隨著科技的不（bú）斷進步，中國正努力（lì）攻克一係（xì）列被外界稱為“卡脖子”的關鍵技術。超精密拋光技術作為其中的一項，對於提升（shēng）我國製造業水平和實現高端裝備自主化具有重要（yào）意義。那麽，超精（jīng）密拋光技（jì）術還要多久才能攻破呢？本文將圍繞這一問題展開探討。
一、超精密拋光技術的重要性
超精密拋光技術是製造高精度、高質量產品的關鍵環節，廣泛應用於光學（xué）、半導體、航空航天等領域。在光學領域，超（chāo）精密拋（pāo）光技術用於製造高精度光學元件，如鏡頭、反射（shè）鏡等，對於提（tí）高光學儀器的成像質量和性能至關重（chóng）要（yào）。在半（bàn）導體領域（yù），超精密拋光技術則是製造集成電路芯片的必要手（shǒu）段，對（duì）於提升半導體產業的國際競爭力具有重要意義。
二、超精密拋光技術的挑戰與突破
盡管我國在超精密拋光技術方麵取得了一定的進展（zhǎn），但與發達國家相比，仍存在一定的差距（jù）。目前，我國（guó）在超精密拋光技術方麵麵臨的主要挑戰包括：技術瓶（píng）頸、設備依賴、人才培養等（děng）方麵（miàn）。
為了攻破這些技術（shù）難題，我國科研人員和企業（yè）家們正在積極探索和創新。一方麵，他們加強與（yǔ）國外先進企業（yè）的（de）合作與交流，引進（jìn）先進技術和管理經（jīng）驗（yàn）；另一方（fāng）麵（miàn），他們加大研發投入，推動（dòng）超精密拋光技術的自（zì）主研發（fā）和（hé）創新（xīn）。同時，國家也出台了一係（xì）列政策（cè）措施，支持超精密拋光技術（shù）的研發和應用。
三、超精密拋光技術（shù）的未來展望
雖然超精密拋（pāo）光（guāng）技（jì）術的攻破之路充滿挑戰，但隨著我國科技實力的不斷提升和科研人員的不斷努力，相（xiàng）信不久的將來，我國一定能夠在（zài）超精密拋光技術領域取（qǔ）得重大（dà）突破。
展望（wàng）未（wèi）來，我國超精密拋光技術的發展將呈現以下趨勢（shì）：一是（shì）技術水平不斷提升，逐步實現從跟跑到（dào）並跑（pǎo）再（zài）到領跑的轉變；二是應用領域不斷拓寬，不僅局（jú）限於（yú）光（guāng）學和半導體領域，還將拓展到更多高端製造領域；三是產業鏈不斷完善，形成從原材料、設備到技術的完整產業鏈（liàn），提高我國在全球超精密拋光（guāng）技術領域的競爭力。
中國“卡（kǎ）脖子”的35項關鍵技術，超精密拋光（guāng）還要多久才能（néng）攻破？
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一、超精密加（jiā）工技術（shù）行業長期被卡脖子，國產替代需求迫切
超精密加工，指以不改變工件材料物理特性為前提，以獲得極限的形狀精度、尺寸精度、表麵粗糙度、表麵完整性(無（wú）或極少的表麵（miàn）損傷，包括微裂紋等缺陷、殘餘應（yīng）力、組織變化)為目標的機（jī）械加工。
通常，按加工精度量（liàng）級可（kě）將（jiāng）機械加工分為（wéi）普通加（jiā）工、精密加（jiā）工、超精密加工。
超精密加工技（jì）術成為衡量一個國家先進製造技術水平的重要指（zhǐ）標之一。
長期以來，國外超精（jīng）密機床的進口受到（dào）西方國（guó）家的禁運（yùn）限製，我國超（chāo）精密加（jiā）工行業技術發展較慢。
工（gōng）業母機在國家戰略意（yì）義上的重要十分緊迫，屬於牽一發而動（dòng）全身關鍵領域。
此前國家工信部、科學（xué）技術（shù）部相繼發布亟待突破“卡脖子”的35項核心技術，超精（jīng）密加工及拋光工藝（yì）就位列其中。
近年國內相關基礎性產業支持政策不斷出台；2021年8月（yuè）19日，國資委擴大會議首次（cì）提及工業母機，並強調針對工業母機等領域，加強關鍵核心技術攻關。
-《（中國製造2025）重點（diǎn）領域技術路線圖》，到2025年，高檔數（shù）控機床國內市場占（zhàn）有（yǒu）率超過80%；主軸、絲杆、線軌等中高（gāo）檔功能部（bù）件國內市（shì）場占有率達到80%；我國高檔數控機床與（yǔ）基礎製造裝備要（yào）總體進入世界強（qiáng）國行列；
-《產業技術創新能力（lì）發展規劃（2016-2020年）》強調機械工業基礎（chǔ）製造技（jì）術關鍵零部件的高速高效精密切削等先進基（jī）礎（chǔ）製造工藝技術（shù），提高我國在光學加工設備、光學器件（jiàn）、光學鏡（jìng）頭等方麵的設（shè）計及整體製造能力；
-《工業（yè）強基工（gōng）程實施指南（2016-2020年）》指出加快促進工業基礎能力提升，重（chóng）點發展光學精密及（jí）超精密加工工藝，非球表麵零（líng）件加（jiā）工工藝（yì）；
-《“十三五（wǔ）”先進製造技術領域科技創新專項規劃》要求重點發展精密與超精密加（jiā）工工藝及裝備，突破高精度光（guāng）學元件等精密超（chāo）精密加工關鍵技術。
光學鏡片按材質可分為塑（sù）料鏡（jìng）片和玻璃鏡片，按幾何形狀及製程可分（fèn）為球麵鏡片和非球麵（miàn）鏡片，玻璃非球麵鏡片在性能方麵優於其他鏡片
玻璃相比塑膠具有較高折射率、低吸收率、寬的光透過光譜範圍、高抗（kàng）變（biàn）形性、高抗高溫性、高抗濕性、硬度高及擁有較佳（jiā）表麵抗（kàng）刮等（děng）特性；
非球（qiú）麵相比球麵更容易修正影像畸變、色差（chà）、彗（huì）差等（děng）光學像差，使畫麵更加清（qīng）晰，提高光學性能，使大光圈（quān）和（hé）廣角（jiǎo）設計變得簡單；並讓（ràng）鏡頭的鏡片（piàn）數目大幅降低，1片非球麵（miàn）鏡可抵3-5片球麵鏡的效果。
玻璃非球麵（miàn）製備工（gōng）藝
非球麵玻璃（lí）鏡片製（zhì）備（bèi）工藝主要包括傳統磨削工藝、熱加工法-模造法、冷（lěng）加工法，模造成型工藝高（gāo）精度、低成本，是製備玻璃非（fēi）球麵透鏡的主流工（gōng）藝。
模造工藝主要應用於車載鏡頭、高（gāo）清（qīng）廣角鏡頭、數位相機鏡（jìng）頭等。
模造玻璃技術門檻較高，以往全球僅HOYA（日本）、亞洲光學（台灣）等少數公司可實現（xiàn）量產，隨著海外技術人才流入（rù）國內，加上下（xià）遊（yóu）需求爆發，國內廠商（shāng）紛紛入局，目前舜宇光學、聯創電子、藍特光學（xué）、聯合光電等公司均掌握該（gāi）工藝，近三年持續擴產（chǎn）。
玻璃非球麵熱模（mó）造工藝壁壘高，核心難點在於模具加（jiā）工。
模仁表麵加工精度需達納米（mǐ）級別
-玻（bō）璃非球麵鏡常用的模（mó）仁材質為碳化（huà）鎢和碳化矽，其輪廓必須利用超精密研削機床加工成形，後用超精密拋（pāo）光機床微加工，模仁表麵精度達到納米（mǐ）級別；還需在模仁表麵鍍上一層離形膜，以提（tí）高（gāo）模仁的壽命及避（bì）免玻璃與模（mó）仁表麵（miàn）發生（shēng）沾粘，上述（shù）工藝要求在千級（jí）無塵車間（jiān）進（jìn）行。如何（hé）確（què）保加工精度的同時最大化加（jiā）工效率，對模具生產設備（bèi）提出巨（jù）大挑戰（zhàn）。
加工過程需實時監測，測量方（fāng）法需匹配工（gōng）藝
-玻璃非球麵（miàn）生產流程檢（jiǎn）測要求高，需使用誤差足夠（gòu）小的精密檢測設備，並（bìng）根據工藝要求選擇合理的測量方法。非球麵（miàn）由於麵形複雜，采用（yòng）何種表麵測量（liàng）方（fāng）法，需要綜合考慮待測非球麵光學元件的表麵曲率、縱深、表（biǎo）麵結構特征、尺寸，以及（jí）對測量速度、測（cè）量精度的要求（qiú）。
四、應（yīng）用場景不斷出現（xiàn），催（cuī）生玻璃非球麵鏡（jìng）片市場需求
①車載是玻璃非球麵目前主戰場。
玻璃非球麵鏡片是車（chē）載攝像（xiàng）頭最佳解決（jué）方案（àn）。相較於消（xiāo）費類電子攝像頭，車載（zǎi）攝（shè）像頭的工作環境極度惡劣，如震動、高低溫、雨霧、光線（xiàn）變化劇烈等。車載攝像頭以駕（jià）駛安全為目的，塑膠鏡片無法（fǎ）提供（gòng）穩定、可靠（kào）、清晰的周邊環境數據，而玻（bō）璃非球麵鏡片同時具有小型化、輕量化和成像效果佳的優勢，已（yǐ）經成為高像素車載鏡頭（tóu）的（de）最佳解決方案。
玻璃非球麵鏡片準直性（xìng）能優異成為激（jī）光雷達不同技術路線（xiàn）透（tòu）鏡的主流選擇。一方（fāng）麵激光器發射的原始激光存在光斑形狀（zhuàng）不規則、發散角過大等缺（quē）點，要（yào）提高測量精度就必須（xū）使用（yòng）準直透鏡將激光準直為平行光線。另一方麵激光穿透溫度高，玻璃熱膨脹係數極低，是準直端透鏡主流選擇材料。
AR-HUD離（lí）不（bú）開玻璃非球麵。為優化顯示效果，HUD需要（yào）根據擋（dǎng）風玻璃的尺寸和（hé）曲率去有（yǒu）針對性地適配高精度非球麵反射鏡。
l車載攝像頭
-全球每年銷售8000萬輛（liàng）汽車，未來3年車載攝像頭滲透率達80%以上，單車平均搭載6顆以上，每顆攝像（xiàng）頭至少4片玻璃非球（qiú）麵，年市場需求量為15.36片。根據調研行業，目前（qián）全球玻璃非球麵產能約2億片，仍有約13億（yì）片的玻璃非球麵新（xīn）增需求。
l激光雷達
-未來3年（nián）車載激光雷達滲透率達20%以上，單車平均搭載1個以上（shàng），每個激光雷（léi）達至少4片玻璃非球（qiú）麵，年市場需求（qiú）量為0.64億（yì）片。目前出貨量很小，激光雷達對玻璃非球麵需求預計有0.64億片的新增（zēng）空間。
l車（chē）載HUD
-未來3年車載HUD滲透率達40%以上（shàng），單車（chē）平均搭載1個以上，每個匹配1片玻璃非球麵/自由曲麵，年市場需求（qiú）量為0.32億片。目（mù）前出貨量（liàng）很小，預計後續有0.32億片的新增（zēng）需求空間。
l車載市場對應設備市場規模
-玻璃非球麵一條（tiáo）年產能1000萬顆產線總投入約1.5億，轉換成產線（xiàn）設備，其中磨（mó）削機（jī）床（chuáng）2000萬，拋光機（jī）床600萬，測量設備1000萬。
-根據以上假設，玻（bō）璃非球麵車載需求未來三年新增約14億片，考慮設備稼動率80%，則後（hòu）續需新增產能（néng）17.5億片。
-未來三年，對應（yīng）磨削機床市場規模35億（yì），拋光機床市場規模10.5億，測量設備市場規模17.5億，合計約63億元。
②智能手機是玻璃非球麵未來（lái）巨大的可想象空（kōng）間。
玻璃非（fēi）球麵上（shàng）高端（duān）手機大勢所趨。從近兩年手（shǒu）機新品來看，攝影/攝像是廠商最看重的性能，越來越多的廠商（shāng）將高像素、長焦距攝影作為（wéi）最大賣點，這都離不開玻璃（lí）非球麵鏡片。如果采用（yòng）玻璃非球麵鏡片，鏡頭的厚度也可（kě）明（míng）顯減小。
近期市場不斷傳出風（fēng）聲。2023年（nián）10月底台灣《經濟日報》，供應鏈傳出蘋果明年推出（chū）iphoness 16鏡頭將大改版，旗艦款擬搭載更高階的模造玻璃。11月29日，天風證券分析師發文，玻塑混合鏡頭在獲（huò）得蘋果（guǒ）與華為采用後將成（chéng）為鏡（jìng）頭產業的新關鍵趨勢，其他品牌高階機型未來可能會跟進。玻塑混合鏡頭采用模造玻璃，而非效能較差的（de）晶圓級玻璃。
若智能手機相機上玻璃非球麵，相關設備需求將迎來指數（shù）級增長。
2023年全球手機銷（xiāo）量約12億台（tái），未來5年玻璃非（fēi）球麵滲透率達35%，每台手機用（yòng）2片玻璃非球麵，需求量8.4億片，考慮設備稼（jià）動（dòng）率80%，則需新增產能10.5億片（piàn）。對應（yīng）磨（mó）削機床市場規（guī）模21億（yì），拋光機床市場規模6.3億，測量設備（bèi）市（shì）場規模10.5億，合計（jì）約37.8億元。
③ARVR、智能家居、安防監（jiān）控等應用對光學鏡片提出更高的（de）性能（néng）要求，非球麵玻璃鏡片市場不斷增長。
在（zài）AR/VR領域，非球麵玻璃鏡片和自由曲麵鏡片是必不可少的（de）光（guāng）學元件。光學鏡頭是AR/VR的必要組（zǔ）件，被廣泛應用（yòng）於拍照、位置追蹤和環境映射，以實現對環境及周圍目標的感知。隨著消費者對成像體驗的要求（qiú）不斷提升，具備大倍（bèi）率變焦、高可（kě）靠性等特征的玻璃非球麵產（chǎn）品在AR/VR領域的應用也將持續加深。
安防領域對遠距離大空間場景的監控需求催生（shēng）對玻璃非球麵鏡（jìng）片的需求（qiú）。一般來說定焦（jiāo）鏡頭可滿（mǎn）足無放大和3X放大鏡（jìng）頭的基本（běn）需求，但在智（zhì）慧城市發（fā）展（zhǎn）背景下，安防對於遠距離大空間場景的監控需求不斷提高（gāo）。根（gēn）據沙利文數據顯示，定焦（jiāo）鏡頭在全球安防鏡頭占比從2018年的67.4%下降到2023年的59.4%，而變（biàn）焦鏡頭占（zhàn）比從2018年的（de）32.6%增長到2023年（nián）的40.6%。變焦鏡頭必須使用玻璃（lí）非球麵鏡片才能滿足性能（néng）需求（qiú），因此玻璃非（fēi）球麵鏡片在安防領域將有巨大需求。
製造5G光通信的光纖耦合器和和光纖激光（guāng）領域也需（xū）要用到非球麵透鏡。
玻璃非球（qiú）麵鏡片在智能家居不斷衍生新場（chǎng）景，如高端（duān）激光電視、掃地機器人、單反相機（jī）等。為追求更高的流明和清（qīng）晰度，激光電視用激光光源進行發射，投射在鏡片上溫（wēn）度高，塑膠鏡片難（nán）以匹配。掃地機的視覺方案也會選配玻璃非球麵。單反相機一直都是標配玻璃非曲（qǔ）麵鏡片。
五（wǔ）、國內工業母機廠商加快追趕，在部分領域已經（jīng）實現國產替代
①超精密研（yán）削加工設備
目前國產（chǎn）化率小於5%，市場主要被東芝（日本）和Precitech（美國）占據；
國產僅有北京海普（pǔ）瑞森超（chāo）精密技術有限公司和廣州精點科技有限公司小批量送樣。
②精密模具拋光設備
此前外資壟斷，被黑田精工（日（rì）本）和ZEEKO（英國）占據；
國產有廣州精點科技有限公司（sī）通過五年（nián）時間，已實現（xiàn）性能和效率全麵（miàn）領先，實現國產替代。下遊光學廠商（shāng）調研反饋，目前其占（zhàn）據該款設備60%以上市場份額。此外國（guó）內（nèi）還有廣東金鼎光學技術股份有限公司已小批量送樣（yàng）。
③精密非球麵測量設備
國產化幾乎為0，市場主要被鬆下（日本）和泰勒霍普森（英國）占據；
國（guó）內廠商鮮有出貨。
五、結尾語
工欲善其事，必先利其器。對於製造業來說，這個“器”就是機床。“十四（sì）五”時期，機床行業要補短板、鍛長板，任重道遠（yuǎn）。我國在精密和超精密製造領域顯著落後於美、日（rì）、德等國家，超精密拋光更是被列為35項中國被卡脖子的關鍵技術之一，國產（chǎn）替代需求迫切。在高像素車載鏡頭和高端手機將搭（dā）載更高階的（de）玻（bō）璃非球麵鏡片雙重（chóng）共振下，超精密磨床和拋光機床市場有望迅速放量，在政（zhèng）策和市場的雙重作用下（xià），有望助推我（wǒ）國高端超精密加工機床行業實現“彎道超車”。
結語
超精密拋光技術作為中國“卡脖子（zǐ）”的35項關鍵技術（shù）之一，其攻破對於提升我國製造業（yè）水平（píng）和實現高端裝備（bèi）自主化具有重要意義。雖然目（mù）前我國在（zài）超精密拋光技術（shù）方麵還存在一（yī）定的差距和（hé）挑戰，但（dàn）隨著科技的不斷進（jìn）步和科研人員的不斷努力，相信我們一（yī）定能（néng）夠（gòu）攻克這一難題，實現超精密（mì）拋光技術（shù）的重大突破。讓我們期（qī）待這一天的到來！
