摘要：原子鐘作為信息技術(shù)的重要支撐技術(shù)，在國防科技領(lǐng)域、國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會生活中具有舉足輕重的作用。隨著新興行業(yè)快速發(fā)展，我國原子鐘行業(yè)市場持續(xù)擴(kuò)張，市場規(guī)模從2017年的5.56億元增長至2021年的7.24億元，年復(fù)合增長率為6.82%。據(jù)統(tǒng)計，2022年我國原子鐘行業(yè)市場規(guī)模同比增長11.2%至8.05億元。

一、定義及分類

原子鐘是一種利用原子、分子能級差為基準(zhǔn)信號來校準(zhǔn)晶體振蕩器或激光器頻率，以使其輸出標(biāo)準(zhǔn)頻率信號的一種裝置。根據(jù)原子鐘里的元素來分，原子鐘主要可以分為氫原子鐘、銣原子鐘、銫原子鐘以及CPT原子鐘。其中CPT原子鐘符合小型化趨勢，是未來最具產(chǎn)業(yè)前景的原子鐘。

二、行業(yè)政策

原子鐘主要用于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、通信、地球科學(xué)、天文等領(lǐng)域，為促進(jìn)原子鐘行業(yè)發(fā)展，我國發(fā)布了一系列政策。2023年7月，四川省經(jīng)濟(jì)和信息化廳等五部門印發(fā)《關(guān)于推動衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實施意見》，提出要研究以量子物理為基礎(chǔ)的原子鐘、原子磁場傳感器、原子陀螺儀、微型量子PNT（定位、導(dǎo)航、授時）等關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)原子鐘及衛(wèi)星授時板卡、終端、設(shè)備等系列產(chǎn)品，夯筑技術(shù)優(yōu)勢，搶占高端價值鏈。2024年1月，工業(yè)和信息化部等七部門印發(fā)《關(guān)于推動未來產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實施意見》，提出要聚焦空天、深海、深地等領(lǐng)域，研制載人航天、探月探火、衛(wèi)星導(dǎo)航、臨空無人系統(tǒng)、先進(jìn)高效航空器等高端裝備，加快深海潛水器、深海作業(yè)裝備、深海搜救探測設(shè)備、深海智能無人平臺等研制及創(chuàng)新應(yīng)用。

三、發(fā)展歷程

中國原子鐘行業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段，分別是1950-1970年的早期探索與起步階段、1970-2000年的技術(shù)停滯與恢復(fù)階段以及2000年至今的技術(shù)突破與創(chuàng)新階段。1963年北京大學(xué)與電子工業(yè)部第十七所開始合作研制光抽銫汽室頻標(biāo)，這是我國原子鐘研制的起點。1972年在電子工業(yè)部的要求下，北京大學(xué)漢中分?；謴?fù)了量子頻標(biāo)研究。1973年中國科學(xué)院上海光學(xué)精密器械研究所在國榮燈具廠的協(xié)作下研制成功了國內(nèi)第一臺桌上儀器型光抽運汽室頻標(biāo)，這是我國首次將國產(chǎn)原子鐘付諸實用。進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著國家科技實力的增強(qiáng)和對高性能原子鐘的迫切需求，原子鐘行業(yè)迎來了新一輪的技術(shù)突破和創(chuàng)新。2021年三臺激光抽運小銫鐘在國際標(biāo)準(zhǔn)時間計算中取得了權(quán)重，為國際標(biāo)準(zhǔn)時間建立和保持做出了貢獻(xiàn)。

四、行業(yè)壁壘

1、品牌壁壘

原子鐘行業(yè)中原有的企業(yè)通常已經(jīng)建立了自己的品牌形象和市場認(rèn)知度，而新進(jìn)入者在這方面往往缺乏優(yōu)勢。品牌和市場認(rèn)知度對于客戶選擇產(chǎn)品具有重要影響，新進(jìn)入原子鐘行業(yè)的企業(yè)需要投入大量時間和資金來建立和提升自己的品牌和市場認(rèn)知度。

2、資金壁壘

原子鐘的研發(fā)和生產(chǎn)需要投入大量的人力、物力和財力，包括高精度設(shè)備、先進(jìn)工藝、測試平臺、技術(shù)研發(fā)等，這些都是需要大量資金投入的。因此，資金短缺或者規(guī)模較小的企業(yè)往往難以承受這樣的投入，這在一定程度上限制了原子鐘行業(yè)的競爭和發(fā)展。

3、人才壁壘

原子鐘技術(shù)具有高度的專業(yè)性和復(fù)雜性，需要深厚的物理學(xué)、電子工程和精密制造技術(shù)基礎(chǔ)，對技術(shù)人才提出了較高的要求。國內(nèi)的大學(xué)和研究所開設(shè)原子鐘相關(guān)專業(yè)的較少，導(dǎo)致原子鐘相關(guān)專業(yè)方面的人才緊缺。這使得新進(jìn)入原子鐘行業(yè)的企業(yè)在技術(shù)門檻上面臨巨大的挑戰(zhàn)。

五、產(chǎn)業(yè)鏈

1、行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈分析

原子鐘隸屬于時間頻率行業(yè)，原子鐘行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈上游主要為原材料，包括電子元器件、金屬制品等。產(chǎn)業(yè)鏈中游主要是原子鐘制造。產(chǎn)業(yè)鏈下游主要是制造業(yè)，信息傳輸、軟件和信息技術(shù)服務(wù)業(yè)，科學(xué)研究和技術(shù)服務(wù)業(yè)等。

原子鐘行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈

電子元器件

無錫夏普電子元器件有限公司

深圳市微容電子元器件有限公司

深圳市瑞隆源電子有限公司

上海賽濱特種電子元器件有限公司

艾爾康電子元器件（韶關(guān)）有限公司

慶邦電子元器件（泗洪）有限公司

福建福晶科技股份有限公司

中國振華(集團(tuán))科技股份有限公司

廣東領(lǐng)益智造股份有限公司

深圳市長盈精密技術(shù)股份有限公司

金屬制品

天津五星金屬制品有限公司

廣東協(xié)和金屬制品有限公司

南通諧美金屬制品有限公司

嘉善亦捷金屬制品有限公司

上游

成都天奧電子股份有限公司

天津華信泰科技有限公司

中國科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所

中國航天科工集團(tuán)有限公司

中游

制造業(yè)

信息傳輸

軟件和信息技術(shù)服務(wù)業(yè)

科學(xué)研究和技術(shù)服務(wù)業(yè)

下游

2、行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)分析

（1）成都天奧電子股份有限公司

成都天奧電子股份有限公司主要從事時間頻率、北斗衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)品的研發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)和銷售，擁有國家企業(yè)技術(shù)中心，擁有多項專利和核心技術(shù)，致力于成為世界一流的時間頻率創(chuàng)新型企業(yè)。企業(yè)時間頻率產(chǎn)品包括頻率系列產(chǎn)品和時間同步系列產(chǎn)品兩類，主要應(yīng)用于航空航天、衛(wèi)星導(dǎo)航、軍民用通信及國防裝備等領(lǐng)域，參加了載人航天、探月工程、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等國家重大工程。企業(yè)北斗衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)品基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，融合通信、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，用于滿足客戶在授時、定位和應(yīng)急預(yù)警通信方面的需求。據(jù)統(tǒng)計，2023年上半年，企業(yè)頻率系列產(chǎn)品營收同比增長58.9%至2.32億元；時間同步系列產(chǎn)品營收同比下降27.59%至1.68億元；北斗衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)品營收同比增長33.33%至0.16億元。

（2）天津華信泰科技有限公司

天津華信泰科技有限公司主要從事技術(shù)推廣服務(wù)，金屬加工機(jī)械制造、加工、維修、安裝，電子產(chǎn)品、通訊設(shè)備、廣播電視設(shè)備、衛(wèi)星導(dǎo)航設(shè)備及配件制造、銷售，機(jī)械設(shè)備及配件、日用百貨、五金產(chǎn)品批發(fā)兼零售。為了實現(xiàn)芯片原子鐘國產(chǎn)化，企業(yè)早在2010年就承擔(dān)起芯片原子鐘這一項目的研發(fā)工作。2023年7月，企業(yè)在天津濱海高新區(qū)舉行國內(nèi)首條芯片原子鐘產(chǎn)線落成投產(chǎn)儀式。該生產(chǎn)線的年生產(chǎn)能力可達(dá)3萬臺，它的投產(chǎn)標(biāo)志著我國在芯片原子鐘領(lǐng)域可自主實現(xiàn)規(guī)模化量產(chǎn)，成功打破國外壟斷，突破關(guān)鍵器件“卡脖子”問題，滿足相關(guān)領(lǐng)域迫切需求。

六、行業(yè)現(xiàn)狀

原子鐘作為信息技術(shù)的重要支撐技術(shù)，在國防科技領(lǐng)域、國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會生活中具有舉足輕重的作用。隨著新興行業(yè)快速發(fā)展，我國原子鐘行業(yè)市場持續(xù)擴(kuò)張，市場規(guī)模從2017年的5.56億元增長至2021年的7.24億元，年復(fù)合增長率為6.82%。據(jù)統(tǒng)計，2022年我國原子鐘行業(yè)市場規(guī)模同比增長11.2%至8.05億元。

七、發(fā)展因素

1、有利因素

（1）國家產(chǎn)業(yè)政策的扶持

作為信息技術(shù)的重要支撐技術(shù)之一，原子鐘在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、國防科技、國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會生活中具有舉足輕重的作用，國務(wù)院、工信部等部門大力支持原子鐘行業(yè)，并出臺了《湖北省制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展“十四五”規(guī)劃》《關(guān)于推動衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實施意見》等政策，為原子鐘產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展創(chuàng)造了良好的環(huán)境，有助于推動原子鐘行業(yè)的規(guī)?；l(fā)展。

（2）下游行業(yè)保持著快速穩(wěn)定增長的需求

隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)、穩(wěn)定、快速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)實力和綜合國力顯著提升，我國的國防科技領(lǐng)域和國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域均取得了長足的進(jìn)步，尤其是原子鐘產(chǎn)品應(yīng)用較為集中的航空航天、軍事通信、衛(wèi)星導(dǎo)航、通信、電力、高速交通、廣播電視、物聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)均是近年來國家發(fā)展迅速且繼續(xù)加強(qiáng)發(fā)展和扶持力度的重點行業(yè)，這些關(guān)鍵領(lǐng)域的迅猛發(fā)展和更新?lián)Q代，必將拉動原子鐘行業(yè)的需求總量，使得原子鐘行業(yè)獲得一個較長的發(fā)展時期。

（3）原子鐘技術(shù)的不斷創(chuàng)新

隨著原子鐘技術(shù)的不斷突破和創(chuàng)新，新興技術(shù)如光鐘、芯片原子鐘等為原子鐘行業(yè)帶來了前所未有的發(fā)展機(jī)會。以芯片原子鐘為例，這種原子鐘具有體積小、重量輕、功耗低等優(yōu)點，使得原子鐘的應(yīng)用領(lǐng)域得到了極大地拓展。從智能手機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備到航空航天器，芯片原子鐘都能提供可靠的高精度時間基準(zhǔn)。隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的融合應(yīng)用，原子鐘將在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，這些新技術(shù)和新應(yīng)用將為原子鐘行業(yè)帶來更多的發(fā)展機(jī)遇和市場空間。

2、不利因素

（1）國際核心部件產(chǎn)品成熟度仍有待提升

目前，中國是全球少數(shù)幾個自主生產(chǎn)原子鐘產(chǎn)品的國家之一，并在原子鐘產(chǎn)品研制方面具有較高水平。然而，在核心器件研發(fā)方面，中國仍面臨一定的挑戰(zhàn)和劣勢。核心器件是原子鐘性能穩(wěn)定和精度保障的關(guān)鍵，目前中高端原子鐘的核心部件對國外產(chǎn)品的依賴程度較高。這主要是因為核心器件的研發(fā)需要深厚的技術(shù)積累、高精度的制造工藝以及優(yōu)質(zhì)的材料。雖然國內(nèi)廠家在這些方面已經(jīng)取得了較大的突破，但與國際先進(jìn)水平相比，仍然存在一定的差距。

（2）國內(nèi)部分企業(yè)對原子鐘的應(yīng)用產(chǎn)品認(rèn)知度低

自從21世紀(jì)初快速發(fā)展以來，原子鐘行業(yè)已經(jīng)在宇航、國防等領(lǐng)域得到較為廣泛的認(rèn)可和應(yīng)用，在金融、電力、高速交通、廣電等領(lǐng)域的應(yīng)用正逐漸興起。盡管原子鐘在金融、電力、高速交通、廣電等行業(yè)的應(yīng)用正在逐步擴(kuò)展，但金融、電力等領(lǐng)域的企業(yè)對原子鐘的應(yīng)用重視程度相對不高，制造商對產(chǎn)品應(yīng)用的拓展力度也尚顯不足，導(dǎo)致原子鐘行業(yè)對金融、電力等領(lǐng)域的市場規(guī)模難以在短期內(nèi)快速增長。

（3）不利于維護(hù)，環(huán)境條件要求較高

由于原子鐘的技術(shù)復(fù)雜性和精密性，其維護(hù)需要高度專業(yè)化的知識和技能。一旦出現(xiàn)故障，通常需要專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行檢修和維護(hù)，這使得原子鐘的維護(hù)成本和維護(hù)難度都相對較高。與此同時，原子鐘的精準(zhǔn)度在很大程度上受到環(huán)境條件的影響，如溫度、濕度、振動等。微小的環(huán)境變化都可能導(dǎo)致原子鐘的性能下降，從而影響其精度和穩(wěn)定性。

八、競爭格局

目前，我國高端原子鐘市場正處于國產(chǎn)替代的初級階段。世界上只有少數(shù)國家能批量生產(chǎn)原子鐘。銫原子鐘主要由國外的Symmetricom公司和OSA公司生產(chǎn)，實行出口管制；銣原子鐘是目前批量生產(chǎn)最大和應(yīng)用最廣泛的原子鐘產(chǎn)品，能批量生產(chǎn)銣原子鐘的國家包括美國、瑞士、俄羅斯和中國，市場競爭充分。隨著國內(nèi)制造商對銣原子鐘的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，國內(nèi)軍民用領(lǐng)域的銣原子鐘產(chǎn)品逐步由天奧電子、航天203所等生產(chǎn)的產(chǎn)品所替代。CPT原子鐘是未來最具批量生產(chǎn)和應(yīng)用前景的產(chǎn)品，國際上目前具備批量生產(chǎn)能力的主要為Symmetricom公司。

九、發(fā)展趨勢

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，中國原子鐘行業(yè)將繼續(xù)推動技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新，主要包括提高原子鐘的精度、穩(wěn)定性、可靠性和小型化等方面。同時，新型原子鐘的研發(fā)也將成為原子鐘行業(yè)的重要發(fā)展方向，如基于新型物理原理的原子鐘、光鐘等。此外，未來，原子鐘行業(yè)將通過引入智能化技術(shù)，如機(jī)器人、自動化生產(chǎn)線和高級數(shù)據(jù)分析工具，顯著提升原子鐘的生產(chǎn)效率和制造精度，從而推動原子鐘行業(yè)智能化發(fā)展。