(报告出品方/作者:海通证券,张恒晅)
1.红外赛道领军企业,多元一体化民营军工集团
1.1红外细分行业龙头,布局完整武器系统产业链
高德红外是国内领先的红外热像产品的研发、生产及销售企业。公司主营业务领域涵盖红外焦平面探测器芯片、红外热像整机及以红外热成像为核心的综合光电系统、新型完整武器系统和传统非致命性弹药及信息化弹药四大业务板块。年7月公司在深交所上市。
截止年末,公司第一大股东为武汉市高德电气有限公司,其持有8.54亿股,持股比例36.39%,为公司控股股东。黄立为公司实际控制人,其直接持有6.36亿股,持股比例27.10%,并同时持有高德电气97%股权。
1.2以红外为核心,全产业链布局
多年来公司专注主业,深耕红外为核心的高科技行业,现已构建起从底层红外核心器件,到综合光电系统,再到顶层完整装备系统总体的全产业链科研生产布局,通过建立雷达、激光等数十个研究室,公司已实现红外夜视、侦察、制导、对抗等多层次应用,并大力拓展红外热成像技术在消费电子、智能家居、智能测温、安防监控、警用执法、交通夜视等各类民用领域的市场应用。
红外热成像仪及综合光电系统为公司主要业绩来源。年公司红外热成像仪及综合光电系统板块营收26.15亿元,占比74.72%,贡献毛利16.97亿元,占比86.70%,为主要的营收及毛利来源。
1.3规模效益产生,公司利润大幅增长
近年来红外技术民用市场广阔。年由于新冠疫情,公共卫生应急领域对红外技术的需求进一步提升。公司依托全产业链布局及晶圆级封装探测器芯片的批产优势,推进红外技术在新兴应用领域的快速发展,助力疫情防控。年公司实现营收33.34亿元,同比增长.52%;实现归母净利润10.01亿元,同比增长.59%。年,疫情防控进入常态化阶段,在防疫测温产大幅减少的情况下,公司红外探测器芯片、型号产品及民品等销售规模仍实现持续增长态势,公司实现营收35.00亿元,同比增长4.98%;实现归母净利润11.11亿元,同比增长11.00%。
规模效益导致公司利润增长幅度明显,期间管理费用率降低。年公司毛利率为59.20%,(同比+10.56pct),我们认为主要系公司产品结构调整以及主营产品销售大幅增长带来的规模效应,年公司毛利率55.93%(同比-3.27pct),我们认为主要受市场竞争因素影响。期间费用率方面,公司21年销售费用率2.50%(同比-0.88pct),主要系受国际环境影响境外客户代理费用下降;管理费用率6.06%(同比+0.92pct),主要系公司调整薪酬结构增加人工成本增加所致;财务费用率-0.11%(同比-0.17pct),主要系购买大额存单导致的利息收入增加。
研发支出稳定增长,产品创新持续推进。公司高度重视技术和产品研发,年由于并购汉丹机电,研发支出大幅增长,而后四年保持稳定增长,年公司研发支出3.71亿元(同比+9.09%)。公司研发团队在各个研究领域不断实现技术创新,红外探测器向阵列规模更大、像元尺寸更小、灵敏度(NETD)更高、热响应时间更短方向延伸,封装技术从芯片级(金属、陶瓷)向晶圆级、像元级发展,由单色向双色/多色升级。在以红外热像为核心的高科技完整武器系统领域形成独有的技术优势。
2.红外热像仪行业:军转民用,前景广阔
红外热像仪通过探测目标物体的红外辐射,然后经过光电转换、电信号处理及数字图像处理等手段,将目标物体的温度分布图像转换成视频图像。红外热成像技术可以在完全无光的情况下,突破雾霾、烟尘等恶劣环境影响,观测到十几公里乃至上百公里以外的目标,具有作用距离远、抗干扰性好、可全天候、全天时工作等优点,是当今夜视、夜战、精确打击的核心技术,广泛应用在国防高科技、民用市场等领域。
2.1红外探测器为核心器件,技术门槛较高
红外热像仪的核心部件是用来探测、识别和感知红外辐射的红外探测器。其设计、生产及研发涉及到材料、集成电路设计、制冷和封装等多个学科,技术难度较大,而探测器的水平直接决定了最终形成的可见图像的清晰度和灵敏度。红外探测器可以分为制冷型探测器和非制冷型探测器。
制冷型探测器:灵敏度高,多为军用。工作温度一般在80K~K,低温可以降低热激发产生的载流子,暗电流较小,从而降低探测器的噪声;制冷在一定程度上也可减少禁带宽度,从而加大截止波长。制冷红外探测器的常用材料有碲镉汞(HgCdTe)、量子阱(QWIP)、锑化铟(InSb)、二类超晶格(T2SL)四种。整体而言,制冷型红外探测器灵敏度较高,探测距离远,但体积大、价格贵,且制冷器的寿命只有约h,应用场合受限,更多地运用在军事领域。
非制冷型探测器:性价比高,民品市场广阔。由于需要低温制冷工作,制冷型红外探测器应用场合受限。非制冷探测器在军用领域可应用于单兵装备等。而在民用领域,非制冷型红外探测器更是有着广阔的应用前景。市面上主流的非制冷红外探测器均为焦平面阵列,设计和生产过程难度很高,目前全球仅有美国、法国、以色列、中国等少数国家能够掌握非制冷红外探测器核心技术。
氧化钒是非制冷红外探测器主流。非晶硅(α-Si)和氧化钒(VOx)是非制冷型红外探测器的两大主流敏感材料。其中多晶硅材料NETD通常不如氧化钒材料,因此目前国际主流的非制冷探测器材料为氧化钒,其市占率约75%。
2.2发展趋势:小像元、大面阵,晶圆及像元级封装
减小像元间距、提高面阵规格是当前发展趋势。对于红外探测器而言,主要有三大评价指标:阵列规模、像元尺寸和噪声等效温差(NETD)。小像元能够使探测器小型化,提高系统分辨率,增加探测距离,10μm像元间距探测器比15μm的探测距离远20%以上。大面阵探测器覆盖的场景更广阔,观察的细节更丰富,能满足某些高性能要求的应用。
封装技术迭代推动技术降本。红外探测器的成本和体积等是限制其应用的关键因素,其中封装成本在整个探测器研发成本中占比超过50%。常用的封装技术包括:金属封装、陶瓷封装、晶圆级封装和研制中的像元级封装。目前国内厂商广泛采用的晶圆级封装提高了批量生产的效率并能将封装成本从千元量级降至百元量级。我们认为,随着晶圆封装技术的推广及规模效应的显现将推动红外探测器成本逐步下降,高性价比红外探测器产品能催生丰富的民品应用,带动民品市场高速增长。
2.3军用场景丰富,市场规模稳定增长
军事领域作为红外热像仪最早的应用领域,其最重要的应用是昼夜观察和热目标探测。自年美国AIM-9B“响尾蛇”空空导弹采用了红外导引技术以来,军事应用一直是红外探测器的重要市场,主要包括单兵夜视装备、导弹引导头、光电吊舱、车载辅助驾驶等。
2.3.1单兵夜视装备:国内渗透率有待提升
古今中外的战场上,人们十分重视利用夜幕掩护,夺取白天难以取得的战果。夜视器材赋予军队24h全天候作战能力,对提高机械化部队的灵活性十分重要。随着技术发展,夜视仪根据原理可分为:主动式红外夜视仪、微光夜视仪和红外热成像仪,其中红外热成像仪拥有透过雨雾观察的能力,尤其适合夜间观察,优势明显。目前单兵红外热成像装备主要包含枪瞄、手持夜视仪以及夜视头盔三种类型。手持夜视仪及夜视头盔又可分单目及多目类型。
美军特别看重非制冷焦平面阵列的红外热成像瞄准系统(TWS),据《非制冷红外成像技术发展动态及其军事应用》李其昌等著,在海湾战争期间,其每名士兵平均装备1.7套TWS,这些热瞄准系统可以大幅改善士兵监视、瞄准和战斗的性能。截止年美陆军单兵夜视仪人均达到1.4件,普及率较高。目前美国较为先进的单兵夜视仪为GPNVG-18,其四眼结构可换取更大的视野。此外,自4年以来,仅英国BAE系统公司已经获得了价值超过10亿美元的热瞄准系统生产合同,向陆军交付了超过10万套武器热瞄准系统。
与美、英等发达国家对比,目前我国军队红外热像仪配备相对较少,据《夜视仪在单兵观瞄系统中的应用》史训豪著,主要包括QTS11式单兵综合作战系统等,夜视装备水平基本刚刚达到美军PVS-15夜视仪水平。在国家积极推进军队信息化及武器装备现代化建设的大背景下,在军民融合式发展的战略引导下,在军费增长的助推下,未来国内单兵红外装备市场将持续增长。同时,鉴于各波段自有优势,多波段图像融合技术的应用将成为夜视仪发展的主要趋势。
2.3.2红外制导:“发射后不管”决定其重要地位
红外制导在精确制导中占有重要地位。精确制导武器指直接命中概率大于百分之五十的制导装备,具有命中精度高、杀伤威力大、总体效能高、可实施远程精确打击的特点。据《光学制导技术发展综述》付联效等著,海湾战争中以美国为首的多国部队用8%的精确制导武器击毁了80%的敌方目标,而后精确制导武器在战争中的使用量不断上升。
导引头是精确制导武器系统的核心,据《防空导弹成本与防空导弹武器装备建设》单绍敏著,导弹的制导分系统和稳定控制分系统成本之和占导弹总成本约40%-60%。红外制导技术在制导精度、抗干扰性、隐蔽性和效费比等方面有很大优势,能使导弹具有“发射后不管”的作战能力,在精确制导中占有重要的地位。据《红外成像制导技术的应用研究》张旗著,-年期间,作战飞机损失数目超过架,其中90%是被红外制导导弹击中。
空-空弹
红外技术用于制导武器最早是由空空导弹开始,年美国开始研制红外制导空空导弹,年“响尾蛇”AIM-9B开始装备部队,最大射程11km。红外制导的应用大大提升了空空弹的智能化水平和精确打击能力。
传统的红外型空空导弹为了追求远探测距离,其导引头都采用了高灵敏度的制冷型红外探测器,但整套设备体积大、工作过程复杂、成本高。目前非制冷红外成像技术得到了越来越多的重视,未来在复合制导空空导弹上有望应用非制冷红外探测器。
反坦克导弹
传统肩射式反坦克导弹均是指令制导的,为了命中坦克,射手必须瞄准目标并且引导导弹飞行。发射这样的导弹通常会发出很大的声响,烟雾及碎片会从导弹的发射管尾部冲出,敌人很容易发现导弹的来源并进行打击。第一种真正意义的“发射后不管”的反坦克导弹是美国研制的“标枪”(FGM-),其主要装备方式是单兵便携,也可以安装在轮式、履带、和两栖车辆上,全系统总重22.5kg,有效攻击距离2km,可以全天候作战。其外部结构主要包括发射筒、导弹和瞄准装臵,内部结构包括红外成像导引头(64×64碲镉汞阵列)、制导部、战斗部、折叠翼、发动机、控制部和舵片。自年首次在美军正式服役,“标枪”已成为美国步兵反坦克武器的主力,在美军和19个盟国和地区广泛使用,据ARMY-TECHNOLOGY网站,美国迄今为止共生产了多枚导弹及10个发射装臵,俄乌冲突中也有“标枪”的身影。
许多国家都在研制或采购“发射后不管”反坦克导弹,除“标枪”外,还有以色列的“长钉”、法国的MMP、日本01式、俄罗斯的短号反坦克导弹等。但这种导弹的研制并不容易。曾经受限于国力,我军步兵部队未广泛配发反坦克导弹。近年来,随着我国反坦克导弹技术实力提高,“红箭”家族不断壮大,中国版“标枪”——“HJ-12”于年在欧洲首次公开展示,打破了技术垄断。HJ-12采用非制冷红外焦平面成像导引头夜间射程2km以上,具备“发射前锁定”和“发射后不管”的能力,能以攻顶模式摧毁目前任何现役坦克。除我军装配以外,HJ-12E也成功出口海外,敲开了国际市场的大门,我们认为未来有望持续放量。
空地弹、巡航弹等
红外成像制导技术也大量用于近程空对地导弹的制导以及中、远程空对地导弹(包括空射巡航导弹)的末端制导。采用红外成像制导技术的近程空对地导弹的典型代表是美国AGM-65G“小牛”空对地导弹。
美国于2年编队飞行的巡航导弹SLAM-ERATA可进行自动目标捕获,如,其红外成像导引头取自AGM-65F幼畜导弹,并包括自身处理器和跟踪算法软件,利用GPS辅助惯导自主飞向目标区域。
2.3.3光电吊舱:实现“广域搜索、远程侦察、精准打击”
光电吊舱主要安装于各型号载机上,将各种不同类型和功能的航空侦察设备集整在一起,使设备具有灵活性和通用性。根据载机平台不同,光电吊舱可分为固定翼作战飞机机载光电吊舱、直升机机载光电吊舱、无人机机载光电吊舱等。根据使用需求,光电吊舱可分为:光电探测与对抗系统、辅助导航系统、情报侦察和监视系统、搜索跟踪瞄准系统。世界上许多国家,如美国、以色列、法国和英国等都在积极研制并装备各种型号的机载吊舱系统以提高军事侦察能力。
国内光电吊舱的研制起步较晚,21世纪初,随着机载设备需求量进一步增多,许多企业和单位进入机载吊舱研究领域,如长春光机所、中国航空第一集团、高德红外等。年中航集团推出“WMD-7”昼夜瞄准吊舱,集合可见光、红外、激光于一体,近年来长春光机所已研制多型号光电吊舱可应用于民用、无人机等。
除航空侦察外,目前光电吊舱的应用领域已扩展至环境监测、资源调查、测绘勘探、视频转播等民用领域。为了提高目标探测能力,未来光电吊舱中的红外探测器也将继续向多波段、大面阵、高灵敏度发展,采用碲镉汞、Ⅱ类超晶格等材料,减少体积、降低成本,提升系统性能,实现更高精度目标定位。
2.3.4车载辅助驾驶:非制冷红外辅助驾驶仪基本取代微光夜视技术
车载辅助驾驶仪能够有效支持部队全天时、全天候作战。三大夜视技术中,人造光源技术采用主动照射方式,容易暴露自身,在现代军事上很少采用;微光夜视车辆辅助驾驶仪利用微光像增强器将目标场景反射的微弱月光、星光、大气辉光等放大,从而获得可供人眼观察的明亮场景图像,是最早得以应用的车辆辅助驾驶装备;非制冷红外技术在90年代中期已开始应用于战车驾驶,4年美、英开始采用非制冷热成像辅助驾驶仪替代原有的微光夜视辅助驾驶仪。目前升级换代已基本完成,非制冷红外热像车辅已成为美、欧等军最主要的夜间驾驶仪。
2.3.5全球军品市场规模稳定增长
军用红外产品方面,全球市场规模处于稳定增长趋势。从上世纪70-80年代起就逐步应用于海陆空战场上,红外热成像技术作为夜战和精确打击武器系统中的核心技术,红外装备精良与否将直接决定和影响着武器现代化水平。根据睿创微纳招股书援引自MaxtechInternational及北京欧立信咨询中心预测,年全球军用红外市场规模将达到.95亿美元。
出于红外热成像仪的军事敏感性,西方发达国家对于红外成像采取严格的技术封锁及产品禁运政策。具体来看,行业的竞争主体集中在美国、法国、英国和以色列等国,其中美国以强大的科研优势保持领先,在国际军品市场占据绝对主导地位。据睿创微纳招股书援引自MaxtechInternational统计,年全球军用红外热成像仪系统市场中,北美占50%,欧洲占18%,亚洲地区目前市场份额占12%,未来市场空间广阔。
当前地缘政治格局复杂,未来我国军费支出仍将保持稳定增长态势。我们认为,短期内,国际经济环境仍将较为严峻,强国必先强军,未来我国军费支出仍将保持稳定增长态势。年我国国防支出预算(中央本级)为1.45亿元、同比增长7.02%,这是中国军费时隔2年之后,增幅再次突破7%。国防费投入的持续增加,奠定了军工行业景气基础,我们预计未来我国国防费投入将持续稳定增长。
武器装备建设是我国国防投入的重点,而国防信息化建设为装备费的主要支出之一。十四五规划提出加快武器装备现代化,加快机械化信息化智能化融合发展,加速武器装备升级换代和智能化武器装备发展。我们认为,红外装备能丰富作战场景,有效提升军队作战能力,将受益于行业高景气,需求保持快速增长。
2.4技术降本推动新应用拓展,民品市场规模快速提升
随着晶圆级封装的推广及规模效益的显现,非制冷红外热像仪的平均成本已经大幅下降,同时未来有望持续降低。技术降本将使得红外热像仪在未来拥有更广泛的民用场景。目前红外热像仪产品已应用于工业测温、消防安防、个人消费、医疗检疫等诸多领域。我们认为,未来将有物联网、辅助驾驶等更多新兴市场需求成为红外成像市场新的增长极。
使用场景的拓展驱动红外热像仪的民用市场保持较快的增长速度,其增长幅度要远大于军用领域。据睿创微纳招股书援引自MaxtechInternational,年全球民用红外市场规模将达74.65亿美元。
2.5把握机遇,中国厂商迅速崛起
国际方面,FLIR为全球龙头。而国内厂商已实现了红外核心探测器技术自主可控,具备从探测器到红外整机产品的全产业链生产能力,市场份额也随之迅速扩大。年,在全球十强中,中国厂商已占据四席,分别是高德红外、海康威视、睿创微纳和大立科技,合计占比约44%,其中高德红外份额达17%。据高德红外