精密光学行业分析.docx

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1、精密光学行业分析一、蔡司：全球光学光电子行业标杆1.1 历史沿革：生产显微镜起家，逐步拓展产品矩阵蔡司是全球光学行业标杆企业。蔡司成立于1846年，至今已有177年历史。蔡司以生产显微镜起家，逐渐形成半导体制造技术、工业质量与研究、医疗技术和光学消费品市场四大业务板块，业务遍及全球近50个国家和地区，拥有约30个生产工厂、60家销售和服务公司以及27个研发基地，是光学和光电子领域的全球标杆企业。生产显微镜起家，逐步拓展产品矩阵。1847年，公司开始生产显微镜；1890年，发布第一款相机光学镜头，切入光学消费品领域；1908年，开始转向眼科测量仪器的研发，进入医疗光学领域；1931年，开始研制电

2、子显微镜，丰富了工业领域的产品矩阵；1968年，为TeIefUnken生产用于光刻的新型光学器件，标志着公司进入半导体制造领域。1.2 主营业务：立足光学光电子，布局四大业务板块布局四大业务板块，产品矩阵丰富。公司业务可划分为四个部分，共九个战略业务单元：半导体制造技术(SemiCOndUCtOrManufacturingTechno1ogy)：包括光刻光学、光掩膜系统和过程控制解决方案，覆盖了微芯片生产的各种关键工艺。工业质量与研究(Industria1QuaIitySResearch)：1)工业质量检测：例如坐标测量机、三维X射线检测设备等，被广泛用于汽车、工业、飞机建造、塑料工业等领域，

3、提供生产质量检测；2)科学研究显微镜：包含光学、电子、离子、X射线显微镜，被广泛用于生命科学、材料研究、以及制药等行业。医疗技术(MediCa1TeChnOIogy)：包含眼科手术器械和手术显微镜及可视化系统。消费市场(ConsumerMarkets)：包含视觉护理、摄影、运动光学等。蔡司是世界上最大的眼镜镜片制造商之一,除此之外，还为客户提供相机和电影镜头、望远镜等高端产品。国2：祭司业务布局平导体制迨工支用床与研究医疗技术光学消品率导体，迫?学件工生小立/发方上“科4XgH(*#)辛导体改第决方fV1u1IUM1/方/a*涓，奥无学产品(过程检，翳决方/M机统头、212.6%o其中，半导体

4、制造技术业务由于下游光刻需求快速增加，近两年增长加速，收入占比超过30%。二、全球光学行业标杆，开拓高端光学蓝海市场2.1 半导体制造：蔡司为EUV光学镜片唯一供应商，地位显著2.1.1 光刻机：半导体工业皇冠上的明珠光刻机是半导体工业皇冠上的明珠。芯片前道工艺七大设备包括光刻机、刻蚀机、镀膜设备、量测设备、清洗机、离子注入机和其他设备。光刻机主要作用就是将掩膜板上的芯片电路转移到硅片，是IC制造中最为核心的环节。作为芯片制造过程中必不可少的精密设备，光刻机性能决定了芯片的制程和性能，因此光刻机被誉为半导体工业皇冠的明珠。工作原理：在IC制作过程中，激光器作为光源发射光束穿透掩膜板及镜片，经物

5、镜补偿光学误差，将线路图曝光在带有光感涂层的硅晶圆上，然后显影在硅片上，理论上相当于与照相机加投影仪组合。S8:光刻机简易工作原理图发展历程：由于光刻机直接决定了晶体管尺寸，而晶体管尺寸对于芯片的性能起决定性作用。因此在半导体产业不断追求芯片尺寸更小、性能更强的背景之下，光刻机也不断创新迭代。从最早的普通光源到使用193nm波长的DUV激光，再到13.5nm的EUV激光，制程节点已提升到73nn据ASM1,下一代EUVO.55NA光刻系统(将数值孔径从0.33提升至0.55)预计2025年投产，进一步提高芯片生产效率。市场格局：全球光刻机市场三足鼎立，AMS1龙头地位凸显。全球前道设备光刻机市

6、场已基本被ASM1、尼康、佳能所垄断，2023年三家光刻机厂商合计出货量达551台。按平均售价测算，2023年全球市场规模达189亿美元。其中，ASM1独占鳌头，22年实现光刻机出货345台，其中EUV光刻机出货40台，系EUV唯一供应商。据ASM1,公司未来将大幅提升产能，预计202526年将实现年产90台EUV光刻机和600台DUV光刻机，并且在2027-28年增产20台HighNAEUV光刻机，未来市场潜力巨大。光刻机主要包含五大核心基础硬件模组：1)光学系统：包含光源模组(SOUrCe)、照明模组(i11uminationmodu1e)和物镜模组(OPtiCs)。紫外光从光源模组生成之

7、后，被导入到照明模组，该系统要对光的能量、均匀度、形状进行检测和控制)，光穿过光罩后，物镜模组将影像聚焦成像在晶圆表面的光阻层上；2)光罩模组：分为光罩传送模组(Retic1eHandIeIj及光罩平台模组(RetiCIeStage)。光罩传送模组负责将光罩由光罩盒一路传送到光罩平台模组，而光罩平台模组负责承载及快速来回移动光罩。3）晶圆模组：分为晶圆传送模组（WaferHandIer）及晶圆平台模组（WaferStage）o晶圆传送模组负责将晶圆由光阻涂布机一路传送到晶圆平台模组，而晶圆平台模组（一般是双平台）负责承载晶圆及精准定位晶圆来曝光。光学系统是光刻机最核心的模块，决定光刻机的工艺能

8、力：1）光源：光刻机的工艺能力首先取决于光源的波长。在摩尔定律驱动下，光刻设备由从最早的普通光源到使用193nm波长的DUV激光，再到13.5nm的EUV激光，制程节点已提升到73nn2）照明系统：照明系统位于光源和物镜系统之间，通过调制，为掩膜提供成像曝光所需的照明模式和照明光场。照明系统主要包括扩束单元、光束整形单元、匀光单元以及照明物镜四个关键部分，其主要作用是提供高均匀性照明、控制曝光剂量和实现离轴照明,以提高光刻分辨率和增大焦深。3）物镜系统：物镜系统作为“光刻机之眼”，决定了光刻机分辨率以及套值误差能力。通过大直径物镜可提升数值孔径从而提高光刻机分辨率，通过多镜片组合可修正图像的形

9、变从而提高成像质量。目前ASM1DUV光刻机中先进机种投影物镜的高度超过1米，直径大于40厘米，物镜内各种镜片的数量超过15片。15:DUV2的机光手，.统2.1.2 蔡司：光刻镜头全球龙头，EUV光刻镜头唯一供应商高精密光学镜头作为“光刻机之眼”，是光刻机最核心部件。高数值孔径的镜头决定光刻机分辨率以及套值误差能力。蔡司凭借着自身在光学设计、加工、检测环节的深厚技术积累，是ASM1EUV极紫外光刻机镜头唯一供应商。目前由蔡司生产的最新一代EUV光刻机反射镜最大直径1.2米，面形精度峰谷值0.12纳米，表面粗糙度20皮米（=0.02纳米=0.2埃），比很多原子的直径都要小，也就是说达到了原子级

10、别的平坦。凭借自身的先发优势和技术优势，蔡司在光刻机镜头市场地位显著，市占率达到80%。2.2 医疗：医疗市场需求稳步提升，蔡司布局眼科器械和术用显微镜2.2.1眼科手术器械：全球眼科器械市场高度集中，蔡司排名第二眼科赛道患者基数庞大，呈现需求蓝海。眼科领域拥有庞大的患者群体，且患病率在逐渐提升，需求刚性且强烈，是具有发展潜力的黄金赛道。随着人口老龄化加剧，以及手机等电子产品普及，年龄相关性眼病、代谢相关性眼病、以及高度近视引发的眼底病变凸显。据WTO数据显示，全球至少有22亿人视力受损或失明，其中至少10亿人的视力损伤问题本可预防或尚待解决。随着经济条件的改善，居民健康意识逐渐增强，医疗保健

11、支出的占比逐渐提升，带来巨大的需求蓝海。全球市场竞争格局高度集中，蔡司排名第二。眼科手术器械包括用于诊断和治疗眼科疾病的眼科设备及相关仪器、辅助器械和植入耗材等。据统计数据，21年全球眼科手术器械市场规模为132亿美元，同比增长19%。其中，蔡司21年市占率约11%,仅次于爱尔康。国内眼科器械市场需求大，市场呈现进口垄断。伴随着青少年屈光不正患病率提高，中老年白内障手术量增加，我国眼科器械市场增长迅速，据研究，2023年市场规模达375亿元，201721年CAGR为18.5%o而眼科医疗设备行业技术壁垒高，呈现极高的进口垄断率，蔡司、爱尔康、拓普康等海外公司占据绝大部分市场份额。图19：中国展

12、科2S债市场规模及同比增速中国*4x*市场现粳亿七）一AyOy2.2.2手术显微镜：术用显微镜市场空间广阔，蔡司为第一大供应商术用显微镜市场加速发展，潜力巨大。手术显微镜是专门设计用于手术环境的光学显微镜，通常用于执行显微手术，广泛应用于神经外科,眼科，牙科，肿瘤学和泌尿科等领域。由于手术对于精度更高、更清晰、更准确的影像需求逐步增长，而手术显微镜能够调节放大率、照明卓越且能够提供清晰的术野，因而在手术室内实现加速渗透，推动全球手术显微镜市场增长。据统计，2019年全球手术显微镜市场规模为13.64亿美元，预计2026年将达到28.86亿美元，2023-26年CAGR为11.18%。从数量上看

13、，2019年全球手术显微镜销售量为2.2万台台，预计2026年将达到5.2万台。蔡司手术显微镜产品丰富，市场份额排名第一Q蔡司目前不仅具备神经外科、眼科、耳鼻喉科、脊柱外科、整形、牙科、妇科手术显微镜，还推出机器人视觉系统，产品矩阵丰富。其中蔡司机器人手术显微系统的推出，可以帮助神经外科医生更好获得同步的4K3D手术视野，灵活应对颅脑及脊柱脊髓手术过程中的不确定性和复杂性，实现效率与精准性并存，帮助更多患者。2.3 工业量测：高精度测量仪器发展迅速，蔡司产品技术先进2.3.1 工业X射线检测：市场增速稳定，蔡司产品种类繁多工业X射线检测市场保持平稳增长。如果零部件利用传统测量机测量，隐藏性的结

14、构信息只有将零件通过费时的层层破坏才能获得。而无损检测能在对检测物体无损伤条件下，以二维断层图像或三维立体图像的形式，清晰、准确、直观地展示被检测物体的内部结构、组成、材质及缺损状况。在无损检测领域，五大常规的检测方法有：射线检测、超声检测、磁粉检测、涡流检测、渗透检测及一些非常规如激光、电磁波、红外线等的检测方法，其中X射线可视性最好，可见可测，精度最高，可达纳米级，是最重要的一种检测手段，被广泛应用于汽车制造、航空航天等领域。据统计，2023年全球工业X射线检测系统市场规模为12.32亿美元，预计2028年达16.58亿美元，2023-28年CAGR为4.86%。蔡司X射线扫描检测设备产品

15、品类众多，技术先进。蔡司旗下拥有BOSE11O2D、VoIUMax3D以及METROTOM3D系列X射线测量设备。其中第三代计算机断层扫描METROTOMI500不仅采用新的3k检测器可生成更高分辨率的3D体数据集，即更多体素可以检测到更小的缺陷；同时还可以一次扫描海量的零部件特征，扫描速度更快，时间可减少75%o2.3.2 三坐标检测：市场空间广阔，蔡司是全球领先的三坐标测量生产商三坐标测量机是先进精密仪器测量机，市场空间广阔。其可以代替多种表面测量工具及昂贵的组合量规，并把复杂的测量任务所需时间从小时减到分钟。其功能是快速准确地评价尺寸数据，为操作者提供关于生产过程状况的有用信息，主要用于机床、机械、航空航天、汽车、五金、模具等行业的轮廓和表面形状、尺寸、角度位置及一些部位进行测量，也可以对零件的尺寸和形位公差进行精密测量，能完成精确的零件检测，过程控制等任务，市场空间广阔。据数据显示，2023年全