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        我國工業X射線智能檢測行業發展前景及政策解讀
        2023-04-11

        X射線智能檢測是無損檢測的重要方式之一,其工作原理是射線源發射X射線,X射線穿透不同密度物質時衰減存在差異,得到不同數量的剩余光子,光子被探測器接收并轉化為電信號,再通過計算機和圖像處理軟件得到被檢物的內部成像。

        根據成像結果的不同,X射線檢測設備可分為2D檢測設備和3D/CT檢測設備。2D檢測可以在不破壞樣品的情況下將內部結構形態平面呈現出來,從而檢測出集成電路內部的缺陷;而3D/CT檢測設備通過旋轉聚光束和樣品,掃描每個檢測層,再利用計算機和圖像處理軟件將2D圖像層層堆疊,生成3D檢測影像,從而還原物體內部真實的三維結構,進行更為精確的立體缺陷分析。
        隨著下游應用領域的不斷發展,市場對檢測精準度的要求不斷提高,3D/CT檢測成為X射線智能檢測行業未來的主要發展方向。

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        根據適用場景的不同,X射線檢測設備可分為離線式檢測設備(需人工搬運至檢測平臺,用于抽檢)和在線式檢測設備(全自動化檢測,可實現全檢)。

        在線式X射線檢測設備是直接安裝在生產線上的檢測設備,不需要人工就能實時自主檢測產品質量,其特點在于靈活性高,全流水線作業,可以對產品進行重復檢測,但由于使用頻率較高,運行時間長,使用壽命相對較短,3~4年既需更換。

        而離線式X射線檢測設備則是不安裝在生產線上的檢測設備,是需要人工操作才能進行檢測的單臺設備,其優勢在于安裝簡單,操作方便,成本較低,穩定不易出現故障,可以根據被檢品設置不同的參數。

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        X射線檢測設備目前廣泛應用于工業檢測領域和醫療健康等領域。其中,工業無損檢測主要應用于集成電路及電子制造、新能源電池、鑄件焊件及材料檢測三大下游方向:

        (1) 集成電路及電子制造領域:包括芯片制造、集成電路制造、PCB印刷、PCBA封測等;

        (2) 新能源電池領域:包括動力電池、儲能電池和消費電池等;

        (3) 鑄件焊件及材料領域:包括汽車零部件、航空壓鑄件、壓力容器等。

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        下游行業不斷發展

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        驅動工業X射線檢測需求增長


        下游行業不斷發展驅動工業X射線檢測需求增長,檢測設備市場規模穩步增長。根據沙利文咨詢2022年12月的統計數據,2022年中國工業X射線檢測設備市場規模預計為134.3億元,到2026年中國工業X射線檢測設備市場規模有望達到241.4億,2022-2026年均復合增長率為15.8%。

        展望未來,受益于下游集成電路及電子制造、新能源電池等行業檢測需求的增長,以及無損檢測方案滲透率的提升,未來五年X射線檢測設備有望維持高速增長的態勢。

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        01

        集成電路及電子制造領域

        X射線檢測裝備可應用于集成電路SOP/QFP/BGA/CSP/IGBT封裝、電子制造PCB/PCBA制程檢測和電子元器件質量檢測。集成電路領域和電子制造領域應用的X射線智能檢測裝備的設備型號、缺陷檢測要求和檢測場景等差異性較小,設備主要用于對封裝的引線斷裂、引線變形、灌膠氣泡、芯片破損以及SMT工藝流程中PCB/PCBA偏位、橋接、開路、虛焊、假焊等缺陷情況進行高分辨率影像檢測,以保證良品率。

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        X射線檢測因其高效率、高精度及無損穿透檢測的特點,近年來在集成電路及電子制造領域滲透率不斷提升。下游電子產業技術快速迭代,BGA/QFN封裝使得集成電路中焊點位置從表面掩藏到底部,傳統檢測方式難以滿足其檢測需求;另一方面,SMT逐漸成為主流,封裝和引線越來越小,PCB密度越來越高,光學、超聲波和熱成像等檢測方式逐步被X射線檢測所取代。與其他檢測方法相比,X射線能夠在不破壞產品的前提下,迅速穿透內部結構,形成百納米級別超高分辨率的檢測圖像,還可對TSV、晶圓、SIP等封裝缺陷進行高精度3D計量,極大地提高了集成電路及電子制造領域的產品質量和生產效率。

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        受益于集成電路及電子制造行業產品迭代升級,未來5年中國集成電路及電子制造領域X射線檢測設備市場規模有望迎來快速增長。隨著消費電子產品朝智能化、輕便化方向轉型,IC行業對于產品尺寸和封裝密度的要求不斷提高,同時SMT貼裝行業的穩步發展也帶動X射線檢測設備(尤其是高功率高精度X射線檢測設備)的需求上升,市場容量有望進一步增長。

        根據沙利文咨詢去年12月的預測數據,2022年中國IC及電子制造領域X射線檢測設備市場規模約為26.7億元,預計到2026年市場規模有望達61.2億元,五年CAGR為23.0%。

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        02

        新能源電池領域

        X射線檢測設備可應用于動力電池、儲能電池等新能源電池的檢測之中。新能源電池X射線智能檢測裝備可實現對鋰電池生產過程中的電芯卷繞對齊度、極耳焊接質量等工藝的檢測,通過形成電池內部結構的影像來識別產品缺陷,以保證新能源電池的安全性和可靠性,防止電池爆炸等安全事故。

        隨著新能源汽車行業及高端消費類電子產品的高速發展,新能源電池的在線式全檢需求不斷提升,X射線檢測已成為各類電池下線交付前的必備工序。

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        動力電池:《新能源汽車產業發展規劃(2021-2035年)》等多項利好政策的出臺帶動新能源汽車市場需求提升,隨著新能源汽車進入大面積普及階段,我國動力鋰電池的市場規模也迎來爆發式增長。根據中汽協及高工產研鋰電研究所(GGII)2023年2月的數據,2022年中國動力鋰電池的市場規模為137億元,預計到2026年,動力鋰電池的市場規模有望達266億元,2022-2026年CAGR達18.0%。

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        儲能電池:在國家能源轉型戰略和碳中和目標推進下,中國儲能行業快速發展,電化學儲能(電池儲能)因具備性能穩定、能量密度高、使用壽命長、受地理條件限制小等優勢而廣泛應用于發電站、5G基站、數據中心等場景,儲能電池裝機量高速增長。根據CNESA、國家能源局及中商產業研究院2023年3月的統計數據,中國儲能電池裝機量由2018年的1.1GWh增長至2022年的8.7GWh,預計到2025年中國儲能電池裝機量有望達30.0GWh,2022-2025年CAGR達51.1%。

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        電車及儲能行業爆發增長助力中國新能源電池領域的X射線檢測設備市場持續高增長。隨著電池裝機量的大規模增長,大量新能源電池產品涌入市場,參差不齊的電池導致安全事故頻發,電池質量一致性和安全性的需求越來越得到行業重視,新能源電池X射線缺陷檢測設備的需求同步提升。根據沙利文咨詢2022年的數據,2022年中國新能源電池X射線檢測設備市場規模預計為21.0億元,到2026年市場規模有望達58.0億元,2022-2026年CAGR為28.9%。

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        03

        鑄件、焊件及材料領域

        大功率X射線檢測設備被大量應用于汽車零部件、一體化壓鑄成型車架、工業機械零件、航空航天、軍工零部件等的檢測,通過對汽車一體化壓鑄成型車架、飛機發動機、起落架等關鍵部件以及氣瓶鍋爐各類壓力容器的影像檢測,排除焊接過程中的虛焊、假焊、夾渣以及鑄造過程中的縮松、氣孔等問題,以保證生產良品率和產品安全性。

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        汽車工業是X射線檢測設備在鑄件焊件方面最大的應用領域。汽車零部件與整車輕量化一直是汽車行業的發展目標和趨勢,而近年來汽車行業電動化趨勢明顯,新能源汽車銷量的快速增長進一步提升了車輛對輕量化的要求,X射線檢測的應用需求同步提升。根據中國汽車工業年鑒統計數據,2022年中國汽車銷量為2686.4萬輛,同比增長2.2%,其中新能源汽車銷量688.7萬輛,同比增長93.4%,銷量占中國汽車市場總銷量的比重提升至25.6%。

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        鑄件、焊件及材料檢測領域應用場景拓展,X射線檢測設備市場規模穩步提升。近年來新能源汽車行業的迅猛發展促使一體化壓鑄等工藝的質量要求不斷提升,X射線檢測技術可以在不損害材料的前提下檢測出材料內部的結構異?;蛉毕?,是鑄件焊件及材料質量檢測的重要方式之一,未來將持續受益于相關下游領域的規模增長。根據沙利文咨詢2022年12月的預測數據,2022年中國鑄件焊件及材料領域X射線設備市場規模預計為23.6億元,到2026年規模預計有望達44.2億元,5年CAGR為17.0%。

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        行業主管部門

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        主要法律法規政策


        行業的主管部門主要為國家發改委、工業和信息化部和科技部。
        國家發改委主要負責擬定并組織實施國民經濟和社會發展戰略、中長期規劃和年度計劃;綜合分析高技術產業及產業技術的發展態勢,組織擬定高技術產業發展、產業技術進步的戰略、規劃和重大政策;統籌信息化的發展規劃與國民經濟和社會發展規劃、計劃的銜接平衡;負責監測宏觀經濟和社會發展態勢,承擔預測預警和信息引導的責任。
        國家工業和信息化部負責研究擬定行業發展戰略、方針政策和總體規劃;制定行業技術體制和技術標準;根據產業政策與技術發展政策,引導與扶植行業的發展,指導產業機構、產品結構調整;對行業市場進行監管,負責行業統計及行業信息發布等。
        科技部負責擬定國家創新驅動發展戰略方針以及科技發展、引進國外智力規劃和政策并組織實施;優化科研體系建設,指導科研機構改革發展,推動企業科技創新能力建設;牽頭建立統一的國家科技管理平臺和科研項目資金協調、評估、監管機制;擬定國家基礎研究規劃、政策和標準并組織實施,組織協調國家重大基礎研究和應用基礎研究;編制國家重大科技項目規劃和監督實施,統籌關鍵共性技術、前沿引領技術、現代工程技術、顛覆性技術研發和創新,牽頭組織重大技術攻關和成果應用示范等。
        為改善產業發展環境,促進行業持續、健康發展,國家相關部門無論是從頂層政策體系,還是細節政策引導都出臺了一系列法律法規及政策,為行業持續穩定發展提供了有力保障。


        行業主要法律法規政策

        發布時間

        發布部門

        政策名稱

        重點內容

        2021

        工業和信息化部等八部門

        《“十四五”智能制造發展規劃》

        “專欄4:智能制造裝備創新發展行動”之二“通用智能制造裝備”:大力發展智能制造裝備,加強用產學研聯合創新,突破一批“卡脖子”基礎零部件和裝置,包括數字化非接觸精密測量、在線無損檢測、激光跟蹤測量等智能檢測裝備和儀器

        2021

        國家發改委、科技部等八部門

        《關于加快推動工業資源綜合利用的實施方案》

        在京津冀、長三角、粵港澳大灣區等重點區域建設一批梯次和再生利用示范工程。培育一批梯次和再生利用骨干企業,加大動力電池無損檢測、自動化拆解、有價金屬高效提取等技術的研發推廣力度

        2021

        工業和信息化部、國家標準化管理委員會

        《國家智能制造標準體系建設指南(2021版)》

        到2023年,制修訂100項以上國家標準、行業標準,不斷完善先進適用的智能制造標準體系。加快制定人機協作系統、工藝裝備、檢驗檢測裝備等智能裝備標準,支撐智能制造發展邁上新臺階

        2021

        第十三屆全國人大

        《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》

        深入實施智能制造和綠色制造工程,發展服務型制造新模式,推動制造業高端化、智能化、綠色化。深入實施增強制造業核心競爭力和技術改造專項,鼓勵企業應用先進適用技術、加強設備更新和新產品規?;瘧?。建設智能制造示范工廠,完善智能制造標準體系

        2021

        工業和信息化部

        《基礎電子元器件產業發展行動計劃(2021-2023)》

        突破制約行業發展的專利、技術壁壘,補足電子元器件發展短板,提升設備儀器配套能力,保障產業鏈供應鏈安全穩定,提升產業鏈供應鏈現代化水平

        2021

        工業和信息化部

        《鋰離子電池行業規范條件(2021年本)》

        在原有版本上進一步規范鋰電池行業的生產標準,從生產規模和工藝技術、產品質量及性能等方面提出要求。在鋰電池安全方面做了詳細規定。企業產品質量須滿足相關國家標準或行業標準,鼓勵企業制定高于國家或行業標準的企業標準。鋰離子電池制造企業須具備相關標準規定的電性能和安全性檢測能力,鼓勵企業配備環境適應性檢測儀器及設備,具備電池環境適應性檢測能力

        2021

        發改委、科技部、工信部等13部門

        《關于加快推動制造服務業高質量發展的意見》

        加快提升面向制造業的專業化、社會化、綜合性服務能力,提高制造業產業鏈整體質量和水平;支持企業和專業機構提供質量管理、控制、評價等服務,加快檢驗檢測認證服務市場化、國際化、專業化、集約化,推進國家檢驗檢測認證公共服務平臺建設

        2020

        國家發改委、科技部、工信部、財政部

        《關于擴大戰略性新興產業投資培育壯大新增長點增長極的指導意見》

        聚焦重點產業投資領域,并且加快高端裝備制造產業補短板,其中重點支持工業機器人、建筑、醫療特種機器人、高端儀器儀表等高端裝備生產,實施智能制造、智能建造試點示范

        2020

        國務院

        《新時期促進集成電路產業和軟件產業高質量發展的若干政策》

        國家鼓勵集成電路設計、裝備、材料、封裝、測試企業和軟件企業發展

        2019

        國家發改委

        《產業結構調整指導目錄》

        該目錄將工業無損檢測CT、鑄件在線檢測技術與裝備等無損檢測設備,列為鼓勵類產業

        2019

        工業和信息化部

        《關于促進制造業產品和服務質量提升的實施意見》

        加強關鍵共性技術攻關,支持建立質量信息數據庫,開發在線檢測、過程控制、質量追溯等質量管理工具

        2019

        工業和信息化部

        《工業和信息化部關于促進制造業產品和服務質量提升的實施意見》

        推動云計算、大數據、人工智能等新一代信息技術在質量管理中的應用,支持建立質量信息數據庫,開發在線檢測、過程控制、質量追溯等質量管理工具,加強質量數據分析,推動企業建立以數字化、網絡化、智能化為基礎的全過程質量管理體系

        2016

        工業和信息化部、質檢總局、國家標準委

        《裝備制造業標準化和質量提升規劃》

        到2020年,工業基礎、智能制造、綠色制造等重點領域標準體系基本完善,質量安全標準與國際標準加快接軌,重點領域國際標準轉化率力爭達到90%以上,裝備制造業標準整體水平大幅提升,質量品牌建設機制基本形成,部分重點領域質量品牌建設取得突破性進展,重點裝備質量達到或接近國際先進水平


        X射線檢測行業前景

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        向精密化、數字化發展



        X射線檢測技術應用不斷向對精密性、安全性要求更高的無損檢測領域拓展。1895年至今,X射線檢測技術應用從最初的醫療、大焦點工業探傷等較為狹窄的領域,逐漸擴展到如今的醫療健康、微焦點工業精密X射線檢測(主要面向集成電路、電子制造、新能源電池等行業)、傳統工業無損檢測、公共安全檢測和食品異物檢測等領域。除了民用領域之外,X射線檢測也逐步在航天軍工、核工業等領域得到應用。我國X射線智能檢測主要應用于醫療健康領域和工業無損檢測,近年來我國集成電路及電子制造和新能源電池制造等行業高速發展,持續推動工業X射線檢測行業快速發展。

        不同應用領域的X射線檢測設備在性能和技術要求等方面有一定的差異,通過自動化、數字化提升檢測效率是X射線檢測設備未來發展方向。


        01

        X射線智能檢測裝備將由

        離線型向在線型發展


        隨著集成電路及電子制造、新能源電池制造、汽車制造等行業對產品質量要求不斷提高,生產效率不斷提升,過去低效率的離線型X射線檢測設備已經無法滿足其生產需求。在線型X射線檢測設備憑借其高效檢測的優勢,使用滲透率迅速提升。


        02

        數字化X射線檢測裝備

        將逐步替代傳統檢測設備


        更多X射線檢測裝備廠商將會把傳統的X射線檢測裝備與智能圖像識別、大數據相結合,并通過AI算法等技術提高影像識別和檢測精度,實現檢測過程的自動化、智能化。目前工業領域中的X射線在線檢測主要是二維DR檢測,但高精密檢測、產品整機檢測等領域,二維圖像已不能真實反映缺陷的程度,三維CT斷層掃描技術,通過“CT”重建技術,還原物體內部的三維結構,結合“AI”智能檢測算法、“可編程”軟件平臺,利用工業X射線的透視能力,可以呈現出被測物體的內部缺陷,滿足工業制造中的多種場景檢測需求。



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