隨（suí）著科技的不斷進步，中國正努力攻（gōng）克一係列被外（wài）界稱為“卡（kǎ）脖子”的關鍵技術。超精（jīng）密拋光技術作為其中的一項，對於提升我國製造業（yè）水平和實現高端裝備自主化具有重要意義。那麽，超精密拋光技術還要多久才能攻破呢？本文將圍繞這一問題展開探討。
一（yī）、超精密（mì）拋光（guāng）技術的重要性
超精密拋光（guāng）技術是製造高精度、高質量（liàng）產品的關鍵環節，廣泛應用於（yú）光學、半導體、航空航天等領域。在（zài）光學領域，超精密拋光技（jì）術用（yòng）於製造高精度光學元件，如鏡頭、反（fǎn）射鏡等，對於提高光學儀器的成像質量和性能至關重要。在半導體領域，超精密（mì）拋光技術則是製（zhì）造集成電路芯片的必要手段，對於提升半導體（tǐ）產業的國際競爭力（lì）具有重要意義。
二、超精（jīng）密（mì）拋光技術的（de）挑戰與突破
盡管我國在超精密拋（pāo）光技術方麵取得了（le）一定（dìng）的進展，但與發達國家相比，仍存在一定的差距。目前，我國在超精密（mì）拋光技術方麵麵臨的主（zhǔ）要挑戰包括：技術瓶頸（jǐng）、設備依賴、人才培養等方麵。
為了攻（gōng）破這些技術難題，我國（guó）科研人員（yuán）和企業（yè）家們（men）正在積極探索和創新。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驗；另一方麵，他們加大研發投入，推動超精密拋光技術的自主（zhǔ）研發和創新（xīn）。同時，國家（jiā）也出台（tái）了一係列政策措施，支持超精密拋光技術的研發和應用。
三（sān）、超（chāo）精密拋（pāo）光技術的未來（lái）展望
雖然超精密拋光技術（shù）的（de）攻（gōng）破（pò）之路充滿挑戰，但隨著我國科技（jì）實力的不斷提升和科研人員（yuán）的（de）不斷努力，相信不久（jiǔ）的將來，我（wǒ）國一定能（néng）夠在超精密拋（pāo）光技術領域取得重大突破（pò）。
展望未來，我國超精密拋光技術的（de）發展將呈現以下（xià）趨勢：一是技術水平不斷（duàn）提升，逐步實現從跟跑到並（bìng）跑再（zài）到領跑的轉變；二是應用領域不斷拓寬，不僅局限於光學（xué）和半導體領（lǐng）域，還將拓展（zhǎn）到更多高（gāo）端製造領域；三（sān）是產業鏈不斷完善，形成從原材（cái）料、設備到技術的完整產業鏈，提高我國（guó）在全球（qiú）超精密（mì）拋光技術領域的競（jìng）爭力。
中國“卡脖子”的35項關鍵技術，超精密拋光還要多久才（cái）能攻破？
跟專業投資（zī）人學投資：本公眾（zhòng）號運營團隊皆出（chū）身於國內外（wài）知（zhī）名財經院（yuàn）校，與美國前財長，高盛前主席亨利保（bǎo）爾森和諾貝爾經濟學獎獲得（dé）者加（jiā）裏貝克爾教（jiāo）授的研究團隊有深入合作，曾任職國（guó）內頂級風投機構和私募基金。本公眾號誌在為中國迅（xùn）猛（měng）增長的中產階級提供最前沿財富風口指引，最詳盡的熱點行業研究報告以及市場風險提示（shì）。
一、超精密加工技術行業長期被卡脖子，國產替代需求迫切
超（chāo）精密加（jiā）工，指以不改變工（gōng）件材料物理特性為前提，以獲得極限的形狀精度（dù）、尺寸（cùn）精度、表麵粗糙度、表麵完整性（xìng）(無（wú）或極少（shǎo）的表（biǎo）麵損傷（shāng），包括（kuò）微（wēi）裂紋等缺（quē）陷、殘餘應力、組織變化)為目（mù）標的機械加（jiā）工。
通（tōng）常，按加工精度量級可將機械加工分為普通加工、精密加工（gōng）、超精密（mì）加（jiā）工。
超精密加工技術成為衡量一個國家先進製造技術水平的重要指標之（zhī）一。
長期以來，國外超精密機床的進口受到西方國家的禁運限（xiàn）製，我國超精密加工行業技（jì）術發展較慢。
工業母機在國家戰略意義上的重要十分緊迫，屬於牽一發而動全身關鍵領域。
此前國（guó）家工信部、科學（xué）技術（shù）部相繼（jì）發布亟（jí）待突破“卡脖子”的35項核心技術，超精密加工及拋光工藝就位列其中。
近年國（guó）內相關基礎性產（chǎn）業支（zhī）持政策不斷出台；2021年8月19日，國（guó）資委擴大會議首次提及工業母機，並強調針對工業母（mǔ）機等領域，加強關鍵核心技術攻關。
-《（中（zhōng）國製造2025）重點領域技術路線圖》，到2025年（nián），高檔（dàng）數控機床國內市場占有率超過80%；主軸（zhóu）、絲杆、線軌（guǐ）等中高（gāo）檔功能部件國內市場占有率（lǜ）達到80%；我國高檔數控機床與基礎製造裝備要總體進入世界強國行列；
-《產業技術創新能力發展規劃（2016-2020年）》強調機械工業基礎製造技術關鍵（jiàn）零部件的高速高效精密切削等（děng）先進基礎製造工藝技術，提高我國在光學加工設備、光學器件、光學（xué）鏡頭等方麵的設計及整體（tǐ）製造（zào）能力（lì）；
-《工業強基工程實施指南（2016-2020年）》指出加快促進工業基礎能力提升，重點發展（zhǎn）光學精密及超（chāo）精密加（jiā）工工藝，非球表麵零件加工工藝；
-《“十三五”先進製（zhì）造技術領（lǐng）域科技創新專項（xiàng）規（guī）劃》要求重點發展精密與超精密加工工藝（yì）及裝備，突破（pò）高精度光學元件等精密超（chāo）精密加工（gōng）關鍵技術。
光學（xué）鏡片按材質可分為塑料鏡片和（hé）玻璃（lí）鏡片，按幾何形狀及製程可分（fèn）為球麵鏡片和非球麵鏡片，玻璃非球麵鏡片在性能方麵優於其他鏡片
玻璃（lí）相比塑膠具有較高折射率、低吸收率、寬的光透過光譜範（fàn）圍、高抗變形性、高抗高溫性、高抗濕性、硬度高及擁有（yǒu）較佳表麵抗刮等特（tè）性；
非球麵相比球麵更容易修正影（yǐng）像（xiàng）畸變、色差（chà）、彗差等光學像（xiàng）差，使畫（huà）麵更加清晰，提高光學性能，使大光圈和廣角設計變（biàn）得簡單；並讓鏡頭（tóu）的鏡片數目大（dà）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（bèi）工藝
非球麵玻璃鏡片製（zhì）備工藝主要包括傳統磨削工藝、熱加工法-模造法（fǎ）、冷（lěng）加工法，模造成型工藝高精度（dù）、低成本，是製備玻璃非（fēi）球麵透鏡的主（zhǔ）流工藝。
模造工藝主要應用於車載鏡頭、高清廣角鏡頭、數位相機（jī）鏡頭等（děng）。
模造玻璃技術門檻較高，以往（wǎng）全球僅（jǐn）HOYA（日本）、亞洲（zhōu）光學（台灣）等少數公司可實現量產，隨著海外技術人才流入國內（nèi），加上下遊需求爆發，國內廠商紛紛入局，目前舜宇光（guāng）學（xué）、聯創電子、藍特光學、聯（lián）合光電等公司均掌握該工藝，近三年持續擴產。
玻璃非球麵熱（rè）模造工藝（yì）壁壘高，核心難點在於（yú）模具加工。
模仁表麵加（jiā）工精（jīng）度需（xū）達納米級別
-玻璃非球（qiú）麵鏡常用的模仁材質為碳化鎢和碳化（huà）矽，其輪廓必須利用超精密研削機（jī）床（chuáng）加工成形，後用超（chāo）精密拋光機床微加工，模（mó）仁表麵精度達到納米級別；還需在模（mó）仁表麵鍍上一（yī）層離形膜，以提高模仁的壽命及避免玻璃與（yǔ）模仁表麵發生沾粘，上述工藝要求在千級無塵車（chē）間進行。如何確保（bǎo）加工（gōng）精度的同時最大化加（jiā）工效率，對模具（jù）生產設備提出巨大挑戰。
加工過程需實時監測（cè），測量方法需匹配工藝
-玻璃非球（qiú）麵生產流程（chéng）檢測要求高，需使用誤差足夠小的精密檢測設備，並根（gēn）據工藝要求選擇合理的（de）測（cè）量（liàng）方法（fǎ）。非球麵由於麵形複雜，采用何種表麵測量方法，需要綜合考慮待測非球麵光學元件的（de）表麵（miàn）曲率、縱（zòng）深、表麵結構特征、尺寸，以及對測量速度、測量精度的要求。
四、應用場景不斷（duàn）出現，催生玻璃非球麵鏡片市場需求
①車載是玻璃非球麵目前主戰場。
玻璃非球麵鏡片是車載攝像頭最（zuì）佳解決方案。相較於消費類電子攝像頭，車（chē）載攝像頭的工作環境極度惡劣，如震動、高低溫、雨霧、光線（xiàn）變（biàn）化劇烈等。車（chē）載攝像頭以駕駛安（ān）全為目的（de），塑膠鏡片無法提供穩定、可靠（kào）、清（qīng）晰的周邊（biān）環境數據，而玻璃非球麵（miàn）鏡片同時具有小型化、輕量化和成像效果佳的優勢，已（yǐ）經成（chéng）為高像素車載鏡頭的最佳解決方（fāng）案。
玻璃非球麵（miàn）鏡片準直性能優異成為激光雷達不同技術路線透鏡（jìng）的主流選擇。一方麵激光器發射的原始激光存在光斑形狀不（bú）規則、發散角過大等缺點，要提（tí）高測量精度就必須（xū）使用準直透鏡將激光準直為平行光線。另一方麵激光穿透（tòu）溫度高，玻璃熱膨脹係數（shù）極低，是準直（zhí）端透鏡主流選擇材料。
AR-HUD離不開玻璃非球麵。為優化顯示效果，HUD需要根據擋風（fēng）玻璃的尺寸和曲率去有（yǒu）針對性地適配高精度（dù）非球麵反射鏡。
l車載攝像頭
-全球每年銷售8000萬輛汽車，未來3年車載攝（shè）像（xiàng）頭滲透率（lǜ）達80%以上，單車平（píng）均搭載6顆以上，每顆（kē）攝像頭至少4片玻璃非球麵，年市場需求量為15.36片。根據調研行業（yè），目前全球玻璃非球麵（miàn）產能約2億片，仍有約13億片的玻璃非球麵新增需（xū）求。
l激光雷達
-未來3年車載激光雷達滲透率達20%以上，單車平均搭載1個以上，每個激光雷達至少4片玻（bō）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（qiú）預計有0.64億片的新增空間。
l車（chē）載（zǎi）HUD
-未來3年車載HUD滲透率達40%以上，單車平均搭載1個以上，每個匹配1片玻璃非球麵/自由曲麵，年市場需求量為0.32億片。目前出貨量很小（xiǎo），預計後續有0.32億片的新增需求（qiú）空間（jiān）。
l車載市場對應設備市場規模（mó）
-玻璃非球麵一條年產能1000萬顆產線總投入約（yuē）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。
-根據（jù）以上假設，玻（bō）璃非球麵車載需求未來三年新增約（yuē）14億片，考（kǎo）慮設備稼動率80%，則（zé）後（hòu）續需新增產能17.5億片（piàn）。
-未來三年，對應磨削機床市場規（guī）模35億，拋光機床市場規模（mó）10.5億，測量設備市（shì）場規模17.5億，合計約63億元。
②智能（néng）手機是玻璃非球麵未來巨大的可想象空間。
玻璃非球麵上高端手機大勢所趨。從近兩年手機新品來看，攝影/攝像是廠商最看重的性（xìng）能，越來越多的廠商將高像素、長焦距攝影作為最大賣點（diǎn），這都離不開玻璃非球麵鏡片。如果采（cǎi）用玻璃非球麵鏡（jìng）片，鏡頭的厚度也可明顯減小。
近期市場不斷傳出風聲。2023年10月底台（tái）灣（wān）《經濟日報》，供應（yīng）鏈傳出蘋果明年推出iphoness 16鏡頭將大改版，旗艦款擬搭載更高階的模造玻璃。11月29日，天風證券分析師發文，玻塑混合鏡（jìng）頭在獲（huò）得蘋果與華為采用（yòng）後將成為鏡頭（tóu）產業的新關鍵趨勢，其他品牌高階機型未來可能會跟進。玻塑混合鏡頭采用模造玻璃，而非效能較差的（de）晶圓級玻璃。
若智能手機相機上玻璃非球（qiú）麵，相關設備需求將迎來指數級增長。
2023年全球手機銷（xiāo）量約（yuē）12億台，未來（lái）5年（nián）玻璃非球麵滲（shèn）透率達35%，每台手機用2片玻璃非球麵，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10.5億，合計約37.8億元（yuán）。
③ARVR、智能家居、安防監控（kòng）等（děng）應用對光學鏡片（piàn）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（bú）可少的光學元件。光學鏡頭是AR/VR的必要組件（jiàn），被（bèi）廣泛應用（yòng）於（yú）拍照、位置追蹤和環境映射，以實現對環境及周（zhōu）圍目標的感知。隨著消費（fèi）者對成像體驗的要求不（bú）斷提升，具備大倍率變焦、高可靠性等特征的玻璃非（fēi）球麵產品在AR/VR領域的應用也將持續加（jiā）深。
安防領域對遠距離大空間場（chǎng）景的（de）監控需求催生對玻璃非（fēi）球麵鏡片的需求。一般來說定焦鏡頭可滿足無放大和3X放大鏡頭的基本需求，但（dàn）在智慧城（chéng）市發展背景下，安防對於（yú）遠距離（lí）大空間場景的（de）監控需求不斷提高。根據沙利文數據顯示，定焦鏡頭在全球安防鏡頭占比從2018年的67.4%下降到2023年的59.4%，而變焦鏡頭（tóu）占比從2018年的32.6%增長到2023年的40.6%。變焦鏡頭必（bì）須使用玻璃非球麵鏡片（piàn）才（cái）能滿足性能需求，因此玻璃（lí）非球麵鏡片在（zài）安防領域將有巨大（dà）需求。
製（zhì）造5G光通信的光纖耦合器和和光纖激光領域也需要用到非球麵透（tòu）鏡。
玻璃非球麵鏡片在（zài）智能（néng）家居不斷衍生新場景（jǐng），如高端激光電視、掃（sǎo）地機器人、單反相機等。為（wéi）追求更（gèng）高的（de）流明和清晰度，激光電視用激（jī）光光源進行發射，投射在（zài）鏡片上溫度高，塑膠鏡片難（nán）以匹（pǐ）配。掃地機的（de）視覺方案也（yě）會選配玻璃（lí）非球麵。單反相機一直都是標（biāo）配玻璃非曲麵鏡（jìng）片。
五、國內工業母機廠商加快追趕（gǎn），在（zài）部分領域已經實現（xiàn）國產替代
①超精密研削加工設備
目前國產化率小於5%，市（shì）場主要被東芝（日本）和Precitech（美國）占據；
國產僅有（yǒu）北京海普瑞森超（chāo）精密技術有限公司（sī）和廣州精點（diǎn）科技有限公司小批量送樣。
②精密模具（jù）拋光設備
此前外資壟斷，被黑（hēi）田精工（日本）和ZEEKO（英國）占據；
國產（chǎn）有廣州精點科技有限公司通過五年時間，已實現性能和效率全麵領先，實現國產替代。下遊光學廠商調（diào）研反饋，目前其占據該款設備60%以上市場份額。此外國內（nèi）還（hái）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0，市場主（zhǔ）要被鬆下（xià）（日本）和泰勒霍普森（英國）占據；
國（guó）內廠商鮮有出貨。
五、結尾語
工欲善其事，必先利其器。對於（yú）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（chāo）精（jīng）密製造領域顯著落後於美、日、德等國（guó）家（jiā），超精密拋光更（gèng）是被列為35項中國被卡脖子的關鍵技術（shù）之一，國產替代需求迫切。在高像（xiàng）素車載鏡頭和高端手機將搭載更（gèng）高（gāo）階的玻璃非球麵鏡片雙重共振下（xià），超精密磨床和拋（pāo）光機（jī）床市場有望迅速放量，在政策和市場的雙重作用下，有望（wàng）助推我（wǒ）國高端超（chāo）精密加工機（jī）床行業實（shí）現“彎道超車”。
結語
超精密拋光技術作為中國“卡脖（bó）子”的35項關鍵技術之一，其攻破對於提升我國製造業水（shuǐ）平和實現高端裝備自主化具有重要意（yì）義。雖然目（mù）前我國（guó）在超（chāo）精密拋光技術（shù）方麵還存在一定的差距和（hé）挑戰（zhàn），但隨著科技的不斷（duàn）進（jìn）步（bù）和科研人員的不斷努力，相信我們一定能夠攻克這一難題，實（shí）現超精密拋光技術的重大突破。讓（ràng）我們期待這（zhè）一天的到來！
