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近年來，隨著中國泛半導體產業的蓬勃發展，支撐顯示面板、化合物半導體、光伏、PCB、生物醫藥等行業的關鍵、核心國產高端制造裝備迎來了爆發式的增長，使得滿足上述行業發展需求的國產高端制造裝備對上游供應鏈的需求量也大幅提升，特別是今年以來尤為顯著。作為精密檢測類裝備中的核心子系統，精密/超精密運動模組的市場需求也出現了大幅增長。據不完全統計，2017-2020年上半年國內地區對高端精密運動系統的需求量約為3.5-4.0億元/年，未來在國產化和下游需求的驅動下，預計未來五年市場規模有望達到6億元/年。本文將集中聚焦國內外精密/超精密運動模組進行分析。

高端制造裝備的技術迭代，對精密運動系統的精度、速度、加速度提出了更高的要求。根據精度要求可分為低端、中端、高端和超高端精密運動系統，具體分類如下表所示。高端精密運動系統領域國外進口廠商主要包括美國Aerotech(成立于1969年)、美國Newport(成立于1970年)和德國PI等。中國高端精密運動模組市場主要由境外廠商主導，2020年度Aerotech、Newport和PI等國外廠商占據了接近70%的市場份額，中國廠商占有約30%的市場份額。

精密/超精密運動模組相關技術指標實現的功能

對于精密/超精密運動模組而言，定位精度和重復定位精度是評價其性能能力的主要指標。另一方面，運動直線度、運動行程、運動自由度等數量指標參數決定了系統的精密性、復雜性及難度，同時也是考量運動模組產品技術水平的標準。其中，直線度指標決定了運動系統在運動中的準直性，并直接影響系統平行性與正交性;對于大尺寸、大運動行程的精密運動模組而言，為了保證其結構模態、直線度、平面度、正交性、穩定性等性能，需要具有較高的設計技術與集成工藝技術。因此，通常情況下將精密/超精密運動模組的定位精度、重復定位精度、運動直線度作為對比參數。精密/超精密模塊的定位標準劃分如下：

上述四類產品適用的行業有所不同。通常情況下，低端精度運動模組主要應用于3C行業;中端精度運動模組主要應用于激光加工行業;高端精度運動模組主要應用于顯示面板、PCB行業、半導體及生物基因檢測行業。

精密/超精密運動模組的發展歷史

精密運動模組的發展與大規模應用離不開市場的需求牽引。以直線電機為驅動單元的精密模組、精密運動臺的發展，與市場對精度等級、高速高加速的需求不斷升級密不可分。2012年之前，國內諸如一類XY等多軸定位運動臺，主要以伺服或步進電機為驅動單元，通過絲杠傳動，將電機旋轉運動轉化為載物臺的直線運動，精度等級為幾十微米。

2013年，以蘋果手機的需求為牽引，馬達線、點膠機、玻璃制備、力控測試、HOME鍵測試、揚聲器、視覺、語音識別等細分市場，在長三角與珠三角地區爆發。多年的市場錘煉造就了一大批優秀的自動化設備廠，上述廠商開始逐漸使用直線電機驅動的直線模組及精密運動臺。此時，市場對直線模組的精度需求為10-20微米等級，屬于傳統絲杠傳動精度的極限邊界。因此在這段時間，傳統絲杠傳動模式與直線電機驅動模式之間發生了強烈的博弈。

2015年，隨著激光器的逐漸成熟，大陸地區的激光切割、激光加工等細分市場突起，帶動了諸如玻璃屏幕切割、手機殼激光毛化處理、后視鏡切割、激光打標等細分市場的增長，隨著激光器及其工藝的成熟發展，帶來了對精密直線模組精度需求的提高，對定位精度、重復定位精度、速度、加速度等指標提升了一個等級，精度需求逐漸過渡到5-10微米左右的中端產品精度等級。因此，直線電機驅動的精密直線模組與精密運動臺得以大規模、大批量應用。在此背景下，涌現出一大批直線電機及其模組制造商，極大地加速了國產自動化裝備的發展。

2018年，中興事件的爆發加速了大陸地區半導體設備國產化進程，尤其是后道工藝制程設備。6/8/12英寸硅基晶圓AOI檢測、4/6英寸碳化硅晶圓AOI檢測、芯片分選機等半導體封裝、晶圓wafer隱性切割、檢測設備逐漸進入國內知名的半導體Fab廠，并得以批量應用。由于半導體設備對精度等級的要求較高，因此該細分市場帶動了精密運動模組的精度等級的全面提升，半導體檢測設備所需的定位精度小于5微米，使得半導體設備中精密定位系統幾乎全部采用了直線電機驅動的精密運動模組，預計今年半導體設備對直線電機模組及運動臺的需求量約為0.75億人民幣，并將以每年30%的增幅遞增。

同年，國產OLED屏幕在G5.5世代、G6.0世代、G8.5世代、G10.5世代面板顯示屏的高端制備中成為了大陸地區的Display事業發展中重要且不可或缺的中堅力量。隨著面板顯示行業逐漸向大尺寸、高分辨率、高精度等方向發展，直線電機驅動的精密運動模組在該細分市場中逐漸勝出，淘汰傳統絲杠傳動模式。目前該細分市場中的直線定位系統幾乎被直線電機驅動的精密運動模組所壟斷，顯示面板制備設備中的精密運動系統所需的定位精度小于5微米。預計今年顯示面板設備對直線電機模組及運動臺的需求量約為0.85億人民幣，并將以每年25%的增幅遞增。

2019年，5G技術帶來了巨大的細分市場需求，包括線路板LDI曝光、銅板打孔、顯影、AOI檢測等等。在線路板制備工藝中，最為復雜的即為LDI曝光，據不完全統計，今年PCB板曝光LDI設備的國內需求量為600臺左右，折合約12億人民幣。由于LDI曝光設備對精度要求比較高，精密運動系統所需的定位精度小于5微米，因此驅動單元幾乎全部采用直線電機，預計今年LDI設備對直線電機模組及運動臺的需求量約為1.2億人民幣，并將以每年30%的增幅遞增。

今年，全球性芯片供給不足，先進封裝、先進制程等國產半導體設備需求量陡增，同時對精密運動模組的精度等性能要求也在相應提高，此類半導體設備所需的精密運動系統定位精度在1μm左右。預計今年此類半導體設備對直線電機模組及運動臺的需求量約為0.5億人民幣，并將以每年30%的增幅遞增。

綜上，隨著國內高端制造裝備需求的不斷提升，在國產化進程不斷加速的趨勢下，精密/超精密運動模組具有巨大的市場空間。