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激光行业研究报告

2020年激光行业研究报告

导语

中长期看，激光加工（激光切割、焊接）渗透率不断提升、应用场景不断拓展（3C、动力电池、光伏等），我国激光加工市场在较长时间内仍将保持快速增长态势，是一个成长性赛道。

行业持续快速增长叠加进口替代双重因素驱动，本土相关企业迎来良好的发展机遇。

综述

◆从宏观到微观数据均表明制造业正在持续复苏。

①宏观：

11月PMI为52.1，连续9个月位于荣枯线以上，1-10月制造业固定资产投资完成额累计同比-5.30%，制造业投资持续改善；②中观：

工业机器人产量高速增长，10月达21467台，同比增长38.50%，金属切削机床产量在3月触底后快速提升，2020年10月达4.0万台，同比增速29.00%，增速提升明显；③微观：

IPG中国区收入降幅自2019Q4开始收窄，2020Q3已扭转下跌趋势，同比+22%。

锐科激光和柏楚电子Q1以来订单需求旺盛，收入增速环比提升显著，Q3锐科激光收入环比+78.28%，柏楚电子收入环比+59.42%。

短期来看，制造业持续复苏背景下，激光设备、工业自动化等行业景气度不断提升，行业拐点已经出现。

◆国内激光行业快速增长，在各环节已实现突破，正在加速实现进口替代。

2019年中国激光加工设备市场规模为658亿元，2012-2019年CAGR达21.4%，在激光行业高速增长的同时，本土企业在各个环节正在加速实现进口替代：

①在激光设备环节，形成了以大族激光、华工科技为代表的全领域龙头，同时出现了以专注于动力电池领域的联赢激光、专注于3C领域的光韵达为代表的细分领域龙头；②在激光器领域，国内激光器企业份额呈现快速提升态势，2019年锐科激光市占率由12%提升至24%，创鑫激光市占率由10%提升至12%，在实现中低功率激光器国产化后，正逐步实现高功率进口替代；③在激光控制系统领域，本土企业已经获取中低功率切割控制系统90%市场份额，以柏楚电子为代表的龙头企业开始向高功率以及超快控制系统等高端市场布局。

中长期看，激光加工（激光切割、焊接）渗透率不断提升、应用场景不断拓展（3C、动力电池、光伏等），我国激光加工市场在较长时间内仍将保持快速增长态势，是一个成长性赛道。

行业持续快速增长叠加进口替代双重因素驱动，本土相关企业迎来良好的发展机遇。

一、宏观到微观数据均表明制造业正在持续复苏

1.1宏观：

制造业景气度持续提升，行业复苏迹象显著

1.2中观：

工业机器人、机床产量数据持续好转

工业机器人和金属切削机床产量的变化，可以表征制造业投资的景气度情况：

①疫情得到有效控制后，工业机器人产量持续快速提升，月达台，同比增长。

②金属切削机床产量在月触底后快速提升，年月达万台，同比增速，提升明显。

1.3微观：

激光头部企业订单旺盛，单季收入增速加快

拆分中国区收入增速，我们发现：

中国区收入降幅自开始收窄，已扭转下跌趋势，同比；

本土激光器、控制系统龙头锐科激光和柏楚电子以来订单需求旺盛，收入增速持续提升，同比增速分别高达和。

1.4复盘历史：

激光行业具有更强的成长弹性

复盘过去十年我国激光行业和制造业固定资产投资完成额增速（由于激光行业缺乏月度数据，这里我们选取年度数据），发现：

①整体上，激光行业的增速与制造业投资增速有相关性，直观的体现，年和年制造业投资增速放缓，激光行业增速呈现下降趋势；②激光行业增速相比制造业投资增速，表现出更高的弹性，主要原因是激光设备作为先进加工设备，替代传统金属切削机床，具有渗透率提升逻辑。

制造业持续复苏背景下，叠加激光加工渗透率，激光设备行业景气度不断提升，行业拐点已经出现。

二、激光产业链介绍

2.1激光：

产业链庞大，应用广泛

激光：

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。

原子中的电子吸收能量后从低能级跃迁到高能级，再从高能级回落到低能级时，释放的能量以光子形式放出，产生准直、单色、相干的定向光束。

产业链完备，应用渗透至各行各业：

激光加工、激光医疗、激光检测、激光照明等技术广泛支撑汽车、电子、航空、冶金等行业。

2.2光加工优势众多，逐步替代传统加工

相比传统加工，激光加工技术具有精度高、速度快、非接触式、智能化、柔性化等优点。

光加工逐步应用至传统制造业，大幅提高生产效率：

激光打标、深雕、切割与焊接等技术逐步代替了传统的喷码印刷、金属模具钢蚀刻、机械切割工艺

年，全球材料加工激光设备市场规模为，远高于同期机床市场规模增速。

2.3制造业迈入“光加工”时代

欧美发达国家已经步入“光加工”时代：

以德国、美国、日本等为代表的发达国家在部分大型工业领域已经基本完成了对传统制造技术的替换，2010年美国GDP的50%（约7.50万亿美元）与激光应用相关。

目前我国激光应用渗透率仍相对较低，正跟随发达国家加速迈入“光加工”时代。

年，我国激光切割设备销量仅为金属切削机床销量的，占比仍然较低。

但相比年已提升。

三、激光加工设备：

国产化提升经济性，推动新应用场景不断落地

3.1下游激光设备市场细分领域众多

激光产业下游以设备制造商为主，细分市场包括激光加工、激光显示、激光医疗、激光测量、打印等众多领域，其中以激光加工为主。

主要设备包括激光打标机、激光切割机、激光焊接机等。

激光加工领域已经形成了：

（1）以大族激光、华工科技为代表切入消费电子、新能源汽车等全领域的龙头；

（2）以专注于动力电池领域的联赢激光、专注于3C领域的光韵达为代表的细分领域龙头。

3.2激光加工设备：

国内市场规模持续增长

年，国内激光设备市场规模占比超过全球。

随着中国激光产业的高速发展，激光市场需求逐渐转向中国。

2019年，受全球经济形势恶化、贸易战等因素影响，激光市场需求萎靡，全球激光加工设备市场规模达到1,267亿元/-10%。

与国外激光加工设备市场的不景气形成对比，2019年，中国激光加工设备市场规模为658亿元，占全球激光加工设备市场规模的52%，同比提升9pct。

年国内激光设备市场规模达，保持高速增长。

受疫情影响，预计2020年激光加工设备销售收入达645亿元/-2.0%。

3.3激光加工设备：

格局分散，大族、华工份额领先

年，国内规模以上激光企业超过家，其中半数以上企业集中在激光加工和激光器相关领域。

我国激光加工设备市场格局分散。

按2019年国内激光加工设备658亿元的市场规模进行测算，2019年大族激光激光加工设备相关营业收入76.4亿元，市占率12.6%；华工科技激光加工设备相关营业收入17.23亿元，市占率2.8%。

海外激光设备龙头德国通快中国区19/20财年收入为3.5亿欧元，通快集团的经营业务分为机床事业部和激光技术事业部，全球来看，激光技术事业部收入占比为34%，我们按照该比例测算出，通快中国区激光设备收入折合人民币约为9.4亿元，市占率仅为1.6%。

分领域来看，国内企业在低功率激光加工设备市场已经具备较强的竞争优势，但高功率激光加工设备仍有进一步国产化空间。

3.4应用多元化，高功率切焊、微加工将成重点场景

国内超激光设备用于工业领域，打标份额下降，切焊占比提升。

2019年，工业领域激光设备收入达386.6亿元，占当年国内激光设备总收入63.9%。

其中，切焊占比超过50%，打标份额从占据半壁江山快速下滑，应用场景多元化趋势明朗。

美国预测，高功率切割焊接、医疗、遥感、非金属材料微加工将成为激光行业新的增长点，到年高功率切割和焊接将是激光装备的第一大应用领域。

3.5国产化提升设备经济性，推动新场景应用落地

上游激光器降价提升下游激光设备经济性，推动新场景应用。

激光设备目前在国内的应用率不高，其渗透率主要取决于相比其他技术的经济成本。

上游激光器一般占据激光设备成本的30%-50%，其价格下降和性能提升是激光设备降本增效的关键。

激光器降价有利于终端用户设备使用成本下降及下游设备企业自身盈利能力提升。

上游激光器的降价分为两个维度：

（）横向比较来看，国内激光器核心技术实现突破，进口替代推动了下游产业链成本下降，下游设备经济性提升拉高了应用渗透率；（）纵向比较来看，激光器及核心器件符合技术进步的摩尔定律，价格随时间推进下降，而性能则逐步上升，带动下游激光设备应用成本下降。

高性价比有望推动我国激光设备企业参与全球市场竞争。

年，我国激光加工机床出口金额达亿美元，连续四年保持高速增长。

大功率和精细化加工用激光机床依赖进口现象有所改善，年进口金额亿美元。

3.6激光应用：

白车身焊接

激光焊接在白车身中的应用主要有：

✓激光熔焊：

激光器功率范围约4000-6000W，主要应用于车顶、落水槽、后盖等较厚钢板；

✓激光钎焊：

激光器功率范围约1000-3000W，主要应用于侧围、底板、四门窗框等较薄钢板。

主要激光器类型：

固体激光器、半导体激光器、光纤激光器主要国内企业：

华工科技（占国内汽车白车身在线焊接业务近的市场份额）

市场空间测算：

汽车白车身焊接每条生产线的激光器需求约6000万元，预计2020年全球汽车产量放缓至8900万辆左右，对应白车身焊接生产线需求近300条，对应全球激光器市场空间近180亿元；国内方面，中汽协预计2020年汽车产量将超2400万辆，对应激光器市场空间约50亿元。

3.6激光应用：

OLED、LCD生产线

主要应用激光器类型：

超快紫外激光。

为什么要采用激光技术？

✓激光切割：

精度高、加工过程中热影响小，可以提高产品良率；

✓准分子激光退火：

准分子激光退火（ELA）可实现低温下单晶硅向多晶硅的转变。

国内主要布局企业：

大族激光

市场空间测算：

✓LCD面板产线：

每条LCD产线的激光器市场约1亿元，预计2020年全球LCD屏幕产量18亿片，考虑到产品良率、产能爬坡等因素，对应LCD产线需求量超过50条，带动LCD用激光器市场空间超过50亿元。

国内方面，同样框架测算，2020年市场空间达21亿元。

✓OLED面板产线：

每条OLED产线的激光器市场约3亿元，预计2020年全球OLED屏幕需求量将达10亿片，考虑到产品良率、产能爬坡等因素，OLED屏幕生产线需求量超过50条，带动OLED用激光器市场空间近150亿元。

国内方面，同样框架测算，2020年市场空间约60亿元。

3.6激光应用：

动力电池生产线

激光焊接优势：

传统电弧焊等工艺容易出现脱焊等情况，可靠性低；激光焊接形变小、热影响小、精度高、成本低。

主要应用激光器：

光纤激光器等。

主要功率范围：

✓防爆阀、极耳、安全帽等：

部件的材料厚度一般较小，且要求密封性或者对焊缝强度要求不高，主要采用1000-2000W连续光纤激光器；

✓模组侧板、汇流排：

焊缝深，对焊缝强度要求高，需要4000-6000W。

主要布局公司：

大族激光、联赢激光、逸飞激光

市场空间测算：

电芯焊接设备中激光器市场万元、模组焊接设备中激光器市场万元，预计年国内动力电池需求量超，则国内市场约亿元。

四、激光器：

未来逐步实现高功率激光器进口替代

4.1中游：

激光器工作原理

激光器是激光的发生装置，典型的激光器由光学系统、电源系统、控制系统和机械结构四个部分组成，电源系统、控制系统和机械结构共同辅助光学系统输出激光。

光学系统为激光产生最重要的组件，有三大功能部件：

泵浦源、增益物质、谐振腔。

✓汞浦源：

用于将增益物质中的粒子从基态能级提升到激发态能级，提供光源。

✓增益物质：

吸收泵浦源提供的能量后将光放大。

也称为激光工作物质，与泵浦源共同实现粒子数反转，同时决定激光器能够产生激光的波长、输出功率和应用领域。

✓光学谐振腔：

泵浦光源与增益介质之间的回路，通过两个镜面间的不断反射，控制激光输出。

4.2激光器分类介绍：

按增益介质

按增益介质划分：

气体、液体和固体。

气体中具有代表性的是CO2气体激光器，固体中具有代表性的是宝石激光器、YAG激光器、光纤激光器、半导体激光器。

4.2激光器分类介绍：

光纤激光器是目前的主流

光纤激光器是目前的主流。

主流激光器历经了其他固体激光器、CO2激光器、光纤激光器的发展过程。

2018年全球工业激光器销售收入为50.6亿美元，其中光纤激光器销售收入为26.0亿美元，在工业激光器销售收入中占51.5%，而在2009年光纤激光器的市占率仅为13.7%。

过去十年光纤激光器收入在工业应用领域的复合增长率为35.5%，远高于工业激光器整体收入的复合增长率17.0%。

未来半导体激光器或将崛起。

半导体可以作为光纤激光器的泵浦源，也可直接制作激光器。

随着半导体耦合等技术的进一步发展，半导体激光器已经应用到激光加工、3D打印、激光雷达、生命科学与健康和红外照明与显示等诸多领域，是未来光电行业中最有发展前途的领域

按波段划分：

紫外、可见光、红外。

紫外波长短、能量高、精细程度高，一般用于微加工，红外则多用于通信领域。

按工作模式划分：

连续、脉冲按输出功率划分：

低功率（<100W）、中功 率 （100W~1,000W）、高功率（≥1,000W）

4.3光纤激光器市场规模占全球近一半

年全球激光器销售收入规模达亿美元，其中工业激光器销售收入亿美元，占比。

根据，预计到年，我国工业激光器总体市场规模可达亿元。

年，国内光纤激光器销售收入达亿元。

年国内光纤激光器销售收入即达到全球光纤激光器销售收入的。

预计年光纤激光器销售收入约为亿元。

4.4竞争格局：

市场集中度高，国内企业份额提升

相比激光设备相对分散的市场格局，国内激光器市场份额集中度较高。

2019年，光纤激光器市场CR3（IPG、锐科激光、创鑫激光）占据近80%的份额，其中IPG遥遥领先，市占率达到41.9%，占据主导地位。

国内激光器企业份额呈现提升态势。

2017-2019年，IPG份额逐年下滑，由53%下降至42%。

与之形成对比的是，锐科激光市占率由12%提升至24%，创鑫激光市占率由10%提升至12%。

4.5中低功率国产占领市场，高功率有望逐步打开

低功率光纤激光器已基本实现国产替代。

近年来国内小功率光纤激光器出货迅猛，国产100W以下光纤激光器从2013年1.3万台上升至2019年的12万台，CAGR达45%，市占率也从2013年的72%提升至2019年的99%，基本实现国产替代。

《2020年中国激光产业发展报告》预计2020年出货量突破13万台，市占率进一步提升。

中功率国产市占率超过一半。

中功率光纤激光器市场持续景气，出货量年增速保持在15%以上。

国产市占率从2013年的16.7%快速上升至2019年的56.7%，《2020年中国激光产业发展报告》预计2020年进口将进一步压缩。

高功率进口替代有望逐步实现。

2019年国产高功率光纤激光器出货量近4000台，增速达100%，国产化率大幅提升至56%（2017年为19%）。

其中超高功率6kW有超过800台，主要得益于锐科激光和创鑫激光国产3kW和6看W超高功率激光器技术不断成熟，实现对IPG的进口替代。

预计未来万瓦级国产光纤激光器市场也有望逐渐打开。

制造业快速发展催生技术更新需求，拉动激光设备朝高功率方向发展。

近年来，随着我国制造业快速发展，传统工业制造技术更新升级需求旺盛，行业对激光设备需求提高。

例如光纤激光器应用于激光切割设备近两年平稳增长，2019年激光切割设备达4.10万台/+18.8%，高功率占比17.1%。

激光焊接等设备也不断向高功率方向发展，将进一步拉动高功率激光器实现进口替代。

4.6微加工需求推动紫外、超快激光器发展

消费电子崛起带动柔性材料、等材料微加工需求。

紫外波长特性决定其适用于微加工。

紫外激光器的输出波长在0.4μm以下，与红外加工不同，紫外微处理从本质上来说不是热处理，而且大多数材料吸收紫外光比吸收红外光更容易。

高能量的紫外光子直接破坏许多非金属材料表面的分子键，用这种“冷”光蚀处理技术加工出来的部件具有光滑的边缘和最低限度的炭化。

紫外短波长可以被聚焦到亚微米数量级的点上，因此可以进行细微部件的加工，即使在不高的脉冲能量水平下，也能得到很高的能量密度。

年，国内紫外激光器销量从台增至台，达。

超快激光器拥有超短脉冲（皮秒甚至飞秒级），能以较低的脉冲能量获得极高的峰值光强。

超快激光“冷加工”能减少熔化和热影响区，更少重铸材料，使得材料产生较少的微裂纹，具有更好的表面烧蚀质量，激光能量的吸收对材料和波长的依赖性更小，具有低热、冷消融、高精度等特性，适用于材料精加工。

目前超快激光器已经逐步应用于蓝宝石、超薄超硬玻璃基板等脆性材料加工领域，使脆性材料加工品质、效率得到了较大提升。

五、控制系统：

竞争格局出色的小而美赛道

5.1激光控制系统：

激光设备的大脑，包含五大核心技术

激光切割控制系统是激光切割设备的关键功能部件，作为激光切割设备的大脑，激光控制系统通过集成、、关键技术，涵盖包括排版、切割、数控、调高传感等各个流程，形成一套激光切割整体解决方案，各环节与各部件、软件与硬件均可实现良好兼容。

激光切割系统决定了设备的精度、效率，是不同品牌设备形成差异化的重要环节。

由此可见我国激光切割设备需求持续提升，为激光切割控制系统市场规模快速扩大提供了契机。

5.2激光控制系统：

市场竞争格局较好，盈利水平稳定

我国激光器市场格局较差，存在激烈价格战，激光加工控制系统市场格局较好，不存在激烈的价格战，为激光加工控制系统市场持续快速发展提供了契机。

5.3中低功率控制系统市场稳步增长，高功率+超快领域加速爆发

中小功率激光切割设备发展态势良好，逐渐取代传统的接触式加工机床，叠加市场上存量设备持续性更新换代需求，将进入稳步增长的阶段。

根据《激光行业研究报告》，中低功率激光切割设备配套运动控制系统未来的需求量呈现上升趋势、单价呈现小幅下降趋势，预计年中低功率激光切割控制系统对应市场规模、和亿元，三年合计市场规模超过亿元，总体市场空间保持稳步增长。

在中低功率激光切割控制系统领域，本土企业基本实现了进口替代，柏楚电子市场份额约为，行业龙头地位明显。

①在中低功率市场，国产激光运动控制系统已占据中国市场的主导地位，其中业内前三家企业（柏楚电子、维宏股份、奥森迪科）市场占有率约为90%。

②柏楚电子在中低功率领域的相关技术水平已达到国际领先，其生产的中低功率产品在稳定性、可靠性、精度、速度、易用性等各方面均具备明显优势，市场占有率约为60%，优势十分明显。

随着国产化激光器的功率逐步提高，价格逐步下降，中低功率和高功率的分界线将不断上升，许多本土中低功率激光设备的制造商正在逐步进入高功率激光设备制造领域。

在价格方面，高功率激光切割总线系统的售价将随着相关技术的成熟和竞争程度的加剧而呈现小幅下降趋势，但售价仍高于中低功率控制系统。

总体来看，高功率激光切割总线控制系统未来的市场规模将随着需求的释放而呈现较大幅度的增长，预计到年，高功率激光切割总线控制系统销量超过万套，对应市场规模将达到近亿元，无论是市场规模还是行业增速均大幅领先中低功率激光切割控制系统，由此可见激光切割控制系统的主要市场还是在高功率。

不同于中低功率激光切割设备选择选择板卡形式的控制系统为主，高功率激光切割设备对切割性能的要求相对较高，倾向选择总线控制系统，总线系统开发难度大，且投入成本较高。

在高功率激光切割控制系统领域，当前国际厂商依然占据绝对优势，为中国市场主导者，国产激光运动控制系统仅占据约的市场份额。

柏楚电子已经在高功率控制系统领域有所布局，并形成了一定规模的销售，而20%的市场份额也近乎为柏楚电子所占据，看好本土企业在此领域的发展前景。

◆在众多下游应用领域中，仅从手机全面屏和手机3D玻璃盖板两个超快激光精密微纳加工应用的主要领域来看：

到2020年，超快激光精密微纳加工系统的市场规模将达到约4.5-10亿元。

若叠加其他下游行业对超快激光精密微纳加工技术的需求，超快激光精密微纳加工系统未来的市场前景广阔。

◆从技术门槛上看，超快激光精密微纳加工控制系统在轨迹控制的速度和精度要求、激光打点要求、视觉定位的精度要求、特殊工艺支持、多目视觉要求、无限幅面振镜系统要求等方面存在较高的技术要求，技术门槛较高。

实际上，在国际激光加工科技前沿的超快激光精密微纳加工技术领域，柏楚电子目前已经掌握超快激光控制系统技术，是全球超快激光控制系统开发最具竞争力的三家厂商之一。

六、激光器件：

国产化存在较大空间，下游竞争加剧推动垂直整合趋势

4.1上游：

重点元器件简介

重点激光器件：

光纤、泵浦源、激光芯片、激光晶体

4.2核心元器件国产化处于起步阶段

激光器成本结构：

光学器件占光纤激光器成本的60%左右，其中泵浦源成本占30%左右，光纤成本占20%左右，电学材料和机械材料成本分别占15%左右。

国内激光器价格优势依赖的是核心光学元器件的自产率和国产替代率提升降低产品成本。

目前全球范围内仅IPG有能力自制全部光学器件，国内自产率最高的是锐科激光和创鑫激光，锐科激光近年来已逐步实现泵浦源、光纤合束器、激光传输光缆组件、特种光纤等核心元器件和材料的自产，2013年收购睿芯光纤完善光 纤自产；创鑫激光近年来也实现泵浦、隔离器等绝大部分光学器件自产。

但国内激光核心零部件领域仍较薄弱，在性能、稳定性上还不具有全面替代国外产品的实力。

4.3下游竞争加剧推动垂直整合趋势

下游设备竞争加剧。

随着国产激光器技术日益成熟，下游激光加工设备采购门槛大幅降低，形成了分散的市场格局，行业竞争加剧。

横向来看，下游设备商在毛利率、应收账款等指标上均落后产业链上游企业；纵向来看，受到行业景气度和竞争加剧影响，部分下游设备商财务指标近年来出现明显恶化。

面对日益激烈的竞争和国际环境的不确定性，下游设备商主动对上游进行布局整合。

代表性下游设备企业均在积极布局垂直整合：

（1）大族激光在中低功率激光器上过去曾高度依赖IPG，目前已经开始自产和国产替代，2016年收购加拿大特种光纤Coractive80%股权，对上游元器件环节进行布局；

（2）华工科技通过“华工+锐科+长光”形成激光产业华工系，布局“激光芯片+光纤+激光器+激光设备”的全产业链。

七、投资建议

短期内制造业持续复苏，激光行业景气度有望延续，中长期看激光行业作为黄金赛道，仍有较好的成长性，重点企业如柏楚电子、锐科激光、大族激光等细分赛道龙头企业。

风险提示

1.激光行业竞争加剧：

随着激光设备中成本占比较高的激光器经济性不断改善、国产化率逐步提升，下游应用进入壁垒下降，加之上游企业产业链延伸，下游行业竞争将逐步加剧。

随着国内企业对于高功率激光器的持续研发投产以及新进竞争者的加入，中游激光器行业竞争态势也将加剧。

竞争加剧将导致价格战，影响行业盈利能力，对企业毛利率造成不利影响。

2.宏观经济增长不及预期：

目前激光器和激光加工设备最大下游领域仍集中于切割、焊接、打标等工业加工领域，若国内宏观经济增长疲软，拉低固定资产投资力度，会导致激光产业下游投资力度趋缓，不利于激光行业总体发展，波及行业中企业业绩。

3.中美贸易战对上游元器件进口和下游设备出口的影响：

目前中美贸易战已达成较大程度和解，但未来情形仍需要持续跟踪。

若未来形势激化，可能对国内高功率光纤激光器中一些核心元器件的