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2021年全球及中国红外热像仪行业市场分析预测及投资战略可行性研究

2021全球及国红外热像仪行业市场分析预测及投资战略可行性研究

 

(1)红外热像仪行业的发展阶段、基本特点、主要技术门槛:红外热成像技术最早运用在防务领域,在特种装备上有极高的应用价值,其最重要的应用是夜间观察和目标探测。红外热像仪是利用红外热成像技术将被测目标的红外辐射能量转变为红外热像图。自上世纪70年代起,欧美一些发达国家先后开始使用红外热像仪在各个领域进行探索。随着红外成像技术的发展与成熟,各种适用于民用的低成本红外成像设备出现,其在国民经济各个领域发挥着越来越重要的作用。

在防务领域,红外热像仪以被动的方式探测物体发出的红外辐射,比其他带光源的主动成像系统更具有隐蔽性。鉴于其隐蔽性好、抗干扰性强、目标识别能力强、全天候工作等特点,红外热像仪被广泛应用于侦察、监视和制导等特种装备上,主要用途包括坦克、装甲车等特种车辆的夜视,反坦克个人携带式武器,单兵夜视装备,飞机和导弹武器,特种舰艇夜间识别和射击指挥(雷达、激光、红外复合)系统等。特种装备类红外产品从上世纪70-80年代起就逐步应用于海陆空战场,经过多年的技术迭代及产品换代,目前红外产品在美国、法国等发达国家防务领域的普及率较高,市场趋于稳定。同时,西方发达国家对于红外成像采取严格的技术封锁及产品禁运政策,也制约了全球防务市场规模的大幅增长。预计2023年全球防务红外市场规模将达到107.95亿美元。目前国际特种装备类红外热像仪主要被欧美发达国家企业主导占据,因各国保持高度敏感性,限制或禁止向国外出口,大部分市场集中在欧美地区。与国际市场相比,我国的防务红外市场由于底子薄,仍处在大力追赶阶段。

近年来红外热像仪在我国防务领域的应用处于快速提升阶段,包括单兵、坦克装甲车辆、舰船、飞机和红外制导武器在内的红外装备市场将迎来快速发展阶段。国内特种装备类红外热像仪市场属于朝阳行业,行业渗透率较低,未来发展空间广阔。我国特种装备类红外市场的市场总容量达300亿元以上。

在民用领域,随着技术的发展以及产品成本和价格的降低,红外成像的应用场景更加广泛,涵盖安防监控、个人消费、辅助驾驶、消防及警用、工业监测、人体体温筛查、电力监测、医疗检疫等诸多领域。红外热像仪行业已充分实现市场化竞争,各企业面向市场自由竞争。红外热像仪在民用市场的快速增长主要来源于产品成本下降带来新应用领域的不断扩大,随着红外热像仪在电力、消费、建筑、执法、消防、车载等行业应用的推广,民用红外热像仪行业将迎来市场需求的快速增长期。预计2023年全球民用红外市场规模将达到74.65亿美元。2024年全球非制冷民用红外市场规模将达到44.24亿美元。随着我国经济持续发展,国内红外成像产品价格的逐步降低及应用的普及,市场对于红外热像仪的需求也日趋旺盛。

由于红外热像仪产品应用领域广泛,且能为人们生产生活提供极大的便利性,未来对红外热像仪的市场需求将会保持持续稳定的增长态势。除了传统应用行业外,未来将有更多新兴市场需求成为红外成像市场新的增长极。

随着近年的发展,我国红外热成像行业的研究开发能力有了长足的进步。红外热像仪的研制与开发涉及到光学、电子、计算机、物理学、图像处理、新材料、机械等多个学科,研制的难度较高,因此仍旧面临着技术壁垒、人才壁垒、资质壁垒等瓶颈。

中金企信国际咨询公布的《2021-2027年中国红外热像仪市场竞争战略研究及投资前景预测报告

(2)技术壁垒红外热像仪(包括芯片探测器)的研发、生产过程中需要运用到基础物理、材料、光学、热学、机械、微电子、计算机、软件、图像处理等多个学科领域的知识,技术含量高;另外,红外热像仪的生产过程包括流片、封装、测试、标定、检验等,需要拥有专业化、高投入的工艺技术平台;再加上红外热成像技术仍属于应用拓展阶段,新的应用市场不断涌现,产品研发要有较为雄厚的技术储备作为基础,以尽量缩短研发周期,快速推出适应新市场需求的新型产品,从而占领新的市场。这对红外热像仪厂商的技术积累提出了较高要求,而对于本行业的新进入者也形成了较高的技术门槛。

(3)人才壁垒红外热像仪(包括芯片探测器)研发、生产的技术综合性要求厂商需要有多领域的人才储备,例如专门的集成电路设计人员、MEMS传感器设计人员、封装测试人员、红外光学系统设计人员、软件设计人员、信息处理电路设计人员、整机系统设计人员等。国内相关技术的研发人员总体数量偏少,行业新进入者同时获得相关各个领域的人才具有相当难度。另外将其聚集、磨合、形成团队力量并开发出新产品也要经过多年的实践。同时,一些关键工艺岗位也需要经验丰富的技术工人才能胜任。因此,本行业对新进入者具有较高的人才壁垒。

3)资质壁垒民用领域的部分行业对于红外热像产品的生产销售也要求通过相应的资质认证,如专业从事医疗检疫用的医用红外热像仪生产厂商需要获得《医疗器械生产企业许可证》等。根据国务院、中央军委发布的《武器装备科研生产许可管理条例》,提供特种装备类红外热像产品的厂商首先需通过相应的保密资格认证、质量管理体系认证、武器装备质量管理体系认证等相关认证并取得相应资格或证书;另外还需具有装备承制单位资格认证、武器装备科研生产许可等资质。上述资质要求对行业新进入者构成较高的进入门槛。

(4)全球防务市场竞争状况:由于红外热像仪的特殊敏感性,特种装备类产品往往以国家为单位实施产品和技术垄断,尤其各技术领先国对特种装备类红外热像产品和技术高度保密,导致不同国家的红外热像仪企业之间在防务领域一般不会产生直接的市场竞争。具体来看,本行业的竞争主体集中在美国、法国、英国和以色列等国。其中美国以强大的科研优势保持领先,在国际特种装备市场占据绝对主导地位。

在全球民用市场领域,美国FLIR公司以其市占率和销售规模占据行业龙头地位,此外Lynred、DRS、BAESystems、L-3以及FLUKE等其他主要欧美企业也有不错表现。一直以来,北美市场占据了全球红外热像产品强势份额,欧洲和亚洲市场则处于快速发展阶段。但随着中国红外热成像厂商在产品研发和科技创新上的持续发力,最近几年中国红外企业在全球的市场份额迅速扩大,这将重塑全球红外行业竞争格局。

(5)国内非制冷红外市场竞争状况非制冷红外成像行业具有较高的资质壁垒和技术壁垒,属于集光学、集成电路设计、传感器设计、MEMS工艺、计算机和物理学等多个学科为一体的技术密集型行业,行业具有较高的技术门槛。受技术发展阶段所限,以往我国相关厂商主要依赖进口红外探测器或热成像机芯进行整机组装。由于探测器或机芯成本占整机总成本的比例较大,过去国内非制冷红外产品企业在国际主流市场上并不具备真正的竞争力。

近年来,国内非制冷红外行业经过多年的发展和技术积累,已经具备红外探测器的自主研发及量产制造能力,目前国内非制冷红外行业已经掌握了从红外芯片、红外探测器、热成像机芯模组到红外热像仪整机产品的全产业链生产能力。根据中国产业信息网数据,全球只有美国、法国、以色列及中国等少数国家掌握了非制冷红外探测器的产业化生产能力。

我国从事红外成像探测器科研生产的单位可以分为科研院所和企业两部分。国内科研院所如上海技术物理研究所、中国电子科技集团公司第十一研究所和昆明物理研究所主要从事制冷光子型焦平面探测器技术开发,并不从事非制冷红外成像芯片技术开发。企业方面,国内从事非制冷红外技术产品研制、生产和销售的单位近5年来技术进步较大,拥有非制冷红外探测器自主研发生产能力的企业主要包括本公司、高德红外、大立科技、海康微影等。

(6产业发展前景:目前国际上仅美国、法国、以色列、中国等少数国家掌握非制冷红外芯片设计技术,国外主要供应商对我国存在一定的出口限制。未来国内红外热像仪产业发展前景分析:

1、技术创新向小像元间距、晶圆级封装、ASIC集成等方向发展随着非制冷热成像产品在安防、测温、汽车和个人视觉系统中的广泛应用,市场对热成像模组的分辨率、功耗、体积和价格提出了新的要求,更大面阵规模、更小像元间距、更小封装体积、更高集成化日益成为主流发展方向。

当前,业内非制冷红外芯片像元尺寸从最初的35μm迅速发展到了目前主流的12μm,并在向更小尺寸发展。小像元尺寸的优势在于,更小像元尺寸是缩小芯片尺寸,降低芯片成本,进一步满足热成像模组小型化、集成化需求的基础。另外,相同焦距光学系统下,像元尺寸越小,空间分辨率越高,并且对于同一物体,像元尺寸越小辨识距离越远。因此,小像元尺寸是技术创新的主流方向。当前,业内红外探测器较多采用金属封装、陶瓷封装技术。这两种封装方式是将晶圆切割为单个芯片后进行单芯封装,随着晶圆级封装、3D封装的逐步成熟,部分业内企业已实现先整体封装后进行切割的封装工艺,新的封装工艺能够大大提高规模效应和生产效率,有效降低封装成本。此外,晶圆级封装能够大幅度减小探测器的封装体积,满足热成像模组小型化、轻量化的需求。因此,基于晶圆级封装的先进技术创新成为主流发展方向。

目前,红外成像产品的信号和图像处理电子器件主要还采用FPGA方式。近年来,行业内采用ASIC芯片集成方式替代传统成像模组的FPGA方式,显著减小了成像模组尺寸,降低了成像模组功耗,降低了量产成本。未来,随着采用ASIC集成方式的产品量产,规模化效应凸显,更多的业内厂商将会采用此种技术,ASIC芯片集成将为未来技术发展趋势。国内相关企业的研发投入在过去几年内大幅度提升,未来,随着国内企业创新能力的加强,会有更多的与生产流程相关的技术进步,进一步降低生产环节成本,从而降低供给成本。

2、新兴民用领域需求快速增长

目前国内红外热像市场实际年需求与潜在需求存在较大的差异,造成这种差异的主要原因为红外探测器乃至红外热像仪的成本和售价较高。未来,随着红外产品价格下降,性价比提升,未来市场普及率将进一步提升,尤其是对价格更为敏感的民用消费类领域。

国际市场上,新兴经济体的快速发展,红外热像仪成为民用领域的重要消费市场,红外热像仪可以应用于新兴经济体中的安防监控、智慧城市、物联网等领域,需求广阔;在国内市场上,随着我国经济结构调整与经济持续增长,红外热像仪将在工业现代化进程中发挥更大的作用,例如应用于现代化工业生产中的工业检测、AI、检验检疫、消防等领域。随着产业结构升级及消费水平提高,未来,我国民用红外热像仪将更多的应用于汽车辅助驾驶、个人消费电子及物联网等新兴领域,市场规模在不断扩大,需求空间广阔。

3、“国产化”成为主流非制冷红外焦平面阵列探测器是从20世纪80年代开始,在美国军方的支持下发展起来的。由于非制冷焦平面探测器在防务方面的诸多应用,美国对中国一直实行严格的禁运措施。美国厂商在中国大陆仅出售热成像仪整机,或者在分辨率、帧频等方面有限制条件的热成像机芯组件。

法国的红外探测器可以对中国出口,但实施最终用户许可制度,并且在高端产品严格限制。国内过去主要在高校等研究机构进行一些材料、传感器和读出电路技术相关研究,但一直未能实现国产化批量供货。从2014年以后,国产红外探测器已经在国内民用和防务多个领域达到广泛应用,成为替代进口产品的主力军,为红外行业快速发展奠定了基础。

4、非制冷红外热像装备在防务领域应用快速提升非制冷红外成像产品在防务上的应用主要是瞄具、夜视头盔、手持式的夜视装备、车载夜视装备、无人机光电吊舱以及反坦克导弹的导引头等。因为非制冷红外成像产品本身性价比高、体积小、重量轻、功耗低,便于使用和维护,逐步在防务领域内加速应用。而且随着具备高性能、低功耗、体积小等优势的全国产化红外热成像产品的推出以及晶圆级封装等非制冷红外探测器制造技术的发展应用,非制冷探测器成本大幅下降,也将促进先进的非制冷红外热像装备在防务领域应用的快速提升。

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