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，光子學支持的系統(tǒng)設備已經(jīng)在消費者、企業(yè)和政府組織中獲得了廣泛使用，其相關產(chǎn)品的全球市場價值達1.4萬億美元。到2025年，光子學系統(tǒng)市場預計將增長到近2萬億美元。

這種增長得益于原材料以及激光器、傳感器、光學器件和其他光子學組件的發(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)，光子學組件市場將迅速擴張。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)將迎來突圍的關鍵時期。

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

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

此外，隨著光子學技術的發(fā)展與成熟，一些設備與系統(tǒng)或?qū)⒑芸斐蔀闈撛诘纳贁?shù)應用，我們會看到能夠?qū)崿F(xiàn)每秒2Tb數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌雽w激光器，集成了3D傳感器的手機帶來更具互動性的游戲和廣告，針刺和手術刀等醫(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，消費類應用占據(jù)了光子學支持系統(tǒng)的較大份額，其次是軍工防御和顯示應用。從現(xiàn)在到2025年，排名前10的終端市場的平均復合年增長率預計將達到6％。太陽能、汽車和LED相關收入的增長速度將遠遠高于這一水平，其中半導體收入增長極慢（如圖1）：

圖1 光子學支持的系統(tǒng)在終端市場繼續(xù)強勁增長：

全球光子學系統(tǒng)市場規(guī)模——按不同終端市場劃分

（單位：十億美元）

從上到下分別為：消費領域、軍防、顯示、光伏、LED照明、醫(yī)療及生物器械、半導體設備、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系統(tǒng)的十二分之一。但是組件收入的復合增長率高于系統(tǒng)收入（10％ VS 6％），因為光子學在許多垂直領域的整體系統(tǒng)份額正持續(xù)增加。離散光學是目前較大的細分市場，收入超過350億美元；激光則約為100億美元，是較小的子領域（圖2）。

圖2 零部件的基數(shù)較小，但增長更快：

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

作為分析的一部分，麥肯錫研究了光子學組件中30個細分垂直行業(yè)的增長前景和可能的盈利能力。一些細分垂直領域（特別是傳感器領域），在未來五年的盈利能力和增長水平可能會相當?shù)?。例如，互補金屬氧化物半導體（CMOS）和電荷耦合器件（CCD）傳感器都是成熟的商品化技術，但在這兩項財務指標上都將低于平均水平。硅光子學和超快激光器等其他細分垂直領域的增長和盈利能力則都要高得多。處于有利位置的細分垂直行業(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)品領域占有一席之地的元器件制造商來說，這是一個相當大的機會。

2）遠程視覺和傳感應用的增長。增強現(xiàn)實、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打印機被用于制造從半導體到汽車零部件和原型的一切東西。光子學元件對于提高3D打印設備的性能和降低其成本至關重要。

4）非侵入性生命科學的快速發(fā)展。非侵入性技術促進了多種疾?。òò┌Y和糖尿病）的治療。這些技術還可以幫助醫(yī)療保健變得更高效和更容易獲得。實現(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——這應該會給生產(chǎn)光伏組件的公司帶來提振效應。

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

那么，哪些細分垂直行業(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。這一光子元件的“萌芽”領域目前的市場收入只有5億美元左右，但未來有望實現(xiàn)爆發(fā)式增長。通過將硅集成電路和半導體激光器相結(jié)合，硅光子學在長距離傳輸數(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)療設備小型化等方面的技術革新不斷涌現(xiàn)，這一方面的市場需求將會進一步增長。

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

4）藍寶石玻璃和顯示窗口。藍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、水下攝像機和海洋光譜儀，以及需要保護免受惡劣環(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)生非線性光學效應（例如，二次諧波產(chǎn)生、和頻產(chǎn)生或光學整流）。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，而且這些應用正在擴大。

圖3 光子學細分行業(yè)的預期增長和利潤率之比：

上圖左側(cè)圖中：縱向為光子學細分行業(yè)2021－2025年之間的預期年復合增長率，橫向為這些細分領域2021年的利潤率和毛利率（％）

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

A：垂直腔面發(fā)射激光器（VCSELs）

B：藍寶石玻璃和顯示窗口

C：非線性光學晶體

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”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。事實上，這一領域已經(jīng)開始卷起整合浪潮，在過去7年里更是發(fā)生了數(shù)百宗的相關交易。盡管交易數(shù)量自2018年達到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年光子學行業(yè)的并購數(shù)量趨勢變化：深藍色線為全部并購交易數(shù)量，亮藍色線為已公布的并購交易價值；右邊為已披露的光子學行業(yè)并購交易規(guī)模：亮藍色為前兩大并購交易的價值，黑藍色為其他并購交易）

近年來約有一半的交易是為了實現(xiàn)和推動自上而下的垂直整合，因為企業(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)供應商收購了一家在極紫外和深紫外產(chǎn)品領域有經(jīng)驗的精密光學公司。

第二大類并購實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）認為，并購有助于他們進入光子學組件領域的高價值領域，并擴大他們的可及市場。這樣的交易發(fā)生在2019年，當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領域站穩(wěn)腳跟。

也有一些交易是為了橫向擴張，目的是進入相鄰的終端市場。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，以擴大其產(chǎn)品組合。根據(jù)麥肯錫的分析，隨著光子學領域整合浪潮持續(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，以及越來越多的應用需要某種程度的光子學集成，未來幾年將迎來眾多有意思的變化。許多細分垂直行業(yè)對組件的需求將會增加，特別是在硅光子學、超快激光器、VCSELs、藍寶石玻璃和NLO晶體等領域。那些在增長較快的領域擁有一席之地（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。考慮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，他們還應該清楚地知道自己的出發(fā)點：他們是在光子學的商品部分還是一個專門的部分？他們應該向上整合（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——每個公司都應該掌握這樣的手段和“武器”。

（3）確保強有力的財務管理。在某種程度上，這僅僅是一個基本的業(yè)務規(guī)程。眾所周知，每家公司都應該限制其運營和資本支出，以保持成本競爭力，但在新興技術領域，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)率在光子學領域?qū)⒆兊迷絹碓街匾?，因為整合的勢頭越來越大，行業(yè)也越來越成熟。

近年來，基于光的技術在一系列廣泛的產(chǎn)品領域中獲得了越來越多的應用，進一步擴大了光子學公司的機會。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)品領域的公司。光子學公司也可能發(fā)現(xiàn)自己成為并購討論話題中的熱點。大浪淘金，勝利終將屬于那些能夠熟練運用手中技能的玩家！

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《光子學公司在下一波增長中的關鍵決策》（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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