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激光产业链专题深度分析报告
2017年激光产业链专题深度分析报告
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2017年10月
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表目录
1.激光行业持续高增长
1.1.激光装备应用领域广泛，激光行业稳健成长
激光是通过人工方式，用光或放电等强能量激发特定的物质而产生的光。
自1960年，人类成功地制造出世界上第一台激光器以来，激光设备行业得以快速发展。
目前激光器已经广泛应用在切割、打标、精密金属焊接等各个环节；涉及机械、汽车、航空、钢铁、造船、电子制造、军工等多个行业级应用领域。
激光器是激光的发生装置，主要由泵浦源、增益介质、谐振腔等组成。
泵浦源为激光器的光源，谐振腔为泵浦光源与增益介质之间的回路，增益介质指可将光放大的工作物质。
在
工作状态下增益介质通过吸收泵浦源提供的能量，经谐振腔振荡选模输出激光。
从产业链上来看，激光器产业链主要由激光材料生产商及器件生产商、激光器生产商和激光装备生产商组成。
产业链上游为核心光纤材料、光学元器件和其他机械及数控组件。
光学材料包括激光晶体材料、特种光纤等等；光学元器件包括激光光学镜片、振镜、声光电开关、调制器、激光加工头等；其他设备包括机械、数控、电源设备等。
产业链中游为激光器设备，按照功率划分，激光器可以划分为高功率激光器、低功率激光器；按照类型划分，激光器可以分为CO2激光器、YAG激光器、光纤激光器、半导体激光器等；按照工作模式分类，激光器可以分为连续激光器和脉冲激光器；按照脉冲激光器的脉冲宽度分类，激光器又可以分为毫秒、微秒、纳秒、皮秒、飞秒激光器。
产业链下游为激光设备，激光设备按照应用分类包括激光切割、焊接、打标、钻孔等，可以应用在汽车、钢铁、石油、造船、航空航天等多元应用场景。
图1：
激光产业链
过去几年激光设备市场稳步增长激光加工相比传统机械加工具备明显优势：
激光加工以非接触方式进行，加工过程能耗低、环保效益高、加工速度快、低噪音、热影响小、适应性强，可加工超高硬度、高脆性、高熔点材料，并可实现自动控制，在精密加工、复杂结构加工、批量自动化生产等领域具备明显优势，市场规模快速扩大。
根据美国StrategiesUnlimited的报告，2012-2016年，全球激光器行业收入规模从87亿美元增加至2016年的104亿美元，年复合增长率为4.47%。
整体激光器行业维持稳步增长态势。
受益于制造业国内转移就制造业整体生产效率提升，我国激光行业市场增长迅速。
2016年我国激光设备销售收入达到385亿元，同比增长达到11.59%，2010-2016年激光设备市场销售规模年均增长达到25.83%。
图2：
全球激光器市场增长情况
图3：
我国激光设备市场增长情况
按照应用领域分类，根据LaserMarketsResearch/StrategiesUnlimited的数据，2016年，全球激光器行业应用领域中材料加工相关的激光器收入31.20亿美元，占全球激光器收入的30%，为仅次于通讯的第二大激光器应用领域；研发与军事运用相关激光器收入8.32亿美元，占全球激光器收入的8%；医疗美容相关激光器收入8.32亿美元，占全球激光器的8%按照激光设备类型分类，2016年，金属切割、打标及半导体显示占全球激光材料加工收入的36%、18%和12%，是激光器材料加工最大的行业应用领域。
图4：
全球激光器按照应用场景分类
图5：
全球工业激光器按照设备类型分类
1.2.海外激光器龙头增长迅速，激光产业或进入增长拐点
1.2.1.海外激光龙头增长迅速，多个细分行业解决方案进入爆发期
今年以来海外激光龙头成长迅速，以全球激光器龙头IPG和Coherent为例，IPG和Coherent是全球激光器龙头企业，2016年按照整体收入规模计算，IPG和Coherent（考虑Rofin收购）分别是全球第2大和第5大激光器/激光设备企业。
lCoherent：
Coherent于1968年成立于美国，全球最早从事激光器研发与商业化的企业之一。
公司来自准分子激光器（收入分类归入微电子）营收占公司总营收一半以上，近年来充分受益于OLED产线建设对准分子激光器的旺盛需求。
2016年3月，Coherent宣布以9.42亿美元收购Rofin-Sinar，也开始进入高功率光纤激光器领域。
lIPG：
IPG于1990年成立于美国马萨诸塞州，是全球最大的光纤激光器制造商。
主要产品包括高、中、低功率光纤激光器及放大器，广泛应用于材料加工、光通讯、医学及科研等领域，业务覆盖全球主要市场。
*我们选取IPG和Coherent原因是他们为海外上市激光公司中最具代表性的激光器企业
图6：
全球激光器/设备市场情况（2016年）
IPG和Coherent上半年营收净利维持高增长态势：
IPG公司2017年上半年营收6.55亿美元，同比增长42%；净利润1.79亿美元，同比增长54%；而Coherent上半年（截止7月1日，对应2017Q3财年）实现营收12.33亿美元，同比增长102%；净利润1.33亿美元，同比增长135%。
图7：
IPG营业收入及增速
图8：
Coherent营业收入及增速
1）Coherent：
OLED驱动ELA设备景气，大功率+锂电+超快激光维持高增长Coherent在其业绩说明会上指出，公司Microelectronics业务成长迅速，前三季度增长超过100%。
公司来自OLED产线的ELA设备需求高成长仍然是公司Microelectronics业务增长的核心驱动力。
同时公司表示来自高功率光纤激光器订单实现按季度“高双位数增长”，其中最大的应用领域是电池焊接和金属切割。
超快激光器、激光标记和刻蚀业务同样维持高速增长。
图9：
Coherent2017财年第一季度到第三季度（截止7月1日）营收按业务类型增长情况
2）IPG：
激光器性价比提升+多个传统行业渗透提速，公司大功率激光器维持高增长上半年IPG高功率激光器产品营收2.22亿美金，同比上升57%。
是IPG业绩高增长的主要驱动力。
伴随光纤激光器产品升级+价格下降，激光器在传统行业渗透率快速提升，是公司大功率激光器高增长的核心驱动因素：
1）出版行业激光切割设备由于其高可靠性和高弹性，正在快速替代传统的切割设备；同时在制造业，金属冲压工艺也快速向大功率激光切割升级。
2）在汽车、航天、核电、建筑、化工及其他重工业领域，激光焊接设备加速替代。
公司二季度大功率激光设备销售同比提升57%。
图10：
IPG公司2017年上半年营收按业务类型增长情况
1.2.2.国内激光市场高速成长，深度受益于激光行业景气
国内激光产业链上下游企业同样发展迅速。
我们选取部分上市（拟上市）的激光产业链企业为例：
从上游晶体供应商福晶科技；到中游激光器供应商杰普特、锐科股份、创鑫激光；再到下游激光装备商大族激光、华工科技、联赢激光，今年中报/去年年报增长快速，5家披露中报的企业营收和净利增长的中值均在50%以上。
表2：
国内激光产业链部分相关企业中报增长情况
我们认为激光设备性价比提升+下游工业应用场景自动化率提升，众多行业级应用快速打开，是驱动激光行业快速增长的重要因素。
1）消费电子、新能源、面板、大功率等下游激光市场应用快速打开，为激光行业高成长打下坚实基础；2）激光技术持续升级（光纤激光器、紫外激光器、超快激光器商用提速）+激光器价格持续降低，为激光行业快速普及提供有利条件。
2.激光应用拓宽，细分市场结构化成长机遇
2.1.OLED面板——年化25亿+市场空间
2.1.1.国内OLED面板投资建设进入高峰期
伴随苹果、三星等全球手机龙头相继采用OLED显示屏，智能手机领域OLED显示屏替代LCD显示屏是大势所趋。
国内企业OLED投资亦进入加速阶段，包括京东方、信利、深天马、黑牛食品（国显光电）、上海和辉和华星光电都已经披露了OLED产线建设计划。
按照目前已经披露的投资计划，2017-2020年国内OLED产线投资总额将超过2200亿元人民币，年化投资额在500亿以上。
考虑到OLED产线中70%以上是设备，我们认为明后两年将进入OLED设备投资高峰期。
表3：
内地OLED产能分布及规划
2.1.1.激光设备是OLED产线中的重要组成部分
按照OLED制成分类，AMOLED制成可以分为前端BP（背板端）；中端EL蒸镀端）；后端MODULE（模组端）三段。
激光设备在三端均有广泛应用：
BP端主要应用于激光退火；EL端主要应用于激光切割、LLO激光玻璃、FFM激光检测等；MODULE端主要应用于柔性面板模组的激光切割和倒角。
按照价值量看，我们以一条产能在45K/月的柔性AMOLED6代线为例，其中激光设备的总投资大约在20亿元左右。
约占设备总投资的5%-7%。
图11：
AMOLED制造应用到的激光设备
激光设备在OLED产线中的应用及价值量（以一条6代线为例）
ELA（激光退火，用于将A-Si转化为多晶硅）
ELA工艺是指将已淀积在玻璃上的a-Si薄膜通过准分子激光束退火转化为p-Si薄膜，即由非晶硅转化为多晶硅，是生产低温多晶硅背板（LTPS）的关键工艺。
主要采用准分子激光器，以45K/月的柔性OLED产线为例，用到ELA设备约9台，总价值约在9亿元左右。
目前ELA激光器主要由Coherent供应，韩国APSystem以及JSW做集成设备，壁垒相对较高。
lLLO（激光剥离）
LLO是柔性OLED面板核心工艺，柔性在面板制程完成后，通过激光玻璃工艺将玻璃基板剥离，仅保留TFT薄膜结构。
其中就要用到激光剥离设备。
其主要采用准分子激光器，一条45K/月的6代线大约需要LLO6台，总价值大约在3亿元左右。
l柔性切割
传统液晶面板生产由于基板和盖板都是玻璃材质，容易吸收激光，因此激光设备用量较少，多用金刚石刀轮做面板切割，而OLED是薄膜工艺无玻璃，激光切割最为合适。
激光切割主要紫外皮秒激光器，一条45K/月的6代线需要用到Filmcutting设备+Halfcutting设备等，需要切割设备总价值在5亿元以上。
l激光倒角和听筒挖槽
主要作用是模组边缘四个角的切割，以及OLED面板在听筒位置的挖孔。
采用紫外皮秒激光器，一条45K/月产线对应设备总投资在1.5亿元左右。
l激光修复
主要作用是针对制程当中发光区域内产生的亮点、灰亮点、亮线不良进行激光修复。
单价相对较低，单调产线总设备投资在1亿元左右。
表4：
激光设备在OLED产线中的应用（以一条6代线为例）
按照2017-2020年4年7条新6代产线估算（深天马武汉6代线，京东方成都、绵阳6代线，国显光电固安6代线，华星光电武汉6代线，和辉光电上海6代线，信利仁寿6代线），2017-2020年OLED激光设备投资在120亿元以上。
打开年化30亿元+市场空间。
2.2.锂电电芯焊接——年化50亿市场空间
2.2.1.新能源汽车快速发展驱动锂电设备投资
新能源汽车快速发展驱动锂电设备投资：
当前我国的新能源汽车发展主要由政策扶持，得到了飞速的发展。
2016年，我国新能源汽车销量为50.7万辆，同比增长53%，截止2017年7月我国当年新能源汽车销量为26.8万辆，同比增长10.34%，三四季度有望持续放量，全年销量超过70万辆。
我们认为新能源汽车行业将逐渐由政策驱动转变为需求驱动。
根据尼尔森联合中国汽车工业协会联合发布的《中国汽车消费者白皮书》显示我国新能源汽车行业还处于个人消费的起步阶段，消费者在购买新能源汽车时的主要出发点还是基于政策扶持与购买新能源汽车的补贴政策。
伴随更多厂商加入新能源大军，一方面，市场竞争加剧倒导致整车厂下调销售价格，另一方面，厂家通过扩产实现规模效应以降低成本，双重因素影响下，新能源汽车价格将持续下降，需求驱动将成为行业发展的主要驱动力。
根据国务院发布的《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》，到2020年，新能源汽车实现当年产销200万辆以上，累计产销超过500万辆，CAGR达到41%，市场前景广阔。
根据天风证券汽车行业研究团队的测算，预计2020年我国新能源汽车产量将达到242万辆，CAGR达到46.88%。
其中，乘用车是主力车型，销量将突破200万辆。
图12：
预计2020年我国新能源汽车产量将达到242万辆
图13：
纯乘用电动车成为新能源车销量主力车型（单位：
万辆）
为了在新的市场和政策环境下提高自身企业的竞争力，2017年，多家厂家宣布扩产计划。
以CATL为例，其扩产计划共计8GWh，其中溧阳5GWh+宁德本部3GWh（随着技术进步，实际落地可能达到10GWh总产能），至2019年CATL计划扩产40-50GWh。
上半年CATL出货量已经超过了沃特玛、比亚迪，排名全球动力锂电池产能第三位；加上与上汽集团合作的时代上汽36GWh产能投资，CATL有望在2020年将超越松下、LG化学等厂商，成为全球龙头。
根据我们的统计，2016年，主要动力锂电池厂商合计产能为69.35Gwh，2017年有望达到142.2Gwh，到2020年将有望升至360.55Gwh，期间增速高达51%。
可以预期，在未来几年内，锂电企业的产能扩张与生产线改造将对锂电生产设备和自动化生产线形成持续的需求。
2015~2016年动力电池新增投资分别达到800亿元、1000亿元（含土建）。
根据高工锂电的统计，2017年1~7月，动力电池投扩产金额超过600亿元，预计全年投资也将达到超过千亿规模，2018~2019年有望保持千亿以上规模的投资（含土建）。
表5：
各大动力锂电池厂商扩产和产能计划（单位：
GWh）
2.2.2.锂电中的激光设备需求量巨大
新能源汽车锂电池模组生产工艺可以划分为电芯段工艺和模组段（PACK段）工艺，其中电芯段设备又可以分为前段/中段和后段生产工艺。
激光设备在电芯（主要为中段）&PACK段都有大量采用：
在电芯段，锂电设备主要应用在极耳焊接、封口焊接（密封钉&顶盖焊接）等环节；PACK段，激光设备主要用在电芯与电芯之间的连接。
主要应用环节如下图所示：
图14：
锂电池生产工艺流程
图15：
锂电池生产工艺中用到的激光设备
从锂电设备的价值量上看，以自动化程度从低至高看，每Gwh的锂电设备投资从4亿元至10亿元不等，其中激光设备在总设备投资中占比相当高：
以C客户为例，1GWh对应的电芯焊接设备约为3000万元（2条线x每条线4台）；1GWh对应的电芯模组设备约为3000-4000万元（2条线x每条线4-5台）。
1GWh对应激光总设备投资在6-7000万元，且自动化程度越高，激光设备占比会越高。
按照2016-2020年300GWh国内动力电池投资计划，将打开约4年180亿-210亿（年化约45-53亿）动力电池激光焊接设备空间。
2.3.智能手机——从苹果到国产机，全面屏+中框+双面玻璃打开行业空间
2.3.1.智能手机中的激光设备应用广泛
智能手机中激光应用非常广泛，是小功率激光最重要的应用场景之一。
智能手机中常用的激光应用场景也包括：
激光打标、激光切割、激光焊接等多个环节。
1）激光打标
激光打标是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应，从而留下永久性标记的一种标刻方法。
手机中应用到激光打标的场景包括：
Logo打标、手机按键、手机外壳、手机电池、手机饰品打标等等。
2）激光切割
激光切割可对金属或非金属零部件等小型工件进行精密切割或微孔加工，具有切割精度高、速度快、热影响小等优点。
手机上常见的激光切割工艺有：
蓝宝石玻璃手机屏幕激光切割、摄像头保护镜片激光切割、手机Home键激光切割、FPC柔性电路板激光切割、手机听筒网激光打孔等等。
3）激光焊接
激光焊接机是利用高能量的激光脉冲对材料进行微小区域的局部加热，激光辐射的能量通过热传导向材料的内部扩散，将材料熔化后形成特定熔池。
手机中的激光焊接包括薄壁材料、精密零件的焊接。
图16：
智能手机中的激光应用
2.3.1.智能手机激光应用具备消费属性，需求种类多，更新频率短
智能手机激光设备具备消费属性：
智能手机材料&工艺方案更迭迅速，而激光设备大多为定制化的设备（不同材料、不同工艺功能需要的激光设备都不一样），故智能手机中的激光设备更迭速度相比PCB、LED、汽车等行业用激光设备短很多，更具消费属性。
以行业龙头A客户为例，A客户更新设备的频率基本上是一年一更新。
A客户手机创新带来的激光设备增量需求明显：
今年A客户新款机型iphone8在外观上会有较多创新，包括AMOLED屏幕、双面玻璃+金属中框、双摄像头、全面屏等，对激光设备的增量需求主要体现在支撑双面玻璃的中框加工（切割&焊接）、中框表面处理（紫外）、双摄像头蓝宝石玻璃的切割等等，手机创新带来大量的激光新增设备需求。
A客户主要激光设备供应商大族激光今年来自其的销售收入达到翻倍以上增长。
未来伴随智能手机整体增速放缓，我们判断智能手机创新进程将加速，对激光器设备升级需求更频繁。
图17：
大族激光来自A客户订单大幅增长（单位：
亿元）
2.3.1.功能升级，全面屏+双摄+双面玻璃大幅打开激光器需求全面屏
全面屏手机带给用户视觉效果更佳，握持感更优化，自三星、苹果等全球智能手机龙头相继在其主流旗舰机型上搭载全面屏以后，全面屏手机已经成为一种主流趋势，在国内智能手机产业链中迅速蔓延。
我们调研上游屏企，下半年开始国内智能手机的主流选择，包括华为、小米、VIVO、金立等国内主流品牌都计划在下半年推出全面屏手机。
图18：
全面屏手机示意（三星GalaxyS8）
图19：
全面屏手机示意（小米MIX）
全面屏为手机模组切割提出更大挑战：
1）传统的手机屏幕显示比为16：
9，呈长方形，而手机边缘一般为圆弧角。
全面屏手机如果继续采用直角切割，圆润的手机边缘和直角屏幕距离过近容易产生破损；2）机身上放置前置摄像头，距离传感器，受话器等元件，所以屏幕和上下机身边缘均有一定距离。
而18：
9的全面屏手机的屏占比一般都会大于80%，屏幕边缘会非常贴近手机机身，需要通过异性切割OR挖槽的方式留下空缺给这些元器件。
图20：
全面屏手机示意（三星GalaxyS8）
图21：
全面屏屏幕离手机边缘过近容易破损
全面屏手机方案催生“异性切割”需求，如C角，R角和U槽方案等。
如三星GalaxyS8屏幕边缘采用的就是R角切割；而苹果iphone8手机前端采用了U形槽设计，以安置前置摄像头。
图22：
R角切割、C角切割和U形槽切割
无论是R角还是U形槽，异形切割核心还是在于是圆弧切割。
传统刀轮切割方案本质上仍然属于机械加工，在切精细的圆弧边时精度不易控制，容易导致崩边；同时刀轮切割方案加工时间很长。
而激光切割是非接触性加工，无机械应力破坏，精度非常高，可以达到20um；且激光切割效率更高，20秒左右就可以完成屏幕切割。
激光切割在异形切割方面的优势明显，行业中全面屏异形切割主要采用的是激光切割方案。
全面屏渗透提速将驱动激光设备需求。
双摄像头提升摄像头的有效像素无疑是提升手机拍照性能最简单有效的方法，手机摄像头从最开始的10万像素，逐步实现30万→…→2000万像素的蜕变。
但是单纯依靠提高摄像头像素改善拍照质量存在局限性：
在手机上实现高像素难度越来越高。
而采用双摄像头，不仅可以进一步提高画质，还可以同步推出广角拍摄、背景虚化等效果，提高拍摄体验。
目前在华为、苹果、三星等全球主流智能手机厂商的带动下，双摄像头手机逐渐成为一种趋势：
今年苹果推出两款双摄手机（iphone7splus和iphone8）；三星也在其GalaxyNote8上首次搭载后置双摄。
国内方面包括华为、小米、OPPO也开始采用双摄，VIVOX9系列手机更是采用了前置双摄，以突出更好的自拍效果。
我们预计今年双摄手机整体渗透率预计超过20%。
手机摄像头切割一般采用激光切割，双摄普及后将大幅驱动激光切割设备的用量。
并且目前手机摄像头以蓝宝石等脆性材料为主，加工需要紫外/超快激光器等特殊脆性材料加工工艺，对激光装备厂商也提出更高要求。
图23：
双摄像头手机渗透率（左轴单位为亿部手机）
图24：
手机摄像头采用蓝宝石等脆性材料
双面玻璃
今年苹果3款新机型全部采用玻璃后盖设计，此外包括华为、三星、VIVO在其高端机型中都推出了双面（曲面）玻璃版本。
我们认为玻璃或接替金属，成为主流的玻璃后盖设计形式趋势确立：
1）从智能手机信号接收的角度来看，随着无线充电、5G等新型传输方式临近，无线频段越来越复杂，信号的屏蔽性成为金属机壳不可突破的瓶颈，手机背板材料非常有必要更换成非金属材料；2）从非金属后壳选择上，塑料手机后盖在质感、美观度、坚硬度等表现都远不及后来出现的玻璃和陶瓷，而目前陶瓷后壳价格高、产量低，预期仅仅将在部分高端机型中得以采用。
玻璃后壳将成为手机外观的主流选择。
图25：
双面玻璃手机渗透（左轴单位为亿部手机）
图26：
双面玻璃手机机身质感非常好
双面玻璃手机采用金属中框进行支撑。
在一般投资者理解中，中框就是手机外壳长方形的边框，用到的材料和加工时间会少于金属机壳产品。
事实上，金属中框对整个手机起到支撑和承载核心部件的功能，是玻璃外壳的重要组件。
其结构非常复杂，涉及锻压、CNC、纳米注塑、阳极氧化等多道工序。
其中激光工序同样应用非常广泛，以iphone4手机为例，激光工序就应用在1）边框边缘的圆柱形螺柱激光点焊，用于固定屏幕；2）支架与不锈钢边框的连接。
图27：
金属中框加工工艺流程
图28：
iphone4s金属中框示意
2.3.1.从苹果到国产手机，消费电子激光设备前景广阔
从智能手机行业增长来看：
2016年全球智能手机增速放缓，IDC预计2016年全球智能手机出货量14.7亿部，行业增速仅为2.3%。
但是国产智能手机品牌保持高速成长态势，华为、OPPO、VIVO三大国产手机品牌16年智能机出货量3.15亿部，同比增长68%。
智能手机国产转移趋势明显，国内智能手机增速远高于全球。
表6：
2016年全球前五智能手机厂商出货量、占比及增速（单位：
百万台）
国内高端品牌占比提升，对手机产品品质要求更高：
价位上来看，近年来随着整体智能手机增长放缓，智能手机增长驱动转变为消费升级驱动，终端厂商更加追求产品差异化，高端机型占比提升。
GFK预测，2016年1500元以上机型出货量已经从2014年的33%大幅提升至47%，预计17年占比将超过50%。
同期，中国品牌在高端市场的占有率已经从不足50%猛增至70%。
图29：
2014年开始，1500元以上中高端手机占比逐步提升
国内中高端智能机模仿A客户新功能，对激光器需求快速提升：
产品结构上看，苹果一直引领智能手机创新趋势，以苹果为代表的国际龙头品牌手机创新带来新一波国产机创新机会，我们预计16-18年国产手机中，OLED、全面屏、双面玻璃、双摄等功能在国内手机渗透率均呈现提升趋势，带来激光设备企业投资机会。
表7：
苹果手机驱动国产机新功能渗透提升
2.3.2.国产手机激光渗透率低，激光设备机会广阔
国内智能手机目前在生产过程中，还大量使用超声波等传统工艺，对激光整体需求低于苹果。
从产值上看，2016年国产智能手机激光设备市场空间预计不到20亿元人民币。
今年一方面，包括大族等国内激光器龙头在积极推进国内手机制造激光设备的应用。
激光设备在加工效率、加工精度上
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