“十五五”时频新纪元：国产替代与前沿技术双轮驱动下的产业爆发

“十五五”时频新纪元：国产替代与前沿技术双轮驱动下的产业爆发

“十四五”以来，国家将时间频率提升至战略资源高度。《计量发展规划（2021—2035年）》明确加强时间频率计量关键技术研发；《“十四五”国家信息化规划》强调时空信息基础设施建设和北斗产业化；《国家时频体系建设“十四五”实施方案》专项部署基准升级与授时网络覆盖。2025年中央经济工作会议部署“新质生产力”和“现代化产业体系建设”，6G、量子信息、低空经济等方向直接利好时频产业。“十五五”规划建议前瞻布局量子网络与空天信息网络，为行业提供长期确定性增长动力。

1、时间频率行业概括

时间频率是国际单位制（SI）中七个基本物理量之一，时间单位“秒”（s）是基本单位。时间频率计量是保证国家时间频率量值统一、准确可靠的基础性工作。国家时间频率体系由国家计量基准（如原子钟国家基准）、各级计量标准和传递网络构成，是国家核心战略资源。时间频率行业即围绕时间的产生（守时）、传递（授时）和应用（用时）所形成的设备制造、系统集成及服务提供的综合性产业。

当前，中国时频行业正处于从“跟跑”向“并跑”乃至部分“领跑”跨越的关键期。在国家基准方面，我国已建成多套不确定度达到国际先进水平的铯喷泉钟和氢脉泽，实现了时间频率的自主产生与保持，守时能力显著增强。在核心器件领域，国产铷原子钟已大规模应用于北斗卫星，“十四五”以来芯片级原子钟（CSAC）技术突破迅速，部分产品性能接近国际先进水平，国产化导入加速，但在高端光钟、超低相位噪声晶振等方面与国际顶尖水平仍存在差距。应用层面，时频技术已深度融入5G通信、智能电网、金融交易等传统领域，并正向低轨卫星、智能驾驶、AI算力中心、低空经济等新兴场景快速渗透。随着“十五五”规划的临近，行业正加速构建空天地海一体化的弹性PNT体系。

2、时间频率行业产业链分析及影响

（1）上游：核心器件与材料：主要包括原子气室、特种激光器、光电探测器、高稳晶振、时频专用芯片。此环节技术壁垒最高，涉及量子物理、精密光学、微电子等多学科交叉，长期被欧美垄断。目前国产化替代正在加速，但在超高稳激光器、低噪声芯片等尖端领域仍有差距。

（2）中游：设备制造与系统集成：涵盖原子钟（铷、铯、氢、光钟）、时间服务器、同步设备、测试测量仪器及PNT系统集成。国内企业在此环节已具备较强竞争力，具备顶层设计能力与多源融合算法的系统集成商将获得更多话语权。

（3）下游：多元化应用场景：传统领域包括电信运营商（5G/6G同步）、国家电网（电力同步）、金融机构（高频交易）、国防军工。新兴领域包括智能驾驶（车路协同）、低轨卫星互联网（星间同步）、AI算力中心（分布式训练）、工业互联网（TSN）、低空经济（无人机蜂群）。

（4）行业影响

1）上游对行业的影响

上游器件的性能突破能显著降低中游成本，提升系统可靠性，打破国外“卡脖子”风险，推动行业从高端专用向大众普及转变。若上游供应受阻，将直接制约中游产能与交付能力。

2）下游对行业的影响

下游新场景对精度、体积、功耗提出的严苛要求，是驱动行业技术革新的核心动力。下游市场的规模化应用能为上游研发提供资金反馈，形成“需求牵引-技术突破-产业升级”的正向循环。

3、时间频率行业技术水平及特点

中国时频技术呈现“代际完整、局部领先、前沿并跑”的复合型水平。传统原子钟（氢、铯、铷）工程化与批产能力已实现自主可控，满足国防和基础通信需求。芯片级原子钟（CPT）领域，技术突破迅速，部分产品性能接近国际先进水平，国产化导入加速。前沿光钟研究达到国际一流水平，多次刷新稳定度纪录，但距离小型化、工程化应用尚有距离。整体特点是体系完整但尖端工具依赖性强，在基础物理机制、核心关键材料（如特种晶体、高性能激光器）以及高端制造工艺（如MEMS气室工艺）方面仍需夯实，以实现从“实验室样机”到“工业化产品”的跨越。

4、时间频率行业竞争格局

全球时频市场呈现寡头竞争格局，主要由Microchip（含收购的Symmetricom）、Orolia等国际巨头占据高端市场和大部分份额，在芯片级原子钟、高端测试仪器等领域具备显著优势，市场集中度较高。中国国内市场则呈现多元化竞争态势，形成“国家队”科研院所（如国家授时中心、航天科工相关院所）、上市企业（如天奥电子）、以及专精特新民营企业并存的局面。“国家队”在守时溯源、军用主站领域占据主导，而民营企业在器件研发、设备制造及行业应用解决方案方面表现活跃。未来竞争将围绕核心技术突破（如光钟工程化）、重点行业客户认证、以及新场景落地能力展开，国产替代进程将重塑国内竞争格局，具备核心技术且能切入关键供应链的企业将脱颖而出。

5、时间频率行业核心驱动因素

时间频率行业核心驱动因素

资料来源：普华有策

6、时间频率行业发展前景机遇

（1）新质生产力战略机遇

2025年中央经济工作会议明确提出“以科技创新引领新质生产力发展”。时频技术作为支撑未来产业（6G、量子信息、商业航天、低空经济）的底层基础设施，迎来系统性政策红利。新质生产力强调高科技、高效能、高质量，时频是国家时空基准的核心要素，其突破将直接赋能量子精密测量、空天信息网络等未来赛道，成为现代化产业体系的关键基石。

（2）未来通信升级机遇

5G-A规模部署和6G预研启动，对网络同步精度提出纳秒级要求，成为时频产业最大增长极。超低时延、确定性网络及网络切片等6G核心功能均依赖精准的时间同步，驱动基站侧和核心网侧时频设备全面升级，市场规模有望持续扩大。

（3）低空经济爆发机遇

低空经济被列为新增长引擎，无人机蜂群、低空智联网等场景对高可靠、高精度时间同步提出刚性需求。在无人机物流、城市空中交通等应用中，毫秒级甚至微秒级的协同控制与防碰撞都离不开精准授时，低空经济规模化发展将直接拉动机载、地面时频终端需求。

（4）AI基础设施机遇

超大规模数据中心、分布式AI训练集群对时间一致性要求极高，驱动高性能时间服务器市场扩容。分布式机器学习需要严格的时间戳来保证梯度更新与数据一致性，PTP精密时间协议的广泛应用使得数据中心内时间同步设备成为刚需，市场潜力巨大。

（5）时空信息安全机遇

自主可控要求下，关键基础设施（电力、金融、通信）的时频设备国产化替代加速，形成确定性的存量替代市场。面对复杂国际形势，电力调度、金融交易、5G核心网等领域对国产高稳时频设备的需求日益迫切，叠加信创政策推动，存量市场替换空间可观。

北京普华有策信息咨询有限公司《“十五五”时间频率（时频）技术与应用行业深度研究及趋势前景预判专项报告》围绕“十五五”时期时间频率（时频）行业展开全景式深度研究。目录从行业战略定位入手，明确时频作为国家时空基准的核心价值。内容系统梳理了从石英晶体、原子钟到光钟的技术演进路径，深度剖析了从核心器件到系统集成的产业链结构。报告重点研判了民用市场（5G-A/6G、智能驾驶、AI算力）与军用市场（多域协同、弹性PNT）的增量需求，并结合区域格局与竞争态势，对龙头企业进行了对标分析。最终，基于政策环境、技术驱动及新质生产力要求，对行业规模、投资机遇及风险壁垒给出了前瞻性预测与策略建议。

目录

报告摘要

时间频率是信息化、智能化社会最为关键的底层基础设施，已从基础的计量工具演变为事关国家战略安全与科技竞争的核心要素。当前，行业正处在从传统精密测量向泛在时空信息服务跨越的关键节点，其发展受到技术突破、国家意志、产业升级三重强力驱动。在自主可控与“新质生产力”发展要求下，中国时频产业迎来国产化替代与前沿技术并跑/领跑的“黄金窗口期”。

民用市场：正从传统通信、电力向智能驾驶、低轨星座、AI算力中心、科学设施等新场景扩展。5G-A/6G对同步精度提出亚微秒乃至纳秒级需求，成为核心增长极。

军用市场：以多域协同、电子对抗、弹性PNT（定位、导航、授时） 为牵引，向高抗干扰、高自主、高协同方向升级，是技术尖端性与可靠性的“试金石”。

本报告认为，时频行业已步入战略性高景气赛道。对企业而言，需沿“器件-设备-系统-服务”价值链找准定位，加大研发投入，特别是前沿技术与融合应用（AI for Timing）的布局。对投资者而言，应重点关注在细分领域具有核心技术突破能力、已进入重点客户供应链、并积极向新场景拓展的优质企业。对政策制定者而言，需持续强化国家时频战略科技力量，统筹标准制定，引导建立健康产业生态，确保国家时空信息基础设施的长期安全与领先。

核心观点

核心发现

报告主要数据结论速览

第一章 行业总览——时间的价值与产业的脉络

1.1 时间频率行业核心概念界定

1.1.1 时间与频率的物理与计量学定义

1.1.2 国家时空基准的内涵与战略意义

1.1.3 行业研究范围界定：设备、系统与服务

1.2 全球及中国时间频率行业发展概况

1.2.1 全球行业发展历程与现状

1.2.2 中国行业发展历程、阶段与现状

1.2.3 中外行业发展水平对比分析

1.3 行业发展环境PEST分析

1.3.1 政策环境分析

1.3.1.1 国家层面战略与规划（“十四五”国家信息化规划、十五五规划建议前瞻、2035年远景目标）

1.3.1.2 2025年中央经济工作会议相关精神解读（新质生产力、现代化产业体系建设）

1.3.1.3 专项产业政策（国家时频体系建设规划、北斗产业化、6G研发推进等）

1.3.1.4 军民融合与自主可控相关政策

1.3.2 经济环境分析

1.3.2.1 宏观经济与数字经济投资对行业的影响

1.3.2.2 下游应用领域景气度传导分析

1.3.3 社会环境分析

1.3.3.1 社会信息化、智能化程度提升带来的普遍需求

1.3.3.2 国家安全与社会公共安全意识增强

1.3.4 技术环境分析

1.3.4.1 基础物理学与量子科技进展

1.3.4.2 集成电路与光电子技术演进

1.3.4.3 通信与信息技术迭代（5G-A/6G， AIoT）

第二章 技术体系深度解析与演进趋势

2.1 时间频率的产生与保持技术

2.1.1 石英晶体振荡器技术

2.1.2 原子钟技术体系

2.1.2.1 铷原子钟

2.1.2.2 铯原子钟（传统束管、CPT芯片级）

2.1.2.3 氢原子钟

2.1.3 革命性前沿技术

2.1.3.1 光钟（离子光钟、光晶格钟）

2.1.3.2 光学频率梳技术

2.2 时间频率的传递与同步技术

2.2.1 卫星授时技术

2.2.1.1 GNSS授时（GPS、北斗、伽利略等）

2.2.1.2 卫星双向时间频率传递

2.2.2 地基有线/无线授时技术

2.2.2.1 光纤频率/时间传递

2.2.2.2 长短波无线电授时

2.2.2.3 网络时间协议（NTP， PTP/IEEE 1588）

2.3 前沿与融合性技术布局

2.3.1 芯片级原子钟与微型化技术

2.3.2 量子时间同步与量子网络

2.3.3 弹性PNT与多源融合同步技术

2.3.4 “时频+AI”技术（用于信号处理、性能预测与故障诊断）

第三章 产业链、供需与市场规模分析

3.1 产业链全景图与价值分布

3.2 上游：核心器件、材料与软件供应分析

3.2.1 原子气室、激光器、光电探测器等核心光学部件

3.2.2 高稳晶振、专用芯片（如时钟芯片、锁相环）

3.2.3 关键原材料（如特种气体、晶体材料）

3.2.4 设计与仿真软件

3.3 中游：时频设备与系统集成

3.3.1 原子钟等核心时钟源产品市场

3.3.2 时间服务器/同步设备市场

3.3.3 时频测试测量仪器市场

3.3.4 系统集成与解决方案服务

3.4 下游应用市场需求规模及前景分析（总述）

3.5 全球及中国市场供需状况分析

3.5.1 全球市场供给格局与产能分析

3.5.2 中国市场供给能力与国产化率分析

3.5.3 全球及中国市场需求总量与结构分析

3.6 行业整体市场规模与预测

3.6.1 “十四五”期间（2021-2025）全球及中国市场规模与增长率

3.6.2 “十五五”期间（2026-2030）全球及中国市场规模预测

3.6.3 中长期（至2035年）市场前景展望

第四章 民用应用市场全景分析

4.1 传统民用应用领域（成熟市场）

4.1.1 电信网络

4.1.1.1 移动通信（4G/5G）同步需求规模与技术方案

4.1.1.2 固网与光通信同步需求

4.1.2 金融科技

4.1.2.1 高频/算法交易系统授时市场

4.1.2.2 数字货币与区块链时间戳服务

4.1.3 电力电网

4.1.3.1 智能电网同步相量测量单元（PMU）部署与需求

4.1.3.2 电力调度自动化系统同步

4.1.4 广播电视与数字媒体

4.1.5 传统测绘与地理信息

4.2 前沿与新兴民用应用领域（高增长市场）

4.2.1 未来通信

4.2.1.1 5G-Advanced与6G的超高精度同步新需求

4.2.1.2 低轨卫星互联网星座的地面与星上时频系统

4.2.2 智能驾驶与智慧交通

4.2.2.1 车路协同（V2X）中的高可靠时间同步

4.2.2.2 自动驾驶车辆组合导航中的守时单元

4.2.3 先进计算与人工智能

4.2.3.1 超大规模数据中心内部时钟同步

4.2.3.2 分布式AI训练集群的时间一致性要求

4.2.4 科学前沿设施

4.2.4.1 大科学装置（如引力波探测、射电望远镜阵列）

4.2.4.2 量子计算研发平台

4.2.5 智慧城市与泛在物联网

4.2.5.1 城市感知网络的时空统一基准

4.2.5.2 工业互联网中的精准时间触发

第五章 军用与特种应用市场深度分析

5.1 传统军用应用领域（基石能力）

5.1.1 指挥控制（C4ISR）系统时间统一

5.1.2 主战平台（舰艇、战机、战车）时频装备

5.1.3 加密与安全通信系统

5.2 前沿与高端军用应用领域（颠覆性能力）

5.2.1 多域协同作战

5.2.1.1 分布式杀伤链的时间精准协同

5.2.1.2 无人机蜂群作战的同步控制

5.2.2 电子战与频谱战

5.2.2.1 协同干扰与感知的时频协同

5.2.3 高超声速武器与战略防御系统

5.2.4 拒止环境下的PNT能力

5.2.4.1 抗干扰/抗欺骗的自主守时与时间传递技术

5.2.5 国家战略时频安全与“授时战”

第六章 中国区域市场结构分析

6.1 区域市场总体特征与分布

6.2 重点区域市场深度分析

6.2.1 华东地区（上海、江苏、浙江）

6.2.1.1 产业集聚情况（科研、制造、应用）

6.2.1.2 代表性企业与机构

6.2.1.3 市场需求特点

6.2.2 华北地区（北京、河北、山西）

6.2.2.1 政策与科研高地分析

6.2.2.2 国家重大需求牵引

6.2.3 华南地区（广东、深圳）

6.2.3.1 通信设备制造与应用驱动

6.2.3.2 市场需求规模与活力

6.2.4 华中地区（湖北、湖南）

6.2.5 西南地区（四川、重庆）

6.2.6 西北地区（陕西-国家授时中心所在地）

6.2.7 东北地区

6.3 区域市场发展趋势与投资热点区域判断

第七章 行业竞争格局与市场集中度分析

7.1 全球竞争格局分析

7.1.1 全球市场主要参与者梯队划分

7.1.2 全球市场集中度（CR3, CR5）分析

7.2 中国竞争格局分析

7.2.1 国内市场参与者类型（国家队、上市公司、民营企业、科研院所）

7.2.2 国内市场集中度与市场份额估算

7.3 行业竞争关键要素分析（技术、渠道、品牌、资本）

7.4 行业波特五力模型分析

7.4.1 供应商议价能力

7.4.2 购买者议价能力

7.4.3 新进入者威胁

7.4.4 替代品威胁

7.4.5 同业竞争强度

第八章 重点企业/玩家分析（可定制）

8.1 国际重点企业分析（选取3-4家）

企业一（Microchip）

8.1.1 企业概述与发展历程

8.1.2 产品线布局与核心技术竞争力分析

8.1.3 全球市场经营情况与在华战略

8.1.4 市场占有率与战略动向

企业二（Orolia）

（结构同8.1.1-8.1.4）

8.2 国内重点企业分析（选取4-5家，涵盖不同类型）

企业A（国家队代表）

8.2.1 企业概述与行业地位

8.2.2 核心竞争力分析（技术、资质、资源）

8.2.3 经营情况与重点项目分析

企业B（民营上市公司代表）

（结构同8.2.1-8.2.3）

企业C（新兴技术企业代表）

（结构同8.2.1-8.2.3）

8.3 企业对比分析总结

第九章 行业发展驱动因素、壁垒与风险分析

9.1 行业发展核心驱动因素

9.1.1 政策驱动：国家战略与自主可控

9.1.2 需求驱动：下游产业升级与新场景爆发

9.1.3 技术驱动：颠覆性技术成熟与融合

9.2 行业主要壁垒构成

9.2.1 技术壁垒（高精度设计、工艺、算法）

9.2.2 人才壁垒（跨学科顶尖人才）

9.2.3 市场与认证壁垒（尤其是军工、通信等领域）

9.2.4 资金与规模壁垒

9.3 行业发展相关风险提示

9.3.1 技术迭代与创新风险

9.3.2 供应链安全与地缘政治风险

9.3.3 宏观经济与下游投资波动风险

9.3.4 行业竞争加剧风险

9.4 行业SWOT分析总结

9.4.1 优势

9.4.2 劣势

9.4.3 机会

9.4.4 威胁

第十章 行业前景预测、投资机遇与策略建议

10.1 “十五五”期间行业整体市场规模前景预测

10.1.1 分产品预测（原子钟、时间服务器等）

10.1.2 分应用预测（通信、国防、前沿科技等）

10.2 未来前沿性布局方向研判

10.2.1 产品方向：芯片化、光频化、智能化、服务化

10.2.2 技术方向：量子增强时频、弹性PNT、时空AI

10.2.3 新场景方向：空天地海一体、元宇宙底层时空架构

10.3 投资机遇分析

10.3.1 产业链关键环节投资机遇

10.3.2 高增长细分市场投资机遇

10.3.3 技术“无人区”早期投资机遇

10.4 投资策略建议

10.4.1 针对不同投资主体的策略建议

10.4.2 重点关注领域与标的筛选逻辑

第十一章 研究结论与建议

11.1 研究结论总结

11.2 对行业参与者的建议

11.2.1 对企业的建议

11.2.2 对投资机构的建议

11.2.3 对政策制定者的建议