麦肯锡预测:2025年全球光子学组件市场正准备迅速扩张 ,这些垂直行业将受益!
编辑:宝星微科技 | 发布时间:2023-02-16 14:30 | 浏览次数:204
能够实现每秒2tb数据传输的半导体激光器;集成了3d传感器的手机可以播放更具互动性的游戏和广告;基于光的技术,使针刺和手术刀成为某些医疗程序的过去;激光定向能武器可以阻止外国威胁并确保国家安全:这些只是由于光子学(与光相关的技术分支)可能很快成为可能的少数应用。光子学支持的系统已经被消费者、企业和政府组织广泛使用,其产品的全球市场价值达1.4万亿美元。到2025年,光子学系统市场将增长到近2万亿美元。
这种增长得益于原材料的基础,以及激光器、传感器、光学器件和其他光子学组件。尽管目前规模较小,但由于几个大趋势,包括自动化程度的提高以及数字化和云计算的爆发,光子学组件市场将迅速扩张。随着市场走向持续的两位数增长,未来几年将是大型零部件企业的关键时期。
虽然今天规模不大,但由于几个大趋势,光子学组件市场正准备迅速扩张。
本文提供了麦肯锡对两个市场的规模和估计增长的分析:光子学组件和光子学支持产品。我们的文章还讨论了开始使光子学组件供应商受益的大趋势,以及这些供应商如何抓住全球光子学市场快速到来的机会。
全球光子学市场规模
光子学组件无处不在:它们使军用夜视系统和消费者使用的智能手机成为可能;许多主要城市的路灯都有光子学组件,城市太阳能加热建筑中的光伏电池也是如此;最先进的制造工厂使用光子激光进行标记和切割;汽车制造商在先进驾驶辅助系统(ADAS)中利用了光子学。
根据我们的分析,消费类应用占光子学支持系统的最大份额,其次是防御和显示应用。从现在到2025年,10个终端市场的平均复合年增长率预计将达到6%。太阳能、汽车和LED收入的增长速度将远远高于这一水平,其中半导体收入增长最慢(图1)。
1200亿美元的组件收入仅为光子学系统的十二分之一。但是组件收入的复合增长率高于系统收入(10%对6%),因为光子学内容在许多垂直领域的整体系统份额持续增加。离散光学是目前最大的细分市场,收入超过350亿美元;激光约为100亿美元,是最小的子领域(图2)。
大趋势对微观垂直领域的影响
作为我们分析的一部分,我们研究了光子学组件中30个微垂直行业的增长前景和可能的盈利能力。一些微型垂直领域,特别是传感器领域,在未来五年的盈利能力和增长水平可能会相当低。例如,互补金属氧化物半导体(CMOS)和电荷耦合器件(CCD)传感器——都是成熟的商品化技术——在这两项财务指标上都将低于平均水平。硅光子学和超快激光器等其他微型垂直领域的增长和盈利能力都要高得多。处于有利位置的微垂直行业将受益于六大大趋势:
1. 对数据传输速度的需求激增。随着数字化和物联网(IoT)产生越来越多的数据,对计算能力的需求也在上升。云计算进一步增加了对快速数据传输的需求。对于在光通信产品领域占有一席之地的元器件制造商来说,这是一个相当大的机会。
2. 远程视觉和传感应用的增长。增强现实、自动驾驶、过程自动化和无人侦察不再是未来的概念;它们已经在消费者、商业和政府环境中使用。为了使这些工具具有所需的复杂程度和性能,将需要新的组件。
3.数字化和增材制造的兴起。今天,3d打印机被用于制造从半导体到汽车零部件和原型的一切东西。光子学元件对于提高该设备的性能和降低其成本至关重要。
4. 非侵入性生命科学的快速发展。非侵入性技术促进了多种疾病(包括癌症和糖尿病)的治疗。这些技术还可以帮助医疗保健变得更高效和更容易获得。实现这些程序的许多激光器依赖于光子材料。
5. 向可持续能源转型。减少有害排放和污染物的压力将会加大,这将增加世界各地对可再生能源的需求。这应该会给生产光伏组件的公司带来提振。
6. 地缘政治不确定性增加。地缘政治领域的不稳定意味着各国政府将寻求在国防和监视方面进行创新,加强供应链,自动征收关税或禁止某些产品的贸易。光子学组件将需要使这成为可能的某些方面。
减少有害排放和污染物的压力将会加大,这将增加世界各地对可再生能源的需求。
哪些微垂直行业将从这些趋势中受益最大?在麦肯锡分析的30个微型垂直行业中,有5个尤其有前景(图3)。
数据中心收发器用硅光子学。这一光子元件的萌芽领域,目前的收入只有5亿美元左右,有望实现爆发式增长。通过将硅集成电路和半导体激光器相结合,硅光子学在长距离传输数据的速度上比传统电子元件有了显著的改进。数据中心收发器将成为最大的市场。
超快激光。这些组件发射亚纳秒脉冲,这使它们在“冷”材料加工方面具有优势。它们精确到10微米以内。目前对超快激光器的需求有限,但由于包括电动汽车、5G和医疗设备小型化在内的技术中断,需求将会增长。
垂直腔面发射激光器(VCSELs)。使用vcsel,光或光束从激光二极管的顶部表面发射。这项技术开始应用于电脑鼠标、3d成像和传感,以及工业加热,在虚拟现实和平视显示器等领域也会越来越普遍。
蓝宝石玻璃和窗户。蓝宝石材料硬度仅次于钻石,经久耐用,耐刮擦,透明。它有潜力在工业激光器、水下摄像机和海洋光谱仪,以及需要保护免受恶劣环境影响的军事显示器中发挥重要作用。
非线性光学晶体。这些元件可以对入射光的频率、偏振、相位或路径等特性产生非线性光学效应(例如,二次谐波产生、和频产生或光学整流)。它们在非侵入性医疗程序中有一些初步用途,包括眼科、骨科和皮肤科程序,而且这些应用正在扩大。
并购在行业中的作用
在全球范围内,大约有30家光电元件公司的收入超过10亿美元。全球光子学市场还包括数百家收入低于1000万美元、员工不足50人的其他组件公司。如此长尾的小公司表明,这个行业仍处于相对早期的阶段。
合并是不可避免的。事实上,整合已经开始,在过去7年里发生了数百宗交易。尽管交易数量自2018年达到66笔的峰值以来有所下降(图4),但2021年的两笔大型交易——teledyne以82亿美元收购FLIR和II-VI以69亿美元收购coherr——帮助推动交易总价值超过200亿美元。这一数字是此前任何一年的两倍多。
最近约有一半的交易旨在实现自上而下的垂直整合,因为企业希望控制价值链的更多环节,并开启系统级创新。垂直整合交易的一个例子是2020年光刻系统供应商收购了一家在极紫外和深紫外产品领域有经验的精密光学公司。
第二大并购支出实际上反映了自上而下的战略。第二种类型的收购者——自下而上的垂直整合收购者——认为并购有助于他们进入光子学组件领域的高价值领域,并扩大他们的可用市场。这样的交易发生在2019年,当时一家大型材料公司收购了一家激光和光通信公司,以在火热的VCSEL领域站稳脚跟。
也有一些交易是为了横向扩张,目的是进入相邻的终端市场。一个例子是,2016年,一家大型多元化激光公司收购了一家光纤激光器公司,以扩大其产品组合。
根据麦肯锡的分析,随着光子学领域整合浪潮的继续,这将继续成为三个主要的交易类别。
光子学元器件公司未来三年的发展趋势
对于所有的光子学组件公司来说,没有一个“正确”的价值创造战略。但有三件事是所有目前或正在考虑投资的公司都应该考虑的:
1.在微垂直顶端建立一个位置。随着器件行业每年10%的整体增长,以及越来越多的应用需要某种程度的光子学集成,未来几年将是有趣的。许多微型垂直行业对组件的需求将会增加,特别是在硅光子学、超快激光器、VCSELs、蓝宝石玻璃和NLO晶体等领域。那些在增长最快的领域有“一席之地”(或者能够获得一席之地)的零部件公司将有很好的机会超越同行。
2.利用并购来增加价值。垂直整合的趋势已经改变了全球光子学市场的竞争动态,并且有充分的理由期望这一趋势继续下去。考虑到垂直整合将对该行业的利润池产生的影响,企业应该已经在寻找可能的交易了。他们还应该知道他们的出发点:他们是在光子学的商品部分还是一个专门的部分?他们应该向上整合(整合到系统中)还是向下整合(整合到组件中)?并购将成为行业价值创造的重要工具;每个公司都应该有这样的武器。
3.确保强有力的财务管理。在某种程度上,这最后一个命令仅仅是一个基本的业务规程。众所周知,每家公司都应该限制其运营和资本支出,以保持成本竞争力,但在新兴技术领域,这些原则并不总是得到遵守。研发效率、足迹整合和资本生产率在光子学领域将变得越来越重要,因为整合的势头越来越大,行业也越来越成熟。
基于光的技术在广泛的产品领域的使用越来越多,进一步扩大了光子学公司的机会。表现最好的公司将是那些将自己定位于增长最快的产品领域的公司。光子学公司也可能发现自己处于并购讨论的一端。成功将属于那些熟练运用手中技能的人。