分析仪器是支撑一国之科学进步、技术创新和质量优化的基础性行业，应用场景广，市场空间大，然而我国以质谱仪、色谱仪为代表的尖端仪器产业受海外品牌长期主导。站在当下，我们认为部分领先国产企业经历长期攻坚，有望率先“破局”。
摘要
行业空间广阔，质谱仪与色谱仪为“皇冠上的明珠”。分析仪器用于测定物质组成、结构等特性，被广泛用于学术、制药、食品、环境等领域。其中，质谱仪和色谱仪分别用于物质的精确测定和分离，为量大面广、技术难度高的尖端通用仪器。从市场空间看，根据SDI数据，我们估计我国分析仪器2020年行业规模约656亿元，其中质谱仪、色谱仪约为142、107亿元，过去五年年均复合增长率约为19.4%、8.2%。
国内市场受进口品牌钳制，国产仪器在品牌力、产品力上仍需直面差距。我国分析仪器行业长期受海外品牌主导，我们测算2020年质谱仪、色谱仪国产化率约26%、33%，我们认为若考虑海外公司在国内组装仪器则国产化率更低。特别的，我们估计50万元以上大型科研仪器中，质谱仪、色谱仪明确为国产品牌的仪器数量占比不足3%，主要市场被安捷伦、赛默飞世尔、岛津、沃特世、SCIEX等海外品牌占据。究其根本，我们认为国产仪器在长期投入、产品性能与品牌认可度上仍需持续攻坚。
短期来看，政策引导+创新突破，领先企业有望开启替代进程。站在当前，十四五规划提出“加强高端科研仪器设备研发制造”，部分省市亦已推出国产采购优先政策，我们认为一定程度上有助于进行国产替代。更为重要的是，随着技术平台与核心部件突破、产品竞争力加强、应用场景向生命科学、半导体等更为广阔的空间拓展，我们看好领先企业率先开启国产替代进程，享受自主创新的时代红利。
长期来看，海外涌现龙头，成长经验值得借鉴。海外龙头通过长期的“并购+创新+多元化”战略，在仪器领域形成全面产品矩阵和强大竞争力的同时，向广阔的试剂/耗材/服务等售后市场延申，进而打造全球性的“科学服务一体化”。我们认为，龙头的发展经验值得我国分析仪器企业长期借鉴。
风险
技术研发及产业化失败风险；高端零部件采购风险；市场竞争加剧。
正文
分析仪器：科技创新之基，应用场景广阔
行业概述：分析仪器品类繁多、应用广泛
分析仪器是用于测定物质组成、结构等特性的仪器，属于广义的科学服务行业范畴。分析仪器产业链位于行业中游，上游主要为各类仪器部件，包括光学部件、真空部件、电子部件、机械部件等，下游则应用于高校、政府、第三方检测公司以及各类工业生产企业的科研、检测与教学活动中。从中游来看，分析仪器可与试剂耗材、各类实验室服务相互配套，进而为下游提供完整的科学服务综合解决方案。
在一国发展中，分析仪器行业具有基础性和战略性。我们认为，科学分析仪器是支撑科学进步、科技创新质量优化的基础性行业，也是对一国工业水平、创新实力甚至国家安全有着重大影响的战略性行业。
分析仪器涵盖十余个细分品类，呈现多品种、小批量特点。根据国家科技基础条件平台大型科学仪器设备分类，分析仪器可分为电子光学仪器、质谱仪器、X射线仪器、光谱仪器、色谱仪器等12个类别。而全球权威的实验分析仪器咨询公司SDI（StrategicDirectionsInternational）将行业分为10个细分领域，其中光谱仪、表面科学、生命科学仪器、色谱仪、质谱仪占比较高，2017年全球规模占比分别为19%、15%、14%、12%、10%，总体而言，仪器行业呈现多品种、小批量的行业特点。
依托于研发、分析、质控等场景，分析仪器在学术/制药/食品/环境等领域得到广泛应用。根据SDI在2017年对于中国分析仪器市场的调查研究，从使用场景看，研发活动（包括应用研究与基础研究）占分析仪器应用的62%，分析服务、质量控制则各占15%；从下游行业看，分析仪器被广泛应用于学术、制药、生物、食品、环境、医学、化学等领域，占比分别为18%、16%、13%、11%、9%、9%、8%。
市场空间：国内超过650亿元，质谱仪、色谱仪均为百亿级别市场
2020年全球分析仪器市场规模约670亿美元，中国约占15%。根据前瞻产业研究院援引的SDI数据，2015年全球实验分析仪器市场规模为514亿美元，2020年约为670亿美元，2015-2020年CAGR达5.5%。其中，中国市场成长快速，市场规模全球占比从2015年的10%增加至2019年的15%，我们保守假设2020年占比仍为15%，则估计2020年中国分析仪器市场规模约为656亿元，2015-2020年CAGR达到14.4%，增速远快于全球其他市场。
分类别看，国内质谱仪、色谱仪、光谱仪2020年市场规模分别为142、107、67亿元。在各类分析仪器中，质谱仪、色谱仪、光谱仪量大面广，被广泛地用于各行各业的物质检测及化学成分分析。根据智研咨询、华经产业研究院数据，2020年国内质谱仪市场规模约为142.2亿元，2015~2020年CAGR为19.4%；2020年国内色谱仪市场规模约为107.2亿元，2015~2020年CAGR为8.2%；2020年国内光谱仪市场规模约为67.4亿元，2015~2020年CAGR为9.3%。
分类详解：以光谱仪、色谱仪、质谱仪为例
光谱仪：基础分析仪器，简单快速无损
光谱仪是进行物质结构与成分分析的基础仪器。光谱仪又称分光计，其原理为，通过物质与光的相互作用，并对形成的光谱线进行分析，由于不同物质具有不同的光谱特征，进而光谱仪可探测出物质结构和物质成分。光谱仪被广泛应用于冶金、地质、石油化工、环境保护、生命科学等行业。其细分品类包括原子光谱、分子光谱、X射线光谱等。与质谱仪相比，光谱仪相对操作与流程简单，测试速度快，并且大多数无需破坏样品，价格也较为低廉，但整体上在检测的精度、可靠性、检测范围上与质谱仪存在明显差距。
色谱仪：用于复杂混合物的分离与测定
色谱仪主要用于混合物的高效分离与分析。色谱仪利用物质在两相（即固定相和流动相）中溶解、解吸、吸附等作用力的差异，当两相相对运动时，混合物各组分反复多次受到各作用力的作用而互相分离，从而达到分离分析及测定一些物理化学常数的目的。两相是实现色谱分离的关键，简而言之，固定相主要用于留住组分，流动相主要用于将组分带入检测器。常见的色谱仪器包括气相色谱仪（GC）和液相色谱仪（LC），此外还有离子色谱仪、薄层扫描色谱仪、电泳仪等类别。色谱仪可与质谱仪、原子发射光谱、核磁共振谱等仪器联用，其中色谱仪起到对样品进行预分离的作用。
按照流动相为气体或液体，可区分出气相色谱仪和液相色谱仪。从结构上看，色谱仪的核心部件主要包括载气系统（或输液系统）、色谱柱以及检测器。从应用上看，气相色谱仪与液相色谱仪都具有效能高、灵敏度高、通量大等特点，可广泛用于石油化工、环境检测、食品工业、药物制造等各个领域，但相比之下，气相色谱法由于流动相和样品必须处理成气体，较难对高沸点、非挥发性、热不稳定物质，以及离子型化合物、高聚物进行分离或分析。国内气相色谱仪发展较早，相对成熟，布局的企业包括福立仪器、普析通用、磐诺仪器、谱育科技等；液相色谱仪则仍处于发展早期，皖仪科技、大连依利特、上海伍丰、海光仪器等企业有所布局。
质谱仪：用于精确测定物质的尖端科学仪器
质谱仪可理解为“灵敏度极高的天平”。质谱仪是对物质进行定性和定量分析的高端分析仪器。其原理为将分析物电离成带电离子，再利用不同质量离子在电场或磁场中的运动行为不同，按质量和电荷的比值（质荷比）分离和检测，得到离子强度随质荷比变化的质谱图。实验人员可根据质谱图上的分子离子峰判断相对分子质量，并根据碎片离子推断样品的结构。质谱仪广泛地应用在医疗健康、食品安全、环境监测、工业过程分析等领域。与其他分析仪器相比，质谱仪可精确地测定分子量和原子量，并具有很高的分辨率和精度。
质谱仪包括样品导入系统、离子源、质量分析器、检测器、真空系统、数据分析系统六大部分。其中各系统的主要作用为：
样品导入系统：进样。样品通过导入系统进入质谱仪。当样品比较复杂时，可在质谱仪前串联气相色谱（GC）或液相色谱（LC）进行预分离得到单组分后，再使用质谱进行样品结构解析。
离子源：电离。在离子源中对样品进行电离，以电子、离子、分子或光子将样品转换为带电离子。常见的电离方法包括电子电离（EI）、电感耦合等离子体（ICP）、基质辅助激光解吸电离（MALDI）、电喷雾电离（ESI）、大气压化学电离（APCI）等。
检测器：测量。通过检测器测量和记录特定质荷比的离子数，形成质谱图。此外，离子源、质量分析器、检测器需要处于高真空系统中，以使得样品离子不会产生碰撞损失或质荷比测量偏差。数据分析系统主要用于数据的采集、处理、输出以及仪器的控制等。
不同离子源和质量分析器原理各异，用以满足不同场景的检测需求。通常需要根据样品的极性、挥发性等性质选取合适的离子源，并根据不同的检测场景、检测要求、样品特性需要使用不同的质量分析器。
从实际产品看，常见的商业化质谱仪包括GC-MS、LC-MS、ICP-MS、MALDI-TOF等类型。各类离子源与质量分析器可形成不同的排列组合，常见的离子源与质量分析器的配合方式包括ICP-MS、MALDI-TOF等；此外，质谱技术可与气液分离技术相配合，形成GC-MS、LC-MS等色谱质谱联用仪。具体来看：
从下游应用看，质谱仪在临床医学、生物制药、食品、环境、工业检测中均可发挥作用。具体来看：
临床医学：临床质谱渗透率提升空间广阔。临床质谱检验具有高灵敏度、高分析速度、高通量等优势，可在新生儿遗传疾病筛查、微生物检测、营养代谢不良检查、激素检查、药物监测等项目上实现对传统方法的替代。其中，液相/气相质谱仪主要用于对各类激素、维生素、蛋白质等有机物进行检测，MALDI-TOF主要用于微生物检测，ICP-MS主要用于人体金属/微量元素的筛查。根据智研咨询，目前我国临床质谱占临床检验的比重不足1%，与美国15%的占比差距较大，具有较大的发展潜力。
生物制药：有望受益于药企研发加强及CRO快速发展。质谱方法可用于药物的杂质分析、代谢动力学研究、小分子方法开发、中药及天然产物开发的解决方案等。其中，LC-MS在药学领域应用最为广泛。根据科技部，2015~2020年我国规上医药制造业R&D支出CAGR为12.2%；同时根据F&S，2021~2024年CRO市场规模复合增速有望达到30%。我们认为，随着我国药物自主研发力度不断加强，药企及CRO企业资本开支加大，有望带动质谱仪在制药行业的市场规模持续扩容。
食品检测：受益于食品安全要求不断提升。随着人们对健康和安全要求的提升，食品检测的力度也在不断加强，随之对于食品检测仪器的数量和要求也在提高。质谱在食品安全方面检测包括营养成分分析、农药残留检测、真菌毒素检测、重金属元素检测、掺假及鉴别等。GC-MS、LC-MS、ICP-MS、TOF等各类质谱仪均存在相应的应用场景。
环境监测：质谱技术具有抗干扰性强、灵敏度高、可检测物质多等优势。在环境监测领域，与各类传感器、光谱仪等传统检测仪器相比，质谱仪具有检测限更低、抗干扰性强、可同时检测多种物质、检测速度快、精度高等优点，已广泛用于各类污染物及污染元素的在线监测、快速分析、精准溯源等场景，同时也是持久性有机污染物、复杂新型污染物等部分污染源的黄金检测标准。
半导体制造：ICP-MS在半导体各产业链环节存在广泛应用。ICP-MS可用于半导体产业链多个环节的无机元素检测，可适用于硅片、光刻胶、芯片、试剂、生产环境等检测对象，对各类痕量及超痕量无机元素污染进行分析。
中国市场竞争态势：进口品牌主导，仍需直面差距
发展现状：长期贸易逆差，龙头布局完善
市场格局：海外龙头划分市场，国产替代空间广阔
国产化率较低，进口替代空间广阔。根据智研咨询与华经产业研究院，2020年我国质谱仪、色谱仪、光谱仪市场规模约142、107、67亿元，而2020年我国质谱仪、色谱仪、光谱仪进口金额约15.3、10.4、7.0亿美元，据此我们测算2020年质谱仪、色谱仪、光谱仪国产化率约26%、33%、28%。特别的，考虑到多数海外品牌可通过进口零配件后，在国内基地组装（2020年分析仪器零配件进口金额亦高达15.0亿美元），我们认为实际的国产化率仍将低于该测算数值。
特别的，我们估计中高端分析仪器国产化率或将更低。我们统计了重大科研基础设施和大型科研仪器国家网络管理平台披露的50万元以上科研仪器保有情况（可作为分析仪器在学术科研场景应用的代表），其中质谱仪和色谱仪竞争格局较为集中，基本被安捷伦、赛默飞世尔、岛津、沃特世等品牌垄断，我们估计明确为国产品牌的仪器数量占比不足3%。我们预计，中高端分析仪器的国产化率或远低于整体，具有广阔的国产替代空间。
差距解析：我们认为国产仪器在长期投入、产品性能与认可度上仍需追赶
差距二：产品性能仍需打磨。我们认为，经过长期发展创新，部分自主产品在软硬件性能和功能上可直面国际品牌竞争，部分领先国产品牌的标杆产品（如谱育科技质谱仪、禾信仪器TOF-MS、莱伯泰科ICP-MS等）具有相对较强的竞争力。但整体来看差距仍存，我们认为主要有以下几点：
供应链成熟度较低。整体而言，国内供应链对于分析仪器所需的原材料与部件配套能力较弱，对仪器的性能与可靠性形成制约。而部分核心部件如质谱仪的检测器、分子泵等，对精密加工、密封、焊接等要求高，仍然依赖进口。但与此同时，领先企业如谱育科技、禾信仪器也重视核心关键部件自主化，实现了离子源、四极杆等质谱仪核心部件的自主设计。
解决方案尚未完善。国外龙头通常拥有较为齐全的仪器产品、配套设备、试剂耗材产品线，对于同一场景可提供多样化的交钥匙解决方案，相比之下，目前国产仪器企业产品线较为简单，解决方案能力仍需弥补。
差距三：市场认可度仍需培养。我们认为，国外龙头借由其全球品牌力，对我国分析仪器市场深度耕耘与长期主导，一来构建了较强的权威性，凭借自身品牌力为论文数据或检验结果背书，在科研、认证，以及较为高端的检验检测等终端应用场景中形成了较高的进入壁垒，二来也掌握了较为雄厚的用户基础，培养了较强的使用黏性。我们认为国产企业的突围仍需培养客户长期信任，形成更为广泛的市场认可。
发展前景：打造专精特新，汲取先进经验
十四五规划明确提出要“加强高端科研仪器设备研发制造”，我国分析仪器行业的国产替代前景广阔。短期来看，我们认为部分领先企业通过多年的自主研发，在部分细分领域已经形成了一定的产品竞争力与市场认可度，有望通过持续的技术突破与差异化创新，率先开启国产替代；长期来看，赛默飞世尔、安捷伦等海外龙头的成长历程可总结为“并购+创新+多元化”，也为国产仪器企业的长期拓展指明了前进方向。
国产仪器企业面临怎样的突围机遇？
“十四五”顶层设计明确支持，期待更多产业政策落地。2020年科技部《加强“从0到1”基础研究工作方案》提出“加强重大科技基础设施和高端通用科学仪器的设计研发”，“十四五”规划也明确提出要“加强高端科研仪器设备研发制造”，均在顶层设计上明确对研发国产仪器的支持态度。此外，部分省市推出国产采购优先政策，若需进口仪器则强化论证备案制度，对国产仪器落地销售带来一定支持作用，例如浙江省要求对政府采购频率较高的医疗卫生、教育科研和质量检测等进口产品，实行全省统一论证。我们认为，针对高投入、高研发风险，且国产品牌发展仍处初期的科学仪器行业，恰当的产业政策不可缺位，随着我国科技创新能力逐步增强，同时供应链安全问题逐步凸显，高端分析仪器自主化的重要性不言而喻，我们期待更多产业政策落地，进而加速仪器行业的国产替代进程。
领先企业厚积薄发，有望直面外资品牌竞争。我们认为，国产企业在三个维度的竞争力不断提升：其一，优质技术商业化落地。站在当前，我们认为部分领先国产仪器企业，积极突破基础技术平台，通过多年的核心技术攻关、国家重点专项支持以及产品商业化落地，部分产品的性能指标可比肩国外竞品。其二，应用领域延申。领先企业基于现有的技术平台，正不断拓展其应用领域，由环境监测、食品检测等传统领域向生命科学、半导体等新兴领域进军，如禾信仪器微生物质谱、谱育科技流式细胞仪等，而这些领域同时也是进口钳制的深水区，我们认为具有广阔的国产替代前景；其三，注重部件自主化。领先企业如谱育科技、禾信仪器等也较为重视零部件自主化，在离子源、质量分析器、检测器等核心部件上均实现自主设计，我们认为具备长期成长壮大的潜力。
国产企业有望打造性价比与差异化优势。从国产替代的方式来看，国产仪器品牌具备较强的性价比优势，我们估计相比同类进口仪器，国产仪器价格通常可低20%-50%。此外，在部分细分应用场景，如在线、应急、快速、走航检测等方面，国产仪器也具有一定差异化、深度定制的优势，我们认为有望推动产品进行技术迭代。
把握科技创新与高质量发展机遇，分析仪器有望打开长期增长。根据OECD，我国2019年研发强度为2.2%（2020年提升至2.4%），较美国、日本、德国等科技强国仍存在较大的提升空间。根据中金公司《科技创新与产业链发展研究报告》，从长期经济发展目标看，未来十五年我国适合的R&D强度仍需较目前提高1个百分点左右。此外，在高质量发展要求下，我国检验检测市场在过去也保持10%以上的长期增长，我们预计未来也有望保持10%以上的长期复合增速。我们认为中国仪器企业面对的仍是一个蓬勃发展、持续扩容的广阔市场，长期发展机会良多。
龙头经验：重视并购与创新，全产业链协同发展
经验一：持续兼收并购，注重协同效应
持续性并购始终是海外龙头做大做强的重要驱动力。纵观全球分析仪器巨头的发展历程，绝大多数企业都进行了持续、密集、全球性的并购交易，其中相对激进的赛默飞世尔、丹纳赫，在五年周期内的并购支出占收入比重可达到约30%。考虑到仪器行业具有多品种、小批量的典型特点，同时内部开发周期久、风险高，我们认为在一定程度上，并购也是仪器企业快速做大做强的必经之路。
特别的，龙头在并购中也非常注重协同效应。以赛默飞世尔在分析仪器领域的并购活动为例，赛默飞世尔注重与标的产生协同效应，一方面吸收利基市场的优质企业，获取独特技术，与原有产品组合形成更完善的解决方案；另一方面则进行多次大型并购，快速拓展新领域或新市场。例如，2016年赛默飞世尔收购FEI进入电显市场，收购前的2013-2016年FEI收入CAGR仅约1.6%，收购后赛默飞世尔着力拓展电镜在生命科学领域与中国市场的应用，并优化了仪器的生产模式，增强产品竞争力，进而使该业务实现了5%~10%的持续增速。
经验二：研发创新产品，拓展创新应用
持续创新是仪器企业不可或缺的基因。分析仪器具有较高的技术壁垒，全球分析仪器龙头均保持了长周期较为稳定的研发投入，过去15年研发费用率基本处于2%~10%区间内。总结来看，我们认为海外龙头的创新基因主要体现在以下三点（以全球质谱仪龙头安捷伦为例进行说明）：1）推出全球领先产品。例如安捷伦2012年推出了全球首款ICP-MS/MS，2015年推出超高灵敏度和检测范围的LC/TQMS6470；2）引领应用场景拓展。例如拓展质谱仪在临床诊断、生物医药、细胞分析等领域的应用；3）灵活应用数字工具。安捷伦领先地推出智能化仪器及多款数字化操作管理软件，以增加仪器使用体验、提升响应速度并提高管理效率。
经验三：产业纵向延申，重视售后市场
由仪器向“科学服务一体化”延申，拓宽天花板并减弱周期性。全球分析仪器龙头均较为重视庞大的客户基础带来的售后服务市场机遇，通过外延并购与内生培育，大力拓展试剂、耗材、服务业务，截至2020年，售后市场收入已占大部分龙头企业收入的50%以上。特别的，赛默飞世尔前身热电公司以分析仪器起家，而2020年仪器收入仅占其收入的21%，已形成包括分析仪器、实验室设备、试剂、耗材和软件等在内的实验室综合解决方案，甚至将业务版图向下游CRO/CDMO检测服务市场延申。我们认为，长期来看，分析仪器企业面对的“科学服务一体化”空间非常广阔，进入售后市场也有助于增加仪器企业的收入长期稳定性和可预测性。
风险提示
技术研发及产业化失败风险。分析仪器为技术密集型行业，研发周期长、投入大、难度高，具有较高的技术研发失败风险。此外，国际仪器龙头长期以来占据国内分析仪器市场，若国内企业产品无法满足市场需求，或者竞争对手推出更具有竞争力的产品，国产仪器企业将面临产业化失败的风险。
市场竞争加剧。在质谱仪等较高端的分析仪器领域，海外巨头占有较为明显的竞争优势，国内企业仍在市场开拓初期，若海外品牌采用降低价格、推出中低端产品等竞争策略，将对国内企业的产品推广和盈利能力造成不利影响。