文章來源于：OFweek激光網(wǎng)

知名管理咨詢公司麥肯錫的一份新的報告文章顯示，光子學(xué)支持的系統(tǒng)設(shè)備已經(jīng)在消費(fèi)者、企業(yè)和政府組織中獲得了廣泛使用，其相關(guān)產(chǎn)品的全球市場價值達(dá)1.4萬億美元。到2025年，光子學(xué)系統(tǒng)市場預(yù)計將增長到近2萬億美元。

這種增長得益于原材料以及激光器、傳感器、光學(xué)器件和其他光子學(xué)組件的發(fā)展。盡管目前其規(guī)模還比較小，但基于幾個大趨勢，包括自動化程度的提高以及數(shù)字化和云計算的爆發(fā)，光子學(xué)組件市場將迅速擴(kuò)張。隨著這一市場持續(xù)保持兩位數(shù)的高速增長，未來幾年，大型零部件企業(yè)將迎來突圍的關(guān)鍵時期。

以下報告文章中，麥肯錫對兩大市場的規(guī)模和預(yù)期增長進(jìn)行了分析：光子學(xué)組件和光子學(xué)支持的相關(guān)產(chǎn)品。文章還討論了一些使光子學(xué)組件供應(yīng)商受益的主要趨勢，以及這些供應(yīng)商如何抓住全球光子學(xué)市場即將到來的機(jī)會。

光子學(xué)組件無處不在：從軍用夜視系統(tǒng)和消費(fèi)者使用的智能手機(jī)，城市太陽能加熱建筑中的光伏電池，先進(jìn)制造工廠的激光標(biāo)記和切割，以及汽車制造商的先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)都有它們的身影。

此外，隨著光子學(xué)技術(shù)的發(fā)展與成熟，一些設(shè)備與系統(tǒng)或?qū)⒑芸斐蔀闈撛诘纳贁?shù)應(yīng)用，我們會看到能夠?qū)崿F(xiàn)每秒2Tb數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌雽?dǎo)體激光器，集成了3D傳感器的手機(jī)帶來更具互動性的游戲和廣告，針刺和手術(shù)刀等醫(yī)療操作將成為“過去時”，激光定向能武器可以抵御外國威脅并確保國 家安全……

據(jù)麥肯錫分析，消費(fèi)類應(yīng)用占據(jù)了光子學(xué)支持系統(tǒng)的較大份額，其次是軍工防御和顯示應(yīng)用。從現(xiàn)在到2025年，排名前10的終端市場的平均復(fù)合年增長率預(yù)計將達(dá)到6％。太陽能、汽車和LED相關(guān)收入的增長速度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于這一水平，其中半導(dǎo)體收入增長極慢（如圖1）：

圖1 光子學(xué)支持的系統(tǒng)在終端市場繼續(xù)強(qiáng)勁增長：

全球光子學(xué)系統(tǒng)市場規(guī)?！床煌K端市場劃分

（單位：十億美元）

從上到下分別為：消費(fèi)領(lǐng)域、軍防、顯示、光伏、LED照明、醫(yī)療及生物器械、半導(dǎo)體設(shè)備、工業(yè)與制造、汽車、航天航空

麥肯錫表示，1200億美元的組件收入僅為光子學(xué)系統(tǒng)的十二分之一。但是組件收入的復(fù)合增長率高于系統(tǒng)收入（10％ VS 6％），因?yàn)楣庾訉W(xué)在許多垂直領(lǐng)域的整體系統(tǒng)份額正持續(xù)增加。離散光學(xué)是目前較大的細(xì)分市場，收入超過350億美元；激光則約為100億美元，是較小的子領(lǐng)域（圖2）。

圖2 零部件的基數(shù)較小，但增長更快：

（全球光子學(xué)組件市場規(guī)模，單位：十億美元。上圖淺藍(lán)、寶藍(lán)、藍(lán)黑色分別顯示的是2021年的市場規(guī)模、2025年市場規(guī)模，2021－2025年的復(fù)合年增長率）

作為分析的一部分，麥肯錫研究了光子學(xué)組件中30個細(xì)分垂直行業(yè)的增長前景和可能的盈利能力。一些細(xì)分垂直領(lǐng)域（特別是傳感器領(lǐng)域），在未來五年的盈利能力和增長水平可能會相當(dāng)?shù)?。例如，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）和電荷耦合器件（CCD）傳感器都是成熟的商品化技術(shù)，但在這兩項財務(wù)指標(biāo)上都將低于平均水平。硅光子學(xué)和超快激光器等其他細(xì)分垂直領(lǐng)域的增長和盈利能力則都要高得多。處于有利位置的細(xì)分垂直行業(yè)將受益于六大趨勢：

1）對數(shù)據(jù)傳輸速度的需求激增。隨著數(shù)字化和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）產(chǎn)生越來越多的數(shù)據(jù)，對計算能力的需求也在上升。云計算進(jìn)一步增加了對快速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?。對于在光通信產(chǎn)品領(lǐng)域占有一席之地的元器件制造商來說，這是一個相當(dāng)大的機(jī)會。

2）遠(yuǎn)程視覺和傳感應(yīng)用的增長。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、自動駕駛、過程自動化和無人偵察不再是未來的概念，它們已經(jīng)在消費(fèi)者、商業(yè)和政府環(huán)境中使用。為了使這些工具具有所需的復(fù)雜程度和性能，將需要新的組件。

3）數(shù)字化和增材制造的興起。如今，3D打印機(jī)被用于制造從半導(dǎo)體到汽車零部件和原型的一切東西。光子學(xué)元件對于提高3D打印設(shè)備的性能和降低其成本至關(guān)重要。

4）非侵入性生命科學(xué)的快速發(fā)展。非侵入性技術(shù)促進(jìn)了多種疾?。òò┌Y和糖尿?。┑闹委?。這些技術(shù)還可以幫助醫(yī)療保健變得更高效和更容易獲得。實(shí)現(xiàn)這些程序的許多激光器依賴于光子材料。

5）向可持續(xù)能源轉(zhuǎn)型。減少有害排放和污染物的壓力將會加大，這將增加世界各地對可再生能源的需求——這應(yīng)該會給生產(chǎn)光伏組件的公司帶來提振效應(yīng)。

6）地緣政治不確定性增加。地緣政治領(lǐng)域的不穩(wěn)定意味著各國政府將尋求在國防和監(jiān)視方面進(jìn)行創(chuàng)新，加強(qiáng)供應(yīng)鏈，自動征收關(guān)稅或禁止某些產(chǎn)品的貿(mào)易。光子學(xué)組件需要破解這其中的危與機(jī)。

那么，哪些細(xì)分垂直行業(yè)將從這些趨勢中受益較大？在麥肯錫分析的30個細(xì)分垂直行業(yè)中，有5個尤其具有前景（如圖3）：

1）面向數(shù)據(jù)中心收發(fā)器硅光子學(xué)。這一光子元件的“萌芽”領(lǐng)域目前的市場收入只有5億美元左右，但未來有望實(shí)現(xiàn)爆發(fā)式增長。通過將硅集成電路和半導(dǎo)體激光器相結(jié)合，硅光子學(xué)在長距離傳輸數(shù)據(jù)的速度上比傳統(tǒng)電子元件已經(jīng)有了顯著的提升。數(shù)據(jù)中心收發(fā)器預(yù)計將成為理想的市場。

2）超快激光器。這些組件能夠發(fā)射亞納秒級別的脈沖，這使它們在“冷”材料加工方面頗具優(yōu)勢。它們的加工精度能夠精確到10微米以內(nèi)。目前市場對超快激光器的需求有限，但隨著電動汽車、5G和醫(yī)療設(shè)備小型化等方面的技術(shù)革新不斷涌現(xiàn)，這一方面的市場需求將會進(jìn)一步增長。

3）垂直腔面發(fā)射激光器（VCSELs）。VCSEL是一種在與半導(dǎo)體外延片垂直方向上形成光學(xué)諧振腔、發(fā)出的激光束與襯底表面垂直的半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)。這項技術(shù)開始應(yīng)用于電腦鼠標(biāo)、3D成像和傳感，以及工業(yè)加熱，在虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和平視顯示器等領(lǐng)域也會越來越普遍。

4）藍(lán)寶石玻璃和顯示窗口。藍(lán)寶石材料硬度僅次于鉆石，經(jīng)久耐用，耐刮擦，透明度高。它有潛力在工業(yè)激光器、水下攝像機(jī)和海洋光譜儀，以及需要保護(hù)免受惡劣環(huán)境影響的軍事顯示器中發(fā)揮重要作用。

5）非線性光學(xué)晶體。這些元件可以對入射光的頻率、偏振、相位或路徑等特性產(chǎn)生非線性光學(xué)效應(yīng)（例如，二次諧波產(chǎn)生、和頻產(chǎn)生或光學(xué)整流）。它們在非侵入性醫(yī)療程序中有一些初步用途，包括眼科、骨科和皮膚科程序，而且這些應(yīng)用正在擴(kuò)大。

圖3 光子學(xué)細(xì)分行業(yè)的預(yù)期增長和利潤率之比：

上圖左側(cè)圖中：縱向?yàn)楣庾訉W(xué)細(xì)分行業(yè)2021－2025年之間的預(yù)期年復(fù)合增長率，橫向?yàn)檫@些細(xì)分領(lǐng)域2021年的利潤率和毛利率（％）

右側(cè)標(biāo)注不同顏色項目，由上自下分別為：傳感部件、離散光學(xué)組件、激光器、光通訊

A：垂直腔面發(fā)射激光器（VCSELs）

B：藍(lán)寶石玻璃和顯示窗口

C：非線性光學(xué)晶體

D：超快激光器

注：面向數(shù)據(jù)中心收發(fā)器硅光子學(xué)未統(tǒng)計未顯示在上圖中

在全球范圍內(nèi)，大約有30家光電元件公司的收入超過10億美元。全球光子學(xué)市場還包括數(shù)百家收入低于1000萬美元、員工不足50人的其他組件公司。這種“長尾效應(yīng)”表明，這個行業(yè)仍處于相對早期的階段。

并購之勢已難以阻擋。事實(shí)上，這一領(lǐng)域已經(jīng)開始卷起整合浪潮，在過去7年里更是發(fā)生了數(shù)百宗的相關(guān)交易。盡管交易數(shù)量自2018年達(dá)到66筆的峰值以來有所下降（如圖4），但2021年極讓人矚目的兩筆大型交易——Teledyne以82億美元收購FLIR、II－VI以69億美元收購Coherent（2022年完成），推動光子學(xué)市場交易總價值突破了200億美元——這一數(shù)字是此前任何一年的兩倍多。

圖4 過去7年光子學(xué)行業(yè)的并購勢頭意義重大，從下圖中可見一斑：

（左邊為2015－2021年光子學(xué)行業(yè)的并購數(shù)量趨勢變化：深藍(lán)色線為全部并購交易數(shù)量，亮藍(lán)色線為已公布的并購交易價值；右邊為已披露的光子學(xué)行業(yè)并購交易規(guī)模：亮藍(lán)色為前兩大并購交易的價值，黑藍(lán)色為其他并購交易）

近年來約有一半的交易是為了實(shí)現(xiàn)和推動自上而下的垂直整合，因?yàn)槠髽I(yè)希望控制價值鏈的更多環(huán)節(jié)，并開啟系統(tǒng)級創(chuàng)新。垂直整合交易的一個例子是2020年某光刻系統(tǒng)供應(yīng)商收購了一家在極紫外和深紫外產(chǎn)品領(lǐng)域有經(jīng)驗(yàn)的精密光學(xué)公司。

第二大類并購實(shí)際上也反映了自上而下的戰(zhàn)略。第二種類型的收購者（自下而上的垂直整合收購者）認(rèn)為，并購有助于他們進(jìn)入光子學(xué)組件領(lǐng)域的高價值領(lǐng)域，并擴(kuò)大他們的可及市場。這樣的交易發(fā)生在2019年，當(dāng)時一家大型材料公司收購了一家激光和光通信公司，以在火熱的VCSEL領(lǐng)域站穩(wěn)腳跟。

也有一些交易是為了橫向擴(kuò)張，目的是進(jìn)入相鄰的終端市場。比如，2016年一家大型多元化激光公司收購了一家光纖激光器公司，以擴(kuò)大其產(chǎn)品組合。根據(jù)麥肯錫的分析，隨著光子學(xué)領(lǐng)域整合浪潮持續(xù)，這將繼續(xù)成為三個主要的交易類別。

（1）在細(xì)分垂直行業(yè)的“上層”占據(jù)一席之地。隨著器件行業(yè)每年10％的整體增長，以及越來越多的應(yīng)用需要某種程度的光子學(xué)集成，未來幾年將迎來眾多有意思的變化。許多細(xì)分垂直行業(yè)對組件的需求將會增加，特別是在硅光子學(xué)、超快激光器、VCSELs、藍(lán)寶石玻璃和NLO晶體等領(lǐng)域。那些在增長較快的領(lǐng)域擁有一席之地（或者能夠獲得一席之地）的零部件公司將有很好的機(jī)會超越同行。

（2）利用并購來增加價值。垂直整合的趨勢已經(jīng)改變了全球光子學(xué)市場的競爭動態(tài)局面，并且有充分的理由相信這一趨勢將會繼續(xù)下去?？紤]到垂直整合將對該行業(yè)的利潤池產(chǎn)生的影響，企業(yè)應(yīng)該已經(jīng)在尋找潛在的交易合作了。不過與此同時，他們還應(yīng)該清楚地知道自己的出發(fā)點(diǎn)：他們是在光子學(xué)的商品部分還是一個專門的部分？他們應(yīng)該向上整合（整合到系統(tǒng)中）還是向下整合（整合到組件中）？并購將成為行業(yè)價值創(chuàng)造的重要工具——每個公司都應(yīng)該掌握這樣的手段和“武器”。

（3）確保強(qiáng)有力的財務(wù)管理。在某種程度上，這僅僅是一個基本的業(yè)務(wù)規(guī)程。眾所周知，每家公司都應(yīng)該限制其運(yùn)營和資本支出，以保持成本競爭力，但在新興技術(shù)領(lǐng)域，這些原則并不總是會被遵守。研發(fā)效率、市場布局整合和資本生產(chǎn)率在光子學(xué)領(lǐng)域?qū)⒆兊迷絹碓街匾?，因?yàn)檎系膭蓊^越來越大，行業(yè)也越來越成熟。

近年來，基于光的技術(shù)在一系列廣泛的產(chǎn)品領(lǐng)域中獲得了越來越多的應(yīng)用，進(jìn)一步擴(kuò)大了光子學(xué)公司的機(jī)會。未來，表現(xiàn)理想的公司將會是那些將自己定位于增長極快的產(chǎn)品領(lǐng)域的公司。光子學(xué)公司也可能發(fā)現(xiàn)自己成為并購討論話題中的熱點(diǎn)。大浪淘金，勝利終將屬于那些能夠熟練運(yùn)用手中技能的玩家！

文章來源：OFweek激光網(wǎng)，編譯自麥肯錫2023年1月20日發(fā)布的文章《光子學(xué)公司在下一波增長中的關(guān)鍵決策》（Imperatives for photonics companies in the next wave of growth），文/Ryan Fletcher， Abhijit Mahindroo， Jwalit Patel，圖表來源自麥肯錫。

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