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硬科技各行業發展現狀及投資方略

2020-06-11

“硬科技”領域投資方略

如何在硬科技領域尋找出值得關注的投資標的，是我們這篇報告的寫作初衷?？紤]到對部分投資者而言，硬科技各領域仍然較為陌生，我們在第一部分對硬科技各領域目前的發展現狀作出梳理，并在報告的第二部分提出針對性的分析框架，并篩選出一系列值得關注的股票。我們認為，投資硬科技領域的相關股票，要重點選擇那些在產業鏈具備優勢，目前盈利估值匹配相對合理，并且未來盈利與估值仍然有望得到支撐的領域與公司。

一、硬科技各領域發展現狀

1.1 什么是硬科技？

硬科技（Key & Core Technology）一般是指基于科學發現和技術發明而產生的技術產品、設備和系統，其底層是科學研究支撐的，具有較高技術門檻和技術壁壘，難以被復制和模仿，有明確的應用產品和產業基礎，對產業的發展具有較強的引領和支撐作用。具體來說，包括人工智能、航空航天、生物技術、光電芯片、新一代信息技術、新材料、新能源、智能制造等領域。

1.2 硬科技各領域目前發展如何？

1.21 人工智能

過去幾年全球人工智能市場經歷了快速增長。近年來，在海量大數據獲取、大規模云計算以及先進微處理器的推動下，以機器學習和深度學習為代表的人工智能取得了重大進展。根據中國產業信息網與中國信息通信研究院的統計數據，到2020年世界人工智能將達到6800億元人民幣，復合增長率 26.2%；中國人工智能市場將達到 710 億元人民幣，復合增長率 44.5%。

從技術發展看，智能應用、機器學習近年來在人工智能領域發展勢頭最為強勁。通過追蹤各細分領域 AI 技術發生的時間、頻次以及所處的階段，來回顧近些年人工智能領域的發展變化。頻次在 5 次以上的技術包括 NLP、規范分析、預測分析、商用無人機、智能應用、智能機器人、機器學習、認知計算、神經神態網絡、圖譜分析、無人駕駛、語音識別。其中，智能應用、機器學習在短暫的萌芽期后，持續穩定的處于過熱期，這也就意味著這種新技術近年來的建設與預期持續處于高峰階段，擁有大規模的媒體報道，企業出現擴大生產的跡象，成為近年來發展勢頭最為強勁的領域。

從組織架構看，目前中國的人工智能企業主要集中在應用層，基礎層與技術層的占比較低。根據新一代人工智能戰略發展研究院統計的數據顯示，2018 年中國人工智能領域應用層企業占比 75%、技術層企業占比 22%、基礎層企業占比僅有 3%。從具體的領域看，大數據、云計算、機器學習、語音設備與自然語言處理、人臉/步態、表情識別的企業數量最多合計占比近 6 成。

1.22 生物技術

生物技術產業規模平穩上升，但全球生物產業集聚趨勢明顯，美國領跑全球。據 MarketLine 咨詢公司的 2018 年行業報告顯示，全球生物技術產業在 2018 年的總收入為 4200 億美元，在 2014 年至 2018 年期間的復合年增長率（CAGR）為 8.5％。其中，美國是全球產值最大的地區，占 2018 年總產值的 48.2％，遠高于亞太、歐洲、中東等地。

生物醫藥領域：市場規模穩步上升，但是新藥研發回報率逐年下降。根據賽迪顧問統計的數據看，2015~2019 年全球生物醫藥市場規模增速穩定在 3%以上，中國發展速度更快，穩定 8%以上；從市場規模來看， 2019 年全球生物醫藥市場規模預計達到 1.7 萬億美元，中國則有望達到 2.5 億元。然而，嚴峻的的是 2010~2018 年企業投資回報率持續下降，新藥平均成本上升。這都迫使藥品開發商擴大投資組合，通過并購來補充產品線。此外，從生物醫藥的各領域看，癌癥藥品仍是最大的醫藥市場。全球對癌癥領域新藥與新療法的投資亦遠超其它疾病領域。

生物能源領域：生物能源占可再生能源消費的 70％，在全球能源結構中繼續發揮重要作用。2017 年，全球最終能源消耗總量為 370 EJ，比 2016 年增長 2％，化石燃料依然處于能源結構中占主導地位，全球消耗的能源中有 40％來自石油和石油產品，可再生能源占全球最終能源消費總量的比重為 17.7％，比上一年下降 0.2％。其中，生物質供應量占可再生能源供應總量接近四分之三，被廣泛用于交通運輸、供暖、烹飪等多個領域。

生物農業領域：轉基因技術成為世界上采用最快的作物技術，美國，巴西，阿根廷，加拿大和印度，主要作物的采用率接近 100％。全球轉基因農作物的面積已從 1996 年的 170 萬公頃增加到 2018 年的 1.92 億公頃，增幅約為 113 倍。其中，26 個國家播種，另外 44 個國家進口。播種國家中排名前五的分別是美國，巴西，阿根廷，加拿大和印度，占全球面積的 91％。因此，生物技術使這五個國家的 19.5 億人受益，占當前全球 77 億人口的 26％。從播種內容看，四大主要的轉基因作物分別是大豆，玉米，棉花和油菜。其中，基因大豆的種植面積最大，達到 9590 萬公頃，占全球生物技術作物采用量的 50％。從全球單季作物種植面積來看，2018 年轉基因作物大豆的應用率為 78％，轉基因棉花為 76％，轉基因玉米與油菜的應用率分別為 30%與 29%。

生物制造領域：我國的生物基產業亟需進行轉型升級，生物基材料未來市場空間廣闊。目前我國的生物基產業主要集中在技術含量相對較低的大宗發酵產品，與歐美日等發達國家及地區相比，在產品的性能、精細化程度以及下游產業的衍生性上仍有一定的差距。與此同時，根據歐洲生物塑料協會和 nova-Institute 調研數據顯示，隨著需求的不斷增長，以及更復雜的生物聚合物、應用及產品的出現，全球生物基塑料產能將從 2017 年的約 205 萬噸增長至 2022 年的 244 萬噸，且市場增速在 20% 以上。

1.23 新材料

新材料產業規模不斷擴大，但高端材料寡頭壟斷現象顯著。據前瞻產業研究院的行業報告顯示，全球新材料產業在 2019 年的規模達到 2.82 億美元，同比增長 10％。中國新材料產業規模增長至 4.5 萬億元，同比增長 15.4%，預計到 2021 年有望突破 7 萬億元。雖然產業規模平穩上升，但在經濟實力、核心技術、研發能力、市場占有率方面，地區差異明顯。例如 2018 年前五大硅片供應商信越、SUMCO、Siltronic、德國 Siltronic AG、臺灣環球晶圓股份有限公司和韓國 SK Siltron Inc，產值合計占據超過 90%的市場份額。杜邦、大金、Hoechst、3M、Ausimont、ATO 和 ICI 等 7 家公司擁有全球 90% 的有機氟材料生產能力。

信息材料技術向高性能、低功耗方向發展。2019 年美國斯坦福大學的研究人員將聚合物基氧化還原晶體管與導電橋存儲器進行集成，研制出名為“離子浮柵內存”的非易失性、可尋址的突觸存儲器，為人工智能和大數據等信息技術突破提供可能；英國卡迪夫大學成功開發出一種由化合物半導體組成的雪崩光電二極管（APD），新型 APD 具有靈敏度超高、數據傳輸速度快等特點，未來有望大規模應用于激光雷達、3D 激光測繪、自動駕駛和地震預測等領域。美國華盛頓大學等通過將兩種單層二維半導體材料疊在一起扭曲，開發出可精確捕捉并操控數百激子的人工量子平臺。

生物材料領域心血管醫用材料需求最為廣泛。從應用類型來看，全球生物材料市場可以分為心血管、矯形、眼科、牙科、整形手術、傷口愈合、組織工程、神經 / 中樞神經系統和其他應用。其中，全球生物材料以骨科和心血管兩類產品的需求最大，共占全球生物醫用材料市場近 80%份額。根據世界衛生組織估計，心血管病已成為全球的頭號致死因素。而根據《中國心血管病報告 2018》的推算，我國心腦血管病現患人數約為 2.9 億，死亡率也是城鄉居民總死亡原因的首位?？紤]到全球人口老年化的增長，人類心血管和骨科疾病發病率不斷增加，未來心血管醫用材料的需求仍會較為廣泛。

新能源汽車材料領域，新型鋰電池材料不斷涌現，為開發高容量、高安全性電池奠定重要基礎。新能源汽車研發的重點與鋰電池為代表的電池材料的開發密不可分。2019 年 3 月，日本東北大學等開發出一種新的復合氫化物鋰超離子導體。該材料對鋰金屬顯示出了極高的穩定性，使鋰金屬有望成為全固態電池的最終陽極材料，催生出迄今能量密度最高的全固態電池。6 月，美國卡內基梅隆大學研究人員開發出一種容量更高、更安全的半液態鋰金屬陽極，這種陽極設計有望成為下一代電池的新范式。

1.24 新能源

全球能源轉型大勢所趨，可再生能源市場規模市場廣闊。2019 年以來德國、韓國、波蘭等眾多國家先后發布能源發展規劃，宣布向可再生能源轉型，同時，隨著太陽能發電、風能發電以及生物能源等非傳統可再生能源的成本持續下滑與技術水平逐步提高，也為再生能源市場規模的擴大提供了重要的基礎。根據美國能源信息署《2019 年能源展望》報告指出，未來 30 年，可再生能源發電將從 2018 年的 5000 億千瓦時增加到 2050 年的 1.5 萬億千瓦時。2019 年 BP 也對未來能源轉型作出了漸進與積極的兩種預測，具體數據變化，我們整理如下：

動力電池回收與梯次利用引起發達國家重視。2019 年以來，政府層面，美國、德國、日本加緊布局動力電池回收產業，與此同時，企業層面，德國大眾集團推出一款新型移動充電站，其內部電能存儲單元由二次回收的電動車動力電池組成，已在德國率先投放使用。日本本田汽車公司與美國電力公司展開合作，共同開發一個能夠將廢舊電動汽車電池集成至 AEP 電網中的新商業模式。中國北汽鵬龍、北汽新能源等企業合伙在河北省黃驊市實施了北汽鵬龍動力電池梯次利用及資源化項目，標志著動力電池梯次利用商業化得到快速發展。

1.25 半導體

2019 年全球半導體銷售放緩，內存產品銷售下滑明顯。在持續的全球貿易動蕩和產品價格周期性等因素的綜合作用下， 2019 年全球半導體銷售總額為 4121 億美元，與 2018 年相比下滑 12.1%，創下 2000 年以來全球半導體產業銷售額的最大跌幅。分產品來看，按美元價值計算，2019 年內存產品的銷售額顯著下降，與 2018 年相比下降了 32.6％，在內存類別中，DRAM 產品的銷售額下降了 37.1％，NAND 閃存產品的銷售額下降了 25.9％。而不包括內存產品的銷售額，所有其他產品的銷售額合計在 2019 年下降了 1.7％。

亞太地區是全球半導體行業收入的主要貢獻者，各區域半導體市場 2019 年銷售皆呈現下滑。從地區劃分看，2019 年亞太地區在全球的銷售占比達到 63%，遠超美洲（18%）與歐洲（10%）。其中，中國市場的半導體銷售占比最大，達到全球的 1/3。但中國本土晶片廠商的銷售額僅有約 400 億美元，中國是全球制造中心，美國則在半導體設計領域依然占據龍頭地位。此外，所有地區的年銷售額均出現下降：歐洲（-7.3％），中國（-8.7％），亞太地區/其他地區（-9.0％），日本（-10.0％）和美洲（-23.8％）。

疫情沖擊下，2020 年全球半導體行業收入下滑壓力明顯上升。根據 IDC 在 3 月最新的預測結果，受 COVID-19 的影響，到 2020 年，全球半導體收入將有 80％的機會顯著萎縮，而不是此前預期的 2％的總體小幅增長。在四種不同的情景假設下，最有可能出現的情況是，2020 年全球半導體市場的收入同比增長為-6％。在這種情況下，整個夏天，供應鏈將開始恢復，隔離和旅行禁令將緩解。對于全球半導體市場，其影響將達到 258 億美元。

1.26 智能制造

目前全球智能制造發展梯隊相對固定，形成了智能制造“引領型”與“先進型”國家穩定發展，“潛力型”與“基礎型”國家努力追趕的局面。根據《全球智能制造發展指數報告》評價結果顯示，美國、日本和德國名列第一梯隊，是智能制造發展的“引領型”國家;英國、韓國、中國、瑞士、瑞典、法國、芬蘭、加拿大和以色列名列第二梯隊，是智能制造發展的“先進型”國家。根據前瞻產業研究院保守估計，未來幾年全球智能制造行業保持 10%左右的平均復合增速，預計到 2022 年全球智能制造產值將達到 1.51 萬億美元左右。

目前中國智能制造行業發展并不均衡，優勢行業繼續保持領先地位。據 2019 年《智能制造發展指數報告》的數據顯示，目前中國制造業的智能制造水平實現了快速發展，85%的企業正在踐行智能制造。在此階段，企業對實施智能制造有了初步規劃并開始實踐，能夠實現對設計、生產、物流、銷售、服務等核心業務進行流程化管理。12%的企業處于成熟度二級，自動化特征顯著。但與此同時行業間發展差異明顯。根據《智能制造發展指數報告》的統計，目前電子、汽車、食品、運輸、醫藥等處于行業的排頭兵地位。尤其是汽車、家電等龍頭企業在智能制造方面進行了大量的探索和實踐，智能化特征明顯，帶動行業整體水平的提升。

1.27 航空航天

航空領域，高超聲速技術、新一代戰斗機和無人作戰平臺等新航空技術裝備已成為未來軍事能力發展的重點領域，將為新型作戰模式提供重要支撐。目前，世界新軍事革命加速發展，新技術與新裝備不斷涌現，軍隊體制編制深入調整，新作戰樣式和戰法不斷生成，對軍用航空裝備技術發展提出嚴峻挑戰。在此背景下，世界主要航空大國不斷增加對新技術研發的投入力度，不斷推進新型作戰平臺建設和軍隊轉型，以維持空中優勢，保衛國家安全。我們在下表中列出了主要國家在 2019 年航空領域的技術新變革：資料顯示，為奪取技術優勢，美、俄等國近年來在高超攻防領域展開了新一輪技術競爭。同時，美、俄、日、法等國家也在戰機技術領域不斷發展和升級。

航天領域，衛星板塊在全球航天產業中占絕對優勢，美國在商業航天領域優勢明顯。2018 年全球航天經濟規模達 3600 億美元，而衛星產業總收入就達到 2774 億美元，占全球航天產業規模的 77%，同比增長 3%。從衛星發射的類型看， 2018 年排名前三的領域分別是遙感衛星（39%）、商用通信衛星（22%）以及研究與開發衛星（18%），較 2017 年占比分別下降 25%，上升 4%，上升 22%。此外，從國家層面看，在全球商業航天發展中，美國無疑居于領軍地位，涌現了大批優秀企業。

1.28 新一代信息技術

信息技術是一個比較廣泛的范疇了，它包含了一切與信息有關的技術，它主要是應用計算機科學和通信技術來設計、開發、安裝和實施信息系統及應用軟件。此處，我們重點梳理下 2019 年技術或應用上有較大突破的量子技術、5G、超級計算機等前沿領域。

各國加快 5G 部署，競爭趨于白熱化。2019 年 4 月，美國聯邦通信委員會主席表示，未來 10 年美國將向 5G 通訊基礎設施建設投入 204 億美元，通過補貼推動基站和天線的建設，將用戶與 5G 技術更緊密地聯系起來。2019 年 4 月，日本政府電信監管部門正式向日本NTTDocomo、KDDI、軟銀公司和樂天移動 4 家移動運營商分配 5G 頻譜，希望運營商建造覆蓋大城市及農村廣泛地區的 5G 基礎設施。這 4 家移動運營商計劃在 2020 年開始推出商用 5G 服務，并在 5 年內累計投入約 152.9 億美元建設 5G 網絡。2019 年 7 月，德國電信宣布投資約 56 億美元用于 5G 網絡基礎設施建設，并率先在德國推出 5G 商用網絡。英國政府將簡化 5G 部署流程，并投資 4000 萬英鎊用于 5G 測試平臺和試驗項目。

量子技術屢獲突破，各國謀求搶占先機。2019 年 9 月，美國 IBM 公司表示將上線 53 比特量子計算機進行商用，并保證提供 95%的服務可用性。2019 年 5 月，澳大利亞新南威爾士大學研究人員成功測量硅雙量子比特操作的準確性，首次驗證了硅雙量子比特邏輯運算的保真度。與此同時，美國、德國、英國和日本等國均加大對量子技術的政策傾斜和資金支持，旨在構筑競爭優勢，搶占發展先機。2019 年 2 月，美國國家科學基金會發布“量子躍遷挑戰研究所”項目指南，擬投資 9400 萬美元推動量子信息科學與工程前沿研究，涵蓋量子計算、量子通信、量子模擬和量子傳感等方向。5 月，德國政府宣布將撥款 6.5 億歐元開展大型量子通信研究項目，以拓展德國及歐洲在量子通信技術領域獨立自主的能力。6 月，英國政府宣布投資 1.5 億英鎊用于量子技術商業開發，資助產品和服務創新、行業主導的技術開發項目、供應鏈、投資加速器等各個領域，以最大限度發揮英國在量子技術方面的潛力。

中美超算領先全球，下一代研發競爭加劇。在超級計算機分布上，美國超算能力位于世界第一。2019 年 6 月，第 53 屆全球超算 TOP500 名單在德國法蘭克福舉辦的國際超算大會上發布，中國大陸有 219 臺超算上榜，占比 43.8%；美國以 116 臺位列第二，占比 23.2%。但在總計算力上，美國占據全部超算算力的 38.4％，中國占據 29.9%。往后看，美國下一代超級計算機“極光”浮點運算能力將達每秒百億億次級，計劃在 2021 年底全面投入使用。新一代超級計算機“Post 京”，最早也有望在 2021 年投入運行。

總體來看，全球硬科技產業規模在過去幾年平穩上升。根據我們的測算，截至2018年全球硬科技的市場規模至少在7.4萬億美元，同比增速8.3%，在 2014 年至 2018 年期間的復合年增長率（CAGR）為 8.2％。其中，人工智能在各領域中增速最快，同比達到 50%以上， 2018 年市場規模接近 555 億美元；新材料在各領域中目前規模最大，超過 2.5 萬億美元， 2018 年同比增速超過 10%。具體各分項的變化，如下表所示：

1.3 硬科技各領域的上市公司分布如何？

A 股市場中從事硬科技領域的上市公司不在少數，尤其是隨著科創板的建立，使得更多的小微科技創新型企業獲得融資支持，得到迅速發展機會。其中，主營業務涉及相關產業的就多達 825 家，總市值約為 12 萬億，占總體 A 股市值的 20%，由此可見，硬科技領域雖然風險較高，產業較新，但無論企業還是投資者參與熱情高漲。

二、硬科技行業投資篩選框架

我們根據這些產業在各個指標上的優劣程度并給與 1~4 的評分，得分越高，表明該指標表現越好。并通過雷達圖來展示不同行業的投資優勢。從這些圖中，我們發現生物技術、人工智能的整體優勢較為明顯。具體計算分析過程如下：

2.1 盈利與估值的匹配

硬科技領域內部估值分化明顯，但較 A 股市場整體偏高。我們從市盈率以及所處的歷史分位兩個維度分別計算了硬科技各領域的估值分布，數據顯示，信息技術、生物技術、半導體估值偏高，而新能源、新材料的估值相對較低?？紤]到高估值不僅蘊含著較高的增長預期，更隱藏著較高的風險。我們根據分析師的預測自下而上估算了 2019~2021 年各領域的盈利增長情況，半導體、生物技術、信息技術在八大領域中脫穎而出，復合增長率達到 30%以上。

在了解哪些板塊有望得到基本面支撐的情況后，我們進一步希望尋找到那些盈利增長可期同時估值沒有高到無法下手的板塊。從下圖的數據中，我們可以看到目前 5G、工業互聯網、機器人、光通信等領域處于相對值得關注的區間。

2.2 影響盈利的主要因素

2.21 資產的回報

對投資者而言，無論選擇哪一個行業最關心的莫過于最終的回報，如果說支撐這種回報的變化主要來自背后財務杠桿的持續上升，而非營運能力的改善以及盈利能力的好轉，那么這種回報的持續性就有待進一步觀察。從上市公司的數據來看，目前智能制造、新材料、生物技術的盈利回報相對較高，而航空航天、信息技術領域的盈利回報相對較弱。

通過進一步梳理硬科技子領域背后盈利的構成，我們發現目前創新藥、基因檢測、工控自動化、醫療器械、生物疫苗領域較高的 ROE 是來自于凈利潤率或資產周轉率的支撐，能較好的回避負債過高的財務風險。

2.22 現金壓力

大類行業中人工智能領域的現金流水平較好，子領域中醫療器械、體外診斷、創新藥、在線教育、工業互聯網、云計算、非金屬新材料等現金流狀況最好。現金流對上市公司的重要性不言而喻，尤其是對科技行業而言，如若企業遇到財務困境，資金缺乏，暫?；蚪K止研發項目都會使得企業遭受重大的損失。我們發現無論是從現金流總量（經營+籌資+投資）占營業收入的比重，還是從自由現金流占營業收入的比重看，2015 年以來多數領域的現金流狀況一直處于起伏波動的狀態。盡管如此，人工智能領域現金流在上述兩種計算口徑下始終為正，成為少數的現金流水平較為穩定的板塊。進一步我們從現金流類型篩選了硬科技細分領域現金流水平較好的行業，主要集中在醫療器械、體外診斷、創新藥、在線教育、工業互聯網、云計算、非金屬新材料等領域。

2.3 影響估值的主要因素

2.31 研發與收入

與傳統行業不同的是，研發創新是科技股賴以生長的源動力，是支撐科技股業績，甚至是估值的重要前提。考慮到硬科技領域對技術壁壘的較高要求，我們用三類指標篩選各行業上市公司的研發情況，分別是（1）研發支出的投入情況；（2）研發人員的參與情況；（3）專利數量的擁有情況。通過估算我們發現 2015 年以來上市公司研發資金投入增加較高的行業主要集中在航空航天、半導體等領域，而研發人員占比方面信息技術、人工智能領域的排名靠前。

行業研發投入上升的背后，往往標志著經營者對該領域的關注度與期望值的上升，而研發上升同時收入增長則意味著現有的研究已經取得了一定實踐性的成果，開始得到市場認可，步入快速的成長期。從分析師盈利預測的情況來看，半導體、生物技術、新能源的收入增速最快，分別達到 26%、24%、22%，其它行業稍低，但也在 10%以上。

在了解哪些板塊有望得到基本面支撐的情況后，我們進一步希望尋找到那些研發投入較高同時風險較低，已經可以獲得穩定收入的板塊。從下圖的數據中，我們可以看到目前傳感器、半導體分立器件、大數據等領域處于相對值得關注的區間。

2.32 關注并購與投資者偏好

信息技術、智能制造板塊最近 3 年來并購表現持續活躍。我們在前期《從市場擔憂，把脈科技股的機遇與風險》中對歷史上影響科技股估值大幅向上波動的觸發因素進行了詳細的梳理，發現上市公司并購重組的熱情上升對科技股估值提升有較為明顯的促進作用。通過整理，我們發現制造制造、新一代信息技術領域是最近三年硬科技各行業中最為活躍的板塊，而細分板塊中又主要集中在區塊鏈、5G、大數據領域。

智能制造、人工智能是硬科技領域目前最為投資者偏好的板塊。剔除股價效應擾動后，我們計算了 2019 年海外資金、基金、保險等不同類型投資者對硬科技上市公司的持股情況。數據顯示，保險與 QFII 對硬科技的持股相對較少，遠低于基金與北上資金持倉規模。其中，信息技術、智能制造、人工智能又穩定的位于基金與北上資金持倉的前三名。進一步我們篩選了細分板塊中的持倉偏好變化，我們發現主要集中在 5G、工業互聯網、醫療器械、創新藥、云計算等板塊。