手機防水處理的百億賽道 | 行業
從國內外各大廠推出的機型來看，繼雙攝乃至多攝鏡頭之後，手機防水似乎成了各大廠營銷中的新賣點
| 蘋果：iPhone X，IP67級
| 三星：Galaxy S8，IP68級
| 華爲：Mate 20 Pro，IP68級
| 谷歌：Pixel2，IP67級
| 索尼：Xperia XZ Premium，IP68級
還有像小米、OPPO、vivo等並未直接標識手機防水等級的廠商，多多少少也會宣傳旗下手機是可以防水的，防水處理主要是物理結構件密封和化學覆膜2種方式，隨着化學覆膜方式中的納米鍍膜技術的發展，這種防水處理實現方式逐漸成爲主流，這也是本文要研究的重點
下文從行業的視角，分幾個板塊來聊聊爲什麼防水處理這個百億級的賽道值得看好：
讀完本文約需15分鐘
01
國際防護等級體系IPXX
在瞭解防水處理行業之前，我們先要科普一下防水的等級，也就是國際防護等級 IPXX
IP是Ingress Protection的縮寫，是國際上針對電氣電子設備對異物入侵的防護等級體系
IP-X中第1個X表示接觸保護和外來物保護等級，主要是體現防塵保護，最高等級是6，完全防止外物及灰塵侵入
IPX-中第2個X表示防水保護等級，最高等級是8，從IPX1-8防水能力依次增強，IPX8可以無限期浸泡在水中
各級別的防水能力官方術語就不提了，直接清晰明瞭地上圖好了：
希望大家在瞭解不同的防水等級之後，以後買手機或用手機時最好先看看手機處於什麼防護等級，以免帶入泳池溫泉拍拍拍時一時失手釀成悲劇......畢竟腎只有兩個......
02
防水行業需求和規模
所謂手機防水處理，就是通過物理結構件密封或者是化學覆膜這2種方式，對手機從內到外進行防水處理，讓手機可以在雨天、水下等環境可以自由使用，在意外掉落至水中時，也不至於導致手機入水而故障報廢。
通常需要對手機內三個部位進行防水處理：
（1）外部結構件：機身與屏幕縫隙、實體按鍵縫隙、耳機及充電接口
（2）元器件模塊：聲學元器件如揚聲器、麥克風、聽筒，要求防水且不能影響空氣透過；光學元器件如攝像頭模組，要求防水且不能在鏡頭上進行防水處理
（3）內部PCB主板：各器件連接處、整體主板
爲什麼進行防水處理？需求在哪？
“天下苦水久矣”，爲什麼各大廠商對自家產品的防水功能作爲一個重要的營銷賣點？是因爲防水需求在各類電子產品中的應用場景持續存在：
從購買的角度來看，防水防塵能力成爲用戶選擇購買iPhone7的第二大理由，自蘋果發佈iPhone7之後，企鵝智庫對5萬網友進行投票調查，其中手機防水功能成爲用戶購買iPhone7的第二大理由，有42.6%的網友選擇因防水防塵功能而購買
從售後返修的角度來看，無防水導致手機損壞的金額巨大，IDC報告顯示，在所有送修的設備之中，液體侵入是繼碎屏之後的第二大損壞原因，佔比高達35%。僅2015年就約有3.28億部智能手機因爲液體侵入而受損。IDC估計，目前全球只有不到10%的智能手機具備防水性能，每年由於液體侵入而造成的損失則高達967億美元
防水處理的技術路線是怎樣的？
手機防水處理早在2005年就出現，2005年5月卡西歐推出了Canu 502S，是網上有資料可循的首款防水手機
而隨着2013年索尼Xperia Z的推出，具備防水功能同時又不失輕薄美觀的手機得到市場認可，此時的手機防水功能基本都是要通過結構件密封來實現，一旦手機氣密性不一致、或者加工精度不夠，就會導致防水效果失效
而隨着手機越做做薄、性能要求越來高，防水需求推動了防水處理技術的不斷升級，目前主要有以下物理結構件防水和化學覆膜防水2種方式，並且細分爲5種技術路線：
1、物理結構件防水
物理結構件防水的核心在於LSR液體硅膠注射成型技術，需要在機型設計時採用一體化機身，減少機身的拼接，從而減少機身縫隙，並且在手機內部用防水膠條、硅膠密封圈、膠黏劑等材料對內部的重要元器件周圍及連接處進行保護，從而阻擋灰塵及液體的入侵
缺陷在於，無論是從設計還是從製作過程，結構件防水對於耳機孔、充電孔等裸露在外的部位很難保護，始終會對機型美觀造成影響，而且會因爲結構件的老化、摔落磕絆等意外磨損導致防水性能下降明顯
2、化學覆膜防水
三防漆、氟化液、灌膠覆膜
三防漆以丙烯酸酯爲主，氟化液則氟化物爲主，灌膠則是以硅氧烷膠爲主，將這些材料通過噴塗或浸泡方式處理至PCB板上從而實現整體防護目的
缺陷在於，三防漆、氟化液、灌膠等覆膜方式的處理成本和門檻都不高，但是這種工藝會帶來明顯的幾個問題：一是由於操作的精細度問題，會導致PCB板上邊角處無覆蓋、無保護，在芯片管腳處不易塗覆；二是這種處理方式需要用到大量有機溶劑，造成明顯的污染環保問題；三是會給產品明顯增重，而且影響元器件的整體散熱效果
納米鍍膜——等離子體覆膜
在產品整個表面塗上一層厚度以微米~納米級別的聚合物膜，表面形成微凸結構，吸附氣體分子形成氣體薄膜，而且水滴的接觸角趨於最大值，無法輕易滲透過納米層表面，最後形成像荷葉一樣的疏水效果
缺陷在於，等離子覆膜主要是用氟化物實現，首先由於等離子體具有強烈的方向性，會導致產品表面膜厚嚴重不均；其次則是等離子體膜必然有孔隙，可以防潑濺，但是不能防浸泡，而且是通過疏水結構來讓水流走，一旦表面水滴壓力增強，例如浸泡或者強力噴射，那麼就會讓水直接滲入，達不到保護效果
納米鍍膜——派瑞林覆膜
通過CVD（化學氣相沉積法），由活性小分子在元器件表面“生長”出完全貼合該物體形狀的高分子物，形成一層無孔隙的納米塗層，和等離子體覆膜的疏水結構不同，派瑞林鍍膜可以使元器件完全與外界的空氣、水分子隔絕
缺陷在於，派瑞林這種純高分子防水結構可以讓元器件防水、防腐蝕，但一是不耐高溫，長期使用溫度只能在100℃以下；二是不耐光照，在光照下容易裂解，戶外使用2周就會黃化開裂；三是不能良好地隔絕氧氣分子的滲透，防氧化性能不夠。不能耐高溫和抗光照的缺點導致了派瑞林的應用場景受到極大的限制，例如LED顯示屏就絕對不能用，呈現黃色的派瑞林會極大地影響產品的顯示效果
納米鍍膜——複合膜材料覆膜
複合膜材料也是用CVD（化學氣相沉積法）在元器件表面實現覆蓋，但是與派瑞林的主要成分不同，先將一層高分子塗層生長於元器件表面，隨後再覆蓋上一層緻密的氧化物塗層用來隔絕氧氣防止元器件被氧化。與派瑞林一樣，可以徹底隔絕外部水分子，而且還是實現了更強的阻氧性能、耐高溫、抗光照特性，應用場景得到很大的拓展
5種防水處理技術路線對比
相比物理結構件防水技術，納米鍍膜防護技術是一種更加先進的防護技術，會擠佔物理結構件的部分市場，但是兩者一定程度上可以互爲補充
原本物理結構件防水只能在外部結構件進行防水處理，而對內部的PCB板完全無法防護，而納米鍍膜技術的應用填補了這塊空白
不過納米鍍膜技術也具備侷限性，例如在攝像頭模組這類光學器件和充電接口等需要頻繁插接的部位，是沒法通過納米鍍膜來實現防水防護的，依舊需要物理結構件來做防水處理
因此電子產品防水防護水平的不斷提高，肯定是“納米鍍膜+物理結構件”相互結合的方式，在不同的部位採用不同的方式
防水處理的行業規模有多大？
很多領域的產品需要進行防水處理，我們舉例來測算防水處理行業的規模
1、智能手機領域
正如上面提到的，智能手機內部需要防護的主要是三塊地方：外部結構件、元器件模塊以及內部PCB主板
通過物理結構件對機身縫隙、攝像頭模組、充電接孔等位置進行防水處理，每部手機大約需要15-20元成本，如果考慮對內部PCB板進行納米鍍膜處理，還需要增加5-10元成本，這是手機行業對於新增防水特點能夠接受的普遍成本
2018年中國手機銷售均價爲2523元，銷售數量爲4.14億部，全球手機銷售均價爲362美元，銷售數量爲14.05億部
從數據來看，2018年國內智能手機價格區間分佈，0-999元價位的手機只佔15%
考慮到HUAWEI P8 這種799元價位的手機都能夠用英國P2i的等離子鍍膜技術，所以這裏我們謹慎客觀地假設90%的手機都能夠用得上防水處理技術，同時保守估計單部手機防水處理成本爲15-20元，那麼結合中國和全球2018年智能手機出貨量數據，智能手機領域防水處理市場規模大概爲中國60-80億元，全球210-280億元
2、LED顯示屏領域
從中國光學光電子行業協會LED顯示應用分會過往披露的《全國LED顯示應用行業發展報告》數據來看，2017年我國LED顯示行業規模爲367億元左右，其中戶內LED顯示屏佔到了56%，戶外LED顯示屏佔到44%
中國LED顯示屏產品佔據了全球80%左右的市場份額，因此推算全球LED顯示行業規模爲458億元左右
LED顯示屏主要以大小間距進行區分，P2.5以下（即每兩個LED燈珠間距小於2.5毫米）稱之爲小間距LED顯示屏
小間距LED顯示屏約佔據10%的行業規模，均價爲1.5萬元/平方米，對應2017年國內出貨量25.5萬平方米
大間距LED顯示屏約佔據90%的行業規模，均價約爲0.4萬元/平方米，對應2017年國內室外屏出貨量825.7萬平方米
LED顯示屏的防水處理需求要根據戶內戶外應用場景進行區分，室外屏有進行防水處理的剛需，否則無法在室外使用。目前針對LED顯示屏進行防水處理主要是通過灌膠和氟化液兩種方式
灌膠防水處理成本約爲600-800元每平方米，氟化液防水處理成本約爲200元每平方米，由於大間距LED顯示屏只能使用灌膠進行防水處理，因此平均來看，假設每平方米LED防水處理成本爲450元較爲合理，從而可以測算LED顯示屏領域防水處理市場規模大概爲中國20億元，全球25億元左右
3、其他領域
納米鍍膜技術中，最爲先進的複合防水膜材料極大地拓展了應用場景，不僅僅可應用於智能手機與LED顯示屏行業，同時也還可應用於OLED領域的封裝工藝上，還可應用於耳機、電子書、無人機、家用電器等消費電子領域，以及汽車、太陽能逆變器、通訊基站等電氣設備市場，綜合來看，防水處理行業處於很多領域終端產品的上游，至少是一個百億級別的賽道
03
防水處理的產業鏈
納米鍍膜產業鏈是如何運轉的？
由於納米鍍膜防水處理進行CVD（化學氣相沉積法）需要精確地控制反應化合物的量，涉及較多的高精密設備，因此上游的核心零部件供應商是較爲關鍵的一個環節，設備必須能對氣體流量和溫度進行高精度控制，並能實現覆膜的穩定均勻。如果納米鍍膜廠商純粹採用國外整套設備而不具備自主改造產線的能力，那將會面臨很重的成本壓力
而原材料基本已經實現國產替代，除了關鍵助劑需要通過納米鍍膜廠商自主研發外，基本原材料都可以在國內外進行大批量採購，不構成壁壘
對於納米鍍膜廠商而言，需要重點專注在實現上游的核心零部件設備的自主改造，從而實現工藝流程的效率和性能提升，並且通過自身的技術積累，創新研發新的材料以實現更好的性能特點，以便更好地滿足下游應用領域產品的需求
納米鍍膜廠商掌握的是最基礎的材料技術，主要有2種形式和下游應用領域的企業結合起來：
一是需要自建產線的重資產鍍膜加工模式
二是以技術授權爲主的產線導入模式。
在下游應用領域企業產量較小時，簡單的鍍膜加工服務是兩者最好的合作起點，但是隨着產量的上升，納米鍍膜廠商將自己的產線接入下游應用領域企業的產線上，並且進行技術授權是一個不可避免的選擇
納米鍍膜廠商的護城河是什麼？
1、技術
納米鍍膜廠商進行防水處理的基礎原理幾乎都是氣相沉積聚合，在技術方面的護城河主要有2點：
一是在於分子結構的研發創新，派瑞林、等離子體和複合膜材料在分子層面都是不同的結構，企業需要具備對不同材料分子結構進行創新研發的能力才能算構建起真正的護城河，例如複合材料是將氧化物、高分子、小分子等結構進行分子互穿，才能實現比派瑞林和等離子體更優異的性能
二是反應化合物參數配比和反應精度控制，這是一門極難的學問，其中涉及多種學科理論（流體力學、分子模擬優化、精密機械技術......），能夠研發出具備特性的分子結構，也要能夠有成本效率平衡的工藝流程將其大規模產業化成可商用的產品
這兩點護城河有點類似AI領域內算法與數據的關係，各AI廠商都可以通過開源文檔構建AI基礎算法，但是隻有在獲取足夠多且足夠優質的數據後對算法的參數及權重進行調試優化之後，所形成的AI產品才具備商用的最大價值
2、渠道
下游應用領域企業的小產量產品可以外發至納米鍍膜廠商進行鍍膜加工服務，但是其大產量產品必須要讓納米鍍膜廠商接入自身產線
而納米鍍膜廠商進行接入產線的技術授權模式是典型的to B生意，早期攻關難，後期接入產線後會給客戶帶來極高的轉換成本，在不出大毛病的情況下，客戶續約率極高
可以拿其他領域的案例進行類比：高度自動化的汽車領域內，主機廠基本不會輕易更換自己的MES供應商；電信、銀行、保險領域（例如聯通、中行、平安）等大企業的呼叫中心採用的SaaS服務，續約率可以高達90%以上
04
業內格局
不同技術路線的規模對比
目前防水處理領域中，不同技術路線的企業收入規模差異較爲明顯，從能夠獲取的公開信息來看，物理結構件防水處理企業收入規模明顯超過化學覆膜防水處理企業
防水處理行業可能形成什麼格局？
在納米鍍膜防水技術興起之前，物理結構件防水技術是手機廠商進行防水處理的普遍且必要選擇，而隨着性能更優、對外觀結構影響更小的納米鍍膜防水技術興起，物理結構件防水技術在手機防水處理領域的市場份額會逐步降低，除去攝像頭模組這些光學元器件無法採用納米鍍膜進行防護之外，內部PCB主板、部分元器件模塊的防水處理將由納米鍍膜方式技術逐漸覆蓋，物理結構件防水技術的需求會逐漸減少
從未來電子產品對防水性能和結構美觀的要求來看，納米鍍膜防水技術廠商的收入規模會呈現明顯增長，防水處理行業目前至少是一條百億級別的賽道，隨着複合材料技術的成熟，更多下游應用領域產品的防水需求能夠得到滿足，百億級防水處理賽道能夠有望逐步成長爲千億級別的行業。
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