激光加工設備正向下游各應用領域加速滲透，高功率技術突破國產(chǎn)品牌崛起將倒逼國內(nèi)市場變革。

全球激光器市場超百億美元，光纖激光器占比最大且增速高

激光產(chǎn)業(yè)鏈簡述

激光已成為現(xiàn)代高端制造的基礎性技術之一，具有舉足輕重的地位。與激光相關的產(chǎn)品和服務已經(jīng)遍布全球，形成龐大的激光產(chǎn)業(yè)。

激光設備的不斷升級換代和新應用場景的拓展，驅(qū)動整個激光行業(yè)持續(xù)快速增長。

在傳統(tǒng)激光應用領域，低性能激光設備更新?lián)Q代步伐加快，同時由于激光光束的突出性能，新的應用場景被不斷開發(fā)，市場規(guī)模持續(xù)擴大。

工業(yè)激光是激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心。激光器是激光加工設備的核心部件，約占激光設備成本的30-60%。

激光產(chǎn)業(yè)鏈可分為三部分，上游主要包括光學材料及元器件、電控和機械件等，中游主要為各種激光器及其配套設備，國外主要廠商有美國的IPG公司、英國SPI，國內(nèi)主要廠商有銳科激光、創(chuàng)新激光;下游則以激光應用產(chǎn)品、消費產(chǎn)品、儀器設備為主。

國外廠商有德國通快、日本AMADA，國內(nèi)廠商有大族激光、華工科技、亞威股份、德龍激光等。

激光設備廣泛應用于各領域。激光設備主要由光學系統(tǒng)、機械系統(tǒng)和數(shù)控系統(tǒng)組成，按照不同功率分類，一般講平均功率在100W以下的激光器稱為低功率激光器，100-1000W為中功率激光器，1000W以上的稱為高功率激光器。

小功率激光器主要應用于電子、陶瓷、玻璃、五金、紡織、汽車零部件等輕工業(yè)制造，而高功率激光器一般運用于鈑金加工、大型機械制造、石油化工、航空航天等重型設備的制造。

全球激光器市場持續(xù)增長，光纖激光器優(yōu)勢凸顯

全球激光器市場超百億美元，工業(yè)激光器增速最快。

全球激光器行業(yè)收入規(guī)模持續(xù)增長，根據(jù)StrategiesUnlimited的數(shù)據(jù)，2013-2017年，全球激光器市場規(guī)模從2013年的89.7億美元增加至2017年的124.3億美元，年復合增速為8.5%，其中2017年增速為18.16%。

其中，工業(yè)激光器市場規(guī)模從2013年的25億美元增加至2017年的43億美元，復合增速高達14.8%。

全球光纖激光器市場規(guī)模預計2025年達44億美元。按照增益介質(zhì)的不同，激光器主要可分為液體激光器、氣體激光器、半導體激光器、光纖激光器和固體激光器等。

光纖激光器屬于新一代固體激光器的一種，具有光電轉(zhuǎn)換效率高、結(jié)構(gòu)簡單、光束質(zhì)量好的特點，目前已成為材料加工的主流選擇。

根據(jù)StrategiesUnlimited統(tǒng)計，全球光纖激光器在工業(yè)激光器中的市場份額保持逐年上升，從2013年的33.8%提升至2017年的43%，成為市場份額最大的工業(yè)激光器。

根據(jù)OptechConsulting的報告統(tǒng)計，2005-2017年，光纖激光器處于快速增長期，全球市場規(guī)模從1.05億美元增長到22億美元，年均復合增速達到29%，遠高于同期激光器整體以及工業(yè)激光器的增速。

未來光纖激光器滲透率將繼續(xù)增長，OptechConsulting預計到2025年全球市場規(guī)模將達到44億美元，較2017年翻番。

預計2021年亞太地區(qū)光纖激光器市場規(guī)模達13.26億美元

亞太地區(qū)是全球工業(yè)激光器的最大市場。由于消費電子領域是工業(yè)激光器最大的終端應用產(chǎn)業(yè)，消費電子產(chǎn)品制造商的市場需求將使中國、日本、韓國、印度等國家和地區(qū)的工業(yè)激光器市場呈現(xiàn)大幅增長。

鑒于亞太地區(qū)工業(yè)部門的快速發(fā)展和光纖激光器低成本、高輸出功率的優(yōu)勢，用于材料加工的光纖激光器市場空間巨大。

根據(jù)OFweek的數(shù)據(jù)，2018年亞太地區(qū)光纖激光器市場規(guī)模為8.72億美元，2021年有望達到13.26億美元，在此期間年復合增長率為14.99%。

光纖激光器正在逐步實現(xiàn)進口替代

千瓦級高功率光纖激光器突破促生繁榮市場

光纖激光器從零到百瓦功率發(fā)展了近四十年。早在1961年，美國科學家Snitzer提出在激光腔內(nèi)使用稀土摻雜光纖可以得到穩(wěn)定的單模激光輸出，但受限于光纖制作和抽運光源，未能得到快速發(fā)展。

20世紀70到80年代是半導體激光器和光纖拉制工藝快速發(fā)展的二十年，由于抽運光很難高效耦合到直徑幾微米的纖芯，光纖激光器在很長時間只能產(chǎn)生mW級的激光輸出。

1988年雙包層光纖的出現(xiàn)使得光纖激光器輸出功率實現(xiàn)了由mW級到W級的提升。

20世紀90年代隨著大模場光纖技術的研制實現(xiàn)100W單模連續(xù)激光輸出。

2004年，南安普敦大學的Jeong等世界上首次實現(xiàn)了千瓦級光纖激光輸出。

千瓦級光纖激光器的出現(xiàn)使得高功率光纖激光真正走向了應用市場，各研究單位、創(chuàng)業(yè)公司如雨后春筍般出現(xiàn)，呈現(xiàn)出欣欣向榮的景象。

2012年，IPG曾報道了20kW的單模和100kW的多模光纖激光器，這也是目前光纖激光激光器的最大功率。

宏觀材料加工是光纖激光器的主要應用方向

由于工業(yè)制造業(yè)的加速升級，光纖激光器向更高功率方向發(fā)展。

根據(jù)IndustrialLaserSolutions的研究報告，光纖激光器在工業(yè)領域用途可以分為打標、微材料加工、宏觀材料加工三大類。

其中，微材料加工包括除了打標以外所有輸出功率小于1000W的激光器應用;宏觀材料加工包括所有輸出大于等于1000W的激光器應用，主要為金屬切割和焊接。

近年來打標的增速逐漸放緩，年復合增速為13.02%;宏觀材料加工和微材料加工增速最快，年復合增速分別為25.45%和36.74%，2017年宏觀材料加工規(guī)模為12.68億美元，同比增長52.22%，占比62.16%。

高功率激光器已打破外資壟斷未來成長空間大

光纖激光器根據(jù)輸出功率大小可分為三個層次:低功率光纖激光器(<100W)主要用于激光打標、鉆孔、精密加工以及金屬雕刻等;

中功率光纖激光器(≤1.5KW)主要用于金屬材料的焊接和切割、金屬表面的翻新處理;高功率光纖激光器(>1.5KW)主要用于厚金屬板的切割、特殊板材的三維加工等。

目前低功率的已基本實現(xiàn)進口替代，中功率市場國產(chǎn)化率超過50%，而大功率激光器仍被外資廠商壟斷，進口替代空間較大。

高功率激光設備是主流方向，中國市場增速遠高于全球

全球激光器市場規(guī)模124億美元，中材料加工為最大下游規(guī)模達到32億美元

激光行業(yè)下游應用廣泛，工業(yè)/材料加工激光器市場占比最大，達到34%。2017年全球124.3億美元激光器市場中，材料加工是最大的應用市場，占比約34%，市場空間約43億美元。其次是光通信和光刻市場，分別占比33%、8%。

激光焊接在材料加工市場提升空間很大。在材料加工方面，工業(yè)激光器主要用于切割、打標、金屬精加工、金屬焊接等，其中切割和打標為最重要的兩個應用領域。

2017年，全球工業(yè)激光器在材料加工方面的應用中，切割應用占35%，焊接應用占16%，打標應用占15%。

激光切割占比高，主要原因在于激光切割機是通用型設備，推廣比較快，焊接的工藝定制化較多，且下游客戶十分分散，工藝定制化需要大量的集成設備商去做開發(fā)，推廣相對復雜。

隨著激光滲透率的不斷提升，激光焊接增長空間很大。

激光加工設備全球市場135億美元，中國市場288億元，增速12%遠高于全球增速

中國激光加工設備市場達288億元。

全球材料加工激光設備市場近幾年增速平穩(wěn)，根據(jù)OptechConsulting的數(shù)據(jù)，全球材料加工激光設備市場規(guī)模從2012年的102億美元，增長到2017年的135億美元，年均復合增速為5.8%。

中國已逐漸成長為激光加工設備的重要市場，根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，中國激光加工設備市場規(guī)模從2012年的164億元增長至2017年的288億元，年均復合增速達到11.9%，遠高于全球增速。

高功率激光設備:激光切割逐步替代傳統(tǒng)機床設備

高功率激光器廣泛應用于汽車制造、航空航天、化工、軍工等領域。傳統(tǒng)高功率加工主要由傳統(tǒng)沖床、電阻焊等切割焊接設備來實現(xiàn)，效率低、精度差、損耗高，已無法滿足制造升級的需求。激光器對傳統(tǒng)設備的加速替代已漸趨明顯。

據(jù)中國報告網(wǎng)數(shù)據(jù)，2017年全球用于材料加工的高功率激光器市場規(guī)模約14.92億美元，占激光器市場的14%，材料加工用激光器的48%。

目前國內(nèi)僅沖床加焊接市場就有近千億規(guī)模，而國內(nèi)大功率激光設備市場規(guī)模僅在100億元左右，激光加工滲透率仍處于較低水平。

高功率激光切割設備主要替代傳統(tǒng)數(shù)控設備。激光切割機是由激光器發(fā)出的激光束經(jīng)透鏡聚集形成極小的光斑(功率密度高達10^6-10^9W/cm^2)，焦點處工件被高溫瞬間汽化，再配合輔助氣體將汽化的金屬吹走，從而切穿成一個小孔。

隨著機床移動，無數(shù)個小孔銜接起來構(gòu)成要切的外形。由于激光切開頻率十分高，所以每個小孔銜接處十分光滑。激光切割具備高速高精密、可重復性、異形切割、產(chǎn)能大、材料適應性強等優(yōu)勢。

據(jù)觀研天下數(shù)據(jù)，目前傳統(tǒng)沖床市場規(guī)模在200-300億元，激光設備仍有巨大替代空間。

下游新興市場需求旺盛，長期看好激光設備行業(yè)

新能源汽車：動力電池與新能源車成長空間廣，加工工藝及輕量化需求逐漸升級

新能源車朝著車身輕量化和動力電池集中度提升兩個方向發(fā)展。

激光切割和焊接技術是實現(xiàn)輕量化車身的關鍵制造技術。

汽車輕量化技術主要通過三種途徑來實現(xiàn)：

1)輕質(zhì)材料的比重不斷攀升，鋁合金、鎂合金、鈦合金、高強度鋼、塑料、粉末冶金、生態(tài)復合材料及陶瓷燈應用；

2)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和零部件的模塊化設計水平不斷提高，如采用前輪驅(qū)動、高剛性結(jié)構(gòu)和超輕懸架結(jié)構(gòu)等來達到輕量化的目的；

3)在成形方法和聯(lián)接技術上不斷創(chuàng)新。激光切割和激光焊接就以獨特的優(yōu)勢，成為了實現(xiàn)汽車輕量化的重要技術手段。

就激光焊接來說，激光焊接是無接觸性的，在加工過程中，可以不觸碰產(chǎn)品就能實現(xiàn)精密焊接，而傳統(tǒng)的連接方式，有的是靠螺絲緊固，有的是靠膠粘連接，并不能滿足現(xiàn)代汽車制造中對精密性和堅固性的要求，并且傳統(tǒng)的方式也不適用于連接新材料。

相比之下，激光焊接在連接的堅固性、無縫性、精密性和清潔性上都實現(xiàn)了工藝的跨越式進步，將成為未來重要的成型方式。

激光焊接是電池制造的重要工藝。激光焊接是唯一一種非接觸式、高精度、高效的焊接方式;

可以經(jīng)濟快速的進行電池結(jié)構(gòu)件焊接及密封，激光加工通常包括激光切割、激光焊接、激光表面處理等。在整個動力電池制造，包括電芯、模組和pack中有約19個主要構(gòu)件部位需要焊接，其中:11個焊接目前必須用激光焊接;5個焊接可能用到激光焊接，只有三個焊接不會使用激光焊接。

方殼電池中，密封釘、蓋板組件以及封口都需要用到激光焊接;而在圓柱電池及模組中，需要用到激光焊接的部分有極耳、蓋帽、匯流排等。

激光焊接已經(jīng)成為汽車制造中標準工藝。

汽車中應用到的激光設備主要用在主線焊接和離線零部件加工上:主線焊接即對汽車整個車身進行裝配過程。

另外在汽車制造的過程中，除了主線焊裝工藝中對白車身、車門、車架等零部件的加工，還有大量不在主線上制造的零部件可以用激光加工，例如發(fā)動機核心部件的淬火、變速器齒輪、氣門挺桿、車門鉸鏈焊接等等。

目前我國汽車制造設備市場空間預計1500億元以上，其中汽車焊裝自動化設備約占整體設備投資的25%左右，市場空間約400億人民幣。

消費電子：蘋果引領全球消費電子工藝創(chuàng)新，5G有望帶動新一輪設備創(chuàng)新

隨著激光加工技術的發(fā)展，激光加工在手機制造中有多處應用，例如激光打標可應用于手機LOGO雕刻、表面二維碼標記、藍寶石內(nèi)雕隱性二維碼等;

由于手機防水性要求越來越高，小孔徑加工選擇激光鉆孔更為合適;藍寶石玻璃手機屏幕激光切割、攝像頭保護鏡片激光切割、FPC柔性電路板激光切割等;手機背板、電池等用激光焊接。

半導體&OLED：新興市場有望維持可觀成長

iphone引領OLED潮流，柔性OLED供不應求

iPhone確定采用柔性OLED。蘋果向三星預定8000萬塊柔性OLED屏幕，三星因此追加70億美元擴建工廠。蘋果為Iphone9向三星續(xù)訂1.8億塊柔性OLEd屏幕。此外iwatch也采用柔性OLED。

三星產(chǎn)能僅夠三星和蘋果需求，全球產(chǎn)能緊缺。iphone采用柔性屏幕后，HOV將會積極跟進，但三星的產(chǎn)能僅滿足三星自身和蘋果的需求。除了三星，其他廠商良率達不到要求，全球柔性OLED產(chǎn)能緊缺。

國內(nèi)OLED產(chǎn)線加速投資，2019-2021年投資總額達2224億

隨著面板產(chǎn)能向國內(nèi)轉(zhuǎn)移，國產(chǎn)替代進口將是大勢所趨。國內(nèi)廠商如京東方、維信諾、和輝光電、天馬、信利、華星等皆有布局，積極投建OLED線，根據(jù)OFweek統(tǒng)計，國內(nèi)目前已經(jīng)投產(chǎn)的面板生產(chǎn)線為27條，在建和規(guī)劃中的生產(chǎn)線還有17條。

當前OLED生產(chǎn)線已投產(chǎn)有7條，未投產(chǎn)的有7條，有望帶動對相關激光設備需求的增加。

OLED產(chǎn)線投資帶動激光設備2019-2021年總需求達153億

激光加工在OLED面板生產(chǎn)中至關重要。OLED面板的制造主要分為背板段、前板段和模組段三道工序，激光工藝貫穿始終。在背板段主要是準分子激光退火，前板段主要是LLO激光剝離及柔性切割，模組段主要是切割、測試修復及窄邊框加工等。

根據(jù)上述統(tǒng)計，“十三五”期間國內(nèi)廠商計劃投產(chǎn)的產(chǎn)線投資總額至少3000億，OLED產(chǎn)線投資中80%左右是設備投資。

其中工藝LTPS和LLO中需要ELA準分子激光器，切割工藝中需要紫外和飛秒激光設備，激光加工設備占整個OLED生產(chǎn)線投資額比重較高，通常在7%左右。因此，根據(jù)測算2020年以前OLED產(chǎn)線投資對激光設備的總需求至少達到173億元，平均每年約有50億以上。