企业竞争图谱：2024年光学玻璃 头豹词条报告系列

企业竞争图谱：2024年光学玻璃头豹词条报告系列 许哲玮·头豹分析师2024-09-26未经平台授权，禁止转载 版权有问题？点此投诉 工业制品/工业制造 摘要光学玻璃是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。光学玻璃行业产业链上游为原材料供应环节，主要包括矿产、化工原料及稀土原料等原材料；产业链中游为光学玻璃制造与生产环节，主要由光学玻璃材料、光学玻璃型件、光学元件和光学模组等制造商组成；产业链下游为光学玻璃的应用场景，主要包括安防监控、车载镜头、光学仪器、智能投影、照相摄影等领域。伴随互联网、物联网、云计算、大数据、AI等新一代信息技术出现，下游制造业智能化转型步伐加快，叠加高端光学玻璃国产化进程加快，预计国内光学玻璃行业市场规模趋于提升，国内头部制造商在全球市场中的竞争力趋于增强。 行业定义[1] 光学玻璃是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。光学玻璃的主要形态包括光学玻璃材料、光学玻璃型件、光学元件，其中光学玻璃材料根据不同的折射率、色散系数及化学组成可分为冕牌、火石、镧系、磷酸盐等；光学玻璃型件是指光学玻璃材料经二次压型、切割等工序加工而成的光学毛坯；光学元件主要包括车灯非球面透镜及预制件。由光学玻璃构成的部件是光学仪器中的关键性元件，可用于制造光学仪器中的透镜、棱镜和反射镜等。 行业分类[2] 按照光学特征的分类方式，光学玻璃行业可以分为如下类别： 行业特征[3] 光学玻璃行业的特征包括：1.折射率是表征光学玻璃性能优劣的重要参数；2.行业技术壁垒较高；3.高性能光学玻璃是行业未来发展的重点方向。 1折射率是表征光学玻璃性能优劣的重要参数 折射率作为玻璃的一个光学参数，是设计和开发新型光学元件的重要标准。一般而言，玻璃折射率在1.7-1.9范围内为准高折射率玻璃，在1.9-2.1范围内为高折射率玻璃，超过2.1则为特高折射率玻璃。高折射率玻璃在保持系统性能的前提下可大幅减薄透镜，也能更加轻易地消除透镜的各种单色像差，是高性能光学玻璃产品区别于传统光学玻璃的重要参数，在短波红外检测设备（SWIR）、自动驾驶设备相机、增强现实VR镜片、光纤温度传感器等高端制造领域均有广泛的应用。 2行业技术壁垒较高 从生产工序来看，光学玻璃的配方研发难度大、玻璃成型难度高、生产工艺复杂、检测技术要求高，行业内公司需要在长期的生产实践中积累工艺经验，持续研发并进行技术转化以保持市场竞争力；从生产设备来看，光学玻璃生产所用窑炉设计专业性强，专业设计人才稀缺，设备投资较大；从生产结果来看，光学玻璃的技术检验指标较多，技术经验依赖性较强，综合来看行业技术壁垒较高。 3高性能光学玻璃是行业未来发展的重点方向 相较传统光学玻璃而言，高性能光学玻璃如环境友好型镧系光学玻璃因组分中含有较多的氧化镧（La2O3）而具有更高的折射率及阿贝数，在信息采集、传输、存储、转换和显示方面可以满足各种高精密新型光电器件的要求。随着光电和信息产业的发展，光电产品逐步向着高像素、高清晰度、微型化、高对比度、高亮度等方向发展，相应地对高性能光学玻璃的需求也将同步提高。 发展历程[4] 中国光学玻璃行业最早可溯源至20世纪50年代，在经历了早期研发阶段、产业扩张阶段再到现如今的快速发展阶段，国内光学玻璃行业开始由最初的进口依赖向国产替代转变，但在高端玻璃材料领域仍与国外头部厂商 存在一定的技术、工艺和设备差距。未来伴随中国制造业向智能制造转型以及国内光学玻璃制造商技术创新迭代进程加快，预计国产光学玻璃技术将逐步趋向高端化和精密化发展，向国外先进技术看齐。 早期研发阶段1950~1989 1953年，中国科学院仪器馆熔炼出国内第一炉光学玻璃，于1956年起向工业部门推广并逐步在上海嘉定、四川成都、湖北襄阳等地建立起光学玻璃厂；1978年，光学玻璃工业已具备4,000人，年产700t的规模，但由于国外光学玻璃厂早在60年代初就进行了技术改造，把大批量光学玻璃的生产由陶瓷坩埚间歇 式熔炼改为池炉连续熔炼工艺，玻璃的成品率和利用率都有较大提高，而中国在70年代末期大部分光学玻璃产品仍采用古典式粘土坩埚熔炼工艺进行生产，直到80年代末期光学玻璃连续熔炼工艺才得到发展，国内光学玻璃生产工艺水平与国外相比落后了近20年。 该阶段属于光学玻璃行业的早期研发阶段，国内光学玻璃行业在玻璃性质、品种、工艺和测试技术等基础研究及工厂建设方面进展迅速，生产的光学玻璃开始应用于电影经纬仪和弹道相机、天文反射镜、耐辐射光学仪器等领域，但行业整体存在工艺技术落后、成品率低、原材料供应不足等问题，与国外先进技术还存在较大差距，国内外市场由国外厂商主导。 产业扩张阶段1990~2009 20世纪90年代起，随着信息产业崛起，光学与电子学结合更加紧密，光学玻璃被广泛运用于光电转换元件、光信号处理、光存储等光电产品，成为数码相机、数码摄像机、液晶投影电视、影像扫描仪等光学部件的核心材料。国外光学玻璃制造企业也纷纷进入中国市场，主要分布在珠三角、长三角等东南沿海地区。在该时期，国外部分先进的光学玻璃制造商如美国Corning、德国Schott、日本HOYA等逐步将光学玻璃重点由传统光学玻璃转向新型光功能玻璃,并基本垄断了新型光功能玻璃的国际市场，而国内厂商仅在传统光学玻璃领域有一定的市场规模，对于高性能光学玻璃领域涉猎较少。该阶段属于光学玻璃行业的起步阶段，光学玻璃生产基地逐步从德国、日本等发达国家向中国转移，如国际上大部分初级产品（如望远镜、显微镜等）的主要生产车间在中国，其产量占世界总产量的80%以上，而生产数码相机、背投电视机等高端光电一体化新产品所需的光学元件国内产量已占到世界总产量的60%以上。 快速发展阶段2010~至今 在国内经济持续高速发展背景下，中国光学玻璃行业也进入了快速发展阶段。2010年，光学玻璃制造行业规模以上企业数量达246家，行业整体资产规模达到264.50亿元，同比增长77.49%。2015年，中国提出“智能制造2025”战略，推动国内光学玻璃制造企业加大研发创新力度，国产光学玻璃技术逐步趋于高端化和精密化，带动光学玻璃行业从高速发展向高质量发展转型。 该阶段属于光学玻璃行业的快速发展阶段，在制造业智能化转型的带动下，光学玻璃开始广泛应用于智能手机、VR/AR、机器视觉、车载镜头等新兴行业。但与德国、日本等发达国家相比，现阶段国内企业在技术、工艺和设备等方面仍存在差距，产品主要集中在中低端领域。未来伴随国产品牌技术创新迭代进程加快，国内光学玻璃行业将逐步在高端玻璃材料领域实现国产替代。 产业链分析 光学玻璃行业产业链上游为原材料供应环节，主要包括矿产、化工原料及稀土原料等原材料；产业链中游为光学玻璃制造与生产环节，主要由光学玻璃材料、光学玻璃型件、光学元件和光学模组等制造商组成；产业链下游为光学玻璃的应用场景，主要包括安防监控、车载镜头、光学仪器、智能投影、照相摄影等领域。[7] 光学玻璃行业产业链主要有以下核心研究观点：[7] 光学玻璃制造所需原材料主要包括石英砂和碳酸钙等矿产，硼酸、氧化铌、氧化钛、碳酸锂等化工原料以及氧化镧、氧化铈、氧化钇等稀土。原材料在光学玻璃制造成本中占比60%-70%，是影响下游光学玻璃制造商盈利空间的关键因素。其中主要原材料石英砂、碳酸锂和氧化镧自2023年至今价格呈下降趋势，在一定程度上降低了光学玻璃制造商的营业成本，或将提高其盈利空间。 中游：国产高性能光学玻璃与国外先进技术仍存在差距。 随着全球化、专业化的分工合作体系逐步建立，日本、德国等国家和地区的光学玻璃厂商为降低制造成本而逐步将生产基地向中国转移，目前中国已成为全球光学玻璃的的主要生产基地。但与德国SCHOTT、日本HOYA、美国CORNING等国外大型光学玻璃制造商相比，目前中国厂商在新型光学玻璃品种创新和熔炼工艺技术上相对落后，用于国防、航天、天文领域的部分高性能玻璃材料仍主要依赖进口。 下游：制造业智能化转型推动光学玻璃行业高端化发展。 光学玻璃涉及日常消费、娱乐、网络、通讯等各方面，行业覆盖范围广泛。伴随互联网、物联网、云计算、大数据、AI等新一代信息技术出现，下游制造业智能化转型步伐加快，车载镜头、消费电子、投影、安防监控等领域对于高性能光学玻璃工艺技术创新迭代的需求不断提高，推动了光学玻璃行业向高精度和高智能等高端化方向发展。[7] 产业链上游上 生产制造端 原材料供应 上游厂商 产业链上游说明 光学玻璃制造所需原材料成本占比较高。 光学玻璃制造所需原材料主要包括石英砂和碳酸钙等矿产，硼酸、氧化铌、氧化钛、碳酸锂等化工原料以及氧化镧、氧化铈、氧化钇等稀土。原材料在光学玻璃制造成本中占比60%-70%，是影响下游光学玻璃制造商盈利空间的关键因素。其中，石英砂（二氧化硅）是光学玻璃行业的重要基础性原材料，在玻璃熔炼时除大量添加石英砂外，为满足光学玻璃特殊性能还会引入氧化铌和氧化镧等化工和稀土原料。从各原材料的供应情况来看，国内石英砂资源丰富，主要分布在西北、中南和华东地区；稀土矿加工量占全球85%以上，镧、铈、钇等稀土元素产能过剩；而硼酸和铌矿等原材料供给虽部分依赖进口，但短期供应充足，整体上看光学玻璃上游原材料供应链比较稳定。 光学玻璃原材料价格下跌缓解下游制造商成本压力。 2023年至今，光学玻璃部分原材料平均采购价格下降明显，在一定程度上缓解了下游制造商的成本压力。以主要原材料石英砂、碳酸锂和氧化镧为例，在经历了2023年扩产不及预期导致的价格暴涨后，2024年国内市场高纯石英砂价格下跌明显，石英坩埚内层砂价格从2023年5月的34-37万元/吨下跌至2024年5月的17-23万元/吨；碳酸锂和氧化镧则自2023年初至2024年5月价格呈持续下行趋势，分别从55万元/吨和6,687元/吨下跌至11万元/吨和4,010元/吨。原材料价格下降将直接降低光学玻璃制造商的营业成本，或将提高其盈利空间。 稀土是未来新型高端光学玻璃所不可或缺的重要原材料。 未来光学玻璃的发展趋势是发展折射率在2.0以上的特高折射率玻璃以应用于无人驾驶车载镜头、机器视觉、增强现实与混合现实、生命科学等高端新兴领域。传统的高折射率玻璃通常为含铅玻璃，利用PbO较大的离子半径和弱稳定性电子结构可显著降低玻璃粘度、增强可塑性并提高折射率，但因重金属元素铅的高污染属性使得含铅玻璃逐渐被市场所淘汰。目前以镧(La）、铈(Ce）、镨(Pr）等稀土元素及金属氧化物为原料的稀土光学玻璃是新型环保光学玻璃的主要类型，具备高折射率、低色散、高阿贝数等优异光学性能。预计伴随下游高精密光学元件需求增长，稀土原料在光学玻璃中的应用将持续扩大。 产业链中游中 品牌端 光学玻璃制造与生产 中游厂商 产业链中游说明 国产高性能光学玻璃与国外先进技术仍存在差距。 与德国SCHOTT、日本HOYA、美国CORNING等国外大型光学玻璃制造商相比，目前中国厂商在高性能光学玻璃制造工艺技术上仍存在一定差距。具体而言，随着光学材料向高精密和多功能的光电信息材料发展，国外厂商已先后开发出高品质镧系光学玻璃生产工艺、低熔点光学玻璃、非球面压型工艺、环保型光学玻璃、高密度光磁盘玻璃、磷酸盐光学玻璃、热成像用红外玻璃等新型光学材料和工艺，而国内厂商在新型光学玻璃品种创新和熔炼工艺技术上相对落后，用于国防、航天、天文领域的部分高性能玻璃材料仍主要依赖进口。整体上看，国内光学玻璃行业在高端领域的国际竞争力较弱。 中国是全球光学玻璃的的主要生产基地。 随着全球化、专业化的分工合作体系逐步建立，日本、德国等国家和地区的光学玻璃厂商为降低制造成本而逐步将生产基地向中国转移，在中国设厂或与国内玻璃加工企业建立外协关系，中