隨著科技的不斷進步，中國正努力攻克一係列被外界稱為“卡脖子”的關（guān）鍵技（jì）術。超精密（mì）拋光技術作為其（qí）中（zhōng）的一項（xiàng），對於提升我國（guó）製造業水平（píng）和實現（xiàn）高端裝備自主化具有重要意義。那麽（me），超精密（mì）拋光技術還要多久才（cái）能攻破呢？本文（wén）將（jiāng）圍繞這（zhè）一問題展開探討。
一、超精密（mì）拋光技術的重要（yào）性
超精密（mì）拋光技術是製造（zào）高精度、高質量產（chǎn）品的關鍵環節，廣（guǎng）泛應用於光學、半導體、航空航天等領域。在光學領域，超精密拋光技術用於製造高精度光學元件，如（rú）鏡頭、反（fǎn）射鏡（jìng）等，對於提高光學儀器的成像質量和性能（néng）至關重要。在半導體領域，超精密拋光技術則是製造集成電路芯片的必要手段，對於提升半導體產業的國際競爭（zhēng）力具有重要意義。
二、超精（jīng）密拋光技術的（de）挑戰與突破
盡管我國在超精密拋光技術方（fāng）麵取（qǔ）得了一定的進展，但與發達國家相比，仍存在一定（dìng）的差距。目前，我國在（zài）超精密拋光技術（shù）方麵麵臨的主要挑戰包括：技術瓶頸、設（shè）備依賴、人才培養等方麵。
為了攻破這些技術難題，我國（guó）科研人員和企業家們正在積極探索（suǒ）和創新。一方麵，他們加強與國外先進企業的合作與交流，引進先進技術和管理經（jīng）驗；另一方（fāng）麵，他們加大研發投入，推動超精密拋光技（jì）術的自主（zhǔ）研發和創新（xīn）。同時，國（guó）家也出（chū）台了一（yī）係列政策措（cuò）施，支持（chí）超精密拋（pāo）光技術的研發和（hé）應用。
三、超精密拋光技術的未來展望
雖然超精密拋（pāo）光技術（shù）的攻（gōng）破之路充滿挑戰，但隨著我國科技實力的不（bú）斷提升和科研人員的不斷努力，相（xiàng）信不久的將來，我國一定能夠在超精（jīng）密拋光技術領（lǐng）域取得重大（dà）突破。
展望未來，我國超精密拋光技術的發展將呈現以下趨勢：一是技術水平不斷提升，逐步實現從跟跑到並跑再到領跑的轉變；二是（shì）應用領域不斷拓寬，不僅局限於光學和（hé）半（bàn）導體領域，還將拓展（zhǎn）到更（gèng）多高端製造領（lǐng）域；三（sān）是產業鏈不斷完（wán）善，形成從原材料、設備到技術的完整產業鏈，提高我國在（zài）全球超精密拋光技術領域的競爭力。
中國“卡脖子（zǐ）”的35項關鍵技術，超精密拋光還要多久才能攻破？
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一（yī）、超精（jīng）密加工技術行業長期被卡脖子（zǐ），國產替代需求迫切
超精密加工，指以不改（gǎi）變工件（jiàn）材料物理特性為前提，以獲得極限的形狀精度、尺寸精度、表麵粗糙度、表麵完整性(無或極少的（de）表麵損傷，包括微裂紋等缺陷、殘餘應力（lì）、組織變化)為目標的（de）機械加（jiā）工。
通常，按加工精度量級可將機械加工分為普通（tōng）加（jiā）工、精（jīng）密加工、超精密加工。
超精密加工技術成為衡量一個國家先進（jìn）製造（zào）技術水平的重要（yào）指標之一。
長期以來，國外超精密機床的進口（kǒu）受到（dào）西方國家的禁運限製，我國超精密加工行業技術發展較慢。
工業母機在國（guó）家戰略意（yì）義上的重要十分緊迫，屬於牽一（yī）發而動全身關鍵領（lǐng）域。
此前國家工信部、科學技術部相繼發布亟待突（tū）破“卡脖子（zǐ）”的35項核心技術，超精（jīng）密加工及拋光工藝就位列其（qí）中。
近年國內相關基礎性產業支持政策不斷出台；2021年8月19日，國資委擴大會議首次提及工業母機，並強調針對工業母機等領域，加強關鍵（jiàn）核心技術攻關。
-《（中國製造2025）重點（diǎn）領域（yù）技術路線圖（tú）》，到2025年，高檔（dàng）數（shù）控機床國內市場（chǎng）占有率超過80%；主軸（zhóu）、絲杆、線軌等中高檔功能部件國內（nèi）市（shì）場（chǎng）占有率達（dá）到80%；我國（guó）高檔數控機床與基礎製造裝備要總體進入世界強國行列；
-《產業技術創新能力（lì）發展規劃（2016-2020年）》強調機械工（gōng）業基礎製造技術關鍵零（líng）部件的高速高效精密切削等先進基礎（chǔ）製造工藝技術，提高我國在光學加工設備、光學器件、光學鏡頭等方麵的設計及整體製造能力；
-《工業強基工程實施（shī）指南（nán）（2016-2020年）》指出加快促進工業基礎能力提升，重點發展光學精密及超精（jīng）密加工工藝，非球表麵零件加工工（gōng）藝；
-《“十（shí）三五”先進製造技術領域科技創新專項規劃》要求重點發展精密與超精密加（jiā）工工藝及裝備，突破高精度（dù）光學元件等精密超精密加工關鍵（jiàn）技術。
光學鏡片按材質可分為（wéi）塑料鏡片和玻璃鏡片，按幾何形狀及製程（chéng）可分為球（qiú）麵鏡片和非球麵鏡片，玻璃非球麵鏡片在性能方（fāng）麵優於其他鏡片
玻璃（lí）相比塑膠具有較（jiào）高折射率、低吸收率、寬的光透過光譜範圍、高抗變（biàn）形性、高抗高溫性、高抗濕性、硬度高及擁有較佳表麵抗刮等特性（xìng）；
非球麵相比（bǐ）球（qiú）麵更容易修正影像畸變、色差、彗差等光學像差，使畫麵更加清（qīng）晰，提高光學性能，使大光圈和廣角設計變得簡單；並讓鏡頭的鏡片數目大幅降低，1片非球麵鏡可抵3-5片球麵鏡的效果。
玻璃（lí）非球麵製備工藝
非球麵玻璃鏡片製備工藝主要包括傳（chuán）統磨削工藝、熱加工法（fǎ）-模造法、冷加工法，模造成型工（gōng）藝高（gāo）精（jīng）度、低成本，是製備玻璃非球麵透鏡的主流工藝。
模造工藝主要應用於車載鏡頭、高（gāo）清廣（guǎng）角（jiǎo）鏡頭（tóu）、數位相機鏡頭等。
模（mó）造玻璃技術門檻較高，以（yǐ）往（wǎng）全球僅HOYA（日本）、亞洲光學（台灣）等（děng）少數公司可實現量產，隨著海（hǎi）外技術人才流入國（guó）內，加上下遊需（xū）求爆發，國內廠商紛紛入局（jú），目前舜宇光學（xué）、聯創電子、藍特光學、聯（lián）合光電等公（gōng）司均掌握該工藝，近三（sān）年持續擴產。
玻璃（lí）非球麵熱模造工藝壁壘高，核心難點在於模具加工。
模仁表麵加工精度需達納（nà）米級別
-玻璃非球麵（miàn）鏡常用（yòng）的模仁材質為碳化鎢和碳化矽，其輪廓必須利用超精（jīng）密研削機床加工成形，後用超精密拋光機床微加（jiā）工，模仁表麵精度達到（dào）納米級別；還需在模仁表麵鍍上一層離形膜，以提高模仁的壽命及避免玻（bō）璃與模仁表麵發生沾粘（zhān），上述（shù）工藝要求（qiú）在千級無塵車間進行。如何確保（bǎo）加工精度的同時最大（dà）化加工效率，對模具生產設備提出巨（jù）大挑戰。
加工（gōng）過（guò）程需實時監測，測量方法需匹（pǐ）配工藝
-玻璃非球麵生產流程檢測要求高，需使用誤差足夠小的精密檢（jiǎn）測設備，並根據工藝要求選（xuǎn）擇（zé）合理的測量方法。非球麵由於麵形複雜，采用何種表麵測量方法，需要綜（zōng）合考慮待（dài）測非球麵光學元件的表麵曲率、縱深（shēn）、表麵結（jié）構特征、尺寸，以及對測量速（sù）度、測量精（jīng）度的（de）要求。
四、應用（yòng）場（chǎng）景不斷出現（xiàn），催生玻璃非球麵鏡片市場需求
①車載是玻璃非（fēi）球麵目前（qián）主戰場。
玻璃非球（qiú）麵鏡（jìng）片是車載攝像頭最佳解決方案。相較（jiào）於消費類電子攝像頭，車載（zǎi）攝像頭的（de）工（gōng）作（zuò）環（huán）境極度（dù）惡劣，如震動、高低溫、雨霧、光線變化劇（jù）烈等。車載（zǎi）攝像頭以駕駛（shǐ）安全為目的，塑膠鏡片無法提（tí）供穩定、可靠（kào）、清晰的周邊環境數據，而玻璃非球麵鏡（jìng）片同時具有小型化、輕量化（huà）和成像效果佳的優勢，已（yǐ）經成為高像素車載鏡頭的最佳（jiā）解決方案。
玻璃非球麵鏡片準直性能（néng）優異成為激光雷達不同技術路線透鏡（jìng）的主流選擇。一方（fāng）麵激光器發射的原始激光（guāng）存在光斑形狀不規則、發散角過大等缺點，要提高測量精度就必須使用準直透鏡（jìng）將激光準直為平行（háng）光線（xiàn）。另一方麵激光（guāng）穿（chuān）透（tòu）溫度高，玻璃熱膨脹係數極低（dī），是準直端透鏡主流選擇材料（liào）。
AR-HUD離不開（kāi）玻璃非球麵。為優（yōu）化顯示效果，HUD需（xū）要根據擋風（fēng）玻璃的尺寸和曲率去有針對性地適（shì）配高精度非球麵反射鏡。
l車載攝像（xiàng）頭
-全球每年銷售8000萬（wàn）輛汽車，未來3年車載攝像頭滲透（tòu）率達80%以上，單車平（píng）均搭載6顆以上（shàng），每（měi）顆攝像（xiàng）頭至少4片玻璃非球麵，年（nián）市（shì）場需求（qiú）量為15.36片（piàn）。根據調研行業，目前全球玻璃非球麵產能約2億片，仍有（yǒu）約13億片的玻璃非球麵（miàn）新增（zēng）需求。
l激光雷（léi）達（dá）
-未（wèi）來3年車載激光雷達滲透率達20%以上（shàng），單車平均搭載1個以上，每個激光（guāng）雷達至少4片玻璃非球麵，年市場需求量為0.64億片。目前出貨量很小，激光雷（léi）達對玻璃非球麵需求預計（jì）有0.64億片的新增空間。
l車載HUD
-未來3年車載HUD滲（shèn）透率達40%以上，單車平均搭（dā）載1個以上，每個匹配1片玻璃非球麵（miàn）/自由曲麵，年市場需求量為0.32億片（piàn）。目前出貨量很小（xiǎo），預計後續有（yǒu）0.32億片的新增需求空間。
l車載市場（chǎng）對（duì）應設備市場規模
-玻璃非球麵一條年產能1000萬顆產線總投入約1.5億，轉換成產線設備，其中磨削機床2000萬，拋光機床600萬，測量設備1000萬。
-根（gēn）據以上假設（shè），玻璃非球麵（miàn）車載需求未來三年新增約14億片，考慮設備稼（jià）動（dòng）率（lǜ）80%，則後（hòu）續需新增產能17.5億片。
-未來三年（nián），對應磨削機床市場規模35億，拋光（guāng）機床市場規模10.5億（yì），測量設（shè）備市場規模17.5億，合（hé）計約（yuē）63億元。
②智能手機是玻璃非球麵未來巨大的可想象空間（jiān）。
玻璃非球（qiú）麵上高端手機大勢所（suǒ）趨。從近兩（liǎng）年（nián）手機新品來看，攝影/攝像是廠商最看（kàn）重的性能，越來越多的廠商將高像素、長（zhǎng）焦距攝影作為最大賣點，這都離不開玻璃非球麵鏡片。如果采用玻璃非球麵（miàn）鏡片，鏡頭的厚（hòu）度也可明顯減小。
近期市場不斷傳出風聲。2023年10月底台灣（wān）《經濟日報》，供應鏈傳出蘋果明年推出iphoness 16鏡頭將大改版，旗（qí）艦（jiàn）款擬搭載更高階的（de）模（mó）造玻璃。11月29日，天風證券分析（xī）師發文，玻（bō）塑混合鏡頭（tóu）在獲得蘋果與華為采（cǎi）用後（hòu）將成為鏡頭產業（yè）的新關鍵趨勢，其他（tā）品牌高（gāo）階機型未來可（kě）能會跟進。玻（bō）塑混（hún）合鏡頭采用模造玻璃，而非效（xiào）能（néng）較差的晶圓級玻璃。
若智能手機相機上玻璃非球麵，相關設備（bèi）需求將迎來指數級增長。
2023年全球（qiú）手（shǒu）機銷量約12億台，未來5年玻璃（lí）非球麵滲透率達35%，每台手機用2片（piàn）玻璃非球麵，需求量8.4億片，考慮設備稼動率80%，則需新增產能10.5億片。對應磨削機（jī）床市場規模21億（yì），拋光機床市場規模6.3億，測量設備市場規（guī）模（mó）10.5億，合計約37.8億元。
③ARVR、智（zhì）能家居（jū）、安防監控等應用對光學鏡片提出更高的性能要求，非球麵玻璃鏡片市場不斷增長。
在AR/VR領域，非球麵玻璃鏡片和自由曲麵鏡片是必不可少的（de）光學元件。光學鏡頭是AR/VR的（de）必要組件，被廣泛應用於拍照、位置追蹤和環境映射，以實現對環境及周圍目（mù）標的感知。隨著消費者對成像體驗的要求不斷提升，具備大倍率變焦、高可靠性等特征的玻璃非球麵產品在AR/VR領域的應用也將持（chí）續加深。
安防領域對（duì）遠距離大空間場景（jǐng）的（de）監控需求催生（shēng）對玻璃非（fēi）球麵鏡片的需求。一（yī）般來說定焦鏡頭可滿（mǎn）足無放大和3X放大鏡頭的基本需求（qiú），但在智慧城市發展背（bèi）景下，安防對於遠距離大空間場景的監控需求（qiú）不斷提高。根據（jù）沙利文數據顯示，定焦鏡頭在全球（qiú）安防鏡頭占比從2018年的67.4%下降到2023年的59.4%，而變焦鏡頭占（zhàn）比從2018年的32.6%增長到2023年的40.6%。變焦鏡頭（tóu）必須使用玻璃非球麵鏡片才能（néng）滿（mǎn）足性能需求，因此（cǐ）玻（bō）璃非球麵鏡片在安（ān）防領域將有巨大（dà）需求。
製造5G光（guāng）通信的光纖耦合器（qì）和和光纖激光（guāng）領域也需要用到非球麵透鏡。
玻璃非球麵鏡片在智能家居不斷衍生新場景，如高端激光電視、掃地機器人（rén）、單（dān）反相機等。為追求更高的流明和（hé）清晰（xī）度，激光電視用激光光源進行發射，投射在鏡片上溫度高，塑膠鏡（jìng）片難以匹配。掃地機的（de）視（shì）覺方案也會選配玻璃（lí）非（fēi）球麵。單反（fǎn）相機（jī）一直都是標配玻璃（lí）非曲麵鏡片。
五（wǔ）、國內工業母機廠商加快追趕，在部分領域已經實（shí）現國產替代
①超精密研削加工（gōng）設（shè）備（bèi）
目前國產化率小於5%，市場主要被東芝（日本）和Precitech（美國）占據；
國產（chǎn）僅有北京海普瑞森超精密技術有（yǒu）限公司和廣州精點科技有限公司小批量送樣。
②精密模具拋光設備
此前外資壟斷，被黑田精工（日本）和（hé）ZEEKO（英國）占據（jù）；
國產有廣州精點（diǎn）科技有限（xiàn）公司通過（guò）五年時間，已實現性能和效率全麵領先，實現國產替代。下遊光學（xué）廠商調研反饋，目前（qián）其占據該款設備60%以上市場份額。此外國內還有廣東金鼎光學技術股份有限公司已小批量送樣。
③精密非球麵測量設備
國產化幾乎為（wéi）0，市場主要被鬆下（日本）和泰勒霍（huò）普森（英國）占據；
國內廠商鮮有出貨。
五、結尾語
工欲善其事，必先利其器。對於製造業來說，這個“器”就是機床。“十四五”時期，機床行業要補短板、鍛長板，任重道遠。我國在精密和超精密製造領域顯著落後於（yú）美、日（rì）、德等國家，超精（jīng）密拋光更是（shì）被列為35項中國被卡脖子的關鍵技術之一，國產替代需求迫切。在高（gāo）像素（sù）車載鏡頭和高端手機將搭載更高階的玻璃非（fēi）球麵鏡片雙重共振下，超精密磨床和拋光（guāng）機床市場有望迅速放量，在政策和市場的雙重作用（yòng）下，有望助推我國高端超精密加工機床行業（yè）實現“彎（wān）道超車”。
結語
超精密拋光技術作為中（zhōng）國（guó）“卡脖子”的35項關鍵技術（shù）之一，其攻破對（duì）於提（tí）升我國（guó）製造業水（shuǐ）平和實（shí）現高端裝備自主化具有重要意義。雖然目前我國在超精密拋光技術方麵還存在一定（dìng）的差距和挑戰，但隨著科技的不斷進（jìn）步和科研人員的不斷努力，相信我們一定能（néng）夠攻克（kè）這一難題，實現超精密拋光技術的重大突破。讓我（wǒ）們期待這一天的到來！
