2024年机械行业AI赋能与设备更新投资策略报告

AI是时代给予的红利

1.1具身智能重构生产范式，万亿级赛道加速落地

大模型为代表的AI技术逐渐发展出人类的智慧能力，自然语言交互、“涌现”推理能力使其应用场景大幅拓宽。而当AI与物理实体结合，智能就有了具象化表现，有望在大部分劳动场景代替人类，解放生产力。具身智能是AI在现实世界的具象形态，是能够理解、推理、并与物理世界互动的智能系统。它包含人工智能领域几乎所有的技术，包括机器视觉、自然语言理解、认知和推理、机器人学、博弈伦理、机器学习等，是AI的集大成者。人形机器人是具身智能的最终形态，全球两大生态派系初具雏形.（一）特斯拉：人形机器人核心厂商，逼近量产前期:特斯拉是全球人形机器人航标厂商;特斯拉人形产品逼近量产前夕;第一批供应商或来自海外，之后向国产供应链扩散。''在人形机器人国产供应链中，我们首先看好基础零部件（如丝杠、减速器、轴承）机会。主要原因为，特斯拉更看重供应商的工艺开发、固定资产投入和大规模制造管理能力，研发能力不是关键，国产具有优势。而对于行星滚柱丝杠这类此前产业应用较少的零部件，海外的舍弗勒（GSA）、博世等并没有明显优势，国内进入特斯拉定点概率较高。电机电控驱动等全球供应商选择余地相对较大。电驱电控等环节为特斯拉的强势环节，海外优秀厂商数量同样较多（如瑞士maxon、美国科尔摩根、日本电产、德国博世等）。电机与控制系统、算法相关度高，对国内企业的研发能力依赖度低，因此在全球范围内供应商的选择余地相对较大。在投资节奏上，我们认为，2024年人形机器人产业较2023年有质的变化。（1）进展快，已经到了定样和量产阶段，不确定性大大降低；（2）智能化水平（软件）瓶颈已突破，只剩硬件堵点，但迭代已近尾声。

（二）英伟达：为机器人装上“大脑”，加速产业落地英伟达在机器人领域的布局始于2018年。随后英伟达从底层芯片到计算平台到训练与验证进行全方位布局，不断往前推进。2024年，英伟达在发布会上推出人形机器人通用基础模型ProjectGR00T，旨在进一步推动其在机器人和具身智能方面的突破。此外，因为大还发布了一款基于NVIDIAThor系统级芯片（SoC）的新型人形机器人计算机JetsonThor，并对NVIDIAIsaac™机器人平台进行了重大升级，包括生成式AI基础模型和仿真工具，以及AI工作流基础设施。此次英伟达发布的开源平台，或将解决各大人形机器人厂商控制系统层面的开发问题，推动软件迭代，树立行业标准，一方面巩固其在AIGPU产品的龙头地位，另一方面加速全球人形机器人产业化落地，尤其为无力开发算法的人形厂商省去了大量前期投入。随着海外巨头逐步突破机器人软件层难点，国内外众多人形机器人整机厂商产品有望加速落地量产。

三）国内：政策、资金加速推进之年，人形机器人整机投资价值凸显政策密集发布，自上而下锚定万亿级别蓝海。2023年以来，我国人形机器人政策密集出台。在由上至下的产业加持下，国内企业有望抢占发展机遇、快速成长，逐步获得与海外科技巨头同台竞技的能力。国内首个智能机器人中试验证平台落户上海。2024年3月23日，上海人工智能研究院与中国电子信息产业发展研究院（赛迪）在上海智能机器人大会·大零号湾峰会上签约，共同在上海建设国内首个智能机器人中试验证平台。我们认为，国内人形机器人投资价值已逐步显现：（1）承担工信部揭榜挂帅的企业将率先受益，是前期扶持对象；（2）按照我国产业发展逻辑，产业形成初期，在商业模式上或以“国补形式”完成落地闭环，人形机器人主机厂商将率先受益。

AI赋能工业软件、工控系统、自动化设备，加速智能工厂渗透。目前我国实现智能制造的工厂约占全部工厂的5%，产业升级迫在眉睫。数控系统与AI深度融合，助力数控机床智能化。国内数控系统龙头华中数控将数控技术与人工智能深度融合，于2021年成功推出世界首台嵌入AI芯片的华中9型新一代智能化数控系统，该系统最本质的特征是具备了认知和学习能力。

我国华为等厂商此前已布局OICT新型工控体系，融合AI后加速国产替代及工业智能体落地。OT与ICT的技术融合，有望助力传统多层封闭孤立的工控系统走向架构解耦，打破海外厂商在控制、装备等层级的垄断，最终构建多业务融合的新型工控系统。AI技术有望加速这一过程。

国家政策助力飞行汽车产业落地。2023年10月10日，我国工业和信息化部等四部门印发《绿色航空制造业发展纲要（2023-2035年）》，《纲要》提出，到2025年，目标使用可持续航空燃料的国产民用飞机实现示范应用，电动通航飞机投入商业应用，电动垂直起降航空器（eVTOL）实现试点运行，氢能源飞机关键技术完成可行性验证。打开了我国飞行汽车应用的新空间。根据新京报数据，截至2023年，全球范围内已有超过200家企业或机构在研发飞行汽车产品，主要集中在中美欧地区。中美飞行汽车专利占据前二，引领产业趋势发展。从国家来看，中美专利齐头并进、领跑全球。从企业来看，中国公司大疆创新排名世界第一，前十强里美国企业占据八席。

1.2AI新基建为关键“底座”，上游迎资本开支浪潮

AI新基建是以算力、数据、算法等为基础支撑，以智算中心、公共数据集等为主要载体的基础设施。算力方面，高性能GPU是算力发展的基石，依靠先进制程产线及先进封装工艺实现。先进封装有望迎来资本开支浪潮，2024-2033年投资额或达661亿元。其中，COW倒装固晶等6大先进封装核心环节价值量占比将达47.9%。数据及应用方面，算力中心、AI服务器功耗明显增大，智能设备的性能同样受温度影响，散热材料、高端载板、液冷设备等方向将直接受益。算力成为大国博弈焦点，高性能AIGPU为支撑一国智能算力发展的基石。根据《中国算力发展白皮书（2023年）》数据，GPT3模型参数约为1746亿个，训练一次需要的总算力约为3640PF-days，2023年推出的GPT-4参数数量可能扩大到1.8万亿个，训练算力需求上升到GPT-3的68倍。在AIGPU需求井喷的背景下，全球晶圆/封测厂大力扩产。台积电预计2025年持续扩充产能，CoWoS、3DIC、SoIC等先进封装工艺数年内年复合增长率超过50%。安靠也计划布局CoWoS产线。海力士预计其DDR5和HBM产线规模在2024年增长2倍以上。通常情况下，高性能AIGPU首先要在先进制程产线上去制造HBM和GPU，再采用2.5D和3D先进封装工艺进行封装。根据我们测算，以2024-2033年国内智能算力需求计算，对应先进封装设备总投资额有望达到661.1亿元。

2.5D/3D先进封装引入晶圆级工艺、提升对后道封测设备要求。CoWoS（chiponwaferonsubstrate）是实现GPU与HBM高效互联的主流2.5D封装工艺。CoWoS工艺可分为Chiponwafer工艺（将GPU/CPU与HBM通过硅中介层实现互联），以及onsubstrate工艺（将硅中介层与IC载板连接）。HBM使用3D封装，TSV为最关键工艺。HBM封装中的TSV工艺分为两类，一是3DTSV的制造，即通过在DRAMDie上打孔并进行填充，实现DRAMDie之间的垂直互联，这一步由存储原厂完成，核心设备是TSV硅通孔刻蚀设备。二是TSV露出，这一步由存储厂完成或外包给OSAT厂商，核心设备是干法刻蚀机。存储原厂完成TSV制造后的HBM3D封装工序与cowos2.5D封装工序重叠，都需要经过双面bumping、临时键合、解键合等步骤。

CoW倒装固晶、CMP、电镀、键合等为高价值量环节。COW倒装固晶、CMP、电镀、临时键合与解键合、量检测、光刻为先进封装核心环节，我们预计以上环节所需设备在产线上价值量占比分别达到12.5%/7.5%/7.5%/7.5%/6.7%/6.3%，合计47.9%。

AI大模型训练下GPU芯片重要性凸显，对应服务器及响应系统功耗增长，较CPU时代大幅提升。根据赛迪顾问预测，不考虑AI需求，2025年，全球数据中心单机柜平均功率有望达到25kW，AI普及下数据中心功率将继续增长。能效优化压力增大，数据中心温控迎来新机遇，液冷或为最佳选择。2021年，工信部印发《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023年）》，要求到2023年底，全国数据中心总算力超过200EFLOPS，高性能算力占比达到10%。新建大型及以上数据中心PUE降低到1.3以下，严寒和寒冷地区力争降低到1.25以下。当实现1000kw散热时，风冷、液冷分别消耗500kw、30kw电能，相比传统风冷，液冷节能效果明显，或为最佳选择。

AI技术变革带动AIPC、AI手机发展:（1）AIPC：联想、华硕、戴尔、惠普已经发布AIPC，荣耀也于3月18日发布首款AIPC，具备AI搜索、文档总结、文字翻译等功能。（2）AI手机：三星发布的首款AI手机GalaxyS24系列引爆全球，苹果也加快生成式AI的布局。AI加持下，手机散热对性能影响凸显，关注度逐步提升，以人工合成石墨散热膜、热管、均热板等为代表的新型导热方案成为市场主流的散热解决方案。此外，AI手机需要具备强大的计算能力，要求载板具备高性能的处理器、大容量的存储器和高速的数据传输能力，类似ABF载板需求量有望增加。

5万亿设备更新贯穿全年，流程工业率先受益，最终有望推动顺周期提前

2.1.1顶层设计，政策发力

政策推动设备更新加快落地。2024年以来，中央与地方密集出台关于推动设备更新的政策。中央层面，2024年2月23日，在中央财经委员会第四次会议上，习近平强调要“推动新一轮大规模设备更新和消费品以旧换新”，明确推动大规模设备更新。3月1日，国务院总理李强在国务院常务会议上审议通过《推动大规模设备更新和消费品以旧换新行动方案》。3月27日，七部门联合印发《推动工业领域设备更新实施方案》。地方层面，浙江省、安徽省等地区发布相应计划支持中央的设备更新政策。多家央国企也积极响应，表态支持设备更新。2024年3月27日，工信部、发改委等七部门联合印发《推动工业领域设备更新实施方案》，主要聚焦设备高端化、智能化、绿色化、安全。

政策要求到2027年，工业领域设备投资规模较2023年增长25%以上（年化5.7%），规模以上工业企业数字化研发设计工具普及率、关键工序数控化率分别超过90%、75%。相比于2016-2023年，2024至2027年年均5.7%的目标增速显著提升。目前政策保障，货币财政均存在加码空间，设备更新计划落地具有切实可行性。4月7日，中国人民银行宣布设立科技创新和技术改造再贷款，额度5000亿元，利率1.75%，期限1年，可展期2次，每次展期期限1年。

2023年，钢铁、有色、石化、化工、建材、电力、机械、航空、船舶、轻纺、电子11大行业2023年的设备购置规模累计近4万亿元。其中流程工业超1.7万亿元。08年前后，是上一轮设备资本开支高峰期，部分设备年限超15年，进入更换周期。据我们测算，2023年机械、化工、建材等流程工业相关产业设备工具购置规模靠前，我们认为2024-2027年流程工业相关行业有望持续受益于设备更新政策。

流程工业设备具有降低能耗、去旧换新双重需求，本轮设备更新中有望率先受益。流程工业主要为石油化工、电力煤炭等行业，下游以央国企为主，具备提质增效、产能去旧建新等多重需求，有望成为本轮设备更新的主要领域。本次设备更新中，成套设备或整机或先受益，然后传导至零部件，各领域设备更新叠加汽车、家电等以旧换新，有望推动顺周期复苏提前到来，带动通用制造业龙头业绩高增。

2.2流程工业率先受益

流程工业设备有望在设备更新大潮中率先受益。主要基于以下几个原因：（1）下游央国企主导，有实力、有意愿；•①有实力：资金雄厚。截至2023年底，中石油2000亿+在手现金，资产负债率40%+，仍有加杠杆空间。相对而言，2023年底中国核电在手现金百亿级，资产负债率近70%，2024年资本开支计划1215亿元，同比+52%。•②有意愿：降本增效，满足能效等更高标准，同时具有提升安全性需求。（2）智能化、绿色化、提能效、安全性等是本轮更新的重点方向，流程工业首当其冲；（3）部分设备已达到更换年限，成套设备更换会带动系统内其他环节更换周期提前。

2024年政府工作报告提出2024年单位国内生产总值能耗降低2.5%左右的发展目标，相对于2022、2023年更加积极。此前发布的《高耗能行业重点领域能效标杆水平和基准水平》中，涉及的5大类行业均为流程工业。2024年1月29日国家发改委等部门发布《重点用能产品设备能效先进水平、节能水平和准入水平（2024年版）》新增或提高了部分产品的能耗要求，其中工业设备为重点。2021年以来化工厂发生多起安全事故。中石化近年事故频发：扬子石化(4起)、齐鲁石化(4起)茂名石化(4起)，上海石化(2起)、巴陵石化(2起)均发生多起事故，设备老旧失修往往是事故发生的直接原因。

流程工业数字化是保障安全生产的核心要素，涉及设备更新，带来设备更换需求。•越来越多的国有企业将数字化转型作为企业发展战略的重要组成部分，将数据驱动的理念、方法和机制根植于发展战略全局。•根据中国电子技术标准化研究院发布的《流程型智能制造白皮书》，我国流程工业（化工、石化、有色等）在智能控制、质量检验、生产调度等方面投入较大。本轮央国企完成设备更新后，有望进一步降本增效。

燃烧炉、压力容器、工业锅炉、泵、阀门、压缩机和仪器仪表等广泛应用于流程工业。我们认为大部分设备及部件更换周期少于理论设计寿命，成套设备更换周期比零部件更长，政策带动下，设备更新有望提前。国内上一轮化工行业固定资产投资周期高点在2013年前后。假设以8-12年作为更新周期，本轮政策启动的设备更新涵盖2012-2016年（“十二五”期间）新增产能，对应资本开支规模约1600亿元。其中设备占比超40%。

投资建议

我们认为，今年制造业板块有望沿AI+、设备更新两条主线展开。AI+：（1）具身智能：具身智能作为AI的现实体现，通过高泛化能力提升了机器人算法的开发效率，加速了机器人、智能制造等领域的落地升级进程。其中，①人形机器人行业，特斯拉逼近量产前夕；英伟达发布通用基础模型，为全球厂商解决了最核心的软件算法问题；国内人形机器人产业政策端、产业端加速推进。②智能制造中，工业软件、自动化产线、数控系统等与AI深度融合，智能制造或迎来全面升级。③飞行汽车方面，我国印发相关领域发展纲要，加速产业进程。技术层面我国与美国齐头并进；监管层面AI技术有望实现航线智慧化管控，加速行业落地。（2）AI新基建：算力方面，高性能GPU是算力发展的基石，依靠先进制程产线及先进封装工艺实现。先进封装有望迎来资本开支浪潮。数据及应用方面，算力中心、AI服务器功耗明显增大，智能设备的性能同样受温度影响，散热材料、高端载板、液冷设备等方向将直接受益。设备更新：5万亿设备更新或将贯穿全年。综合考虑产能去旧建新，以及2024年发改委等部门发布的新版设备能效水平标准，产业去旧换新需求大、能耗水平高的流程工业（能源、石化）等领域设备或率先受益。随着各领域设备更新与汽车、家电等以旧换逐渐落地，顺周期复苏有望提前。推荐标的：（1）人形机器人：五洲新春、中大力德；（2）设备更新：博隆技术、海天精工、豪迈科技；（3）AI+：赛腾股份、鼎泰高科、同飞股份。受益标的：（1）人形机器人：丰立智能；（2）设备更新：川仪股份、纽威股份；（3）AI+：中微公司

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）