【摘要：光纖激光隨著性能效率不斷提高，成本不斷降低，不斷打開傳統(tǒng)加工行業(yè)性價比瓶頸，不斷拓展行業(yè)應(yīng)用深度和廣度，未來有望為大規(guī)模生產(chǎn)制造通用化工具。目前現(xiàn)代工業(yè)呈現(xiàn)技術(shù)指數(shù)化迭代方式，遵循摩爾定律，性能及效率不斷提高，價格不斷降低，應(yīng)用場景持續(xù)擴大，規(guī)模效應(yīng)非常明顯。同時，隨著市場規(guī)模擴大，逐漸出現(xiàn)成熟產(chǎn)業(yè)鏈，各自深耕產(chǎn)業(yè)鏈一個環(huán)節(jié)，持續(xù)進行技術(shù)升級及降低成本。而光纖激光產(chǎn)業(yè)又非常符合摩爾定律及規(guī)模效應(yīng)、完整產(chǎn)業(yè)鏈等現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的特性。中國作為全球制造中心，中國光纖激光市場是全球單一最大應(yīng)用市場，擁有成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，仍就存在的人口紅利以及中國人持續(xù)拼搏奮斗的精神，未來將主導(dǎo)全球光纖激光市場。由于新型冠狀病毒肺炎疫情的影響，短期內(nèi)存在受到一定沖擊的風(fēng)險，但長期看，新型冠狀病毒肺炎疫情不改光纖激光未來預(yù)期，光纖激光將為大規(guī)模生產(chǎn)制造通用化工具?！?br />
1、新型冠狀病毒及激光產(chǎn)業(yè)的影響

新型冠狀病毒自2020年1月20日鐘南山院士確認稱新冠肺炎肯定存在人傳人以來，疫情不斷發(fā)展，受感染人數(shù)不斷增加，截至2020年2月5日，目前湖北省感染人數(shù)24377，中國感染人數(shù)16678，中國的經(jīng)濟及一定程度的世界經(jīng)濟都遭受影響。激光行業(yè)作為一個具有明顯全球化特征的行業(yè)及應(yīng)用，當(dāng)然在此疫情上亦受到較大的沖擊，一些典型的激光器及設(shè)備上市公司這幾日的股價受到明顯的波動，國際國內(nèi)的相關(guān)股票價格變動如下：



數(shù)據(jù)來源：wind資訊

從上表來看，IPG的生產(chǎn)基地主要在美國、德國、俄羅斯等產(chǎn)地，影響較小，股價下降3．88％；NLIGHT的模塊生產(chǎn)基地在中國上海，高功率光纖激光器的銷售市場主要亦在上海，故屬于生產(chǎn)和銷售皆受到疫情的影響，股價下降10.69％；銳科激光、杰普特激光兩家光源上市公司股價下降超過13％，同時，老牌激光設(shè)備上市公司大族激光、華工科技股價降幅都超過8％。

2、工業(yè)激光器的發(fā)展史

激光過去十年的復(fù)合增長率超過30％，遠超過制造業(yè)的平均復(fù)合增長率，其得益于光纖激光器的快速發(fā)展，目前已經(jīng)是工業(yè)激光器的主要類型，占比超過50％，并且持續(xù)擴大。與此同時先后上市了銳科激光（300747．SZ）、NLIGHT（LASR）、杰普特（688025．SH）及創(chuàng)鑫激光（已過會）等上市公司，在激光設(shè)備方面，海目星激光、光大激光亦在IPO申報審核中，此外，新起了宏山激光、迅鐳激光、邦德激光等銷售額10億級別的激光設(shè)備公司以及數(shù)百家相對規(guī)模略小的激光設(shè)備公司。

工業(yè)激光器自70年開始應(yīng)用到工業(yè)以來，先后出現(xiàn)YAG激光器、CO2激光器及DISK（碟片）激光器，這些激光器都具有以下特征：硬光路（應(yīng)用光學(xué)鏡片進行光的傳播）、激光器本身維護費用高、運營成本高（光電轉(zhuǎn)化率低）。這些特點帶來應(yīng)用的一定限制：比如硬光路導(dǎo)致設(shè)備組裝要求、維修調(diào)試要求高、應(yīng)用場景柔性化度低，不易于現(xiàn)在工業(yè)機器人高效協(xié)作；YAG的晶體熱效應(yīng)使得其使用壽命相對較低，而且光衰較為明顯，較難大規(guī)模應(yīng)用到工業(yè)；CO2激光器光電轉(zhuǎn)化效率僅為8％左右，并且需要周期性為激光發(fā)生器填充CO2、H2等氣體，整個運營成本相對較高；DISK（碟片）激光器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)組裝要求較高，未形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈，導(dǎo)致激光器在通用化應(yīng)用場景中性價比略低。

光纖激光器自出現(xiàn)開始就具備了獨特的技術(shù)特性：光波導(dǎo)傳輸，可以柔性化與機器人協(xié)作，適用于大規(guī)模的生產(chǎn)制造；使用壽命長，目前的半導(dǎo)體激光器多經(jīng)過50000小時的循環(huán)測試，適合長期不間斷生產(chǎn)；結(jié)構(gòu)簡單，易于生產(chǎn)組裝及維護，相比于硬光路的專業(yè)精密組裝調(diào)試，光纖激光器的生產(chǎn)一般普通人員即可，生產(chǎn)組裝要求低，易于大規(guī)模生產(chǎn)制造；光電轉(zhuǎn)化效率高，目前普通的光纖激光器轉(zhuǎn)化效率一般為25－30％之間（976nm泵浦的技術(shù)方案光電轉(zhuǎn)化率則在40％以上），為CO2的3倍以上，使得運營成本低。

正因為光纖激光器其獨特的特性和優(yōu)勢，過去的十年IPG作為工業(yè)光纖激光器的第一家持續(xù)保持一個較高的增速，其中2018年達到100億人民幣左右的收入。過去五年銳科激光作為國內(nèi)的第一家亦持續(xù)保持較高增速，其中2019年預(yù)計達到20億收入左右。



單位：億元

來源：wind資訊

3、光纖激光器－摩爾定律踐行者

目前整個工業(yè)呈現(xiàn)技術(shù)指數(shù)化的迭代方式，遵循摩爾定律，性能及效率不斷提高，價格不斷降低，應(yīng)用場景持續(xù)擴大，規(guī)模效應(yīng)非常明顯。同時，隨著市場規(guī)模的擴大，逐漸出現(xiàn)成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，各自深耕產(chǎn)業(yè)鏈的一個環(huán)節(jié)，持續(xù)進行技術(shù)升級及降低成本。而光纖激光器又非常符合摩爾定律及規(guī)模效應(yīng)、完整產(chǎn)業(yè)鏈等現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的特性。

3.1性能效率提高、價格不斷降低



【來源①：奔騰激光官網(wǎng)】

過去幾年內(nèi)工業(yè)應(yīng)用的激光器功率不斷提高，從最開始的200W、500W、800W、1000W、1500W到現(xiàn)在的2000W、3000W、6000W、12000W甚至部分客戶已經(jīng)開始使用的15000W、20000W。在一定范圍內(nèi)，激光加工效率一般隨著功率的提升呈現(xiàn)一定的非線性提高，如奔騰激光發(fā)布的20000W激光切割設(shè)備相比較15000W設(shè)備，平均加工效率提高50％以上，但是功率僅提高33％，呈現(xiàn)出隨著功率的提升，設(shè)備的效率功率提高比大于1，具體如下所示：

功率提高率＝20000W／15000W－1＝33.3％

效率提高率＝Average（55％、45％、50％、67％、60％、76％）＝58.3％

功率效率提高比＝效率提高率／功率提高率＝58.3％／33.3％＝1.75

這意味著如果售價隨著功率的提高呈現(xiàn)出線性增加的話，那么使用越高功率的產(chǎn)品，其單位價格的加工效率越高，這將會助推激光器廠商不斷提高激光器功率，直至上述功率效率提高比小于1為止，當(dāng)然實際市場功率還受激光器的能量密度（如20000W激光器對應(yīng)100um的輸出芯徑：能量密度為20000W／（π50um＾2）及工業(yè)電網(wǎng)負載承受等因素制約。

除了性能不斷提高之外，價格呈現(xiàn)出不斷下降的趨勢，所有的功率段產(chǎn)品均呈現(xiàn)出下降趨勢，如下圖所示2016年以來，不同功率段皆呈現(xiàn)出每年價格下降幅度在20％左右。



【來源②：Industrial LaserSolutions】

3.2成熟產(chǎn)業(yè)鏈、規(guī)模效應(yīng)及先進技術(shù)使得成本不斷降低

隨著光纖激光器市場規(guī)模的不斷擴大、激光產(chǎn)業(yè)鏈的不斷成熟，激光器的核心器件國產(chǎn)化率不斷提高，激光器的成本不斷下降。如下圖所示，國內(nèi)典型光纖激光器企業(yè)銳科激光及創(chuàng)鑫激光自2016年以來每年的成本下降幅度均超過20％，市場規(guī)模的擴大和產(chǎn)業(yè)鏈的不斷細化使得激光器的原材料材料呈現(xiàn)出不斷下降的趨勢。

銳科激光2015－2018年成本下降幅度：



創(chuàng)鑫激光2016－2019上半年成本下降幅度：



【來源③：國盛研究所、銳科激光招股書、創(chuàng)鑫激光招股書】

3.2.1產(chǎn)業(yè)鏈完善



目前國內(nèi)的光纖激光器上游的核心器件基本實現(xiàn)全國產(chǎn)化，降低了器件的成本，進一步加速了產(chǎn)能擴張，使得產(chǎn)品具備持續(xù)降價的潛力。

3.2.2規(guī)?；?yīng)

規(guī)?；侵袊圃熳畲蟮募t利，也使得目前中國作為全球制造中心的地位不斷鞏固和提高。隨著規(guī)模化，營業(yè)成本的各項子科目的邊際成本持續(xù)降低。原材料的采購由于更大規(guī)模的采購使得更有議價權(quán)；各類設(shè)備、場地的利用率得以提高從而降低各項折舊攤銷、場地、水電等費用；更高生產(chǎn)制造利用效率從而降低產(chǎn)品的制造費用。通過規(guī)?；瑑?yōu)化企業(yè)運行效率，從而降低產(chǎn)品的成本。

3.2.3先進技術(shù)

目前降低激光器成本的先進技術(shù)主要有泵浦效率更高的976nm技術(shù)方案、更高功率的單模塊以及更高集成度的電控系統(tǒng)。

1）976nm更高泵浦效率及更短光纖



976nm比915nm泵浦的光電轉(zhuǎn)化效率提高25％以上；12kW的976nm比915nm產(chǎn)品成本低10％左右。目前行業(yè)內(nèi)主要有美國IPG、美國coherent及美國GWLASER TECH在工業(yè)終端批量使用基于976nm泵浦技術(shù)的光纖激光器。

2）單模塊更高功率



單模組1.5kw－3kw相比于多模組1.5－3kw，同等功率下兩個模塊較單模塊成本高10％左右。

此外，電路高度集成主要使得電源、主控板及相關(guān)的結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化，從而進一步通過技術(shù)來降低成本。

4、光纖激光器的市場天花板不斷打開

據(jù)預(yù)測，到2022年，全球激光器件市場規(guī)模將達到153．8億美元，這是一個龐大的市場機遇。5G、光伏、新能源汽車、半導(dǎo)體等行業(yè)投資帶動新一輪激光需求。相關(guān)機構(gòu)預(yù)計，2025年中國激光裝備規(guī)模將超1300億元，激光器規(guī)模有望達300億以上。

4.1激光切割市場

【數(shù)據(jù)來源④：國家統(tǒng)計局、天風(fēng)證券研究所】



如上圖所示，光纖激光切割正在替代或?qū)⑻娲羟袡C床、等離子切割機、高壓水切割、火焰切割機及氣體／固體激光切割等傳統(tǒng)加工方案。比如，如下所示，目前激光切割綜合成本出現(xiàn)出低于等離子切割綜合成本，同時隨著設(shè)備價格的進一步下降及激光加工工藝的進一步優(yōu)化，其綜合性價比優(yōu)勢越發(fā)突顯。

【數(shù)據(jù)來源⑤：天風(fēng)證券研究所】

據(jù)民生證券研究所數(shù)據(jù)，激光切割機的存量替代空間超過30萬臺如果按照50％的滲透率，有超過15萬臺的傳統(tǒng)的沖床、等離子切割、火焰切割機、二氧化碳激光切割機將被替代成光纖激光切割機，假設(shè)按照10年的替換周期，每年的年均替代空間為1.5萬臺。

4.2激光焊接市場

據(jù)觀研天下數(shù)據(jù)，我國焊接設(shè)備市場空間在600 億元以上，提供了巨大的替代空間。以汽車行業(yè)為例，參考Optech Consulting的研究數(shù)據(jù)來看，焊接作為整車制造四大環(huán)節(jié)之一，其占固定資產(chǎn)投資成本約為30％左右，2017年國內(nèi)整車制造固定資產(chǎn)投資額超過2500 億元，對應(yīng)的焊接環(huán)節(jié)市場超過750 億元，而激光焊接在汽車行業(yè)應(yīng)用范圍廣泛，如果激光焊接占比能達到20％，意味著國內(nèi)汽車行業(yè)激光焊接系統(tǒng)市場空間將達到150 億元，對應(yīng)激光器市場空間在45 億元左右，考慮到全球整車制造產(chǎn)能約為國內(nèi)的三倍，全球汽車領(lǐng)域激光焊接對激光器的年需求量即有望達到130 億元以上，再加上造船、工程機械等其他行業(yè)，激光焊接需求有望存在翻倍以上成長空間。

2019年興起的手持激光焊接將焊接進一步深化各傳統(tǒng)焊接應(yīng)用場景對于使用激光焊接進行替代的認識。此外，新能源汽車動力電池激光焊接潛力巨大。根據(jù)測算，動力鋰電池行業(yè)2018、2019、2020年將分別擴充產(chǎn)能83／47／113GWh，以2.5億元／GWh設(shè)備投資計算，行業(yè)總設(shè)備投資金額分別為207／118／284億元，對應(yīng)動力電池焊接激光設(shè)備規(guī)模增量為10.3／5.9／14.2億元左右。

4.3激光熔覆市場



根據(jù)目前的市場數(shù)據(jù)，預(yù)測有100億的激光修復(fù)市場容量，但是隨著激光器的功率持續(xù)提高，效率亦隨之提高，激光器的成本持續(xù)下降，市場天花板有望進一步打開。

4.4激光清洗市場

據(jù)市場調(diào)研報告顯示，2018年，全球激光清洗市場的價值將達到5.89億美元，到2023年這一數(shù)值預(yù)計將達到7.24億美元。據(jù)了解，2018年以來各家激光清洗設(shè)備公司均取得了不錯的增長，保守估計其銷售額比去年增長了60％以上。一方面是因為目前從事激光清洗設(shè)備的企業(yè)增加，各式機器層出不窮，推動價格下降；另一方面是一些潛在用戶在觀望了解后，在今年開始采購激光清洗設(shè)備。整體來看，隨著激光器效率的不斷提高，價格的不斷下降，市場的天花板將持續(xù)打開。

5、中國主導(dǎo)全球范圍內(nèi)光纖激光器市場

中國2019年GDP近100萬億元，為世界第二。從2011年起，中國制造業(yè)總量就已經(jīng)是穩(wěn)穩(wěn)的世界第一。據(jù)世界銀行數(shù)據(jù)，2017年，中國制造業(yè)產(chǎn)出3.59萬億美元，超過美國2.16萬億和德國0.76萬億美元。中國為全球制造中心，而光纖激光產(chǎn)業(yè)作為服務(wù)于制造業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，中國光纖激光市場目前是全球單一最大應(yīng)用市場，據(jù)IPG2018年的數(shù)據(jù)，占據(jù)其全部收入的45％左右。

近幾年以來，光纖激光產(chǎn)業(yè)鏈在中國蓬勃發(fā)展，涉及光纖激光器的核心光學(xué)器件如泵浦源、有源光纖、合束器、光柵均在中國實現(xiàn)了批量化生產(chǎn)制造。光纖激光器如銳科激光、創(chuàng)鑫激光、杰普特、GWLASER TECH等企業(yè)今年來發(fā)展迅速，其中銳科激光、創(chuàng)鑫激光、杰普特先后實現(xiàn)上市或進入上市發(fā)行狀態(tài)。激光設(shè)備商如新起的宏山激光、邦德激光、迅鐳激光及老牌的大族激光、華工激光、奔騰激光等均發(fā)展迅速，快速增長。

此外，光纖激光器及核心部件泵浦源的生產(chǎn)皆為勞動密集型生產(chǎn)，中國作為全球第一大人口國，有著充足的生產(chǎn)工人。其單位時間的費用僅為歐美國家的十分一左右，相比而言，歐美廠商的組裝成本較明顯高出國內(nèi)企業(yè)。人口紅利的突出優(yōu)勢從而降低產(chǎn)品的制造成本，提高產(chǎn)品在全球中的競爭力。

中國自古以來就是一個勤勞、奮進的民族，而新一代人接受更加優(yōu)質(zhì)的高等教育，掌握更豐富的知識及技術(shù)，除此之外，在中國北京、上海、深圳等一二線城市中有數(shù)千萬人的擁有改變自己命運的心并且付諸到每一天的行動中去，才有了網(wǎng)上流行的996工作制。而也正是因為光纖激光行業(yè)有這樣的一群人，將光纖激光行業(yè)從無到有，從小到大，到現(xiàn)在已經(jīng)有十多家企業(yè)在國內(nèi)創(chuàng)業(yè)板、主板、科創(chuàng)板等板塊上市，未來還繼續(xù)有新的優(yōu)秀企業(yè)出現(xiàn)，部分未來將成長為世界級企業(yè)。

結(jié)論：疫情不改光纖激光預(yù)期，長期看好光纖激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展

光纖激光隨著性能效率的不斷提高，成本的不斷降低，不斷打開傳統(tǒng)加工行業(yè)的性價比瓶頸，不斷拓展行業(yè)應(yīng)用的深度和廣度，未來有望作為大規(guī)模生產(chǎn)制造通用化工具。目前現(xiàn)代工業(yè)呈現(xiàn)技術(shù)指數(shù)化的迭代方式，遵循摩爾定律，性能及效率不斷提高，價格不斷降低，應(yīng)用場景持續(xù)擴大，規(guī)模效應(yīng)非常明顯。同時，隨著市場規(guī)模的擴大，逐漸出現(xiàn)成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，各自深耕產(chǎn)業(yè)鏈的一個環(huán)節(jié)，持續(xù)進行技術(shù)升級及降低成本。而光纖激光產(chǎn)業(yè)又非常符合摩爾定律及規(guī)模效應(yīng)、完整產(chǎn)業(yè)鏈等現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的特性。

中國作為全球制造中心，中國光纖激光市場是全球單一最大應(yīng)用市場，擁有成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，仍就存在的人口紅利以及中國人持續(xù)拼搏奮斗的精神，未來將主導(dǎo)全球光纖激光市場。由于新型冠狀病毒肺炎疫情的影響，短期內(nèi)存在受到一定沖擊的風(fēng)險，但長期看，新型冠狀病毒肺炎疫情不改光纖激光未來預(yù)期，光纖激光將為大規(guī)模生產(chǎn)制造通用化工具。

附注：

① 奔騰激光官方資訊－《激光加工高鐵時代，奔騰激光20KW設(shè)備客戶使用報告新鮮出爐》

② BO GU－Bos Photonics－IndustrialLaser Solution：2019年中國工業(yè)激光市場分析及未來趨勢解讀

③ 國盛證券研究所研究報告：總瓦數(shù)口徑測算激光器降本幅度

④ 天風(fēng)證券研究所研究報告：激光器專題，光纖激光器的切割與焊接市場空間深度探討

⑤ 天風(fēng)證券研究所研究報告：激光器專題，光纖激光器的切割與焊接市場空間深度探討