其他
麦肯锡：2025年，光子市场规模将达2万亿美元
光子盒研究院
半导体激光器实现了每秒两兆位的数据传输；手机集成了三维传感器，可提供互动性更强的游戏和广告；基于光的技术使针刺和手术刀在某些医疗程序中成为历史；激光定向能武器可遏制外国威胁并确保国家安全：这些只是光子学这一与光相关的技术分支可能很快实现的应用中的一小部分。事实上，消费者、企业和政府机构每天都在广泛使用光子系统，其产品的全球市场规模达1.4万亿美元；到 2025年，光子系统的市场规模将增长到近2万亿美元。
这一增长得益于原材料、激光器、传感器、光学器件和其他光子元件的基础。虽然光子元件市场目前规模较小，但由于自动化程度的提高以及数字化和云计算的迅猛发展等几个大趋势，光子元件市场有望迅速扩大。随着市场将持续保持两位数的增长，未来几年对于大型元件企业来说将至关重要。
在最近的文章中，麦肯锡对光子元件和光子功能产品这两个市场的规模和预计增长做了分析；文章还讨论了光子元件供应商开始受益的大趋势，以及这些供应商如何抓住全球光子市场快速到来的机遇。
光子元件无处不在：军用夜视系统和消费者使用的智能手机都离不开光子元件；许多大城市的路灯都有光子元件，城市太阳能供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器进行标记和切割；汽车制造商在其高级驾驶员辅助系统(ADAS)中利用了光子技术。
根据分析，消费应用占光子系统的最大份额，其次是国防和显示应用。从现在到2025年，十个终端市场的年均复合增长率预计将达到6%‘；太阳能、汽车和LED收入的增长率将大大高于这一水平，而半导体收入的增长速度最慢。
组件收入为1200亿美元，仅占光子功能系统的十二分之一。但组件收入的复合增长率要快于系统收入的复合增长率，前者为10%，后者为6%。分立光学是目前最大的细分市场，收入超过350亿美元；激光是最小的细分市场，收入约为100亿美元。
作为分析的一部分，麦肯锡研究了光子元件中30个微型行业的增长前景和可能的盈利能力。一些微垂直行业，尤其是传感器领域的微垂直行业，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)传感器这两种成熟的商品化技术的财务指标都将低于平均水平。而其他微垂直行业，如硅光子学和超快激光器，则会有更高的增长和盈利能力。
六大趋势将助力定位更准确的微垂直行业：
- 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不断上升。云计算进一步提高了对快速数据传输的需求，这对于光通信产品领域的元件制造商来说是一个巨大的机遇。
- 远程视觉和传感应用的增长。增强现实、自动驾驶、流程自动化和无人侦察不再是未来的概念，它们已经在消费、商业和政府环境中得到应用。要使这些工具达到所需的复杂程度和性能，就需要新的组件。
- 数字化和增材制造的兴起。如今，3D 打印机已被用于制造从半导体到汽车零件和原型的各种产品。光子元件对于提高设备性能和降低成本至关重要。
- 无创生命科学迅速发展。无创技术推动了多种疾病（包括癌症和糖尿病）的治疗。这些技术还有助于提高医疗保健的效率和普及程度。实现这些程序的许多激光器都依赖于光子材料。
- 向可持续能源过渡。减少有害排放物和污染物的压力将会加大，这将增加全球对可再生能源的需求。这将推动光伏组件生产企业的发展。
- 地缘政治不确定性增加。地缘政治领域的不稳定性意味着各国政府将寻求国防和监控领域的创新，加强供应链，自动执行关税或禁止某些产品的贸易。要实现其中的某些方面，就需要光子元件。
麦肯锡认为，以下5种技术将格外具有增长的吸引力：
- 用于数据中心收发器的硅光子技术。这一光子元件的雏形目前仅有约5亿美元的收入，但它将迎来爆炸式增长。硅光子技术将硅集成电路和半导体激光器结合在一起，与传统的电子元件相比，在长距离传输数据的速度上有了显著的提高。数据中心收发器将是最大的市场。
- 超快激光器。这些元件可发出亚纳秒脉冲，在“冷”材料加工方面具有优势。它们的精度可达到10微米以内。目前，对超快激光器的需求有限，但由于电动汽车、5G和医疗设备微型化等技术颠覆，其需求将不断增长。
- 垂直腔表面发射激光器(VCSEL)。使用VCSEL时，光或光束从激光二极管的上表面发射。这种技术已开始应用于电脑鼠标、三维成像和传感以及工业加热等领域，并可能在虚拟现实和平视显示器等领域得到更广泛的应用。
- 蓝宝石玻璃和窗户。蓝宝石的硬度仅次于金刚石，具有持久、抗划伤和透明的特点。它有可能在工业激光器、水下相机和海洋光谱仪以及需要保护免受恶劣环境影响的军用显示器中发挥巨大作用。
- 非线性光学(NLO)晶体。这些元件可对入射光的频率、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）。它们最初用于非侵入性医疗程序，包括眼科、整形外科和皮肤科程序，而且这些应用正在不断扩大。
全球约有30家光子元件公司的收入超过10亿美元。全球光电子市场还包括数百家其他组件公司，这些公司的收入不到1千万美元，员工不到50人。
——如此众多的小公司表明这个行业仍处于相对早期阶段。
整合是不可避免的。事实上，行业整合已经开始，在过去的七年中发生了数百起交易。虽然交易数量在2018年达到66宗的峰值后有所下降，但2021年的两宗大交易：Teledyne以82亿美元收购FLIR，以及II-VI以69亿美元收购Coherent，使交易总价值超过200亿美元——这一数字是以往任何一年的两倍多。
在近期的交易中，约有一半是为了实现自上而下的纵向整合，因为企业希望控制更多的价值链，实现系统级创新。纵向整合交易的一个例子是，一家光刻系统供应商在2020年收购了一家在极紫外和深紫外产品领域拥有丰富经验的精密光学公司。
第二大并购支出基本上是自上而下战略的写照。第二类并购者认为并购有助于他们进入光子元件领域的高价值领域，并扩大他们的可用市场。2019年，一家大型材料公司收购了一家激光和光通信公司，从而在炙手可热的VCSEL领域站稳了脚跟。
也有以横向扩张为目的的交易，目标是进军邻近的终端市场。一个例子是，一家大型多元化激光公司在2016年收购了一家光纤激光公司，以扩大其产品组合。
根据分析，随着光电子领域整合浪潮的持续，这三类交易将继续占据主导地位。
对于所有光子元件公司来说，并不存在单一的“正确”价值创造战略。但有三件事是目前在该领域的所有公司或考虑在该领域投资的公司应该考虑的：
- 在顶级垂直领域占据一席之地。随着元件行业的整体年增长率可能达到10%，以及越来越多的应用需要一定程度的光子集成，未来几年将会非常有趣。许多垂直领域对元件的需求都将增加，尤其是在硅光子学、超快激光器、VCSEL、蓝宝石玻璃和 NLO 晶体等领域。在增长最快的领域有所作为的元件公司将有很大机会超越同行。
- 利用并购提升价值。垂直整合的趋势已经在改变全球光电子市场的竞争态势，而且我们有充分的理由期待这一趋势继续下去。考虑到垂直整合对行业利润池的影响，各公司应该已经在寻找可能的交易。它们还应该了解自己的出发点：它们是在光子学的商品领域还是专业领域开展业务？它们应该寻求向上整合（整合到系统领域）还是向下整合（整合到组件领域）？并购将成为该行业创造价值的重要工具；每家公司都应将其纳入自己的“武器库”。
- 确保强有力的财务管理。从某种程度上说，最后一项要求只是一项基本的商业纪律。每家公司都应限制其运营和资本支出，以保持成本竞争力，这一点是毋庸置疑的，但在新兴技术领域，这些纪律并非总能得到遵守。随着整合势头的增强和行业的成熟，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。
光基技术在众多产品领域的应用日益广泛，进一步扩大了光子学公司的机遇。表现最好的公司将是那些定位在增长最快的产品领域的公司。光子学公司也可能成为并购讨论的一端；成功将属于那些巧妙把握手中机遇的公司。
来源：[1]https://www.mckinsey.com/industries/semiconductors/our-insights/imperatives-for-photonics-companies-in-the-next-wave-of-growth#/[2]https://www.mckinsey.com/industries/industrials-and-electronics/our-insights/the-next-wave-of-innovation-in-photonics