车载摄像头通常需要在小型化、高清晰度和低畸变等方面具有优异的性能,因此使用玻璃非球面透镜进行光学设计是一种较好的选择。通过使用玻璃非球面透镜,可以有效减少球差和散光等光学畸变,提高成像质量和清晰度。此外,玻璃非球面透镜还能够实现更宽广的视野和更小的成像像元,使得车载摄像头能够更加精准地识别和观测周围的道路环境和行驶情况。从镜头技术发展趋势来看,玻塑混合是当前主流厂商在布局的前瞻技术,而模造非球面玻璃是玻塑混合镜头中的关键光学元件。
模造非球面玻璃广泛应用于车载ADAS 镜头、安防高端镜头、无人机、AR/VR、智能手机等方面,市场空间更大,预期保持较快增长。本文针对联创电子、舜宇光学、宇瞳光学、蓝特光学、扬明光学等公司对模造非球面玻璃技术做详细解析。
01、车载镜头市场竞争激烈,赋能市场持续扩大
光学镜头是车载摄像头核心组成,成本占比14%左右。车载摄像头主要由光学镜头(包含光学镜片、滤光片、保护膜等)、图像传感器、图像信号处理器 ISP 与连接器等器件组成,可按位置分为前视摄像头、环视摄像头、后视摄像头、侧视摄像头以及内置摄像头五种类别,全方位收集车内外信息,辅助司机或自主驾驶决策系统做出驾驶相关决定。
由于其安全性质,工信部针对车载摄像头制定了严格的标准,一方面不同于手机摄像头等,车载摄像头需要拥有抗高低温、抗压抗震等物理性能,要求高水平的工艺和技术,另一方面,车载摄像头的认证周期较长,一般是 2-3 年,从研发到获得收入的周期较长,要求新进入者有充足的资金储备以研发运作。
车载镜头行业国内厂商优势显著,有望逐步提升市场份额。据潮电智库数据显示, 2024 年第三季度全球车载镜头出货量的前十位分别为:舜宇光学(中国)、联创电子(中国)、特莱斯(中国)、欧菲光(中国)、世高光(韩国)、桑莱斯(中国)、弘景光电(中国)、日立(日本)、电产三协(日本)、与理光(日本)。
舜宇光学占据领先的市场地位,在出货量与技术能力等方面远超友商;联创电子、欧菲光等国内企业显示出强大的竞争力,超过了世高光、电产三协等日韩企业,打破中日韩三足鼎立的格局。2023 年前十位厂商只占据了整个市场出货量的 60%。随着新能源汽车、高阶智驾与智能座舱的发展,全球车载摄像头稳步增长。据 ICV Tank 预测,2025 年全球车载摄像头市场规模将达到273 亿美元,国内厂商成长空间广阔。
智驾渗透提速,车载镜头持续技术迭代。随着智能驾驶与智能座舱的进步,车载镜头正从单一的图像采集功能向集成化、智能化发展,以适应复杂多变的驾驶环境,实现更精准的图像捕捉和数据处理,推动智能汽车向更高级别的智能驾驶迈进。各企业加大研发投入,力求产品创新。
02、模造玻璃非球面产品技术领先,消费电子应用有望蓄力高成长
镜头的选择主要有三种,分别是塑胶镜头、玻璃镜头和玻塑混合镜头,镜头追求更高的成像质量,小型化和轻薄化,玻塑混合镜头对比下优势明显。镜头在不断优化镜头的光学设计以提高成像质量的前提下,尽可能地减小体积和重量。玻塑混合镜头综合了塑胶镜头和玻璃镜头的优点。这种镜头在保证产品性能和稳定性的前提下,降低了成本,各项指标介于塑胶镜头和玻璃镜头之间。玻塑镜头对比下的优势包括:
1) 光学性能提升:与全塑胶镜头相比,玻塑混合镜头在成像的亮度和清晰度,色彩还原度和对比度方面都有明显的优势,能够呈现出更加真实、鲜艳的色彩。
2) 改善成像质量:在复杂的光线条件下,玻塑镜头的稳定性更好,能够减少光线的散射和折射,降低图像的噪点和失真,特别是在暗光环境下,玻塑混合镜头的成像质量明显优于塑胶镜头,可以拍摄出更加清晰、细腻的照片。
3) 实现轻薄设计:通过将玻璃镜片和塑胶镜片进行合理的组合,可以在一定程度上减轻镜头的重量,同时也能够减小镜头的体积,这对于手机的轻薄化设计非常重要,能够让手机在保持良好拍照性能的同时,更加便于携带和使用。
4) 突破设计局限:塑胶镜头在设计上存在一定的局限性,例如难以实现大光圈和高解析力,而玻塑混合镜头可以通过玻璃镜片的加入,突破这些局限,实现更大的光圈和更高的解析力,满足用户对高质量拍照的需求。
从镜头技术发展趋势来看,玻塑混合是当前主流厂商在布局的前瞻技术,而模造非球面玻璃是关键光学元件,全球厂商包括日本豪雅、蓝特光学、宇瞳光学、舜宇、联创电子等公司对模造非球面玻璃都有布局。
传统的玻璃镜片制作技术需要经过繁复的步骤,例如粗磨、细磨、拋光等,所花的时间相对的增多。然而,玻璃模造制程技术的主要依据原理,是利用玻璃随温度升高黏滞度降低的特性,将已初成形的玻璃预形体置于精密加工成形的模具内,在适当的环境气氛下,升温至温度介于玻璃转移温度,即所谓Tg点到软化点之间,再由模仁表面施压使玻璃变形,转造模仁形状,冷却后去除压力、分模,取出成品。因此模造光学镜片的产生,只需要玻璃的预形体,直接以模造的方式即能压制成品,所以十分适合大量的生产,是光学玻璃镜片制造方便快捷的新型技术。
03、玻璃模造镜片行业目前现状分析
当前存在工艺技术壁垒
受制于玻璃非球面镜片模造工艺技术壁垒,国内能够进行玻璃非球面镜片生产制造的企业数量较少。
行业目前增速较快,整体呈现供不应求局面
于模具材料和生产设备供应不足,高精度设备多为日本进口,此外,玻璃模造工艺的关键设备超精密模具加工机(纳米级)尚未实现国产替代,此款产品只有日本、德国、美国等国家可以生产,并且对中国是半禁运状态,交期预计需要两年时间,价格高达五六百万,严重制约行业的扩产速度。多种因素下,国内玻璃非球面镜片行业的产能尚未爆发,行业目前整体呈现供不应求的局面。
技术工艺不断更新
例如,在使用模具生产工艺中,业内逐步开发出了一模多穴以及多模多穴工艺,在模仁材料上,为了提高模仁基材的性能,逐步开始发展高性能陶瓷材料,开发出了包括碳化硅陶瓷模仁等新型产品。产品具有高热导率(100~130W/m·K),低热膨胀系数(4.2×10-6/K),优异的抗氧化和抗热震性能,能够显著提高玻璃模造工艺中模具的升温和冷却速度,降低高温热循环下尺寸精度和表面质量变化,被认为最具潜力的模仁基材。
04、全球玻璃模造镜片总体规模趋势分析
模造非球面玻璃即将涨价的信号
近期,雪球分析师表示模造非球面玻璃即将涨价的信号,逻辑很简单:由于模造玻璃非球面镜片适用于单次一万片以上的大批量生产,且批量生产后成本将会得到大幅下降,因此在企业出货端,多寻求绑定下游大客户实现稳定出货;需求端车载镜头已经伴随行业量,手机玻塑镜头也是目前技术趋势。供给端来看,良率高成本低的厂商扩产缓慢(难点在于模具,对精度、研发团队、制造团队要求高)。
比如联创作为全球产能第二的厂商都还要外购一部分,蓝特22年扩产的项目今年体现,舜宇欧菲都需要从日本豪雅进口,iphone17据说也要增加玻塑运用(联创一直在跟进果链)。那么当良率高成本低的产能不够时,只能被迫接受良率低成本高的小厂,供给侧成本抬升整体自然要涨价,这是避不开的市场规律。
涨价后,车载光学行业跑马圈地时期的价格战、低价抢单现象会回归理性,市场格局也会趋于稳定,行业马太效应明显。中长期来看,车载ADAS镜头及模组分别回归40%、20%左右的毛利率,无疑是一门竞争壁垒高的好生意。毕竟汽车不是快消品,需要供应商至少长达十年的售后,同时ADAS镜头等硬件涉及到智能化,软硬件参数需要绑定协同,涉及到安全性一旦认证不轻易更换,且单车价值量共才小两千,对于主机厂来说价格敏感度也很低,一般不会轻易冒险选择小厂。
受益于自动驾驶提速带来较大增量
玻璃非球面镜片准直性能优异使之成为车载激光雷达准直透镜的主流选择。随着自动驾驶加速落地,全球车载激光雷达市场持续扩容,作为激光雷达重要组成部分,模造玻璃非球面镜片也将凭借其优势受益于激光雷达市场空间的释放。
自主生产重要性提升
随着玻璃非球面镜片广泛应用于激光准直、安防、智能驾驶、5G光通信等领域,玻璃非球面镜片完全自制及其模具的自主生产变得越来越重要,预计部分厂商在未来将会自主开发配套模具及设备。
05、国内玻璃模造镜片企业技术盘点
模造非球面玻璃作为玻塑混合镜头中的关键光学元件,其技术发展对摄像头的进化至关重要。因此行业头部厂商都对模造非球面玻璃进行布局。根据QYR(恒州博智)的统计及预测,2022年全球玻璃模造镜片市场销售额达到了12.816亿美元,预计2029年将达到23.475亿美元,年复合增长率(CAGR)为8.89%(2023-2029)。地区层面来看,中国市场在过去几年变化较快,2022年市场规模为356.42百万美元,约占全球的27.81%,预计2029年将达到696.49百万美元,届时全球占比将达到29.67%。
一、联创电子:
在模造非球面玻璃领域的发展也较为迅速,公司注重技术创新,不断提升产品的性能和质量,产品在手机镜头、车载光学、智能穿戴等领域有广泛的应用,与众多知名企业建立了长期的合作关系。 除了ADAS镜头等硬件在定点时要通过一系列车规级认证,后续L3级别自动驾驶法规落地,主机厂必须通过工信部路测及产品认证才能正式上路,因此对于车载光学供应商来说好的产品、口碑认证、先发优势、产能优势.缺一不可。而联创电子完全具备以上核心优势客户数量与质量已说明一切,明年还将导入新的品牌客户,ADAS镜头的全球霸主地位已经基本确立。
技术优势:公司是国内模造工艺领先的光学企业,2018 年实现非球面玻璃镜片模具的自主生产以及模造玻璃的完全自制,有效降低了玻璃镜头的制备成本,相较于外购模具的友商成本优势明显。
客户资源:拥有 GoPro、大疆、华为等领先品牌客户,在光学领域树立了良好的口碑,且与国际大客户建立了长期合作关系。
全产业链布局:具备光学、触控、集成电路、终端制造等全产业链的生产和服务能力,能够为客户提供一站式的解决方案。
二、舜宇光学:
舜宇光学拥有先进的生产设备和技术团队,能够生产出高质量的模造非球面玻璃产品,产品在智能手机、车载光学、数码相机等领域得到广泛应用,其市场份额较高,具有较强的品牌影响力;ADAS镜头的应用占比在不断提升,舜宇在ADAS镜头全球市场份额保持约50%,保持世界第一。新能源汽车市场发展迅速,特别是在中国,舜宇车载在新能源汽车品牌中的市场渗透率达到80%。
随着芯片面积的增大,镜头设计也发生了变化,对像面的要求越来越高。面的增大,单个镜片的制造难度增加,对精度要求更高。在镜头组装方面,与芯片和模组的配合要求也提高了,这对镜头制造商来说是一个挑战。另一变化是混合镜头(Hybrid),即玻璃非球面和塑料的组合。这种结构可以实现更大的光圈,适用于更多应用场景,并且由于玻璃非球面的使用,其可靠性和在高温环境下的成像效果更佳。然而,玻璃非球面的模具成型和组装都非常困难,需要确保中心点对齐和最终的光学成像效果,检测环节也具有挑战性。
面对激烈的市场竞争,舜宇致力于提供具有竞争力的产品。1)在玻塑混合技术方面,舜宇在全球同行业中处于领先地位。舜宇自2012年起推出全球首款ADAS玻塑混合镜头,去年成功突破800万像素玻塑混合技术,今年已批量出货给终端客户。至2023年年底,舜宇已累计出货36KK的玻塑混合ADAS镜头。2)同时,舜宇在17M ADAS高端市场已完成开发和量产前的准备工作,预计不久将量产并推向市场。
舜宇目标:继续巩固全球市场份额第一的地位,并持续优化客户结构和产品组合。主要依靠四大能力来实现这一目标:设计仿真能力、模具成型能力(包括玻璃非球面和塑料非球面的模具成型)、镀膜能力(包括特殊的LD镀膜技术),以及设备自制和测试能力。我们有自己的团队负责自动化建设和改造,以及在行业内较为领先和独特的分群检测能力。
三、宇瞳光学:
在模造非球面玻璃方面有许多优势。公司在模造非球面玻璃领域布局较早,有着较早的技术积累和研发投入,产能和良率逐年提高,在行业中排名靠前,计划根据业务发展情况逐步加大模造玻璃镜片产能,可以满足市场需求。公司与蔡司合作,推动模造非球面玻璃技术的发展和应用,有助于公司在模造非球面玻璃技术上的进一步创新和突破。
模造非球面玻璃广泛应用于车载ADAS 镜头、安防高端镜头、无人机、AR/VR、智能手机等方面,市场空间更大,预期保持较快增长。公司在模造非球面玻璃领域的业务发展势头良好,业绩增长迅速,得益于智能驾驶的快速增长,产品销售增速较快。
四、蓝特光学:
潜望升级拉动微棱镜销量,车载玻璃非球面透镜稳步增长
蓝特光学的主要产品包括光学棱镜、玻璃非球面透镜、玻璃晶圆。公司光学棱镜主要可分为微棱镜、成像棱镜、长条棱镜三大系列。微棱镜采用光学玻璃精密冷加工镀膜、光刻、胶合、丝网印刷等技术,主要用于手机潜望式摄像头等各类光学模组中。成像棱镜产品主要采用高精密的研磨、抛光等工艺技术,根据产品物理形态分为屋脊、半五、直角等,主要用于望远镜、显微镜等光学仪器中。长条棱镜采用大片加工方式进行抛光,配合超高效大批量胶合切割技术及红外高反镀膜工艺,主要用于智能手机中的人脸识别领域。
蓝特光学的玻璃非球面透镜分为成像类非球面透镜、激光准直类非球面透镜,选用光学玻璃作为预形体,经过精密控制的批量热模压,得到高精度的玻璃非球面透镜。成像类玻璃非球面透镜主要用于车载镜头、高清安防监控、无人机镜头、智能手机等领域。激光准直类玻璃非球面透镜主要用于激光雷达、测距仪、光通讯等领域。
2023 年光学棱镜量产销售,玻璃非球面透镜受益于车载需求提升。2023 年公司前五大客户的营收分别为3.28、0.94、0.37、0.32、0.21亿元,占公司营收的比重分别为 44%、12%、5%、4%、3%。其中,2023 年公司开发的光学棱镜正式量产,终端客户指定将光学棱镜直接供应给客户 A,因此客户A 营收增幅较大。此外,应用于车载 360°环视摄像头及车载激光雷达的玻璃非球面透镜产品稳步增长,客户 B、C、H、I及J销售收入增长。
五、扬明光学
扬明光学2002年成立,于台湾新竹、日本、中国昆山、苏州及孟加拉等地均有重要生产与营运据点。掌握光学镜片、镜头、模组、设备、模具领域设计、制造、组装等技术。同时拥有模造玻璃生产及设备制造技术。玻璃非球面设备采用日本的精密加工及模压设备,模具表面处理则是采用日本及新加坡的硬膜设备与制程, 可制作制程Φ2~Φ50mm的产品。
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