稀释制冷机市场深度分析报告

报告日期：2026 年 5 月 31 日
研究范围：全球及中国稀释制冷机市场
核心主题：量子计算驱动下的极低温设备产业机遇

执行摘要

稀释制冷机（Dilution Refrigerator）是能够为超导量子计算芯片提供接近绝对零度（10mK，即 -273.14℃）极低温环境的核心装备，被誉为量子计算机的"心脏"。随着全球量子计算产业进入技术、产业、政策共振期，稀释制冷机市场需求呈现爆发式增长。

核心结论：

1. 市场规模
   ：2024 年全球 10mK 级稀释制冷机市场规模达3.54 亿美元，预计 2025 年将增至 2.75 亿美元（全级别），2024-2030 年 CAGR 约 8.6%-11.6%
2. 竞争格局
   ：全球市场被Bluefors（芬兰，70% 份额）和Oxford Instruments（英国，15-20% 份额）双寡头垄断，合计占全球约 90%
3. 中国机遇
   ：2024 年起欧美全面禁运，中国进口量从 2021 年 60 台降至 0 台，国产替代加速，量羲技术（31%）、合肥知冷（15%）等本土企业崛起
4. 技术突破
   ：国产设备最低温度已达 6-10mK，比肩国际龙头，但制冷功率、稳定性仍有差距
5. 投资逻辑
   ：量子计算上游核心设备，自主可控确定性最强，建议重点关注国盾量子、禾信仪器（拟收购量羲技术）

一、行业概述：量子计算的"生命保障系统"

1.1 什么是稀释制冷机？

稀释制冷机是一种利用氦 -3（³He）和氦 -4（⁴He）两种同位素混合物在接近绝对零度时的相分离特性进行制冷的极低温设备。

工作原理：

• 在极低温下（<1K），³He-⁴He 混合物会发生相分离，形成富含³He 的"浓缩相"和富含⁴He 的"稀释相"
• 当³He 原子从浓缩相扩散到稀释相时，会吸收大量热量（类似蒸发制冷）
• 通过连续循环这一过程，可将目标区域温度稳定在10mK（毫开尔文）甚至更低

核心结构：

• 蒸馏室、混合室、热交换器（银粉烧结换热器）、真空腔
• 脉管制冷机预冷系统、氦气纯化系统
• 多层热沉、低温同轴线缆接口

1.2 为什么量子计算需要稀释制冷机？

量子比特的脆弱性：

• 量子态对环境热噪声极其敏感，微小热扰动即可导致量子态坍缩
• 超导量子比特需在≤30mK环境下才能维持量子相干性
• 稀释制冷机是现阶段唯一能持续稳定提供毫开尔文级温区的制冷设备

技术必要性：

1.3 应用场景分布

主要应用领域（按需求占比排序）：

1. 超导量子计算
   （～60%）：为量子芯片提供极低温环境
2. 凝聚态物理研究
   （～20%）：拓扑超导、量子霍尔效应等
3. 高能物理/粒子探测
   （～10%）：暗物质探测、中微子实验
4. 天文探测
   （～5%）：太赫兹探测器、宇宙背景辐射测量
5. 其他前沿研究
   （～5%）：量子传感、极低温材料科学

二、市场规模与增长驱动

2.1 全球市场规模

历史数据：

区域分布（2024 年）：

未来预测：

注：不同机构预测存在差异，主要因统计口径（是否包含低温器件、测控系统等）不同

2.2 中国市场规模

进口依赖→国产替代历程：

2024 年中国市场规模：0.58 亿美元（约 4.2 亿人民币），占全球 16.4%

国产厂商市场份额（2024 年）：

2.3 增长驱动因素

1. 量子计算比特数增长

• 2024 年：IBM Condor（1121 比特）、谷歌 Willow、祖冲之三号（105 比特）、天衍 504（504 比特）
• 2025-2027 年：千比特级量子计算机成为主流
• 2030 年：万比特级容错量子计算机

单台价值量提升逻辑：

• 100 比特量子计算机 → 需～300 根低温线缆 → 稀释制冷机价值量～500 万元
• 1000 比特量子计算机 → 需～3000 根低温线缆 → 稀释制冷机价值量～1000 万元+
• 量子比特数增长 10 倍 → 单台价值量增长 2-3 倍

2. 量子计算中心建设浪潮

• 中国："十五五"规划将量子科技列为重点，各地超算中心升级量子 - 经典混合计算
• 美国：《国家量子倡议再授权法案》拨款 27 亿美元
• 欧盟：量子旗舰计划（Quantum Flagship）10 年 10 亿欧元

3. 国产替代确定性

• 欧美禁运持续，2024 年起中国无法进口
• 政府采购优先国产（本国产品政策）
• 国内厂商技术已达标，性价比优势明显

4. 应用场景拓展

• 量子计算云平台商业化（国盾量子、本源量子）
• 金融、制药、材料设计等行业应用试点
• 量子传感、量子通信协同需求

三、竞争格局：双寡头垄断 vs 中国崛起

3.1 全球竞争格局

第一梯队（全球寡头）：

第二梯队（细分市场）：

• Leiden Cryogenics
  （荷兰）：学术研究机构客户
• CryoConcept
  （法国）： HEXA-DRYL 系列
• Janis Research
  （美国）：JDry 系列
• Form Factor
  （美国，NASDAQ:FORM）：收购 Cold Edge，半导体测试

第三梯队（中国厂商，仅限中国市场）：

• 量羲技术、合肥知冷、国盾量子、中电科 16 所等

3.2 龙头企业深度分析

Bluefors Oy（芬兰）

公司概况：

• 成立时间：2006 年，总部位于芬兰赫尔辛基
• 创始人：Jukka Pekola（赫尔辛基科技大学教授）
• 员工规模：～300 人（2024 年）
• 融资历史：2021 年获 EQT 等机构投资，估值未披露

产品线：

竞争优势：

• 技术领先：制冷功率、稳定性行业标杆
• 生态系统：配套软件、自动化控制、远程运维
• 客户粘性：IBM、谷歌、MIT、马普所等顶级客户
• 产能规模：年产能～100 台，交付周期 6-9 个月

财务数据（未公开，估算）：

• 2024 年营收：～2.5 亿美元
• 毛利率：～50-60%
• 净利率：～20-25%

Oxford Instruments plc（英国）

公司概况：

• 成立时间：1959 年
• 总部：英国阿宾顿
• 上市：伦敦证券交易所（LSE:OXIG）
• 市值：～17.3 亿英镑（约 158 亿人民币，2026 年 5 月）
• 业务板块：纳米技术、超导技术、光谱学、等离子体技术

稀释制冷机产品线：

财务数据（2025 财年）：

• 总营收：～5.5 亿英镑
• 稀释制冷机业务：～1 亿英镑（估算，占 15-20%）
• 研发费用率：～12%

股价表现（2026 年）：

• 年初：2055 GBX
• 5 月 29 日：3130 GBX
• 年内涨幅：+52%

3.3 中国厂商崛起

量羲技术（上海）

公司概况：

• 成立时间：2022 年 6 月
• 创始人：吴明（中科院背景）
• 员工：～26 人（2024 年）
• 禾信仪器拟收购 56% 股权，交易对价 3.84 亿元

财务数据：

产品参数：

• 最低温度：10mK
• 制冷功率：>400μW@100mK（1000μW 型号已推出）
• 线缆容量：>1500 路
• 中标价格：399-526 万元/台

市场份额：2024 年中国 31%，国内第一

竞争优势：

• 技术领先：国内最早实现商业化交付
• 客户资源：清华、中科大、中科院等顶级科研机构
• 订单饱满：2025 年 9 月在手订单超 1 亿元
• 盈利能力强：净利率～30%，远超行业平均

国盾量子（688027.SH）

公司概况：

• 成立时间：2009 年
• 上市：2020 年科创板
• 市值：～150 亿元（2026 年 5 月）
• 背景：中科大潘建伟团队

稀释制冷机产品：

• 型号：ez-Q Fridge
• 最低温度：10mK
• 制冷功率：450μW@100mK
• 特点：国内首款可商用可量产，已交付多台

量子计算布局：

• 参与"祖冲之三号"研制（唯一企业单位）
• 量子计算云平台（天衍平台，504 比特）
• 测控系统、低温线缆、氧化钌温度计全链条

财务数据（2025H1）：

• 量子计算收入：5596 万元（+284% YoY）
• 合同负债：6939 万元（较 2024 年底大幅增长）

其他中国厂商

四、技术壁垒与国产化进展

4.1 核心技术壁垒

1. 银粉烧结换热器

• 作用：实现不同温度液氦流体之间的高效换热
• 技术难点：银粉粒径控制、烧结工艺、孔隙率均匀性
• 垄断情况：长期被欧美垄断，国产正在突破

2. 脉冲管冷头

• 作用：预冷系统核心部件，将温度从 300K 降至 4K
• 技术难点：低振动、长寿命、高效率
• 禁运情况：2023 年起全面禁运

3. ³He（氦 -3）气体

• 作用：稀释制冷的核心工质
• 资源稀缺：全球年产量～15kg，战略资源
• 供应情况：欧美断供后依赖俄罗斯进口

4. 测控与系统集成

• 作用：温度控制、数据采集、自动化运行
• 技术难点：多变量耦合控制、长期稳定性
• 国产进展：已接近国际水平

5. 低温同轴线缆

• 作用：连接室温测控设备与低温量子芯片
• 价值量：单台千比特量子计算机需～3000 根，价值～6700 万元
• 国产进展：国盾量子等已实现量产

4.2 国产 vs 国际技术参数对比

结论：

• 最低温度
  ：国产已达 6-10mK，比肩国际龙头
• 制冷功率
  ：国产 400-1100μW，接近 Bluefors XLD1000（1000μW）
• 稳定性
  ：国产略逊，长期运行数据不足
• 整体解决方案
  ：Bluefors/Oxford 软件生态、远程运维领先
• 线缆容量
  ：量羲技术>1500 路，已超越国际主流

4.3 国产化瓶颈

1. 核心元器件依赖进口

• 测温控温元器件：美国 Lakeshore 垄断
• 分子泵：德国 Pfeiffer、英国 Edwards 主导
• 高端传感器：日本、德国垄断

2. ³He 气源受限

• 全球年产量～15kg，90% 来自美国、俄罗斯
• 欧美禁运后依赖俄罗斯，供应不稳定
• 价格暴涨：从～2000 元/L 涨至～1 万元/L

3. 产品标准化与一致性

• 国产设备多为定制化，标准化程度低
• 批次间性能差异较大
• 长期稳定性数据不足（<3 年）

4. 人才与经验积累

• 稀释制冷机涉及低温物理、机械、电子、控制多学科
• 欧美厂商 20-30 年经验积累
• 国内厂商平均成立<5 年，经验不足

五、政策环境与禁运影响

5.1 欧美禁运时间线

禁运范围：

• 稀释制冷机整机
• 核心零部件（脉冲管冷头、³He 气、银粉烧结换热器）
• 相关软件、技术服务

5.2 中国政策支持

1. "十五五"规划（2026-2030）

• 量子科技列为重点发展方向
• 建设国家级量子计算中心
• 支持核心设备自主可控

2. 政府采购本国产品政策

• 2026 年 4 月：财政部、工信部发布《政府采购本国产品标准》
• 量子计算设备纳入优先采购目录
• 价格评审优惠：本国产品享受 10-20% 价格扣除

3. 科研经费支持

• 科技部"量子调控与量子信息"重点专项
• 中科院先导专项
• 地方配套资金（安徽、上海、北京等）

4. 产业基金

• 国家集成电路产业基金（大基金）关注量子计算
• 地方量子产业基金（安徽、广东、江苏）
• 社会资本加速进入

5.3 禁运的"双刃剑"效应

负面影响：

• 短期：部分科研项目延期（等待国产设备交付）
• 成本上升：国产设备价格高于禁运前进口价
• 技术风险：国产设备稳定性待验证

正面影响：

• 国产替代加速
  ：从"可用"到"好用"的快速迭代
• 市场保护
  ：国内厂商获得 100% 中国市场
• 资本涌入
  ：一级市场融资活跃，估值提升
• 人才回流
  ：海外专家回国创业

典型案例：

• 量羲技术：2024 年营收 7435 万元（+178% YoY），订单饱满
• 国盾量子：2025H1 量子计算收入 5596 万元（+284% YoY）
• 合肥知冷：2025 年获 7000 万元新一轮融资

六、产业链分析

6.1 产业链结构

上游（核心器件与材料）
├── 氦 -3 气体（俄罗斯/美国）
├── 银粉烧结换热器（欧美垄断，国产突破中）
├── 脉冲管冷头（禁运，国产替代）
├── 低温传感器（Lakeshore 垄断）
├── 分子泵（Pfeiffer/Edwards）
└── 低温同轴线缆（国盾量子等国产）
中游（稀释制冷机制造）
├── Bluefors（芬兰，70% 全球份额）
├── Oxford Instruments（英国，15-20%）
├── 量羲技术（中国，31% 中国份额）
├── 合肥知冷、中电科 16 所、国盾量子等
下游（应用端）
├── 量子计算
│   ├── 科研机构（中科大、清华、中科院）
│   ├── 量子计算公司（本源量子、国盾量子）
│   └── 量子云平台（天衍、本源悟空）
├── 凝聚态物理研究
├── 高能物理/天文探测
└── 量子传感/通信

6.2 价值量分布

单台稀释制冷机价值量拆解（以 1000μW 型号为例，总价～800 万元）：

趋势：

• 国产化率从 2022 年～30% 提升至 2026 年～50%
• 2030 年目标：核心部件国产化率>80%

6.3 量子计算拉动效应

单台量子计算机配套价值量：

数据来源：光子盒研究院，国金证券研究所

关键洞察：

• 量子比特数增长 10 倍 → 配套设备价值量增长 7-10 倍
• 低温线缆价值量增长最快（从 500 万→6700 万）
• 稀释制冷机作为核心载体，受益确定性最强

七、投资分析

7.1 投资逻辑

1. 确定性最高的量子计算上游环节

• 无论哪种量子计算技术路线（超导、离子阱、光量子），都需要极低温环境
• 稀释制冷机是刚需设备，不受技术路线变化影响
• 量子比特数增长 → 单台价值量提升 → 市场规模爆发

2. 国产替代 100% 确定性

• 欧美禁运持续，中国市场完全向国产开放
• 政府采购政策倾斜，本国产品优先
• 国内厂商技术已达标，性价比优势明显

3. 行业景气度拐点已现

• 2025H1 核心公司订单/收入大幅增长
• 量羲技术：2025H1 营收 7080 万元（已接近 2024 年全年）
• 国盾量子：2025H1 量子计算收入 5596 万元（+284% YoY）
• 合同负债大幅增长，预示未来 1-2 年业绩高增

4. 估值重塑空间大

• 传统科学仪器：P/S 5-10 倍
• 量子计算概念：P/S 30-50 倍
• 稀释制冷机龙头可享估值溢价

7.2 重点标的

国盾量子（688027.SH）

投资亮点：

• 国内量子科技绝对龙头，"祖冲之三号"唯一企业参与方
• 稀释制冷机已实现商业化交付（ez-Q Fridge）
• 全链条布局：制冷机 + 测控系统 + 低温线缆 + 量子计算机整机
• 2025H1 量子计算收入 +284%，合同负债 6939 万元

财务预测：

估值：

• 当前市值：～150 亿元
• 2026E P/S：～23 倍
• 目标市值：200-250 亿元（对应 2026E P/S 30-40 倍）

风险：

• 量子计算产业化进度不及预期
• 稀释制冷机市场竞争加剧
• 核心技术人员流失

禾信仪器（688622.SH，拟收购量羲技术）

投资亮点：

• 拟收购量羲技术 56% 股权（交易对价 3.84 亿元）
• 量羲技术：中国稀释制冷机龙头（31% 份额），2024 年净利率 28%
• 并表后快速扭亏为盈，估值重塑
• 协同效应：质谱仪 + 量子计算双轮驱动

量羲技术财务预测：

估值测算：

• 量羲技术 100% 股权估值：6.86 亿元（收益法评估）
• 56% 股权对应价值：3.84 亿元（交易对价）
• 并表后禾信仪器 2026E 净利润：～0.4 亿元（假设传统业务减亏）
• 给予量子计算业务 40-50 倍 PE → 目标市值 160-200 亿元

风险：

• 收购审核风险（上交所审核中）
• 整合风险（跨界并购）
• 量羲技术业绩承诺兑现风险

本源量子（未上市，拟 IPO）

投资亮点：

• 中国第三代超导量子计算机"本源悟空"研制方
• 量子计算云平台全球访问量超 3000 万
• 自研稀释制冷机 SL1000（1000μW@100mK）
• 2025 年 7 月获国际大额订单

进展：

• 2025 年完成 Pre-IPO 轮融资，估值～100 亿元
• 计划 2026-2027 年科创板 IPO
• 建议一级市场关注

7.3 投资策略

短期（1 年内）：

• 关注禾信仪器收购进展（审核通过→复牌涨停）
• 国盾量子订单落地（量子计算中心建设）
• 行业催化剂：量子计算原型机发布、政策利好

中期（1-3 年）：

• 量子计算中心建设浪潮（"十五五"规划落地）
• 千比特量子计算机商用
• 稀释制冷机厂商业绩爆发

长期（3-5 年）：

• 通用容错量子计算机
• 量子计算云平台商业化
• 稀释制冷机市场 10 倍增长

八、风险提示

8.1 技术风险

1. 量子计算技术路线变更

• 超导路线需稀释制冷机，但离子阱、光量子路线需求较低
• 若离子阱/光量子成为主流，稀释制冷机市场空间受限
• 对冲
  ：拓扑超导、硅基量子点仍需极低温

2. 国产设备稳定性风险

• 长期运行数据不足（<3 年）
• 故障率可能高于进口设备
• 对冲
  ：快速迭代，售后服务完善

8.2 市场风险

1. 量子计算产业化进度不及预期

• 技术瓶颈（量子纠错、相干时间）
• 应用场景有限
• 对冲
  ：科研需求稳定，商业化是增量

2. 竞争加剧

• 新进入者增多（2024 年中国～10 家厂商）
• 价格战风险
• 对冲
  ：技术壁垒高，龙头优势明显

8.3 政策风险

1. 禁运放松

• 若欧美放松禁运，进口产品冲击
• 概率
  ：低（中美科技竞争长期化）
• 对冲
  ：国产已实现替代，性价比优势

2. 政策支持力度减弱

• "十五五"规划执行不及预期
• 科研经费削减
• 对冲
  ：量子科技是国家战略，长期支持确定

8.4 财务风险

1. 估值过高

• 量子计算概念炒作，估值泡沫
• 业绩兑现不及预期→估值回调
• 对冲
  ：优选有真实订单/收入的标的

2. 现金流风险

• 研发投入大，盈利周期长
• 一级市场融资环境变化
• 对冲
  ：关注有自我造血能力的企业

九、结论与展望

9.1 核心结论

1. 稀释制冷机是量子计算产业链中确定性最高的环节

• 无论技术路线如何变化，极低温环境是刚需
• 量子比特数增长→单台价值量提升→市场规模爆发

2. 国产替代 100% 确定，中国市场完全向国产开放

• 欧美禁运持续，2024 年起进口归零
• 国内厂商技术已达标，性价比优势明显
• 量羲技术（31%）、合肥知冷（15%）等龙头受益

3. 行业景气度拐点已现，2025-2027 年是黄金发展期

• 核心公司订单/收入大幅增长
• "十五五"规划 + 量子计算中心建设浪潮
• 千比特量子计算机商用

4. 重点推荐：国盾量子、禾信仪器（拟收购量羲技术）

• 国盾量子：全链条布局，"祖冲之三号"唯一企业方
• 禾信仪器：收购量羲技术，快速切入量子计算赛道

9.2 市场展望

2026-2027 年：

• 中国稀释制冷机市场规模：10-15 亿元（2024 年 4.2 亿元）
• 国产厂商份额：>90%（2024 年～85%）
• 龙头厂商净利率：30-40%

2030 年：

• 全球稀释制冷机市场规模：7-10 亿美元
• 中国市场规模：2-3 亿美元（占全球 25-30%）
• 出现 1-2 家百亿市值龙头企业

2035 年：

• 通用容错量子计算机商用
• 稀释制冷机成为"量子计算时代的基础设施"
• 市场规模向半导体设备看齐（百亿美元级）

9.3 最后的思考

稀释制冷机产业正处于"从 0 到 1"向"从 1 到 10"跨越的关键节点：

• 技术层面
  ：国产设备已实现"可用"，正在向"好用"演进
• 市场层面
  ：从科研需求向商业化应用拓展
• 资本层面
  ：从概念炒作向业绩兑现转变

投资稀释制冷机，本质是投资量子计算的未来。

正如 20 年前投资半导体设备、10 年前投资新能源车产业链，今天投资稀释制冷机，是在押注一场即将到来的计算革命。

量子计算可能不会在明天改变世界，但它一定会在未来 20 年重塑人类文明的底层逻辑。而稀释制冷机，正是这场革命的"卖铲人"。

附录

附录 A：主要厂商产品参数对比表

（详见正文 4.2 节）

附录 B：量子计算产业链图谱

上游（核心设备与材料）
├── 稀释制冷机 ← 本报告重点
├── 测控系统
├── 低温线缆
├── 量子芯片
└── 其他（激光器、真空系统等）
中游（量子计算机整机）
├── 超导路线（IBM、谷歌、国盾量子、本源量子）
├── 离子阱路线（IonQ、国仪量子）
├── 光量子路线（Xanadu、光量子）
└── 其他路线（中性原子、硅基量子点等）
下游（应用与生态）
├── 量子云平台
├── 行业应用（金融、制药、材料、能源）
└── 科研教育

附录 C：名词解释

• 稀释制冷机
  ：利用³He-⁴He 混合物相分离特性实现极低温制冷的设备
• 10mK
  ：10 毫开尔文，约等于 -273.14℃，接近绝对零度
• 量子比特
  ：量子计算的基本信息单位，可同时处于 0 和 1 的叠加态
• 量子态坍缩
  ：量子系统受环境干扰导致叠加态消失的现象
• ³He（氦 -3）
  ：氦的稀有同位素，稀释制冷的核心工质
• 银粉烧结换热器
  ：稀释制冷机核心部件，实现高效热交换

免责声明：本报告仅供参考，不构成投资建议。投资者应根据自身情况独立判断，自行承担投资风险。

报告完成日期：2026 年 5 月 31 日