X线探测器组成部分、工作原理、技术壁垒及集中度如何？

X 线探测器为整机核心部件，高壁垒下国产厂商破局居上.

X 射线探测器系 X 线影像设备核心部件，成本占比最高。X 射线机由数字化 X 线探测器、高压发生器、球管、机械臂、线缆等组成，探测器是成像工作流中的 关键一环，通过间接或直接的方式将穿过不同组织的 X 射线转换为电子信号，不 同组织对 X 射线的穿透率不同，因此形成不同灰度的图像，反应正常及病变组织 成像。通常探测器、高压发生器、球管统称为 X 射线机三大部件，其中探测器从 技术结构、制造工艺等方面壁垒更高，也最为影响最后的医学成像的空间分辨率、 密度分辨率及成像速度等，其占 X 射线机整机成本的比重最高，以联影医疗为例， 2019 年平板探测器在 X 射线机核心部件成本占比大约在 36%之间。大致参考联 影医疗/东软医疗/万东医疗/美亚光电的毛利率区间，取下游整机平均 45%的毛利 率，则探测器占整机销售价格的近 20%。

X 射线探测器原理，以非晶硅探测器为例，非晶硅探测器主要由闪烁体、光 学传感器（TFT SENSOR，一般由光电转化层和 TFT 阵列开关等寻址电路组成） 和电荷读出电路等构成，当有 X 线入射时，位于探测器表面的闪烁体将透过人体 后衰减的 X 线转换为可见光，闪烁体下的非晶硅光电二极管传感器阵列又将可见 光转换为电信号，在光电二极管自身的电容上形成存储电荷，在控制电路的作用 下，扫描读出各个像素的存储电荷，经信号放大、A/D 转换后输出数字信号，传 送给计算机进行图像处理从而形成 X 线数字影像。

TFT 传感器、闪烁体等关键技术壁垒贯穿设计、量产及集成阶段。X 线探测 器产品研发周期通常较长，企业需经过多年的研发积累逐步形成核心技术及工艺，新进入者从设计、量产到集成阶段均面临非常高的技术壁垒，很难在短期掌握关 键技术。

1）TFT SENSOR 设计难：TFT SENSOR 为采用非晶硅、IGZO 及柔性基 板技术路线的数字化 X 线探测器的核心部件，主要通过 TFT-LCD 的显示面板 产线进行生产。但 TFT SENSOR 在设计上与 TFT-LCD 存在很大差异，且对 TFT 器件的要求远高于 TFT-LCD。TFT SENSOR 需要装有 PIN 结构的光电二 极管、保持像素信号时需要关态电流足够小（TFT SENSOR 的 10-14安培 vs TFTLCD 的 10-12安培）、读取像素信号需要开态电阻足够低（阻值要求小于 TFT-LCD 的 2-5 倍）。新进入者不但需要体系化完善相关设计技术，并需要研发设计数字化 X 线探测器所需要的多层掩膜版及完成量产级别产品的设计。

2）TFT SENSOR 量产难：TFT SENSOR 的量产不仅需要业内厂商具有自 主知识产权，还需要业内厂商与面板厂通力配合，在满足传感器设计要求的前提 下结合生产工艺不断进行调试。TFT SENSOR 需要 10 道左右的光罩才能完成 （TFT-LCD 一般只需要 5 道左右），量产过程中产品良率控制难度较大。上游面 板厂主要聚焦 TFT-LCD 工艺的消费电子，缺乏聚焦医疗产品的研发工艺团队。 因此，全球范围内同时具有 TFT SENSOR 自主知识产权、并完善 TFT SENSOR 的供应链，使之具备量产能力的厂商数量非常有限。

3）闪烁体量产难：闪烁体是将 X 光转换为可见光的关键材料，闪烁体原材 料性能和闪烁体制备工艺对光转化率、余辉、空间分辨率等性能有着至关重要的 影响，闪烁体生产工艺门槛较高，且量产良率控制难度较大。大部分业内厂商通 过外购方式获取闪烁体，自建闪烁体镀膜及封装产线的厂家数量较为有限。同时， 闪烁体生产所需要的镀膜设备和封装设备均是定制设备，无成熟的商业标准产品， 新进入者需与设备公司合作研发，不断迭代工艺技术，并最终使镀膜和封装技术 达到可量产程度。

高壁垒导致探测器全球集中度高，国产厂商后来居上。高壁垒导致全球市场 能规模化生产数字化 X 线探测器的厂家不足 20 家，行业集中度相对较高，万睿 视、Trixell 等跨国公司进入数字化 X 线探测器市场较早，根据 IHS Markit 统计， 在医疗领域万睿视、Trixell、Vieworks CR3 超过 50%。根据集成电路产业第三次 转移的产业进程及对探测器的产业赋能，中国或将成为全球 X 线探测器产业链的 产业转移基地，以奕瑞科技、康众医疗为代表的国产厂家依托低价、差异化创新 及市场策略、本土完善售后支持打破外资市场垄断。奕瑞科技凭借非晶硅、CMOS、 IGZO 等核心技术的自主研发与攻关，2018 年占据全球 8%的市场，排名第三位。

根据 IHS Markit 国内探测器出货量统计，探测器国产化率边际提升显著，奕 瑞科技、康众医疗占到国产探测器的绝大多数份额，2019 年奕瑞、康众的探测器 出货量占到国内出货总量的 34.68%，在 2016 年的 28.67%的基础上提升 6pct。

龙头并购演进，行业集中度趋高。产品、技术持续革新，海外龙头则通过横 向并购的方式强强联合，整合优势资源，提升其市场竞争力，以此来抢占更多的 市场份额。2016 年 3 月，佳能收购了 TOSHIBA 医疗（包括旗下探测器业务）； 2017 年，全球探测器行业龙头万睿视收购传统巨头珀金埃尔默（Perkin Elmer） 影像部件业务，进一步布局 CMOS 平板探测器技术，持续扩大业内领先优势。数 字化 X 线探测器行业的不断整合最终将导致市场资源逐渐集中到少数几家掌握核 心技术优势，市场将加速向头部厂家集中。