1 光学元器件龙头企业,布局三大赛道
1.1 应用场景拓展,业绩稳定增长
深耕光学领域 20 余年,发展合作完善布局。水晶光电创建于 2002 年,2008 年上市于深交所。 公司在光学领域布局持续深化,成立之初投产数码相机用 OLPF,2005 年成为索尼国内独家供应 商;2009 年设立晶景光电研发微投影模组,进军新型显示领域;2014 年收购夜视丽布局反光材 料,同年入股日本光驰,成为第一大股东,进军高端装备产业;2016年投资以色列Lumus,加快 虚拟显示领域发展。2019 年公司推出“5+3”战略,其中薄膜光学面板业务于 2022 年成为重要 营收支柱,光学元器件产品微棱镜于 2023 年实现量产突破,车载光电领域 2023 年实现国内领先。
布局“5+3”战略新格局,打造多元产品矩阵。公司旨在提供从核心元器件到模组及解决方案的 一站式专业服务,2019 年起布局“5+3”战略新格局,构建光学元器件、薄膜光学面板、半导体 光学、汽车电子(AR+)、反光材料五大产业群,全面布局光学领域,在消费电子、车载光电、 元宇宙光学三大赛道拥有综合竞争优势。 公司成长动力由成本驱动转向技术驱动。2020 年前,公司业绩依靠滤光片及薄膜光学面板业务的 价格竞争性保持市场地位领先优势,由成本驱动拓展市场份额提升。至 2023年,公司微棱镜产品 成功量产,公司智能制造能力系统提升,实现了从单一元器件制造商向复杂光学模块及解决方案 提供商转型;公司在汽车电子领域,AR-HUD 取得良好战略卡位,激光雷达视窗片新增多家量产 客户,实现技术优势到价值的转化;元宇宙领域积累深厚技术,在光波导的规模量产工艺方面研 究格外深入,具备极大潜力。公司在发展过程中转换增长动能,逐步打造技术驱动的新增长模式。
立足消费电子,拓展汽车电子领域业务,展望元宇宙新领域。公司以滤光片业务起家,不断扩充 消费电子领域产品矩阵,并通过投资、收购等举措拓展业务范围。2022 年智能手机等消费电子产 品需求放缓,公司入局汽车电子、元宇宙新领域,寻找产业“第二增长曲线”。目前公司滤光片产 品仍为主要营收来源,探索拳头产品新方向,将微棱镜、AR-HUD 等打造成为新的增量空间。
消费电子行业产品技术升级,潜望式摄像头、3D TOF 等技术兴起。手机影像升级在未来仍将是 行业关注的焦点,消费者对于焦距的要求催生潜望式摄像头的广泛应用,推动滤光片产品技术升级。智能手机端,3D 成像取代 2D 成为趋势,3D 成像和传感模组主要包含结构光以及 ToF,结 构光主要应用于手机前置摄像头,而 ToF 则可应用于前置以及后置摄像头,还可实现 AR 功能, 相较结构光有较大优势。窄带滤光片作为 3D ToF 摄像头核心元器件,将受益于 3D 感知的发展。 消费电子领域主要产品:1)滤光片:在传统红外截止滤光片的基础上,采用复合材料、新镀膜 设计以及半导体光学工艺,开发出涂覆式滤光片,实现光学、机械性能提升。窄带滤光片在玻璃 表面镀制某波段带通光谱,实现特定波段光谱通过的要求,应用于手机接近光传感器、3D TOF、 TWS 耳机等。2)微棱镜:通过光学级玻璃的超精密冷加工技术,实现光路特定角度的折射或反 射、分光或合光性能,通常应用于手机潜望式摄像头。
汽车电子业务受益于智能化趋势,发展迅速。随着汽车智能化发展进程加速,智能座舱及自动驾 驶技术的应用催生对于相关光学元器件的新的技术以及量产需求。公司于2020年重新调整产业定 位,将汽车电子确认为公司三大应用方向之一进行研发,目前 HUD、激光雷达防护罩、车载 Diffuser 等产品实现量产。 汽车电子领域主要产品:1)HUD:HUD 是汽车抬头显示器,提高驾驶安全性,并可作为车联网 的显示载体。HUD 利用 TFT、DLP 成像技术将车速、导航等信息投影在驾驶员前方,扩展并增强 驾驶环境的感知,其中 AR-HUD 可更好结合 ADAS 采集的数据,进行场景融合。2)激光雷达视 窗片:可极大提升近红外波段各角度透过率,保护激光雷达产品同时,提升激光雷达探测全方位 精准度和识别清晰度。
元宇宙概念兴起,AR+行业将迎来发展机遇期。2021年元宇宙概念获得全球关注,VR/AR/MR可 提供体验元宇宙的关键途径,技术需求随之提升。三星发布 VR 盒子,索尼、Meta 等布局头戴显 示,2023 年 6 月苹果推出首款 MR 头显 Vision Pro,有望驱动元宇宙行业加速进入拐点期。 元宇宙领域主要产品:公司在 AR/VR 领域具备十余年的技术沉淀,携手以色列 Lumus 和美国 Digilens,形成折返式、衍射式、反射式、Pancake 型的全技术路径布局,有望成为元宇宙光学 产业的核心元器件、模组及解决方案提供商之一。公司元宇宙领域产品涉及衍射光波导片、反射 光波导片以及 AR 衍射/反射光波导光学模组,其反射光波导的核心工艺研究非常深入,被认为是 最具潜力之处。
业务结构逐渐成熟,光学元器件及薄膜光学面板业务为业绩主要支柱。2019年公司进行业务细分, 2021年起开始采用五大模块:半导体成像元器件、薄膜光学面板、汽车电子、反光材料以及半导 体光学。2023年公司光学成像元器件营业收入约24.5亿元,总营收占比超48%。公司于2019年开 辟薄膜光学面板业务板块,至2023年该业务实现营收18.5亿元,占比约36%;公司积极开拓该业 务在智能穿戴、智能家居等领域的应用机会,同时手机摄像头盖板产品覆盖新机型,进一步推进 各项业务发展,有望为公司业绩贡献持续增量。
分业务毛利率表现良好,汽车电子业务毛利率预期回升。公司 2023 年光学成像元器件毛利率增 至 31%;薄膜光学面板业务毛利率进一步提升至 25%,较 2020 年提升 20 pct。反光材料、半导 体光学业务毛利率表现平稳,分别维持在 29%/35%左右。22 年公司汽车电子业务主要以元器件 为主,毛利率较高,达 38%;23 年整机模组开始形成批量,板块内部业务结构有所调整,加之 HUD产能利用率存在提升空间,造成该业务毛利率有所下降,至 12%左右;随公司技术创新、向 内挖潜、市场结构优化以及产品走出国门的推进,有望为毛利率创造空间。
实现营业收入、归母净利润长期向好。公司营业收入持续增长,2023 年公司营业收入为 50.8 亿 元左右,同比增长 16%,2016-2023 年间 CAGR 达约 17%。2022 年公司归母净利润提升幅度较 大,同比增长 30%至 5.76 亿元;2023 年归母净利润超 6 亿元,同比增长 4%。新增板块微棱镜 于 23 年 6 月开始量产,成为全球首家四重反射棱镜模组量产供应商,8 月下旬逐步达到出货峰值, 未来有望带动公司业绩增长。
1.2 股权激励彰显信心,加强研发打造“技术型”企业
星星集团为第一大股东,与第二大股东深改哲新为一致行动人,公司股权结构稳定。截止至2024 年 2 月 5 日,星星集团为公司第一大股东,持有公司股份约 1.24 亿股,占比 8.90%,而叶仙玉占 有其 85%股份,通过星星集团成为水晶光电实控人;杭州深改哲新持有公司股份约 7340 万股, 占公司总股本的比例为 6.67%,为公司第二大股东;星星集团和深改哲新为一致行动人,有利于 公司控股权稳定。
推出员工持股计划,增设公司业绩考核彰显增长信心。公司自 2015 年来已常态化推出了 7 期员 工持股计划,22 年 12 月发布的第六期及第七期员工持股计划中首次设定解锁条件,具体条件包 括个人业绩考核以及公司业绩考核,其中针对公司整体业绩的解锁条件为 23-25 年营收相对 21 年 增长率分别不低于40%/60%/90%,或23-25年净利润相对21年增长率分别不低于40%/60%/90%, 让员工分享企业成长带来的成果,助力长期发展。
公司成本管控效果显现,23 年毛利率提升。2019-2021 年公司管理费用率有所下降,而 2022 年 受股权激励摊销成本影响回升,至 2023 年管理费用率降回 7%以下水平;公司销售模式以直接销 售为主,销售费用率较低,稳定在 1%左右。内部成本控制优化,有助于提升内部挖潜能力,为 毛利率提升创造空间。2019-2021 年公司毛利率受产品结构变化的影响,由 28%下降至 24%,23 年回升至约 28%,随着从定点到量产的推进,供应链大幅降价,未来从技术管理到供应链层面都 有大幅的降本,预计毛利润产生更大空间。
研发投入稳步增长。公司的研发投入呈现稳定的增长趋势,截至 2023 年末,公司拥有国内外有 效专利 579 项,研发费用从 2019 年的约 1.6 亿元,增长到 2023 年已接近 4.2 亿元,CAGR 达约 27%。公司长期坚持研发投入,研发费率保持上升趋势,2023 年公司持续增加对微型光学棱镜模 块战略性项目的研发投入,推进窄带滤光片、车载 diffuser、芯片镀膜、芯片封装 cover 等多项新 品的技术研发和量产工作,全年研发费用率超 8%,创历史新高。
扩充研发人员数量,研发队伍年轻化。为适应公司快速发展需求,公司人才队伍不断壮大,人才 结构持续升级,公司研发人员总数由2020年的713人,占比约12%,扩充至2023年达到1240人, 占比达15%,其中硕士学历的员工从61人增长到103人。期间,研发团队的年龄构成逐渐年轻化, 2020年30岁以下员工占研发人员总数的44%左右,而2023年该比例已达约60%,研发人员的学 历提升以及年龄层次变化为公司注入新的动力,加强推进研发能力。
募资支持新项目持续建设。公司 2020 年通过非公开发行募集资金进行新项目投资,后又根据实 际情况调整资金分配以及项目规划。其中智能终端用光学组件技改项目由于市场价格下降,利润 未达预期,2022 年公司调整其内部产品结构,将拟用于生物识别光学组件和移动智能终端精密薄 膜光学面板的部分资金转用于新增投产微型棱镜模块产品,研制光学变焦摄像头的核心器件。目 前公司已成为世界少有的具备量产能力的供应商,未来随量产出货的推进,市场份额有望进一步 提高。
1.3 全球化布局,开拓海外新市场
布局三大市场板块,加强开放合作,全球化资源配置打造产业链协同优势。公司积极布局全球生 产基地与市场网络,采取“5+3”战略,打造大中华区、欧美区和泛亚太区三大市场板块。2020 年 公司积极推进大中华区运营试点,推进欧美区和泛亚太区等全球化市场布局,初步形成以客户为 中心的全球化布局。公司与中国本土公司和以色列 Lumus 以及日本光驰进行深度合作,在美国、 日本、新加坡、韩国、台湾、深圳等地均设立有子公司或办事处,2023 年在德国设立海外办公司, 进一步深化与客户和终端的合作,统筹全球市场资源,全方位拓展国际市场。
打造六大生产基地,越南工厂加速建设。公司秉承开放、合作、全球化的理念,协调全球化资源 配置,持续深化国际化布局,2021 年公司设立越南水晶工厂,打造海外制造基地,目前已量产供 货,提升全球供货能力;2023 年公司启动越南工厂二期建设,增强产业竞争力,越南产品线已 经获得客户认证,并成功取得多家大客户的合格供应商资格。目前公司已在浙江、江西、广东及 越南建成六大生产基地,有利于满足公司日益发展的国内外业务拓展需求。 全球化建设成效显著,国外营业收入稳定增长,占据营收主体。随公司全球化发展,来自国外的 营业收入逐渐占据营业收入总额的主体地位。2019 年来源于国外地区的营业收入约 14.8 亿元, 占营业总收入比例约 49%,增长至 2023 年国外营业收入已达 39.3 亿元,占比超 77%左右。
单家供应商依赖程度降低,客户结构稳定。2023 年公司第一大供应商采购额占比有所下降,由 2020 年的约 39%的高占比下降至 21%左右,与此同时第二、第三大供应商采购额占比分别提升 至 14%、11%左右,对于单家供应商的依赖程度有所下降。公司积极开拓海外市场,稳步推进与 北美、韩系大客户的业务合作,对于前五大客户的销售额总计占销售总额的 64%,创历史新高, 其中排名首位的大客户销售额约 32%。公司持续开拓战略合作伙伴关系,共享增长机遇。
2 消费电子:滤光片基础稳固,微棱镜快速放量
2.1 市场复苏叠加 AI 终端创新,公司业务有望受益
经济回暖,手机行业复苏在即。全球性的经济衰退导致手机行业需求大幅下降,近年来智能手机 的换机周期拉长、去库存压力较大。伴随着经济回暖后的消费信心增强,休闲娱乐、智能出行等 使用场景的恢复使得消费者对于智能手机的需求增加,23Q3 全球智能手机出货量结束连续八个 季度的同比下滑趋势,季度出货量超 3 亿部;23Q4 全球手机出货约 3.26 亿部,实现同比增长 9% 左右,展现出恢复迹象,传统智能手机预计迎来拐点。
AI终端成为行业新引擎,消费电子行业迎来换机潮。手机端,端侧 AI正在成为智能手机的标配。 据 Counterpoint,2024 年生成式 AI 智能手机出货量有望突破 1 亿部,占智能手机比重约 8%; 2027 年出货量有望达 5.22 亿部,渗透率达 40%。AI 手机预计带来新一轮全球换机浪潮,驱动智 能手机总量提升。个人电脑端,AI PC 将缩短用户换机周期,加速换机潮的到来。IDC 预测,个 人消费市场 2024-2025 年内置换 PC 的用户占比翻倍,提升至 20%甚至更高。同时 AI PC 新机的 装配比例预计快速攀升,有望于 2027 年达到 81%,成为 PC 市场主流。
AI 终端呈现软硬件结合趋势,带来成像端、感知端技术升级。AI 算法赋能下,智能手机成像、感 知端升级趋势明显。成像端,计算摄影已被广泛应用在智能手机拍照中,用以弥补手机镜头变焦 能力有限等局限性;未来随着潜望式摄像头渗透率提升,计算摄影算法配合镜头组协同升级,拍 摄效果多维跃升。感知端,生物识别正由 2D 向 3D 方案发展,在 AI 算力支撑下,3D 人脸识别增 设配准和 3D 重建环节,还可通过结构光、TOF 或双目立体视觉获取深度信息,提高识别的准确 率,3D镜头的渗透率将进一步提升。AI算法推动对于成像端影像能力需求的提升以及感知端生物 识别方案的发展,滤光片及微棱镜等光学元器件市场广阔。
苹果手机出货增长,iPhone 15 系列影像功能提升。苹果于 2023 年发布 iPhone 15 系列产品,推 动苹果手机 23 年的市场份额达约 20%,排名第一;全年 iPhone 出货量达 2.3 亿部,同比增长约 4%,是 2023 年 4 家头部手机品牌之中唯一实现出货量正增长品牌。此外,在出货量提升的同时, iPhone 15 系列还带来新升级的 2 倍长焦功能,为公司产品创造增长空间。
华为回归带动,安卓市场表现良好。华为 Mate 60 回归,带动安卓市场增长。华为 2024 年合作 伙伴大会上公布,23 年第四季度,华为手机出货量同比上升 47%;23 年全年,华为全球销售收 入超 7000 亿元,实现超 9%的增长,其中华为中国区的企业业务收入取得了超过 25%的快速增长。24 年前六周,华为在国内手机市场份额 17%,同比 23 年增长约 8 pct,对于 Mate 系列的需 求有望持续拉动市场增长。滤光片是手机摄像头模块的重要组成部分,随着国内安卓市场出货量 的整体增长,公司滤光片业务迎来新机遇。 华为发布 Pura 70 系列预热视频,影响能力提升。2024 年 4 月 15 日,华为公布 Pura 70 系列, 该系列采用三角形摄像头模组,主摄使用索尼一英寸传感器,成为华为手机迄今最大底机型。同 时,手机或将采用更先进的摄像头传感器和图像处理技术,影像功能进一步升级。随 Pura 70 系 列新机型出货、放量,公司滤光片以及微棱镜业务将获得新的增量空间。
手机光学创新力度加强,影像能力成为竞争重点。受消费需求推动,各大手机厂商不断优化迭代 摄像技术。2024 年,随着安卓系智能手机市场逐步回暖,安卓系终端将加大力度进行手机影像系 统升级、手机摄像头技术创新。IDC 预计,一英寸的大尺寸主摄将会成为旗舰手机的标配,旗舰 影像将把提升长焦拍摄能力作发力点。 手机摄像头增加、技术实现重要突破。1)多摄成为趋势:摄像头技术创新已成为各大手机厂商 竞争的焦点,平均每台手机摄像头数量不断增长,预计2024年平均每台智能手机摄像头数量将增 长至 4.9 颗/台,届时手机后置多摄渗透率将达到 91%。2)长焦镜头成为焦点:2023 年 OPPO Find X6在行业首次实现暗光长焦,华为P60系列配备超聚光夜视长焦镜头,暗光长焦进入市场; TECNO 在行业首次将液态镜头应用到潜望式长焦,实现长焦微距小型化。
3D ToF 技术渗透手机市场。3D ToF(Time of Flight)技术近年来在智能手机市场应用越来越多, 主要用于深度感知、面部识别、增强现实(AR)和改善摄影效果等方面。这种传感器可通过测量 光从发射到反射回来所需的时间,从而实现更加精准的景深效果和三维空间感知。3D ToF 技术在 智能手机市场的渗透率逐渐增加,成为未来智能手机发展的重要趋势。目前多个主流手机品牌已 在旗舰机型中采用 3D ToF 技术,如 iPad Pro、华为 Mate 60、三星 S20+。
摄像头盖板、指纹识别盖板市场规模将快速迎来增长。受益于消费电子市场回暖以及搭载多摄像 头成为趋势,摄像头盖板市场规模将快速增长,2020 年全球摄像头盖板市场规模在 10 亿美元左 右,预计 2027 年达约 20 亿美元,CAGR 达约 8.5%。其中,智能手机是摄像头盖板市场的主要 应用领域,摄像头盖板还将广泛应用于笔记本电脑、平板电脑、监控摄像头等设备。同时,在生 物识别技术发展的支持下,指纹传感器市场规模预计 2024 年约 95 亿美元,预计 2029 年达 168 亿美元,CAGR 约 12%,带动指纹盖板需求增长。
消费电子领域产品应用广泛,建设工艺开发、自动化开发能力。公司产品下游应用涉及智能手机、 平板及笔记本电脑、智能手表、相机、TWS 耳机等,目前滤光片、薄膜光学面板等多项产品已实 现量产并与下游终端厂家达成合作;微棱镜在量产的基础上进行技术迭代开发,提升产品工艺水 准。23 年公司建设黄金生产线 2.0,提升自动化开发能力,加速从代工向设计制造厂商的转型。 公司薄膜光学业务成长迅速,建设黄金线 2.0,为智能制造奠定基础。
2.2 滤光片:涂覆式产品升级带来价值量提升
涂覆式滤光片持续渗透,产品应用下沉。近几年由于经济下行、消费降级,仅在安卓系高端机型 中推广使用吸收反射复合型滤光片,从 23 年下半年到 24 年上半年,随安卓系的配置的升级,高 端机种涂覆式产品渗透率提升,同时从中高端机型向普通款、由主摄向其他摄像头渗透的趋势逐 渐明显、节奏稳健。涂覆由高端机型向中端机型下沉将成为必然趋势,有望逐步取代传统滤光片。 公司滤光片产品出货量国内排名第一,行业地位领先。目前公司已成为华为特定单品的独家合作 方,且合作领域除智能手机外,在汽车、元宇宙等领域均达成深度合作。根据潮电智库统计, 2023年全球手机滤光片出货量前十名的企业中,中国企业已处于完全垄断地位,市占率高达91%, 其中水晶光电出货量排名第一,达到整个市场出货量的 21%。
光学成像元器件业务是公司经营“压舱石”,23 年收入同比大幅提升、毛利率提升。公司 2019- 2023 年总营业收入呈上升趋势、产品矩阵多元化发展,其中光学元器件在各项业务中始终占据主 体。2023 年,消费电子行业开始释放回暖信号,公司光学元器件业务实现营收约 24.5 亿元,占整体营收额的 48%左右,营业收入同比 22 年增长超 21%。2019-2023 年公司光学元器件业务毛 利率保持在 25%以上的水平,2023 光学成像元器件毛利率增至 31%,同比提升约 5 个百分点。
公司滤光片产品升级,吸收反射复合型滤光片带来成像质量方面优势。公司在传统红外截止滤光 片的基础上研制出吸收反射复合型滤光片,吸收反射复合型滤光片采用涂覆的方案由玻璃基板、 可吸收可见光的涂覆层、减少反射的膜层以及红外截止膜层四部分构成,应用一层可减少反射的 涂层,有效降低鬼影现象,提供比传统红外截止滤光片更卓越的成像质量。
公司涂覆式产品市场份额领先、价值量高。公司涂覆式产品,即吸收反射复合型滤光片经过多年 的业务储备,在国内高端智能手机上基本占据绝对领先优势。21 年实现国内唯一量产,并快速在 中高端机型中推广应用;22 年顺利导入国内市场全部主流终端,市占率大幅度提高。吸收反射复 合型滤光片价值量相比传统滤光片提升明显,目前公司涂覆滤光片产品在安卓系的占据第一大份 额,具有先发优势,已成为华为特定单品的独家合作方,未来随着安卓系手机配置提升,滤光片 需求可观,发展前景广阔。 受益于 3D ToF 技术应用,公司窄带产品市场前景广阔。窄带滤光片可精确过滤掉非目标光波段 的光线,从而大幅减少环境光的干扰,提高 3D ToF 相机捕捉反射光信号的准确性。22 年,公司 手机端窄带战略项目突破折射率与均匀性等技术难题,业务快速起量并占据较大市场份额;应用 于智能家居等新领域的窄带滤光片顺利实现量产。23 年,公司窄带产品抓住国内安卓系大客户的量产机会,实现 100%市场份额的供应格局。预计随着更多制造商采用 3D ToF 技术,对公司高性 能窄带滤光片的需求进一步增长。
2.3 微棱镜:潜望式镜头渗透率提升,公司开启 ODM 新模式
智能手机摄像头要求提高,潜望式镜头市场前景广阔。随着消费者对手机拍照功能要求提升,手 机厂商进一步提升手机摄像的光学变焦倍数,5 倍及 10 倍光学变焦将成为智能手机的标配。潜望 式镜头潜望式摄像头采用光学变焦,通过改变镜头、物体和焦点三方位置的变化来进行成像,提 升画质的同时大幅缩小摄像头模组厚度,满足手机轻薄化发展需求。苹果、华为、iQOO、vivo、 一加、荣耀、OPPO 等都推出了搭载潜望式长焦镜头的手机,随着潜望式技术的成熟、成本下降, 潜望式有望向中低端手机渗透,出货量有望迎来快速增长。
棱镜是潜望式镜头关键元器件,目前多种方案应用于市场。棱镜是影响潜望式摄像头关键的元器 件之一,影响跌落稳定性、镜片数量等;潜望式镜头最初采用单棱镜方案,随着对于更高倍数焦 距的需求提升,同时考虑到手机的轻薄化需求,手机厂商优化棱镜方案,采取三棱镜或微棱镜新 方案。 多款安卓系手机采用潜望式镜头,棱镜产品应用广泛。2020 年华为发布的 P40 Pro+手机,其潜 望式摄像头采用了三棱镜方案,长焦光路 5 次反射,消除了光路在距离上的限制,并缩小镜头体 积;2023 年华为 Mate 60 系列手机配备 1200 万像素潜望式长焦摄像头,支持 5 倍光学变焦; OPPO Find X7 系列推出首个双潜望长焦镜头方案;预计华为 Pura 70 系列将配备潜望式镜头, 进一步带动棱镜应用。
苹果入局潜望式摄像头领域。2023 年苹果 iPhone 15 Pro Max 手机首搭潜望式摄像头,其潜望式 摄像头采用了体积更小的微棱镜方案,四重反射棱镜设计,可实现 5 倍光学变焦以及 25 倍数字变 焦。iPhone 15 Pro Max 上的长焦摄像头还使用光学图像防抖技术和自动对焦 3D 传感器位移模块, 这种新设计思路一定程度上会对技术迭代方向产生影响,苹果的入局也为潜望式摄像头的发展带 来了推动作用,在2024年安卓系可能会导入微型棱镜模块,未来随潜望式镜头渗透率上升,微棱 镜市场需求有望随之提升。
与安卓方案对比,苹果微棱镜方案带来创新点。iPhone 15 Pro Max 潜望式模组相较于常见的 45° 反射棱镜,角度更小,内部只有一块横截面为“平行四边形”的棱镜,光线经过四次反射后垂直照 射在 CMOS 图像传感器上。相比传统的 45°棱镜方案,光程更长、焦距更长,有效减少了手机的 厚度。与安卓的潜望式长焦模组相比,苹果的长焦模组体积更小,但同样具有 5 倍长焦倍数;苹 果的传感器水平放置于机身底部,防抖效果更好,而安卓的传感器通常是竖直放置;苹果使用了 光学图像防抖技术和自动对焦 3D 传感器位移模块,可以在 X、Y、Z 轴三个方向上进行位移,实现对焦(Z 轴平移)和两轴(X,Y 轴平移)图像传感器防抖,这种方案也是首次应用。
公司微棱镜产品已量产,微棱镜模块结构更加复杂、价值量高。微棱镜模块的方案结构更加复杂, 要在棱镜内部实现四次反射,需要综合使用到冷加工、镀膜、半导体光学、胶合、丝印、自动化、 AOI 检测等技术,要求非常高,因此价值量也较传统潜望式棱镜有所提高。微棱镜作为水晶光电 的新增板块,于 2023 年 6 月份量产,三季度正式出产品,目前已成功进入大客户供应链,在高端 机型 Pro Max 中应用,业务交付稳定,带动销售业绩大幅攀升。 微棱镜发展前景广阔,公司有望取得较高的市场份额。微棱镜产品23年首次在客户的新机种中使 用,随着微棱镜产品在客户中渗透率的提升,叠加公司在安卓系中持续推广潜望式棱镜以及其对 多重反射棱镜的采用,预期未来几年时间,随着棱镜渗透率的逐步提升,公司凭借技术领先优势 有望取得较高市场份额。安卓系智能手机已采用公司三角棱镜的潜望式镜头方案,微型棱镜模块 的技术工艺较三角棱镜更加复杂,未来北美大客户微棱镜需求会有所上升,安卓系也会考虑采用 多重反射方案,微棱镜产品发展空间广阔。
公司由 OEM 成功转型成为 ODM,实现增长动能转换。公司首次作为 ODM 厂商积极配合安卓终 端客户的需求,与北美大客户共同开发、设计微型棱镜模块,在实现商业价值的同时,进行增长 动能的转换,积累自动化开发能力、光学设计能力以及同北美大客户合作研发的能力,对公司的 生态卡位以及未来业务的开展具有重大战略意义,有助于公司长期发展。
2.4 薄膜光学面板:市场份额提升,驱动业绩增长
薄膜光学面板业务规模快速扩张,成为公司新的支柱产业。公司重点开拓薄膜光学面板项目,业 务规模快速扩张,进一步深化公司由研发项目向量产交付转化的优势。公司 2022年完成了黄金线 建设,实现产品线各工序自动化流水线串连,持续推进黄金线 2.0 建设和自动化改造。2023 年公 司薄膜光学面板业务实现营收约 18.5 亿元,同比增长 18%,占整体营业收入额约 36%,筑牢公 司第二大主营业务发展基石。
公司产品具备竞争力,开拓消费电子领域新应用场景。公司薄膜光学面板业务方面,产品质量、 良率具有竞争力,公司深耕北美大客户业务,经过 5 年努力,逐渐成为大客户的主力供应商之一, 同时积极开拓研发体系,不断提升市场份额。公司手机摄像头盖板产品规格覆盖终端新机型,并 获得独供机会;拓展平板侧按键项目成功取得标的;积极开拓产品在智能穿戴、智能家居、无人 机、扫地机器人、运动相机等领域的应用。薄膜光学面板作为公司的创新业务,为公司持久发展 注入新动能,提升公司的核心竞争能力。 手机端应用有望提升,非手机业务持续研发。手机行业复苏以及 AI 手机带来生物识别器件新要求, 有望带动公司薄膜光学面板业务发展。安卓系高端手机的镜头尺寸展现出越来越大的趋势,摄像 头的表面处理难度随之提高,在耐划伤和硬度上,公司具备差异性技术优势,未来会逐步开拓新 技术。非手机业务布局较早,由于非手机业务的产品有难度更大,公司将进行更多的技术升级和 创新,从而在手机和非手机业务均抓住机会开发更多的机种。
3 汽车电子:AR-HUD 领军者,描绘第二成长曲线
3.1 汽车销量增长,汽车电子市场前景广阔
汽车销量增长带动汽车电子行业规模上升、价值量占比增加。2023 年世界汽车销量达到 8918 万 辆,同比增长约 11%。汽车需求的增长将进一步带动汽车电子市场,根据汽车工业协会数据,中 国汽车电子市场规模持续稳定扩大,由2017年的5400亿元,预计到2023年扩展为10973亿元, CAGR 约 13%。伴随自动驾驶、信息娱乐、电动化等不断渗透,汽车电子占整车成本将持续提升, 赛迪数据预计,2025 年所有车型中乘用车汽车电子成本在整车成本中占比有望达 60%。
汽车智能化趋势强劲,智能座舱、车载传感器重要性提升。随着云计算、大数据、大模型、AI 等 新技术不断与汽车产业融合,汽车芯片、操作系统等不断迭代,为汽车智能化发展创造技术条件; 智能汽车商业量产将进一步带动市场需求扩张。智能座舱以及智能驾驶是汽车智能化发展最重要 的两条技术路径,随视觉、感知技术、网络技术升级,智能座舱有望成为标配;智能驾驶则要求 感知、决策、执行系统协同,汽车传感器作为感知层核心元件将迎来放量。 公司布局汽车电子业务。期望成长为第二梯队主业。公司在汽车电子领域布局 W/AR-HUD、激光 雷达视窗片、车载光学元器件等产品,2023 年实现车载 HUD 业务跨越式发展,激光雷达、车载 光电领域技术领先,公司汽车电子(AR+)业务为公司业绩贡献新支撑。
3.2 AR-HUD:渗透率不断提升,公司战略卡位进展顺利
HUD 上车加速,渗透率提升。HUD 利用光学原理,实时显示车速、导航、ADAS 等信息,提升 驾驶安全性并提升智能座舱使用体验,使导航更加智能化。根据盖世汽车数据,2023 年中国市场 乘用车前装 W/AR-HUD 预计突破 220 万辆,其中理想汽车 W/AR-HUD 搭载量达 36.7 万辆,渗透 率高达 97%,到 2025 年,HUD 前装上车规模预计突破 500 万辆。
HUD 或将成为标配,标配车型价格下探。2022 年理想率先实行 HUD 标配,随后其他车企陆续布 局,至 2023 年,标配 HUD 的车型已覆盖各个价格区间。在此过程中,HUD 技术不断成熟,价格 更具竞争优势,汽车厂商以 HUD 方案取代传统仪表盘的动力增强。与 2022 年相比,2023 年 1-9 月 AR-HUD 的标配车型价格区间已发生明显下移,价格处于 15-20 万元区间的 AR-HUD 标配占比 由 22 年的 25%提升至 44%,同时 20-25 万元区间的标配比例则从 46%下降至 27%。未来 ARHUD 在中低端车型的搭载将爆发式增长,下沉市场增长可期。
AR 运用于 HUD,创造 HUD 新形势。目前为止 HUD 已历经了三次迭代,按照显示屏的不同,可 分为 C-HUD、W-HUD、AR-HUD,其中 AR-HUD 是继 C-HUD、W-HUD 之后的第三代 HUD 产 品。C-HUD将仪表上的信息反射投影在树脂玻璃上;W-HUD取消了 C-HUD中的树脂玻璃介质, 将信息投射于前挡风玻璃;AR-HUD 是增强现实型抬头显示,在 W-HUD 的基础上结合 AR、高精 地图等技术在毫秒级别内建模并投影,通过数据成像与现实叠加,实现投影与实景融合,是汽车 智能化和网联化应用的载体。
W-HUD 预计仍为 HUD 产品主体,AR-HUD 迎来增长。根据盖世汽车预测,未来 W-HUD 和 ARHUD 将共存发展,我国乘用车前装 HUD 标配量有望在 2030 年突破 1000 万套。其中,W-HUD 标配量仍然占据主体地位;AR-HUD 标配量在市场下沉的情况下预计迎来快速增长,配套规模由 2024 年的 44 万套增长到 2026 年有望突破 100 万套。 PGU(图像生成单元)成本占比高,是 AR-HUD 核心部件。根据盖世汽车统计,在 AR-HUD 总 成本中,PGU 价值量占比最大,可达 BOM 成本的 30%-50%以上;典型 DLP 方案中,PGU 成本 占总成本之比可达约 55%。PGU 主流成像方案包括 TFT(薄膜晶体管)、DLP(数字光处理技 术)和 LCoS(硅基液晶),其中 TFT-LCD 是液晶屏显示后通过反射改变光源角度成像于挡风玻 璃,被 W-HUD 广泛采用;DLP 透过集成数十万个超微型镜片的 DMD,将强光源反射后投影,被 部分前装 HUD 及后装市场采用;LCOS 基于反射式的微型矩阵液晶显示技术,技术成熟度较低。
公司 PGU 产品升级,LCOS 方案解决 AR-HUD 阳光倒灌问题。车载 HUD 使用凹面镜,其光学 聚焦作用会对倒灌的阳光进行聚焦,产生高温,可能导致 PGU 或结构件烧毁。TFT-LCD 吸收率 较高(一般达 80%以上),导致光斑能量大部分被屏幕吸收,引发烧屏现象。基于 LCoS PGU 方 案的 AR-HUD 吸收率小于 1%,因此温升很低;后端光路增设扩散屏,落入 LCoS 芯片表面的阳 光能量减少,有效解决因阳光倒灌造成的温升问题。公司基于DLP研发PGU模组,并利用LCOS 技术自主研发 LCOS PGU,进一步提升产品性能,获得相比 DLP 和 TFT 技术更高的分辨率、更 低功耗和更好的环境适应性。
AR-HUD 领域行业领先,成就三个“第一”。1)量产:公司于 22 年成为国内首家大批量生产 AR-HUD 的厂商,为红旗 EHS9、长安深蓝 SL03 配套供应 AR-HUD,全年共交付 AR-HUD 超 4 万台。2)出海:23 年取得捷豹路虎 EMA 平台所有的 W/AR-HUD 项目,成为国内首个进入海外 头部整车厂的 HUD tier1 供应商,首次实现海外业务突破,且有望在 2025-2029 年持续供应 HUD 产品。3)市占率:23 年全年 HUD 出货量超 20 万台,其中 AR-HUD 国内市场占有率排名第一。 内部挖潜,助力战略卡位阶段份额提升。公司在市场占有率领先趋势下,通过采购、技术和管理 降本,内部挖潜以保持成本领先效应。公司通过成本和技术双领先提升市场竞争力,进一步巩固 行业龙头的地位,23 年国内市场新进吉利、东风岚图、长安马自达等多家主机厂,构建海外、合 资、国内客户多点开花的市场格局,车载光电领域取得良好的战略卡位。
AR-HUD 技术升级方向:光波导及 HOE。基于全反射原理,光波导可将来自光引擎的信号近乎无 损地传输到指定位置再进行释放,其轻薄的结构和信号耦出时的二维扩瞳能力,使其在占据有限 体积的情况下可实现大范围输出。全息光学元件 HOE是一种衍射光学元件,可通过干涉曝光以较 低的成本制作在感光薄膜材料中,不但能和传统光学元件一样起到调控光波前的作用,同时体积、 重量大幅减小。在 HUD 的应用中,HOE 既可作为光波导的耦合器(例如体全息光栅:VHG), 也可直接贴覆于挡风玻璃上作为反射镜参与成像。由于体积上的明显优势,光波导和 HOE 都是 HUD 未来发展的重要方向。
全息投影技术前景广阔,公司智驾伴侣(空气投影)产品期待新进展。在汽车电子领域,全息投 影技术可应用于驾驶辅助系统、车内娱乐系统及自动驾驶等方面,作为下一代车辆中的 HUD,可 与 AI、物联网相结合,引领车载技术革新。公司空气投影亦称无介质浮空投影技术,观察者可裸 眼观测空气中的像,无需借助可见的介质作屏幕,或穿戴专用眼镜。产品通过改变光路,使点发 射的发散光束重/新汇聚在空气中成像,将主要应用于广告展示,娱乐交互;空气投影为公司独立 研发的产品,目前尚在开发中。
3.3 车载激光雷达:技术领先,多产品已量产
激光雷达市场前景广阔,已成为多款汽车标配。Yole 数据显示,全球汽车激光雷达市场 22 年市 场规模约 3.2 亿美元,到 28 年预计增长至约 45 亿美元。公司 23 年年报数据指出,23 年中国市 场乘用车(不含进出口)前装标配激光雷达交付新车约 44 万辆,合计约 57 万颗,同比增长超 341%,15 个汽车品牌已标配上车激光雷达,行业将迎来蓝海市场。
激光雷达具有高精度、高分辨率等优势,易受环境因素影响。激光雷达系统正成为 L2+ ADAS 和 自动驾驶的重要组成部分,与雷达和摄像头等其他传感器相比,具有更高的精度和角分辨率,以 及更远的距离检测等优势。但水渍、灰尘、恶劣天气等常见因素会干扰雷达工作性能,为规避环 境干扰,保护外罩成为必需品,同时扩散片等作为激光雷达的重要组成部分,出货有望提升。
公司激光雷达视窗片产品技术领先,已实现量产。公司生产激光雷达视窗片,应用于自动驾驶汽 车的激光雷达探测产品,通过镀制复合膜层,实现产品特定波段的滤光性能,能够加热除雾,同 时外表具有防尘和防水防污的功能。公司窄带产品已经量产,并拿到数家激光雷达厂商的独家供 应机会;玻璃材质激光雷达视窗片建立了技术领先的优势,成为国内领先的玻璃基激光雷达视窗 片量产厂商,已进入多家头部激光雷达客户供应链,并实现量产交付,成为国内汽车激光雷达视 窗玻璃的最主要供应商之一。
提升市场份额,产品结构将进一步优化。公司在玻璃材质类激光雷达视窗片的技术领先优势逐步 转化价值,新增多家量产客户提升销售业绩,为成为“激光雷达视窗片的全球领军者”奠定基础。 同时,公司推进新产品量产出货,23 年车载激光雷达罩、车载 Diffuser 均已实现量产;24 年将 继续提升车载光电持续提升 HUD 产品竞争力,重点实现激光雷达保护罩等新产品的大规模量产, 优化车载产品结构,从而更好把握新能源汽车产业发展和新技术应用机会,提升市场份额。
4 AR+:成像模组布局全面,多年沉淀待花开
4.1 受益软硬件突破,AR 眼镜放量预期增强
AR 眼镜的发展历程:历经热潮与降温,关键瓶颈制约推广。无论是出于对信息获取及解放双手 的追求,还是对元宇宙时代来临的展望,社会各界始终都对 AR 眼镜充满期待。20 世纪 60年代, 由 Ivan Sutherland 和学生开发的“Sword of Damocles”被视作 AR 眼镜的起源,迄今为止已过 去了五十余年。2010 年代前中期,Google Glass 的问世一度为 AR 眼镜带来了空前热度,但由于 杀手级应用缺乏、用户体验较差、硬件成本较高等瓶颈存在,渗透率始终难以上升,2010 年代后 期历经了退潮与出清,至今,AR 眼镜的市场仍未大范围打开。
AR 眼镜的当下与未来:销量渐露锋芒,后续空间广阔。VR 头显和 AR 眼镜同属于 XR 设备,在 市场规模和放量节奏上存在相似性。对于成熟度更高的 VR 头显,由于应用场景有限、换机周期 长等问题,近两年的增长已略显疲态。2023 年,全球 VR 头显销量为 753 万台,较 2022 年下滑 24%,头部厂商Meta、Pico的销量也分别录得32%和73%的下跌。AR眼镜起步相对较晚,2023 年全球销量为 51 万台,但较 2022 年增长了 21%,处于底部爬坡阶段。由于 AR 眼镜可以兼顾实 景观察,其潜在应用场景比 VR 头显更多,且近年来制约推广的关键瓶颈已被逐渐突破,根据 Wellsenn XR 预测,AR 眼镜全球年销量有望在 2027 年达到 500 万台,23-27 年 CACR 为 77%。
放量逻辑一:受益于交叉领域技术发展,交互体验将有重大升级。交互和应用未有重大革新是目 前制约 AR 眼镜发展的关键因素之一。但随着近年计算机技术的发展,GPT 等大型语言模型已经 赋予了人机交互全新的可能性:相较于以往的 AI 助手,更强的理解力和通用性使它们能够在更多 样化的场景中为用户提供智能服务。另外,同样由 OpenAI 推出的文生视频大模型 Sora 已大幅降 低了虚拟元素和空间视频的制作门槛,有望充实 AR 眼镜的内容生态;云计算、边缘计算等技术 的发展又减轻了端侧的算力负担,使得复杂应用的运行成为了可能。因此,在解放双手的基础上, 未来 AR 眼镜的功能和人机交互模式将更加丰富,带来明显区别于传统电子设备的体验。
放量逻辑二:用户友好型硬件突破,C端市场有望贡献大额增长。AR眼镜用户体验较差的主要原 因在于其硬件核心——近眼显示系统:一方面,近眼显示系统的轻量化与性能间存在矛盾,造成 用户的佩戴和视觉体验难以兼顾;另一方面,近眼显示系统在整机中 BOM 占比可达 40%以上, 尚未完善的制造技术导致终端价格一度居高不下。随着近年 AR 近眼显示系统中成像模组等方面 的进步,该瓶颈也在逐渐被业界突破。目前轻薄 AR 眼镜价格已成功下探至千元级,该降价趋势 有望与已经成为 AR 眼镜主力增长点的 C 端市场形成共振,加快终端放量节奏。
4.2 成像模组多方案并存,光波导优势明显
4.2.1 AR 近眼显示中,成像模组是关键
成像模组:决定 AR 眼镜形态、性能的关键,经多年发展技术路线众多。成像模组是 AR 近眼显 示系统的关键部分,直接位于人的眼前并通常占据着整个终端的主要体积,由于来自显示器的虚 拟信号和来自外界环境的真实信号都经尤其进入人眼,因此极大程度地决定了 AR 眼镜的形态和 显示效果,是上述放量逻辑之二中瓶颈突破的关键。目前 AR 近眼显示系统中的成像模组存在多 条技术路线,包括离轴光学类、棱镜类、Birdbath 类、光波导类等等,随着精密光学制造的进步, 自由曲面元件也在其中得到了广泛的应用。
离轴光学类:离轴光学方案由来已久,在用于消费级产品前,常见于对轻量化要求较低的军 方飞行员头盔上,高性能模组的光学设计一般较为复杂,轻量化存在困难。
棱镜类:2012 年应用于 Google Glass 的成像模组就属于棱镜类,此类方案技术门槛和成本 相对较低,但受限于成像模组 FOV 与棱镜体积的正相关,轻量化同样不易。
Birdbath 类:Birdbath 类是当下技术难度、制造成本、显示效果相对均衡的成像模组,近年 在市场上占据着相当大的比重,但目前典型的 Birdbath 结构厚度为 8~25 mm,导致采用此 类方案的 AR 眼镜仍比普通眼镜厚重不少。
自由曲面加持:自由曲面可以在有限的空间内对光波前做出更精细的调控,是成像模组在像 差补偿、厚度控制方面的强劲助力,目前已经在上述多种方案中都得到了应用,但即便如此, 基于传统光学方案的 AR 眼镜仍难以达到普通眼镜的轻量化水平。
光波导类:光波导技术的运用使得成像模组能够突破多项性能指标与轻量化之间的矛盾,其 基于光在轻薄波导中的全反射传输信号,模组厚度可达 3 mm 以内,且耦出时可通过二维扩 瞳在不影响 FOV 的情况下扩大 Eyebox,目前已被业界广泛认为是未来的主流方案,但量产 工艺尚未完全成熟,细分方案也仍存在不同的缺点。
4.2.2 光波导细分方案对比:迭代正值关键期
光波导方案的分类:取决于耦入、耦出方式。使来自显示器的光信号满足光波导内的全反射传输 条件称为耦入,将光波导内的光信号转向并透射向人眼称为耦出。耦入、耦出方式的不同是光波 导方案分类的主要依据。目前,由于扩瞳等方面的优势,属于几何光波导大类的阵列光波导,以 及属于衍射光波导大类的表面浮雕光波导、体全息光波导是 AR 近眼显示领域重点关注的对象。
阵列光波导的耦入、耦出:基于几何光学,通过平面镜反射、棱镜折射或直接倾斜入射等方 式实现耦入,通过沿光信号传输方向排列的部分反射镜阵列(PRMA)实现耦出;由于光每 经过一个部分反射镜就会有部分耦出而部分继续传输,可形成一维扩瞳效果,在此基础上进 行光信号的转向并再次采取“边传输、边耦出”方案即可实现二维扩瞳。
表面浮雕光波导、体全息光波导的耦入、耦出:基于光栅衍射,利用光栅对光振幅、相位的 调控能力实现光线转向,以达到耦入、耦出的目的,两种光波导所采用的耦合器分别为表面 浮雕光栅(SRG)和体全息光栅(VHG),它们是由不同方式制备的折射率周期变化结构; 通过将光信号的能量适当地分配到两个衍射级次中,并增加光栅沿光信号传输方向的长度, 同样可以达到一维扩瞳效果,二维扩瞳则既可以通过和阵列光波导类似的二次扩展实现,也 可以直接通过二维光栅实现。
阵列光波导的优势:性能均衡,显示效果、透过率、光能利用率等多项占优。作为成像模组的一 部分,光波导的耦合器直接影响着整个模组的光学性能。对于阵列光波导而言,由于其基于常规 的几何光学方法实现耦合,信号传输仅依靠光的折射与反射,和相机、投影仪等成熟成像系统的 底层原理非常相似,显示效果良好,彩色图像可以得到高保真的呈现,FOV可达 80°。另外,大 部分阵列光波导的实景透过率可达 85%以上,光能利用率处于 5%~15%区间,漏光问题也较轻微。 阵列光波导的劣势:耦出结构致外观缺陷,量产能力仍有待提高。由于 PRMA 中的每一个镜片都 处在和波导厚度相近的尺度,因此在 AR 眼镜关机时,可能可以从多个角度直接观察到类似条纹 的 PRMA,影响视觉观感。此外,尽管阵列光波导的材料以成本较低的普通光学玻璃为主,但 PRMA 的制造涉及切割、研磨、抛光、镀膜、贴合等多个步骤,工序数量较多,其中部分技术仍 处于发展阶段,例如被广泛认为优于胶合的键合技术,仅有部分厂商实现了突破。目前,严苛的 工艺一致性要求使得阵列光波导的量产良率难以保证,大部分国内厂商的年产能仅处在十万量级。 总之,阵列光波导在光学性能方面没有明显的短板,在 AR 眼镜的三种主流光波导方案中处于优 势地位,量产工艺虽未完全成熟但已有厂商正在突破,在未有更新一代成像模组方案出现实质性 进展前,我们认为该优势地位将为阵列光波导带来较强的放量预期。
表面浮雕光波导的优势:制造工艺成相对成熟,光栅灵活性较高。表面浮雕光波导制造的核心在 于 SRG的加工,包含电子束直写、转印、旋涂、压印、固化、烘烤等步骤,由于部分工序可复用 相对成熟的半导体工艺,在大规模量产方面被寄予厚望。此外,相较于几何光学元件,光栅可以 在有限区域内对光的振幅和相位进行更加灵活、精细的调控,通过二维光栅实现更大范围的扩瞳 就是一个典型例子。 表面浮雕光波导的劣势:光栅原理导致多项固有缺陷。用于衍射可见光的光栅一般是折射率变化 周期和光波长量级相近的微结构,其对光波长和入射角敏感的特性在赋予灵活性的同时也带来了 一些弊端。
偏色:不同颜色的光以相同角度入射光栅将产生不同的衍射角度,这就导致显示受到偏色 (也称彩虹效应)的影响;减小全反射临界角、减小波导芯层厚度、将针对不同颜色光的 SRG 分别嵌入多层波导都是偏色问题的解决方案,但随之而来的是 FOV 的下降、镜片厚度 的增加、结构复杂度的上升等问题。
彩虹纹:由于更小的尺度,光栅耦合器直接可见的问题相对 PRMA 较小,但当外界光照较 强时,会产生明显的环境光衍射,使用户看到彩虹纹。
光效、正面漏光:用于 AR 近眼显示时,光波导、SRG 都是透明的,且对于一个二维信号, 光栅难以完美兼顾所有入射角的衍射级次能量分配,再加之扩瞳后,大范围内的能量均匀分 配本就更加困难;因此,表面浮雕光波导的光能利用率一般低于 1%,且存在正面漏光问题。
表面浮雕光波导的劣势:硬件准入门槛高,国产化仍处在追赶阶段。为了充分利用光能量,SRG 一般为设计自由度更高的倾斜、闪耀或柱状光栅,此类结构的制造难度和门槛要比传统的矩形光 栅更高:基于电子束直写,用于转印的 SRG模板加工时间较长,售价也相对高昂,且大部分设备 受国外厂商掌控,高精度纳米压印的设备和工艺目前也主要依赖于进口。因此,在表面浮雕光波 导的制造方面,国内厂商需要面对前期硬件投入较高的问题。
体全息光波导的优势:低成本、自动化制造预期强。与 SRG 不同的是,VHG 中的折射率周期性 变化不仅体现在二维平面上,还可以体现在光栅的“厚度”方向上,这一看似更复杂的结构实际 上使用的是更简单的制造工艺,大体可分为旋涂、全息干涉曝光、固化、后处理三个步骤,其中最关键的全息干涉曝光正是 VHG 得名的原因。理论上,通过干涉光场直接控制 VHG 结构兼具极 高的精度和效率,且整个制造流程的硬件成本相对可控,也有较大的自动化潜力。 体全息光波导的优势:更强选择性带来优异特性。相比于 SRG,具有更大光栅厚度的 VHG 可以 利用 Bragg 衍射条件实现更严苛的波长、角度选择,进而也得到了更高的单级次衍射效率,再结 合全息干涉曝光这一非接触的加工手段,多个 VHG 可以相对容易地在单片集成且互不干扰。因 此,体全息光波导的光能利用率高于表面浮雕光波导,在 1%~3%之间,且有望为产品带来单片 彩色、高透明、正面不漏光等优异特性。 体全息光波导的劣势:强选择性制约 FOV 及色彩表现,制造仍处于探索阶段。VHG 更强的选择 性虽然带来了部分优异特性,但也导致能够耦入、耦出的光的颜色和波长范围更小,影响了 FOV 和色彩表现。此外,虽然体全息光波导的理论制造成本为三类主流光波导中最低,但其制造的成 熟度目前也最低,业界仍处在探索阶段,材料及相关的工艺参数都是主要的难点。
长短期焦点不同,正值关键时间窗口,供应链、制造工艺为角逐之关键。目前,应用于 AR 眼镜 的最佳光波导方案仍未有定论,结合技术发展现状,我们认为:短期:随着光波导类成像模组制造水平的逐渐提高,搭载光波导的产品会越来越多,尤其是 阵列光波导,一旦工艺一致性问题得到解决,有望凭借可控的量产成本和良好的显示效果催 生出极具竞争力的终端产品;同时,随着高亮度显示器的技术进步,制造成熟度相对较高的 表面浮雕光波导也将有不错的表现。 中长期:随着光波导类成像模组整体量产能力的继续进步,其将进一步蚕食其他成像模组的 市场空间,阵列光波导和表面浮雕光波导的竞争情况将很大程度上取决于先发厂商的布局侧 重以及应用场景的挖掘,后续,体全息光波导也有望凭借量产成本的独特优势崛起并占据相 当的市场份额。 在当下的关键时间窗口,鉴于光波导和 AR 近眼显示的理论基础早已相对清晰,因此供应链水平 以及制造工艺的成熟度将成为相关厂商角逐的重中之重。
4.3 战略卡位准确,元宇宙光学有望贡献新增长
长期前瞻布局、客户基础良好,元宇宙光学具备先发优势。从设立晶景光电研发生产微投影模组 开始,水晶光电早在2009年前后就开始了元宇宙光学领域的布局,在过去的十几年中,公司与多 家国际知名企业建立了元宇宙光学方面的合作关系,且目前已在战略上将其作为未来最重要的增 量。此外,公司与苹果、华为等头部消费电子厂商保持着良好的合作关系,有望在 AR 眼镜方面 凭借合作基础率先完成渗透,并受益于此类厂商品牌影响力带来的终端放量。
手机光学经验有望迁移至元宇宙光学,阵列光波导为优势方向。2023 年,滤光片和微棱镜贡献了 公司光学元器件板块的主要营收增长,特别在微棱镜方面,公司以 ODM 身份与北美大客户进行 了深度合作,并首次实现了大规模、高效率、自动化、信息化的四重反射微棱镜量产。由于阵列 光波导在制造工艺和多项特性要求上与这两类产品有相当程度的相似,我们认为:阵列光波导将 是公司在元宇宙光学领域独特的优势方向。
制造工艺:微棱镜项目产品复杂度极高,需要上百道工艺,光学冷加工中的切割、研磨、抛 光、镀膜、胶合都包含于其中,这些工艺与阵列光波导的制造高度重合;公司完成了北美大 客户对量产规模、一致性的高要求,这也正是阵列光波导量产的全球性难题。
特性要求:滤光片和微棱镜产品中,抑制鬼影、眩光、杂光,以及通过镀膜实现透射/反射 调控都是极其重要的部分,这些特性要求同样存在于阵列光波导的耦合与扩瞳中。
成本控制:通过内部挖潜,公司薄膜光学面板近年毛利率稳步提升,已达 25%,在相近板 块丰富的成本控制经验有望在未来和规模效应相辅相成,促进新板块的良性发展。
合作关系:阵列光波导在全球范围内的先驱者为以色列的 Lumus,其相关技术已被美国多 地的脊柱外科医生以及 A10、F16 战斗机的飞行员使用,自 2011 年开始,公司就与 Lumus 进行了阵列光波导方面的合作,并在 2016 年对其进行了投资;此外,公司与光学玻璃知名 厂商肖特、康宁、旭硝子合作紧密,在对阵列光波导性能起决定性作用的玻璃原材料方面也 有前瞻性布局。
AR 近眼显示方案全面布局,综合竞争力强劲。目前,AR 近眼显示的各类方案仍处在发展阶段, 最终、最佳的技术路线仍存在不确定性。在这样的背景下,公司在成像模组方面进行了较为全面 的布局,降低了在技术未完全成熟的短期以及各类技术迭代竞争的中长期掉队或错过机会的风险。 Birdbath:在光波导方案仍未完全成熟的当下,Birdbath 为极具竞争力的过渡方案,公司能 够提供核心元器件、成像模组和全套解决方案。 衍射光波导:与体全息光波导领先企业 DigLens 开展合作,联合开拓国内市场,表面浮雕光 波导方面亦有研发投入。
(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)
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