求，将同步驱动PCB需求的提升。根据Prismask预测，2027年全球PCB产值将达到983.9亿美元。风险提示：

AI技术发展和需求增长不及预期；新建项目投产进度不及预期；新建项目投产进度不及预期；行业竞争加剧；国际局势动荡。相关公司硬件上游相关材料相关公司减速器RV减速器：博纳特斯克（日本）、双环传动（002472.SZ）、日本住友、飞马传动、中大力德（002896.SZ）、南通振康、智同科技、秦川机床（000837.SZ）谐波减速器：哈默纳科（日本）、日本新宝、绿的谐波（688017.SH）、来福谐波、中技克美（871601.NQ）、福德机器人大族传动钢材中信特钢（000708.SZ）、河钢股份（000709.SZ）、抚顺特钢（600399.SH）、西宁特钢（600117.SH）、方大特钢（600507.SH）、南钢股份（600282.SH）、广大特材（688186.SH）铜合金有研粉材（688456.SH）、斯瑞新材（688102.SH）、江西铜业（600362.SH）、海亮股份（002203.SZ）、楚江新材（002171.SZ）、博威合金（601137.SH）、金田股份（601609.SH）、众源新材（603527.SH）、鑫科材料（600255.SH）、电工合金（300697.SZ）齿轮双环传动（002472.SZ）轴承五洲新春（603667.SH）润滑材料统一石化、龙蟠科技（603906.SH）、中国石化（600028.SH）、中国石油（601857.SH）伺服电机汇川技术（300124.SZ）、日本安川、台达（中国台湾）、日本松下、日本三菱稀土永磁材料中科三环（000970.SZ）、正海磁材（300224.SZ）、宁波韵升（600366.SH）、英洛华（000795.SZ）硅钢材料宝钢股份（600019.SH）、望变电气（603191.SH）、首钢股份（000959.SZ）控制器/海外：日本发那科、德国库卡、瑞士ABB、日本安川国内：埃斯顿（002747.SZ）、新时达（002527.SZ）、汇川技术（300124.SZ）、信捷电气（603416.SH）、英威腾（002334.SZ）、雷赛智能（002979.SZ）、固高科技（A21624.SZ）传感器光纤材料有研新材（600206.SH）、锐科激光（300747.SZ）陶瓷材料国瓷材料（300285.SZ）、风华高科（000636.SZ）、顺络电子（002138.SZ）、三环集团（300408.SZ）、中瓷电子（003031.SZ）、麦捷科技（300319.SZ）金属材料宝钢股份（600019.SH）、江西铜业（600362.SH）、紫金矿业（601899.SH）相关公司硬件上游相关材料相关公司芯片硅片海外：信越化学、SUMCO（日本）、世创电子（德国）、SK

Siltron（韩国）国内：沪硅产业（688126.SH）、TCL中环（002129.SZ）、神工股份（688233.SH）、立昂微（605358.SH）、中晶科技（003026.SZ）、众合科技（000925.SZ）、扬杰科技（300373.SZ）、环球晶圆、有研半导体、上海合晶电子特气海外：空气化工（美国）、林德集团（德国）、液化空气（法国）、太阳日酸（日本）国内：昊华科技（600378.SH）、巨化股份（600160.SH）、雅克科技（002409.SZ）、硅烷科技（838402.BJ）、杭氧股份（002430.SZ）、凯美特气（002549.SZ）、和远气体（002971.SZ）、金宏气体（688106.SH）、华特气体（688268.SH）、正帆科技（688596.SH）、南大光电（300346.SZ）、侨源股份（301286.SZ）、胜华新材（603026.SH）湿电子化学品海外：海外：巴斯夫、默克（德国）、霍尼韦尔、英特格（美国）、住友化学、三菱化学、关东化学、Stella（日本）国内：江化微（603078.SH）、格林达（603931.SH）、晶瑞电材（300655.SZ）、飞凯材料（300398.SZ）、新宙邦（300037.SZ）、光华科技（002741.SZ），西陇科学（002584.SZ），巨化股份（600160.SH），多氟多（002407.SZ）、兴发集团（600141.SH）、上海新阳（300236.SZ）、安集科技（688019.SH）CMP抛光材料海外：Cabot（美国）、日立、Fujimi（日本）、Versum（德国）国内：安集科技（688019.SH）、鼎龙股份（300054.SZ）、江丰电子（300666.SZ）光刻胶海外：东京应化、JSR、住友化学、DONGJIM、富士胶片（日本）、杜邦（美国）国内：彤程新材（603650.SH）、晶瑞电材（300655.SZ）、万润股份（002643.SZ）、久日新材（688199.SH）、八亿时空（688181.SH）、雅克科技（002409.SZ）、容大感光（300576.SZ）、强力新材（300429.SZ）、上海新阳（300236.SZ）、南大光电（300346.SZ）、飞凯材料（300398.SZ）、广信材料（300537.SZ）光掩模板海外：Photronics（美国）、DNP、TOPPAN（日本）国内：清溢光电（688138.SH）、路维光电（688401.SH）、华润微（688396.SH）PCB电子树脂环氧树脂中化国际（600500.SH）、宏昌电子（603002.SH）、东材科技（601208.SH）、圣泉集团（605589.SH）聚四氟乙烯巨化股份（600160.SH）、昊华科技（600378.SH）、鲁西化工（000830.SZ）液晶高分子LCP普利特（002324.SZ）、金发科技（600143.SH）、沃特股份（002886.SZ）电子铜箔诺德股份（600110.SH）、嘉元科技（688388.SH）、中一科技（301150.SZ）电子玻纤纱中国巨石（600176.SH）、中材科技（002080.SZ）、宏和科技（603256.SH）、长海股份（300196.SZ）硅微粉联瑞新材（688300.SH）、华飞电子（雅克科技全资子公司）（002409.SZ）PI薄膜瑞华泰（688323.SH）、国风新材（000859.SZ）目录AI机器人：人工智能的终极形态减速器：日系厂商竞争优势高，壁垒在于原材料伺服电机&控制器：国内厂商已建立优势传感器：视觉传感器或将率先受益AI芯片：智能化的核心，带动半导体材料大发展PCB：AI浪潮下，PCB产业有望迎来重塑风险提示人工智能：驱动新一轮科技革命和产业变革人工智能（Artificial

Intelligence，AI）是利用机器学习和数据分析方法赋予机器模拟、延伸和拓展类人的智能的能力，实现听、说、读、写、学习、行动等功能，本质上是对人类思维过程的模拟，是多学科交叉融合的前沿技术。图表：人工智能的本质与技术要素资料来源：OFweek维科网，PixelSquid，国海证券研究所听语音识别机器翻译人机对话……看图像识别文字识别视频识别……思考定理证明逻辑推理人机对弈医疗诊断……创作语音合成图像合成文字合成音频合成……学习机器学习知识表示……行动机器人自动驾驶无人机……学科基础数学计算器科学控制科学脑与认知科学语言学材料科学……AI核心技术机器学习知识图谱类脑智能计算计算机视觉自然语言处理智能语音智能无人系统生物特征识别VR/AR……AI外延技术数据库数据挖掘人机交互物联网可视化芯片技术计算机系统……发展历程：处于爆发增长的新浪潮AI诞生并快速发展模型突破，初步产业化创新研究加速，技术进一步实用化1956年达特茅斯会议提出了人工智能概念1957年心理学家罗森布拉特发明感知机的模型1982年Hopfield神经网络模型提出1986年Hinton等提出反向传播算法2006年Hinton提出深度学习算法模型2012年深度学习算法在语音、图像识别上取得重大突破2016年Deepmind公司开发的AlphaGo战胜人类顶级围棋选手李世石2020年AI助力疫情防控2023年OpenAI发布的ChatGpt受到广泛关注，成为史上用户增速最快的消费级应用程序第一次寒冬1974-1980年受限于机器算力，AI研究遇冷第二次寒冬1987-1993年专家系统的应用场景局限性高，升级难且维护费用高昂，各界对于AI的高预期落空1956年达特茅斯会议上首次提出“人工智能”概念至今，人工智能已发展60余年，经历三次全球发展浪潮，目前正处于第三次发展浪潮之中。图表：人工智能发展的三次浪潮让机器具备逻辑推理能力 解决特定领域问题的“专家系统” 机器学习+深度学习+大数据第一次浪潮：1956-1974第二次浪潮：1980-1987第三次浪潮：1993-20112011年至今基础层是AI产业发展的底层基石人工智能产业链可分为上游基础层、中游技术层和下游应用层。基础层是人工智能产业的基础，主要提供算力、算法和数据；技术层是人工智能产业的核心，将基础能力转化成人工智能技术；应用层是人工智能产业的延伸，将AI技术落地到细分行业与场景。图表：人工智能产业链基础层AI芯片智能传感器云服务数据服务5G通信AI模型生产等技术层关键领域技术计算机视觉自然语言处理等语音识别关键通用技术机器学习知识图谱等应用层产品服务应用场景智能机器人智慧城市无人机等智慧医疗智慧金融智慧交通智能家居智慧零售智慧物流智能安防等云服务语音识别传统机器人：可分为工业、服务与特种机器人国际机器人联盟（IFR）根据应用环境，将机器人分为工业机器人与服务机器人两大类。其中工业机器人是指应用于生产过程与环境的机器人；服务机器人是指除工业机器人以外，用于非制造业并服务于人类的各种机器人，可分为个人/家用服务机器人和专业服务机器人。根据我国机器人市场现状，中国电子学会则进一步将机器人分为工业机器人、服务机器人、特种机器人三类。图表：机器人分类 图表：2022年机器人市场结构预测机器人工业机器人搬运机器人焊接机器人喷涂机器人加工机器人等服务机器人家用服务机器人医疗机器人公共服务机器人特种机器人救援机器人军用机器人等

20%13%

37%

42%50%

38%

全球 中国工业机器人 服务机器人 特种机器人机器人市场规模逐步扩大据中国电子学会数据，2022年全球机器人市场规模预计达到513亿美元，其中工业、服务、特种机器人市场规模分别达到195亿美元、217

亿美元和101亿美元。预计到2024年，全球机器人市场规模将有望突破650亿美元。图表：全球工业机器人销售额及增速图表：全球服务机器人销售额及增速图表：全球特种机器人销售额及增速163165138 139175210 195

23024%1%-16%1%26%11%8%30%25%20%10%

15%10%5%0%-5%-10%-15%-20%

050100150200250201720182019202020212022E2023E

2024E66

9513817221741% 250 44% 290

11622%19%25%26%15%16%0%50%45%40%35%30%050100150200250300350201720182019202020212022E2023E

2024E市场规模（亿美元）

年增长率

市场规模（亿美元）

年增长率384366 53 8210114026%13%23%25%24%23%

12019%17%0%5%

10%15%20%25%30%0204060

25% 8020%

15%

10%5%100120140160201720182019202020212022E2023E

2024E市场规模（亿美元）

年增长率历经三代演进，AI机器人崭露头角机器人主要经历了三代发展历程，即程序控制机器人、自适应机器人和智能机器人。第一代：程序控制机器人。完全按照事先装入到存储器中的程序步骤进行工作，如果任务或环境发生变化，

就要重新设计程序。这类机器人主要模拟人的运动功能，执行拿取、搬运、包装、机械加工等固定工作。第二代：自适应机器人。配备了传感器，通过视觉、触觉、听觉等传感器获取作业环境和操作对象信息，由计算机对信息进行处理与分析，对机器人发出动作指令。这类机器人能够随环境变化来调整自身行为，可应用于焊接、

装配、搬运等工作。第三代：AI机器人。第三代机器人具有类人特征，除了运动和自适应调整功能，还具有感知交互和思维能力，能自主处理复杂问题。图表：机器人的发展历程第一代：程序控制机器人第二代：自适应机器人第三代：AI机器人按实现程序设定步骤执行工作模拟运动功能，执行固定工作配备传感器，通过传感器获取作业信息，由计算机发出动作指令可随环境变化调整自身行为配备专用AI芯片与算法，拥有感知交互和思维能力，能够自主处理复杂问题AI推动机器人规模与应用双扩张2021年传统机器人的市场规模工业机器人2021年市场规模175亿美元增速26%服务机器人2021年市场规模172亿美元增速25%特种机器人2021年市场规模82亿美元增速25%智能化自动化第一产业GDP

8.8万亿元，占比7.3%农业播种、农药喷洒、果蔬采摘、自动化收割、水产养殖、畜牧业……据IFR数据及中国电子学会研究，机器人产业经过60多年的不断发展，2021年全球市场规模已超过400亿美元。我们相信未来10年在AI的加持下，机器人产业规模将迅速增长，同时AI机器人作为人工智能的实体化，将拥有更广泛的产业应用。图表：AI机器人未来的应用领域与潜在空间2022年国内生产总值(GDP)：121万亿元第二产业GDP

48.3万亿元，占比39.9%电子制造、服装纺织加工、智能化矿区机器人、建筑机器人第三产业GDP

63.9万亿元，占比52.8%交通、金融、餐饮、酒店、医疗、教育、文娱、旅游行业机器人AI机器人全面渗透三大产业……核心硬件芯片（通用芯片、专用AI芯片）、传感器、控制器、伺服电机、减速器硬件是机器人产业的核心竞争力AI机器人产业链与工业机器人产业链大致相似，上游关键零部件除减速器、伺服电机、控制器、传感器外，增加了体现算力的专用AI芯片。中游涵盖机器人本体制造以及面向应用部署服务的系统集成。下游是由不同行业领域共同形成巨大的机器人应用市场。图表：AI机器人产业链上游中游下游同时定位与建图（SLAM）、机器视觉、语言交互、操作系统与应用开发、云平台软件及集成方案机器人本体制造工业机器人焊接机器人、搬运机器人、喷涂机器人、装配机器人……服务机器人公共服务：物流机器人、送餐机器人……个人/家用服务：教育机器人、家务机器人……特种机器人安防巡检机器人、水下机器人、消防机器人……应用领域航天航空仓储物流汽车制造电子制造医疗服务家庭服务……其他硬件摄像头、电源模组、存储器、本体结构件、其他零部件工业机器人：形态以手臂为主工业机器人主要分为三大模块：传感模块、控制模块和机械模块。其中传感模块负责感知内部和外部的信息，控制模块控制机器人完成各种活动，机械模块接受控制指令实现各种动作。目前多数工业机器人为“机械臂”，和人的手臂相似，包括手部、腕部、臂部、腰部和基座，每个关节都需要共同配合以完成任务。图表：工业机器人模块组成 图表：工业机器人机械结构人机交互系统指令给定装置、信息显示装置等控制系统处理器、运动控制装置等驱动系统液压、气动、电动、机械传动等机械结构系统手部、腕部、臂部、腰部、基座感受系统主要为传感器，分为内部和外部传感器机器人-环境交互系统工作对象机械模块功能：实现各种动作，包括机械结构系统和驱动系统。核心零部件：伺服电机、减速器传感模块功能：感知内部和外部的信息包括感受系统和机器人-环境交互系统核心零部件：传感器控制模块功能：控制机器人完成各种动作，包括人机交互系统和控制系统核心零部件：控制器末端执行器（手部）小臂 手腕大臂腰部（立柱）基座（行走结构）上游零部件成本占比与毛利率双高工业机器人的上游核心零部件主要是减速器、伺服系统和控制器，是工业机器人核心技术壁垒。据亿欧智库数据，三大核心零部件的成本占总成本的60%，其中减速器成本占比最高（30%），其次是伺服系统（20%）和控制器（10%）。据亿欧智库数据，上游零部件毛利率高。减速器毛利率最高（40%），其次是伺服系统（35%）和控制器（25%）。图表：工业机器人成本结构 图表：工业机器人上游零部件毛利率35%25%15%40%15%10%5%0%25%20%45%40%35%30%减速器 伺服系统 控制器 本体制造12%28%30%20%10%60%其他上游：伺服系统机器人本体上游：控制器上游：减速器人形机器人有望成为AI的终极载体人形机器人是具有与人类似的身体结构和运动方式，并具有一定程度的认知和决策智能的机器人，是人工智能技术的主要载体。作为通用化程度高、高度集成和智能化的机器人，人形机器人既需要极强的运动控制能力，也需要强大的感知和计算能力。人形机器人主要包含四大核心技术模块：环境感知模块、智能AI芯片模块、运动控制模块、操作系统模块，其中前三大技术模块与硬件有关。图表：人形机器人三大硬件核心模块环境感知模块 智能AI芯片模块 运动控制模块各类传感器激光雷达毫米波雷达3D摄像头等五官大脑四肢控制器伺服系统精密减速器结构单元AI芯片存储器核心零部件之一：减速器18请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明减速器主要分为RV减速机和谐波减速器减速器是工业机器人的重要零部件，通常安装在机器人的关节，用于精确控制机器人动作、传输更大的力矩，主要分为RV减速机和谐波减速器。图表：工业机器人减速器谐波减速器RV减速器RV减速器谐波减速器图示结构组成通过多级减速实现传动，一般由行星齿轮减速器的前级和摆线针轮减速器的后级组成，组成的零部件较多主要由柔轮、刚轮、波发生器三个核心零部件组成，通过柔轮的弹性变形传递运动。与

RV精速器相比，谐波减速器使用的材料、体积及重量大幅度下降性能特点刚性好、抗冲击能力强、传动平稳、精度高，适合中、重载荷的应用；需要传递很大的扭矩，承受过载冲击，在设计上使用了复杂的过定位结构，制造工艺和成本控制难度较大结构简单紧凑，适合于小型化、低、中载荷的应用应用场景一般应用于机器人中机座、

大臂、肩部等重负载的位置。主要应用于机器人小臂、腕部或手部。价格区间5000-8000元/台1000-5000元/台两种减速器优势互补，应用于不同部位谐波减速器与

RV

减速器已成为高精密传动领域广泛使用的精密减速器。由于传动原理和结构等技术特点差异，使二者在下游产品及应用领域方面各有所侧重、相辅相成，应用于不同场景和终端行业。在工业机器人领域，RV减速器具有刚度好、耐冲击能力强、传动系统稳定、高精度等特点，主要用于大臂、肩部、腿部等重负载位置；谐波减速器体积小、结构简易紧凑，主要用于小臂、腕部或手部等轻负载位置。图表：RV减速器与谐波减速器对比机器人景气度提升，RV减速器需求逐步增加随着国内机器人产业的发展，带动RV减速器需求快速增长。2014年以来我国机器人产业对RV减速机的需求量呈现持续增长的趋势，据华经产业研究院数据，2020年RV减速机需求量为47.5万台，同比增长11.2%。中国RV减速机市场集中度较高。据华经产业研究院数据，其中日本企业博纳特斯克市场占有率位居第一（53%），具有绝对优势。除双环传动以外，其余厂商市场占有率均暂未超过5%。图表：2014-2020年中国机器人对RV减速器的需求量（万台） 图表：2022年中国RV减速器市场竞争格局1821.327.6

43.74642.747.502014 2015 2016 2017 201851015202530354045502019202053%14%2%3%3%4%4%5%12%纳博特斯克双环传动住友飞马中大力德南通振康智同泰川其他谐波减速器市场规模稳步增长据华经产业研究院数据，2021年我国机器人用谐波减速器市场规模为12.1亿元，预计2022年达到15.9亿元，2025年达到30亿元，2022-2025年市场规模平均增速为23.6%。全球谐波减速器市场内主要厂商有哈默纳科、日本新宝、绿的谐波、中技克美等。哈默纳科技术和专利领先，产品寿命高、故障率低、品类丰富，覆盖全球市场。国内谐波减速器厂商有30多家，头部厂商有绿的谐波、来福谐波、双环传动、大族传动等。近年来国内厂商逐渐进入下游客户供应链，市占率逐年提升。图表：国内机器人谐波减速器市场规模（亿元） 图表：2020和2021年中国谐波减速器竞争格局12.115.920.12430051015202530352021 2022E 2023E 2024E2025E

18.1%16.0%4.5%4.1%4.2%

4.7%7.7%6.1%21.0%24.7%9.0%7.4%37.0%35.5%0.0%10.0%20.0%30.0%40.0%50.0%60.0%70.0%80.0%90.0%100.0%2020年2021年哈默纳科日本新宝绿的谐波来福谐波福德机器人大族传动其他减速器产业链减速器产业链上游原材料主要包括：轴系部分、箱体、减速器附件等。产业链中游为减速器生产制造，主要包括通用减速器、专用减速器和精密减速器三类。产业链下游应用领域主要包括工业机器人、服务机器人、数控机床等。图表：减速器产业链全景图上游：原材料中游：减速器制造下游：应用领域通用减速器专用减速器工业机器人轴系部分齿轮、齿轴、轴承、轴承盖等箱体 服务机器人精密减速器减速器附件RV减速器 数控机床窥视孔和窥视孔盖 • 滤波减速器放油孔及放油螺塞 • 摆线针轮行星减游标 速器 ……通气器起盖螺钉、起吊装置等中游技术壁垒高，日本厂商竞争优势强减速器在工业机器人三大核心零部件中技术难度最大，行业高度垄断。

据GGII、中商产业研究院数据，日本纳博特斯克在RV减速器领域处垄断地位，日本哈默纳科则在谐波减速器领域处垄断地位，两家合计占全球市场的75%左右。由于其极高的技术壁垒，下游本体制造厂商对减速器环节议价能力很弱。图表：2022年工业机器人减速器竞争格局图表：工业机器人减速器主要厂商企业名称地域涉及零部件2022年营收（亿元）绿的谐波江苏苏州谐波减速器、伺服系统4.46中技克美北京谐波减速器0.34中大力德浙江宁波RV减速器8.98来福谐波浙江绍兴谐波减速器/南通振康江苏南通RV减速器/Harmonic（哈默纳科）日本谐波减速器、伺服系统29.67Nabtesco（纳博特斯克）日本RV减速器161.6260%15%10%5%10%纳博特斯克 哈默纳科 住友 SPINEA 其他精密减速器上游原材料依赖进口减速器上游主要是以齿轮、齿轴、轴承、箱体、箱盖等结构件组成，这些结构件主要由钢材、铜、铝等金属加工而成。中国工业金属产量高，能满足一般传动减速器的质量需求，但对于精密减速器，部分中游制造商选择进口。以谐波减速器为例，谐波柔轮材料基本为40Cr合金钢，国外提纯技术较高，相比国内杂质少，目前国产谐波减速器的柔轮材料基本依赖进口。钢轮材料则有所差异，国内厂商一般使用调质合金钢，而日本哈默纳科多年来使用的材料均为球墨铸铁，其产品寿命已获得长时间的验证，是保证减速器寿命的最佳选择，因此国内一些减速器厂商也开始使用这类材料。图表：2019年减速器制造商的成本构成 图表：球墨铸铁相较于合金钢的优势12%18%70%直接材料 制造费用 人工费用切削切削性能比钢好，有利于小模数齿轮的精密加工自润滑具有自润滑功能，减磨性优良，延长使用寿命导热导热系数是钢的一倍，有利于降低温升降噪可以吸收震动，降低噪音轻量比重比钢小8%，减少了减速器的重量刚度刚度大，有利于增强减速器的整体刚度润滑材料在减速器运动过程中不可或缺减速器运动过程中会发生磨损、粘滞、局部偏载等问题，需要在两个摩擦表面间使用润滑材料来减小摩擦。除了减少摩擦之外，润滑材料在减速器中还可以起到吸振、冷却、降温、散热、防止生锈和降低噪声等作用。工业机器人减速器大多选用润滑脂润滑，也有个别厂家采用润滑油润滑。润滑油是由基础油和添加剂组成，润滑脂则是由润滑油和稠化剂调制而成。相关公司——统一石化、龙蟠科技、中国石化、中国石油图表：减速器缺油导致轴承损坏实物图 图表：工业机器人减速器用润滑脂实例生产厂商产品名称稠化剂基础油产品特点日本厂商Moly脂锂基PAO、深度精制矿物油具有优异的抗磨性能和抗微动磨损性能，摩擦系数低，广泛应用于各种精密机器人减速器。目前在市场上应用广泛Vigo脂锂基PAO、深度精制矿物油极压性能优异，应用于重负荷工业机器人减速器马来西亚厂商机械手专用润滑脂复合锂基矿物油具有一定的抗微动磨损性能和极压性能中国石化长城润滑油SPI-B锂基PAO、深度精制矿物油优异的抗磨性能和抗微动磨损性能，摩擦系数低，应用于各种精密机器人减速器核心零部件之二：伺服系统&控制器27请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明伺服系统：机器人的动力系统伺服系统是使物体的位置、方位、状态等输出量，随着输入量的任意变化而变化的自动控制系统，是工业自动化的关键零部件，实现精准定位、精准运动的必要途径。

伺服系统主要由伺服驱动器、伺服电机和编码器组成，编码器通常嵌入于伺服电机。伺服系统由伺服驱动器发出信号给伺服电机驱动其转动，同时编码器将伺服电机的运动参数反馈给伺服驱动器，伺服驱动器再对信号进行汇总、分析、修正。整个工作过程通过闭环方式精确控制执行机构的位置、速度、转矩等输出变量。图表：伺服系统产品图图表：伺服系统工作原理伺服驱动器伺服电机编码器步进电机伺服电机结构组成控制精度0.36°-1.8°<0.036°低频特性低速时易出现低频振动现象运转平稳，低速时不会出现振动现象矩频特性输出力矩随转速升高而下降，较高转速时急剧下降恒力矩输出过载能力不具有过载能力具有较强过载能力运行性能开环控制，启动频率过高或负载过大易出现失步或堵转的现象，停止时转速过高易出现过冲的现象闭环控制，一般不会出现失步或过冲的

现象响应性能200-400毫秒几毫秒伺服电机更适用于机器人关节部位伺服电机在控制精度、过载能力、速度响应等方面均优于步进电机，更加适用于机器人领域。在数字控制的发展趋势下，运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。伺服电机主要由定子、转子和编码器组成，原有的控制系统上增加编码器完成闭环，通过实时的闭环信号反馈给伺服驱动器，从而实现更精密的控制。图表：步进电机与伺服电机结构与性能对比中国伺服电机市场规模增长，国内电机厂商首次登顶中国伺服电机市场规模一直保持增长趋势，受到下游工业机器人、电子制造设备等产业扩张的影响，伺服电机在新兴产业应用规模也不断增长。据工控网数据，2022年中国伺服电机市场规模达181亿元，预计2023年中国伺服电机市场规模将增长至195亿元。我国伺服电机行业市场集中度较高。据中商产业研究院，2021年上半年，排名前五厂商市场占比超过50%，国产厂商汇川技术市场份额占比达15.9%，首次排名第一。除汇川外，排名靠前的电机厂商依然以日本和中国台湾为主，包括日本安川（11.9%）、台达（中国台湾）（8.9%）、日本松下（8.8%）和日本三菱（8.3%）。图表：2018-2023年中国伺服电机市场规模（亿元） 图表：2021年上半年国内伺服电机竞争格局1331421491691811952001801601401201008060402002018 2019 2020 2021 2022 2023E15.9%11.9%8.9%8.8%8.3%46.2%汇川技术日本安川台湾台达日本松下日本三菱其他伺服电机产业链伺服电机行业的上游主要是稀土磁材和电子零部件，稀土磁材是伺服电机制造过程中必需的重要原材料。中游来看，除伺服电机制造外，伺服系统还包括伺服驱动器制造以及数控系统研发等环节。下游来看，伺服电机可以广泛应用于医疗器械、机器人制造、汽车制造和工业装备制造等领域，

具备广阔的应用前景。图表：伺服电机产业链上游原材料稀土磁材传感器中游：伺服系统制造下游应用IC和其他元器件硅钢伺服电机伺服驱动器数控系统研发医疗器械机器人汽车制造工业装备等中科三环、金立永磁、正海磁材、宁波韵升、英洛华……宝钢股份、望变电气、首钢股份、包头威丰、宁波银亿……华工科技、中航电测、森霸传感、汉威科技、敏芯股份……紫光国芯、晶方科技、长鑫存储、中芯国际、士兰微……控制器：机器人的大脑控制系统相当于机器人的大脑，负责向机器发布和传递指令动作，控制机器人在工作中的运动位置、姿态和轨迹。其中控制器是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子装置，其主要采用可编程存储器储存指令，执行诸如逻辑、顺序、计时、计数与计算等功能，并通过模拟或数字

I/O

组件，控制各种机械或生产过程的装置，是机器设备逻辑控制和实时数据处理的中心。控制器负责向伺服系统发送指令，进而带动工作机械（负载）实现特定运动。

同时电机和机械系统的多种传感器经过信号处理将实时信息反馈给控制器，控制器进行实时调整，保证整个系统的稳定运转。图表：运动控制系统组成 图表：可编程逻辑（PLC）控制器实物图控制器领域国产化率较低据中商产业研究院数据，中国工业机器人用控制器市场规模由2017年的10.5

亿元上升至

2021

年的14.7亿元，CAGR为8.8%，预计2022年工业机器人用控制器市场规模有望达到16.2亿元。欧美日厂商凭借在机器人核心技术领域的深厚积淀，占据了工业机器人控制器的大部分市场份额。据中国报告网统计，2020年全球控制器龙头发那科在国内的市场份额为16%，国内企业控制器尚未形成市场竞争力。图表：2017-2022年国内工业机器人控制器市场规模（亿元） 图表：2020年国内工业机器人控制器竞争格局1816.2日本发那科1614.716%德国库卡141210810.511.812.112.75%23%14%瑞士ABB日本安川爱普生66%史陶比尔42

6%12%OTC那智不二越0201720182019202020212022E7%11%其他本体厂商倾向于自研控制器&伺服系统控制器和伺服系统业务的重合度很高，其技术底层逻辑都是针对“控制”提供服务，故企业基本上都会覆盖伺服系统和控制器相关的业务。图表：全球工业机器人控制器&伺服系统竞争格局（单位：亿元）企业名称地域涉及零部件2021年营收控制器+伺服系统信捷电气浙江杭州伺服系统：伺服电机+伺服驱动器；控制器：PLC13.0英威腾广东深圳伺服系统：伺服电机+伺服驱动器；控制器：PLC30.1雷赛智能广东深圳伺服系统：伺服电机+伺服驱动器；控制器：运动控制卡+PLC12.0固高科技浙江衢州伺服系统：

伺服驱动器+

驱控一体；控制器：运动控制器，如GUC系列3.4本体+伺服系统华中数控湖北武汉伺服系统：伺服电机+伺服驱动器16.3广州数控广东广州伺服系统：伺服电机+伺服驱动器/本体+控制器+伺服系统汇川技术广东深圳伺服系统：伺服电机+伺服驱动器；控制器：PLC179.4埃斯顿江苏南京伺服系统：伺服电机+伺服驱动器；控制器：TRIO运动控制器30.2新时达上海伺服系统：伺服电机+伺服驱动器；控制器：SC30运动控制器、运动控制卡42.6安川日本伺服系统：伺服电机+伺服驱动器+编码器+机器人控制驱动一体机；控制器：MP系列245.0发那科日本伺服系统：伺服电机+伺服驱动器；控制器：R-J3系列374.8ABB瑞典伺服系统：伺服电机+伺服驱动器；控制器：IRC5系列+PLC1982.5核心零部件之三：传感器35请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明传感器：连接数字世界和现实世界的桥梁传感器一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出的器件或者装置，一般由敏感元件和转换元件组成。根据传感器的工作原理，可以分为物理传感器和化学传感器：物理传感器应用物理效应，如压电、磁电、光电、热电等，化学传感器则以化学吸附、电化学反应等，将被测信号的微小变化转换成电信号。图表：常见传感器分类传感器品种工作原理可被测定的非电信号力敏、热敏电阻半导体传感器电阻值变化力、重量、压力、加速度、温度、湿度、气体电容传感器电容量变化力、重量、压力、加速度、液面、湿度感应传感器电感量变化力、重量、压力、加速度、旋进数、转矩、磁场霍尔传感器霍尔效应角度、旋进度、力、磁场压电传感器，超声波传感器压电效应压力、加速度、距离热电传感器热点效应烟雾、明火、热分布光学传感器光电效应辐射、角度、旋转数、位移、转矩机器人传感器分类机器人传感器可以分为内部传感器和外部传感器，其中内部传感器包括位置、速度、力、加速度等物理的传感器，主要用于测量机器人自身状态，以实现独立行走、动态平衡、一般肢体动作等；外部传感器模仿人类感官，包括视觉、触觉、听觉、嗅觉、味觉、接近觉等传感器。图表：机器人传感器分类机器人传感器内部传感器外部传感器位置传感器速度传感器力传感器平衡传感器加速度传感器触觉传感器听觉传感器嗅觉传感器味觉传感器接近觉传感器视觉（光学）传感器机器人传感器：视觉传感器占比74%2021机器人传感器市场规模约7亿美元，其中大部分为视觉（光学）传感器。机器人用传感器与其他领域传感器有一定差异，如机器人特有的空间限制、灵敏度要求、高度集成的反馈决策系统等。根据YOLE数据，2015-2021年无人机及机器人传感器市场从3.51亿美元增长至7.09亿美元，复合增长率高达12.4%，其中光学传感器占比达74%。传感器市场高增长率表明机器人对于传感器有强烈需求。图表：传感器在机器人中应用广泛传感器产业链传感器产业链上游主要包括各类传感器制造所需原材料的供应，包括半导体材料、陶瓷材料、金属材料以及高分子材料等，中游是传感器制造企业。图表：传感器产业链上游：原材料中游：传感器制造下游：传感器应用压力传感器图像传感器光传感器……消费电子汽车电子工业电子通信电子……温度传感器湿度传感器半导体材料硅材料、砷化镓、碲化铟、锗材料、碲化铅陶瓷材料氧化铁、氧化锌、氧化铝、氧化钛、钛酸钡高分子材料高分子膜、高分子电介质金属材料铂、铜、铝、金、银、钴合金等传感器上游材料供应商传感器原材料供应位于产业链最上游。国内供应商主要包括——光纤材料：有研新材、锐科激光；陶瓷材料：麦捷科技、风华高科、国瓷材料、顺络电子、三环集团、中瓷电子；半导体材料：江丰电子、阿石创、沪硅产业、三安光电、北方华创、鼎龙股份；金属材料：宝钢股份、江西铜业、紫金矿业。图表：传感器上游材料供应商材料种类公司名称业务介绍光纤材料有研新材红外光学及光纤材料锐科激光光纤激光器及其关键器件与材料的研发陶瓷材料麦捷科技片式功率电感、滤波器及LTCC射频元器件国瓷材料从事新材料领域，集研发、生产、销售为一体的高新技术企业风华高科从事高端新型元器件、电子材料、电子专业设备等电子信息基础产品顺络电子各类片式电子元件开发、生产和销售的高新技术企业三环集团研发、生产及销售电子基础材料、电子元件、通信器件等产品中瓷电子电子陶瓷系列产品研发、生产和销售半导体材料江丰电子超大规模集成电路制造用超高纯金属材料及溅射靶材的研发生产阿石创高档薄膜材料生产、研发、销售沪硅产业全球化半导体材料集团公司三安光电半导体化合物领域全产业链布局北方华创国内集成电路高端工艺装备鼎龙股份国内光电成像显示及半导体工艺材料开发制造商金属材料宝钢股份全球领先的现代化钢铁联合企业江西铜业中国重要的钢、金和硫化工生产基地紫金矿业以金、铜等金属矿产资源勘查、开发为主营业务核心零部件之四：AI芯片41请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明AI芯片：人工智能的“心脏”人工智能的发展离不开芯片提供的算力。AI芯片是针对人工智能算法做了加速设计的芯片，是人工智能产业的关键硬件。不同于传统架构的CPU，AI芯片通过牺牲通用性，换来高效的执行效率，主流的AI芯片包括GPU（图形处理器）、FPGA（现场可编程逻辑门阵列）和ASIC（专用集成电路）。图表：AI芯片分类图表：2020年全球人工智能芯片市场占比分类特征GPU又称显示核心、视觉处理器、显示芯片，是一种专门在个人电脑、工作站、游戏机和一些移动设备（如平板电脑、智能手机等）上做图像和图形相关运算工作的微处理器FPGA它是在PAL（可编程阵列逻辑）、GAL（通用阵列逻辑）等可编译器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点ASIC指为特定用户要求和特定电子系统的需要而设计、制造的集成电路。目前主流是用CPLD（复杂可编程逻辑器件）和FPGA进行设计，它们都具有用户现场可编程特性，都支持边界扫描技术，但两者在集成度、速度及编程方式上有各自的特点13.7%36.0%20.3%30.0%CPUGPUFPGAASICAI芯片市场规模快速提升图表：2020-2023年全球AI芯片市场规模（亿美元）图表：2017-2023年中国AI芯片市场规模（亿元）据中商产业研究院数据，2022年全球AI芯片市场规模约在361亿美元。随着人工智能技术日趋成熟，大算力基础设施不断完善，AI商业化应用将加速落地，AI芯片需求将持续上升。175255490

361 01002003004005006002020 2021 20222023E4864124191427850120602004006008001000120014002017 2018 2019 2020 2021 2022 2023E深度学习引发AI浪潮，算力需求加剧根据OpenAI数据，在1960-2010年间AI模型计算量的增长速度基本和摩尔定律同步，2012年成为AI发展的分水岭。我们认为严重的供需不匹配将推动AI芯片需求率先扩张。

2012年开始，深度学习在语音识别、图像识别、NLP等领域展现出了强大的能力，开启了AI技术的实用化阶段，与此同时AI模型所需要的计算量呈指数增长，每3点4个月翻一倍。2012-2018年算力的需求已增长了30万倍，而按照摩尔定律芯片算力只增长了7倍。图表：2012-2019年算力需求增长（pfs-day，10^20次浮点计算） 图表：算力需求与供给的不匹配AI模型计算量注：OpenAI原报告引用18个月作为摩尔定律的翻倍时间，之后修正为2年。芯片算力终端应用逐步落地，催生大量AI芯片需求资料来源：《2022中国人工智能芯片行业研究报告》亿欧智库，国海证券研究所根据亿欧智库测算，中国自动驾驶行业规模增速在2022年将达到24%；智能摄像头产品出货量增速超15%；手机、平板、VR/AR眼镜等智能产品出货量也均有较大增速，催生出大量的AI芯片需求。智能终端产品种类也逐渐多样。随着服务/商用机器人、工业/数控设备、通信产品等日渐丰富，不同产品也对芯片性能与成本提出更多的要求。图表：终端产品对于AI芯片的要求功能需求：图像识别、数据融合、路径规划等功能算力要求：20-4000TOPS（L3-L5）功耗需求：中等，不过分追求低功耗可靠性要求：高成本敏感性：低功能需求：图像/视频识别、图像/视频检测等功能算力要求：4-20TOPS功耗需求：追求较低功耗可靠性要求：偏高，尤其在识别准确性方面成本敏感性：较高功能需求：图像识别、语义识别与理解、语音助手等功能算力要求：<1TOPS功耗需求：较高，家用小型产品追求更低功耗可靠性要求：较高成本敏感性：较高功能需求：图像/场景识别、拍照美化、语音助手等功能算力要求：1-8TOPS功耗需求：追求较低功耗以设备保证续航时间可靠性要求：高成本敏感性：高45请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明半导体材料是芯片的上游基础材料半导体材料是芯片的上游基础材料，按工艺环节可分为制造材料和封装材料。前端制造材料主要包括硅片、溅射靶材、

CMP抛光液和抛光垫、光刻胶、高纯化学试剂、电子气体、化合物半导体；后端封装材料主要包括封装基板、引线框架、陶瓷封装体、键合金属线等。图表：半导体材料分类大类细分类别作用前端制造材料硅片晶圆制造的基底材料溅射靶材芯片中制备的薄膜的元素级材料通过磁控进行精准放置CMP抛光液和抛光垫通过化学反映与物理研磨实现大面积平坦化光刻胶将掩模版上的图形转移到硅片上的关键材料高纯化学试剂晶圆制造过程进行湿法工艺电子气体氧化，还原，除杂掩膜版产品制造过程中的图形“底片”转移用的高精密工具化合物半导体新一代的半导体基体材料（相对于一代硅片）后端封装材料封装基板保护芯片、物理支撑、链接芯片与电路板、散热引线框架保护芯片、物理支撑、连接芯片与电路板陶瓷封装体绝缘打包键合金属线芯片和引线框架、基板间连接线AI芯片带动半导体相关材料新发展半导体产业链可以分为上游设备、材料、设计，中游晶圆制造，以及下游封装测试等三个环节，

其中半导体材料是上游环节中非常重要的一环，在芯片的生产制造中起到关键性的作用。图表：芯片生产流程及各环节所需半导体材料晶圆制造材料环节或最先受益根据SEMI数据，全球晶圆制造材料市场规模从2017年的282亿美元增长到2022年的451亿美元，年均复合增长率达9.8%。根据SEMI预测，2023年全球晶圆材料市场将增长至495亿美元。从市场结构来看，截至2020年，硅片在晶圆制造材料中占比最大，占全球晶圆制造材料价值量的35%。电子特气、光掩膜、光刻胶辅助材料、湿电子化学品占比分别为13%、12%、8%和7%。图表：全球晶圆制造材料市场规模（亿美元） 图表：2020年全球晶圆制造材料细分市场占比282330328349404451 495 5004504003503002502001501005002017 2018 2019 2020 2021 2022 2023E35%13%12%8%7%6%6%2%11%硅片电子特气光掩模板光刻胶辅助材料湿电子化学品CMP抛光材料光刻胶溅射靶材其他硅片是主流半导体基体材料，大尺寸是未来趋势半导体硅片又称硅晶圆片，是制作集成电路的重要材料，通过对硅片进行光刻、离子注入等手段，可以制成集成电路和各种半导体器件，当前90%以上的半导体产品都是由硅基材料制作而成。大尺寸硅片是硅片发展的主流趋势。硅片尺寸越大，在单片硅片上制造的芯片数量就越多，单位芯片的成本随之降低。同时，在圆形的硅片上制造矩形的芯片会使硅片边缘处的一些区域无法被利用，因此硅片尺寸越大相对而言边缘损失越小，降低芯片制造成本。目前全球主流的产品是200mm（8英寸）和300mm（12英寸）直径的半导体硅片。图表：2020年全球各尺寸硅片产品结构图表：8英寸、12英寸在不同制程中的应用情况尺寸制程应用产品12英寸（先进制程）≤10nm高端智能手机主处理器、高性能计算等16/14nm智能手机处理器、存储芯片、高端显卡、个人电脑、服务器处理器等20-22nm存储芯片、中低端智能手机处理器、数字电视、移动影像等12英寸（成熟制程）28-32nmWi-Fi蓝牙芯片、音效处理芯片、存储芯片、FPGA芯片、ASIC芯片等45-65nmDSP处理器，传感器，射频芯片，Wi-Fi、蓝牙、GPS、NFC芯片等，非易失性芯片等65-90nm物联网MCU芯片、模拟芯片、功率器件、射频芯片等8英寸90nm-0.13μm物联网MCU芯片、汽车MCU芯片、射频芯片、基站通讯设备DSP、功率器件、模拟芯片等0.13μm-0.15μm指纹识别芯片、影响传感器、通信MCU、电源管理芯片、功率器件、LED驱动IC、传感器芯片等0.18μm-0.25μmMOSFET、IGBT等功率器件，嵌入式非易失性存储芯片等7.3%25.5%67.2%6英寸 8英寸 12英寸2020年全球半导体硅片行业CR5超80%，亟待大陆厂商突破全球半导体硅片市场集中度高，技术壁垒高。根据SEMI数据，2020年全球前五大半导体硅晶圆厂商分别为日本的信越化学和胜高、中国台湾的环球晶圆、德国世创电子材料、韩国的SK

Siltron，占据全球半导体硅晶圆市场超过80%的份额。相关公司——海外：信越化学、SUMCO（日本）、世创电子（德国）