光刻機產業鏈一員,茂萊光學能否實現精密光學持續突破?

美國禁令正式生效,華為已陷入芯片斷供的艱難處境。而近日,中科院院長白春禮表態稱:“我們把美國卡脖子清單變成了科研任務清單,將把光刻機放在我們重點關注領域”。

光刻機是芯片光刻工藝的核心設備,價值含量和技術要求極高。一台光刻機包含上萬個零部件,其中涉及精密光學、精密運動、高精度環境控制等多項先進技術。荷蘭ASML之所以能獨霸高端光刻機市場,關鍵因素之一就是光刻產業鏈的貫通。

因此,雖然上海微電子是國內光刻機最前沿公司,其目前最先進的光刻機制程可達到90nm,但是光刻機的國產化攻堅不僅僅需要上海微電子的設計和總體集成,還需要國內產業鏈各環節的共同努力。

作為光刻機產業鏈中的一員,茂萊光學目前生產的半導體光學透鏡被應用在光刻機光學系統中的耦合、中繼照明模塊,是光刻機實現光線均勻性的關鍵模塊,為提高光刻機國產化率提供了必要支撐。

其實,半導體透鏡只是茂萊光學眾多產品中的一個,作為精密光學綜合解決方案提供商,茂萊光學的主要產品包括精密光學器件、高端光學鏡頭和先進光學系統三大類,應用領域非常廣泛,覆蓋了半導體光刻機及檢測裝備、生命科學及醫療、航空航天、AR/VR 檢測設備等眾多高端科技應用領域。

深耕精密光學行業20載,憑藉多年技術積累,茂萊光學不僅收穫了上海微電子、北京空間機電研究所、微軟、Facebook、IDEMIA等一眾國內外優質客户,還榮獲了“國家科技型中小企業”、“江蘇省高新區瞪羚企業”等榮譽獎項。在高科技、高附加值的工業級精密光學領域,茂萊光學與美國Newport、德國Jenoptik這些全球精密光學行業的標杆企業展開直接競爭。

回顧精密光學行業和茂萊光學的發展歷程,我們試圖探究茂萊光學成長的驅動因子,它何以獲得眾多優質客户的青睞?未來,又能否實現精密光學技術的持續突破?

工業級定位迎空間釋放

提起全球精密光學器件的產業佈局,第一陣營無疑是以徠卡(Leica)和卡爾•蔡司(Carl Zeiss)為代表的德國老牌精密光學巨頭。尤其是蔡司的鏡頭,與硅谷光科集團的微激光系統和Cymer的EUV極紫外光源並稱EUV光刻機10萬個零件中最重要的三環。

第二陣營來自於以佳能、尼康、富士等為代表的日本精密光學企業,在第二次世界大戰之後,日本精密光學工業以其具有吸引力的性價比優勢進步迅速。

為進一步降低製造成本,日本的精密光學技術逐漸向鄰近國家和地區擴散,此後在中國台灣、韓國、中國大陸的生產規模日益擴大。近年來,隨着全球光電產業結構調整加快,中國大陸逐漸成為世界精密光學的生產基地。

成立於1999年的茂萊光學受益於這波產業鏈遷移浪潮,在過去20年間發展壯大。

成立初期,茂萊光學以研發和生產定製類精密光學器件為主,在與工業測量巨頭徠卡測量的合作中,茂萊光學在高精度光學器件加工工藝方面積累了豐富經驗,隨後進一步擴大產品品類,拓展出了高端光學鏡頭和先進光學系統這兩塊新業務,極大豐富下游應用場景。

近年來,全球精密光學發展迅速。VDMA數據顯示,2017年全球精密光學產業市場規模約為5300億歐元,到2022年這一規模將達到8000億歐元。根據中國光學光電子行業協會統計,2019年中國光學元器件市場規模為1300億元,較2018年增長85.71%。

工業級精密光學器件作為關鍵配套器件主要應用於半導體光刻機及檢測裝備、生命科學及醫療(如基因測序及核酸檢測)、航空航天、生物識別、AR/VR 檢測設備等前沿科技和國家重點扶持的戰略新興領域,下游需求不斷釋放。

光刻機產業鏈一員,茂萊光學能否實現精密光學持續突破?

以基因測序市場為例,根據BCG Research數據,2018年全球基因測序市場規模約為107億美元,預計到2023年將達到244億美元,2018-2023年期間年複合增長率約為18%。

在AR/VR頭顯設備市場,根據IDC數據,2018年全球AR/VR頭顯設備出貨量為590萬台,預計2019-2023年期間全球AR/VR頭顯設備出貨量年複合增長率將達66.7%。

穩定上行的行業發展趨勢為茂萊光學帶來了良好的發展契機。2017至2019年,茂萊光學的營收保持穩定增長,營業收入分別為1.52億元、1.84億元和2.22億元,年複合增長率20.8%。其中,2019年精密光學器件業務佔比59.84%,營收1.33億,較上年增幅達30.34%,其增長主要來自於醫療行業和生物識別領域應用的高精度光學平片和光學稜鏡產品銷量增長。

近年來,茂萊的海外營收佔比穩定在7成左右,銷售區域主要集中在歐洲、中東及亞洲地區。隨着公司全球業務的拓展,2018和2019年茂萊光學分別在美國和泰國成立了研發中心和生產基地,以更好地服務境外客户及避免貿易摩擦影響。

在盈利方面,茂萊光學近三年的綜合毛利率分別為49.6%、49.51%和56.71%,穩定在較高水平。高產品附加值離不開研發方面的技術支撐,2017至2019年,茂萊光學的研發費用率分別為9.9%、9.6%和10.9%,已經連續三年高於同業可比公司,22%的研發人員比例也顯著高於行業平均。

那麼,茂萊光學的高研發投入究竟由何驅動?

光刻機產業鏈一員,茂萊光學能否實現精密光學持續突破?

定製化產品促研發升級

在精密光學產業鏈中,精密光學器件行業處於產業鏈中游,是光電技術結合最緊密的部分,也是光電產業鏈的核心所在。

相較於消費類光學產品,工業級精密光學產品對生產者的工藝水平要求極為苛刻,需要達到微米級甚至納米級的加工精度。隨着下游光學應用不斷豐富,客户對光學器件的功能、性能、尺寸等需求更為多樣,新產品研發階段往往需要中游光學器件廠商配合技術對接、樣品試製和產品驗證,從而對產業鏈中游企業提出更多定製化需求。

與一般的以生產、銷售標準化產品為主的模式不同,茂萊光學走的是“多品種,小批量,定製化”經營路線。

由於具備精密光學設計和“光學、機械、電子電路、計算機系統”一體化的光學綜合解決方案能力,茂萊光學為客户提供的精密光學產品設計、樣機、批量、檢測等一站式服務成為亮點。其提供的光學器件因規格參數不同已經演化出上千種產品,也積累了一批像華大智造、上海微電子、IDEMIA、Microsoft等長期合作、深度綁定彼此的優質客户羣。

其中華大智造、IDEMIA已經連續三年位列茂萊前五大客户。茂萊光學為華大智造研製的基因測序光學引擎是國內最早可商用的基因測序光學引擎之一,為基因測序儀實現進口替代提供了關鍵支持。新冠疫情期間,茂萊光學也為華大基因“火眼實驗室”新冠病毒測序系統提供了核心光學器件和光學儀器。

高企的產能利用率,顯示了茂萊光學定製化產品的市場“緊俏度”:其精密光學器件類產品2018和2019年的產銷率已達到133.8%和96.8%;高端光學鏡頭業務的產能利用率也已達到91.0%。

此次登陸科創板,茂萊光學還將加大研發力度,在紫外光學加工、精密光學加工、鍍膜、精密測量技術等方面繼續研發,為光刻機技術國產化持續貢獻。

回顧茂萊光學的成長曆程,它清晰於自己的能力與定位,通過差異化定製路線在工業精密光學領域擴大品牌影響力,並通過與下游領域的緊密合作持續積累研發能力,打造符合行業趨勢的優質產品。雖然與蔡司等國際龍頭相比,茂萊光學還存在差距,但是,當產業鏈上的企業都朝着國產化目標前進,國產光刻機的未來將指日可待。

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