應用突圍 光學硬件景氣升溫
以智能手機爲代表的消費電子持續回暖，國產光學產品向高端化推進，配套產業鏈逐步完善，國產廠商對於VR/AR光學鏡頭及配件正處於加速佈局狀態，車載產品、機器視覺等領域的國產化率亦在提高。
吳新竹/文
智能手機的攝像和生物識別功能不斷升級，消費電子產品對光學鏡頭在變焦、高像素、光學防抖、高可靠性等方面的技術水平要求不斷提高，潛望式攝像頭成爲發展趨勢。手機、安防行業的光學鏡頭競爭激烈，車載光學產品數量增多而單價降低，相關公司需要在研發、工藝、規模、客戶、毛利率等方面保持競爭力。部分公司將業務佈局向車載光電、VR/AR等方向延伸，追求第二增長曲線。
爲了滿足高階輔助駕駛的需求，汽車廠商將會不斷增加前視、環視、後視和內視等各方位的攝像頭，隨着國產新能源汽車的壯大，國產廠商的崛起帶動汽車擡頭顯示的價格逐步降低，產量提高，國產AR-HUD產品已全面覆蓋主流技術路線並均實現量產。
上游零部件及軟件算法佔機器視覺80%的價值量，攝像頭、傳感器的產業成熟拓寬了機器視覺的應用場景，通過將深度學習、機器學習、大語言模型等AI技術應用於3D視覺感知，可以實現更高效的數據處理、特徵提取和識別，AI技術使得整個智能系統更具自適應性和智能化，機器視覺將與產業上游協同發展。
手機攝像頭創新發展
智能手機主要是依靠2-3個定焦鏡頭的配合，實現手機的“光學變焦”，其中長焦鏡頭是雙/多攝實現“光學變焦”的核心，變焦倍數越高，長焦攝像頭的高度越高。潛望式攝像頭是將原本豎排放置的攝像頭在手機內橫向排放，並以特殊的光線轉向微棱鏡，讓光線折射進入鏡頭組，爲鏡頭組提供更長的空間選擇，解決了光程的問題，避免了因變焦鏡頭帶來的機身增厚。十年前，舜宇集團、華爲、信利光電、亞洲光學、水晶光電等相關企業便陸續開始佈局潛望式攝像頭，潛望式鏡頭上游主要包括棱鏡、鏡頭、圖像傳感器、音圈馬達在內的各種零組件，其中除棱鏡是潛望式鏡頭獨有外，其他均與傳統攝像頭重合，微型棱鏡是實現高倍數光學變焦技術的重要配件。
iPhone 15系列系首次採用潛望式長焦鏡頭的手機產品，帶動攝像頭模組縮小、減薄技術發展，智能手機制造商對於潛望式攝像頭的追捧將爲微型棱鏡的發展打開市場空間。研究機構預計2025年全球潛望式攝像頭市場可達44億美元。2024年一季度，全球智能手機出貨量爲3.0億部，同比增長12%，智能手機的溫和反彈給上游光學供應商的業績增添助力。
一季度水晶光電光學元器件、薄膜光學面板和反光材料業務分別實現同比約85%、45%、50%的大幅增長，汽車電子AR業務板塊基本持平，半導體光學業務同比下降約15%。光學元器件和薄膜光學面板兩項業務的毛利率水平提升，背後的原因除智能手機市場的恢復之外，近幾年該公司在戰略和內生競爭力上做了調整，機創新化、高端化帶來產品毛利率的上升，微型棱鏡模塊和吸收反射覆合型濾光片系智能手機高端化帶來的新產品。
在微型棱鏡模塊產品的開發上，該公司做了大量投入，在非手機端，該公司已佈局穿戴設備、筆記本電腦、平板電腦等，希望成爲新的業績貢獻點。2023年，由於水晶光電新項目的量產開發，資本性投資相對較高，固定資產淨值增加約9億元。2024年，公司計劃資本性投資主要聚焦在新項目及未來兩年可能會帶來增量的部分，整體投資預算較2023年會盡力控制30%左右的降幅。
景氣回升
2023年，水晶光電的營業收入爲50.76億元，較上年同期增長16.01%，其中，光學元器件類收入佔營業總收入的比例爲47.06%，該類收入同比增長21.11%，該類毛利率增長4.5個百分點；宇瞳光學的營業收入爲21.45億元，其中96.26%爲光學鏡頭製造業務，該業務的收入同比增長15.24%，該業務的毛利率下降5.07個百分點，安防類收入佔營業總收入的比例爲66.98%。2024年一季度，水晶光電和宇瞳光學的營業收入同比分別增長53.41%和38.47%，綜合毛利率波動較小。
力鼎光電採用“多品種、跨領域、少量化”的差異化發展策略，長期與國際老牌光學企業進行技術對標。2023年，因安防變焦鏡頭及無人機鏡頭銷量增加，力鼎光電變焦鏡頭的產量、銷量及庫存量分別提升75.59%、53.79%和106.23%。從專利數量來看，水晶光電的發明專利由2020年的28個增長爲2023年的83個，宇瞳光學的發明專利由2020年的17個增長爲2023年的79個，力鼎光電的發明專利則由2022年的11個增長至2023年的20個。
下游廠商對光學鏡頭產品在變焦、高像素、光學防抖、高可靠性等技術水平方面的要求不斷提高，手機、安防行業競爭較爲充分，車載光學產品價格承受價格壓力，相關公司需要在研發、工藝、規模、客戶、毛利率等方面保持競爭力。水晶光電和宇瞳光學對大客戶的銷售較爲集中，2023年水晶光電向前三大客戶的銷售額佔年度銷售總額的57.56%，宇瞳光學向前五大客戶的銷售佔比爲51.93%，其中第一和第二大客戶分別佔比24.75%和16.69%。兩家公司將業務佈局向車載光電、元宇宙等方向轉型，追求第二增長曲線，客戶和業務結構需要適時優化，降低業務集中度和大客戶依賴風險。
2023年，全球VR終端出貨量爲765萬臺，研究機構預測2024年全球出貨將突破810萬臺。
VR設備經歷了非球面透鏡方案、菲涅爾光學方案和Pancake方案三個階段，目的都是爲了降低光學模組的整體重量與體積。要讓AR設備實現更接近現實的眼鏡形態，需要用到玻璃鏡片光波導技術，而光波導元件的玻璃基底需要採用高質量的玻璃晶圓製作。爲了擴大近眼顯示的視場角，玻璃晶圓需要具備高折射率，爲了減少色散問題，廠商通常要採用多層玻璃晶圓，製作出多層波導傳輸不同波段的光信號，另一方面要求玻璃晶圓達到厚度爲0.3mm的超薄狀態，挑戰工藝難度。爲了進一步提高性能、減少生產成本，下游客戶要求玻璃晶圓尺寸更大、表面加工精度更高，考驗廠商光學晶片的切割及拋光技術。國產廠商對於VR/AR光學鏡頭及配件正處於加速佈局狀態。
智能駕駛光學產品潛力大
車載攝像頭又可分爲內視、後視、前置、側視頭和環視等。新能源汽車中一套完整的高級駕駛輔助系統（下稱“ADAS”）需包括6個攝像頭，高端汽車的各類輔助設備裝備的攝像頭可達8個，用於輔助駕駛員泊車或觸發緊急剎車。受益於L3以上自動駕駛不斷推廣與ADAS功能加速滲透，研究機構預測2026 年車載攝像頭市場規模將達到355億美元，長期有望接近500億美元。
車載鏡頭的先發企業主要爲跨國公司，建有完善的全球供應鏈體系，對供應商的資質、技術、生產能力等多方面進行篩選，形成了較高的行業進入門檻。隨着國產新能源汽車的壯大，各家造車新勢力的單車搭載車載攝像頭的平均數量已超過10顆。爲了滿足高階輔助駕駛的需求，汽車廠商將會不斷增加前視、環視、後視和內視等各方位的攝像頭，提高輔助駕駛的準確性和安全性。
車載HUD即汽車擡頭顯示，它將汽車時速、路況、導航和通訊娛樂等信息通過投影形式顯示到汽車擋風玻璃或儀表盤上方玻璃上，使駕駛員在視線注視前方時也能感知相關信息，提升駕駛安全性。隨着汽車智能化、網聯化趨勢不斷推進，車載HUD作爲輔助駕駛的配置，已成爲爲全球智能汽車浪潮下的必經之路。據預測，2021-2025年，AR HUD市場規模可從30億元提升至300億元。
國產廠商的崛起帶動HUD價格逐步降低，不斷刺激HUD產業的發展。2023年，宇瞳光學車載類產品收入爲2.20億元，同比增長192.92%，包含車載鏡頭、HUD光學部件、車載激光雷達光學元件等；聯合光電智能駕駛領域多款產品實現量產，該類收入同比增長166.82%，主要產品包括車載鏡頭、毫米波雷達相關產品、AR HUD相關產品、車內投影產品等；水晶光電全年HUD出貨量超20萬臺，獲得多家車企的定點項目，該公司的玻璃材質類激光雷達視窗片新增多家量產客戶。
2024年一季度，AR HUD在整體HUD市場佔比增加至21.1%，同比增長10.5%。隨着AR HUD所需AR引擎架構、AR實景能力逐漸成熟，具備AR導航等功能的AR HUD將成爲更多車型的標配，佔比有望加速提升。國產AR HUD產品已全面覆蓋主流技術路線並均實現量產，據觀察，AR HUD選裝價格由此前的萬元級逐漸降至5000元左右甚至3500元級別，開始走向平價化，AR HUD有望呈現良性的高速增長的模式。據預測，2021-2025年，AR HUD市場規模可從4.6億元提升至196.7億元
視覺傳感廣泛應用
3D視覺感知技術最早應用於工業領域，主要用於高精度三維測量以及物體、材料的微小形變測量等，3D視覺感知在工業領域主要應用於三維掃描、微小形變測量、彎管角度測量分析、工業機器人的定位與導航等方面。2023年底，奧比中光利用語音、語言、視覺-語言大模型，輔以公司Orbbec Gemini 2系列深度相機的數據輸入，打造出一個能夠理解、執行語音任務的機械臂。
蘋果手機的引領使得3D視覺傳感器在手機領域得以規模化應用，同時也標誌着3D視覺感知技術在消費級領域開始規模化普及。
除了刷臉支付，3D視覺傳感器在智能門鎖、3D看房等領域也在加速落地。基於3D視覺感知在消費電子、金融、零售、餐飲、汽車、AIoT等行業落地應用，如生物識別、三維重建、骨架跟蹤、AR交互、數字孿生、自主定位導航等。全球3D視覺感知市場規模將快速發展，預計在2028 年將達到172億美元。
機器人視覺相對於傳統機器視覺，需要具備3D視覺、高度集成化、面向複雜多變場景等特質，旺盛的需求將促進各種主流3D視覺感知技術快速進化迭代，推動機器人行業加快發展。
自動駕駛領域的傳感器分爲視覺路線和激光雷達路線，視覺解決方案是在攝像頭以及雷達等感知元件的基礎上衍生出來，以攝像頭爲主，輔以毫米波雷達、超聲波雷達等傳感器，總體成本較低，但視覺方案對算法要求極高；激光雷達方案採用激光雷達並配合攝像頭、毫米波雷達、超聲波雷達等傳感器，強調“強感知、低算法”。
隨着L2、L3及以上滲透率不斷提升，無論是視覺路線或是激光雷達路線，單車搭載傳感器數量較以往將有明顯增長，其中L3單車傳感器的數量有望達到17-34顆，相較於L1的6-14顆出現大幅增加。據東莞證券測算，到2025年，國內乘用車自動駕駛傳感器的市場規模預計約爲527.70億元，其中，車載攝像頭、毫米波雷達、超聲波雷達的市場規模分別有望達到132.94億元、142.20億元和172.41億元。
2023年，永新光學車載及激光雷達業務實現銷售收入超9000萬，同比增長超50%，激光雷達由小批量出貨正式邁入規模化生產。2024年一季度，公司新獲得禾賽標配型激光雷達定點及圖達通905納米的激光雷達部件定點。
2023年，全球機器視覺市場規模約爲925.21億元，同比增長約5.80%，預計到2025年該市場規模將超過1100億元。機器視覺行業的主要份額仍由外資主導，基恩士、康耐視等海外企業佔據超過 50%以上的份額。2023年下半年起，消費電子持續回暖，對於機器視覺產業鏈的上游供應商來說是重要機遇，隨着國產消費電子品牌高端化的推進，國內配套產業鏈的逐步完善，機器視覺產品的應用機會增多。2023年中國機器視覺市場規模爲185.12億元，同比增長 8.49%。3D視覺技術、深度學習逐漸成熟，工業機器視覺有望在更復雜的工業檢測場景中滲透。
通過將3D視覺感知技術與 VR、AR 相結合，下游可以實現更加真實和沉浸式的交互體驗，這將爲教育、培訓、娛樂等領域帶來新的發展機遇。3D視覺等技術在機器視覺領域的應用，已經證明了新技術對行業邊界拓展的作用。
未來，AI模型的表現形式將變得更加多元化，無論是文本、聲音還是圖像的人機交互，都將進一步優化普及，大模型、工業AI技術在機器視覺行業的落地應用和完善將進一步拓寬行業邊界。
本文刊於07月05日出版的《證券市場週刊》