为了测准一块镜片,蔡司买下了一座地下百米的矿洞

2026-10-22 22:23:395℃
高端光学行业里流传着一个故事。
上世纪90年代,蔡司为了给DUV光刻机制造高精度镜片,据说买下了一座地下百余米的矿洞,把内部改造成真空测量设施,专门用来检测镜片。
这个故事的具体历史细节,目前还缺少蔡司官方资料证实。但蔡司为了测量高端光学元件,确实建造过大型真空测量系统。
为什么测一块镜片,要弄出这么大的阵仗?
因为到了纳米级精度,温度变化、空气扰动、地面振动,都可能影响测量结果。
镜片明明已经加工得很精细,如果测量设备无法准确识别误差,后面的加工就不知道应该修哪里、修多少。
镜片做得够不够准,首先得有能力把误差测出来。
理解了这件事,再看茂莱光学,很多业务就容易串起来了。
这家公司从光学器件起家,逐渐进入镜头、模组和光学系统。半导体、AR眼镜、量检测设备,甚至光通信,看起来是完全不同的行业,背后却都需要高精度光学制造和测量能力。
一、光学制造最难的地方,藏在纳米级测量里
先看一块高端光学镜片有多难做。
普通镜头只需要满足对应的成像要求,但光刻机的投影物镜,要在极其苛刻的条件下控制波前误差和像差。
一块直径几百毫米的精密镜片,某些面形误差指标可能需要控制到纳米级。
1纳米是十亿分之一米,大约只有头发丝直径的几万分之一。
这么大的镜片,误差却要用如此微小的单位来衡量。
还没完。
镜片可能是球面,也可能是曲率不断变化的非球面。加工之后,还要根据光学设计镀上多层薄膜,精确控制反射、透射和光谱性能。
材料、加工、镀膜,每一步都有自己的难题。
但这些工序有一个共同前提:必须知道当前加工结果与设计要求相差多少。
假设镜片某个位置存在微小面形偏差,精密抛光设备能够继续修正。
可如果测量系统判断不准误差的位置和大小,设备就不知道下一步应该怎么修。
加工设备决定能不能修,测量系统决定该怎么修。
干涉仪就是解决这个问题的重要工具。
它利用参考光与被测光之间的干涉信息,计算光程差,再分析镜片的面形误差。
听起来不复杂,实际做起来非常麻烦。
温度变化会让材料热胀冷缩,空气折射率变化会影响光程,微小振动也可能进入测量结果。
所以,高精度测量需要同时解决三个问题:测量设备、测量环境和测量方法。
设备再好,环境不稳定,结果也可能受到干扰。
环境控制得再好,如果仪器标定和误差补偿方法不成熟,也未必能得到可信的数据。
这也是蔡司长期投入高精度测量技术的重要原因。
茂莱光学同样在建设自己的测量能力。
根据2025年年报,公司大口径透镜面形高精度干涉测量项目已经完成样机集成,高精度干涉仪主机系统也完成了首套样机装调与测试。
这里有一个很容易被忽略的指标:测量重复性。
今天测一块镜片,明天重新装夹再测,结果能不能保持一致?
研发阶段偶尔做出一块合格产品,和生产线上持续交付成百上千件合格产品,完全是两回事。
对于精密光学企业而言,稳定测量的能力,直接关系到后面的加工一致性和产品良率。
二、光刻机里有上百片镜片,但能做镜片不等于能做物镜
光刻机可以粗略理解为一套极其复杂的光学投影系统。
光源产生特定波长的光,照明系统调整光束,光线经过掩模之后,再由投影物镜把图形缩小成像到晶圆上的光刻胶中。
整个光学系统有两部分尤其重要。
一部分是照明系统,负责控制光束的均匀性、角度分布和照明方式。
另一部分是投影物镜,直接影响成像过程中的像差、波前误差和畸变。
照明系统里可能包含大量镜片、棱镜、积分棒和其他光学元件。
其中,积分棒负责改善光束的均匀性。
投影物镜的难度则更高。
多片镜片即使各自合格,组装之后也可能因为间距、偏心、倾斜和温度变化,导致整套系统达不到设计要求。
到了高端光刻设备,物镜还涉及复杂的光机结构、主动调节、热管理和系统标定。
所以,光刻机产业链上的能力需要分开看。
能做高精度镜片,不代表能独立制造完整的高端曝光物镜。
蔡司与ASML长期合作,就是产业分工的典型案例。
蔡司承担关键光学系统的研发与制造,ASML则负责把光源、光学系统、运动平台、控制系统等集成为完整设备。
茂莱光学目前已经取得一些具体进展。
2025年年报披露,公司完成了KrF光刻机照明系统高精度镜片的研制,并通过客户实际验证。
KrF光刻使用248纳米波长,对材料、加工和检测都有较高要求。
不过,这项进展对应的是照明系统光学器件,并不能直接等同于完整KrF曝光物镜的量产能力。
这条技术路线还有很长的路要走。
从i线到KrF、ArF干式,再到ArF浸没式,不同系统对材料、镜片、装调和整机控制的要求逐步变化。
一家企业能在其中承担什么角色,最终取决于具体产品通过了哪些验证,以及能否稳定批量交付。
三、茂莱光学已经从卖镜片,走向卖光学系统
茂莱光学有个值得仔细观察的变化。
公司早期以光学器件为主,后来逐渐向镜头、模组和光学系统延伸。
从单片镜片,到几片镜片组成的镜头,再到具有机械、控制、调试功能的完整光学系统,产品集成度在提高。
这会改变供应商与客户的合作方式。
以前客户给出参数,公司把镜片加工好交付。
现在可能需要负责更多设计、装配、标定和系统测试工作。
客户采购的不再只有一块镜片,还包括一部分系统功能。
2026年上半年,茂莱光学实现营业收入约4.27亿元,同比增长33.97%。
其中,半导体应用领域收入占比达到61.26%,同比增长34.65%。
AR/VR检测领域占比13.04%,同比增长168.93%。
半导体已经成为公司最大的下游应用领域。
在半导体业务里,除了光刻机,还有一类非常重要的设备——量检测设备。
比如晶圆表面出现颗粒、划痕、图形异常,设备需要及时识别。
很多缺陷肉眼根本看不见,只能通过特定光学系统获取信号,再交给算法处理。
其中,明场和暗场是两种常见的检测方式。
明场主要利用直接成像或反射光获取图像信息;暗场则通过特殊光路突出缺陷产生的散射信号。
可以想象一下,拿手电筒照一块玻璃。
正面看,有些细小划痕并不明显。换一个角度,让划痕产生的散射光进入视野,就可能更容易发现。
实际半导体检测当然复杂得多,光源波长、照明角度、镜头数值孔径、探测器灵敏度和扫描速度,都会影响最终结果。
茂莱光学的精密光学器件和模组,就能用于这些环节。
2025年年报披露,公司光刻前道缺陷光学量测技术项目已经完成紫外检测系统样机制备与交付,并进入小批量量产阶段。
2026年半年报还披露,与某国际半导体量检测客户的合作进一步深化,相关业务从研发和小批量定制走向了更大规模的产品交付。
从器件向模组延伸,能够增加供应商承担的工作内容,但新的问题也随之出现。
四、收入涨了34%,毛利率为什么反而下降?
茂莱光学2026年上半年的财报,有两组数字值得放在一起看。
营业收入同比增长33.97%。
综合毛利率却降到了40.95%,同比下降8.70个百分点。
归母净利润约为-1342万元。
订单和交付规模增加,为什么没有带来相应的利润改善?
半年报给出了部分原因。
某国际半导体量检测客户的业务规模明显扩大,但相关产品毛利率相对较低,拉低了公司整体毛利率。
同时,公司还对部分产品进行了价格调整。
对于定制化光学制造商,新产品进入批量生产时,研发投入、物料采购、产线利用率和良率,都可能影响单位成本。
如果客户采购量增加,但产品价格下降,或者制造成本仍然较高,利润就可能承受压力。
这里也能看到高端光学制造的另一面。
技术要求很高,客户认证周期很长,并不保证每个产品都能维持较高毛利率。
客户愿意采购,证明产品跨过了一道门槛;能不能把这门生意做得更赚钱,还要看生产效率和成本。
未来业务规模继续扩大时,产品结构、毛利率、存货和经营现金流,需要结合起来观察。
五、AR眼镜和CPO,看起来不相关,却有一部分技术可以共用
茂莱光学的AR/VR检测业务还有一条值得研究的技术延伸。
AR眼镜和CPO,一个面向显示,一个面向高速通信,使用场景完全不同。
但它们都可能涉及光波导、精密定位和光学检测。
先说AR眼镜。
采用光波导方案的眼镜,需要把显示光耦入波导结构,在其中传播,再将光送入人眼。
光学系统必须保证图像清楚、亮度均匀、畸变可控。
茂莱光学2025年年报披露,公司中大视场AR光波导综合性能检测站已经完成样机调试和软件算法集成,并开展小批量测试。
这类设备需要测量光波导的成像性能,判断其是否满足设计要求。
CPO面对的是另一个问题。
光芯片、光波导与光纤之间需要建立高效的光学连接。
如果光束位置或角度发生偏差,就可能造成耦合损耗增加。
因此,CPO相关制造和封装环节需要精密对准、光功率检测以及可靠性验证。
一些方案会利用微V型槽定位光纤,另一些方案则通过主动调节来寻找更合适的耦合位置。
茂莱在AR光波导检测、精密光学测量和系统装调方面的技术积累,可以成为进入相关领域的研发基础。
不过,AR检测主要关注成像质量,CPO封装还要解决耦合效率、温度稳定性和长期可靠性问题。
技术能够迁移,不意味着整套设备可以直接拿来使用。
从具备技术基础,到开发出合格产品,再到客户认证和量产交付,中间还隔着不少工序。
CPO相关业务目前仍需要更明确的公开产品进度和收入数据。
六、为什么高精度光学产能没办法迅速复制?
2026年10月14日,ASML公布第三季度业绩,收入约116.62亿欧元,毛利率达到57.5%。
全球高端半导体制造设备仍在持续投入产能。
但设备需求增加,并不代表上游精密光学企业能够立即扩大交付。
普通制造业扩产,增加机器、厂房和工人,往往就能提高产量。
高精度光学制造还要解决测量环境、工艺参数、工程人员以及产品一致性的问题。
今天做出一块合格镜片,明天再做一块,误差能不能保持在相同范围?
换一批原材料、换一台加工设备,最终结果能不能保持一致?
生产线上的精抛、镀膜、测量和装调,哪一道工序跟不上,都可能限制整体交付。
这也是为什么高端光学企业需要长期积累制造经验。
产能扩大之后,设备折旧、人员投入和材料库存也可能增加。如果良率和产线利用率没有同步改善,收入增长未必能马上体现为利润。
茂莱光学目前已经从单个器件延伸到镜头和光学系统,产品越来越复杂,对制造能力的要求也在提高。
2026年上半年,公司收入增长明显,毛利率却承受压力。
未来能否改善,要看产能利用率、产品结构、制造成本以及批量交付情况。
七、镜片能测到多准,和公司能赚多少钱,是两道不同的题
再回到开头的蔡司故事。
无论地下矿洞的具体细节是否属实,蔡司长期建设复杂测量系统这件事,已经足以说明高端光学制造对测量能力的依赖。
茂莱光学正在建设自己的精密测量与光学制造体系,也已经把产品应用到半导体设备、AR/VR检测等领域。
干涉仪、光学镜片、检测模组,看起来是不同的产品,背后需要的是长期积累的加工、测量和系统集成能力。
但技术进步之后,还有客户认证、规模化生产、成本控制和稳定交付。
2026年上半年,茂莱光学收入增长约34%,毛利率却下降近9个百分点。
这个反差很具体。
一块镜片究竟有多精确,可以交给干涉仪去测。高精度光学技术最终能留下多少利润,还得交给财报去回答。
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