2020年中国原子钟行业前景展望,CPT钟是未来最具批量生产和应用前景的产品「图」

一、原子钟行业概述

原子钟是现代量子力学和电子学相结合的产物,它利用原子不同能级之间跃迁所发射或吸收的电磁波频率作为标准,具有高准确和高稳定的特点。根据原子钟里的元素主要分为氢原子钟、铷原子钟、铯原子钟;根据原子钟装置技术,一般常用的原子钟包括:冷原子喷泉钟、原子光钟、CPT原子钟(相干布居囚禁原子钟)等。其中CPT原子钟符合小型化趋势,是未来最具产业前景的原子钟。

原子钟行业分类

原子钟行业分类

资料来源:公开资料整理

原子钟隶属于时间频率行业,原子钟行业的产业链上游包括电子元器件制造业和金属制品业等,下游主要应用于卫星导航、军工、通信等领域。

原子钟行业产业链结构

原子钟行业产业链结构

资料来源:公开资料整理

二、原子钟行业现状分析

原子钟最初本是由物理学家创造出来用于探索宇宙本质的,他们从未想过这项技术有朝一日竟能应用于全球的导航系统上。据中国卫星导航定位协会数据,2020年中国卫星导航与位置服务产业总产值达4033亿元,同比增长16.9%。

2012-2020年中国卫星导航与位置服务产业总产值及增速

2012-2020年中国卫星导航与位置服务产业总产值及增速

资料来源:中国卫星导航定位协会,华经产业研究院整理

目前世界上最准确的计时工具就是原子钟,于20世纪50年代出现。近年来我国原子钟产量持续增长,2020年中国原子钟行业产量达0.85万套,较2019年增长21.43%。

2014-2020年中国原子钟行业产量及增长情况

2014-2020年中国原子钟行业产量及增长情况

资料来源:公开资料整理

2014至2020年期间,我国原子钟行业市场规模由4.84亿元稳步增长至6.67亿元,年复合增长率为5.5%、

2014-2020年中国原子钟行业市场规模及增长情况

2014-2020年中国原子钟行业市场规模及增长情况

资料来源:公开资料整理

相关报告:华经产业研究院发布的《2022-2027年中国原子钟市场竞争格局及未来投资前景预测报告

三、原子钟行业主要生产厂商

总体上看我国目前在高端原子钟市场正处于国产替代的初级阶段。世界上只有少数国家能批量生产原子钟。铯原子钟主要由国外的Symmetricom公司和OSA公司生产,实行出口管制;铷钟是目前批量生产最大和应用最广泛的原子钟产品,能批量生产铷钟的国家包括美国、瑞士、俄罗斯和中国,市场竞争充分。随着国内制造商对铷钟的产业化发展,国内军民用领域的铷钟产品逐步由天奥电子、航天203所等生产的产品所替代。CPT钟是未来最具批量生产和应用前景的产品,国际上目前具备批量生产能力的主要为Symmetricom公司。

各类型原子钟生产厂商

各类型原子钟生产厂商

资料来源:公开资料整理

四、原子钟行业前景展望

CPT原子钟是利用原子的相干布局囚禁原理而实现的一种新型原子钟,由于不再需要微波谐振腔,因此可以做到真正的微型化。CPT原子钟被认为可以集成到一个芯片上,因此也被称为芯片尺度原子钟(chip scale atomic clock(CSAC)),国内也称之为芯片级原子钟。

芯片级原子钟作为一种小型、低功耗、高精度的时间频率设备,具有广阔的应用前景。国外已规模化生产芯片级原子钟,国内目前多家单位也都已研制出了芯片级原子钟的原理样机,但是与国外还存在一定的差距(主要在性能上,国外已实现商品化)。虽然近年来芯片级原子钟技术取得了长远的发展,但是还有多项关键技术需要突破,包括微型原子气室制备技术、微机电系统集成技术和芯片级光学频率梳技术等,芯片级原子钟的稳定性和可靠性尚有提高的空间。

NIST(美国国家标准与技术研究院)提出了下一代芯片级原子钟——芯片级光学原子钟。芯片级光学原子钟的频率更高、准确度更高,它们把时间分割成更小的单位,并且有一个高“品质因子”,有望成为未来重新定义秒的基础。NIST的铷原子气室和两个频率梳是用与计算机芯片相同的方法微加工的,这意味着它们可以支持电子和光学的进一步集成,并且可以大规模生产,这是一条通向商业上可行的紧凑光学原子钟的道路。随着技术的进一步发展,芯片级光学原子钟有可能变得足够小,便于手持使用,最终可能会在导航系统和电信网络等应用领域取代传统的振荡器,成为卫星上的备用光学原子钟。

华经产业研究院对中国原子钟行业发展现状、市场供需情况等进行了详细分析,对行业上下游产业链、企业竞争格局等进行了深入剖析,最大限度地降低企业投资风险与经营成本,提高企业竞争力;并运用多种数据分析技术,对行业发展趋势进行预测,以便企业能及时抢占市场先机;更多详细内容,请关注华经产业研究院出版的《2021-2026年中国原子钟行业发展前景预测及投资战略研究报告》。

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