铌酸锂满足这两种需求。
纳米级薄膜铌酸锂作为一种新材料，可作为硅基芯片的衬底材料，提高性能；
同时，铌酸锂也因其优异的电光效应，成为学术界推荐的光学芯片的基础材料。
美国国防部在一份报告中评论道：“如果电子革命的中心以使其成为可能的硅材料命名，那么光子革命的发源地很可能以铌酸锂命名。”
对于中国来说，新材料和光学芯片是弯道超车的关键要素，铌酸锂现在和未来都将被赋予重要责任。
精简版：
芯片制造受体积、功耗、成本制约，产业发展面临瓶颈。
解决这个问题有两种途径：短期内，依靠新材料提升芯片性能； 长远来看，期待光学芯片，开创光子时代。
铌酸锂满足两个需求：一方面，将其与硅芯片键合，实现新工艺； 另一方面，它是科学界推荐的理想的光学芯片基础材料。
02、谁让中国铌酸锂产业陷入困境？
铌酸锂之于光通信就像硅之于半导体一样。
1964年，美国、苏联、英国等国先后掌握了厘米级铌酸锂晶体的合成技术。 几乎在同一时间，激光器和光纤大量生产，你在使用电话线上网时经常遇到的“猫”诞生了——铌酸锂转换和恢复计算机的电信号和计算机的光信号。嘀嘀声中，网页缓缓显示。
我国对铌酸锂的研究始于1970年，还不算太晚。 甚至在1980年，南开大学与西南技术物理合作的研究成果就是掺镁铌酸锂晶体，被誉为“中国之星”。
只是我国铌酸锂产业发展遭遇了两次挫折——
第一次被国外公司技术突破后，错过了原有领先技术的持续研发。
20世纪90年代，南开大学研制出“光学全息存储器”原型，并成功将存储吞吐量提高到10T/cm²，比当时主流软盘的容量高出1000倍。 遗憾的是，随着新千年的到来，机械硬盘存储技术和容量的突破，这项世界领先的科技成果在实用优先级上不断被降低。
紧接着，在通信行业，中国遭遇瓦森纳协议，关键生产设备被禁运、禁止。
与芯片行业一样，在铌酸锂光学芯片领域，中国也遇到了熟悉的公式——“卡脖子”，就连受限部件也一样——高精度光刻机。
我国光刻机产品仍处于中低端领域，高端突破仍在路上。 木桶效应下，硅基芯片的缺点也成为我国光芯片落地的障碍。
03、全球铌酸锂组件行业市场格局如何？
铌酸锂作为一种材料，有着广阔的前景。 不过，目前铌酸锂组件市场形势较为悲观。 这也是我国铌酸锂行业“卡壳”最严重的环节。
前面已经提到过乐观的点：物质优势，符合趋势，技术上还有潜力可挖。
悲观之处在于“三高”：市场集中度高、企业集中度高、技术研发难度高。
调制解调器图片来源：
先说市场集中度。 很多人会觉得市场集中度高是不是行业成熟的标志？ 对于一般的toB行业来说是这样，但对于半导体行业来说却恰恰相反。
以芯片行业为例。 早期崛起的Intel和AMD都具备设计和生产能力。 通过IDM模式（以及垂直整合制造），他们垄断了市场。
如今，原本打零工的台积电已经放弃设计转而专注生产，在资本支出和芯片制造工艺上都超越了英特尔。 AMD通过将生产转移到台积电，抢占了更多的市场份额。
铌酸锂组件市场目前正经历芯片行业的早期阶段。 高品质铌酸锂调制解调器（非薄膜）行业一直被美国公司和日本富士通公司垄断，两家公司占据90%以上的市场份额。
作为文末的主要配角，这里简单介绍一下：这家公司一直是全球最大的光器件供应商之一，其最大的两大客户是苹果和华为。 2018年，通过收购排名第三的公司，成为全球铌酸锂组件市场份额第一。
二是企业集中度。 像富士通这样IDM模式的垄断企业业务整合度高、技术壁垒厚，率先抢占了相对成熟的铌酸锂下游应用。 其中包括光通信、光纤传感、光纤陀螺仪、有线电视、视频传输和光学芯片。
两个层面的高度融合，进一步增加了铌酸锂本来就很高的技术门槛。
当前，光纤通信对超高速、超长距离的信息传输产生了新的需求，5G基站的密度进一步增加——调制解调器也在不断迭代。 原晶铌酸锂在速度、体积和功耗方面都面临瓶颈。 薄膜铌酸锂将成为主流，也是急需突破的技术。
铌酸锂调制解调器（上）、薄膜铌酸锂调制解调器（下）
图片来源：王成博士、张勉博士
然而，垄断性的IDM企业更多地会从成本角度考虑问题——成熟的产线意味着被动的研发。
比如，在薄膜铌酸锂的大趋势下，他们宁愿选择挖新坑——用未来潜力远不及铌酸锂的磷化铟作为替代品来填充高速光调制器市场。 薄膜铌酸锂生产线如约出售（行为值得批评，但结果却叫好，下文会详细分析）。
对于中小企业来说，在资本和技术密集型的铌酸锂组件行业，先发企业占据着较高的地位，后来者追赶的难度很大。 狭窄的市场份额影响收入，而收入与研发直接相关。
中国铌酸锂调制解调器市场之所以陷入“卡壳”困境，正是因为长期被富士通和富士通占据主导地位。 本土企业没有生存空间。
铌酸锂属于小众领域，专业人才稀缺。 然而，领先的IDM公司却通过收购、兼并、资本优势“招揽”了大部分核心技术人员。
别急着叹气。 在芯片行业，有台积电超越巨头英特尔的教训。 中国铌酸锂组件企业也在美国的“友好打压”下等待突破的机会。
04、“华为的冬天”为何给中国制造带来突破？
华为的每一次低谷，都为中国制造业留下突破的窗口。
2001年第一个冬天，华为卖掉了自己苦心培育的“大太子”安盛电气，最终卖掉了中国工控行业的“华为集团”：市值10家A股上市公司超过1800亿。
2019年，华为又经历了一个冬天，但另一家本土企业光库科技抓住机遇，购买了一条高速铌酸锂调制解调器生产线。
当年5月，美国将华为列入实体名单，随后切断了芯片和各种配件的供应。 但华为通过提前备货芯片和寻找替代供应商，成功渡过危机，三大业务不减反增。
华为2019-2020年财报图：魔方知识制造局
相反，美国企业却遭到了搬起石头砸自己的脚。
例如，前面提到的铌酸锂元件垄断公司是全球市场份额最大的光器件公司之一。 其手机光器件业务总销售额的15%来自华为。
根据裁芯令，华为将富士通和住友两家日本公司纳入其供应商名单，以填补空白。 然而，他失去了第二大客户，只能向美国总统喊三声“爸爸”（跌倒！跌倒！跌倒！）。
2019年第二季度销售额比预期下降12%； 3个交易日内股价下跌22.55%； 2019财年净利润下滑至亏损3640万美元。
为了挽回亏损，2020年，其将意大利铌酸锂高速调制解调器产品线，以及相关库存和资产出售给中国本土公司光库科技。
对于中国光器件市场来说，此次收购意义重大——此前，中国电信级铌酸锂高速调制解调器完全依赖富士通进口产品，现在终于有了国产替代品。
光酷科技收购这条生产线几个月后，华为投资了一家名为德清华英的电子公司。 后者的主要研发产品是铌酸锂晶片。
“卡脖子”状况得到缓解，自主研发进程开始。
05.国内铌酸锂行业有哪些专业化、新型企业？
专精特新企业是我国制造业突围的利器。 他们聚焦垂直领域，依靠技术研发和工艺积累，一次又一次完成从0到1的突破，谱写了国产替代过程的序幕。 立方智造局发现，目前有11家专精特新企业进入铌酸锂行业细分赛道。
中国铌酸锂行业专专特新专精特新小巨人企业
信息来源：企查查专精特新小巨人企业暗企图：魔方知识制造局
06.中国对铌酸锂产业有哪些政策规划？
今年是铌酸锂调制器发展目标的验收年。 根据中国电子元件行业协会2017年底发布的《中国光电器件产业技术发展路线图（2018-2022年）》，今年国产铌酸锂调制器市场份额将达到30%。
“十四五”对“信息光子技术”和薄膜铌酸锂新材料提出了要求。 魔方智能提炼出以下三个关键点：
1、产学研结合，构建开放共享的纳米级薄膜铌酸锂光电子加工技术平台；
2、建设薄膜铌酸锂光器件工艺生产线，开发薄膜铌酸锂电光调制解调器等器件；
3、开发薄膜铌酸锂光电芯片耦合封装技术。
光纤图像来源：
我们再来看看接手生产线的光酷科技。 本次定向增发后，光酷科技变更控股股东，实际控制人变为珠海市国资委——国家队机载铌酸锂调制器赛道。
国资入驻后，光酷科技启动了“铌酸锂高速调制器、芯片研发及产业化”项目，分为芯片研发设计及封装、测试和生产两部分，向国际主流IDM模式。
值得一提的是，光酷科技收购生产线后，需要对相关客户进行重新认证。 目前，光酷科技的铌酸锂产能主要释放在非通信领域。 不过，获得认证只是时间问题，国产替代已然指日可待。
07.中国缺乏铌。 如何突破上游原材料的制约？
回到铌酸锂的来源，地壳中铌矿的自然储量仅有420万吨，是一种极其稀缺的矿物。 铌矿主要分布在巴西和加拿大，自1950年以来两国一直是世界上最大的两个铌精矿生产国。
我国铌矿紧缺，铌矿主要分布在内蒙古、新疆、江西等地，但大多与钽矿伴生，品质较差。 因此，保障铌矿储量，中国需要通过对外投资来解决问题。
巴西拥有世界上最大的两个铌矿床，占世界总产量的75%。 米纳斯吉拉斯州的矿山属于巴西矿业冶金公司，2013年该公司曾控制全球85%的铌产量； 另一个属于英美资源集团。
2011年，中国中信、鞍山钢铁、宝钢、首钢、太钢共同组建中国联合体公司，并以19.5亿美元完成收购巴西矿冶公司15%股份。 但当时收购的主要目的是用于合金生产、汽车制造、油气管道、大型桥梁、高层建筑、飞机发动机等领域。
如今，依赖这两种材料的铌酸锂、薄膜铌酸锂调制解调器以及各个行业领域的光学器件已全面覆盖国土安全、医疗检测、高能物理、工业检测等领域。 可以说，在铌酸锂生产端，对铌矿石的需求不仅迫切，而且使用量巨大。
但2021年我国商用铌酸锂调制解调器进口比例仍为90%，国内铌酸锂行业铌矿稀缺感知尚未明显。 但随着未来国产替代全面铺开，龙头厂商纷纷涌现，我国需要聚焦电子时代，提前布局，打破上游矿产资源成为最大制约因素的魔咒。光器件产业发展。
08.铌酸锂材料及组件在未来6G网络中将发挥什么作用？
6G将通过一体化基站组网，最终实现“万物互联”。 但与5G相比，6G波长更短，需要配备更多基站，才能保证信号源无处不在，满足日常使用需求。
有日本专家预测，一个国家的6G升级所需的基站数量必须达到人口的10倍。 在中国，部署6G将需要140亿个基站。
未来，你会看到基站安装在路灯、标志、公交车和其他基础设施上。 6G时代基站的体积也将从5G的“冰箱”缩小到“手机”大小。
6G概念图来源：
光器件的需求和尺寸自然会因此发生质的变化，薄膜铌酸锂将成为未来6G基站的核心材料。
除了基站应用之外，铌酸锂还出现在光学全息存储器中。 6G时代，地球上的每一粒“沙子”都有自己的编号和信息，服务器硬盘的吞吐量将直接呈指数级增长。 根据目前的理论：世界上所有在线信息的总和每两年就会翻一番。
这让高带宽、大容量的铌酸锂出现在6G云边缘网络中，成为元宇宙信息处理的把关人。
结尾
对于中国铌酸锂产业，立方智造局感叹其曾经“起得早，赶到了晚市”——20世纪90年代，南开大学就已经研发出具有科幻感的“光学全息存储器”，只是因为国外在机械硬盘技术取得突破之后，这项技术却没有进一步的发展。 这是一个由先行者主导和垄断的时代。
中国虽然是后来者，但在政策的引导和专业化、新型企业的坚定推动下，仍然走在突围之路上。 目的是改变现状，实现国产替代，从而惠及全球产业链。
一个国家制造业的发展道路取决于企业追求利润和政策追求利益两种力量的拉锯战。
中国选择了后者。
