激光產業發展(半導體激光做一次多錢)

（報告出品方/作者：華金證券，劉荊）

一、行業短期隨製造業周期波動，長期持續滲透推動規模增長

（一）激光產(chan) 業(ye) 鏈及相關(guan) 上市公司

激光產(chan) 業(ye) 鏈情況：激光產(chan) 業(ye) 鏈上遊是利用半導體(ti) 材料、高端裝備以及相關(guan) 的生產(chan) 輔料製造的 激光芯片、光電器件等，是激光產(chan) 業(ye) 的基石。產(chan) 業(ye) 鏈中遊是利用上遊激光芯片及光電器件、模組、 光學元件等進行各類激光器的製造與(yu) 銷售；下遊為(wei) 激光設備集成商，產(chan) 品最終應用於(yu) 先進製造、 醫療健康、科學研究、汽車應用、信息技術、光通信、光存儲(chu) 等眾(zhong) 多領域。

激光行業(ye) 發展曆程：1917 年，愛因斯坦提出受激輻射概念，之後的 40 年時間激光技術在理 論上逐步走向成熟；1960 年第一台紅寶石激光器誕生，之後各類激光器層出不窮，行業(ye) 進入應 用拓展階段；20 世紀後，激光行業(ye) 進入快速發展階段，2010-2020 年中國激光設備市場規模由 97 億(yi) 元增長至 692 億(yi) 元，CAGR 約 21.7%。

（二）短期隨製造業(ye) 周期波動，長期看滲透率提升和新應用拓展

1、激光行業(ye) 下遊分布廣，短期隨製造業(ye) 波動

激光行業(ye) 短期景氣度與(yu) 製造業(ye) 相關(guan) 度高。激光設備的需求來自於(yu) 下遊企業(ye) 的資本開支，受企 業(ye) 資本開支能力和意願影響，具體(ti) 影響因素包括企業(ye) 利潤、產(chan) 能利用率、企業(ye) 外部融資環境、對 行業(ye) 未來前景的預期等。同時激光設備是典型的通用設備，下遊廣泛分布於(yu) 汽車、鋼鐵、石油、 造船等多個(ge) 行業(ye) ，激光行業(ye) 整體(ti) 景氣度與(yu) 製造業(ye) 相關(guan) 度較高。從(cong) 行業(ye) 曆史波動看，激光行業(ye) 經曆 了 2009Q3-2010Q2，2017Q1-2018Q1 兩(liang) 輪大幅度的增長，主要與(yu) 製造業(ye) 周期和終端產(chan) 品創新 周期相關(guan) 。目前製造業(ye) 周期處於(yu) 景氣階段，工業(ye) 機器人、金屬切削機床等銷量保持在較高水平， 激光行業(ye) 處於(yu) 需求旺盛階段。

製造業(ye) 後半年或將維持平穩，激光行業(ye) 景氣度有望延續。2021 年 9 月製造業(ye) PMI 為(wei) 49.6， 曆經 18 個(ge) 月的擴張後首次跌破榮枯線，反映製造業(ye) 景氣度整體(ti) 回落。往前看，地方專(zhuan) 項債(zhai) 加快 發行疊加海外疫情因素支撐出口需求，後半年製造業(ye) 景氣度仍具備支撐，或將維持平穩擴張態勢。

2、長期看滲透率提升和新應用拓展

激光加工在加工效率和質量上優(you) 勢明顯，製造業(ye) 轉型升級推動行業(ye) 發展。激光加工是將激光 聚焦於(yu) 被加工物體(ti) 上，使物體(ti) 加熱、融化或氣化，從(cong) 而達到加工目的。與(yu) 傳(chuan) 統加工方式相比，激 光加工具備三大主要優(you) 勢：（1）可以通過軟件控製激光加工軌跡；（2）激光加工的精密度極高； （3）激光加工屬於(yu) 非接觸加工，可以減少切割材料損耗，並且加工質量更好。激光加工在加工 效率、加工效果等方麵表現出明顯的優(you) 勢，並且符合智能製造的大方向，製造業(ye) 轉型升級推動光 加工對於(yu) 傳(chuan) 統加工的替代。

以激光切割設備為(wei) 例，滲透率提升帶動市場規模持續增長，2013-2019 年激光切割設備 CAGR 為(wei) 26%。隨著生產(chan) 的發展和新工藝的應用，零件形狀越來越複雜，對切割質量和切割工 藝規範的選取提出了更高要求，比如拚焊工藝要求板厚 1mm 左右的鍍鋅板焊接前間隙不大於(yu) 0.05mm，這對切割後的表麵粗糙度、掛渣程度和直線度都提出了極高的要求。在製造業(ye) 轉型升 級的背景下，激光切割市場快速發展，根據 Ofweek 產(chan) 業(ye) 研究院數據，2013-2019 年中國激光切 割設備市場規模由 66 億(yi) 元增長至 266 億(yi) 元，CAGR 為(wei) 26.15%。

新應用拓展，持續拓寬激光賽道。激光技術最顯著的特征是對其他技術具有廣泛的滲透性， 可與(yu) 其他眾(zhong) 多技術融合、孕育出新興(xing) 技術和產(chan) 業(ye) ，從(cong) 而使激光加工在更多領域替代傳(chuan) 統機械加工。 近年來，隨著技術發展以及激光器價(jia) 格下降，激光清洗、激光熔覆等市場在商用道路上快速發展， 此外增材製造等領域也蘊含巨大增長空間。

（三）激光技術與(yu) 行業(ye) 發展趨勢

激光發光原理：激光是指窄幅頻率的光輻射線通過收集反饋共振與(yu) 輻射放大，產(chan) 生的準直、 單色、相幹的定向光束。激光器是產(chan) 生激光的核心裝置，主要由激勵源、工作介質、諧振腔三部 分組成，工作時激勵源作用於(yu) 工作介質之上，使多數粒子處於(yu) 高能級的激發態，形成粒子數反轉， 之後光子入射，高能級粒子躍遷到低能級，並發射大量與(yu) 讓入射光子完全相同的光子。傳(chuan) 播方向 與(yu) 諧振腔橫軸線不同的光子將逃逸出腔體(ti) ，方向相同的光子則在諧振腔內(nei) 往返，使受激輻射過程 持續下去，並形成激光光束。

工作介質：也稱為(wei) 增益介質，是指用來實現粒子數反轉並產(chan) 生光的受激輻射放大作用的物質， 工作介質決(jue) 定了激光器能夠輻射的激光波長，根據形態的不同可分為(wei) 固體(ti) （晶體(ti) 、玻璃）、氣體(ti) （原子氣體(ti) 、離子氣體(ti) 、分子氣體(ti) ）、半導體(ti) 和液體(ti) 等介質。

泵浦源：對工作介質進行激勵，將激活粒子從(cong) 基態抽運到高能級，以實現粒子數反轉，從(cong) 能 量的角度看，泵浦過程就是外界提供能量（如光、電、化學、熱能等）給粒子體(ti) 係的過程。可分 為(wei) 光學激勵、氣體(ti) 放電激勵、化學機理、核能激勵等。

諧振腔：最簡單的光學諧振腔是在激活介質兩(liang) 端恰當地放置兩(liang) 個(ge) 高反射率的反射鏡，其中一 塊是全反射鏡，將光全部反射回介質中繼續放大；另一塊是部分反射、部分透射的反射鏡，作為(wei) 輸出鏡。按照能否忽略側(ce) 麵邊界，諧振腔分為(wei) 開腔、閉腔以及氣體(ti) 波導腔。

行業(ye) 技術發展趨勢：高功率、窄脈寬、短波長。在中國製造業(ye) 轉型升級不斷深化的背景下， 產(chan) 品和零件加工逐漸趨向精密化、微型化，激光技術也不斷向高功率、窄脈寬、短波長方向發展， 更高的功率可以提高加工速度，優(you) 化加工效率；更窄的脈寬可以降低加工損傷(shang) ，提升加工質量； 更短波長可以使加工產(chan) 生更小的光點，提供較高的分辨率，提高加工精度。

二、激光設備：潛在增長空間大，下遊多點開花加快行業發展

（一）激光加工設備千億(yi) 市場，市場格局較為(wei) 分散

全球激光加工設備市場規模約 1200 億(yi) 元，中國激光設備市場規模近 700 億(yi) 元，其中工業(ye) 領 域市場規模 432 億(yi) 元。根據 Optech Consulting 數據，2020 年全球激光加工設備市場規模為(wei) 174 億(yi) 美元，2009-2020 年 CAGR 約為(wei) 11.4%；2020 年中國激光 設備市場規模為(wei) 692 億(yi) 元，2010-2020 年 CAGR 約 21.7%，其中工業(ye) 是主流應用，2020 年中 國工業(ye) 激光設備市場規模為(wei) 432.1 億(yi) 元，占比約 63%。中國是全球最大激光市場，按照 2020 年 激光加工設備銷售額和當年平均匯率計算，2020 年全球激光加工設備市場規模為(wei) 1200 億(yi) 元， 中國激光加工設備在全球的市場份額約為(wei) 36%。

市場格局：2020 年大族激光來自激光設備的營業(ye) 收入為(wei) 90.29 億(yi) 元，市場份額為(wei) 13.05%； 華工科技激光設備相關(guan) 的營收為(wei) 18.88 億(yi) 元，市場份額為(wei) 2.73%；激光設備市場格局呈現較為(wei) 分 散的格局。

（二）切割、焊接及新應用潛在增長空間大

2019 年切割、焊接、打標設備合計占比 66%，是激光工業(ye) 三大主流應用。根據 Ofweek 數 據，2019 年中國激光切割、焊接、打標設備的市場規模分別為(wei) 266 億(yi) 元、101 億(yi) 元、69 億(yi) 元， 占中國激光設備市場規模的比重分別為(wei) 40%、15%、11%，合計占比 66%，是激光的主流應用。 從(cong) 行業(ye) 增速看，2014-2019 年焊接增速最快，其次為(wei) 切割和打標。

激光切割市場空間測算：根據創鑫激光微信公眾(zhong) 號數據，6000W 激光器的穩定切割能力在 12-22mm 之間，因此中板切割至少需要 6kW 甚至更高功率的激光器。2019 年 1.5kW 以下激光器銷量占比為(wei) 95%，因此目前激光切割正處於(yu) 由薄板向中厚板 發展的階段。根據中國鋼鐵工業(ye) 協會(hui) 數據，2020 年薄板、中板、厚板、特厚板的產(chan) 量占比分別 為(wei) 9.9%、47.1%、31.8%、11.1%，中厚板市場空間廣闊，隨著高功率激光器發展，中厚板市場 將打開激光切割成長空間。

我們(men) 根據以下假設對激光切割機市場空間進行測算：（1）假設薄板/ 中板/厚板的平均厚度為(wei) 範圍中值；（2）假設薄板/中板/厚板平均密度相同；（3）假設激光器需求 數量與(yu) 鋼板麵積正相關(guan) ；（4）假設 2kW 以下激光切割機主要用於(yu) 薄板市場；（5）假設中低功率 激光切割機平均功率為(wei) 1kW，高功率激光切割機平均功率為(wei) 5kW。根據測算，2019 年中低功率 和高功率激光切割機市場規模分別為(wei) 131 億(yi) 元、135 億(yi) 元，假設中厚板激光切割滲透率達到薄 板市場的一半，則激光切割機市場空間有望擴容至 528 億(yi) 元，即激光切割機市場存在翻倍空間。

激光焊接設備市場空間：根據觀研天下數據，焊裝工藝裝備占汽車製造裝備投資的比例約為(wei) 25%，根據國家統計局數據，2017 年汽車整車製造設備工器具購置固定資產(chan) 投資為(wei) 1030 億(yi) 元， 則汽車整車製造中焊接裝備市場約為(wei) 250 億(yi) 元。2019 年國內(nei) 激光焊接市場規模為(wei) 101.3 億(yi) 元， 僅(jin) 汽車領域就有廣闊的增長空間，激光焊接潛在增長空間巨大。

激光清洗：激光清洗高效環保，首份國標開啟製定有望打開千億(yi) 市場。激光清洗是利用窄脈 寬、高功率密度的激光作用於(yu) 待清洗物表麵，在快速光振動、汽化、分解和等離子體(ti) 剝離等機理 的共同作用下，使汙物脫離基底，實現表麵清洗。傳(chuan) 統清洗多為(wei) 化學藥劑和機械方法清洗，高效 環保優(you) 勢推動激光清洗對於(yu) 傳(chuan) 統清洗的替代。根據前瞻網數據，2019 年全球工業(ye) 清洗市場規模 為(wei) 468 億(yi) 美元，而激光清洗產(chan) 值約 6.14 億(yi) 美元，占比僅(jin) 1.5%，發展潛力巨大。2021 年 4 月 20 日，《綠色製造激光表麵清洗技術規範》項目啟動會(hui) 在武漢召開，重點討論激光表麵清洗技術國 家標準大綱和初稿並預計於(yu) 2021 年下半年完成發布。根據激光行業(ye) 觀察微信公眾(zhong) 號援引華中科 技大學教授數據，激光清洗主要有替代傳(chuan) 統工業(ye) 清洗、替代人工打磨、文物/建築清洗等新應用 三大市場，潛在市場空間約 600 億(yi) 元，全球需求則超過千億(yi) ，首份國標開啟製定有望加快清洗 市場發展。

激光熔覆在設備再製造領域前景廣闊。激光熔覆是通過同步或預置材料的方式，將外部材料 添加至基體(ti) 經激光輻照後形成的熔池中，並使二者共同快速凝固形成包覆層的工藝方法。激光熔 覆在設備再製造領域前景廣闊，以激光熔覆在工程機械應用為(wei) 例，據不完全統計，預計 2020 年 的工程機械報廢量將高達 120 萬(wan) 台，以液壓挖掘機為(wei) 例，每年淘汰的數量預計為(wei) 10-15 萬(wan) 台， 如果有 40%進入再製造，那麽(me) 每年液壓挖掘機的再製造量將達到 4-6 萬(wan) 台，而液壓支架立柱通 過激光熔覆修複後使用壽命是電鍍修複的 6 倍以上，激光熔覆在設備再製造領域前景廣闊。根據 珠峰光電判斷，2019 年激光熔覆機市場銷量在 400-500 台，2020 年約 700-800 台，預估 2021 年為(wei) 1000-1500 台，行業(ye) 正處在快速發展階段。

（三）下遊多點開花加快行業(ye) 發展

1、鋰電：新能源車快速發展，激光鋰電設備需求旺盛

新能源車大勢所趨，鋰電設備需求旺盛。2020 年 11 月 2 日，國務院辦公廳印發《新能源 汽車產(chan) 業(ye) 發展規劃（2021-2035）》，明確 2025 年新能源車滲透率約 20%，我國新能源汽車步入 快速發展階段。與(yu) 此同時，世界各國紛紛出台政策推動新能源車發展，2020 年 1 月歐盟開始執 行全球最嚴(yan) 碳排放法規，美國白宮也於(yu) 近日表示，拜登將簽署一項行政令，設定了到 2030 年零 排放汽車銷量占新車總銷量 50%的目標。隨著全球電動汽車滲透率的提升，鋰電池供需將出現 缺口，根據 SNE Research 預測，到 2023 年，全球電動汽車對動力電池的需求達 406 GWh， 而動力電池供應預計為(wei) 335 GWh，供需缺口約 18％，到 2025 年，供需缺口將擴大到約 40％。 在此背景下，鋰電池廠商紛紛擴產(chan) ，鋰電設備需求旺盛。

激光加工已廣泛應用於(yu) 鋰電池製造。鋰離子電池在安全性、一致性、密度等方麵要求較高， 對生產(chan) 設備和加工工藝要求嚴(yan) 格。激光加工在加工效果和效率上優(you) 勢明顯，目前已廣泛應用於(yu) 鋰 電池生產(chan) 的前段、中段、後段，具體(ti) 包括焊接、切割、清洗等。以激光焊接在動力電池上的應用 為(wei) 例，激光焊接的焊點小、效率高，易於(yu) 實現自動化，並且有助於(yu) 提高電池生產(chan) 的良品率，目前 激光焊接設備已成為(wei) 動力電池生產(chan) 線的標配。根據聯贏激光招股書(shu) ，激光焊接設備在動力電池廠 商投入中的占比約 5-15%。考慮到激光切割、清洗、標記等在鋰電池製造中均有廣泛應用，假 設激光加工設備在鋰電池製造中的占比為(wei) 25%。

我們(men) 根據以下假設對鋰電領域激光設備市場空間進行測算：（1）2021-2025 年中國汽車銷 量以 2%的速度平穩增長；（2）2025 年中國新能源車滲透率達到 20%；（3）單車電池裝機容量 平穩增長；（4）動力鋰電池廠商產(chan) 能利用率逐步提升；（5）鋰電設備投資額逐步下降至 2.3 億(yi) 元 /GWh；（6）假設鋰電設備中激光設備占比為(wei) 25%。根據測算，2021-2025 年中國鋰電領域激光 設備平均每年的市場規模超過 70 億(yi) 元。

國內(nei) 多家企業(ye) 布局激光鋰電設備。國內(nei) 涉足鋰電激光焊接設備的企業(ye) 主要有：大族激光、海 目星激光、聯贏激光、逸飛激光、華工激光、光大激光、迅鐳激光、楚源光電、泰德激光等。

（1） 大族激光：公司在電芯設備、模組及 PACK 段市場占有率及技術水平位於(yu) 行業(ye) 前列， 並能夠提供電芯和模組生產(chan) 的整線智能裝備交付，2020 年公司新能源業(ye) 務實現營業(ye) 收入 2.71 億(yi) 元，並於(yu) 寧德時代等主流客戶保持良好合作關(guan) 係，根據公司公告，2020 年公司取得寧德時代設備訂單超過 12 億(yi) 元，訂單額創曆史新高，訂單的交付期主要 集中在 2021 年度。

（2） 海目星：公司在動力電池領域的產(chan) 品主要包括高速激光製片機、電池裝配線、電芯 幹燥線等，應用的工藝環節包括極片製片、電芯裝配、烘烤幹燥等，2020 年公司動 力電池激光業(ye) 務實現營收 4.86 億(yi) 元。

（3） 聯贏激光：公司產(chan) 品主要為(wei) 激光焊接設備，是國內(nei) 激光焊接行業(ye) 的領軍(jun) 企業(ye) ，2020 年公司動力電池業(ye) 務的收入為(wei) 6.15 億(yi) 元。

2、光伏：碳減排下光伏裝機快速增長，光伏激光設備需求旺盛

激光加工在太陽能電池生產(chan) 中應用廣泛。降本增效是太陽能電池生產(chan) 的核心訴求，激光加工 技術因為(wei) 其精度高、零接觸等原因，在太陽能電池生產(chan) 的消融、切割、刻邊、摻雜、打孔等工藝 流程取得重要應用。

行業(ye) 快速發展下，光伏激光設備需求旺盛。我們(men) 根據以下假設對我國光伏領域激光設備市場 規模進行測算：（1）中國光伏年度新增裝機規模參照 CPIA 保守與(yu) 樂(le) 觀數據的中值；（2）假設行 業(ye) 產(chan) 能利用率維持在 70%；（3）假設 PERC 新建產(chan) 能占比逐步下降至 0%，TOPCon 和 HJT 新 建產(chan) 能占比逐步上升；（4）根據 CPIA 數據，2020 年 PERC、TOPCon、HJT 單位產(chan) 能投資額 分別為(wei) 22.5 萬(wan) 元/MW、27 萬(wan) 元/GW、45-55 萬(wan) 元/GW，假設之後年度單位產(chan) 能設備投資額逐步 下降；（5）根據帝爾激光公布的機構調研公告，1GW 電池生產(chan) 線需要配置的激光 SE 設備大約 5-10 台，需要配置的激光 PERC 消融設備大約 5-8 台，1GW 對應的設備占比為(wei) 總投資額的 8%-10% 左右。我們(men) 假設激光加工設備在光伏電池設備中的占比為(wei) 10%。根據測算，2025 年國內(nei) 光伏激 光設備市場規模將達到 32 億(yi) 元。

三、激光器：光纖占比最高，超快與半導體快速發展

（一）激光器市場規模與(yu) 分類

全球激光器市場規模持續增長，材料加工與(yu) 光刻占比最高。根據 Laser Focus World 數據， 2014-2019 全球激光器市場 CACR 為(wei) 9.5%，2019 年同比+7.0%至 147 億(yi) 美元。激光被廣泛應 用於(yu) 材料加工與(yu) 光刻、通信與(yu) 存儲(chu) 、科研軍(jun) 事、醫療美容等領域，其中材料加工與(yu) 光刻應用占比最高，2019 年銷售收入為(wei) 60.3 億(yi) 美元，占全球激光器市場的 40.6%。

激光器的分類：激光器常見的分類方式有五種：增益介質、輸出功率、工作方式、輸出波長 和脈衝(chong) 寬度。（1）按照增益介質，激光器可分為(wei) 固體(ti) 激光器、氣體(ti) 激光器、染料激光器、半導體(ti) 激光器、光纖激光器和自由電子激光器 6 種；（2）按照輸出功率，可分為(wei) 小功率激光器、中功率 激光器、高功率激光器；（3）按照工作方式，可分為(wei) 連續激光器、脈衝(chong) 激光器；（4）按照輸出波 長，可分為(wei) 紅外激光器、可見光激光器、紫外激光器等；（5）按照脈衝(chong) 寬度，可分為(wei) 毫秒激光器、 微秒激光器、納秒激光器、皮秒激光器、飛秒激光器等。

光纖激光器占比超過 50%，成為(wei) 主流的激光器。光纖激光器特指以光纖作為(wei) 工作介質的激 光器。光纖激光器性能優(you) 異並且可通過光纖導出激光從(cong) 而避免複雜的反射鏡係統，2019 年占工 業(ye) 激光器的份額達到 53%，已成為(wei) 激光器行業(ye) 主流。

（二）光纖激光器：中高功率國產(chan) 化快速推進

全球光纖激光器市場規模 27 億(yi) 美元，國內(nei) 市場規模 94 億(yi) 元。根據國際工業(ye) 激光商業(ye) 行情 數據，2015-2019 年，全球光纖激光器的市場規模由 11.7 億(yi) 美元增長至 27.4 億(yi) 美元，CAGR 為(wei) 23.71%。隨著政策支持和技術進步，國內(nei) 光纖激光器市場快速增長。2015-2020 年，我國光纖 激光器市場規模由 40.7 億(yi) 元增長至 94.2 億(yi) 元，CAGR 為(wei) 18.27%。按照 2019 年光纖激光器市 場規模和平均匯率計算，國內(nei) 市場占全球的份額約為(wei) 43.7%。

中高功率國產(chan) 化快速提升，國內(nei) 企業(ye) 市占率快速提升。隨著國內(nei) 企業(ye) 技術不斷提升，國產(chan) 激 光器品質逐步向國外先進水平靠攏，同時國內(nei) 企業(ye) 具備成本和服務的雙重優(you) 勢：（1）成本優(you) 勢： 激光器產(chan) 品自身較為(wei) 複雜，其生產(chan) 製造依賴大量熟練的技術工，難以用自動化設備完全替代。因 此國內(nei) 企業(ye) 在成本上具備較大優(you) 勢；（2）服務優(you) 勢：國內(nei) 企業(ye) 占據本土的主場優(you) 勢，能夠提供更 加優(you) 質的售前和售後服務。成本和服務優(you) 勢下中高功率激光器國產(chan) 化趨勢繼續進行，2019 年中 功率國產(chan) 光纖激光器占比繼續提升，由 2018 年的 54.90%提升至 2019 年的 56.74%；2019 年 高功率國產(chan) 光纖激光器的占比大幅提高，由 2018 年的 34.48%提升至 2019 年的 55.56%。在中 高功率國產(chan) 光纖激光器份額大幅提升的背景下，國內(nei) 激光器企業(ye) 的市場份額提升，2017-2020 年 銳科激光的市場份額由 12%提升至 24%，創鑫激光由 10%提升至 16.6%，而 IPG 的市場份額則 由 52.7%下滑至 34.6%。

（三）超快激光器：精密加工重要方向

超快激光廣泛應用於(yu) 精密加工。超快激光包括飛秒激光（脈衝(chong) 寬度≤10 -15s）與(yu) 皮秒激光（脈 衝(chong) 寬度≤10 -12s），與(yu) 長脈衝(chong) 激光相比，相同脈衝(chong) 能量下超快激光極短的脈寬使其能達到極高的峰 值功率，經過啁啾脈衝(chong) 放大後可達 1012W~1015W，光束被聚焦至微米或者更小尺度時，聚焦中心處的峰值功率甚至可達 1020~1023 W/cm2。在極高的功率條件下，超快激光幾乎可以將所有材 料完全電離，即超快激光與(yu) 物質的相互作用是多光子吸收的非線性電離過程。相比長脈衝(chong) 激光加 工，超快激光加工能大幅度降低加工過程中的熱損傷(shang) 和熱效應，提高加工質量。因此超快激光亦 被稱為(wei) “冷加工”，在在工業(ye) 微加工、科研應用、精準醫療、航空航天、增材製造等應用領域表 現出色。

超快激光器行業(ye) 發展迅速。隨著消費電子、新型顯示、生物醫療、3D 打印、高端裝備等新 應用的發展，對於(yu) 激光加工精細度要求越來越高，超快激光已經成為(wei) 精密加工的重要方向。2015年到2020年國產(chan) 皮飛秒超快激光器出貨量由40台增長至2100 台，2015-2019 年我國超快激光器市場規模由 2.9 億(yi) 元增長至 24.5 億(yi) 元。根據 Laser Focus World 數據，2019 年全球超快激光器市場規模為(wei) 16 億(yi) 美元，同比增長 16.8%，占全球激光器市場規 模的比重為(wei) 10.6%。

超快激光的發展前景良好，國內(nei) 多個(ge) 企業(ye) 均進行了布局。大族激光於(yu) 2015 年自主研發皮秒 激光器並實現量產(chan) ，此後持續加強對於(yu) 超快激光、超短波光源的研發和量產(chan) ；華工科技、銳科激 光、德龍激光等通過子公司也在超快激光器進行了布局，此外超快激光領域還有英諾激光、安揚 激光、凱普林激光等具備一定實力的企業(ye) 。根據 Ofweek 數據，截止 2018 年底，我國共有規模 以上超快激光器研發、生產(chan) 企業(ye) 35 家（不包括科研機構、已注銷或非正常運營企業(ye) ）。

（四）半導體(ti) 激光器：發展前景廣闊

半導體(ti) 激光器工作原理：半導體(ti) 激光器是指以半導體(ti) 材料為(wei) 工作介質的激光器，采用半導體(ti) 芯片製造工藝，以電激勵源方式，以半導體(ti) 材料為(wei) 增益介質，將注入電流的電能激發，從(cong) 而實現 諧振放大選模輸出激光。其增益介質與(yu) 襯底主要為(wei) 摻雜 III-V 族化合物的半導體(ti) 材料，如 GaAs （砷化镓）、InP（磷化銦）等。

半導體(ti) 激光器分為(wei) 邊發射和麵發射兩(liang) 種。根據諧振腔製造工藝的不同，半導體(ti) 激光芯片分為(wei) 邊發射激光芯片(EEL)和麵發射激光芯片（VCSEL）。邊發射激光芯片是在芯片的兩(liang) 側(ce) 鍍光學膜 形成諧振腔，沿平行於(yu) 襯底表麵發射激光，而麵發射激光芯片是在芯片的上下兩(liang) 麵鍍光學膜，形 成諧振腔，由於(yu) 光學諧振腔與(yu) 襯底垂直，能夠實現垂直於(yu) 芯片表麵發射激光。麵發射激光芯片有 低閾值電流、穩定單波長工作、可高頻調製、容易二維集成、沒有腔麵閾值損傷(shang) 、製造成本低等 優(you) 點，但輸出功率及電光效率較邊發射激光芯片低。

半導體(ti) 激光器特點及應用。半導體(ti) 激光器優(you) 缺點十分明顯：優(you) 點是體(ti) 積小、結構簡單、光電 轉換效率高、壽命較長、易於(yu) 調製等，缺點是輸出光束質量差、光束發散角大、光斑不對稱、受 到帶間輻射的影響導致光譜純度差、工藝製備難度高等。半導體(ti) 激光器可作為(wei) 光纖激光器、固體(ti) 激光器的泵浦源，也可作為(wei) 直接使用其輸出激光的直接半導體(ti) 激光器，在能量光子、信息光子、 顯示光子均有廣泛應用。

半導體(ti) 激光器已成為(wei) 光電行業(ye) 最有發展前景的領域之一，2020 年全球市場規模為(wei) 67.24 億(yi) 美元。隨著半導體(ti) 激光器技術的快速發展和突破，半導體(ti) 激光器產(chan) 品質量、波長範圍和輸出功率 正在迅速提高，同時在直接半導體(ti) 激光加工應用以及中高功率光纖激光器差異需求的推動下，具 有中高功率、高光束質量的半導體(ti) 激光器快速發展。目前半導體(ti) 激光器已應用到激光加工、3D 打印、激光雷達、生命科學與(yu) 健康和紅外照明與(yu) 顯示等領域方麵,半導體(ti) 激光器也成為(wei) 光電行業(ye) 中最有發展前景的領域之一。根據 Laser Market Research 數據，2015-2020 年全球半導體(ti) 激光 器的市場規模由 41.75 億(yi) 美元增長至 67.24 億(yi) 美元，CAGR 約為(wei) 10.0%。

美國和歐洲的半導體(ti) 激光行業(ye) 起步較早，在技術上具備領先優(you) 勢，半導體(ti) 激光芯片及器件廠 商仍以國外企業(ye) 為(wei) 主，海外半導體(ti) 激光器企業(ye) 主要為(wei) 上下遊同時布局的一些巨頭公司，包括貳陸 集團、朗美通、IPG 光電等。國內(nei) 主要企業(ye) 為(wei) 長光華芯、武漢銳晶、華光光電、炬光科技等。

四、運控係統：高功率領域國產化有望快速推進

運動控製係統是各類設備的大腦，軟件是其核心。運動控製係統的功能是根據控製程序，經 計算機處理後，實時控製執行機構的動作。運動控製係統由硬件和軟件集成，硬件即工業(ye) 控製板 卡，包括主控單元、信號處理等部分，軟件是控製算法，其中硬件是運動控製係統的載體(ti) ，軟件 是核心，二者共同決(jue) 定了運動控製係統的精度、效率。

激光切割控製係統是運動控製在激光切割中的應用。激光切割運動控製係統是運動控製在切 割中的運用，位於(yu) 激光產(chan) 業(ye) 中遊，與(yu) 激光器、機械部件等共同構成激光切割設備。激光切割控製 係統的作用是控製激光切割頭運動軌跡以及與(yu) 被切割物體(ti) 之間的距離，可被運用於(yu) 所有涉及金屬 材料切割的行業(ye) ，並正逐步向非金屬切割領域發展。

市場空間：我們(men) 根據以下假設對激光切割控製係統市場空間進行測算：（1）假設中低功率激 光切割設備銷量按照 15%速度增長，因為(wei) 已基本實現國產(chan) 化，假設單價(jia) 按照 2%速度下降；（2） 假設 2021-2025 年高功率切割設備市場規模增速為(wei) 50%、40%、35%、35%、35%，考慮到國 產(chan) 化快速推進，假設單價(jia) 以 6%左右速度下降；（3）根據測算，2025 年中低功率和高功率激光 切割控製係統的市場規模分別為(wei) 10.41 億(yi) 元、28.04 億(yi) 元，總市場規模為(wei) 38.45 億(yi) 元。

中低功率領域已基本國產(chan) 化，柏楚電子市占率超過 60%。中低功率激光切割控製係統領域 中，國產(chan) 控製係統憑借良好的使用性能和綜合性價(jia) 比，已基本實現進口替代。目前國內(nei) 市場市占 率前三的企業(ye) 為(wei) 柏楚電子、維宏股份、奧森迪科，合計市場占有率約為(wei) 90%，其中柏楚電子的 市場占有率超過 60%。

高功率領域仍為(wei) 國際廠商主導，國產(chan) 化有望快速推進。目前在高功率激光切割控製係統領域， 國際廠商仍占據絕對優(you) 勢，主要企業(ye) 包括德國倍福、德國 PA、西門子等，柏楚電子在國內(nei) 高功 率激光切割控製係統的市占率超過 10%。目前激光切割設備國產(chan) 化程度已達到 80%-90%，國內(nei) 設備廠商使用國產(chan) 化係統的意願較強，同時隨著國內(nei) 企業(ye) 技術的快速進步，高功率領域有望複製 中低功率領域的國產(chan) 化之路，預計國產(chan) 化將快速推進。

五、重點公司分析

（一）銳科激光：國產(chan) 光纖激光器龍頭，步入快速發展階段

公司是國內(nei) 光纖激光器龍頭，業(ye) 績拐點顯現。公司由航天科工控股，領軍(jun) 人才持股管理，自 成立以來在多個(ge) 功率段率先實現光纖激光器的國產(chan) 化，持續引領光纖激光器的國產(chan) 化，2020 年 公司在國內(nei) 光纖激光器市場的市占率為(wei) 24.4%，是國內(nei) 光纖激光器龍頭。疫情後公司收入和利潤 步入快速上升通道，2020Q3-2021Q2 公司單季度歸母淨利潤同比增速依次為(wei) 84%、158%、902%、 168%，業(ye) 績拐點顯現。

國產(chan) 替代+盈利能力修複，國內(nei) 企業(ye) 迎來發展良機。（1）隨著國內(nei) 企業(ye) 技術不斷提升，國產(chan) 激光器品質逐步向國外先進水平靠攏，同時國內(nei) 企業(ye) 具備成本和服務的雙重優(you) 勢，國產(chan) 化趨勢下 國內(nei) 激光器企業(ye) 市場份額快速提升；（2）我們(men) 認為(wei) 行業(ye) 價(jia) 格競爭(zheng) 趨緩，企業(ye) 盈利能力將繼續修複， 主要有 2 點原因：①國內(nei) 企業(ye) 具備成本優(you) 勢，且降本空間更大；②焊接等業(ye) 務的非標準化從(cong) 根本上避免了切割打標領域激烈的價(jia) 格競爭(zheng) ，隨著國內(nei) 激光器企業(ye) 焊接、清洗等非標業(ye) 務的快速發展， 預計行業(ye) 整體(ti) 價(jia) 格競爭(zheng) 將趨於(yu) 緩和。

技術和產(chan) 業(ye) 鏈布局鑄就銳科激光核心競爭(zheng) 力。（1）公司研發團隊優(you) 秀，三位行業(ye) “領軍(jun) 人才” 持股管理有助於(yu) 帶領公司實現更好的發展；2020 年公司多項技術取得突破，新產(chan) 品大幅解決(jue) 了 行業(ye) 應用痛點；（2）產(chan) 業(ye) 鏈布局，一方麵通過上遊垂直整合，降本的同時提升公司產(chan) 品性能；另 一方麵，前瞻性布局超快激光器和半導體(ti) 激光器，布局行業(ye) 未來潛在爆發點，助力公司長期發展。

（二）柏楚電子：激光切控係統龍頭，產(chan) 業(ye) 拓展打開成長空間

國產(chan) 激光切割係統龍頭，業(ye) 績增速快，盈利能力強，現金流優(you) 質。公司成立於(yu) 2007 年，2012 年切入激光切割控製係統，目前已成長為(wei) 國產(chan) 激光切割係統龍頭。在行業(ye) 快速發展和國產(chan) 化的雙 重驅動下，公司業(ye) 績快速增長，2016-2020 營收和歸母淨利潤 CAGR 分別為(wei) +47.1%/+49.0%。 得益於(yu) 行業(ye) 特征以及公司較強的議價(jia) 能力，公司盈利能力極強，2020 年銷售毛利率和淨利率分 別為(wei) 81%、65%，同時公司現金流優(you) 質，具備較強的內(nei) 生發展動力。

高功率切控係統國產(chan) 化推動公司業(ye) 績增長。目前中低功率激光切割係統已基本國產(chan) 化，公司 市場占有率超過 60%，而高功率領域仍主要由國外企業(ye) 占據，基於(yu) 以下幾點原因，我們(men) 認為(wei) 公 司有望複製中低功率的發展路徑，實現高功率領域的國產(chan) 化：（1）目前我國高功率激光切割設備 國產(chan) 化程度已達到 80%-90%，國產(chan) 廠商使用國產(chan) 係統的意願較強；（2）國產(chan) 產(chan) 品價(jia) 格更低，同 時具備本土的服務優(you) 勢，公司已覆蓋 400 多家行業(ye) 主要的激光設備商，並積累了良好的口碑；（3） 公司是唯一掌握切割過程五大技術的企業(ye) ，大幅提升了切割加工的便捷性，在應用層麵強於(yu) 海外 企業(ye) ；（4）隨著公司募投項目的推進，高功率國產(chan) 化有望快速推進，從(cong) 而推動業(ye) 績快速增長。

產(chan) 業(ye) 拓展下，公司持續成長可期。（1）布局超快激光，有望形成新的業(ye) 績增長點：超快激光 已成為(wei) 精密加工的重要方向，2015 年到 2020 年我國 超快激光器市場規模由 2.9 億(yi) 元增長至 27 億(yi) 元，公司在超快激光領域已形成較強的競爭(zheng) 力，隨 著募投項目推進，超快激光有望形成新的業(ye) 績增長點；（2）拓展激光切割頭，從(cong) 軟件向硬件延伸： 激光切割頭是激光切割機三大主件之一，公司拓展激光切割頭一方麵可以加強控製係統與(yu) 切割頭 之間的適配性，從(cong) 而提升切割效果，另一方麵也可提供一體(ti) 化綜合解決(jue) 方案；（3）拓展智能焊接 機器人，打開公司成長空間：焊接為(wei) 切割後道工序且底層技術相通，公司具備產(chan) 業(ye) 拓展的技術基 礎。鋼結構焊接市場空間大，並且焊工短缺下智能焊接機器人需求十分旺盛，智能焊接機器人將 徹底打開公司成長空間。

六、風險提示

（1）行業(ye) 景氣度不佳導致需求增長不及預期；

（2）國際形勢不確定性帶來風險；

（3）價(jia) 格競爭(zheng) 激烈導致企業(ye) 盈利能力下降；

（4）國產(chan) 化進度不及預期。

（本文僅(jin) 供參考，不代表我們(men) 的任何投資建議。如需使用相關(guan) 信息，請參閱報告原文。）

精選報告來源：【未來智庫】。

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