（报告出品方/作者：中信建投证券，刘双锋、郭彦辉）
1.1激光：二十世纪最重要四大发明之一
激光（LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation，缩写LASER）顾名思义是指受激辐射发出的光，其产生的具体过程是：原子中的电子吸收能量后会从低能级跃迁到高能级，由于高能级非稳定态，跃迁后的电子会自发从高能级回落到低能级，同时释放能量并发出光子，此过程为自发辐射，自发辐射过程产生的光相位、方向等杂乱无章。爱因斯坦指出，若此辐射过程中伴有一个外来光子入射，则辐射会产生两个与外来光子频率、相位、偏振态以及传播方向都相同的光子，新产生的光子又会诱发其他辐射过程产生双倍的特征相同的光子，此过程为受激辐射，类似核反应的受激辐射最后会得到一束准直、单色、相干的定向光束，这便是激光。
由于激光是由相干的光子构成，因此与普通光相比激光具有更佳的方向性，相同功率下亮度更高、能量密度更大。如激光器发射的激光光束发散度极小，大约只有0.001弧度，接近平行。1962年，人类第一次使用激光照射月球，尽管地月距离长达38万公里，但是激光在月球表面的光斑不到两公里，而同样看似平行的探照灯射向月球，按照其光斑直径理论上将覆盖整个月球。定向发光的特性也使得激光的亮度更高，在激光发明前，人工光源中高压脉冲氙灯亮度最高，而红宝石激光器的激光亮度能超过氙灯几百亿倍，红宝石激光器发射的光束在月球上产生的照度约为0.02勒克斯（光照度单位），颜色鲜红光斑肉眼可见，而即使用功率最强的探照灯照射月球所产生的照度也仅有一万亿分之一勒克斯，人眼根本无法察觉。由于具备良好的光学特性，激光自从二十世纪60年代被发明后便一直被广泛应用于航空航天、军事、医疗、微电子等领域，也因此激光和原子能、半导体、计算机并称为二十世纪最重要的四大发明。
1.2激光渗透率提升是必选项
从长期视角来看，人口老龄化背景将促使激光在工业领域不断渗透。当前中国已步入老龄化社会，且老龄化趋势仍在加剧。2021年全国65岁以上人口占总人口比例高达14.2%，且该比例增长有加速趋势。根据泽平宏观援引世界银行的数据，2020年中国老龄化水平已排在全球第63位，超过全球平均水平。老龄化持续加剧引发社会劳动力短缺问题突出，而激光自动化加工设备可以大大提高生产效率，弥补因劳动力短缺带来的生产力不足问题。因此长期来看，激光技术渗透具有重要意义。
从中期视角来看，制造业人均产值提高需借助激光自动化设备来完成。根据Wind数据，和美国、日本等发达国家相比，我国制造业人均产值仍处于低水平。且根据前瞻经济学人数据，激光在中国制造业所占比重为30%，与美国、德国等发达国家仍有较大差距。激光自动化设备在工业领域的广泛应用可以提高工业生产效率，从而提高制造业人均产值，使制造业真正实现转型升级。因此，未来我国人均GDP若要赶超美国等发达国家，必须继续提高激光在制造业中的使用比重。
从短期视角来看，当前制造业投资景气度向好，推动激光行业加速成长。根据Wind数据，截至2020年3月底，工业机器人和金属切削机床月产量均在环比提升，反应制造业景气度向好。行业高景气度促使激光加工设备渗透更为容易，激光行业短期成长确定性强。
1.3政策为激光行业保驾护航
2.1激光器介绍
激光器是产生激光的核心装置，主要是由泵浦源、增益介质、谐振腔等光学器件材料组成。激光器的核心原理是利用泵浦源激励增益介质发生粒子数反转进而使其受激辐射产生光并通过谐振腔对光进行调整输出形成激光。在激光器构成中，泵浦源的作用是激励增益介质发生并维持粒子数反转，激励的方式由增益介质的特性决定，一般包括电激励、光学激励、化学激励和核能激励等，泵浦源激励的过程即是激光器吸收能量的过程，而增益介质发生粒子数反转后输出激光的过程是释放能量的过程，因此泵浦源激励方式即是激光器能量转换方式；增益介质的作用是吸收泵浦源的能量发生受激辐射产生激光，增益介质可以是固体、气体、半导体和液体等，其特点是具有合适的能级结构和跃迁特性；谐振腔通常是由两块反射镜组成，主要用来使受激辐射光子在腔内多次反射形成相干的持续振荡，并对腔内往返振荡光束的方向和频率进行限制，以保证输出激光具有一定的单向性和单色性。
激光器可以按照增益介质种类、泵浦方式、输出激光波长、运转方式等进行分类。
（2）按照泵浦方式分类，激光器可以分为光泵浦激光器、电泵浦激光器、化学泵浦激光器、热泵浦激光器、核泵浦激光器等。由于增益介质的特性不同，其发生粒子数反转的条件也不同，因此需要用不同的方式泵浦。几乎全部的固体激光器、光纤激光器均采用光泵浦；大部分气体激光器及一般常见的半导体激光器均采用电泵浦；一些特殊的激光器采用化学或核泵浦。固体激光器、光纤激光器通常用半导体激光器作泵浦源。
（3）按照输出激光波长分类，激光器可以分为红外激光器、可见光激光器、紫外激光器。不同结构的物质吸收的光波长范围不同，因此不同材料或不同场景下的激光加工需要不同波长的激光器。红外和紫外是运用最广泛的两种激光器，a）红外激光器主要应用于“热加工”，将材料表面的物质加热并使其汽化（蒸发），以除去材料；b）在薄膜非金属材料加工，半导体晶圆切割，有机玻璃切割、钻孔、打标等领域，高能量的紫外光子直接破坏非金属材料表面的分子键，使分子脱离物体，这种方式不会产生高热量反应，因此通常被称为“冷加工”，紫外激光器在微加工领域具有不可替代的优势。由于紫外光子能量大，难以通过外激励源激励产生一定高功率的连续紫外激光，故紫外激光一般是应用晶体材料非线性效应变频方法产生，因此目前广泛应用工业领域的紫外激光器主要是固体紫外激光器。
（5）按照输出功率分类，可将光纤激光器分为小功率（<1kW）、中功率（1kW-3kW）、高功率（>3kW），对于固体激光器，一般将10W以下的归类为低功率，10W以上为中高功率。
2.2市场规模
近年来激光加工技术一方面凭借其优势正逐步替代宏观加工领域的传统加工工艺，另一方面随着技术进步正逐步向精细微加工的增量市场拓展，这促进了激光器行业市场规模的不断增长。据LaserFocusWorld数据，全球激光器销售收入从2017年的137.7亿美元增长至2021年的184.8亿美元，CAGR达6.1%；另据LaserFocusWorld数据，中国激光器市场规模从2017年的69.5亿美元增长至2021年的129亿美元，CAGR达13.2%。
2.2.1光纤激光器
光纤激光器领域，中国市场贡献主要增长驱动力。根据LaserFocusWorld数据，全球光纤激光器市场规模到2020年达27.2亿美元，但2019年后增速大幅下滑甚至2020年转负，主要系中国光纤激光器厂商市场份额持续提高叠加成本价格下降所致。2014-2018年全球光纤激光器市场规模从9.6亿美元增至26.0亿美元，复合增速达28.3%。2018-2020年全球光纤激光器市场规模小幅增长，复合增速仅2.3%。根据武汉文献情报中心数据，中国光纤激光器市场规模到2020年达94.2亿元，2014-2018年从28.6亿元增至77.4亿元，复合增速达28.3%，和全球水平基本一致。2018-2020年中国光纤激光器市场规模复合增速达10.3%，仍保持两位数水平，成为全球光纤激光器市场规模增长的主要驱动力。
2.2.2半导体激光器
根据LaserFocusWorld数据，预计2021年全球半导体激光器市场规模达79.5亿美元，从2016年的48.4亿美元增至2021年的79.5亿美元，CAGR达10.4%。着眼高功率领域，根据StrategiesUnlimited数据，预计2021年全球高功率半导体激光器市场规模为19.8亿美元，约占整个半导体激光器市场规模的25%，其中约47.5%的高功率半导体激光器直接应用，约27.4%的高功率半导体激光器用于光纤激光器泵浦源，约25.2%的高功率半导体激光器用作固体激光器泵浦源。
2.2.3超快激光器
超快激光器市场近几年是激光市场最突出的增长点。皮秒、飞秒激光器也称为超快激光器，通常属于固体激光器，由于具有瞬时功率高、热效应小、加工精度高的优势，被广泛应用于精细微加工领域。由于精细微加工领域多为半导体及光学、显示、新能源及科研等新兴领域，受益于新兴领域的高速成长，超快激光器市场规模近几年保持较高增速，是激光市场最突出的增长点，其增速高于激光器整体增速。根据LaserFocusWorld数据，全球超快激光器市场规模从2016年的6.4亿美元增至2020年的18亿美元，复合增速达29.5%，高出激光器整体增速19pcts。中国市场超快激光器市场规模增速更快，从2016年的6.2亿元增至2020年的27.4亿元，复合增速达45.0%，比全球水平高15.5pcts，主要得益于中国市场需求的强劲增长。未来随着制造业进一步向高精尖、智能化方向发展、激光精细微加工将逐步成为高端精密制造领域的核心加工工艺，推动超快激光器市场规模继续保持高速增长。
2.3竞争格局
产业链中游是激光器制造商，A股上市公司有锐科激光、杰普特、英诺激光、德龙激光（部分业务为激光器业务）等，非上市公司有创鑫激光、凯普林等，国外知名公司有美国IPG、nLight、相干、德国通快等。由于光纤激光器是目前工业激光器领域最主要的类型，在宏观激光加工领域具有重要地位，而超快激光器是激光器行业增长最突出的部分，且未来在精细微加工领域将持续获得高增长，因此本节主要针对这两类激光器做分析。
2.3.1光纤激光器国产替代进入攻坚期，未来将聚焦高功率
光纤激光器领域，IPG是世界龙头，锐科激光是国内龙头，全球竞争格局较为集中。据FutureMarketInsights数据预测，2021年全球光纤激光器厂商中，IPG市场份额为50%，排在全球首位，德国通快、锐科激光、Lumnetum、Fujikura市占率排在其后，分别为17%、9%、8%、4%，全球前五大厂商中仅锐科激光为中国企业，CR5达88%，全球竞争格局较为集中。
IPG等国外企业2018年后收入出现下滑，而国内厂商锐科、杰普特等保持增长。根据wind数据，在全球激光市场持续增长的背景下，IPG从2008年到2018年收入维持增长，从15.66亿元增至93.14亿元，CAGR达14.7%。但2018年后全球经济放缓，国际贸易摩擦不断，2019年IPG收入下滑8.5%，2020年世界范围内的疫情爆发，对IPG收入进一步造成冲击，使其下滑14.6%，2021年随着疫后全球经济复苏，IPG收入基本回到2019年水平。而国内厂商起步较晚，2014-2018年锐科激光、创鑫激光、杰普特经过多年研发，不断推出更具价格竞争力的产品扩大市场份额，2014-2018年三家公司收入CAGR分别为58.2%、26.8%、39.0%，而IPG同期收入CAGR仅为20.8%。2018-2021年国产厂商技术不断获得突破，凭借成本优势在国内市场份额持续提高，尽管全球激光器市场规模增长停滞，但由于中国市场仍保持高增长，因此锐科、杰普特等国产厂商收入仍实现高增长，CAGR分别达32.9%、21.4%。
中国市场上，IPG市占率持续下滑，份额逐渐由锐科、创鑫等国产厂商替代，21Q4锐科市占率首超IPG跃居首位。根据武汉文献情报中心数据，2017年IPG在中国光纤激光器市场占有52.7%的市场份额，之后随着国产厂商的竞争力不断加强，IPG在中国光纤激光器市场的份额逐年下滑，到2021年为28.1%，此间市占率减少24.6pcts，但截止2021Q3其仍为中国光纤激光器市场占有份额最高的企业。与之相对应的是，在国产替代的大趋势下，锐科激光、创鑫激光在中国光纤激光器市场的份额逐年提高，分别由2017年的12.1%、10.3%升至2021年的27.3%、18.3%，市占率分别提升15.2pcts、8.0pcts，从表观数据来看，IPG在中国光纤激光器市场失去的份额基本由锐科、创鑫等国产厂商所替代。国产替代的趋势仍在进行中，根据OFweek分析，2021Q4锐科激光在中国市场份额首次超过IPG跃居首位。锐科激光董事长闫大鹏预计公司2022年将保持国内市占率第一的地位。
2.3.2超快激光器市场八成份额仍被国外企业占有
超快激光器领域国内企业起步较晚，国外厂商德国通快等占主要地位。由于光纤激光器应用最为广泛，国内激光器企业以光纤激光器厂商为主，国内超快激光器起步较晚，因此从事超快激光器的企业数量不多，主要有德龙激光、华日激光、国神光电、英诺激光等，国外企业主要有德国通快、美国相干、美国光谱物理等。根据OFweek介绍，全球超快激光器市场约80%份额被国外企业占有，而中国超快激光市场规模正以远高于全球水平的增速成长，国产替代空间十分广阔，未来随着国内厂商技术逐步突破，参考光纤激光器行业经验，国内厂商市场份额有望逐步提高。
3.1上游元器件介绍
激光上游元器件主要是构成激光器的材料和光学器件，包括激光芯片、晶体材料、有源光纤等。此外大部分激光设备均是自动化设备，因此运动控制系统是大部分设备必不可少的组成部分，也可被纳入激光上游分类中。
3.1.1激光芯片
半导体激光芯片是采用半导体芯片制造工艺，以电激励源方式，以半导体材料为增益介质，将注入电流的电能激发，从而实现谐振放大选模输出激光，实现电光转换。其增益介质与衬底主要为掺杂Ⅲ-Ⅴ族化合物的半导体材料，如GaAs（砷化镓）、InP（磷化铟）等。半导体激光芯片根据谐振腔制造工艺不同分为边发射激光芯片（EEL：EdgeEmittingLasers）和面发射激光芯片（VCSEL：VerticalCavitySurfaceEmittingLaser）两种。边发射激光芯片是在芯片的两侧镀光学膜形成谐振腔，沿平行于衬底表面发射激光，而面发射激光芯片是在芯片的上下两面镀光学膜形成谐振腔，由于光学谐振腔与衬底垂直，能够实现垂直于芯片表面发射激光。面发射激光芯片有低阈值电流、稳定单波长工作、可高频调制、容易二维集成、没有腔面阈值损伤、制造成本低等优点，但输出功率及电光转换效率较边发射激光芯片低。
VCSEL芯片相比EEL芯片结构更为复杂，工艺难度更高。典型的VCSEL结构自上而下分别是：电流注入所使用的欧姆接触、P型的顶部分布布拉格发射镜（DBR），多量子阱有源区、N型的底部分布布拉格发射镜以及最底部的N型基质。顶部与底部的DBR构成激光谐振腔，长度为数微米，与激光波长在同一数量级。工作时载流子被注入有源区的量子阱中，产生辐射跃迁，经过谐振腔的选模，在垂直于衬底的方向上输出圆形的激光光束。相比于EEL的结构，VCSEL显然更为复杂，工艺难度也更高。其工艺高难度主要体现在VCSEL谐振腔短（仅几微米长），导致其单程增益长度也极短，因此就要求制作的分布布拉格反射镜（DBR）材料质量必须良好，还要求DBR的发射率极高（一般要求99%以上），目前如何获得高质量的DBR是VCSEL制作过程最主要的难点。
VCSEL最初被广泛应用于光通信领域，目前最主要应用市场是消费电子（占比达七成），未来在汽车市场（激光雷达、DMS等）有望获得新的增长。VCSEL最初主要应用于光通信领域，2017年苹果公司在iPhoneX中取消标志性的TouchID，转而采用创新的FaceID，该技术实现了3D传感功能，实现该功能的核心器件便是VCSEL，自此VCSEL开始大规模应用于消费电子领域，随后安卓市场也纷纷将VCSEL应用于其产品的深度传感系统。根据Yole数据，2021年VCSEL应用市场中，消费电子占比63.9%，为主要应用领域，其次为电信及基础设施领域，占比34.5%，汽车和移动设备领域占比仅为0.1%，但Yole预测到2026年汽车和移动设备领域占比将提升至2.4%。VCSEL在汽车市场的应用包括激光雷达、DMS、ARHUD、激光大灯等，在车载激光雷达市场中VCSEL激光雷达将凭借探测距离、人眼安全等方面优势逐步替代EEL激光雷达，在DMS（驾驶员监测系统）中VCSEL在隐私保护、受环境光照干扰等方面显著优于LED，因此未来随着汽车智能化不断推进，VCSEL在汽车市场的应用将迎来新的增长。
3.1.2晶体材料
晶体是指原子、离子或分子在空间做长程有序的排列，并形成一定的点阵结构的物质。采用人工方法合成的晶体，称为人工晶体。人工晶体按照功能不同，可粗略分为激光晶体、非线性光学晶体、闪烁晶体、电光晶体、压电晶体等。光电子晶体材料是指对光电信息具有发射、接收、传输、处理、显示和存储等功能的晶体材料，包括激光晶体、非线性光学晶体、闪烁晶体等。作为激光上游元器件的晶体材料主要是激光晶体和非线性光学晶体，且二者主要应用于固体激光器。
3.1.3有源光纤
3.1.4运动控制系统
早期的运动系统由数字逻辑电路构成，随着微电子和计算机技术的发展，现在已经被计算机软件取代。相比于硬件电路，计算机软件具有巨大的灵活性，可以实现逻辑电路难以表达的复杂控制算法，从而使运动控制系统能有了质的飞跃。另外，运动控制系统可在使用过程中通过升级来提升性能或改变用途，从而使自动化机械具有真正的柔性。目前运动控制系统由硬件和软件两部分集成，硬件即工业控制板卡，包括主控单元、信号处理等部分，软件是控制算法。对于柏楚电子这样的运动控制系统提供商，其硬件部分一般从市场上采购各类通用元器件，然后组装加工得到；基于硬件的架构，将软件算法集成其中，形成最终的运动控制器。硬件的质量、结构及算法的优劣共同决定了运动控制系统的精度、效率。在硬件的差异化不明显的情况下，软件算法是运动控制系统的关键。
3.2市场规模
2021年全球激光芯片市场规模约为3.7亿美元，中国市场约为2.6亿美元。参考长光华芯招股书估计方法，假设全球激光器约60%比例需要使用激光芯片，激光器厂商毛利率约30%，泵浦源占激光器BOM成本约50%，泵浦源毛利率约15%，激光芯片占泵浦源BOM成本约10%，综合计算激光芯片市场规模约为激光器市场规模的2%，结合章节2.2中激光器市场规模，可以粗略估算出激光芯片市场规模。经估算，2021年全球激光芯片市场规模约为3.7亿美元，而2021年中国市场激光芯片市场规模约为2.6亿美元。
VCSEL是激光芯片未来最有前景的方向，汽车应用领域未来增长性最佳。根据Yole数据，2021年全球VCSEL市场规模为12亿美元，预计到2026年全球VCSEL市场规模将增长至24亿美元，CAGR达13.6%。细分应用领域来看，消费电子领域VCSEL市场规模将从2021年的约8亿美元增长至2026年的17亿美元，CAGR为16.4%，高于整个VCSEL行业增速；通信基础设施、工业领域不是未来VCSEL主要的增长方向，因此CAGR仅为5.6%、6.3%；医疗、国防领域尽管增速较快，但整体规模较小，预计2026年占整个VCSEL行业比例均不超过0.5%；汽车领域是未来VCSEL应用增速最快的方向，预计市场规模将从2021年的110万美元增至2026年的5700万美元，CAGR高达121.9%。
运动控制系统方面，根据GlobeNewswire网站公布的《2020-2030全球运动控制市场份额、趋势、分析和预测》报告，2019年全球运动控制系统市场总规模达到187亿美元，预计2021年至2025年，全球运动控制市场规模将从206亿美元增至251亿美元，复合增长率为5%。
3.3竞争格局
3.3.1激光芯片仍以国外企业为主，国内厂商正逐步追赶
从整个半导体激光行业来看，美国和欧洲起步较早，技术上具备领先优势，半导体激光芯片及器件厂商仍以国外企业为主，主要是贰陆集团（Ⅱ-Ⅵ）、朗美通（Lumentum）、IPG、恩耐（nLight）等国际巨头，上述企业同时从事下游的广泛业务，综合实力相对较强。国内厂商主要有长光华芯、武汉锐晶、华光光电、纵慧芯光等。
激光芯片领域以国外厂商为主导，国内厂商在全球市场份额仍较小。国外企业恩耐、IPG自产芯片仅用于生产自身下游产品，不对外销售；武汉锐晶是锐科激光关联方，其生产的激光芯片主要向锐科激光销售。根据长光华芯招股书估算，2020年长光华芯在全球市场的占有率为3.88%，在国内市场的占有率为13.41%，武汉锐晶在全球市场的占有率为2.15%，在国内市场的占有率为7.43%。长光华芯在国内市场占有率第一，居于国内领先位置。但放眼全球，一方面，与国际企业贰陆集团、朗美通在全球范围内相比，长光华芯等国内厂商收入体量较小，反应其综合实力仍有较大空间提升，但从长光华芯收入占主要三家企业合计营收比例来看，长光华芯在全球市场占有率逐年稳步提高；另一方面，在中国市场上与国际企业对比，长光华芯等国内厂商开始逐步占有一定市场份额，在国产替代的大背景下未来有望优先在国内市场实现较大增长。
从产品性能指标来看，长光华芯的高功率单管芯片性能指标已经接近世界领先企业水平。915nm、976nm（975nm）波长的单管芯片主要用于下游光纤激光器的制造，而光纤激光器占工业激光器市场规模的比重较高，因此，这两种波长的单管芯片下游需求较大，是半导体激光行业的主流产品。激光芯片在一定的条宽范围下，功率及电光转换效率越高，波长种类越多，反映出技术水平越高，下游应用越广泛。根据长光华芯招股书提供数据，其高功率单管芯片在190-230μm的条宽范围内，公司目前高功率单管芯片输出功率可达到30W，电光转换效率可达63%，技术处于世界领先水平。
VCSEL工艺更为复杂，未来应用前景也更大，市场方面目前仍是国外企业占主导，国内厂商纵慧芯光、长光华芯等已经掌握VCSEL制造工艺技术并实现量产，正逐步追赶国际先进水平。Yole将VCSEL市场描述为“由两个巨头领导”，这是因为根据Yole数据，2019年朗美通和贰陆集团两家公司占据全球市场68%的市场份额，而到2020年这一数值增长到80%，其中贰陆集团2019年和2020年收入增速分别为92%、62%，均高于朗美通（2019年35%，2020年19%），贰陆集团收入迅速赶上朗美通得益于苹果和Finisar之前强大的供应关系，而Finisar于2019年被贰陆集团收购。另据Semiconductor数据，2019年全球VCSEL市场中，美国厂商合计占比72%，居于绝对主导地位，欧洲厂商合计占比20%，国产厂商仅纵慧芯光上榜，市占率为2%，纵慧芯光是华为Mate30Pro中VCSEL的主要供应商。
3.3.2晶体材料方面中国具有世界领先水平
3.3.3运动控制系统在高端领域国内厂商有望进一步突破
4.1设备分类
激光加工是激光的主要应用方向。激光技术自诞生之日起，便凭借其优异的光学特性获得广泛的应用，经过几十年的发展和技术进步，目前激光技术几乎涵盖了所有主要的高端制造业领域。一方面，激光技术作为高端制造的核心技术之一，在精细化制造、智能制造等领域有着极其重要的地位，未来将逐步对传统工业制造业技术的存量市场进行替代和优化升级；另一方面，激光技术正在解决一些新兴高成长领域（碳化硅等新型半导体、光伏、锂电等）的先进工艺需求，拓展增量市场。从激光的应用领域来看，根据LaserFocusWorld数据，2020年全球激光器应用于材料加工领域的占比接近40%，材料加工是激光应用占比最大的方向；而中国作为全球最大的制造业国家，根据武汉文献情报中心数据，2020年中国应用于工业领域的激光设备市场规模占比超62%，激光加工成为激光技术的主要应用方向。
激光加工应用领域十分广泛。激光加工技术是对传统加工技术的革新，相较于传统加工技术，具有洁净环保、精度高、自动化程度高等特点。激光加工可以实现多种加工目的，可以对多种金属、非金属加工，特别是高硬度、高脆性及高熔点的材料；加工过程无刀具磨损，无接触应力，不产生噪音，无环境污染。传统激光主要用于切割、表面处理、焊接、打标和钻孔等。近年来，精密激光制造和服务技术日益成熟，激光技术整体向高频率、高能量密度、高精密度的方向发展，激光加工设备应用范围从传统的大型制造业，如钣金、汽车、航空航天行业，逐渐深化到精密加工制造行业，如汽车轻量化、动力电池、OLED、消费电子、半导体等。
4.1.1激光切割
激光切割有“热加工”和“冷加工”两种方式。宏观领域的激光切割技术是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现将工件割开的功能，这种激光切割属于热切割方法之一。目前一般使用的是激光熔化切割（相对于激光汽化切割）：激光熔化切割时，用激光加热使金属材料熔化，喷嘴喷吹辅助气体（O2、He、N2等），依靠气体的强大压力使液态金属排出，形成切口。应用于微观领域的激光切割技术主要是利用高能量密度的光子破坏材料的分子键，与前述宏观领域常用的激光切割技术主要利用热效应不同，激光精细微加工过程是“冷加工”，材料表面热效应很小，因此对材料的破坏小，十分适合半导体、光学等透明脆性材料的切割。
4.1.2激光焊接
激光焊接应用于制造业可进行汽车车身、车盖，动力电池的电芯、PACK模组焊接，以及家电外壳、航空航天器外壳、零部件的焊接；应用于光通信业可进行光电器件、传感器等高精密部件、高精密电子的焊接；应用于微电子行业可进行MEMS器件、集成电路等产品的焊接；应用于生物医学领域可进行生物组织焊接、激光缝合等。此外，激光焊接还能应用于粉末冶金和金银珠宝的焊接。
4.1.3激光打标
激光打标技术兴起于70年代末80年代初，激光打标技术是利用受计算机控制的激光作为加工手段，在需要做标记的物体表面进行激光标刻。其原理是利用适当高能量密度的、会聚在工件表面的激光光束对目标表面扫描，利用激光与物质相互作用的特殊效应，在材料表面加工出所需要的字符、图案。在防伪标记领域，传统的油墨喷印方式维护成本高，过程中经常需要停机更换墨水，墨水和溶剂还易对环境造成污染。而激光打标方式字迹清晰、持久，且使用方便、运行成本低，也无环境污染。
不同激光器种类制成的打标机适合不同打标领域。光纤激光打标机适用于大批量产线作业。CO2激光打标机目前应用最为广泛和成熟，包括食品、药品、酒业、电子元器件、集成电路封装、PCB板、电工电器等。半导体打标机适用于多种非金属材料和要求标刻精度高的场合。紫外打标机适用于超精细打标和雕刻，以及玻璃材料高速划分、硅片晶圆的复杂图形打标场合。
4.1.4光伏
光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术，主要由太阳能电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成。太阳能电池是发生光电转换的核心器件，在其生产中，激光加工技术目前主要应用于消融、切割、刻边、掺杂、打孔等工艺。
目前具备产业化基础的提升太阳能电池光电转换效率的工艺有PERC、SE、MWT等。PERC工艺可将单晶电池光电转换效率绝对值由20.3%提升至21.5%，SE工艺可将光电转换效率绝对值提升0.2%-0.3%左右，MWT工艺可将光电转换效率绝对值提升0.4%左右。激光在PERC、SE、MWT工艺中起重要作用：
（1）PERC消融（刻蚀）
（2）SE掺杂工艺
a）SE电池是通过在晶硅太阳能电池电极栅线与硅片接触部位区域进行高浓度磷掺杂，从而降低电极和硅片之间的接触电阻；电极以外区域进行低浓度浅掺杂，降低表面复合速率，从而有效实现电池的开压、电流和填充因子的改善，提高光电转换效率。b）实现选择性发射极电池制备的主要工艺方法有丝网印刷掺杂源高温扩散法、离子注入法和激光掺杂法等。激光掺杂法以扩散产生的磷硅玻璃层为掺杂源，利用激光可选择性加热特性，在太阳能电池正表面电极区域形成选择性重掺杂的n++重掺杂区域，提高电极接触区域的掺杂浓度，降低接触电阻，从而有效地提高转换效率。b）激光掺杂具有提效明显、工艺流程简单、投入成本低、设备紧凑、与传统太阳能电池生产线兼容性强等特点，因而逐渐成为了行业主流的选择性发射极制备方式。
（3）MWT工艺
a）MWT，即金属穿孔卷绕技术，用以制备背接触MWT电池，该技术采用激光打孔、背面布线的技术消除正面电极的主栅线，正面电极细栅线搜集的电流通过孔洞中的银浆引到背面，这样电池的正负电极点都分布在电池片的背面，有效减少了正面栅线的遮光，提高了光电转换效率，同时降低了银浆的耗量和金属电极-发射极界面的载流子复合损失。b）MWT电池制造中在硅片、铜箔和封装材料中做精准打孔是重要步骤，该步骤采用激光打孔方式最佳。
（4）LID/R工艺
a）该工艺通过超高功率光照射电池片，产生大量光生载流子来改变体内氢的价态，快速实现硼氧结构由高活性的复合体转变为低活性的再生态，以达到降低光致衰减目的。b）激光因高光强、方向性好、能量转换效率高等特性，再LID/R技术工艺中有较好的应用效果。综合来看，光伏领域应用的激光加工设备主要是用来对太阳能电池板制造过程中的多个工艺环节进行优化，以此来提升电池的光电转换效率，涉及的工艺有激光切割、激光打孔等。
4.1.5动力电池
根据海目星招股书介绍，动力电池领域应用的激光加工设备主要有：高速激光制片机、电池装配线、电芯干燥线等，覆盖了极片制片、电芯装配、烘烤干燥等关键工艺。高速激光制片机用来在锂电池极片两侧的金属箔材上切割极耳；电池装配线用来对对电芯进行热压、配对、超声波焊接、包mylar、入壳、顶盖焊接、氦检、密封钉焊接等整线装配；电芯干燥线用来对电池内部进行加热，使水分蒸发。
4.1.6半导体
半导体晶圆切割的传统工艺是刀轮切割，其存在的问题是容易崩边、容易产生灰尘、对于超薄高硬度材料容易引起破碎致使良率低，而采用激光隐形切割可以避免这些问题的出现，尤其是对于超薄、高硬度的材料切割具有显著优势，如对于第三代半导体材料碳化硅，由于其硬度大，采用激光隐形切割优势凸显。
4.2市场规模
未来中国激光设备市场规模有望破千亿元。激光产业链下游应用广泛，涉及领域众多，激光设备往往集成了产业链中上游的众多元器件，因此单个设备价值量一般较高，整个下游设备行业的市场规模也较大。过去10年随着中国经济发展，制造业对自动化、智能化生产模式的需求不断增长，中国激光产业处于高速发展期。根据武汉文献情报中心数据，中国激光设备市场规模从2010年的97亿元增至2020年的692亿元，CAGR达19.6%；但2018年以来受贸易战、疫情以及宏观经济增长放缓等因素影响，中国激光设备产业增速下滑，2018-2020年CAGR仅为6.9%。2021年随着疫情得到有效控制，情况有所好转，预计2021年中国激光设备市场规模达820亿元，同比增长18.5%。
激光打标市场规模逐步萎缩。激光打标机行业门槛低，终端应用广泛，在激光加工领域属于最成熟的领域之一，已经应用于国民经济的各行业中。2018年以来中国激光打标设备市场规模逐年下滑，年下降幅度在10%以上，主要是由于：1）全球贸易摩擦、新冠疫情负面影响；2）激光打标机不需要高功率激光器，而中低功率激光器国产化率高，价格战导致成本不断下降，终端设备单价也同样下降。
4.3竞争格局
竞争格局较分散，龙头大族激光领先优势明显。激光产业链下游为设备集成商，下游市场规模大，技术门槛相对激光中上游较低，因此市场参与者众多，整体市场竞争异常激烈，格局较为分散。根据华经产业研究院数据，2021年中国激光设备行业里，大族激光市占率为14%，为行业龙头，其他公司市占率均不足5%。
未来行业龙头和专注高成长细分领域的先发者将持续保持竞争力。1）2021年上市激光设备公司中，收入增速排在前列的公司主要是两类，一是所专注细分行业是高成长赛道，如华工科技聚焦新能源汽车领域，联赢激光、海目星主要聚焦动力电池领域，德龙激光聚焦半导体领域；二是行业龙头，如大族激光、华工科技。2）以3-5年维度看激光设备行业，参考未来三年的Wind一致预期数据，预计未来成长性较好的激光设备企业仍旧是行业龙头和专注细分高成长赛道的公司。
5.1产业链上下游对比
近几年随着激光行业不断发展，越来越多的行业内公司获得投资者青睐并在A股上市，目前A股上市的激光公司已覆盖行业上下游，考虑到上市公司在行业内的重要性，本报告认为可将上市公司作为研究样本来对行业上下游的特点进行分析。本报告在A股上市公司中选取从事激光芯片业务的长光华芯、从事半导体元器件和激光光学元器件业务的炬光科技、从事有源光纤的光库科技、从事晶体材料的福晶科技作为上游代表，选取从事光纤激光器业务的锐科激光和杰普特、从事固体激光器业务的英诺激光作为中游代表，选取主营激光设备业务的大族激光、华工科技、海目星、帝尔激光、联赢激光、德龙激光作为下游代表，将各公司的收入、毛利率等数据按照所属上下游分类别进行加总或平均来得到行业上下游的综合情况。
2）上游稳居高毛利，中游毛利率在40%下方趋稳，下游毛利率仍在下滑趋势。从毛利率角度来看，上游毛利率除2019年外均在50%左右，而中下游毛利率呈缓慢下降趋势，2021年在35%-40%水平，这主要是因为以下几个因素：a）上游元器件技术壁垒高，竞争格局稳定，且主要玩家为国际厂商，高毛利容易保持；b）上游元器件在中下游设备价值量占比不高，但元器件性能好坏直接影响中下游激光器及设备的可靠性及质量，故中下游厂商对上游元器件高毛利容忍度强；c）中游激光器厂商为了短期迅速抢占市场份额打价格战，拉低毛利率水平；d）下游设备竞争激烈，价格战同样存在。
3）从营运指标来看，上游指标最佳，中下游基本接近，因此上游公司出现财务风险的可能性最低。
5.2复盘，以史为鉴
5.2.1IPG——垂直覆盖行业上下游的国际巨头
2）初步上升阶段（2010Q2-2011Q2）：股价开始上升，该阶段股价涨幅377%。自上而下来看，首先得益于美国经济的复苏，该阶段美国工业生产总值同比增速由负转正反应出宏观环境的向好，其次IPG在2009年推出全球首款10kW单模光纤激光器、在2010年推出第一个准连续激光器。IPG抓住宏观环境向好的机遇推出新产品，使得其营收取得大幅增长，该阶段季度营收水平增长82%，而更为重要的是，该阶段IPG的单季度毛利率从2010Q1的40.1%大幅上升到2011Q2的54.7%，这使得利润端的增速更快，该阶段（5个季度）单季度毛利同比增速均实现翻倍。综合来看，该阶段股价上升得益于宏观环境向好下的盈利高增长。（股价和财务数据的领先滞后问题我们认为不必过于纠结，关键在于阶段的趋势特征，观察发现领先滞后一般不会超过2个季度）。
8）再次大幅下跌阶段（2021Q2-至今）：股价再次大幅下跌，截至2022Q1跌幅48%，已经跌破20Q1低点。该阶段供需错配导致上游原材料涨价，压制中游制造业利润及下游需求。同时美国通胀高企迫使美国货币政策收紧进入加息周期，叠加全球地缘政治冲突、疫情因素影响，宏观经济面临严峻挑战，IPG营收增长停滞，该阶段单季度营收水平增速基本为0，毛利率水平也有所松动，下滑2.6pct。综合来看，该阶段股价下跌可能与IPG的单季度毛利同比增速下滑有关。
5.2.2锐科激光——专注光纤激光器领域，国产替代引领者
2）震荡下行阶段（2018年7月-2020Q1）：股价整体呈震荡势，以40元为中枢，向上涨幅不超过37.5%，向下跌幅不超过15%，该阶段整体跌幅35%。a）基本面：由于全球经济增长趋缓叠加贸易战影响，2019年全球激光器市场收入出现了下滑，章节5.2.1中提到国际巨头IPG在该阶段收入大幅下滑，整个行业形势十分严峻。而贸易战带来的国产替代迫切需求给锐科激光提供了发展机遇，该阶段除2020Q1受疫情影响停产外，其余季度营收均同比正增长20%以上，但为了加速抢占市场份额，锐科加入到价格战中，毛利率受到拖累持续下滑，从2018Q2的48%降到2020Q1的27%，因此利润端反而下滑，单季度毛利水平从2018Q2的2.08亿元下跌到2019Q4的1.26亿元，跌幅40%，和该阶段股价跌幅比较接近。b）估值面：该阶段锐科PE_TTM基本在45倍左右波动。对于锐科牺牲利润换取市场份额的行为，从市场表现来看，投资者对此态度偏谨慎，因此该阶段股价整体震荡为主。在阶段尾部即2020Q1，全球爆发新冠疫情，公司也因封控停产，投资者对市场系统性风险的担忧导致公司股价出现下跌，但跌幅不大。
3）大幅上升阶段（2020Q1-2021Q2）：股价波动上行，涨幅120%。a）基本面：该阶段国内疫情已经得到有效控制，国内企业生产恢复正常水平，同时供需错配导致供给偏紧而需求强劲，此外美国港口拥堵造成国际间物流不畅，这更加速了国产替代步伐。锐科激光紧抓机遇，实现了营业收入的高增长，其中2020Q4创单季度营收历史新高后，2021Q2再创新高，单季度营收水平从5.92亿元（2019Q4水平）增至10.26亿元，增长73%。此外，该阶段锐科激光新品和高端产品等高毛利产品占比提升，毛利率有所上升（2021Q1达36%），因此单季度毛利从1.26亿元（2019Q4水平）增至2.90亿元，增长130%，和股价涨幅比较接近。b）估值面：该阶段为了降低疫情对经济的冲击，包括美国在内的多个国家推出极为宽松的货币政策，低利率促使市场估值中枢上移。锐科PE_TTM从46倍升至83倍，增幅81%。综合来看，该阶段锐科股价表现抢眼主要得益于其毛利水平的强劲上升+估值中枢上移。
4）大幅下跌阶段（2021Q2-2022Q1）：股价大幅下跌，跌幅49%。a）基本面：该阶段行业竞争态势更加严峻，行业龙头IPG的单季度营收增长停滞。对国产厂商而言，中低功率光纤激光器已基本实现国产替代，高功率光纤激光器国产化率也已经达到50%，国产替代步入攻坚期。此外，2022Q1国内多地疫情反扑对实体经济造成冲击。多方不利因素影响下，锐科激光季度营收水平也从高位回落，从2021Q2的高点10.26亿元下降到2022Q1的7.01亿元，降幅32%。同时价格战仍在持续，公司毛利率水平从2021Q1的36%下降到2022Q1的21%，因此单季度毛利水平比营收降幅更大，阶段降幅为49%，与股价跌幅基本一致。b）估值面：该阶段随着美国进入加息周期，利率开始回升，估值中枢随之下移。锐科PE_TTM从83倍降至36倍，降幅57%。综合来看，该阶段锐科股价表现主要与其毛利水平下滑以及估值中枢下移有关。
5.2.3大族激光——业务涵盖PCB、动力电池、消费电子等多领域的综合型设备龙头
国内激光设备龙头大族激光上市较早（2004年6月5日），按照半年度的维度观察其股价表现，可以划分为九个阶段：
3）回调阶段（2007H2-2008H2）：股价出现回调，跌幅69%。a）基本面：美国次贷危机引发全球经济下行，美国GDP环比增速转负，中国尽管经济韧性更强但增速也出现下滑，季度GDP同比增速从2007H2的13.9%高点回落到7.1%，在此环境下，大族的半年度营收水平下滑8%，毛利水平下滑12%。b）估值面：次贷危机背景下市场风险偏好趋紧，带动估值下行，大族PE_TTM在该阶段从72倍降至21倍，降幅71%，和股价跌幅基本接近。综合来看，该阶段大族股价变化主要和估值下跌有关。
4）再次上涨阶段（2008H2-2010H2）：股价反弹并超过上一阶段高点，两年涨幅289%。a）基本面：一方面，随着次贷危机结束，全球经济逐步复苏好转，下游需求快速增长；另一方面，随着国家产业转型及升级战略实施，先进装备制造业增长迅速，叠加进口替代刺激，公司订单充足，在基本面取得了强劲增长。其中半年度营收从7.93亿元增至17.51亿元，增幅121%，毛利率变化不大。b）估值面：该阶段中国GDP同比增速重回两位数水平，中国经济仍然行驶在快车道，随着次贷危机结束，投资者对中国经济及实体企业重拾信心，估值水平再次上升，该阶段大族PE_TTM从21倍增至58倍，涨幅180%。综合来看，该阶段大族股价上涨得益于基本面走强和估值抬升的双驱动。
5）再次回调阶段（2010H2-2012H1）：股价出现回调，跌幅56%。a）基本面：中国经济进入换挡期，GDP同比增速拐头向下，在该阶段内逐季下降，从10.0%下到7.7%，大族的盈利增速也趋缓，半年度营收和毛利基本保持平稳微增长。b）估值面：该阶段中国人民央行多次上调基准利率，利率抬升压制市场估值中枢，该阶段大族PE_TTM从58倍下降到12倍，降幅80%，高出股价跌幅。综合来看，该阶段大族股价变化主要是由于估值水平下降所致。
7）快速调整阶段（2018H1-2018H2）：股价快速调整，跌幅43%。a）基本面：该阶段贸易战爆发对实体经济造成冲击，此外对消费电子行业周期性下滑拖累公司业绩，但显示、新能源电池、PCB业务为公司贡献正增长，综合后大族半年度营收上升16%，同时小功率产品（高毛利）收入下滑拖累综合毛利率，该阶段大族半年度毛利水平增长5%。b）估值面：该阶段贸易战引发投资者对市场系统性风险的担忧，因此风险偏好下降，带动估值水平下行，大族PE_TTM从30倍下降到18倍，跌幅41%，和股价调整幅度接近。综合来看，该阶段大族股价变化主要与估值水平下探有关。
8）反弹阶段（2018H2-2021H2）：股价反弹，3年涨幅81%，CAGR为22%。a）基本面：公司在消费电子、新能源、动力电池、光伏、半导体等多领域布局，而该阶段消费电子行业需求复苏后持续回升，新能源汽车、动力电池等领域需求爆发。贸易战持续加深促使国产替代进程加速。公司各领域基本面均获得高增长，半年度营收从29.4亿元增至53.2亿元，增幅49%，同时毛利率有所回升，半年度毛利增幅56%。b）估值面：该阶段估值先升后降，PE_TTM从18倍回升至39倍，增幅122%。综合来看，该阶段大族股价上涨主要是由于盈利稳增长+估值修复。
9）再次下跌阶段（2021H2-2022Q1）：股价下跌，跌幅29%。a）基本面：该阶段国内疫情反扑，消费电子行业受到冲击，疫情管控削弱物流运输效率，影响公司出货及确认收入节奏，单季度收入同比增长仅8%，利润端基本同比持平。b）估值面：该阶段全球地缘政治冲突引发连锁反应，国内疫情反扑影响全球供应链，投资者对以上两方面因素对经济可能造成的长远影响存在担忧，市场风险偏好下降。该阶段大族PE_TTM从39倍下降到20倍，降幅49%。综合来看，该阶段大族股价变化主要和估值水平下降有关。
1.电光特效pr教程2.电光特效pr教程3.电光特效pr教程视频4.电光特效pr教程下载5.pr光效怎么做6.pr怎么做光线特效7.pr做发光特效8.Pr特效教程9.pr激光特效10.pr灯光特效11.pr怎么加光特效
投稿人：赵清书
2023-09-19
上一篇
下一篇
购买咨询，新片场场课小助手，请备注：“课程”方便了解您的需求。