（報(bào)告出品方/作者：東北證券，劉軍）

1. 從科學(xué)設(shè)想到星火燎原：激光的前世今生

1917 年，愛(ài)因斯坦從理論上指出，當(dāng)光與物質(zhì)相互作用時(shí)，除了吸收和自發(fā)輻射之 外，還存在第三種過(guò)程——受激輻射，不過(guò)愛(ài)因斯坦并沒(méi)有想到利用受激輻射來(lái)實(shí) 現(xiàn)光的放大，因此在愛(ài)因斯坦提出受激輻射理論后的許多年內(nèi)，這個(gè)理論并沒(méi)有太 多運(yùn)用。1954 年，基于受激輻射理論，美國(guó)科學(xué)家湯斯發(fā)明了微波激射器（Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation，MASER），MASER 可以產(chǎn)生放大 的微波束，但一方面由于 MASER 產(chǎn)生的微波束不夠穩(wěn)定，另一方面受限于微波自 身的性質(zhì)，使得 MASER 至今僅在天文領(lǐng)域得到少量應(yīng)用。1960 年，美國(guó)科學(xué)家梅 曼利用一個(gè)高強(qiáng)的螺旋形閃光燈管作為泵浦源，紅寶石作為增益介質(zhì)，并通過(guò)在紅 寶石兩側(cè)鍍銀及一側(cè)開(kāi)孔，使其內(nèi)部產(chǎn)生諧振腔，首次制成了光波激射器（（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，LASER）），LASER 能夠發(fā)出受激 輻射放大的光波，這種光波后被我國(guó)科學(xué)家錢(qián)學(xué)森譯為激光。泵浦源+增益介質(zhì)+諧 振腔至今仍是激光器的核心構(gòu)成。紅寶石激光器的發(fā)明，標(biāo)志著激光時(shí)代的到來(lái)。此后數(shù)年間，科學(xué)家又嘗試用不同的增益介質(zhì)研制出了各類(lèi)不同的激光器，激光開(kāi) 始登上歷史舞臺(tái)。

激光與原子能，計(jì)算機(jī)，半導(dǎo)體并稱(chēng)為二十世紀(jì)四大發(fā)明。作為“世紀(jì)之光”，激光 甫一出現(xiàn)便迅速得到運(yùn)用。激光最初被應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域，用來(lái)進(jìn)行一些較為精密的 手術(shù)治療，后來(lái)又被應(yīng)用到測(cè)距，掃碼器，打印機(jī)等。作為最早發(fā)明激光的國(guó)家， 美國(guó)為激光技術(shù)的研究投入了大量的資源，這一方面是因?yàn)槠溥^(guò)去與蘇聯(lián)“冷戰(zhàn)” 促使其研制激光武器，另一方面是因?yàn)槠洹氨３质澜缈萍碱I(lǐng)先”的戰(zhàn)略思想。早在 1986 年美國(guó)用于激光技術(shù)研究與發(fā)展費(fèi)用就高達(dá) 17 億美元，一定程度上加快了激 光技術(shù)的發(fā)展。為什么激光如此有用？這主要得益于激光的三大特性，即單色性、方向性、相干性， 正是因?yàn)檫@三大特性，使得激光可被聚集成非常小的光斑，獲得極高的功率密度。這種功率密度極高的光很快被工業(yè)界注意到，而激光大放異彩正是始于其被應(yīng)用于 制造業(yè)中。從 20 世紀(jì) 60 年代開(kāi)始，各種激光加工技術(shù)如激光切割、激光鉆孔、激 光打標(biāo)、激光焊接等不斷發(fā)展成熟，顯著提高了工業(yè)界的材料加工水平。

激光技術(shù)自身也仍然在持續(xù)發(fā)展，不斷突破科學(xué)邊界。在激光誕生后的 60 年間，一 共有 12 項(xiàng)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)與諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)與激光技術(shù)直接相關(guān)，這充分體現(xiàn)出了 激光技術(shù)在推動(dòng)基礎(chǔ)科學(xué)研究與促進(jìn)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步方面發(fā)揮著不可替代的作用。

在激光技術(shù)發(fā)展初期，由于激光器功率普遍較低，激光主要被用于通信領(lǐng)域和光儲(chǔ) 存領(lǐng)域，Laser Focus World 數(shù)據(jù)顯示，2009 年激光器在通信和光儲(chǔ)存領(lǐng)域的應(yīng)用占 比達(dá)到 55.2%，而材料加工僅占 25.7%。隨著高功率激光器技術(shù)的不斷突破，激光 越來(lái)越多地被運(yùn)用到材料加工領(lǐng)域，2020 年，激光的下游應(yīng)用中材料加工與光刻占 比達(dá)到 39.6%，其中光刻實(shí)質(zhì)上屬于材料加工的一種形式。2016 年以來(lái)激光在材料 加工領(lǐng)域的應(yīng)用始終占有著 40%左右的比例，顯示出材料加工已取代通信與光儲(chǔ)存 成為激光最重要的應(yīng)用領(lǐng)域。

我們將用于材料加工中的激光設(shè)備定義為激光加工設(shè)備（Laser Material Processing System）。Optech Consulting 從 1986 年起對(duì)全球激光加工設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模進(jìn)行追蹤， 其最新數(shù)據(jù)顯示，2021 年全球激光加工設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到 213 億美元，2011-2021 間 10 年 CAGR 達(dá) 7.9%，2016-2021 間 5 年 CAGR 達(dá) 11.1%。進(jìn)一步考慮到隨著激 光技術(shù)的逐漸成熟，激光加工設(shè)備單機(jī)價(jià)格近年存在大幅降低的情況，因此設(shè)備出 貨量的增速應(yīng)高于市場(chǎng)規(guī)模的增速，充分體現(xiàn)出激光加工設(shè)備在制造業(yè)中加速滲透 的態(tài)勢(shì)。

激光加工技術(shù)正不斷擴(kuò)展應(yīng)用場(chǎng)景，而激光加工技術(shù)的重要性恰恰體現(xiàn)在于其對(duì)下 游產(chǎn)業(yè)的帶動(dòng)作用。據(jù)美國(guó)科學(xué)和技術(shù)政策辦公室統(tǒng)計(jì)，美國(guó) 2010 年 GDP 的 50% (約 7.50 萬(wàn)億美元)與激光在相關(guān)領(lǐng)域的市場(chǎng)應(yīng)用及不斷拓展相關(guān)，其中與激光在交 通運(yùn)輸以及制造業(yè)中擴(kuò)展相關(guān)的 GDP 達(dá)到 1 萬(wàn)億美元。如今，大到飛機(jī)小到芯片， 都離不開(kāi)激光加工技術(shù)。經(jīng)過(guò) 60 年的發(fā)展，激光從最初的星星之火，漸成燎原之 勢(shì)。

2. 乘時(shí)代東風(fēng)而起，激光助力中國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)

激光加工技術(shù)作為當(dāng)今世界最先進(jìn)的制造加工技術(shù)之一，其發(fā)展水平直接體現(xiàn)出一 個(gè)國(guó)家制造業(yè)的實(shí)力。歐美主要發(fā)達(dá)國(guó)家均十分重視激光加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，已形成 了較為成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，誕生了以德國(guó)通快（TRUMPF）、美國(guó)阿帕奇（IPG）、相干 （Coherent）、貳陸（II-VI）、恩耐（nLIGHT）、瑞士百超（Bystronic）、意大利普瑞 瑪（Prima）等為代表的國(guó)際激光巨頭。1961 年長(zhǎng)春光機(jī)所研制成功了我國(guó)第一臺(tái)紅 寶石激光器，僅比美國(guó)晚一年，但此后產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程較為緩慢。1971 年，世界范圍內(nèi) 首次出現(xiàn) 1000W 商用二氧化碳激光器，上世紀(jì) 70 年代末期，中國(guó)首次直接進(jìn)口激 光器。此后在國(guó)外廠商的技術(shù)壟斷下，中國(guó)激光器長(zhǎng)期依賴(lài)進(jìn)口，技術(shù)更是落后于 世界。1990 年就已經(jīng)在發(fā)達(dá)國(guó)家實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的光纖激光器，直到 2005 年才有國(guó)內(nèi) 廠商進(jìn)入市場(chǎng)。進(jìn)入新世紀(jì)，激光加工技術(shù)精度高、速度快、變形小、無(wú)材料損耗、 易于自動(dòng)化集成等優(yōu)點(diǎn)日益凸顯，符合智能制造與綠色制造等先進(jìn)制造大趨勢(shì)。在 新的時(shí)代背景下，中國(guó)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)刻不容緩，激光加工產(chǎn)業(yè)則是推動(dòng)這一進(jìn) 程的重要引擎。

2.1. 政策利好頻出，四大產(chǎn)業(yè)集群規(guī)模初顯

我國(guó)制造業(yè)正處于由大變強(qiáng)的關(guān)鍵階段。只有抓住工業(yè) 4.0 的契機(jī)，推動(dòng)制造業(yè)向 高端制造和智能制造轉(zhuǎn)型，才能始終保持國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。激光加工設(shè)備產(chǎn)業(yè)是先進(jìn)制 造的典型代表，契合國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略，，國(guó)家不斷出臺(tái)相關(guān)政策對(duì)行業(yè)的發(fā)展進(jìn)行支持。以 2006 年我國(guó)發(fā)布《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020 年)》首次將 激光技術(shù)列為我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的前沿技術(shù)為起點(diǎn)，國(guó)家在在政策上給予激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展 的支持力度逐年增強(qiáng)。從歷年政策來(lái)看，我國(guó)不僅注重激光技術(shù)的突破，也注重激 光對(duì)下游產(chǎn)業(yè)的帶動(dòng)作用，致力打造完善的產(chǎn)業(yè)鏈與規(guī)模化的產(chǎn)業(yè)集群。

目前，我國(guó)激光產(chǎn)業(yè)已形成珠三角地區(qū)（代表城市深圳、廣州等）、長(zhǎng)三角地區(qū)（代 表城市蘇州、上海等）、華中地區(qū)（代表城市武漢、長(zhǎng)沙等）和環(huán)渤海地區(qū)（代表城 市北京、沈陽(yáng)等）四大產(chǎn)業(yè)集群，全國(guó)共有規(guī)模以上產(chǎn)業(yè)園區(qū) 54 個(gè)，其中珠三角地 區(qū) 11 個(gè)，長(zhǎng)三角地區(qū) 9 個(gè)，華中地區(qū) 9 個(gè)，環(huán)渤海地區(qū) 20 個(gè)。2021 年四大產(chǎn)業(yè)集 群的激光產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值占全國(guó)之比超過(guò) 80%。

再具體到地方產(chǎn)業(yè)政策上，四大產(chǎn)業(yè)集群地區(qū)的主要省市均出臺(tái)了相關(guān)政策支持激 光產(chǎn)業(yè)發(fā)展，湖北省對(duì)激光產(chǎn)業(yè)鏈 2025 年有明確的收入指標(biāo)，提出到 2025 年，東 湖科學(xué)城規(guī)模以上激光企業(yè)產(chǎn)值達(dá)到 1000 億元，帶動(dòng)激光產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)總收 入超過(guò) 5000 億元；廣東省、浙江省、河北省等主要聚焦于發(fā)展激光加工設(shè)備；北京市、山東省、湖北省做出了對(duì)發(fā)展激光器的規(guī)劃；上海市、江蘇省、湖南省則重點(diǎn) 發(fā)展激光器芯片、特種光纖等光電元器件。

據(jù)企查貓數(shù)據(jù)，在一系列政策利好推動(dòng)下，截至 2022 年 10 月，全國(guó)從事激光相關(guān) 業(yè)務(wù)的企業(yè)已超過(guò) 5 萬(wàn)家。激光加工產(chǎn)業(yè)的資本化也在如火如荼進(jìn)行，當(dāng)前國(guó)內(nèi)處 于激光加工設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)的上市公司已達(dá) 20 家，而在 2006 年激光技術(shù)被列為重點(diǎn) 發(fā)展的前沿技術(shù)之前，僅華工科技和大族激光兩家上市公司。從銳科激光 2018 年 6 月上市開(kāi)始，最近短短 4 年間新上市公司達(dá) 13 家，此外還有逸飛激光、宏石激光、 森峰科技、波長(zhǎng)光電等公司正在沖刺 IPO，充分體現(xiàn)出了激光加工設(shè)備產(chǎn)業(yè)快速發(fā) 展的態(tài)勢(shì)。

2.2. 先進(jìn)制造大勢(shì)所趨，激光加工順應(yīng)時(shí)代

2.2.1. 制造業(yè)是立國(guó)之本，先進(jìn)制造景氣度長(zhǎng)期向好

全局來(lái)看，制造業(yè)是立國(guó)之本、強(qiáng)國(guó)之基，制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，是我國(guó)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量 發(fā)展的重中之重。國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2021 年我國(guó)制造業(yè)增加值達(dá)到 9.8%，制造 業(yè)增加值占 GDP 比重達(dá)到 27.4%，規(guī)模達(dá)到 4.23 萬(wàn)億美元，連續(xù) 12 年位居世界首 位。此外，近年來(lái)，我國(guó)高技術(shù)制造業(yè)（包含計(jì)算機(jī)及辦公設(shè)備制造業(yè)、電子及通 信制造業(yè)、航空航天器及設(shè)備制造業(yè)、醫(yī)藥制造業(yè)）發(fā)展迅速，占規(guī)模以上工業(yè)增 加值的比重逐年上升，2020 年和 2021 年比重均超過(guò) 15%，表明我國(guó)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié) 構(gòu)不斷優(yōu)化升級(jí)。從宏觀經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來(lái)看，PMI 指數(shù)經(jīng)歷了今年 3 月以來(lái)上海疫情和 全國(guó)限電等不利因素?cái)_動(dòng)后，在 9 月重回榮枯線以上。而制造業(yè)固定資產(chǎn)投資完成 額在 2020 年疫情初期出現(xiàn)較大幅度的下降后，2021 年以來(lái)始終維持在較高增速水 平，這些均表明制造業(yè)整體景氣度呈現(xiàn)復(fù)蘇態(tài)勢(shì)。此外，高技術(shù)制造業(yè) PMI 指數(shù)在 大部分時(shí)間均高于 PMI 指數(shù)，且無(wú)懼外部不利因素?cái)_動(dòng)，長(zhǎng)期處于榮枯線以上，表 明我國(guó)先進(jìn)制造景氣度持續(xù)向好。

將國(guó)內(nèi)激光加工產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)上市公司納入激光加工設(shè)備板塊，并將激光加工設(shè)備板塊 近 3 年?duì)I收同比增速與 SW 機(jī)械設(shè)備板塊和全部 A 股進(jìn)行對(duì)比，可以看出激光加工 設(shè)備板塊在大部分時(shí)間里均保持了相對(duì)較高的營(yíng)收增速，行業(yè)成長(zhǎng)性凸顯。

相比于傳統(tǒng)的機(jī)床加工，激光加工是一種柔性化的加工技術(shù)，其先進(jìn)性主要在體現(xiàn) 其易于與精密機(jī)械、精密測(cè)量技術(shù)和電子計(jì)算機(jī)相結(jié)合，進(jìn)而能夠與工業(yè)機(jī)器人等 進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化和智能化，從而大幅提高加工精度與加工效率。激光加 工設(shè)備的發(fā)展與工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展有密切聯(lián)系，由于激光加工設(shè)備的相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù) 不夠完善，可以從工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展態(tài)勢(shì)一窺國(guó)內(nèi)先進(jìn)制造發(fā)展的整體情況。中國(guó)是世界上工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展最為迅猛的國(guó)家。根據(jù)國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)（IFR） 數(shù)據(jù)，2021 年我國(guó)新安裝工業(yè)機(jī)器人數(shù)量已超過(guò)世界其它國(guó)家總和，達(dá) 26.8 萬(wàn)臺(tái)。2016-2021 年間我國(guó)新安裝工業(yè)機(jī)器人數(shù)量 CAGR 達(dá)到 23%，大幅領(lǐng)先制造強(qiáng)國(guó)日 本、德國(guó)、美國(guó)、韓國(guó)。然而，雖然近年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量呈現(xiàn)高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)， 2021 年已達(dá) 31.8 萬(wàn)臺(tái)，但是工業(yè)機(jī)器人長(zhǎng)期以來(lái)貿(mào)易逆差的情況并未發(fā)生改變， 2021 年達(dá)到 11.9 億美元，這主要是由于在高端工業(yè)機(jī)器人方面我國(guó)依然依賴(lài)進(jìn)口。根據(jù) IFR 數(shù)據(jù)，2021 年我國(guó)出口工業(yè)機(jī)器人平均單價(jià)僅 0.63 萬(wàn)美元，但進(jìn)口工業(yè) 機(jī)器人平均單價(jià)達(dá)到 1.34 萬(wàn)美元，超過(guò)出口單價(jià)的 2 倍，高端裝備的發(fā)展依然任重 道遠(yuǎn)。

2.2.2. 跨過(guò)劉易斯拐點(diǎn)，工程師紅利賦能中國(guó)先進(jìn)制造

改革開(kāi)放以來(lái)，中國(guó)經(jīng)濟(jì)雖然快速增長(zhǎng)，但長(zhǎng)期依賴(lài)廉價(jià)勞動(dòng)力帶來(lái)的人口紅利， 制造業(yè)也多集中在中低端領(lǐng)域。有關(guān)報(bào)導(dǎo)顯示，2010 年左右，中國(guó)迎來(lái)劉易斯拐點(diǎn)， 在這以后，人口紅利逐漸消失，勞動(dòng)力由過(guò)剩轉(zhuǎn)向短缺，保持經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)將更多 依賴(lài)于技術(shù)進(jìn)步與科技創(chuàng)新，制造業(yè)則需要由勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)向技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn) 移。我國(guó)高等教育已全面鋪開(kāi)，據(jù) Photonics Views 報(bào)導(dǎo)，目前中國(guó)每年新產(chǎn)出大約 600 萬(wàn)名工程師，這一數(shù)字是美國(guó)的 6 倍。當(dāng)前，中國(guó)擁有世界上最龐大的科研人 員隊(duì)伍和工程師隊(duì)伍，這是發(fā)展技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)的基石。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局社科文司 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，中國(guó)創(chuàng)新指數(shù)常年保持穩(wěn)定增長(zhǎng)，但具體到指標(biāo)上仍有強(qiáng)弱之分，其中 與科學(xué)技術(shù)人員相關(guān)性較強(qiáng)的創(chuàng)新產(chǎn)出指數(shù)在 2010 年之后明顯呈現(xiàn)加速增長(zhǎng)的態(tài) 勢(shì)，而與科技成果轉(zhuǎn)換相關(guān)性較強(qiáng)的創(chuàng)新成效指數(shù)增長(zhǎng)率則基本維持不變，表明我 國(guó)人員和技術(shù)的儲(chǔ)備較為充足，而技術(shù)產(chǎn)業(yè)化則是今后的突破點(diǎn)。激光加工設(shè)備產(chǎn) 業(yè)是典型的技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，也是高新技術(shù)中產(chǎn)業(yè)化較為成熟的一個(gè)領(lǐng)域，發(fā)展過(guò) 程中將充分受益于中國(guó)的工程師紅利，有助于在研發(fā)-生產(chǎn)-銷(xiāo)售-服務(wù)全環(huán)節(jié)打造完 備的生態(tài)鏈。

2.2.3. 中國(guó)激光加工產(chǎn)業(yè)迎來(lái)發(fā)展機(jī)遇期

工業(yè)是中國(guó)激光下游應(yīng)用占比最高的領(lǐng)域，2021 年達(dá)到了 62%，激光加工設(shè)備產(chǎn)業(yè) 是激光技術(shù)發(fā)展中受益最大的領(lǐng)域。中國(guó)是全球最大的激光加工設(shè)備市場(chǎng)，根據(jù) Optech Consulting 統(tǒng)計(jì)，2021 年中國(guó)激光加工設(shè)備市場(chǎng)占全球之比達(dá)到 35%，遠(yuǎn) 超美國(guó)和歐洲。

隨著中國(guó)高端產(chǎn)品市場(chǎng)不斷突破以及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)逐漸興起，激光加工設(shè)備的集成平 臺(tái)將在中國(guó)工業(yè)領(lǐng)域扮演愈發(fā)重要的角色。但同時(shí)，我國(guó)激光加工設(shè)備所需的激光 芯片、特種光纖、激光頭、運(yùn)控系統(tǒng)等核心零部件依然部分依賴(lài)進(jìn)口，國(guó)內(nèi)整體工 業(yè)體系發(fā)展的基礎(chǔ)薄弱導(dǎo)致國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品在耐用性、性能穩(wěn)定性以及大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)水 平上與國(guó)際發(fā)達(dá)國(guó)家還有差距，核心競(jìng)爭(zhēng)力缺乏也使得產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重，一些領(lǐng)域 的激光企業(yè)陷入了漫長(zhǎng)的價(jià)格戰(zhàn)，蠶食了企業(yè)利潤(rùn)空間，對(duì)產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)期發(fā)展較為不利。此外，美國(guó)在高科技領(lǐng)域?qū)ξ覈?guó)的制裁持續(xù)加碼，多家激光企業(yè)曾被美國(guó)列入制裁 名單，也一定程度上考驗(yàn)著國(guó)內(nèi)供應(yīng)鏈。在新的歷史時(shí)期，機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存，隨著 我國(guó)制造業(yè)整體水平提升以及市場(chǎng)逐步出清，我國(guó)激光加工設(shè)備產(chǎn)業(yè)將具備長(zhǎng)期向 好的趨勢(shì)，在先進(jìn)制造領(lǐng)域大有可為。

3. 國(guó)產(chǎn)替代加速，全產(chǎn)業(yè)鏈自主可控可期

3.1. 激光加工設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)崂?/p>

以激光加工設(shè)備為產(chǎn)品的視角來(lái)看，激光加工產(chǎn)業(yè)鏈的上游主要為光學(xué)元器件，包 括激光二極管（泵浦源主要構(gòu)成）、激光晶體（固體激光器增益介質(zhì)）、有源光纖（光 纖激光器增益介質(zhì)）、光纖光柵（用作諧振腔）、合束器、準(zhǔn)直鏡（多用于 CO2激光 器）等。中游的激光器廠家將各種光學(xué)元器件進(jìn)行組裝制造出激光器，除激光器外， 將激光加工頭和運(yùn)控系統(tǒng)納入中游范疇。以人體類(lèi)比激光加工設(shè)備，激光器為激光 加工設(shè)備之心，提供能量來(lái)源；運(yùn)控系統(tǒng)為激光加工設(shè)備之腦，指揮設(shè)備的動(dòng)作；激光加工頭為激光加工設(shè)備之手，進(jìn)行具體的加工操作。下游的激光加工設(shè)備廠商 將激光器、激光頭、運(yùn)控系統(tǒng)以及一些機(jī)械和電氣輔助部件進(jìn)行集成，即制造出了 不同種類(lèi)的激光加工設(shè)備，這些激光加工設(shè)備最終被各個(gè)領(lǐng)域的客戶(hù)使用以生產(chǎn)出 面向消費(fèi)者的終端產(chǎn)品。

我國(guó)的激光加工企業(yè)主要集中在下游設(shè)備端，尤其是通用激光加工設(shè)備參與玩家數(shù) 量很多，這是因?yàn)橐约す馇懈顧C(jī)和激光打標(biāo)機(jī)為代表的通用激光加工設(shè)備技術(shù)已經(jīng) 發(fā)展較為成熟，下游廠商只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的系統(tǒng)集成即可產(chǎn)出設(shè)備，進(jìn)入門(mén)檻相對(duì)較 低。而在技術(shù)壁壘更高的光學(xué)元器件、激光器、運(yùn)控系統(tǒng)和激光加工頭領(lǐng)域國(guó)內(nèi)參 與廠商則相對(duì)較少。國(guó)外激光加工設(shè)備產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)了較長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，整體格局更為 集中，產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)份額均集中于少數(shù)廠商。

3.2. 上游：光學(xué)材料及元器件

根據(jù)國(guó)內(nèi)激光器上市公司披露的數(shù)據(jù)，直接材料成本占光纖激光器成本之比在 80% 以上，占固體激光器成本之比在 70%以上。創(chuàng)鑫激光主要生產(chǎn)光纖激光器，其在招股說(shuō)明書(shū)中披露了 2016-2019H1 公司 1000W 連續(xù)光纖激光器直接材料成本構(gòu)成數(shù)據(jù)，綜合該時(shí)間段數(shù)據(jù)計(jì)算出各部分成本占比。其中光學(xué)類(lèi)原材料占直接材料的比值接近 80%，而泵浦源和有源光纖的成本占比分 別為 47.82%和 14.36%，是光纖激光器主要的材料成本來(lái)源。

英諾激光主要生產(chǎn)固體激光器，其原材料均為外購(gòu)，根據(jù)招股說(shuō)明書(shū)中披露的 2018- 2020 年原材料采購(gòu)情況，綜合測(cè)算出固體激光器中光學(xué)類(lèi)原材料占直接材料的比值 超過(guò) 50%，其中泵浦源和晶體的成本占比分別為 22.05%和 15.28%，是固體激光器 主要的材料成本來(lái)源。

當(dāng)下，我國(guó)已具備激光器所需的光學(xué)材料和元器件自產(chǎn)能力，但一些高端零部件（主要是高功率半導(dǎo)體激光芯片和有源光纖）仍部分依賴(lài)進(jìn)口。

3.2.1. 半導(dǎo)體激光泵浦源及激光芯片

目前，工業(yè)激光器多使用激光二極管進(jìn)行泵浦。激光二極管由高功率半導(dǎo)體激光芯 片、熱沉、相關(guān)結(jié)構(gòu)件等封裝而成，工作時(shí)，電流注入二級(jí)管有源區(qū)，電子受激輻 射產(chǎn)生激光，但由于其產(chǎn)生光束質(zhì)量差，所能直接應(yīng)用的領(lǐng)域受限，因此除少部分 以直接半導(dǎo)體激光器的形式進(jìn)行應(yīng)用外，多數(shù)作為工業(yè)激光器（主要是光纖激光器 和固體激光器）泵浦源的組成部分。

激光芯片是激光二極管中的核心發(fā)光元件。激光芯片根據(jù)諧振腔制造工藝的不同分 為邊發(fā)射激光芯片 （Edge Emitting Lasers，EEL）和面發(fā)射激光芯片（Vertical CavitySurface Emitting Laser，VCSEL）兩種。邊發(fā)射激光芯片是在芯片的兩側(cè)鍍光學(xué)膜形 成諧振腔，沿平行于襯底表面發(fā)射激光，而面發(fā)射激光芯片是在芯片的上下兩面鍍 光學(xué)膜，形成諧振腔，由于光學(xué)諧振腔與襯底垂直，能夠?qū)崿F(xiàn)垂直于芯片表面發(fā)射 激光。VCSEL 芯片主要應(yīng)用于激光雷達(dá)、傳感、VR 及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，而 EEL 芯 片則主要用于工業(yè)、激光雷達(dá)和光通信等領(lǐng)域。

用于工業(yè)領(lǐng)域的 EEL 芯片為高功率半導(dǎo)體激光芯片，按芯片數(shù)量又可分為單管芯片 及巴條芯片。單管芯片只有一個(gè)發(fā)光單元，巴條芯片是由多個(gè)發(fā)光單元并成直線排 列的激光芯片，巴條芯片經(jīng)過(guò)鈍化、鍍膜后，可解理為單個(gè)發(fā)光單元的單管芯片。目前單管芯片的輸出功率最高可以達(dá)到 30W 以上，武漢銳晶已能夠生產(chǎn) 50W 以上 的單管芯片。巴條芯片的并形結(jié)構(gòu)使其具有更高的輸出功率，但巴條芯片因此存在 熱密度高，熱應(yīng)力較大等問(wèn)題，技術(shù)難度更高。單管芯片和巴條芯片分別通過(guò) COS 封裝和表面貼片封裝的方式制出激光二級(jí)管，將激光二級(jí)管發(fā)出的光進(jìn)行光學(xué)整形 合束耦合并再次封裝后即可得到半導(dǎo)體激光泵浦源。

中國(guó)作為全球最大的工業(yè)激光應(yīng)用市場(chǎng)，也是最大的半導(dǎo)體激光泵浦源市場(chǎng)。目前 全球半導(dǎo)體激光泵浦源市場(chǎng)主要存在兩類(lèi)市場(chǎng)參與者,一類(lèi)是為工業(yè)激光器生產(chǎn)企 業(yè)提供高功率半導(dǎo)體激光芯片和泵浦源產(chǎn)品的專(zhuān)業(yè)供應(yīng)商，包括可以自主生產(chǎn)激光 芯片的企業(yè)長(zhǎng)光華芯和武漢銳晶等以及外購(gòu)激光芯片自主封裝成激光二極管和泵 浦源的炬光科技、星漢激光和凱普林光電等；另一類(lèi)是既生產(chǎn)工業(yè)激光器又自主生 產(chǎn)半導(dǎo)體激光泵浦源的企業(yè)，如 IPG、Coherent、銳科激光和創(chuàng)鑫激光等，但 IPG 和 Coherent 已實(shí)現(xiàn)泵浦源完全自產(chǎn)，而銳科和創(chuàng)鑫僅能夠自主進(jìn)行泵浦源封裝，激光 芯片依然需要外部采購(gòu)。激光芯片在整個(gè)激光加工設(shè)備中的價(jià)值占比雖然很小，卻 是產(chǎn)業(yè)鏈中容易被“卡脖子”環(huán)節(jié)。根據(jù)國(guó)內(nèi)工業(yè)激光器主要上市公司招股說(shuō)明書(shū) 中披露的數(shù)據(jù)，各家公司此前均從國(guó)外進(jìn)口一定數(shù)量的泵浦源或激光芯片。

近年隨著國(guó)內(nèi)高功率半導(dǎo)體激光芯片企業(yè)的快速發(fā)展，以及泵浦源封裝技術(shù)的進(jìn)步， 國(guó)內(nèi)激光器廠商所用的激光芯片和泵浦源國(guó)產(chǎn)化率逐漸提高。以龍頭銳科激光為例， 國(guó)內(nèi)主要的半導(dǎo)體激光芯片企業(yè)長(zhǎng)光華芯和武漢銳晶均為銳科激光的關(guān)聯(lián)方，我們 根據(jù)銳科激光和長(zhǎng)光華芯相關(guān)公告中披露的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)了 2015 年以來(lái)銳科激光向長(zhǎng) 光華芯和武漢銳晶采購(gòu)半導(dǎo)體激光泵浦源和激光芯片的金額，可以看出采購(gòu)金額逐 年提高，且 2020 年之后呈現(xiàn)快速上升的態(tài)勢(shì)。銳科激光 2022 年 6 月在深交所平臺(tái) 答投資者問(wèn)時(shí)表示目前長(zhǎng)光華芯占公司激光芯片產(chǎn)品的采購(gòu)比例約為 30-40%，據(jù)此 可以得知銳科激光向長(zhǎng)光華芯和武漢銳晶采購(gòu)激光芯片產(chǎn)品合計(jì)已超過(guò) 50%，即公 司自產(chǎn)泵浦源所需的激光芯片已超半數(shù)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代。

參考長(zhǎng)光華芯招股說(shuō)明書(shū)中對(duì)我國(guó)激光芯片市場(chǎng)規(guī)模的測(cè)算方法對(duì)我國(guó)工業(yè)用高 功率激光芯片的市場(chǎng)規(guī)模進(jìn)行測(cè)算，該測(cè)算中假設(shè)半導(dǎo)體激光泵浦源占激光器材料 成本 50%，我們認(rèn)為該數(shù)值僅考慮了泵浦源在連續(xù)光纖激光器中的占比情況，因此 對(duì)其重新進(jìn)行了計(jì)算。半導(dǎo)體激光泵浦源占連續(xù)光纖激光器的成本比重較高，接近 50%，而在脈沖光纖激光器和固體激光器中占比較小，根據(jù)英諾激光和杰普特招股 說(shuō)明書(shū)中披露的數(shù)據(jù)為 20%左右，直接半導(dǎo)體激光器未查詢(xún)到相關(guān)數(shù)據(jù)，但其通過(guò) 半導(dǎo)體激光泵浦源合束直接輸出激光器，故泵浦源價(jià)值占比較高，假設(shè)為 80%，氣 體激光器主要使用電泵浦，假設(shè)半導(dǎo)體激光泵浦源價(jià)值占比為 0。以連續(xù)光纖激光 器/脈沖光纖激光器/固體激光器/直接半導(dǎo)體激光器/氣體激光器占工業(yè)激光器比值 分別為 40%/13%/15%/17%/15%進(jìn)行近似測(cè)算，則半導(dǎo)體激光泵浦源在工業(yè)激光器 中總價(jià)值占比為 40%*50%+13%*20%+15%*20%+17%*80%+15%*0=39.2%，近似為 40%。此外，2018-2020 光纖激光器市場(chǎng)規(guī)模占比由公開(kāi)數(shù)據(jù)得到，并假設(shè) 2021 和 2022 年光纖激光器占工業(yè)激光器的比值維持在 53%，參考長(zhǎng)光華芯招股說(shuō)明書(shū)假設(shè) 工業(yè)激光器和泵浦源平均毛利率分別為 30%和 15%，激光芯片占泵浦源成本比值為 10%。最終計(jì)算得出 2022 年中國(guó)工業(yè)用半導(dǎo)體激光泵浦源和高功率半導(dǎo)體激光芯片 市場(chǎng)規(guī)模分別為 72.91 億元和 6.2 億元。

由于國(guó)內(nèi)較多激光元器件及激光器廠商已掌握半導(dǎo)體激光泵浦源封裝技術(shù)，因此高 功率激光芯片的國(guó)產(chǎn)化是產(chǎn)業(yè)鏈上游實(shí)現(xiàn)自主可控最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。對(duì)工業(yè)用高功 率半導(dǎo)體激光芯片整體的國(guó)產(chǎn)化情況進(jìn)行測(cè)算，國(guó)內(nèi)有能力自主生產(chǎn)工業(yè)用高功率 半導(dǎo)體激光芯片的公司主要有長(zhǎng)光華芯、武漢銳晶，華光光電、瑞波光電和度亙激 光等。長(zhǎng)光華芯在其招股說(shuō)明書(shū)中披露 2020 年高功率半導(dǎo)體激光芯片收入約 0.71 億元，約占當(dāng)年總收入的 29%，假設(shè)長(zhǎng)光華芯高功率半導(dǎo)體激光芯片收入占比保持 穩(wěn)定；武漢銳晶與銳科激光的控股股東相同，其生產(chǎn)的激光芯片幾乎均供給銳科并 由銳科進(jìn)行封裝，假設(shè)銳晶的高功率半導(dǎo)體激光芯片收入與銳科披露的關(guān)聯(lián)方交易 金額一致。由于長(zhǎng)光華芯和武漢銳晶的快速崛起，我國(guó)的高功率半導(dǎo)體激光芯片國(guó) 產(chǎn)化率提升顯著。若假設(shè)華光光電、瑞波光電和度亙激光等其余企業(yè)在高功率半導(dǎo) 體激光芯片上的市占率為 5-10%，則 2021 年我國(guó)的高功率半導(dǎo)體激光芯片國(guó)產(chǎn)化 率達(dá)到 40%左右。長(zhǎng)光華芯于 2022 年上市，募資的一部分用于高功率半導(dǎo)體激光 芯片的擴(kuò)產(chǎn)，度亙激光也于 2022 年完成 PreIPO 融資并進(jìn)行了大規(guī)模擴(kuò)產(chǎn)。我們認(rèn) 為今后工業(yè)高功率半導(dǎo)體激光芯片的國(guó)產(chǎn)化率還將進(jìn)一步提升，在該關(guān)鍵環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn) 自主可控。

3.2.2. 有源光纖

光纖激光器主要使用有源光纖作為增益介質(zhì)。光纖是光導(dǎo)纖維的簡(jiǎn)稱(chēng)，由纖芯和包 層組成，光纖使用的主要的原材料為石英（SiO2），因此其成本較低。未摻雜稀土元 素的光纖被稱(chēng)為無(wú)源光纖，主要用來(lái)傳導(dǎo)光，而在纖芯中摻雜稀土元素等激活離子 后，光纖受泵浦源的激勵(lì)作用后便可發(fā)出放大的光，這種能夠發(fā)光的摻雜光纖被稱(chēng) 為有源光纖。根據(jù)在纖芯中摻雜稀土元素的不同，能夠制成不同輸出波長(zhǎng)的有源光 纖。目前使用的稀土元素有釹(Nd)、鐿(Yb)、鉺(Er)、銩(Tm)、鈥(Ho)、鏑(Dy)、鐠 (Pr)等，主要的摻雜方法為氣相沉積法。

2018 年以前，我國(guó)國(guó)產(chǎn)光纖激光器中所用的光纖，特別是有源光纖大量依賴(lài)進(jìn)口。國(guó)內(nèi)主要的光纖激光器廠商中，銳科激光和杰普特主要向 Nufern 采購(gòu)光纖，創(chuàng)鑫激 光主要向 Nufern 和 nLIGHT 采購(gòu)光纖。根據(jù)各激光器公司招股說(shuō)明書(shū)中披露的數(shù)據(jù) 對(duì)有源光纖進(jìn)口比例進(jìn)行測(cè)算可知，2015-2018 年間國(guó)內(nèi)激光器廠商的有源光纖進(jìn) 口比例均在 80%以上。

2018 年后，光纖國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程加速。銳科激光于 2017 年收購(gòu)武漢睿芯開(kāi)始自主進(jìn)行 工業(yè)激光器用光纖的研制與生產(chǎn)，睿芯 2017 年開(kāi)始進(jìn)行量產(chǎn)并向銳科供貨，根據(jù)銳 科激光歷年年報(bào)中披露的數(shù)據(jù)，睿芯營(yíng)收逐年增長(zhǎng)，且 2021 年以來(lái)產(chǎn)能擴(kuò)張明顯。銳科激光2022年4月在深交所平臺(tái)答投資者問(wèn)時(shí)表示公司生產(chǎn)所用的特種光纖70% 來(lái)自于睿芯的自供。此外創(chuàng)鑫激光 2018 年底起開(kāi)始導(dǎo)入國(guó)產(chǎn)光纖，并且與長(zhǎng)飛光 纖建立了戰(zhàn)略合作關(guān)系，2019 上半年長(zhǎng)飛光纖已成為公司第一大供應(yīng)商。據(jù)《2022 中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》，2022 年我國(guó)激光器用特種光纖市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 14.9 億， 2021 年武漢睿芯和長(zhǎng)飛光纖在我國(guó)激光器用特種光纖中的市占率分別為 26.8%和 14.2%。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì) 2021 年我國(guó)激光器用特種光纖國(guó)產(chǎn)化率已在 50%以 上。

3.2.3. 其他光學(xué)材料及元器件

除激光芯片和有源光纖外，激光加工設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈上游的光學(xué)材料和元器件已基本實(shí) 現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代。比如在固體激光器所用的激光晶體和非線性光學(xué)晶體方面，我國(guó)的福 晶科技始終保持國(guó)際領(lǐng)先地位，核心晶體產(chǎn)品被國(guó)際業(yè)界譽(yù)為“中國(guó)牌”晶體，其 中非線性光學(xué)晶體 LBO、BBO 全球市場(chǎng)占有率第一，被國(guó)內(nèi)外知名激光器公司廣 泛使用。福晶科技的產(chǎn)品還包括各種精密光學(xué)器件和激光器件，幾乎實(shí)現(xiàn)了上游光 學(xué)部分除半導(dǎo)體激光泵浦源和光纖以外的全覆蓋。此外，炬光科技、騰景科技等光 學(xué)元器件廠商也能夠提供大部分的激光器件，頭部激光器廠商如銳科激光、創(chuàng)鑫激 光均實(shí)現(xiàn)了部分激光器件自制。

3.3. 中游：激光器+運(yùn)控系統(tǒng)+激光加工頭

3.3.1. 激光器——激光加工設(shè)備之心

激光器的基本結(jié)構(gòu)為泵浦源、增益介質(zhì)和諧振腔，不同種類(lèi)的激光器結(jié)構(gòu)略有不同， 但原理均為泵浦源激勵(lì)增益介質(zhì)產(chǎn)生光，并通過(guò)諧振腔對(duì)光進(jìn)行調(diào)整后輸出激光。

工業(yè)激光器按照增益介質(zhì)、工作方式、輸出功率、輸出波長(zhǎng)等的不同，可以分為不 同種類(lèi)。

激光器按增益介質(zhì)的不同可分為氣體激光器、半導(dǎo)體激光器、光纖激光器和固體激 光器。根據(jù)長(zhǎng)光華芯招股說(shuō)明書(shū)，2009 年的光纖激光器在全球工業(yè)激光器市場(chǎng)中的占比僅為 14%。在以 IPG 為代表的光纖激光器廠商的持續(xù)優(yōu)化及推廣下，光纖激光 器以其輸出激光光束質(zhì)量好、能量密度高、電光效率高、使用方便、可加工材料范 圍廣、綜合運(yùn)行成本低等諸多優(yōu)勢(shì)快速搶占工業(yè)激光器市場(chǎng)。據(jù) Optech Consulting， 10 年間光纖激光器在工業(yè)激光器中的占比由 15%增長(zhǎng)到 50%以上。光纖激光器因 其高功率的特點(diǎn)主要被應(yīng)用于宏觀加工，而固體激光器憑借其短波長(zhǎng)（紫外、深紫 外）、短脈寬（皮秒、納秒）、高峰值功率的特點(diǎn)被主要應(yīng)用于薄性、脆性等金屬和 非金屬材料的精密微加工領(lǐng)域。

激光器按輸出波長(zhǎng)的不同可分為紅外激光器、紫外激光器和可見(jiàn)光激光器。不同結(jié) 構(gòu)的物質(zhì)可吸收的光波長(zhǎng)范圍不同，因此需要各波長(zhǎng)的激光器應(yīng)用于不同材料的加 工，比如用典型的光纖激光器（輸出波長(zhǎng)為 1064nm 的近紅外光）加工高反材料時(shí)， 吸收率極低，常溫下紫銅對(duì) 1064nm 激光的吸收率只有不到 5%，如此低的吸收率使 得一般的光纖激光器很難用于加工紫銅、鋁合金等高反材料。對(duì)于高反材料的加工 需要使用短波長(zhǎng)激光器，如可見(jiàn)光范圍里的綠光/藍(lán)光激光器。而對(duì)于一些非金屬玻 璃、塑料和 PCB 板等材料的加工，就需要用更短波長(zhǎng)的紫外激光器。

激光器按輸出頻率的不同可分為連續(xù)激光器、準(zhǔn)連續(xù)激光器和脈沖激光器。脈沖激 光器又可按每段脈沖時(shí)間的長(zhǎng)短分為微秒激光器、納秒激光器、皮秒激光器和飛秒 激光器，其中皮秒激光器和飛秒激光器通常被稱(chēng)為超快激光器或超短脈沖激光器。連續(xù)激光器的工作特點(diǎn)是激光輸出可以在一段較長(zhǎng)的時(shí)間范圍內(nèi)以連續(xù)方式持續(xù) 進(jìn)行，大部分光纖激光器和以連續(xù)電激勵(lì)方式工作的氣體激光器及半導(dǎo)體激光器均 屬于此類(lèi)，連續(xù)激光器工作穩(wěn)定、熱效應(yīng)高，適合于金屬材料的連續(xù)高速切割、焊 接，以及表面熱處理、激光熔覆、激光快速成形等宏觀加工；準(zhǔn)連續(xù)激光器一般是 在連續(xù)激光器的電路上加載一個(gè)調(diào)制電路來(lái)控制激光的開(kāi)關(guān)，從而產(chǎn)生毫秒量級(jí)的 脈沖，因此其輸出的峰值功率就是連續(xù)狀態(tài)的峰值功率，多用于鉆孔；脈沖激光器 的主要特點(diǎn)是峰值功率高、熱效應(yīng)少、可控性好、光束精細(xì)發(fā)散小，適合于打標(biāo)、 鉆孔、硅片及玻璃劃片、精密加工等領(lǐng)域。對(duì)于不同脈寬的脈沖激光器而言，脈沖 時(shí)間越短，單一脈沖能量越高，加工速度越快；波長(zhǎng)越短，作用半徑越小，加工精 度可以越高。超快激光器產(chǎn)生的超短脈沖與材料相互作用時(shí)間極短，通過(guò)將能量極 快地注入很小的作用區(qū)域，避免了能量的轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化以及熱能的存在和熱擴(kuò)散造成 的影響，從根本上改變了激光與物質(zhì)相互作用機(jī)制，又被稱(chēng)為“冷加工”。

從光纖激光器出發(fā)分析工業(yè)激光器的市場(chǎng)規(guī)模。2014 年以來(lái)，全球光纖激光器市場(chǎng) 規(guī)模從 9.6 億美元增長(zhǎng)到 32.8 億美元，CAGR 達(dá)到 19.2%；中國(guó)光纖激光器市場(chǎng)規(guī) 模從 28.6 億元增長(zhǎng)到 124.8 億元，CAGR 達(dá)到 23.4%，高于全球市場(chǎng)增速，目前中 國(guó)光纖激光器市場(chǎng)規(guī)模占全球之比已達(dá)到約 60%。按照光纖激光器占工業(yè)激光器之 比約 53%進(jìn)行測(cè)算，則 2021 年全球工業(yè)激光器市場(chǎng)規(guī)模約 62 億美元，中國(guó)工業(yè)激 光器市場(chǎng)規(guī)模約 235 億元。

中國(guó)光纖激光器的市場(chǎng)集中度較高，2018-2021 年 CR3 維持在 70%以上，且市場(chǎng)份 額前三名均為 IPG，銳科激光和創(chuàng)鑫激光。隨著國(guó)內(nèi)光纖激光器廠商的崛起，IPG 在 中國(guó)市場(chǎng)的市占率逐年萎縮，2021 年已基本和銳科激光持平。

根據(jù)觀研報(bào)告網(wǎng)數(shù)據(jù)，到 2019 年，我國(guó) 100W 以下的低功率激光器已基本完全實(shí)現(xiàn) 國(guó)產(chǎn)替代，100W 以上的中高功率激光器國(guó)產(chǎn)化率也達(dá)到 60%左右。具體到光纖激 光器上，2021 年 6kW 以下國(guó)產(chǎn)光纖激光器出貨比例達(dá)到 90%左右，6kW 以上國(guó)產(chǎn) 光纖激光器出貨比例達(dá)到 50%左右。整體來(lái)看，我國(guó)工業(yè)激光器的國(guó)產(chǎn)化比例逐年 提高。公開(kāi)數(shù)據(jù)顯示，國(guó)產(chǎn)工業(yè)激光器的價(jià)格約為進(jìn)口的 70%-80%，具有明顯的價(jià) 格優(yōu)勢(shì)，今后的國(guó)產(chǎn)替代將聚焦于高功率激光器領(lǐng)域。

除光纖激光器外，近年超快激光器成為激光器市場(chǎng)中受關(guān)注較多的一個(gè)細(xì)分領(lǐng)域。這是因?yàn)槿缃窀鱾€(gè)行業(yè)的產(chǎn)品都向更小的體積，更強(qiáng)大的功能方向發(fā)展，帶動(dòng)了生 產(chǎn)工藝精細(xì)化和微納化。超快激光器具有超短脈沖寬度和超高峰值功率密度，可提 供可靠、高質(zhì)量的精密“冷加工”，這種“冷加工”無(wú)沖擊，熱量幾乎不會(huì)傳遞到材 料中，可以減少熔化區(qū)和熱影響區(qū)，微裂紋較少，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)敏感材料的一致、受 控加工。

超快激光的工業(yè)應(yīng)用始于 2003 年，至今不到 20 年，此前市場(chǎng)參與者主要是以 TRUMPF、Coherent、Spectra-Physics 等為代表的國(guó)外企業(yè)。2012 年前后我國(guó)開(kāi)啟超 快激光的產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)，涌現(xiàn)出了國(guó)神光電（銳科激光子公司）、貝林激光（德龍激光 子公司）、英諾激光、華日激光、安揚(yáng)激光、奧創(chuàng)光子等國(guó)產(chǎn)品牌。從德龍激光招股 說(shuō)明書(shū)中統(tǒng)計(jì)的國(guó)內(nèi)外超快激光器性能數(shù)據(jù)來(lái)看，國(guó)產(chǎn)超快激光器與國(guó)外的差距正 在縮小，但在一些關(guān)鍵指標(biāo)，比如最大輸出功率上仍落后于國(guó)外。此外，高功率的 國(guó)產(chǎn)超快激光器多為近期研發(fā)成功，尚未得到充分市場(chǎng)驗(yàn)證，與國(guó)外產(chǎn)品相比仍不 成熟。比如，國(guó)外企業(yè)的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn) 2 萬(wàn)小時(shí)無(wú)需維保，而國(guó)內(nèi)企業(yè)的設(shè)備可持續(xù)運(yùn) 轉(zhuǎn)能力較差，中間需要快速響應(yīng)的售后維保服務(wù)來(lái)補(bǔ)齊和縮小差距。

我國(guó)超快激光器出貨量從 2015 年的 40 臺(tái)快速增加到 2021 年的 2400 臺(tái)，2020 年中 國(guó)超快激光器市場(chǎng)規(guī)模約為 27.4 億元，在全球市場(chǎng)占比約為 24%，遠(yuǎn)小于光纖激光 器 60%的占比，表明超快激光器在我國(guó)應(yīng)用得相對(duì)較少。此外，超快激光器市場(chǎng)規(guī) 模的增速遠(yuǎn)小于出貨量的增速，這是因?yàn)槲覈?guó)超快激光器下游應(yīng)用市場(chǎng)尚未完全打 開(kāi)，但國(guó)內(nèi)外參與廠商數(shù)量較多，競(jìng)爭(zhēng)激烈，使得超快激光器價(jià)格逐年下降。根據(jù) 中國(guó)科學(xué)院武漢文獻(xiàn)情報(bào)中心數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015-2020 年，超快激光器的平均價(jià)格從 2015 年的 725 萬(wàn)元/臺(tái)下降至 2020 年的 129 萬(wàn)元/臺(tái)，5 年間降價(jià)幅度超過(guò) 80%。

根據(jù) Photonics Views 數(shù)據(jù)，目前超快激光器在我國(guó)主要還是被應(yīng)用在非金屬材料切 割方面，而在 OLED/半導(dǎo)體等市場(chǎng)較為廣闊的領(lǐng)域應(yīng)用極少，體現(xiàn)出我國(guó)超快激光 加工技術(shù)整體水平還不高。從出貨量來(lái)看，2021 年國(guó)產(chǎn)激光器在中國(guó)的銷(xiāo)量占比已 達(dá) 55%，但進(jìn)口激光器卻以 45%的銷(xiāo)量瓜分了 70%的銷(xiāo)售收入，這主要是因?yàn)閲?guó)產(chǎn) 超快激光器主要為 50W 以?xún)?nèi)的低功率產(chǎn)品，單機(jī)價(jià)格較低，而進(jìn)口的超快激光器多為單機(jī)價(jià)格高的高功率產(chǎn)品。

具體到公司的市占率。從銷(xiāo)售量口徑進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，根據(jù)銳科激光 2021 年報(bào)，2021 年 國(guó)神光電銷(xiāo)售皮/飛秒超快激光器約 600 臺(tái)，占當(dāng)年中國(guó)超快激光器銷(xiāo)量的 25%，市 場(chǎng)占有率國(guó)內(nèi)第一；德龍激光在招股說(shuō)明書(shū)中披露其 2020 年超快激光器出貨量為 235 臺(tái)，當(dāng)年市占率約 11.19%；英諾激光在招股說(shuō)明書(shū)中披露其 2020 年超快激光 器銷(xiāo)量為 40 臺(tái)，當(dāng)年市占率約 1.9%。此外，華日激光已建成國(guó)內(nèi)規(guī)模最大的超快 激光器生產(chǎn)線，月產(chǎn)能可達(dá) 200 臺(tái)，并向高功率超快激光器領(lǐng)域進(jìn)軍，有望加速高 功率超快激光器的國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)程。

3.3.2. 運(yùn)控系統(tǒng)——激光加工設(shè)備之腦

運(yùn)控系統(tǒng)約占激光加工設(shè)備價(jià)值的 5%，雖占比較小，但卻極為重要。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 由硬件和軟件兩部分集成，硬件即工業(yè)控制板卡，包括主控單元、信號(hào)處理等部分， 軟件是控制算法。硬件部分一般從市場(chǎng)上采購(gòu)各類(lèi)通用元器件，然后組裝加工得到；基于硬件的架構(gòu)，將軟件算法集成其中，形成最終的運(yùn)動(dòng)控制器。硬件的質(zhì)量、結(jié) 構(gòu)，算法的優(yōu)劣，共同決定了運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的精度、效率。激光切割設(shè)備的通用性較強(qiáng)，且下游設(shè)備廠商眾多，對(duì)運(yùn)控系統(tǒng)的需求量較大，因 此專(zhuān)業(yè)的激光運(yùn)控系統(tǒng)廠商主要產(chǎn)品多為激光切割運(yùn)控系統(tǒng)，而對(duì)于激光焊接、激 光清洗、行業(yè)專(zhuān)機(jī)等定制化較強(qiáng)的設(shè)備，下游設(shè)備廠商多自行開(kāi)發(fā)運(yùn)控系統(tǒng)。以激光切割運(yùn)控系統(tǒng)為例，運(yùn)控系統(tǒng)涉及的關(guān)鍵技術(shù)包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù) （CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)（CAM）、數(shù)字控制技術(shù)（NC）、傳感器技術(shù)、電路 板等硬件設(shè)計(jì)技術(shù)。

每項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)功能如下：1）CAD 技術(shù)：通過(guò)計(jì)算機(jī)建?；驈膱D紙讀取數(shù)字模型，進(jìn)行圖形識(shí)別、編輯和優(yōu) 化處理，生成零件并將零件通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助在板材或型材上進(jìn)行排版，并輸出待加 工模型。（通過(guò) CAD 了解用戶(hù)“我要切什么”）。2）CAM 技術(shù)：在加工模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)激光切割相關(guān)的工藝要求，通過(guò)計(jì)算機(jī) 輔助生成所需的刀路軌跡以及光路、氣路、焦點(diǎn)等控制參數(shù)和自動(dòng)化加工模型，并 生成可被數(shù)控系統(tǒng)(NC)執(zhí)行的指令。（通過(guò) CAM 了解用戶(hù)“我要怎么切”）。3）NC 技術(shù)：NC 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)生成的機(jī)床代碼指令執(zhí)行具體加工工序的功能， 具體涉及加工過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)控制、加工控制、切割頭和激光器等外部設(shè)備控制等。（通過(guò) NC 最終把用戶(hù)想要的產(chǎn)品切出來(lái)）。4）傳感器技術(shù)：通過(guò)傳感器技術(shù)實(shí)現(xiàn)切割過(guò)程中溫度、濕度、壓力、光電、視覺(jué)、 氣壓、激光加工頭與被切割板材之間的間距等因素的控制，從而優(yōu)化激光加工效率， 提高智能化水平。5）硬件設(shè)計(jì)技術(shù)：通過(guò)嵌入式軟件及硬件電路設(shè)計(jì)技術(shù)，針對(duì)激光行業(yè)特殊需求， 定制開(kāi)發(fā)相應(yīng)硬件產(chǎn)品，合理的硬件設(shè)計(jì)和專(zhuān)業(yè)的檢測(cè)手段可以起到提高切割穩(wěn)定 性及抗干擾能力的作用。

激光切割運(yùn)控系統(tǒng)的技術(shù)壁壘和客戶(hù)粘性均較高，因此市場(chǎng)份額較為集中。中低功 率激光切割運(yùn)控系統(tǒng)方面國(guó)產(chǎn)廠商柏楚電子、維宏股份和奧森迪科合計(jì)占到了 90% 的市場(chǎng)份額，其中柏楚電子占比達(dá) 60%。高功率激光切割運(yùn)控系統(tǒng)此前主要被以德 國(guó) PA、Beckhoff 和 SIEMENS 為代表的國(guó)外廠商占據(jù)，國(guó)內(nèi)僅柏楚電子一家實(shí)現(xiàn)高 功率系統(tǒng)的量產(chǎn)，隨著柏楚電子在高功率系統(tǒng)上的持續(xù)耕耘，其在高功率激光切割 運(yùn)控系統(tǒng)上的市占率已從 2018 年的 10%左右提高到了 2021 年的 22%。

根據(jù)柏楚電子招股說(shuō)明書(shū)對(duì)激光切割系統(tǒng)的預(yù)期單價(jià)以及近年的激光切割機(jī)銷(xiāo)量 對(duì)激光切割運(yùn)控市場(chǎng)規(guī)模進(jìn)行測(cè)算，2022 年中國(guó)激光切割運(yùn)控系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模超過(guò) 16億元，若粗略假設(shè)激光切割運(yùn)控系統(tǒng)占所有激光加工運(yùn)控系統(tǒng)的比例與激光切割設(shè) 備占激光加工設(shè)備的比例一致（約 40%），則 2022 年整個(gè)激光加工運(yùn)控系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī) 模約 40 億元。

從運(yùn)控系統(tǒng)涉及的原材料來(lái)看，除 FPGA 芯片和 ARM 芯片外，基本已實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn) 替代。根據(jù)柏楚電子招股說(shuō)明書(shū)，其使用的 FPGA 芯片主要通過(guò)代理商向美國(guó) Altera 公司采購(gòu)，ARM 芯片主要通過(guò)代理商向瑞士 ST 公司采購(gòu)，采購(gòu)金額約占 總采購(gòu)金額的 10%左右。FPGA 和 ARM 芯片的全球市場(chǎng)份額集中于少數(shù)國(guó)外廠商 之手，國(guó)內(nèi)替代品的性能尚有差距，因此運(yùn)控系統(tǒng)的完全自主可控依然有賴(lài)于國(guó)內(nèi) 芯片制造水平的進(jìn)一步提升。

3.3.3. 激光加工頭——激光加工設(shè)備之手

激光加工頭是將激光光束引入工作臺(tái)的關(guān)鍵部件。在激光加工過(guò)程中，激光加工頭 將激光器生成的發(fā)散光聚焦到材料表面，高能量密度的光束與材料發(fā)生相互作用， 從而完成對(duì)材料的加工。根據(jù)用途的不同，激光加工頭可分為激光切割頭、激光打 標(biāo)頭、激光焊接頭和激光熔覆頭等。激光切割設(shè)備通用性較強(qiáng)，其對(duì)應(yīng)的激光切割 頭的需求量大，構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單。典型的光纖激光切割頭的組成部分主要包括光纖連 接塊、準(zhǔn)直組件、聚焦組件、保護(hù)鏡盒、傳感器及控制盒、割嘴等。

激光焊接頭的構(gòu)造則更為復(fù)雜，除了與激光切割頭中相似的組件外，還需要光斑擺 動(dòng)控制、焊縫跟蹤、光斑整形、實(shí)時(shí)影像分析，并配備了通信接口，是一個(gè)融合了 光學(xué)、機(jī)械、傳感、影像、控制、通信、態(tài)勢(shì)感知和算法等多種功能集于一體的、 具備前端智慧的子系統(tǒng)。

激光加工頭是激光加工設(shè)備的標(biāo)配，設(shè)備出廠時(shí)均為一機(jī)配一頭，且在激光加工設(shè) 備的生命周期內(nèi)約需要更換 1 到 2 次。若粗略假設(shè)每年激光切割頭的需求量約為當(dāng) 年激光切割設(shè)備的銷(xiāo)量（增量市場(chǎng)）+30%前一年銷(xiāo)量（存量更換市場(chǎng)），則 2022 年 中國(guó)激光切割頭的需求量超過(guò) 10 萬(wàn)套。進(jìn)一步假設(shè)中低功率激光切割頭的平均價(jià) 格為 1 萬(wàn)元，高功率激光切割頭的平均價(jià)格為 6 萬(wàn)元，則 2022 年中國(guó)激光切割頭 的市場(chǎng)空間約 27 億元。《2022 中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》中預(yù)計(jì) 2022 年激光切割頭 市場(chǎng)規(guī)模約為 12.6 億元，我們認(rèn)為該數(shù)字較低是因?yàn)閮H按激光切割頭的市場(chǎng)銷(xiāo)售口 徑進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，而未將設(shè)備廠家自制的激光切割頭價(jià)值考慮在內(nèi)。

從競(jìng)爭(zhēng)格局來(lái)看，激光切割頭的主要廠商有德國(guó) Precitec、德國(guó) LT、深圳萬(wàn)順興、 上海嘉強(qiáng)和柏楚電子等。根據(jù)柏楚電子公告，國(guó)產(chǎn)激光切割頭主要應(yīng)用于 6kW 以 下的設(shè)備，國(guó)產(chǎn)化率已達(dá)到 80%，6kW 以上的激光切割頭幾乎被德國(guó) Precitec 壟 斷，國(guó)產(chǎn)化率不足 10%，德國(guó) LT 則幾乎壟斷了三維五軸激光切割頭。柏楚電子于 2019 年收購(gòu)波刺自動(dòng)化打入智能切割頭領(lǐng)域，憑借其自身在控制系統(tǒng)方面的技術(shù)積累以及人才優(yōu)勢(shì)，迅速在該領(lǐng)域站穩(wěn)腳跟，2021 年出貨 2000 套左右，公司在 2022 年上半年完成定增進(jìn)行智能切割頭擴(kuò)產(chǎn)，設(shè)計(jì)產(chǎn)能 14800 套，是在高端切割頭領(lǐng)域 最有望實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代的廠商。

對(duì)于結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，定制化程度更高的激光加工頭（如激光焊接頭和激光熔覆頭） 來(lái)說(shuō)，整體市場(chǎng)較為分散。專(zhuān)業(yè)激光加工頭廠商如德國(guó) Precitec、德國(guó) LT、深圳萬(wàn) 順興和上海嘉強(qiáng)等公司均有激光焊接頭和激光熔覆頭產(chǎn)品，而由于高端激光加工頭 價(jià)值量較高（如聯(lián)贏激光 2019 年從國(guó)外進(jìn)口的激光焊接頭平均價(jià)格超過(guò) 18 萬(wàn)元）， 實(shí)力較強(qiáng)的激光加工設(shè)備龍頭廠商也傾向于自主研發(fā)激光加工頭，如德國(guó) TRUMPF、 大族激光、聯(lián)贏激光等均自主生產(chǎn)激光加工頭并集成到其生產(chǎn)的各類(lèi)激光加工設(shè)備 上。整體來(lái)看，我國(guó)高端激光加工頭依然部分依賴(lài)進(jìn)口，但技術(shù)差距已逐漸縮小。

3.4. 下游：激光加工設(shè)備

設(shè)備商將激光器、運(yùn)控系統(tǒng)、激光加工頭、冷卻系統(tǒng)、機(jī)械件以及電源等零部件進(jìn) 行集成，即可生產(chǎn)出激光加工設(shè)備。

根據(jù) Optech Consulting 數(shù)據(jù)，2021 年全球激光加工設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到 213 億美元， 2011-2021 間 10 年 CAGR 為 7.7%，2016-2021 間 5 年 CAGR 為 10.8%。中國(guó)是激光 加工設(shè)備最大的應(yīng)用市場(chǎng)，根據(jù)《2022 中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》，2021 年中國(guó)激光 設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到 821 億元（包含工業(yè)、信息、商業(yè)、醫(yī)學(xué)和科研領(lǐng)域的激光設(shè)備）， 2011-2021 間 10 年 CAGR 達(dá)到 21.5%，2016-2021 間 5 年 CAGR 達(dá)到 16.4%，遠(yuǎn)高 于全球市場(chǎng)增速。按照 2021 年中國(guó)激光設(shè)備中工業(yè)占比 62%計(jì)算，2021 年中國(guó)激 光加工設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模約為 509 億元，占全球之比接近 40%。根據(jù)機(jī)電之家數(shù)據(jù)， 2002 年中國(guó)激光加工設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模占全球之比不足 4%，20 年間占比提高 10 倍。

從激光加工設(shè)備產(chǎn)量來(lái)看，2021 年中國(guó)激光加工設(shè)備產(chǎn)量達(dá)到 20.19 萬(wàn)臺(tái)，2016- 2021 間 5 年 CAGR 達(dá)到 29.3%，增速遠(yuǎn)高于市場(chǎng)規(guī)模，這主要是由于激光器價(jià)格的 下降帶動(dòng)設(shè)備價(jià)格不斷降低所致。激光加工設(shè)備產(chǎn)量最高的是激光切割設(shè)備、激光 焊接設(shè)備和激光打標(biāo)設(shè)備，三者合計(jì)占比達(dá)到 80.6%。

從終端應(yīng)用規(guī)模來(lái)看，占比較多的同樣為激光打標(biāo)設(shè)備、激光切割設(shè)備和激光焊接 設(shè)備。早年間受限于激光器功率，激光打標(biāo)設(shè)備占據(jù)了主要市場(chǎng)份額，但隨著激光 技術(shù)的發(fā)展，激光打標(biāo)設(shè)備的占比從 2002 年的 49%萎縮到了 2021 年的 13%，激 光切割設(shè)備的占比從 2002 年的 23%增長(zhǎng)到了 2021 年的 40%，成為激光加工設(shè)備 最大的終端應(yīng)用領(lǐng)域。

按照各公司 2021 年激光加工設(shè)備銷(xiāo)售收入與當(dāng)年激光加工設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模計(jì)算各公 司在激光加工設(shè)備市場(chǎng)中的份額。其中 2021 中國(guó)激光加工設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模取 509 億 元，大族激光等上市公司市場(chǎng)份額以其 2021 年報(bào)中披露的激光加工設(shè)備銷(xiāo)售收入 為依據(jù)，宏石激光等非上市公司主營(yíng)業(yè)務(wù)為激光切割設(shè)備，市場(chǎng)份額以《2022 激光 產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》中的中國(guó)激光切割設(shè)備銷(xiāo)售收入與各公司占切割設(shè)備市場(chǎng)之比的乘 積為依據(jù)。從計(jì)算結(jié)果看，我國(guó)激光加工設(shè)備的整體市場(chǎng)格局相對(duì)分散。大族激光 作為老牌激光加工設(shè)備企業(yè)，在通用激光加工設(shè)備以及鋰電、光伏、消費(fèi)電子等行 業(yè)的專(zhuān)用激光加工設(shè)備領(lǐng)域廣泛布局，在激光加工設(shè)備市場(chǎng)份額一家獨(dú)大，占到 21.9%，其他企業(yè)的市場(chǎng)份額均較低，CR3 為 31.6%，CR10 為 51.3%。這主要系激 光切割設(shè)備和激光打標(biāo)設(shè)備通用性較強(qiáng)，下游設(shè)備集成商門(mén)檻較低，本土中小企業(yè) 眾多所致。中國(guó)依靠工程師紅利，在設(shè)備集成方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，當(dāng)前中國(guó)的激光 加工設(shè)備市場(chǎng)幾乎完全由國(guó)產(chǎn)設(shè)備占據(jù)，全球最大的激光加工設(shè)備廠商 TRUMPF 公 司 2021 年在中國(guó)激光加工設(shè)備市場(chǎng)份額僅為 3.1%（該份額依據(jù) TRUMPF 最新在華 銷(xiāo)售收入及激光設(shè)備收入占其銷(xiāo)售收入之比計(jì)算出）。在一些新興的行業(yè)專(zhuān)機(jī)領(lǐng)域， 動(dòng)力電池激光加工設(shè)備廠商聯(lián)贏激光和海目星以及光伏激光加工設(shè)備廠商帝爾激 光的技術(shù)水平均處于全球領(lǐng)先地位，其中帝爾激光在 PERC 光伏激光加工設(shè)備領(lǐng)域 幾乎壟斷了全球市場(chǎng)。

下游設(shè)備分散的市場(chǎng)格局帶來(lái)了激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。激光制造網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示，目前一臺(tái) 3kW 的國(guó)產(chǎn)激光切割設(shè)備價(jià)格已下探到 20 萬(wàn)元以?xún)?nèi)，而同等功率的歐洲設(shè)備報(bào)價(jià) 在百萬(wàn)元以上。在設(shè)備端已經(jīng)完成國(guó)產(chǎn)替代的背景下，中國(guó)的激光加工設(shè)備未來(lái)還 需走出國(guó)門(mén)，更多地參與到國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中去。但同時(shí)，雖然我國(guó)的激光加工機(jī)床從 2019 年開(kāi)始由貿(mào)易逆差轉(zhuǎn)為貿(mào)易順差，但出口設(shè)備的平均單價(jià)遠(yuǎn)低于進(jìn)口設(shè)備，表明我 國(guó)處于出口低端產(chǎn)品進(jìn)口高端產(chǎn)品的情況，產(chǎn)品的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力需要提升。

3.5. 垂直整合是國(guó)際激光巨頭普遍選擇的進(jìn)階之路

從國(guó)外激光產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程來(lái)看，在激光產(chǎn)業(yè)剛剛起步之時(shí)，呈現(xiàn)出較為明顯的國(guó) 際化分工的態(tài)勢(shì)，即各廠商往往聚焦于產(chǎn)業(yè)鏈中的某一環(huán)節(jié)。而隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展， 產(chǎn)業(yè)鏈由分散開(kāi)始走向垂直整合。激光廠商采用垂直整合戰(zhàn)略的原因有二：一是降 低生產(chǎn)成本，這主要通過(guò)向上游材料領(lǐng)域延申，擺脫供應(yīng)商依賴(lài)來(lái)實(shí)現(xiàn)；二是拓展 新市場(chǎng)，這主要通過(guò)向中下游部件及設(shè)備領(lǐng)域延申，完善產(chǎn)品矩陣來(lái)實(shí)現(xiàn)。而垂直 整合的手段則主要包括了自主研發(fā)以及兼并收購(gòu)，隨著激光相關(guān)產(chǎn)品的個(gè)性化以及 技術(shù)壁壘的逐步提高，并購(gòu)作為能夠快速進(jìn)入新領(lǐng)域的手段受到了激光廠商的青睞。2010 年以來(lái)，主要激光巨頭的兼并收購(gòu)呈現(xiàn)出愈演愈烈的態(tài)勢(shì)，不僅大公司并購(gòu)小 公司的案例層出不窮，大公司和大公司之間的合并也時(shí)有發(fā)生，比如 2022 年上半年 II-VI 公司完成對(duì) Coherent 公司的并購(gòu)就是最典型的案例。

選取激光加工設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈上游代表性企業(yè) II-VI，中游代表性企業(yè) IPG 以及下游代 表性企業(yè) TRUMPF，分析他們?cè)诩す鈽I(yè)務(wù)上垂直整合的歷史?？梢钥吹饺夜倦m 然在創(chuàng)立之初分別專(zhuān)注于產(chǎn)業(yè)鏈的上游、中游和下游，但經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展，通過(guò) 自主研發(fā)以及兼并收購(gòu)，均基本打通了材料元器件——激光器——激光加工設(shè)備這 一整條激光加工產(chǎn)業(yè)鏈。

國(guó)際激光巨頭通過(guò)打通激光產(chǎn)業(yè)鏈，大大加強(qiáng)了自身的技術(shù)實(shí)力以及產(chǎn)品質(zhì)量，同 時(shí)也擁有了對(duì)終端需求快速響應(yīng)的能力，因此這些巨頭公司在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中始終保持 著優(yōu)勢(shì)。雖然國(guó)內(nèi)激光企業(yè)的崛起分走了一部分這些激光巨頭在中國(guó)的市場(chǎng)份額， 但高端產(chǎn)品上國(guó)產(chǎn)替代仍顯乏力，這使得進(jìn)口產(chǎn)品能夠以相對(duì)較低的市場(chǎng)份額賺取 大部分的利潤(rùn)。國(guó)內(nèi)激光企業(yè)若要實(shí)現(xiàn)突破，需要進(jìn)一步加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)協(xié)作，持續(xù)深化 產(chǎn)業(yè)鏈布局，構(gòu)建差異化壁壘，打入高端藍(lán)海市場(chǎng)，避免在紅海市場(chǎng)做無(wú)謂的同質(zhì) 化競(jìng)爭(zhēng)，而在這個(gè)過(guò)程中擁有資金及技術(shù)優(yōu)勢(shì)的龍頭企業(yè)有望脫穎而出。

4. 終端應(yīng)用遍地開(kāi)花，激光加工設(shè)備市場(chǎng)潛力無(wú)限

無(wú)論從短期，中期還是長(zhǎng)期的視角來(lái)看，激光加工設(shè)備都有廣闊的應(yīng)用前景與市場(chǎng) 空間，具有較高的成長(zhǎng)性。

4.1. 短期視角：激光切割堆土筑基，鋰電光伏添磚加瓦

短期來(lái)看，激光切割設(shè)備仍將是激光加工設(shè)備市場(chǎng)的第一大組成部分，而鋰電池和 光伏的持續(xù)擴(kuò)產(chǎn)將為激光加工設(shè)備帶來(lái)可觀的增量市場(chǎng)。

4.1.1. 激光切割設(shè)備仍為市場(chǎng)主力軍，替代市場(chǎng)和迭代市場(chǎng)助力規(guī)模穩(wěn)中有升

從宏觀加工視角來(lái)看，工業(yè)中主要的切割設(shè)備包括激光切割機(jī)、火焰切割機(jī)、等離 子切割機(jī)、水射流切割機(jī)、線切割機(jī)以及剪切機(jī)床等。隨著工業(yè)的發(fā)展，對(duì)切割的 質(zhì)量、精度和效率要求不斷提高，在所有的切割方式中，激光切割的綜合優(yōu)勢(shì)最為 明顯。以往制約激光切割機(jī)在下游應(yīng)用的主要障礙是其價(jià)格過(guò)于高昂，但是近幾年 國(guó)產(chǎn)激光器的價(jià)格持續(xù)下降帶動(dòng)激光切割機(jī)價(jià)格降低后，激光切割機(jī)成為了越來(lái)越 多廠商的選擇。激光切割機(jī)可以部分替代金屬成形機(jī)床中的沖床和剪切機(jī)床，我國(guó) 激光切割機(jī)銷(xiāo)量與金屬成形機(jī)床的產(chǎn)量之比從 2013 年的 0.76%快速提升到 37.5%， 充分反映出激光切割機(jī)在下游快速滲透的態(tài)勢(shì)。

激光切割機(jī)的市場(chǎng)可分為替代市場(chǎng)和迭代市場(chǎng)。替代市場(chǎng)主要為激光切割機(jī)對(duì)傳統(tǒng) 切割設(shè)備的替代，而迭代市場(chǎng)主要為市場(chǎng)存量激光切割機(jī)的更新?lián)Q代。

從替代市場(chǎng)來(lái)看，激光切割的替代對(duì)象為傳統(tǒng)的數(shù)控切割機(jī)床（手工切割設(shè)備如手 工火焰/等離子切割無(wú)法替代，不在考慮范圍）。其中線切割的高精度使其有其特定 的應(yīng)用場(chǎng)景，激光切割難以替代；剪切機(jī)床/沖床大多用于加工薄板（<3mm），少量 用于加工中板（3-20mm），可用于加工薄板和中板的中低功率的激光切割機(jī)在市場(chǎng) 中已穩(wěn)定發(fā)展多年，可以認(rèn)為基本完成滲透。進(jìn)一步考慮到水射流切割機(jī)由于切割 速度慢且存在水污染，在工業(yè)中已應(yīng)用得較少，2017 年以來(lái)我國(guó)每年進(jìn)口水射流切 割機(jī)僅 30-80 臺(tái)，我們認(rèn)為激光切割當(dāng)前主要的替代對(duì)象為在厚板（>20mm）切割 領(lǐng)域替代數(shù)控火焰/等離子切割機(jī)。《現(xiàn)代焊接》雜志曾在 2013 年報(bào)導(dǎo)了國(guó)外對(duì)幾種 不同切割方式經(jīng)濟(jì)性的測(cè)算情況，結(jié)果表明光纖激光切割機(jī)的運(yùn)行成本遠(yuǎn)低于其他 切割方式，且當(dāng)前 2kW 光纖激光切割機(jī)的價(jià)格從報(bào)導(dǎo)時(shí)的 40 萬(wàn)美元降到了如今的 20 萬(wàn)人民幣以?xún)?nèi)，已與數(shù)控火焰/等離子切割機(jī)的一次投入相差不大?！督饘偌庸ぃ簾峒庸ぁ冯s志也曾在 2018 年報(bào)導(dǎo)了我國(guó)研究人員對(duì)不同切割方式成本的對(duì)比，測(cè)算 中綜合考慮了時(shí)間成本、電力成本、氣體成本、配件成本和材料損耗成本，結(jié)果表 明火焰切割、等離子切割、激光切割的成本分別約為每米 2.5 元、3.2 元和 1.7 元， 激光切割明顯更優(yōu)。

近年光纖激光切割機(jī)的功率大幅提高，如今已有 40kW 商業(yè)化產(chǎn)品問(wèn)世，最高切割 厚度可達(dá) 200mm，對(duì) 40mm 的厚板切割速度可達(dá) 2300mm/min，而且激光切割機(jī)幾 乎不存在環(huán)境污染，符合綠色制造的理念。基于以上原因，我們認(rèn)為今后激光切割 機(jī)對(duì)數(shù)控火焰/等離子切割機(jī)的存量市場(chǎng)替代力度將越來(lái)越大。

根據(jù)《2022 中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》，2021 年我國(guó)激光切割設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模達(dá) 280.1 億元，預(yù)計(jì) 2022 年將達(dá)到 300 億元。近年激光切割設(shè)備價(jià)格的大幅下降使得 2018 年以來(lái)激光切割設(shè)備的市場(chǎng)規(guī)模增速趨緩。由于目前激光器的降價(jià)空間已比較小， 且激光切割設(shè)備的替代市場(chǎng)和迭代市場(chǎng)依然巨大，我們認(rèn)為通用激光切割設(shè)備短期 內(nèi)仍是激光加工設(shè)備中的第一大市場(chǎng)，市場(chǎng)規(guī)模保持穩(wěn)健增長(zhǎng)的趨勢(shì)。

4.1.2. 鋰電光伏擴(kuò)產(chǎn)趨勢(shì)仍存，行業(yè)專(zhuān)用激光加工設(shè)備貢獻(xiàn)重要增量

4.1.2.1. 鋰電專(zhuān)用激光加工設(shè)備

鋰電池加工過(guò)程中使用到的激光加工技術(shù)如下：前道環(huán)節(jié)：正負(fù)極的激光極耳切割成型、激光極片切割、激光極片分條，以及 隔膜的激光切割。? 中道環(huán)節(jié)：極片/極耳激光清洗，殼體、頂蓋、密封釘、極耳等的激光焊接。后道環(huán)節(jié)：電池 PACK 模組時(shí)的連接片激光焊接，電池激光打標(biāo)。激光加工所特有的無(wú)耗材、無(wú)毛刺粉塵、柔性自動(dòng)化集成、生產(chǎn)效率高、工藝穩(wěn)定 性好等優(yōu)點(diǎn)使其在鋰電池生產(chǎn)中難以被其他加工方式替代。

對(duì)鋰電領(lǐng)域激光加工設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模進(jìn)行測(cè)算。中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)動(dòng)力電 池應(yīng)用分會(huì)與電池中國(guó)網(wǎng)（CBEA）最新發(fā)布的《全球鋰電產(chǎn)業(yè)供需白皮書(shū)》顯示， 2022 年全球動(dòng)力+儲(chǔ)能鋰電池需求量達(dá)到 570GWh，2025 年需求量將達(dá) 1606GWh， 3 年內(nèi)新增需求量達(dá)到 1036GWh。假設(shè)整體產(chǎn)能利用率為 50%-70%，則未來(lái) 3 年需新增產(chǎn)能 1480-2072GWh；根據(jù)高工鋰電數(shù)據(jù)，假設(shè)單 GWh 設(shè)備投資額約為 1.8 億，則未來(lái) 3 年的全球動(dòng) 力+儲(chǔ)能鋰電池設(shè)備投資額將達(dá)到 2664-3728 億元；聯(lián)贏激光在招股說(shuō)明書(shū)中披露激光焊接設(shè)備占鋰電設(shè)備投資額的 5%-15%，考 慮到激光切割/打標(biāo)/清洗在鋰電制造中均有應(yīng)用，粗略假設(shè)激光加工設(shè)備占設(shè)備 投資的比例為 20%，則未來(lái) 3 年的全球動(dòng)力+儲(chǔ)能鋰電池激光設(shè)備的投資額將達(dá) 到 533-746 億元；按近年中國(guó)鋰電池市場(chǎng)規(guī)模大約占全球 60%計(jì)算，則未來(lái) 3 年中國(guó)動(dòng)力+儲(chǔ)能 鋰電池激光加工設(shè)備的投資額將達(dá)到 320-448 億元，平均一年 107-150 億元。

4.1.2.2. 光伏專(zhuān)用激光加工設(shè)備

激光加工技術(shù)在各種光伏電池技術(shù)路線中均有應(yīng)用。根據(jù)光伏激光設(shè)備龍頭帝爾激光的相關(guān)公告及投資者調(diào)研紀(jì)要，激光加工技術(shù)在各種光伏電池中的主要應(yīng)用如下：PERC：SE 激光磷摻雜和激光消融已成為 PERC 電池工藝標(biāo)配設(shè)備；TOPCon：SE 激光一次硼摻雜技術(shù)正在 5-6 家客戶(hù)處驗(yàn)證，穩(wěn)定在 0.2%-0.3% 效率提升，預(yù)計(jì) 2022 年底前會(huì)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)訂單；HJT：LIA 激光修復(fù)技術(shù)已取得客戶(hù)量產(chǎn)訂單，激光轉(zhuǎn)印技術(shù)在 2022 年三季度 取得客戶(hù)訂單；IBC：激光開(kāi)槽技術(shù)已經(jīng)取得近 40GW 訂單；鈣鈦礦：P1-P4 的四道激光加工技術(shù)已有技術(shù)積累。激光轉(zhuǎn)印的柵線更細(xì)，因此漿料節(jié)省更多，低溫銀漿也同樣適用，激光轉(zhuǎn)印為非接 觸式印刷，可以避免擠壓式印刷存在的隱裂、破片、污染、劃傷等問(wèn)題，因此激光 轉(zhuǎn)印技術(shù)在 PERC、TOPCon、HJT、IBC 等電池工藝上都可以應(yīng)用。

根據(jù)國(guó)際能源署消息，2021 年底全球光伏裝機(jī)量達(dá)到 942GW；另?yè)?jù)國(guó)家能源局消 息，2021 年底我國(guó)光伏裝機(jī)量達(dá)到 306GW。按照 CPIA《中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖 （2021 年版）》中對(duì)未來(lái)全球新增光伏裝機(jī)量及中國(guó)新增光伏裝機(jī)量的中性假設(shè)， 2025 年全球光伏裝機(jī)量將達(dá)到 1976GW，中國(guó)光伏裝機(jī)量將達(dá)到 670GW。對(duì)光伏領(lǐng)域激光加工設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模進(jìn)行測(cè)算。根據(jù) CPIA 對(duì)全球光伏新增裝機(jī)量的 中性假設(shè)， 2025 年全球各類(lèi)光伏電池新增裝機(jī)量將達(dá)到 299GW，其中 PERC、 TOPCon、HJT、IBC 電池的占比分別為 60%，20%，15.5%和 2.5%，對(duì)應(yīng)裝機(jī)量分 別為 179GW、60GW、46GW 和 8GW。新電池產(chǎn)線的產(chǎn)能爬坡需要一個(gè)過(guò)程，假設(shè) PERC、TOPCon、HJT 和 IBC 電池 2025 年的整體產(chǎn)能利用率分別為 70%、40%、 35%和 30%，則未來(lái) 3 年 PERC、TOPCon、HJT 和 IBC 分別新增產(chǎn)能 8GW、160GW、 164GW 和 27GW。進(jìn)一步根據(jù)各種激光加工設(shè)備在不同電池技術(shù)路線中的價(jià)值量以 及技術(shù)滲透率假設(shè)，測(cè)算出未來(lái) 3 年新增的光伏激光加工設(shè)備投資額可達(dá) 119.8 億 元，平均每年約 40 億元。

4.2. 中期視角：激光焊接薪火相傳，激光清洗整裝待發(fā)

中期來(lái)看，工業(yè)焊接市場(chǎng)和工業(yè)清洗市場(chǎng)龐大，而激光焊接和激光清洗在下游的滲 透率仍然較低，有望接棒激光切割設(shè)備成為激光加工設(shè)備市場(chǎng)的主要增長(zhǎng)極。

4.2.1. 激光焊接技術(shù)趨于成熟，全能“工業(yè)裁縫”放量在望

焊接素有“工業(yè)裁縫”之稱(chēng)，是工業(yè)生產(chǎn)中非常重要的加工手段。公開(kāi)資料顯示，全世界年產(chǎn)量 45%的鋼和大量的有色金屬均需要通過(guò)焊接加工形成最終產(chǎn)品，幾乎 所有的工業(yè)部門(mén)均會(huì)涉及焊接技術(shù)。焊接技術(shù)可分為熔化焊、壓力焊和釬焊三大類(lèi)，激光焊屬于熔化焊的一種。電弧焊 和電阻焊均誕生于 19 世紀(jì)末，至今仍是工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用最多的焊接技術(shù)。相比于這些 傳統(tǒng)焊接技術(shù)，激光焊接具有效率高、變形小、可達(dá)性好等一系列優(yōu)勢(shì)，而且激光 焊接幾乎是唯一一種在宏觀和微觀兩個(gè)維度均能進(jìn)行高效焊接的技術(shù)。激光開(kāi)始被 用于焊接的時(shí)間和切割相近，但此前市場(chǎng)規(guī)模遠(yuǎn)小于切割，這一方面是因?yàn)榧す夂?接的工藝復(fù)雜程度遠(yuǎn)高于切割，技術(shù)難度和設(shè)備集成難度均較高；另一方面是早期 激光器的功率普遍較低，加工能力有限，加之激光設(shè)備成本過(guò)高，廠商更偏愛(ài)技術(shù) 更為成熟、一次投入顯著更低的傳統(tǒng)焊接設(shè)備，使得激光焊接設(shè)備的下游需求量非 常有限。這些阻礙激光焊接下游滲透的因素正在逐漸消失，一方面近年激光器功率 大幅升高且價(jià)格大幅降低，性?xún)r(jià)比逐漸顯現(xiàn)，激光切割設(shè)備的快速放量是最佳佐證；另一方面激光焊接技術(shù)已越發(fā)成熟，從近 10 年的激光加工專(zhuān)利來(lái)看，激光焊接的 專(zhuān)利數(shù)量上升明顯，在科研領(lǐng)域激光焊接相關(guān)的論文數(shù)量也顯著高于其他焊接技術(shù)， 激光焊接已有了足夠的技術(shù)積累。

近年激光焊接市場(chǎng)已悄然起量。中科院武漢文獻(xiàn)情報(bào)中心發(fā)布的《2022 中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》統(tǒng)計(jì)，2021 年我國(guó)激光焊接成套設(shè)備銷(xiāo)售收入為 66.5 億元，但該數(shù)據(jù) 未將激光焊接機(jī)器人、手持激光焊機(jī)等考慮在內(nèi)；中商產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《中國(guó)激 光行業(yè)市場(chǎng)前景及投資機(jī)會(huì)研究報(bào)告》則統(tǒng)計(jì) 2021 年我國(guó)激光焊接設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模 為 162.5 億元。可以看出無(wú)論統(tǒng)計(jì)口徑如何，2018-2021 的 3 年間激光焊接設(shè)備的市 場(chǎng)規(guī)模均實(shí)現(xiàn)了翻倍左右的增長(zhǎng)，相比之下激光切割設(shè)備 3 年間市場(chǎng)規(guī)模僅增長(zhǎng)了 16.3%。

4.2.1.1. 自動(dòng)化激光焊接設(shè)備

從整個(gè)大工業(yè)制造領(lǐng)域來(lái)看，自動(dòng)化激光焊接可以被應(yīng)用到了汽車(chē)、高鐵、船舶、 飛機(jī)、火箭等各種產(chǎn)品的生產(chǎn)中。以激光焊接最主要的應(yīng)用領(lǐng)域汽車(chē)為例，激光焊 接 20 世紀(jì) 80 年代就被用在了汽車(chē)白車(chē)身制造中。21 世紀(jì)初，以奔馳、寶馬、奧 迪、大眾等為首的德系品牌汽車(chē)制造商，率先在國(guó)內(nèi)合資公司的車(chē)身制造領(lǐng)域應(yīng)用 激光焊接工藝，如奔馳 E class-L 轎車(chē)白車(chē)身上激光焊縫達(dá) 422 條，總長(zhǎng)度超過(guò)為 10.5 m，一汽大眾 Golf A6 激光焊縫總長(zhǎng)度超過(guò) 50 米。如今，激光焊接生產(chǎn)線已成 為車(chē)身焊裝車(chē)間的標(biāo)配。

激光焊接可以給汽車(chē)制造業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。和車(chē)身裝配中使用最多的電阻點(diǎn) 焊相比，激光焊的主要優(yōu)點(diǎn)如下：降低車(chē)身重量。電阻點(diǎn)焊需要把兩個(gè)焊頭夾在工件邊緣上進(jìn)行焊接，凸緣寬度 需要 16mm，而激光焊接是單邊非接觸焊接，凸緣寬度只需要 5mm，若把點(diǎn)焊 更換為激光焊，每輛車(chē)可以減重 40kg；大幅提高生產(chǎn)效率。用傳統(tǒng)點(diǎn)焊焊接兩片 0.8mm 的鋼板沖壓件，平均是 20 點(diǎn) /min，焊距是 25mm，即速度為 0.5m/min，用激光焊速度可以達(dá)到 5m/min 以上；節(jié)約生產(chǎn)成本。電阻點(diǎn)焊在生產(chǎn)過(guò)程中需要消耗電極帽、電極桿、刀具等配件， 而激光焊幾乎無(wú)配件消耗。

激光焊應(yīng)用在車(chē)身制造中雖然具有諸多優(yōu)勢(shì)，但目前的滲透率依然較低，前文所述 的設(shè)備投資大+技術(shù)尚未成熟是主因。根據(jù)汽車(chē)輕量化在線的報(bào)告，我國(guó)全鋼車(chē)身 應(yīng)用激光焊接的比例為 2%，鋼鋁車(chē)身為 4%，全鋁車(chē)身約 2.5%，鋁+碳纖維車(chē)身 約 7.4%。根據(jù)我們的草根調(diào)研，某國(guó)際汽車(chē)巨頭已不再對(duì)電阻點(diǎn)焊工藝進(jìn)行開(kāi)發(fā)，并將全面推廣激光焊接工藝，可以預(yù)見(jiàn)未來(lái)激光焊接在車(chē)身制造中的應(yīng)用比例將大 幅提高。對(duì)汽車(chē)車(chē)身自動(dòng)化激光焊接設(shè)備的市場(chǎng)空間進(jìn)行測(cè)算。智研咨詢(xún)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)汽 車(chē)整車(chē)制造業(yè)固定資產(chǎn)投資的 50%以上一般用于購(gòu)買(mǎi)制造裝備，其中，整車(chē)制造中 焊裝工藝裝備的投入占比一般為 25%，則焊裝工藝裝備的投資在汽車(chē)整車(chē)制造業(yè)固 定投資中的占比約為 12.5%。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，2015-2017 年我國(guó)汽車(chē)整車(chē)制造 業(yè)固定資產(chǎn)投資額穩(wěn)定在 2700 億左右，假設(shè)未來(lái)每年固定資產(chǎn)投資額為 3000 億元， 則每年車(chē)身焊接設(shè)備投資額為 375 億元。若激光焊接設(shè)備滲透率能達(dá)到 30%，則每 年汽車(chē)車(chē)身激光焊接設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模超過(guò) 100 億元；若達(dá)到 50%，則每年汽車(chē)車(chē)身激 光焊接設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模將接近 200 億元。此前我國(guó)的車(chē)身激光焊接產(chǎn)線幾乎全部依賴(lài) 進(jìn)口，如今以大族激光和華工科技為代表的國(guó)內(nèi)廠商已能夠提供完整的車(chē)身激光焊 接產(chǎn)線解決方案，并在國(guó)內(nèi)多條汽車(chē)生產(chǎn)線上得到應(yīng)用。激光焊接特別適用于汽車(chē)車(chē)身薄板焊接的場(chǎng)合，與該場(chǎng)景類(lèi)似的還包括軌道列車(chē)、 飛機(jī)等，比如空客 A350 中有 18 塊壁板使用到了激光焊接，焊縫總長(zhǎng)度達(dá) 1000m。在以往激光焊不適合的厚板領(lǐng)域，激光焊目前也能通過(guò)與傳統(tǒng)弧焊進(jìn)行復(fù)合焊接， 獲得比單一弧焊更好的焊接接頭，激光-電弧復(fù)合焊技術(shù)已在船舶制造中得到應(yīng)用。今后在大型金屬構(gòu)件的制造中，激光焊接將打開(kāi)更為廣闊的市場(chǎng)。而在微型結(jié)構(gòu)焊 接領(lǐng)域，激光焊非接觸、高精密、柔性化的特點(diǎn)也使其能實(shí)現(xiàn)各類(lèi) 3C 產(chǎn)品的精細(xì) 微焊接，進(jìn)一步擴(kuò)充激光焊接市場(chǎng)。

4.2.1.2. 手持激光焊接設(shè)備

除自動(dòng)化激光焊接設(shè)備之外，手持激光焊接技術(shù)的進(jìn)步也為激光焊接帶來(lái)了更多應(yīng) 用場(chǎng)合。過(guò)去手工焊接的主要方式為電弧焊，包括焊條電弧焊、MIG 焊和 TIG 焊等。手工電弧焊在焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生極高的熱量，導(dǎo)致熱影響區(qū)較大，材料扭曲變形；在焊 前焊后均需進(jìn)行處理，降低生產(chǎn)率；更重要的是，手工電弧焊依賴(lài)有經(jīng)驗(yàn)的焊工， 大大增加了人工成本。自動(dòng)化激光焊接設(shè)備占地面積大、設(shè)備成本高、使用不靈活， 這使得手持激光焊接設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生，成為金屬加工制造商的理想解決方案。

手持激光焊機(jī)經(jīng)過(guò)了多年的發(fā)展，逐漸克服了此前手持激光焊機(jī)體積大、對(duì)配合精 度要求高、操作安全性有隱患等痛點(diǎn)。目前的風(fēng)冷手持激光焊機(jī)體積已和傳統(tǒng)手工 弧焊機(jī)近似，擺動(dòng)光斑技術(shù)使得焊機(jī)對(duì)工件配合間隙的要求大大降低，傳感器的加 入使得設(shè)備安全性大大提高，最重要的是手持激光焊機(jī)的價(jià)格從早年的十幾萬(wàn)一臺(tái) 下降到了如今的三萬(wàn)多元，這使得手持激光焊對(duì)廣告、模具修補(bǔ)、不銹鋼衛(wèi)浴、鈑 金機(jī)柜、電箱電柜、不銹鋼門(mén)窗和衣柜家具等行業(yè)有極高的吸引力。近年我國(guó)手持 激光焊機(jī)的產(chǎn)量迅猛增長(zhǎng)，2021 年產(chǎn)量接近 3 萬(wàn)臺(tái)，按每臺(tái)價(jià)格 3.87 萬(wàn)元計(jì)算， 2021 年我國(guó)手持激光焊機(jī)的市場(chǎng)規(guī)模已超過(guò) 10 億元。

對(duì)手持激光焊接設(shè)備的市場(chǎng)空間進(jìn)行測(cè)算。根據(jù)中國(guó)電器工業(yè)協(xié)會(huì)電焊機(jī)分會(huì)數(shù)據(jù)， 2021 年我國(guó)全年生產(chǎn)手工電弧焊機(jī)數(shù)量為 477 萬(wàn)臺(tái)，因此手持激光焊機(jī)的滲透率僅 為 0.63%。若未來(lái)手持激光焊機(jī)的滲透率能夠達(dá)到 10%，即約 50 萬(wàn)臺(tái)，并按一臺(tái) 焊機(jī)價(jià)格降低至 2 萬(wàn)元計(jì)算，手持激光焊機(jī)在中國(guó)每年的市場(chǎng)規(guī)?？蛇_(dá) 100 億元。目前，IPG、大族激光、華工科技、光惠激光等公司均有較為成熟的手持激光焊產(chǎn)品。

4.2.2. 激光清洗國(guó)標(biāo)出臺(tái)，綠色技術(shù)劍指千億市場(chǎng)

工業(yè)清洗市場(chǎng)龐大，根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)測(cè)，2021 年我國(guó)工業(yè)清洗市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到 995.8 億元，其中清洗設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模為 433.5 億元。另?yè)?jù)中研網(wǎng)資訊，2021 年我國(guó)激 光清洗設(shè)備市場(chǎng)銷(xiāo)售額在 5.1 億元左右，因此激光清洗在我國(guó)的市場(chǎng)滲透率僅為 1.18%。從全球范圍來(lái)看，中科院姚建銓院士在 2022 年 6 月召開(kāi)的激光清洗在線技 術(shù)研討會(huì)上表示，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)用激光清洗已有近 30 年的歷史，激光清洗市場(chǎng)表 現(xiàn)穩(wěn)定，但由于市場(chǎng)空間有限，并沒(méi)有表現(xiàn)出爆發(fā)性增長(zhǎng)，真正的大市場(chǎng)在中國(guó)以 及一些新興工業(yè)國(guó)家。前瞻產(chǎn)業(yè)研究院統(tǒng)計(jì) 2021 年全球激光清洗市場(chǎng)規(guī)模為 6.67 億美元，據(jù)此計(jì)算我國(guó)激光清洗市場(chǎng)僅占全球市場(chǎng)的 12%，這與我國(guó)激光加工設(shè)備 市場(chǎng)規(guī)模占全球接近 40%的比例極不匹配。

傳統(tǒng)的工業(yè)清洗方法包括機(jī)械清洗、化學(xué)清洗、干冰清洗、噴丸清洗、超聲清洗等。與其他清洗方式對(duì)比，激光清洗在工件損傷、清洗效率、耗材費(fèi)用、清洗效果等方 面具有明顯優(yōu)勢(shì)，更重要的是它不需要任何破壞臭氧層的 CFC 類(lèi)有機(jī)溶劑，無(wú)污 染，無(wú)噪聲，對(duì)人體和環(huán)境無(wú)害，是一種“綠色”清洗技術(shù)。此前工業(yè)界對(duì)激光清 洗這種新工藝方法認(rèn)識(shí)不足，2022 年 10 月，首份激光清洗國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)——《綠色制 造·激光表面清洗技術(shù)規(guī)范》（標(biāo)準(zhǔn)號(hào)：GB/T 41735-2022）由全國(guó)綠色制造技術(shù)標(biāo) 準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)歸口發(fā)布，該標(biāo)準(zhǔn)填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外激光清洗的標(biāo)準(zhǔn)空白，將大大提高 各行各業(yè)對(duì)激光清洗技術(shù)的認(rèn)可度，促進(jìn)激光清洗技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。

激光清洗設(shè)備與激光焊接設(shè)備類(lèi)似，相比于激光切割和激光打標(biāo)，下游應(yīng)用場(chǎng)景復(fù) 雜多樣，對(duì)設(shè)備更多個(gè)性化需求，設(shè)備的推廣有賴(lài)于技術(shù)的進(jìn)步。近年激光加工設(shè) 備的行業(yè)的快速發(fā)展同樣帶動(dòng)了激光清洗技術(shù)的進(jìn)步以及設(shè)備價(jià)格的降低，大型自 動(dòng)化激光清洗設(shè)備和手持激光清洗設(shè)備均有較多的成功應(yīng)用場(chǎng)景。在“雙碳”戰(zhàn)略 下，隨著國(guó)家對(duì)碳排放的要求越來(lái)越嚴(yán)格，激光清洗設(shè)備的滲透率必將逐步提高。若激光清洗設(shè)備滲透率能達(dá)到 20%，僅中國(guó)就有 100 億的市場(chǎng)規(guī)模。

4.3. 長(zhǎng)期視角：微納加工方興未艾，3D 打印星辰大海

可以預(yù)見(jiàn)，激光加工技術(shù)在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里都會(huì)是主流的材料加工技術(shù)之一， 科學(xué)界和工業(yè)界對(duì)激光加工技術(shù)的各種探索也從未停止。在激光的前沿應(yīng)用方面， 我們認(rèn)為細(xì)觀制造領(lǐng)域的激光微納加工以及宏觀制造領(lǐng)域的激光 3D 打印均能夠在 未來(lái)進(jìn)一步打開(kāi)激光加工設(shè)備的市場(chǎng)空間。

4.3.1. 細(xì)微之處見(jiàn)真章，激光雕琢微觀世界

激光作為一種非接觸式加工手段，在微納加工方面具備獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。激光在半導(dǎo)體光 刻領(lǐng)域一直至關(guān)重要，比如 DUV 光刻機(jī)所用的光源由準(zhǔn)分子激光器提供，而 EUV 光刻機(jī)則需要使用 CO2 激光器作為初始光源。隨著半導(dǎo)體和顯示等行業(yè)對(duì)細(xì)觀領(lǐng)域的精密加工要求越來(lái)越高，激光加工技術(shù)或?qū)?持續(xù)提供最佳解決方案。以顯示行業(yè)為例，從 20 世紀(jì) 50 年代開(kāi)始，顯示技術(shù)經(jīng)歷 了從 CRT 技術(shù)到 LCD 技術(shù)到 LED 技術(shù)再到 OLED 技術(shù)的發(fā)展，而今 MicroLED 技術(shù)被認(rèn)為是未來(lái)最具成長(zhǎng)潛力的新型顯示技術(shù)方向。制約 MicroLED 技術(shù)產(chǎn)業(yè)化最 關(guān)鍵的挑戰(zhàn)在于如何高效地將數(shù)十萬(wàn)至數(shù)百萬(wàn)顆尺寸在 100μm 以下的 LED 芯片由 襯底轉(zhuǎn)移至承載基板，即 LED 芯片的巨量轉(zhuǎn)移。對(duì)于微米級(jí) LED 的的巨量轉(zhuǎn)移， 傳統(tǒng)固晶技術(shù)已難以實(shí)現(xiàn)，針對(duì)該需求目前已發(fā)展出了精準(zhǔn)拾取轉(zhuǎn)移技術(shù)自對(duì)準(zhǔn)滾 輪轉(zhuǎn)印技術(shù)、自組裝轉(zhuǎn)移技術(shù)、激光輔助轉(zhuǎn)移技術(shù)等多種巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)。在眾多技 術(shù)中，激光巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)利用界面區(qū)域材料吸收光束能量引起快速物理變化或化學(xué) 反應(yīng)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力來(lái)調(diào)控界面狀態(tài), 以克服表層材料與 MicroLED 的黏附力, 在合適 的工藝參數(shù)下可達(dá)到較高的良率、精度和轉(zhuǎn)移速率，是最有前景的巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)。目前大族激光、德龍激光和海目星等公司均研發(fā)出了 MicroLED 激光巨量轉(zhuǎn)移設(shè)備， 效率可達(dá) 100kk/h，位置精度達(dá)到±1um，良率可達(dá) 99.99%以上。隨著未來(lái) MicroLED 在顯示行業(yè)滲透率的提升，將給設(shè)備端帶來(lái)巨大的市場(chǎng)空間。

4.3.2. 激光 3D 打印將推動(dòng)新一輪制造業(yè)變革

材料的加工制造從原理上可分為三類(lèi)：減材制造、等材制造和增材制造。減材制造：即使用車(chē)、銑、刨、磨等設(shè)備對(duì)材料進(jìn)行切削加工，以達(dá)到設(shè)計(jì)形 狀。等材制造：即通過(guò)鑄、鍛、焊等方式生產(chǎn)制造產(chǎn)品，材料重量基本不變。增材制造：即通過(guò)光固化、選擇性激光燒結(jié)、熔融堆積等技術(shù)，使材料一點(diǎn)一 點(diǎn)累加，形成需要的形狀。增材制造也被稱(chēng)作 3D 打印。國(guó)標(biāo)《增材制造術(shù)語(yǔ)》（GB∕T 35351-2017）根據(jù)增材制造技術(shù)的成形原理，將增材 制造工藝分成七種基本類(lèi)別，包含多種工藝技術(shù)路線。其中 SLM、SLS、LENS/LMD 和 SLA 技術(shù)均與采用激光作為加工能量源。

艾瑞咨詢(xún)發(fā)布的報(bào)告顯示，中國(guó)的 3D 打印設(shè)備市場(chǎng)中與激光相關(guān)的設(shè)備（SLS、 SLM、SLA、LMD）占比達(dá)到 52%，其中 SLM 是工業(yè)領(lǐng)域金屬 3D 打印最為常用 的設(shè)備。3D 打印的工業(yè)級(jí)應(yīng)用占比達(dá)到 65%-70%，目前有超半數(shù)應(yīng)用在航空航天 領(lǐng)域，這是一方面是因?yàn)橐恍┖娇蘸教炝悴考Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳統(tǒng)方式很難實(shí)現(xiàn)加工制 造；另一方面是因?yàn)楹娇蘸教煺麢C(jī)產(chǎn)品價(jià)值量高，對(duì)單個(gè)零部件價(jià)格敏感度較低， 對(duì) 3D 打印這種加工方式的接受程度高。目前的 3D 打印較為適合航空航天等領(lǐng)域 小批量、定制化生產(chǎn)特點(diǎn)，能夠解決輕量化、功能化等設(shè)計(jì)要求，但隨著 3D 打印 技術(shù)發(fā)展與成本控制，其未來(lái)有望應(yīng)用到更大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)中。

從全球范圍來(lái)看，增材制造市場(chǎng)近 10 年來(lái)發(fā)展態(tài)勢(shì)顯著增強(qiáng)。2001-2011 的 10 年 間全球增材制造市場(chǎng)CAGR為12.2%，但2011-2021的10年間CAGR達(dá)到了24.5%。2021 年全球增材制造產(chǎn)值達(dá)到 152.44 億美元，其中增材制造設(shè)備銷(xiāo)售收入為 31.74 億美元，設(shè)備占比為 20.8%。根據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，2021 年我國(guó)增材制造市場(chǎng) 規(guī)模約為 262 億元，若設(shè)備占比與全球市場(chǎng)一致，則 2021 年我國(guó)增材制造設(shè)備市 場(chǎng)規(guī)模約 54.5 億元，進(jìn)一步按照激光增材制造設(shè)備占比 52%計(jì)算，則 2021 年我國(guó) 激光增材制造設(shè)備市場(chǎng)為 28.34 億元。

由于規(guī)模化生產(chǎn)制造成本較高，當(dāng)前增材制造仍然是作為減材制造和等材制造之外 的一種補(bǔ)充，用于傳統(tǒng)加工方式難以解決的制造場(chǎng)景。中國(guó)工程院盧秉恒院士曾多 次提到，未來(lái)“增材，減材，等材”三種加工方式將形成三足鼎立，創(chuàng)造的價(jià)值和 財(cái)富逐步實(shí)現(xiàn)三分天下。雖然增材制造暫時(shí)無(wú)法達(dá)到減材制造和等材制造的生產(chǎn)效 率，但鑒于其主要制造高價(jià)值產(chǎn)品，在總價(jià)值量上必將持續(xù)攀升。作為增材制造最 主要的組成部分，激光增材制造設(shè)備未來(lái)的市場(chǎng)空間十分可觀。