隨著科技的不斷進步，中國正努力攻克一係列被外（wài）界（jiè）稱為“卡（kǎ）脖子”的關鍵技術。超（chāo）精密拋光技術（shù）作為其中的一項，對於提升（shēng）我國製造（zào）業水平和實現高端裝備自主化具有重（chóng）要意義。那麽，超精密拋光技（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（chóng）要性
超（chāo）精密拋光技術是製造（zào）高（gāo）精度、高質量產品的關鍵環節，廣泛應用於光學、半導體、航空航天等（děng）領域。在光學領域，超精密拋光（guāng）技（jì）術用於製造高精度光學元件，如鏡頭、反射鏡等，對於提高光學儀器的成像質量和性能至關重要。在半導體領域，超精密拋光技術則是製（zhì）造集成電路芯片的必要手段，對於提升半導體產業的國際（jì）競爭力具有重要（yào）意義。
二、超精密拋光技術的挑戰與突破
盡（jìn）管我國在超精密拋光技術方麵取得了一定的進展，但與發達國家相比，仍存在一定的差距。目（mù）前，我國在超（chāo）精（jīng）密拋光技術方麵（miàn）麵臨的主要挑戰包括：技術瓶頸、設備依賴、人才培養等方麵。
為了攻破（pò）這些技術難（nán）題，我國（guó）科研人員和企業家們正在積極探索（suǒ）和創新。一方麵，他們（men）加強與國外先進企（qǐ）業的合作與交流，引（yǐn）進先進技術和管理經驗；另一方麵（miàn），他們加大研發投入，推動超（chāo）精（jīng）密（mì）拋（pāo）光（guāng）技術的自主研發和創新。同時，國家也出台了一係列政策措施，支持超（chāo）精（jīng）密拋光技術（shù）的研發和應用。
三、超精密拋光技術的未來展望
雖然超（chāo）精密拋光技術的攻破之路充滿挑（tiāo）戰，但隨著我國科技實力的不斷提升和（hé）科研人員的不斷努（nǔ）力，相信不久的將來，我國一定能夠在超精密拋光技術領域取得重大突破。
展望（wàng）未來，我國超精密拋光技術的發展將呈現以下趨勢：一是技術水平不斷提升，逐步實現從跟跑到並跑再到領跑的轉變；二（èr）是應用領域（yù）不（bú）斷拓寬，不僅（jǐn）局限於光學和半導體領域，還（hái）將拓展（zhǎn）到更多高端製造領域；三是產業鏈（liàn）不（bú）斷完善，形（xíng）成從原材料、設備到技術的完整產業鏈，提高我（wǒ）國在全球超精密（mì）拋光技術領域的競爭力。
中國“卡脖子”的35項關鍵（jiàn）技術，超精密拋光還要（yào）多久（jiǔ）才能攻破？
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一、超精密加工技（jì）術行業（yè）長期被（bèi）卡脖子，國（guó）產替代需求迫切
超精密加工，指以不改（gǎi）變工件材料物理特性為前提，以獲得極限的形狀（zhuàng）精度、尺寸精度、表麵粗糙度、表麵完整性(無或極少的（de）表麵損傷，包括微裂紋（wén）等缺陷、殘餘應力、組織變化)為目標的機械加工。
通常，按加工精度（dù）量級可將機械加工分為普通加工、精密加工、超精密加工。
超精密加工技術成為衡量一個國家先進製造技術水平的重要指標之一。
長期（qī）以來，國外超精密機床的進口受到西方國（guó）家（jiā）的（de）禁運限製，我國超精密加工（gōng）行業技術發展較慢。
工業母（mǔ）機在國家戰略意義上的重要十分緊迫，屬（shǔ）於牽一發而（ér）動（dòng）全身關（guān）鍵領域。
此前國家工信部、科學技術部相繼發布亟待突破“卡脖（bó）子”的35項（xiàng）核心技術，超（chāo）精密加工及拋光工藝就位列其中。
近年國內相（xiàng）關（guān）基礎性（xìng）產業支持政（zhèng）策不斷出台；2021年8月19日（rì），國資委擴大會議首次提及工（gōng）業（yè）母機，並強調針對工（gōng）業母機等領域，加強關鍵核心技術攻關。
-《（中國製造2025）重點領域技術路線圖》，到2025年，高檔數控機床國（guó）內市場占有率超過80%；主軸（zhóu）、絲杆、線軌等中高（gāo）檔功（gōng）能部（bù）件國內市場占有率達到80%；我國高檔數控機床與基礎製造裝備要總體進入世界強國行列；
-《產業技術（shù）創（chuàng）新能力發（fā）展規劃（2016-2020年）》強調機械工業基礎製造技術關鍵零部件的高速高效（xiào）精密（mì）切削等先進基礎製（zhì）造工（gōng）藝技術，提高我國在光學加工設備、光學器件、光學鏡頭等方麵的設計及整（zhěng）體製造能力；
-《工業強基工程實（shí）施指（zhǐ）南（2016-2020年）》指出加快促（cù）進工（gōng）業基礎能力提（tí）升，重點發展光學（xué）精密及超精密（mì）加工工藝，非（fēi）球表麵零件加（jiā）工工藝；
-《“十三（sān）五”先（xiān）進製造技術領域科技創（chuàng）新專項（xiàng）規劃》要求重點發展精密與（yǔ）超精密加工工藝及裝備，突破高精度光學元件等精密（mì）超（chāo）精密（mì）加工關鍵技術。
光學鏡片按材質可分為（wéi）塑料鏡片和玻璃鏡片，按幾何形狀及製程可分為球麵鏡（jìng）片（piàn）和（hé）非球麵鏡片，玻璃非球麵鏡片在性能方（fāng）麵優於其他鏡片（piàn）
玻璃相比塑膠具有較（jiào）高折射率、低吸收率、寬的光透過光譜範圍、高抗變（biàn）形性、高抗高溫性、高（gāo）抗濕性、硬度高及擁有較佳表麵抗刮等特性；
非球麵相比球麵更容（róng）易修正影像（xiàng）畸變（biàn）、色差（chà）、彗差等（děng）光學像差，使畫麵更加清晰，提高光學性能，使大光圈（quān）和廣（guǎng）角設計變得簡（jiǎn）單；並讓（ràng）鏡頭的（de）鏡片數目大幅降低，1片非球麵鏡（jìng）可（kě）抵3-5片（piàn）球麵鏡的效果。
玻璃非球麵製備（bèi）工藝
非球麵玻璃鏡片製備工藝主要包括傳統（tǒng）磨削（xuē）工藝、熱（rè）加工法-模造法、冷加工法，模造成型工藝高精度、低成本，是製（zhì）備玻璃非（fēi）球麵透鏡的主流工藝。
模造工藝主（zhǔ）要應用於車載鏡頭、高清（qīng）廣角鏡頭、數位相機鏡頭等（děng）。
模造玻璃技術門檻較高（gāo），以往全球（qiú）僅HOYA（日本）、亞洲光學（台灣）等（děng）少數公司可實現量產，隨著海（hǎi）外技術人才流入國內，加上下（xià）遊（yóu）需求爆發，國內廠（chǎng）商紛紛入局，目前舜宇光學、聯創電子、藍特光學、聯（lián）合光電等公司均掌握該工藝，近三年持續擴（kuò）產。
玻璃非球麵熱（rè）模造工（gōng）藝壁壘（lěi）高，核心難點在於模具加（jiā）工。
模仁（rén）表麵加工精度需達納米級別
-玻璃非（fēi）球麵鏡常用的模仁材質為碳化鎢和（hé）碳化矽，其（qí）輪（lún）廓必須利用超精密研削機床加工成（chéng）形，後用（yòng）超精密拋光機床微（wēi）加工（gōng），模仁表麵精度達到（dào）納米級別；還需在模仁表麵鍍上一層離（lí）形膜，以提高模仁的壽命及避免玻璃與模仁表麵（miàn）發生沾粘，上述工藝要求在千級無塵車間進行。如何（hé）確保加工精度的同時最大化加工效率，對模具（jù）生產設備提出巨大挑戰。
加工過程需（xū）實時監測，測量方法需匹配工（gōng）藝
-玻璃（lí）非球麵生產流程（chéng）檢測要求高，需使用誤差足夠小的（de）精密檢（jiǎn）測（cè）設備，並根據工藝要求選擇合理的測量方法（fǎ）。非球麵由於麵形複雜，采用何種表麵（miàn）測量方法，需要綜（zōng）合考慮待測非球麵光學（xué）元件的表麵曲率（lǜ）、縱深、表麵結構特征、尺寸，以及對測量速度、測量精度（dù）的要求。
四、應用場景不斷出現，催生玻璃非球麵鏡片市場需求
①車載是玻璃非（fēi）球麵目前（qián）主戰（zhàn）場。
玻璃非球麵鏡片是車載攝像頭最佳（jiā）解決方案。相較於消費類電子攝像頭，車載攝像頭的工作環境極度惡劣，如震動、高低溫、雨霧、光線變（biàn）化劇烈等。車（chē）載攝像頭以駕駛安（ān）全為目的，塑膠鏡片無法提供穩定、可靠、清晰的周邊（biān）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的最佳解決方案。
玻璃非球麵鏡（jìng）片準直性能優異成為激光雷達不同技術路（lù）線（xiàn）透（tòu）鏡的主流選擇。一方麵（miàn）激光器發射的原始激光存在光斑形狀不規則、發散角過大等缺點（diǎn），要提高測量精度就必須使用準直透鏡將激光準直為平行光線。另一方麵激（jī）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離不開玻璃非球麵。為優化顯示（shì）效果，HUD需要根據擋風玻璃的尺寸和曲率（lǜ）去有針對性地適配高精度非（fēi）球麵反射鏡。
l車載攝像頭
-全球每年銷售8000萬輛汽車，未來3年車載（zǎi）攝像頭滲透率達80%以上，單車平均搭載6顆以上，每顆攝像頭至少（shǎo）4片玻（bō）璃非（fēi）球麵，年市場需（xū）求量為15.36片。根據（jù）調研行業，目前全球玻（bō）璃非球麵產能約2億片，仍有約13億（yì）片的（de）玻璃非球麵新增需求。
l激光雷達
-未來3年車載激光雷達滲透率達20%以上，單車平均搭載1個以上，每個激光雷達至少4片玻璃非球（qiú）麵，年市場需求量為0.64億片。目（mù）前出貨量很小（xiǎo），激光雷達對玻璃非球麵需求預計有0.64億片的新增空間。
l車（chē）載HUD
-未來（lái）3年車載HUD滲透率達40%以上，單車平（píng）均搭載1個以（yǐ）上，每（měi）個匹配1片玻璃非球麵/自由曲麵，年市場需求量為（wéi）0.32億片（piàn）。目前（qián）出貨量很小，預計後續有0.32億片的（de）新增需求空間。
l車（chē）載市場對應設備市場規模
-玻璃非球麵一（yī）條年產能1000萬顆產線總投入約1.5億，轉換成產線設備，其中磨削機床2000萬，拋光機（jī）床600萬，測量設備1000萬（wàn）。
-根據以上假設，玻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%，則後續需新增（zēng）產能17.5億（yì）片。
-未（wèi）來三年，對應（yīng）磨削機床市場規模35億，拋光機（jī）床市場規（guī）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巨大的可想（xiǎng）象空間（jiān）。
玻璃非球麵上高端手機大勢所趨。從近兩年手機新品來看，攝影（yǐng）/攝像是廠商最看重的性能，越來越多的廠商將高像素、長焦距攝影作為最大賣點，這都離不開玻璃（lí）非球（qiú）麵鏡片。如果采（cǎi）用玻璃非球麵鏡片（piàn），鏡頭的厚度也可明顯減小。
近期（qī）市（shì）場不斷傳（chuán）出風聲。2023年10月（yuè）底台灣《經濟（jì）日報》，供應鏈傳出（chū）蘋果明年推出iphoness 16鏡頭將（jiāng）大改（gǎi）版，旗艦款擬搭載更高階的模造玻璃。11月（yuè）29日，天風證券分析（xī）師（shī）發文，玻塑混（hún）合鏡頭在獲得蘋（píng）果與華為采用（yòng）後將成為（wéi）鏡頭產業的新（xīn）關鍵趨勢，其他品牌高階機（jī）型未來（lái）可能會跟進。玻塑混合鏡頭采用模造玻璃，而非效能較差的晶圓級玻璃。
若智（zhì）能手機相機上玻璃非球麵，相關設備（bèi）需求將迎來指數級增長（zhǎng）。
2023年全球手（shǒu）機銷量約12億台，未來5年（nián）玻璃非球麵滲透率達35%，每台手機用2片玻璃非球麵，需（xū）求量8.4億片，考慮設備（bèi）稼動率80%，則需新增產能10.5億片。對應磨（mó）削機床市場規模（mó）21億，拋光機床市場規模6.3億，測量設備市場規模10.5億，合計約37.8億元。
③ARVR、智能家居、安防監控（kòng）等應用對光學鏡片（piàn）提出更高的性能要求，非（fēi）球麵玻璃鏡片市場不斷增（zēng）長。
在AR/VR領域，非球麵玻璃鏡片和自由曲麵鏡片是必不可少的光學元件。光學鏡頭（tóu）是AR/VR的必要組件，被廣泛應用於拍照（zhào）、位置追蹤和（hé）環境映射，以實現對環境及周圍（wéi）目標（biāo）的感知。隨著消費者對成像體驗的要求不斷提升，具備大倍率變焦、高可靠性等（děng）特征的玻璃非球麵產品在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對玻璃非球麵（miàn）鏡片的需求。一般來說定（dìng）焦鏡頭（tóu）可滿足無放大（dà）和3X放大鏡頭的基本需求，但在智慧城市發展背景下，安（ān）防對於遠距離大空間場景的監（jiān）控需求不斷提（tí）高。根據沙利文數據顯示，定焦鏡頭在全球安防鏡（jìng）頭占比從2018年的67.4%下降到2023年的59.4%，而（ér）變焦鏡頭占（zhàn）比從2018年的32.6%增長到（dào）2023年（nián）的40.6%。變焦鏡頭必須（xū）使用玻璃非球麵鏡片才能滿足性能需求，因此（cǐ）玻璃非球麵鏡片在安防領域將有巨大需求。
製造5G光（guāng）通信（xìn）的光纖耦合器和和光纖激光領域也需要用到非球麵透鏡（jìng）。
玻（bō）璃非球麵鏡片在智能家居不斷衍生新（xīn）場景，如高端激光電視、掃地機器人（rén）、單反相機等。為追求更高的（de）流明和清晰（xī）度，激光電視用激光光源進行發射，投射在鏡（jìng）片上溫度高，塑膠鏡片難（nán）以匹配。掃地機的視（shì）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麵鏡片。
五、國內工業母機（jī）廠商加快追（zhuī）趕，在部分領域已經實現國（guó）產替代
①超（chāo）精密研削加工設備
目前國產化率小（xiǎo）於5%，市場主要被東芝（日本）和Precitech（美國）占據；
國產僅有北京海普瑞森超（chāo）精（jīng）密技術有限公司和廣州精點科技有限公（gōng）司小批量送樣。
②精密模具拋（pāo）光（guāng）設備
此前外資壟斷，被黑田精工（日本）和ZEEKO（英國）占（zhàn）據；
國產（chǎn）有（yǒu）廣州精點（diǎn）科技有限公司通（tōng）過五年時間，已實現性能和效率全麵領先，實（shí）現國產替代。下遊光學廠商調研反饋，目（mù）前其占據（jù）該款設備60%以上市場份額。此外國內（nèi）還有廣東金鼎光學技（jì）術股份有限公司已小批量送樣。
③精密非球麵測（cè）量設備
國產化幾乎為0，市場主要被鬆（sōng）下（日本）和泰勒霍普森（英（yīng）國）占據；
國內廠商鮮有出貨。
五、結尾語
工欲善其事（shì），必先利其器。對於製造業來說，這個“器”就是機床。“十四五”時期，機床行業要補短板、鍛長板，任重道遠。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載（zǎi）更高階的玻璃（lí）非球麵鏡片（piàn）雙重共振下，超精密磨床和拋光機床市場（chǎng）有望迅速放量，在政策（cè）和市場的雙重作用下，有望助推我國高端超（chāo）精密加工機床（chuáng）行業實（shí）現“彎道超車”。
結語
超精密拋光技術作為（wéi）中國“卡脖子”的35項（xiàng）關鍵技術（shù）之一，其攻破對於提升我國製造業（yè）水平和實現高端裝備自主化具有（yǒu）重要意義（yì）。雖然目前（qián）我國在超精（jīng）密（mì）拋光技（jì）術方麵還存在一定的差距和挑戰，但隨著科技的不斷（duàn）進步和科研人員的不斷努力，相信（xìn）我們一定能夠攻（gōng）克這（zhè）一難題，實現超（chāo）精密拋光技術的重大突破。讓（ràng）我們期待這（zhè）一天的到來！
