光学玻璃市场潜力巨大,国内企业技术助力高端光学玻璃关键原材料国产化

玻璃玩家 2023-02-24
4434 字丨阅读本文需 10 分钟

光学玻璃能改变光的传播方向,并能改变紫外、可见或红外光的相对光谱分布的玻璃。狭义的光学玻璃是指无色光学玻璃;广义的光学玻璃还包括有色光学玻璃、激光玻璃、石英光学玻璃、抗辐射玻璃、紫外红外光学玻璃、纤维光学玻璃、声光玻璃、磁光玻璃和光变色玻璃。光学玻璃可用于制造光学仪器中的透镜、棱镜、反射镜及窗口等。由光学玻璃构成的部件是光学仪器中的关键性元件。

光学玻璃是光电技术产业的基础和重要组成部分。特别是在20世纪90年代以后,随着光学与电子信息科学、新材料科学的不断融合,作为光电子基础材料的光学玻璃在光传输、光储存和光电显示三大领域的应用更是突飞猛进,成为社会信息化尤其是光电信息技术发展的基础条件之一。

随着国内经济持续、稳定发展,中国光学玻璃制造行业发展迅猛。根据国家统计局数据显示,2010-2021年,光学玻璃制造行业规模以上企业数量达246家,行业全年实现销售收入为234.05亿元,同比增长53.70%;实现利润15.37亿元,同比增长87.10%;资产规模达到264.50亿元,同比增长77.49%。由于光学玻璃制造行业以国内销售为主,金融危机对其影响相对较小,行业依然表现出较好的增长势头。

01

光学玻璃简

光学玻璃用于制造光学仪器或机械系统的透镜、棱镜、反射镜、窗口等的玻璃材料。包括光学石英玻璃、无色光学玻璃(通常简称光学玻璃)、有色光学玻璃、耐辐射光学玻璃和防辐射玻璃等。

光学玻璃具有高度的透明性、化学及物理学(结构和性能)上的高度均匀性,具有特定和精确的光学常数。它可分为硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐、氟化物和硫系化合物系列。品种繁多,主要按他们在折射率(nD)-阿贝值(VD)图中的位置来分类。

传统上nD>1.60,VD>50和nD<1.60,VD>55的各类玻璃定为冕(K)玻璃,其余各类玻璃定为火石(F)玻璃。冕玻璃一般作凸透镜,火石玻璃作凹透镜。通常冕玻璃属于含碱硼硅酸盐体系,轻冕玻璃属于铝硅酸盐体系,重冕玻璃及钡火石玻璃属于无碱硼硅酸盐体系,绝大部分的火石玻璃属于铅钾硅酸盐体系。

随着光学玻璃的应用领域不断拓宽,其品种在不断扩大,其组成中几乎包括周期表中的所有元素。通过折射、反射、透过方式传递光线或通过吸收改变光的强度或光谱分布的一种无机玻璃态材料。具有稳定的光学性质和高度光学均匀性。

光学玻璃的分类:

1.光学石英玻璃

以二氧化硅为主要成分,具有耐高温、膨胀系数低、机械强度高、化学性能好等特点,用于制造对各种波段透过有特殊要求的棱镜、透镜、窗口和反射镜等。此外,还有用于大规模集成电路制造的光掩膜板、液晶显示器面板、影像光盘盘基薄板玻璃;光沿着磁力线方向通过玻璃时偏振面发生旋转的磁光玻璃;光按一定方向通过传输超声波的玻璃时,发生光的衍射、反射、汇聚或光频移的声光玻璃等。

特种光学玻璃是现代信息产业、光学、光源、光伏、半导体等国家战略性、支柱性新兴产业和国防领域发展中不可忽缺的重要基础性材料,发挥着关键作用。

2.防辐照光学玻璃

对高能辐照有较大的吸收能力,有高铅玻璃和CaO-B2O2系统玻璃,前者可防止γ射线和X射线辐照,后者可吸收慢中子和热中子,主要用于核工业、医学领域等作为屏蔽和窥视窗口材料。

3.耐辐照光学玻璃

在一定的γ射线、X射线辐照下,可见区透过率变化较少,品种和牌号与无色光学玻璃相同,用于制造高能辐照下的光学仪器和窥视窗口。

4.有色光学玻璃

又称滤光玻璃。对紫外、可见、红外区特定波长有选择吸收和透过性能,按光谱特性分为选择性吸收型、截止型和中性灰3类;按着色机理分为离子着色、金属胶体着色和硫硒化物着色3类,主要用于制造滤光器。

5.紫外和红外光学玻璃

在紫外或红外波段具有特定的光学常数和高透过率,用作紫外、红外光学仪器或用作窗口材料。

02

政策出台速度快、支持力度大

一直以来,行业政策重点主要集中在光学玻璃材料、技术提升和标准建设方面。例如:2020年12月国家发展改革委发布《鼓励外商投资产业目录(2020年版)》,提到鼓励外资投资新技术功能玻璃开发、生产,包括屏蔽电磁波玻璃、微电子用玻璃基板、透红外线无铅硫系玻璃及制品、电子级大规格石英玻璃制品等;2021年5月国家发展改革委发布《西部地区鼓励类产业目录(2020年本)》,鼓励广西壮族自治区发展高端优质浮法玻璃、电子玻璃、汽车和光伏玻璃生产及下游深加工产业。

此外,《“十四五”原材料工业发展规划》中也提到推进特种玻璃熔化成型技术,攻克高性能功能玻璃等一批关键材料,推动玻璃行业实施超低排放,在政策层面引导光学玻璃行业的快速发展,提高光学玻璃行业的市场渗透率。根据国家“十四五”规划的发展方针,当前我国光学玻璃的发展方向分为三点:加强产业基础能力建设、构筑产业体系新支柱、制造业核心竞争力提升。总体来看,中国光学玻璃发展以来,行业扶持政策发力迅速。从整体战略、应用领域、关键技术再到企业标准,政策指导不断细化,促进行业发展。

从政策导向来看,自碳达峰、碳中和目标提出以来,中国对绿色、低碳新材料的需求愈加强烈,预计绿色环保将成为未来行业发展的主流,这种绿色不仅仅体现在材料上,还体现在生产工艺、流程和加工设备上。

03

行业发展现状分析

1、市场规模

据北京研精毕智的调研数据显示,2020年全球光学玻璃行业的市场规模约为152.6亿元,较上年同比增长约7.82%;2021年市场规模增长至182.9亿元左右,与2020年相比提高约19.86%,随着下游应用终端产品的不断增加,将会带动光学玻璃市场需求的大幅度增长,预计到2025年全球市场规模有望增长到320.5亿元。

2、市场分布区域

从全球光学玻璃行业分布情况来看,目前主要集中于中国、日本和韩国等地区,2021年中国地区所占市场份额约为61.2%,排名第一;其次是日本的份额占比约为19.5%;韩国的市场份额占比约为8.25%,全球其他地区所占份额合计约为11.05%,同时随着全球光学玻璃产业逐步向中国转移,未来市场份额占比将有望继续提高。

3、细分市场

在细分领域方面,光学玻璃主要可以分为无色光学玻璃、有色光学玻璃、防辐照光学玻璃、耐辐照光学玻璃、紫外和红外光学玻璃、光学石英玻璃等种类,其中防辐照光学玻璃市场比重最高,2021年占比约为45.2%;其他细分产品的市场占比分别约为21.5%、10.2%、6.1%、5.93%、4.62%、3.24%和3.21%。

4、市场格局:重点企业

目前全球光学玻璃行业的主要生产企业包括日本的HOYA公司、OHARA公司,德国SCHOTT公司、美国CONRING公司、英国的皮尔金顿等,其主要生产高档光学玻璃产品;相比之下中国的中低档光学玻璃产品具有较强的竞争优势,生产企业包括南通晶鑫、北京玻璃集团、广州奥固弘、南通国光和山东康友光电等。

在全球信息产业的不断发展,光学和电子学领域的联系日益紧密,这也带动了光学玻璃行业下游市场不断扩大,北京研精毕智预测未来全球光学玻璃行业的市场需求将会持续提升。

04

国内外光学玻璃差距大,高端市场被垄断

受益于全球光学玻璃产业加速向中国大陆转移,光学玻璃企业纷纷在中国投资建厂,行业规模得到迅速扩张。数据显示,2022年我国光学玻璃市场规模已达到36亿元以上,尽管行业规模不断扩大,行业竞争日趋激烈,但由于起步较晚,技术相对落后,目前我国的光学企业还处于传统光学玻璃生产阶段,产品技术含量相对较低,与日本和德国等国际知名光学材料生产厂家相比,无论是从光学玻璃品种还是技术及设备等方面都存在着明显的差距。

目前,我国代表性的光学玻璃生产企业有四家:南通晶鑫光学玻璃有限公司(晶鑫)、北京玻璃集团公司(BOMEX)、广州奥固弘玻璃有限公司(奥固弘)和南通市国光光学玻璃有限公司(国光),上述四家企业产品线较全,生产能力较强,产品营销网络较广,产销量已占国内市场80%以上。其中,南通晶鑫光学玻璃有限公司为国内同行业的龙头企业,是江苏省乃至华东地区唯一的光学玻璃生产企业。近几年通过技术引进与营销创新,发展速度很快,规模增长迅速,成为国内主要光学材料出口企业。此外,行业内大部分企业规模普遍较小,多数只能生产技术含量及单位价值较低的低端产品,出现供过于求的发展状况,这是由于多数企业产品种类单一,技术含量不高,产品同质化较为严重,缺乏品牌知名度,因此导致行业内企业产品销售依赖于地区销售网络,且同类产品的竞争者较多,销售局限于当地市场,从而形成行业总体集中度低的市场格局。而高端领域技术水平不足,特殊品质和特种光学玻璃等高档产品市场主要被日本、德国、英国等国的几家大公司垄断,如日本的HOYA公司、OHARA公司,德国SCHOTT公司、美国CONRING公司、英国的皮尔金顿等,我国光学玻璃行业整体竞争力较低。

05

智能手机是主要应用场景,未来在车载镜头领域的市场潜力巨大

从下游应用领域来看,光学玻璃下游市场应用场景广泛,种类丰富,在智能手机、安防视频监控、消费电子、车载、工业镜头等领域均可广泛应用,同时视讯会议、智能家居、航拍无人机、AR等新兴领域的需求也在快速增长。

当前行业最主要的应用场景是智能手机领域,随着用户对手机摄影需求的不断提升,因此对光学玻璃素质要求也随之提升。另外,2022年中国智能手机市场出货量约2.86亿台,考虑到2023年手机换机周期将达历史最长,对手机零部件的性能要求更高,未来具备更高的光学素质和更薄的镜头模组优势的光学玻璃需求更大。

此外,随着汽车智能化的发展,车用镜头近年不断升级,展望下一个十年,车载镜头或将成为光学玻璃终端应用主流市场。综合来看,预计未来五年,细分市场年均增速可达25-30%,远超行业平均56%的水平。产能供应方面,各大主流供应商纷纷扩张产能,产能增幅较快。即便如此,未来五年,旺盛的需求依然会持续领先行业的供给水平。

过去几年里,行业上下游产业链均经历了新冠疫情、全球经济动荡、同业竞争日趋激烈等因素带来的严峻挑战。未来面对的是智能终端、智能家居、智能交通、智慧城市、人工智能、物联网、元宇宙这样的星辰大海,这些新兴的应用将拓展行业的市场空间。

06

国内企业攻克技术难关,助力高端光学玻璃关键原材料的国产化

虽然我国光学玻璃与国外仍存在差距,且大多数材料拥有极高的技术壁垒,但国内光学玻璃企业在市场需求、人才培养和产业链生态的共同支持下,正在持续加大科技研发投入,快速推进光学玻璃制造技术与先进工艺融合,提升产业链自主可控能力。不仅如此,国内光学玻璃企业还在积极探索与有实力的光学模组生产企业、光电终端制造企业建立战略合作关系,通过合资开发、专项课题研究、特聘专家、联合开发、委托设计等方式,全面调动社会资源,合力解决研发和生产中的现实问题,开发新型光电材料、开展光电材料精密制造工艺研究。同时,还积极探索网络营销模式,通过网络销售平台,为新兴光电企业、中小科研机构提供小批量、多种类的产品支持和技术支持。未来国内光学玻璃厂商有望把握供需不平衡发展良机,加速国产替代进程,实现国产化份额突破。

考虑到高端光学玻璃进口产品价格高企,国产化后能给国内光学玻璃制造企业带来丰厚的利润,加上随着产业转移,进入了市场驱动的良性发展阶段,严酷的市场竞争已淘汰了那些竞争力不强的企业,预计未来高端光学玻璃制造国产化有望进入快车道。

07

光学玻璃产业与互联网等产业融合发展机遇大

随着“互联网+”时代的来临,光学玻璃企业利用“互联网+”平台技术提升网络化服务水平,打造了新的互联网销售平台,强化自己的竞争力,在业界得到了普遍应用,并取得了卓越成就。不仅如此,行业还建立了光学玻璃质量安全大数据和互联网监管技术平台,对光学玻璃质量及重要安全性指标的实时有效监控,实现光学玻璃监管事前、事中、事后的紧密衔接。预计未来随着“互联网+光学玻璃”模式的运用,更多的传统光学玻璃企业将以市场消费者的需求为导向,更好的利用互联网、大数据以及云计算等前沿技术,在企业产生、需求以及服务等方面实现优化,从而进一步提升企业市场营销力和管理力,行业将迎来全新的机遇。此外,直播+、移动+、电商+、5G+等都是光学玻璃产业与关联产业融合发展的案例,未来这几大产业融合发展将产生无数的光学玻璃产业的新模式、新业态。

文章来源: 观研天下,北京研精毕智信息咨询有限公司,前沿材料PLUS

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