【中光協】2021年度中國光學材料及元器件行業發展概況

發表時間：2022-06-21 09:10

以下報道來源于“中國光學光電子行業協會”
　　2021年，不僅是光學材料-光學元器件-手機\安防\投影等應用這條產業鏈，幾乎整個光電行業的上下游產業鏈都經歷了全球經濟動蕩、新冠疫情反復、下游市場格局快速變化、同業競爭日趨激烈等因素帶來的嚴峻挑戰?？上驳氖?，光學行業老而彌新，下游的應用領域不再限于傳統的照相攝影、投影、安防，面對的是智能終端、智能家居、智能交通、智慧城市、人工智能、物聯網、元宇宙這樣的星辰大海，市場空間廣闊的看不到邊際。當然，新的應用領域需要新型的高性能、小型集成化的光學元器件，微納光學為新型光學元器件的研發制造指出了一條可能的路線，這條路線需要大量的技術研發和勇毅的先行者，微納光學器件的大批量制造和應用將是光學行業的一場變革。
　　在2021年度，持續拓展的應用領域如智能汽車、智能投影、生物檢測、半導體制造、智能可穿戴、運動攝像、AR/VR、智能家居等一定程度上抵消了智能手機存量盤整、安防換擋接力、傳統照相投影低迷的影響，這些新興的應用不僅拓展了光學元器件的市場空間，也帶給光學行業發展進步的信心。

　　中國光學光電子行業協會光學元件與光學儀器分會通過對近40家公布年報的光學企業以及行業重點企業、科研院所2021年度經營情況的不完全統計和分析得出，2021年度中國光學材料及元器件行業（含部分光學儀器）實現營業收入約1700億元人民幣，同比增長6%。
　　從產業鏈來看，下游市場格局的變化對上游光學材料有決定性影響，十幾年前大量使用光學玻璃的照相投影等傳統需求已萎縮至很小的占比，新興的光學元器件需求量大但尺寸逐步變小且與光學塑料器件集成，對光學玻璃的需求逐步減少至一個穩定的比例，因此近幾年國內的光學材料（包括光學玻璃、光學晶體）產量已趨于穩定，2021年度的市場規模約為30億元，同比基本持平。
　　受持續拓展的下游應用領域的影響和帶動，中游的光學元器件產業規模逐年增長，2021年度國內光學鏡片、鏡頭及模組等元器件的市場規模達1500億元，同比增長7%。據協會不完全統計，全國范圍內有近2000家企事業單位從事光學元器件相關的生產研發，形成一個龐大且分工精細的產業，向全球的照相攝像、投影、掃描、檢測、通信、加工制造等領域提供種類繁多的光學元器件，照相攝影、投影、智能手機、安防等領域的細分光學市場形成較為激烈的市場競爭，其余的應用領域市場分散且廣闊，呈現差異化競爭格局，尚未形成激烈的紅海爭奪。
　　在產業鏈下游，光學元器件主要作為照相機、投影儀、智能手機、機器視覺設備等下游產品的關鍵零部件進而滲透至消費電子、安防、家電、汽車、醫療、天文、工業檢測、國防、航空航天等國民經濟的方方面面。本文所統計的光學下游產品，僅指光學望遠鏡、光學顯微鏡、瞄準儀等直接光學儀器產品，這些下游產品市場規模相對較小且需求較為穩定。據不完全統計，2021年該領域的市場規模約為170億元，基本與上年持平。
　　2021年度國內重點光學企業的營收情況見下表，總體看這些重點企業的光學業務大都實現兩位數增長，其中，舜宇光學、歐菲光、高偉電子等手機鏡頭及模組的頭部企業其營收大幅放緩，主要由于智能手機市場進入相對飽和、存量盤整期，為爭奪有限訂單，鏡頭及模組企業間的競爭加劇，產品方向單一的企業面臨增長壓力。龍頭企業紛紛布局AR/VR光學元件、車載光學鏡頭及模組、HUD投影等新興領域，而手機市場的回升亟需產品端的重大創新升級來刺激和拉動需求。

　　▲2021年度國內重點光學企業的營收情況
　　以激光投影、智能家用投影、汽車抬頭顯示（HUD）為代表的新型投影模式拉動了投影市場的增長，相應的投影元件市場也持續向好，如中光學、宇迪光學等；2021年被稱為智能汽車爆發元年，除舜宇光學、聯創電子等較早布局者外，歐菲光、中光學、水晶光電、聯合光電等也已積極進入車載光學領域，其車載光學業務增幅都超過50%；安防監控的功能逐步從公共安全向智能社會服務發展，應用領域更加多元化，市場進一步打開，以宇瞳光學、福光股份、聯合光電等為代表的安防鏡頭龍頭企業營收實現持續高增長；疫情意外拉動了生物檢測市場，相關濾光元件、快速核酸檢測元件市場需求加大，一定程度上拉動了大恒科技等濾光元件供應商的業績。

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　　上游光學材料市場
　　光學材料主要包括光學玻璃、光學塑料、光學晶體等，光學玻璃是應用最廣泛的光學材料，2021年度30億元的光學材料市場規模中，占比超過80%，國內的中低端光學玻璃產能充足，部分高性能光學玻璃仍需進口；光學塑料雖然已經大量使用在智能手機、安防、智能家居等領域的光學鏡頭中，但原料大部分依靠進口；光學晶體種類較多且應用范圍較廣，目前中國已經可以穩定供應包括非線性光學晶體、激光晶體、雙折射晶體、磁光晶體、聲光及電光晶體、閃爍晶體等在內的各類光學晶體，廣泛用于激光器件、光通信器件、紅外器件中，包括可見光在內的各個波段。
　　在持續的應用帶動下，中國已成為世界最大的光學材料生產和加工地，主要的生產企業有成都光明光電股份有限公司、湖北新華光信息材料有限公司、湖北戈碧迦光電科技股份有限公司、福建福晶科技股份有限公司等知名企業和山東大學、中科院、兵器和航空航天、電科下屬部分研究院所。近幾年隨著下游對光學元器件在夜視、耐溫耐濕、安全環保等方面的要求越來越高，高折射率、低熔點、高性能和環保的特種光學玻璃需求持續增長。

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　　中游光學元器件市場
　　從家用智能門鎖到入戶的各類智能家居，再到智能出行、各類智能終端，以及智能安防、智慧城市，隨處可以獲取圖像、視頻資源并輔以人工智能、圖像視頻快速處理等先進技術，整個人類活動場所萬物互聯（物聯網）、虛實結合（元宇宙）是目前技術發展下可能的未來景象?？梢灶A見，今后人類對視頻及圖像等成像信息將以更加多樣、便捷的形式廣泛獲取并予以加工利用，視頻和圖片將是未來最重要的傳感數據之一。在此愿景下，獲取視頻及圖像等成像信息的核心—光學鏡片、鏡頭、模組等元器件將得到來自下游應用的持續推動，市場前景廣闊；同時光學元器件不僅僅用于獲取圖像及視頻，在光的傳輸（光通信）、光的激發和調控（激光）等方面也具有不可取代的作用，高速光通信、激光技術的蓬勃發展也會進一步擴充光學元器件的市場空間。
　　物聯網、高速光通信、人工智能、元宇宙及顯示等前沿技術領域持續融合，將推動光學元器件行業逐步進入轉型升級、跨界融合的新發展階段，有望持續保持10%以上的年增長率。市場前景雖然廣闊，但行業及企業要面臨轉型升級的挑戰，因為新興領域要求新型光學元器件體積盡可能小、集成度盡可能高、加工精度和表面質量盡可能高（微納米級），還要易于實現大批量、低成本制造，相關企業需要在材料、設備、工藝等方面及時調整升級，才能跟上行業趨勢。
　　中國的光學企業如果能夠再次抓住行業機遇，未來中國的光學元件市場會持續繁榮，延續近十年市場規模擴大十倍以上的增長趨勢，詳見下圖。

　　▲中游光學元件近十年市場規模
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　　下游應用市場
　　按應用領域來看，光學元器件主要的下游市場有智能手機、安防、車載、照相投影等，其余的應用領域還有AR/VR代表的新消費電子、智能家居、醫療、通信、工業檢測及制造、天文、國防、航空航天等。
　　2021年度光學元件在主要下游應用領域的市場規模見下圖。

　　▲2021年度光學元件在主要下游應用領域的市場規模
　　智能手機依舊是光學元器件最重要的市場，占比70%以上，在2021年度，手機用光學元器件產業規模約1100億元人民幣，同比基本持平。
　　安防監控市場正經歷從標清、定焦到高清、變焦、智能、夜視的換擋升級期，且行業對安防監控的定位正在從公共安全向社會服務轉變，新的市場需求不斷涌現，2021年安防監控鏡頭的產銷量繼續保持增長，對應的產業規模約為75億元，同比增長20%以上。
　　電氣化和智能化驅動下汽車行業維持高關注和高增長，推動車載攝像頭的市場規模持續增長，2021年車載攝像頭及模組的市場規模約為 100億元，同比增長20%以上。
　　照相投影是光學元器件的傳統應用領域，在智能化潮流帶領下，單反相機、運動攝影、智能投影等產品相繼集成智能聯網等功能吸引消費者，帶動銷量增長，對應的光學元器件規模約為100億元，同比略有增長。
　　元宇宙概念助推AR/VR為代表的新消費電子產品產銷量大幅提升，激光加工制造裝備及激光醫療、激光顯示等領域發展持續向好，對應的激光光學元件的需求量也持續走高，智能門鎖為代表的智能家居逐步受到消費者青睞。上述其余應用領域對應的光學元器件產業規模達125億元，同比增長25%。
　　雖然2021年度智能手機領域需求不振，但智能投影、高清智能安防、車載光學、醫學生物檢測、超高清攝錄、AR/VR/XR等細分領域的需求持續向好，其中車載光學、AR/VR普遍被認為是未來最有持續增長潛力的市場領域。
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　　智能手機鏡頭及模組市場
　　據IDC統計數據，受到供應鏈和零部件供應短缺以及市場飽和的影響，2021年全球智能手機出貨量為13.5億部，同比增長5.7%。據工信部數據，2021年中國國內智能手機出貨量約3.51億臺，同比增長約為13.9%，其中5G手機約2.66億部，同比增長約63.5%，占智能手機整體出貨量約83%。
　　從近三年智能手機出貨量來看，智能手機市場已到存量盤整時期，銷量下滑導致手機廠商成本壓力上升，手機端攝像頭數量增加趨勢放緩。同時中美貿易摩擦帶來的智能手機市場格局的重塑也加劇了各大智能手機品牌廠商之間的競爭。各智能手機廠商依舊將攝影攝像性能的升級作為差異化競爭的重點，推動攝像頭規格的升級，如超高像素、大像面、雙光學防抖（「OIS」）、連續光學變焦等。但多重因素導致消費需求不足，攝像頭及模組供應商面臨較大的價格和增長壓力。

　　▲手機鏡頭模組示意圖
　　圖像傳感器是智能手機攝像頭模組中成本占比最高的器件，受手機市場需求持續低迷影響，2021年全球手機圖像傳感器出貨量約53億顆，同比下滑約11%。索尼在高端市場具有絕對優勢，除保障蘋果手機的獨家供應穩定外，還向中國大陸手機廠商供貨。三星的圖像傳感器市場份額略低于索尼，其在智能手機小像素市場份額接近約60%。隨著中國大陸廠商的競爭追趕，其小像素市場份額受到擠壓。在中低端領域，豪威科技和格科微電子進步明顯，市場份額分居全球第三、四名。
　　激烈的市場競爭使得手機鏡頭及模組市場集中度進一步提高，中國的手機鏡頭及模組企業占據了90%左右的市場份額，主要企業有舜宇光學、大立光、亞洲光學、歐菲光、丘鈦科技、高偉電子、玉晶光、信利國際、合力泰、富士康、聯創電子、瑞聲科技、三贏興光電、同興達等，其中舜宇光學、大立光、歐菲光為龍頭企業，三者的市場份額超過60%。
　　高像素、多攝依舊是手機攝像頭的主流發展趨勢，2021年全球范圍內采用雙攝及以上方案的手機超過90%，三攝和四攝的占比繼續提升。超過60%的華為、小米、OPPO和vivo等國產高端智能手機的后置攝像頭像素在3200萬像素及以上，各手機廠商在新型光學防抖、連續光學變焦、可變光圈、潛望式攝像頭等方向結構性設計升級的趨勢明顯，智能手機攝像頭及模組仍具備長期穩定的發展前景。
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　　安防監控鏡頭市場
　　在平安城市、雪亮工程、智慧城市等政策支持和推動下，安防監控行業蓬勃發展，視頻監控設備已在全國范圍內普及，隨著人工智能、物聯網、云計算、5G等技術與安防行業深度融合，安防監控的定位從公共安全向社會服務方面轉變，安防監控設備正快速向智能家居、智慧社區、智慧工廠等人類活動的方方面面發展，安防監控的市場空間不斷拓展，市場規模持續增長。
　　安防監控行業的繁榮持續帶動了安防鏡頭產銷增長和技術進步，經過多年的市場競爭，國內成長起來一批注重技術、勇于創新的安防鏡頭企業，如宇瞳光學、聯合光電、舜宇光學、福光股份、鳳凰光學、福特科、力鼎光電、中潤光學等，這些企業依托國內龐大的安防市場，迅速成長壯大并逐漸進軍高清變焦市場，積極與日韓系安防鏡頭企業展開國際競爭，目前國產安防鏡頭的品質和應用效果已廣受用戶青睞和國外同行關注。
　　中國廠商已經占據安防鏡頭領域的龍頭地位，上述的安防鏡頭企業中，宇瞳光學、聯合光電、福光股份為細分領域頭部企業，三家企業的安防鏡頭出貨量占比超過50%，國內市場上定焦鏡頭的出貨量遠大于變焦鏡頭，2021年度定焦安防鏡頭的出貨量占比65%左右，市場對高清變焦鏡頭需求迫切。經過國內相關企事業的不懈努力，國產變焦鏡頭的出貨量增長迅速，占比逐年提升。

　　▲安防監控設備示意圖
　　高清化和智能化已是安防行業的發展趨勢，安防監控設備的高清化依賴安防鏡頭在設計、制造技術及工藝方面的升級，安防鏡頭在4K超高清、超大光圈、大倍率變焦、集成夜視等方面的技術進步決定安防監控設備的成像質量和成像品質。
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　　車載光學市場
　　近兩年汽車電動化、智能化的發展浪潮似乎給汽車指明了發展方向，那就是未來的汽車將是一款智能移動終端，不僅具備智能手機的通信、拍照攝影、影音娛樂、移動辦公等功能，更集成了智能駕駛、智能交互、投影顯示、信息采集、全方位監控、主動安全等功能。當然要全部實現上述功能還需要很長時間，但每一次汽車功能的改進和增強都會帶動消費者的購車、換車欲望，未來的智能汽車很有可能成為消費者追逐的個性化的智能產品，類似現在的智能手機，汽車行業將持續維持高關注和高增長。
　　據有關機構統計，2021年全球電動車銷售達670萬輛，同比增長102.4%。其中2021年電動車第一大市場中國市場的銷售量達到355萬輛，同比增長160.1%。另據中汽協等多方機構預測，2022年國內新能源汽車產銷量有望突破500萬輛，同比增長47%，市場前景非常可觀。我國電動車滲透率在2021年已突破10%，達到13.4%，全球電動車滲透率預計在2022年超過10%，汽車電動化正處在加速發展階段。

　　▲車載鏡頭模組示意圖
　　當前汽車的智能化還處在初級階段，但已經普遍應用在量產汽車上的ADAS及自動駕駛系統、車內外的安全監控、抬頭顯示（HUD）等新功能快速發展迭代，不斷提升市場對車載光學鏡頭、汽車雷達及車載投影光學器件的需求，其中車載光學鏡頭不僅單價是手機鏡頭的十幾倍以上，且目前已經達到平均每輛新車4-16顆鏡頭的搭載量，市場規模持續快速增長，發展空間廣闊，車載光學極有可能成為智能手機后下一個爆發式增長的應用領域，吸引眾多光學企業競相追逐。

　　▲汽車ADAS傳感示意圖
　　國內企業中，舜宇光學較早進入車載光學領域，2021年度其車載鏡頭出貨量較2020年增長約21.0%至6798萬件，進一步穩固其市場份額全球第一的位置。大立光、歐菲光、中光學、聯創電子、聯合光電、水晶光電、丘鈦科技等光學企業在車載光學領域也布局較早，都已經是市場的主力供應商。
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　　AR/VR光學市場
　　2021年元宇宙概念受到熱捧，直接將AR/VR產業推向風口。經過眾多先行企業的不斷探索，以VR頭盔顯示器、AR智能眼鏡為代表的消費級產品的用戶體驗不斷提升，市場需求不斷升溫。2021年度全球VR頭顯出貨量超過一千萬臺，同比增幅超過50%，VR頭顯的消費級市場初見端倪；2021年度全球AR產品的出貨量超過40萬件，同比增幅明顯。雖然AR/VR產品單價較高且性能不及預期，產業生態也不完善，但市場主流已經認可AR/VR產品是人類通往虛實結合的元宇宙時代的初級產品，是下一代智能可穿戴設備的代表，在人類生活、工作、休閑等方面都有巨大的應用前景，從研發生產到消費端都持積極態度，如果AR/VR產品能在近眼顯示、渲染處理、感知交互、演算定位、視覺效果等關鍵技術方面持續取得突破，那么AR/VR的市場規模預期會像智能手機發展初期一樣大幅增長。

　　▲AR眼鏡結構示意圖
　　AR產品需要通過新型光學元件對微型顯示發出的光進行反射、折射、衍射，最終投射到人的視網膜上；VR產品則要通過新型的微納光學透鏡來解決初期使用的菲涅耳透鏡架構的不足。以光波導、自由曲面等技術為基礎的新型微納光學元件是AR/VR以及物聯網（IoT）等新領域獲取視覺信息的重要基礎元件，在AR/VR市場預期持續向好的愿景下，這類新型光學元器件將會形成一條廣闊的持續增長的新賽道。

　　▲AR/VR光學元件
　　國內的光學龍頭舜宇光學首次在年報中單獨列出AR/VR營收數據細分，其AR/VR相關營收在2021年的數據為約13.4億元，2020年約6.0億元，同比增長123%。近幾年從事AR/VR光學解決方案以及直接下游產品的企業如雨后春筍般迅速增多，且眾多傳統從事顯示及消費電子等領域的龍頭企業也紛紛切入AR/VR領域，資本也持續看好該領域，有機構統計近十年國內AR/VR領域融資項目400多項，涉及金額超百億元，市場熱度可以用熱火朝天來形容，但AR/VR最關鍵的光學元件其入眼光效率、元件透射率、視場角（FOV）等關鍵技術突破緩慢，終端產品的用戶接受度尚待提高，產業還處于發展初期。粗略估計，國內從事AR/VR光學元件及模組研發及制造的企業已超過100家，其中，舜宇光學、歌爾股份、瑞聲科技、聯合光電、水晶光電、亮亮視野、閃耀現實、耐德佳、惠?？萍嫉葹闃I內較為知名的AR/VR光學元件及模組供應商。
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　　照相攝像及投影光學市場
　　經過十多年的市場迭代，以單反相機、無反相機、DV等為代表的照相攝像產品的產銷量逐年下滑，目前已下降到一個相對穩定的平臺并出現了復蘇跡象，據日本相機映像機器工業會（CIPA）統計，2021年全球數碼相機出貨量為836萬臺，出貨量降至最高時期的7%左右；市場規模約245億元，同比增長16%，四年來首次同比增加。主要原因是社交媒體日益發達，消費者對分享照片及視頻的質量不斷提高，且相機普遍加入了聯網及無線傳輸功能，有利于照片及視頻的傳輸，除專業攝影人士以及相機“發燒友”外的消費者購買專業相機的動機日益擴大。

　　▲相機鏡頭示意圖
　　在LED大屏幕、液晶拼接等新型顯示的沖擊下，原先以商用為主的投影儀器經歷了多年的低迷，隨著投影相關技術的進步以及家用大屏影音需求的增長，投影儀憑借更小巧的產品尺寸實現大屏畫面、更短的投影距離、更高的畫質（激光光源）及智能互聯等方面的進步逐步為消費者認可，投影儀快速進入家用領域，從2016年左右開始，家用投影儀市場迅速增長。
　　部分消費者將智能投影作為電視的補充或者替代選項，同時疫情催生了在線教育、遠程辦公、線上觀賽等新應用場景，帶來更多新需求的同時也再度提升了整體消費者對智能投影的認知。據IDC數據顯示：2021年中國投影機市場總出貨量470萬臺，同比增長13%，其中智能投影機（搭載有OS操作系統的投影機設備）出貨量為359萬臺，同比增長20%。家用投影機占比已經超過70%，2021年出貨量348萬臺，同比增長16%。

　　▲投影鏡頭示意圖
　　智能投影市場持續高景氣帶動下，投影鏡片鏡頭等光學元器件的細分市場近幾年實現持續增長，其中，中光學是數碼和投影光學元件的龍頭供應商，中光學的投影元件及整機業務在2021年實現超過40%的增長。隨著照相攝像企穩，對應的相機鏡片鏡頭細分光學元件市場有望走出低谷逐步回升。以中光學、鳳凰光學、宇迪光學、晶華光電、科汀光學等為代表的企業是相機及投影光學元件的穩定供應商。
　　上述細分領域外，光學鏡頭及模組在工業檢測、醫療、智能家居、天文、國防、航空航天等領域承擔著重要的成像作用；精密平面光學元件是光纖通信、激光器件及應用領域不可或缺的傳輸和調控光的重要器件；濾光元件則是實現生物識別、生物檢測的關鍵元件?？梢?，光學元器件的應用領域已拓展到國民經濟的方方面面，是人類使用光、利用光的最基礎、最關鍵的元器件，市場足夠廣闊且將隨著科技的發展不斷向新興領域滲透。
　　車載光學鏡頭、HUD投影光學元件、AR/VR光學元件、集成生物識別及3D感知的光學模組等光學元器件有望在高速發展的智能汽車、AR/VR、智能家電、智能家居等領域的帶動下，從眾多應用領域中脫穎而出，成為具有高成長性的、快速發展的光學新賽道。

　　發展趨勢淺析
　　應用需求驅動下，光學界普遍認為傳統光學已經無法滿足新興的下游應用對光學元件集成化、小型化等方面的要求，通過光學透鏡來調節和控制光束的傳統光學理念遇到了物理規則限制的瓶頸，需要從不同的角度和緯度來研究出一種更好的控制光束的方法。在光學學術界和科研界不懈的努力下，通過在光學材料中引入微納光學結構來制作新型光學元件的技術應用而生，微納光學元件可對入射光的振幅、相位、偏振等參數實現較為靈活的調控，正好補充了傳統光學元件在這些方面的不足，極大的豐富了光學元件的應用領域。隨著電鑄技術（LIGA）、電子束加工技術等納米級加工技術的發展，微納光學元件的微結構尺寸已經從微米發展至納米量級，衍生出光學超晶格、量子阱、超透鏡（metalens）等技術，尤以2016年被Science評為年度最佳發現之一的超透鏡技術，在未來的便攜式消費電子、AR\VR等領域前景最為廣闊。微納光學元件還是目前全球光學界較為前沿的研究方向，技術上面臨很大的挑戰，距離實用化還有很長的路要走。

　　未來，應用需求可能促使光學元器件行業“兩極分化”，供應以可穿戴設備、智能手機等為代表的智能終端以及AR/VR、微型投影、光通信等領域的光學元器件逐步小型化，形成高成長性的微納光學產業；而航空航天、遙感、天文、國防等領域要求高質量的大尺寸、大平面、大鏡面的光學元器件，形成大型玻璃平面、大透鏡和大型非球面鏡為代表的大尺寸光學產業。

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