當(dāng)前,精密光學(xué)行業(yè)發(fā)展已較為成熟,逐漸形成了歐美、日本等發(fā)達(dá)國家主要從事光機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì),中國等發(fā)展中國家偏重于光學(xué)器件、系統(tǒng)的制造的產(chǎn)業(yè)格局。從全球范圍內(nèi)看,世界精密光學(xué)產(chǎn)業(yè)主要集中在德國、日本、韓國和中國臺(tái)灣等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)。其中,光學(xué)鏡片和鏡頭的研究與制造在德國具有悠久的歷史與傳統(tǒng),誕生了以卡爾?蔡司(Carl Zeiss)為代表的世界精密光學(xué)巨頭,尤其是蔡司鏡頭至今仍為世界鏡頭制造技術(shù)的典型代表。
蔡司先發(fā)優(yōu)勢明顯,半導(dǎo)體制造技術(shù)業(yè)務(wù)占比持續(xù)提升
蔡司以生產(chǎn)顯微鏡起家,從1864年發(fā)展至今形成了四大業(yè)務(wù)板塊。半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域,蔡司憑借自身的先發(fā)優(yōu)勢和技術(shù)積累,在先進(jìn)工藝集成度極高的光刻機(jī)鏡頭市場,市占率達(dá)到80%,并且是ASML EUV極紫外光刻機(jī)鏡頭的唯一供應(yīng)商;醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域,其術(shù)用顯微鏡產(chǎn)品豐富,市場份額排名第一;工業(yè)量測方面,公司的X射線掃描檢測設(shè)備技術(shù)先進(jìn),產(chǎn)品品類眾多,并且是全球領(lǐng)先的三坐標(biāo)測量生產(chǎn)商,引領(lǐng)三坐標(biāo)測量真正跨入了“全掃描”時(shí)代;消費(fèi)市場領(lǐng)域,蔡司是世界上最大的眼鏡鏡片制造商,并同時(shí)提供相機(jī)和電影鏡頭、望遠(yuǎn)鏡等高端產(chǎn)品。
如今,在蔡司四大業(yè)務(wù)板塊當(dāng)中,半導(dǎo)體制造已被排到第一位,全球80%的半導(dǎo)體芯片,需要使用蔡司制造的鏡頭,才能制造出比頭發(fā)絲還要細(xì)數(shù)千倍的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。而在22財(cái)年,其四大板塊業(yè)務(wù)收入均實(shí)現(xiàn)兩位數(shù)增長,其中半導(dǎo)體制造技術(shù)業(yè)務(wù)由于下游光刻需求的快速增加,收入占比超過30%。
從價(jià)值量來看,光刻機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)占整個(gè)光刻機(jī)價(jià)值量的26%。蔡司的半導(dǎo)體事業(yè)部產(chǎn)品主要用于光刻機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)模塊,這其中包括光源、照明系統(tǒng)和物鏡系統(tǒng)。其中光源部分,ASML收購了美國企業(yè)Cymer,而后與德國TRUMPF公司合作研發(fā)而出,而物鏡系統(tǒng)全球只有蔡司獨(dú)占這項(xiàng)光學(xué)技術(shù)。高數(shù)值孔徑的鏡頭決定光刻機(jī)分辨率以及套值誤差能力,目前ASML DUV光刻機(jī)中先進(jìn)機(jī)種物鏡內(nèi)各種晶片的數(shù)量超過15片,由蔡司生產(chǎn)的最新一代EUV光刻機(jī)反射鏡最大直徑1.2米,面形精度峰谷值0.12納米,表面粗糙度20皮米(=0.02納米=0.2埃),比很多原子的直徑都要小,也就是說達(dá)到了原子級別的平坦。
然而這種獨(dú)特的”客戶聯(lián)合方案”,把其它廠商研發(fā)EUV的路基本堵死了。
光電產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整加快,中國成世界精密光學(xué)產(chǎn)業(yè)基地
當(dāng)下,隨著全球發(fā)達(dá)國家和地區(qū)光電產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的加快,全球精密光學(xué)制造正逐漸向中國大陸地區(qū)轉(zhuǎn)移。目前,日本、韓國、中國臺(tái)灣、美國和德國等國家和地區(qū)的知名精密光學(xué)企業(yè)均已在中國大陸設(shè)廠生產(chǎn),市場競爭日趨激烈。
而在中美地緣政治不斷摩擦的背后,美方處處針對,讓我們不能不開始自主研發(fā)整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),用產(chǎn)業(yè)自生力去對抗外部的”卡脖子”政策,然而表面看起來卡的是某幾項(xiàng)技術(shù),實(shí)際上背后是整個(gè)體系的較量。
而較量的終點(diǎn),也最終來到了光刻機(jī),這一西方現(xiàn)代工業(yè)體系的集大成,是人類工業(yè)革命以來制造業(yè)的皇冠。
工業(yè)級精密光學(xué)也成了繞不過的極重要的國產(chǎn)替代項(xiàng)目。近幾年,本土精密光學(xué)企業(yè)正在逐步追趕國際先進(jìn)水平,出現(xiàn)了一批技術(shù)與裝備先進(jìn)、自動(dòng)化程度較高、有較強(qiáng)的品質(zhì)保證與過程控制能力、精密光學(xué)批量化生產(chǎn)水平具有國際市場競爭力的企業(yè),能夠立足全球精密光學(xué)產(chǎn)業(yè)平臺(tái)并全面參與全球高端市場的競爭。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),近幾年,工業(yè)級精密光學(xué)企業(yè)主要在科創(chuàng)板上市,而科創(chuàng)板整體的估值環(huán)境也給這一批優(yōu)秀的企業(yè)較為肥沃的融資土壤。
茂萊光學(xué)后起之秀,有望陪伴上海微電子成長
其中,茂萊光學(xué)作為精密光學(xué)綜合解決方案提供商,主要產(chǎn)品覆蓋深紫外DUV、可見光到遠(yuǎn)紅外全譜段,為客戶提供定制化的精密光學(xué)器件、光學(xué)鏡頭和光學(xué)系統(tǒng),產(chǎn)品主要應(yīng)用于工業(yè)級,其精密光學(xué)器件已應(yīng)用于上海微電子國產(chǎn)光刻機(jī)中,為光刻機(jī)國產(chǎn)化提供了重要支撐;炬光科技光場勻化器間接供貨給ASML光刻機(jī),晶圓退火系統(tǒng)已通過臺(tái)積電產(chǎn)線驗(yàn)證,并取得國內(nèi)領(lǐng)先半導(dǎo)體設(shè)備集成商上海微電子和華卓精科的訂單等,產(chǎn)品布局有前瞻性。
而在研發(fā)路徑的選擇上,茂萊光學(xué)在與工業(yè)測量巨頭徠卡測量的合作,進(jìn)一步擴(kuò)大產(chǎn)品品類,拓展出了高端光學(xué)鏡頭和先進(jìn)光學(xué)系統(tǒng)兩塊新業(yè)務(wù);永新光學(xué)和藍(lán)特光學(xué)則繼續(xù)戰(zhàn)略聚焦激光雷達(dá)業(yè)務(wù),尋求應(yīng)用業(yè)務(wù)上的突破;福光股份的募投項(xiàng)目則轉(zhuǎn)向消費(fèi)級安防攝像機(jī)應(yīng)用;騰景科技在精密光學(xué)元件上的技術(shù)積累也轉(zhuǎn)而投向了生物醫(yī)療和消費(fèi)類光學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。
由此可見,國內(nèi)精密光學(xué)行業(yè)中大部分企業(yè)仍然依靠低成本在低端器件領(lǐng)域競爭,總體上的競爭力仍較為薄弱,缺乏核心技術(shù)和自主品牌,位于產(chǎn)業(yè)鏈的底端。
隨著光電子技術(shù)的逐步發(fā)展,科研成果逐漸轉(zhuǎn)化落地應(yīng)用,在政策、市場、技術(shù)等合力的作用下,或許中國工業(yè)級精密光學(xué)行業(yè)將持續(xù)增長,國產(chǎn)蔡司的探尋之旅道阻且長。