光学行业总体发展情况
据中国光学光电子行业协会光学元件与仪器分会不完全统计,2019年度光学元器件行业实现营业收入约1500亿元人民币,同比增长30%以上。中国境内从事光学材料、光学镜片及镜头、镜头模组以及下游的望远镜、显微镜等直接光学产品的企业数量达到3000余家。智能手机、安防监控、车载镜头这三大领域对光学元器件的市场需求最大,需求合计占到总营收的80%左右,以AR、VR、运动摄像等新兴市场的需求量持续增长,而传统的单反相机、投影、医疗、机器视觉、天文、军用航天等领域的需求相对稳定。
按照上下游来细分,2019年度光学上游的光学材料市场规模为30亿元左右,同比基本持平;光学中游的光学镜片、镜头及模组等元器件的市场规模达到1300亿元,比2018年度增长30%以上,其中智能手机用光学元组件的市场规模超过900亿元;光学下游的各类光学仪器如望远镜、显微镜等的市场规模约为170亿元。
中国境内主要的光学企业市场营收情况见下表,受到多摄像头、三维感测(3DSensing)、屏下指纹识别、折叠屏、5G通信等等多种新功能带动,2019年度智能手机市场回暖,以供应手机镜头及模组为主业的舜宇光学、欧菲光、丘钛科技等企业的光学业务得到大幅增长(40%以上),而安防监控市场虽稳步增长,但由于市场竞争者众多,且供应安防监控镜头及元件的龙头企业如联合光电、福光股份、宇瞳光学等的规模及实力相差不大,尚未形成如手机摄像头领域的强者恒强的格局,相比手机摄像头领域的增长稍逊,而以供应单反相机、投影设备、医疗航天等传统行业的光学企业,其营收增长均不超过10%。
上游光学材料市场
光学材料是整个光学产业的基础和重要组成部分,光学玻璃在所有光学材料中用途最广且市场份额最大,2019年度光学材料30亿元左右的市场规模中,光学玻璃占据90%以上份额。光学玻璃经过多年的发展已经处于成熟期,全球的光学玻璃市场呈现产能过剩和竞争加剧的基本态势,市场需求增长不大。由于智能手机、安防监控等对光学材料需求最大的行业的光学镜头多为塑胶材质,且市场需求量逐年增加,光学塑料及其元件市场处于持续增长期。随着智能消费品产品不断升级,以及城市安防、汽车安全辅助、运动摄像等新兴市场的不断发展,对高透过率、高均匀性、特殊性能的光学玻璃,以及红外材料、激光玻璃、光纤材料等高端光学材料的需求不断增长,且精密压型产品的市场容量越来越大,已经形成了一定的产业规模。
中国境内具有一定规模的从事光学玻璃等材料业务的企事业有30家左右,其中成都光明光电股份有限公司为国内光学材料龙头企业,占总体市场规模的70%左右,其余企业的年度营收规模大多在10亿元人民币以下。市场上中低端的光学玻璃竞争激烈,而高透过率、高均匀性、特殊性能的高端环保光学玻璃仍由日本、德国等国的几家大公司生产,如日本的HOYA公司,OHARA公司,德国的肖特公司,美国的CONRING公司,英国的Pilkington等。中国虽然已经是世界上最大的光学玻璃产销市场,但是在生产技术,产品质量稳定性和新产品开发方面与国外仍存在一定差距。
中游光学元器件市场
将光学玻璃等材料通过冷加工磨制成特定的光学镜片等元件的过程称为光学冷加工,该细分领域技术含量较低,中国境内从业企业数量多且规模普遍较小;为实现不同的功能,光学元件的表面需要进行光学镀膜,这些薄膜赋予光学元件各种使用性能,在实现光学仪器的功能和影响光学仪器的质量方面起着重要的或者决定性的作用。产业链再往下移则是光学镜头,光学镜头的制造涉及光学、机械、电子和软件等多个领域,属于高度精密产品,中国境内从业企业数量较少且产品以中低端为主。在高分辨率定焦、大倍率变焦、超高清、光学防抖、安防监控一体机镜头等中高端光学镜头方面,以舜宇光学、联合光电、宇瞳光学等为代表的国内企业经过多年的持续研发积累,逐步打破了日本、德国等国家的技术垄断。
随着智能手机的爆发式发展和普及,智能手机用光学元件及镜头市场已成为整个光学领域市值最大、技术革新快且频繁的领域,智能手机用光学元件及镜头占据整个光学市场份额超过70%,其次为安防监控镜头、车载镜头、机器视觉镜头等。
物联网、云计算、大数据、人工智能为代表的新一代信息技术快速发展,人类社会从传统信息社会向智能社会过渡。物联网、人工智能信息系统将视频图像信息作为重要的数据来源,为光学镜头使用场景带来了更大的市场空间。新一代信息技术为保证对信息数据运算的精度和效率,对光学镜头可靠性和成像质量提出更高的要求,促使镜头企业的技术加速升级。光学镜头的应用领域不断拓宽;如作为光信号的主要采集部件,光学镜头已成为AI识别、投影视讯、智能家居、汽车电子、虚拟现实、激光投影、3D结构光等新兴终端电子产品的重要组件,镜头成像质量也已成为影响用户体验的最核心因素之一;以智能移动终端为载体的新型光学镜头产品和影像模组产品(应用于手机、可穿戴相机、车载电子、全景相机、AR/VR产品的镜头和影像模组)迎来了发展的机会,未来下游新兴应用领域市场需求的强劲增长将带动国产光学镜头的技术和产业进步。
中游砥柱-手机摄像头
2019年度国内外不确定因素较多,经济下行压力持续加大,消费电子行业出现周期性下滑。IDC数据显示,2019年全球智能手机总出货量为13.71亿部,同比下降2.3%;中国信通院数据显示,2019年国内手机市场总出货量为3.89亿部,同比下降6.2%。
全球智能手机市场竞争激烈,行业创新不断,主流品牌手机陆续推出搭载多摄像头、3DSensing、屏下指纹识别、折叠屏等多种功能的新机型,吸引了消费者的热切关注。同时,随着各国5G网络建设的不断推进,主流品牌手机相继发布5G智能手机,2019年全球5G智能手机出货量达到1900万部。5G手机的推出不仅刺激了消费者的换机热情,也加速推动了新技术的普及渗透。
光学摄像头作为消费电子终端体验升级最重要的方向之一,手机厂商纷纷跟进超高清、超广角、高倍变焦等性能的高端摄像头,并在头部厂商手机后置多摄趋势的带动下,多摄的渗透不断加速,手机摄像头模组及光学镜头的出货量不断上升。据counterpoint的分析,2019年智能手机三摄渗透率为15%,有望于2021年突破50%。
镜头是摄像头模组的重要组成部分,是决定拍照画质的要素,随着智能手机摄像头像素的持续提高,光学镜头从初期的2到4片塑料镜头,发展到6片、7片塑胶镜头。在不断创新高的摄像头像素及手机轻薄化需求推动下,手机摄像模组企业持续优化封装结构,推出超薄、超小型化封装工艺,部分手机厂商采用了潜望式镜头结构作为解决方案,玻璃和塑料混合的塑混合镜头也逐步渗透。
玻塑混合镜头是在原来塑料镜片构成的镜头的基础上,将其中一片塑料镜片替换成玻璃镜片,进而构成玻塑混合镜头。由于玻璃镜头相对塑胶镜头有比较显著的光学特性,尤其是在折射率、耐磨性、耐高温性等方面,玻塑混合镜头结合了玻璃镜头和塑料镜头的优点,能够减少镜头厚度和失真率、提高成像清晰度和光圈尺寸。玻塑混合镜头已在监控安防、数码相机、单反相机等广泛应用,随着玻塑混合成本的下降,将有望在高端旗舰机型主摄中取得应用。
在多摄渗透的过程中,具备立体感测功能的3D Sensing摄像头也走进了消费者中。目前市面上3D Sensing共有三种主流技术:结构光、ToF、双目立体视觉。ToF作为3D Sensing的其中一种方案,由于其测量距离长,成本低,功耗不高的等优势,已经被多个手机品牌使用。
随着智能手机AR/VR等新硬件逐步崛起并趋于成熟,TrendForce预测,未来几年3DSensing市场规模将呈几何式增长,到2020年,3D Sensing市场规模可达到108.49亿美元。ToF技术的量产落地应用,结合AR/VR相关产品,有巨大的应用想象空间,有望加速AR、VR时代的到来。根据TSR的预测,采用后置ToF的智能手机出货量在2020至2022年将分别达到1.5亿部、2.5亿部、3.5亿部,呈现快速增长的态势。
随着手机拍照性能的不断升级,潜望式镜头、3D感测镜头、玻塑混合镜头等开始逐步渗透,成为光学镜头发展的新动力。目前国内智能手机朝48M/64M高像素、多摄像头、生物识别(深度感知和屏下指纹)方向发展,对手机镜头和影像模组的市场需求仍将进一步扩大。
在手机拍照功能兴起时国内出现大批摄像头供应厂商,经过多年激烈的市场竞争,手机镜头以及镜头模组市场逐步集中,中小品牌生存空间逐渐被压缩。2019年度手机镜头市场的主要供应商如下:
下游三甲之--手机摄像头模组
手机摄像头模组厂商主要集中在中国大陆、日韩等国家和地区,镜头厂商则主要集中在中国大陆和台湾地区。指纹识别模组厂商主要分布在中国大陆和台湾。
智能手机爆发式发展初期,智能手机摄像头模组大部分是由三星电机、PARTRON、MCNEX等韩国厂商供应,国内手机品牌的快速崛起为摄像头上下游的零部件提供了非常广阔的发展空间,手机生产企业为了更快的实现市场占有率,在上下游战略布局,以达到控制成本的优势。国内摄像头模组厂商因成本优势逐步替代国外厂商,成为市场的主力。
国内市场上具备单摄像头模组量产能力的厂商较多。双摄像头模组技术壁垒有所提升,能大规模量产供货的厂商包括欧菲光、舜宇光学和立景创新,以及日韩厂商LGInnotek、SHARP和SEMCO等。进一步升级到多摄像头模组后,大规模量产的技术壁垒则更高,目前已实现量产和供货的厂商较少,主要为欧菲光、舜宇光学和立景创新。在多摄渗透加速的情况下,市场对镜头的需求将进一步加大,由于手机镜头领域的行业壁垒高,目前主要的镜头供应商有大立光和舜宇光学等,大立光优势主要集中在塑胶镜头领域,大陆地区镜头厂商当前已实现玻塑混合镜头的量产。
手机摄像模组市场与摄像头市场类似,产能逐步向龙头企业集中,市场份额逐步稳定。2019年度手机摄像模组市场的主要供应商如下:
下游三甲之-车载镜头
受益于互联网和自动驾驶的迅速发展,智能汽车将从现有的L1、L2为主的高级辅助驾驶进一步升级为L3高级自动驾驶及部分场景下的L4全自动驾驶,车载镜头市场前景广阔。据Mordor Intelligence的统计数据,2019年全球车载镜头市场出货量约1.45亿只,同比增速超过40%,2020年预计出货量将能够达到1.79亿只,对应89亿市场规模。
涉足车载镜头行业的企业大多是传统的相机镜头生产商,包括Sekonix、Fujifilm、舜宇光学、大立光、玉晶光、联合光电、先进光、亚光、佳凌等企业。在车载镜头市场中,舜宇光学的镜头出货量稳居全球第一位。舜宇光学从2004年开始布局车载镜头市场,2012年开始做到了全球车载镜头出货量的第一并保持至今。
无人驾驶以及车联网技术的进一步发展将给驾乘体验带来深刻变革,并推动汽车的不断更新换代。在政策、互联网跨界竞争和消费者需求等因素的驱动下,高级驾驶辅助系统的渗透率继续快速提升,并成为汽车电子市场增长最快领域之一。车载摄像头作为车载成像和传感系统的重要零部件之一,未来几年仍将保持快速增长。
下游三甲之-安防监控
根据TSR2018年版《Marketing Analysis of Lens Units Markets》调查报告,全球安防视频监控镜头市场将保持稳步增长,2018年全球市场销量2.52亿颗,同比2017年增长35.6%,预计2022年全球市场销量将达到3.3亿颗,未来4年平均增长率达到8%/年。
近年来,随着国内安防视频监控行业的快速发展,吸引了众多国内外安防监控企业加入竞争,行业竞争日趋激烈。从竞争环境来看,国际跨国公司如腾龙、富士能/富士龙等企业在安防监控高端市场中占据一定的市场地位,而在定焦、低像素等中低端镜头方面则市场竞争较为充分,中国企业占有很大的市场份额。
中国的监控摄像机镜头的主要供应商分别为宇瞳光学、舜宇光学、联合光电和福光股份。视频监控的下游应用主要是平安城市、智能交通、智能楼宇等,在AI、大数据、物联网、5G等多项技术的驱动下,这些领域将处于较快发展阶段并拓宽新的应用范围,行业将保持较快增长趋势。
在安防监控领域,随着高清化、网络化、智能化的逐渐普及,视频监控正步入智能分析的深度应用阶段,并有赖于安防镜头提供全面的、高清的视频数据以支持信息的准确分析,光学变焦、大倍率、大广角、小型轻量化等技术广泛使用。智慧城市、平安城市、智慧社区、雪亮工程等是国家重点建设项目,安防镜头将受益于项目的建设实现快速增长。
下游新贵之-智能投影市场
据IDC公布的《IDC 2019年第四季度中国投影机市场跟踪报告》,2019年中国投影机市场总出货量累计达到462万台,同比增长6.3%。IDC预计到2024年,中国投影机市场的五年复合增长率仍将超过14%。2019年家用消费投影机出货量超过279万台,同比增长23%。
家用投影仪很大一部分是智能投影仪。智能化发展使得微型投影仪摆脱了传统投影产品功能单一的形象。除了具有大屏投影显示的功能,还拥有了上网、游戏、影视、3D、Wi-Fi 等多种功能,将原本只应用于商务、教育、办公领域的终端产品,延伸至家庭娱乐、大众消费领域,成为了功能丰富、便携、易用的娱乐终端,展现出一机多用的特点,从而促进了市场需求的增加。此外,随着微型投影技术的逐步成熟,微型投影仪凭借微小的体积被嵌入到智能手机、数码相机、平板电脑、笔记本等消费类电子产品中,将这些小屏幕设备的屏幕放大,增强用户体验感。
智能投影仪与传统投影仪相比,无论在外观和操作方式上、便携性还是在用户体验操作上,效果都优于传统投影仪,且产品不断升级,能更好的满足消费者的需求,市场前景看好。投影机市场的持续增长会带动上游投影镜头出货量的增长,相关企业将获益。
除了上述市场比重最大的手机摄像模组、车载镜头、安防监控外,光学元器件还广泛应用于医疗、天文、通信、工业检测、航空航天、国防等领域,这些领域对光学元器件的需求较为稳定,市场变化不大。在物联网、云计算、大数据、人工智能为代表的新一代信息技术蓬勃发展的背景下,视频图像信息将会成为未来最重要的数据来源,设想一下不久的将来,AI识别、远程视讯、智能家居、汽车影像、AR/VR、智能投影、民用航拍等等逐步进入人类生活并普及,光学元器件的应用领域将拓展到人类生活的方方面面,光学大有可为。
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