一、激光行業(yè)：以激光器為核心，全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展

作為20世紀(jì)四大發(fā)明之一，激光具有廣闊的應(yīng)用場(chǎng)景。激光是通過人工方式，用光 或放電等強(qiáng)能量激發(fā)特定的物質(zhì)而產(chǎn)生的光。原子中的電子吸收能量后從低能級(jí)躍 遷到高能級(jí)，再從高能級(jí)回落到低能級(jí)時(shí)，釋放的能量以光子形式放出，產(chǎn)生準(zhǔn)直、 單色、相干的定向光束。由于激光具有完全不同于普通光的性質(zhì)，很快被廣泛應(yīng)用 于工業(yè)生產(chǎn)、通訊、信息處理、醫(yī)療衛(wèi)生、軍事、文化教育以及科研等各個(gè)領(lǐng)域。

制造業(yè)復(fù)蘇浪潮下，我國激光行業(yè)發(fā)展前景良好。當(dāng)前我國制造業(yè)生產(chǎn)效率與制造 強(qiáng)國差距還較大。從人均產(chǎn)值看2020年我國制造業(yè)人均 產(chǎn)值為144萬元/人，同期美國和韓國分別為325、269萬元。疊加人口紅利消失、勞 動(dòng)力成本抬高的剪刀差效應(yīng)，這一輪制造業(yè)上行周期將著力解決效率不足的問題， 核心邏輯是用機(jī)器替代人力，提高機(jī)器使用率和自動(dòng)化程度。我國先進(jìn)制造業(yè)將實(shí) 現(xiàn)加速發(fā)展，激光行業(yè)潛在的替代空間廣闊。

受益于制造業(yè)投資的回升，2020年度，80%的激光上市公司收入保持增長。其中增 速較高的公司，例如賽騰股份、帝爾激光與柏楚電子等，都是偏應(yīng)用層面的，為客 戶提供解決方案，直接受益于下游擴(kuò)產(chǎn)或技術(shù)路演的改變。

激光器是激光設(shè)備的核心部件。激光器的主要原材料為激光晶體、芯片、特種光纖 等激光材料和元器件，因此產(chǎn)業(yè)鏈上游為光學(xué)材料、光學(xué)元器件、數(shù)控系統(tǒng)等制造 商。激光器組裝成激光設(shè)備后可以完成多種激光加工工作，例如打標(biāo)、切割、焊接、 清洗和熔覆等，應(yīng)用服務(wù)面非常廣泛，包括汽車、鋼鐵、石油、造船、航空航天等 多個(gè)領(lǐng)域。既可用于傳統(tǒng)加工行業(yè)，又可進(jìn)軍高新技術(shù)行業(yè)，為光伏電池、鋰電池 等新能源技術(shù)的實(shí)現(xiàn)提供支撐。

（一）元器件向下垂直整合，控制系統(tǒng)龍頭地位突出

光學(xué)部件由海外巨頭壟斷，其余部件市場(chǎng)供應(yīng)充足。激光器的直接材料在其生產(chǎn)成本構(gòu)成中占比較高，對(duì)激光器的生產(chǎn)有較大影響。上游行業(yè)中，光學(xué)部件行業(yè)集中 度較高，生產(chǎn)的核心技術(shù)主要由OSRAM、JDSU、Dilas等海外龍頭掌握。由于光學(xué) 部件的廠商對(duì)技術(shù)的控制極大影響其下游激光器和激光設(shè)備產(chǎn)品的質(zhì)量，目前光學(xué) 部件主要從國外進(jìn)口，國外廠商競(jìng)爭格局較好。而機(jī)械部件、電控部件、氣動(dòng)部件 等原材料準(zhǔn)入門檻低，技術(shù)性較弱，行業(yè)競(jìng)爭較為充分。

部分本土激光器廠商完成向上整合，打通中上游產(chǎn)業(yè)鏈。以銳科激光、創(chuàng)鑫激光為 代表的國內(nèi)激光器領(lǐng)先企業(yè)通過持續(xù)專研、整合產(chǎn)業(yè)鏈資源等方式，已實(shí)現(xiàn)部分關(guān) 鍵元器件的自主配套生產(chǎn)。目前，銳科實(shí)現(xiàn)了增益光纖、泵浦源、 合束器、光纖光柵和傳輸光纜的部分或全部自產(chǎn)。中上游的打通降低了本土激光器 廠商對(duì)于進(jìn)口元器件的依賴度。

在數(shù)控系統(tǒng)領(lǐng)域，柏楚電子市占率國內(nèi)企業(yè)第一。在中低功率市場(chǎng)領(lǐng)域，國產(chǎn)激光運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)已占據(jù)主導(dǎo)地位，而柏楚電子在中低功率市占率60%， 其產(chǎn)品在穩(wěn)定性、可靠性、精度、速度、易用性等方面占優(yōu)。在高功率激光切割系 統(tǒng)控制領(lǐng)域，國際廠商占據(jù)優(yōu)勢(shì)，主要知名企業(yè)包括德國倍福、德國PA、西門子等， 柏楚高功率產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)和使用性能為國內(nèi)領(lǐng)先水平。18年公司在國內(nèi)高功率激 光切割控制系統(tǒng)領(lǐng)域的市場(chǎng)占有率約9%?？紤]到19年和20年公司總線系統(tǒng)銷售數(shù)量 分別增長319%和212%，我們預(yù)計(jì)公司20年高功率系統(tǒng)市占率有望超過20%。

（二）光纖激光器是主流，國產(chǎn)替代趨勢(shì)明顯

激光器是激光的發(fā)生裝置，其中最重要的光學(xué)系統(tǒng)有三大功能部件。激勵(lì)源（泵浦 源）：用于將增益物質(zhì)中的粒子從基態(tài)能級(jí)提升到激發(fā)態(tài)能級(jí)，提供光源；工作介 質(zhì)（增益物質(zhì)）：吸收泵浦源提供的能量后將光放大；諧振腔：泵浦光源與增益介 質(zhì)之間的回路，通過兩個(gè)鏡面間的不斷反射，控制激光輸出。

光纖激光器是目前的主流激光器。按照增益介質(zhì)的不同，激光器主要可以分為液體、 氣體、固體激光器，其中YAG固體激光器、CO2激光器先后占據(jù)主流。從90年代后 期開始，光纖激光器逐漸成為激光產(chǎn)業(yè)研究和應(yīng)用的主流，在激光器市場(chǎng)銷售占比 從2009年的14%增長到2018年的52%。

光纖激光器的主流地位源自其光電效率高、光束質(zhì)量好。光纖激光器是指用摻稀土 元素玻璃光纖作為增益介質(zhì)的激光器，典型的光纖激光器光學(xué)系統(tǒng)由泵浦源、增益 光纖、光纖光柵、信號(hào)/泵浦合束器及激光傳輸光纜等光學(xué)器件材料通過熔接形成全 光纖激光器。光纖激光器與其它激光器相比，具有光電轉(zhuǎn)換效率高、結(jié)構(gòu)簡單、光 束質(zhì)量好等特點(diǎn)。

光纖激光器市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)提升，中國成為全球最大市場(chǎng)。場(chǎng)銷售收入已經(jīng)達(dá)到全球的45%，是全球最大的銷售市場(chǎng)。2020年國內(nèi)光纖器市場(chǎng) 規(guī)模達(dá)94.2億元，同比增長14%，中國市場(chǎng)進(jìn)一步擴(kuò)張。受到匯率波動(dòng)、貿(mào)易戰(zhàn)、 國產(chǎn)化替代和價(jià)格戰(zhàn)等因素影響，2019年IPG在中國這一最大市場(chǎng)上的營收同比下 降了21.9%，2020年也僅同比增長2.11%，而國產(chǎn)6kW以上的激光器開始逐步參與 競(jìng)爭。巨大的國內(nèi)市場(chǎng)和海外企業(yè)優(yōu)勢(shì)的削弱，為國產(chǎn)替代創(chuàng)造機(jī)遇。

低功率光纖激光器基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代，競(jìng)爭轉(zhuǎn)向中高功率產(chǎn)品段。光纖激光器按照 激光燈工作模式，主要分為脈沖光纖激光器和連續(xù)光纖激光器，按輸出激光功率大 小可分為低、中、高三檔。在低功率光纖激光器上，近年來國產(chǎn)品牌出貨迅猛，出 貨量從2013年的1.3萬臺(tái)上升至2019年的12萬臺(tái)，CAGR超過45%。市占率在2019 年達(dá)到99%，基本完成國產(chǎn)替代。

在中高功率光纖激光器上，技術(shù)不斷成熟推動(dòng)國產(chǎn)率提升。2013-2019年中功率光 纖激光器市場(chǎng)出貨量保持15%以上增長，國產(chǎn)市占率持續(xù)提升，2019年達(dá)到56.7%。 2019年高功率產(chǎn)品國產(chǎn)出貨量近4000臺(tái)，國產(chǎn)化率達(dá)到56%，主要得益于國內(nèi)以銳 科和創(chuàng)鑫為代表的廠商在3-6KW功率產(chǎn)品上的技術(shù)成熟與產(chǎn)能提升。

（三）激光加工應(yīng)用多元化，工業(yè)領(lǐng)域需求旺盛

激光加工優(yōu)勢(shì)突出，已成一門重要制造工藝。激光加工是利用高強(qiáng)度的激光束，經(jīng) 光學(xué)系統(tǒng)聚焦后，通過激光束與加工工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的加工，對(duì)材料 進(jìn)行打孔、切割、焊接、熔覆等。相對(duì)于傳統(tǒng)加工工藝，激光加工具有適用對(duì)象廣、 材料變形小、加工精度高、低能耗、污染小、非接觸式加工、自動(dòng)化加工等優(yōu)點(diǎn)， 目前已成為一種新型制造技術(shù)和手段。

激光加工對(duì)傳統(tǒng)加工的加速替代，使得激光設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模迅速擴(kuò)大。激光加工作為 能夠在多領(lǐng)域替代傳統(tǒng)機(jī)械加工的新型加工技術(shù)，在加工材料的材質(zhì)、形狀、尺寸 和加工環(huán)境等方面有著較大的自由度，能夠較好地解決不同材料的加工、成型和精 煉等技術(shù)問題，目前已經(jīng)在汽車、電子、航空航天、機(jī)械、冶金、鐵路、船舶等領(lǐng) 域越來越多地取代傳統(tǒng)制造技術(shù)。這一替代效應(yīng)使得2010-2018年我國激光設(shè)備市 場(chǎng)經(jīng)歷了持續(xù)的高速增長，增速長期位于20%以上的高位，總銷售收入在2018年達(dá) 到605億元。2019年增速略有放緩，2020年達(dá)到692億元。

激光技術(shù)的日漸成熟，使其應(yīng)用場(chǎng)景不斷擴(kuò)寬。近年來，由于激光加工獨(dú)特的柔性 和生產(chǎn)效率，精密激光制造和服務(wù)技術(shù)日益成熟。激光加工設(shè)備應(yīng)用范圍從傳統(tǒng)的 大型制造業(yè)，如汽車、電子、航空航天行業(yè)，逐漸深化到精密加工制造行業(yè)，如汽 車輕量化、動(dòng)力電池、OLED、消費(fèi)電子脆性材料等。

工業(yè)應(yīng)用是激光加工的主要方向。就全球市場(chǎng)而言，2019年全球激光器最大應(yīng)用市 場(chǎng)為激光材料加工與光刻市場(chǎng)，銷售收入達(dá)60.3億美元，占激光器總銷售收入的 40.6%，其次是通信和光存儲(chǔ)市場(chǎng)，銷售額39.8億美元，占比27.1%。隨后分別是科研與軍事、醫(yī)療與美容等市場(chǎng)。就中國市場(chǎng)而言，2020年我國工業(yè)領(lǐng)域激光設(shè)備銷 售收入達(dá)到432.1億元，占國內(nèi)激光設(shè)備總收入的65.8%。信息領(lǐng)域激光設(shè)備占比居 第二，銷售收入約152.2億元，僅為工業(yè)領(lǐng)域收入的1/3左右。

切割和焊接在工業(yè)激光設(shè)備中占比較大，重要性日益提升。激光切割、激光打標(biāo)和 激光焊接并稱激光加工技術(shù)的三駕馬車，是近年來激光在工業(yè)領(lǐng)域較為成熟和廣泛 的應(yīng)用，2019年在我國工業(yè)激光設(shè)備中的占比分別為39%、19%、12%，合計(jì)達(dá)70%。 激光打標(biāo)應(yīng)用最早，技術(shù)最成熟，近年來份額快速下滑，而切割與焊接則份額提升。 激光切割工作臺(tái)規(guī)格較少，具備相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的特征。激光焊接發(fā)展時(shí)間短，工藝難度 大于切割和打標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)化程度低，自動(dòng)化設(shè)計(jì)難度大。

二、新應(yīng)用亟待爆發(fā)，激光器下游空間廣闊

（一）切割：中低功率替代傳統(tǒng)工藝，高功率滲透中厚板市場(chǎng)

激光切割性能好，引發(fā)金屬加工業(yè)技術(shù)革命。激光切割是利用激光束高功率密度的 性質(zhì)，將激光匯聚到很小的光點(diǎn)上并照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、 燒蝕或達(dá)到燃點(diǎn)，同時(shí)借助與光束同軸的高速氣流吹除熔融物質(zhì)，從而將工件割開。 和傳統(tǒng)切割工藝相比，激光切割具有切割速度快、表面光滑美觀、工件變形小、無 工具磨損、清潔污染小等優(yōu)勢(shì)，可用于加工多種材料，如金屬、塑料、玻璃皮革、 木材、纖維等。激光切割因其適用材料范圍廣、加工精度高的特質(zhì)，尤其適合于汽 車車身厚薄板、汽車零件、鋰電池、心臟起搏器、密封繼電器等密封器件以及各種 不允許焊接污染和變形的器件的精細(xì)加工。

高功率激光器的普及，使得激光切割設(shè)備不斷突破厚度極限。2015年以前，高功率 激光器在我國產(chǎn)銷量極低，激光切割在應(yīng)用上長期存在厚度的限制。傳統(tǒng)上認(rèn)為火 焰切割能切割的板材厚度范圍最廣，在50mm以上速度優(yōu)勢(shì)明顯，適合于精度要求 不高的厚板和特厚板加工；等離子切割在30-50mm區(qū)間速度優(yōu)勢(shì)明顯，不適于加工 特別薄的板材（＜2mm）；而激光切割多使用千瓦級(jí)激光器，在10mm以下速度和 精度優(yōu)勢(shì)明顯。近年來，隨著高功率激光器的逐漸普及，激光切割設(shè)備開始逐漸向 中厚板市場(chǎng)滲透。

伴隨功率提高，設(shè)備的可切割厚度和效率齊升。據(jù)創(chuàng)鑫激光官網(wǎng)，2萬瓦激光切割機(jī) 將碳鋼和不銹鋼的最優(yōu)切割厚度分別突破至50mm和40mm?？紤]到鋼板一般按厚度 分為薄板（<4mm）、中板（4-20mm）、厚板（20-60mm）、特厚板（>60mm）， 萬瓦級(jí)設(shè)備已能完成對(duì)于中薄板和絕大部分厚板的切割工作，激光切割設(shè)備的應(yīng)用 場(chǎng)景不斷向中厚板領(lǐng)域延伸。除了提高切割材料厚度上限外，激光器高功率化還使 得切割效率不斷提升。例如在50mm碳鋼切割上，3萬瓦激光切割機(jī)效率較2萬瓦切 割機(jī)效率可提高88%。

率激光切割機(jī)（2kW）10萬元。雖然購入成本更加昂貴，但激光切割機(jī)可以憑借高 生產(chǎn)效率攤薄固定成本，通過高良率節(jié)約物料、人工成本，并且無需后續(xù)矯直、打 磨等，后處理工序減少，以此抵消高額的投資成本，其投資回報(bào)周期在2年以內(nèi)。

在中厚板切割行業(yè)，切割30mm中厚板的數(shù)控機(jī)床的平均單價(jià)為100萬元/臺(tái)，其性能 對(duì)應(yīng)一臺(tái)140萬元的高功率激光切割機(jī)（12kW）。同樣由于更高質(zhì)量的切割成果和 更低的損耗，使用激光切割機(jī)后每年可新增收入15-75萬元。切割市場(chǎng)行情高漲時(shí)， 一年即可收回初期多投入的40萬元購置成本。

有效的性能替代和價(jià)格替代下，激光切割設(shè)備加速侵吞傳統(tǒng)切割市場(chǎng)。2013年我國 金屬切削機(jī)床銷量為72.90萬臺(tái)，同年激光切割設(shè)備剛剛起步，銷量僅有0.27萬臺(tái)。 6年間金屬切削機(jī)床銷量呈下跌趨勢(shì)，而激光切割設(shè)備則加速增長。到2020年，金 屬切削機(jī)床銷量降至44.60萬臺(tái)，激光切割設(shè)備銷量升至5.50萬臺(tái)。金屬切削機(jī)床銷 量對(duì)激光切割設(shè)備的比值從2013年的270迅速下滑至2020年的8。

薄板切割的激光替代基本完成，高功率中厚板切割成長迅速。從2015-2019年鋼板 庫存（重量）情況看，薄板、中板、厚板和中厚板的占比分別為6%、43%、37%、 14%?？梢越频卣J(rèn)為我國售出的金屬切削機(jī)床中有6%用于薄板切割，可由中低功 率激光切割設(shè)備（＜2kW）進(jìn)行替代；有80%用于中厚板切割，可由高功率激光切 割設(shè)備（＞2kW）替代。在國家統(tǒng)計(jì)局提供的金屬切削機(jī)床銷量基礎(chǔ)上，我們測(cè)算出用于薄板和中厚板切割的傳統(tǒng)機(jī)床銷量，并分別與中低功率和高功率激光切割設(shè) 備銷量對(duì)比，觀察薄板和中厚板切割領(lǐng)域激光設(shè)備的替代情況。

根據(jù)我們的測(cè)算結(jié)果，在薄板切割領(lǐng)域，中低功率激光切割機(jī)已基本完成對(duì)傳統(tǒng)機(jī) 床的替代。薄板切削機(jī)床與中低功率激光切割機(jī)的比值從2013年的39.76下降至 2020年的0.64。目前，中低功率激光切割機(jī)銷量已實(shí)現(xiàn)反超，薄板切割工作基本上 均已采用激光加工工藝。

而在中厚板切割領(lǐng)域，高功率激光切割機(jī)的替代也在逐漸加速。2013年，每賣出365 臺(tái)中厚板傳統(tǒng)切削機(jī)床才能賣出1臺(tái)對(duì)應(yīng)性能的激光切割機(jī)。2020年，高功率激光 切割機(jī)對(duì)中厚板切割市場(chǎng)的替代份額迅速上升至1/27。從迅速成長的替代份額看， 高功率激光切割機(jī)有望復(fù)制中低功率激光切割機(jī)在薄板切割中的擴(kuò)張路徑，打開中 厚板切割的廣闊市場(chǎng)。

整體上激光切割設(shè)備對(duì)傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床替代程度有加深的趨勢(shì)，在薄板和中厚板切割 領(lǐng)域，替代效應(yīng)的強(qiáng)弱略有差距。接下來，我們希望就薄板切割和中厚板切割兩個(gè) 細(xì)分市場(chǎng)，測(cè)算未來三年中低功率和高功率激光切割機(jī)的更新替代需求，并以此作 為激光切割市場(chǎng)空間的保守估計(jì)。

1.中低功率激光切割機(jī)更新替代需求測(cè)算

已淘汰的薄板切削機(jī)床和中低功率激光切割機(jī)都會(huì)釋放相應(yīng)更新需求，為未來中低 功率激光切割機(jī)市場(chǎng)容量的重要組成部分。在更新替代需求測(cè)算上，遵循如下假設(shè)：

（1）由于薄板切削機(jī)床與中功率激光切割機(jī)的比值近幾年來呈不斷下降的趨勢(shì)， 2020年降至0.64。認(rèn)為未來三年薄板激光切割勢(shì)頭不減，該比值每年以0.05的速度 勻速下降。并且，舊薄板切削機(jī)床所釋放的更新需求按這一比值在新傳統(tǒng)切割機(jī)和 激光切割機(jī)之間分配。

（2）激光切割機(jī)平均每3-5年更新一次。傳統(tǒng)切割機(jī)更新年 限更長，一般為8-10年。

（3）更新需求釋放系數(shù)為0.5。

從測(cè)算結(jié)果看，2021-2023年中低功率激光切割機(jī)的更新替代需求分別達(dá)到5.11、 5.83和6.52萬臺(tái)（CAGR=13.66%），僅這一需求就創(chuàng)造了可觀的市場(chǎng)容量。2015 年以來，更新需求呈不斷上漲的趨勢(shì)，其中替代需求的貢獻(xiàn)度維持在70%以上。對(duì) 比中低功率激光切割機(jī)更新需求與銷量，發(fā)現(xiàn)銷量增長主要由對(duì)已達(dá)到使用年限的 傳統(tǒng)切割設(shè)備的替代所驅(qū)動(dòng)。

2.高功率激光切割機(jī)更新替代需求測(cè)算

高功率激光切割機(jī)更新需求除來自本身已淘汰的存量設(shè)備外，還來自舊的中厚板切 削機(jī)床。2020年中厚板切削機(jī)床銷量與高功率激光切割機(jī)銷量的比值為27.45，若比 值下降趨勢(shì)不變，可以合理假設(shè)該比值此后每年以5.00的速度勻速下降。其余假設(shè) 與測(cè)算中功率激光切割機(jī)更新替代需求時(shí)所用的假設(shè)一致。

從測(cè)算結(jié)果看，2021-2023年高功率激光切割機(jī)的更新替代需求分別達(dá)到1.64、2.11 和2.92萬臺(tái)（CAGR=30.06%），將推動(dòng)銷量的不斷上漲。替代需求的高占比表明， 對(duì)舊傳統(tǒng)加工設(shè)備的更新是高功率激光切割設(shè)備市場(chǎng)需求增長的主要因素。

2021-2023年，激光切割機(jī)更新替代需求可分別達(dá)到6.75、7.94和9.44萬臺(tái)（CAGR= 17.95%）。中功率激光切割機(jī)的平均單價(jià)為20萬元，高功率平均單價(jià)為60萬元，在 此基礎(chǔ)上所測(cè)算出的未來三年更新市場(chǎng)規(guī)模可分別達(dá)到200.47、242.97和305.58億 元，CAGR為21.97%。在更新替代效應(yīng)的作用下，激光切割機(jī)銷量還將維持中高速 增長，激光切割市場(chǎng)不斷擴(kuò)容，為其上游激光器行業(yè)創(chuàng)造巨大需求空間。

（二）焊接：低端手持焊性價(jià)比高，高端加工細(xì)分市場(chǎng)多點(diǎn)開花

激光焊接性能卓越，是高端精密制造的主流選擇。激光焊接利用高能量密度的激光 束輻射加熱工件表面，表面熱量經(jīng)由熱傳導(dǎo)向內(nèi)部擴(kuò)散，通過控制激光脈沖的寬度、 能量、峰值功率和重復(fù)頻率等參數(shù)，使工件熔化，形成特定的熔池。作為一種現(xiàn)代 焊接技術(shù)，激光焊接具有熔深大、速度快、變形小、對(duì)焊接環(huán)境要求不高、功率密 度大等優(yōu)勢(shì)，不受磁場(chǎng)的影響，不局限于導(dǎo)電材料，不需要真空的工作條件，焊接 過程中不產(chǎn)生X射線，因此被廣泛應(yīng)用于高端精密制造領(lǐng)域，尤其是動(dòng)力電池、新能 源汽車和3C消費(fèi)電子行業(yè)。

激光焊接設(shè)備在各細(xì)分領(lǐng)域滲透率提升，市場(chǎng)規(guī)模逐年攀升。2013-2018年，受益 于激光技術(shù)進(jìn)步和激光器價(jià)格下降，激光焊接設(shè)備在各行業(yè)滲透率不斷提高，疊加 下游新能源汽車、鋰電池、顯示面板，手機(jī)消費(fèi)電子等領(lǐng)域需求旺盛，國內(nèi)激光焊 接設(shè)備市場(chǎng)規(guī)?？焖僭鲩L，年復(fù)合增長率高達(dá)41.53%。2019年我國宏觀經(jīng)濟(jì)壓力加 大，受中美貿(mào)易摩擦、新能源汽車補(bǔ)貼退坡、消費(fèi)電子周期等影響，焊接設(shè)備市場(chǎng) 規(guī)模增速放緩。此次制造業(yè)處于上行周期，下游多個(gè)重要領(lǐng)域回暖，激光焊接市場(chǎng) 有望出現(xiàn)向上拐點(diǎn)。

在低端加工市場(chǎng)以性價(jià)比取勝，高端制造上突破傳統(tǒng)焊接工藝局限。激光焊接在低 端和高端加工市場(chǎng)上均有廣泛應(yīng)用。其中，在低端市場(chǎng)的主要產(chǎn)品為手持激光焊， 機(jī)器小巧、操作方便，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜不規(guī)則的焊接工序，主要用于焊接3mm以下金 屬和非金屬的板材，應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)殁k金、廚具、衛(wèi)浴、五金等輕工行業(yè)。在高端市場(chǎng) 上滿足下游廠商對(duì)于自動(dòng)化、安全性、精密性、產(chǎn)品良率、加工效率等的需求，具 有傳統(tǒng)焊接工藝無法企及的焊接效果，多用于動(dòng)力電池、汽車、消費(fèi)電子行業(yè)。

高焊接效率，低人力成本，手持激光焊經(jīng)濟(jì)效益顯現(xiàn)。從采購成本看，一臺(tái)手持激 光焊約為3萬元，是一臺(tái)傳統(tǒng)電弧焊的10倍有余。但激光焊的焊接效率約為電弧焊的 3倍，若項(xiàng)目產(chǎn)能需要3臺(tái)電弧焊，則1臺(tái)激光焊就可以滿足全部工作量，所需要的勞 動(dòng)力數(shù)量也為傳統(tǒng)工藝下的1/3，可以極大節(jié)省人力成本。以一個(gè)需要3臺(tái)電弧焊（對(duì) 應(yīng)1臺(tái)激光焊）的項(xiàng)目為例，采用激光焊可使年均總成本下降7.4萬元，經(jīng)濟(jì)效益顯 著。此外，激光焊能量損失小，滿足節(jié)能環(huán)保要求，在焊接效果及接頭質(zhì)量上也表 現(xiàn)更優(yōu)。

在手持激光焊市場(chǎng)空間測(cè)算上，認(rèn)為替代效應(yīng)是該市場(chǎng)擴(kuò)張的核心因素。從設(shè)備特 性和下游應(yīng)用看，手持激光焊主要占據(jù)的是傳統(tǒng)氬弧焊的市場(chǎng)份額。我們測(cè)算未來 10年手持激光焊對(duì)氬弧焊的替代規(guī)模，并采用如下假設(shè)：

（1）根據(jù)中國電焊機(jī)行業(yè)協(xié)會(huì)，主要企業(yè)電焊機(jī)產(chǎn)銷基本平衡，我們用電焊機(jī)產(chǎn)量 近似替代銷量，并假定未來10年，電焊機(jī)產(chǎn)銷增速維持2015-2019年的復(fù)合增速不 變，為13.53%。這一處理的目的主要在于剔除2020年疫情期間電焊機(jī)產(chǎn)銷短期異常 值的影響。

（2）氬弧焊機(jī)在電焊機(jī)銷售中的占比維持當(dāng)前水平不變，為5.6%。

（3）根據(jù)草根調(diào)研數(shù)據(jù)，2020年約有10%的氬弧焊被激光焊所替代，并假設(shè)未來 替代比率以每年0.5pct的速度提高。

（4）目前一臺(tái)激光焊平均單價(jià)為3萬元。由于激光器單價(jià)下降與手持激光焊工藝日 趨成熟，預(yù)計(jì)未來激光焊單價(jià)以每年5%的速度下降。

從測(cè)算結(jié)果看，到2025年，手持激光焊的市場(chǎng)規(guī)?？梢赃_(dá)到33.06億元，2030年達(dá) 到57.91億元。2019至2025年，市場(chǎng)規(guī)模復(fù)合增速為14.91%；2025-2030年，增速 為11.86%。目前，手持激光焊所使用的激光器多在1-3kW，這一市場(chǎng)的增長將為中 低功率激光器創(chuàng)造可觀的下游需求，銳科激光等國內(nèi)激光器企業(yè)可以在這一領(lǐng)域?qū)?現(xiàn)收入的快速提升。

和激光切割相比，激光焊接標(biāo)準(zhǔn)化程度更低，通用性差。由于焊接工件種類繁多， 焊接材料及部位多種多樣，焊接速度、強(qiáng)度要求不一，往往需要設(shè)計(jì)定制化的設(shè)備。 激光切割機(jī)在各應(yīng)用領(lǐng)域通用性強(qiáng)，差異性弱，而激光焊接機(jī)在各下游市場(chǎng)則具有 專用性，依用途不同還會(huì)采取不同焊接方式，例如汽車車身的焊接多采用釬焊，而 醫(yī)療器械的焊接則多采用熱傳導(dǎo)或激光傳導(dǎo)焊接。

因此，在對(duì)高端加工領(lǐng)域激光焊接設(shè)備的市場(chǎng)規(guī)模測(cè)算上，我們采取細(xì)分市場(chǎng)逐一 測(cè)算規(guī)模的策略。目前，激光焊接的主要應(yīng)用行業(yè)為動(dòng)力電池、汽車和消費(fèi)電子三 大板塊?；緶y(cè)算思路是通過下游應(yīng)用行業(yè)的固定資產(chǎn)投資額，結(jié)合激光焊接設(shè)備 在其中的比重，對(duì)未來10年各領(lǐng)域激光焊接設(shè)備需求市場(chǎng)進(jìn)行估計(jì)。

1.動(dòng)力電池

動(dòng)力電池由于焊接部位多、焊接難度大、精度要求高，傳統(tǒng)焊接方式難以滿足要求， 而激光焊接技術(shù)由于焊材損耗小、被焊接工件變形小、性能穩(wěn)定易操作、焊接質(zhì)量 及自動(dòng)化程度高，運(yùn)用于動(dòng)力電池焊接領(lǐng)域可大大提高電池的安全性、可靠性，延長電池使用壽命。激光焊接作為一個(gè)將正負(fù)極材料、隔膜和電解液等原材料化零為 整的融合制造過程，是整個(gè)動(dòng)力電池生產(chǎn)流程中的關(guān)鍵工藝。

根據(jù)Wind，2020年我國動(dòng)力電池裝機(jī)量為65.73GWh，2018-2020年CAGR為7.21%， 若未來保持這一復(fù)合增速不變，2030年動(dòng)力電池裝機(jī)量可達(dá)到131.82GWh。

據(jù)測(cè)算，到2025年，動(dòng)力電池激光焊的市場(chǎng)規(guī)?？梢赃_(dá)到55.85億元，2030年達(dá)到 105.46億元。2020至2025年，市場(chǎng)規(guī)模復(fù)合增速為16.26%；2025-2030年，增速為 13.56%。

2.汽車

汽車制造業(yè)是當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)中最大規(guī)模使用激光焊接技術(shù)的行業(yè)。激光技術(shù)主要用 于汽車白車身頂蓋焊接、多聯(lián)齒輪焊接、安全氣囊點(diǎn)火器焊接、傳感器焊接、電池 閥焊接等。激光焊接運(yùn)用于汽車，可以用更多的沖壓件代替鑄造件，減少搭接寬度 和一些加強(qiáng)部件，實(shí)現(xiàn)汽車輕量化，達(dá)到節(jié)能減排的目的；提高車身的裝配精度， 使車身的剛度提升，從而提高車身的安全性；降低車身制造過程中的沖壓和裝配成 本，減少車身零件的數(shù)目并提高車身一體化程度等。

同樣，我們假定未來10年汽車制造業(yè)固定資產(chǎn)投資額復(fù)合增速維持2015-2019年的 水平不變，為3.75%，剔除2020年疫情期間固定資產(chǎn)投資額短期異常值的影響。根 據(jù)焊接之家，在汽車制造業(yè)，制造裝備投資一般占固定資產(chǎn)投資25%，其中焊接設(shè) 備又占制造裝備投資的10%，由此可以測(cè)算出每年汽車焊接設(shè)備投資額。2020年， 激光焊接滲透率為20%，不妨假定滲透率以每年0.5pct的速度提高。

測(cè)算結(jié)果顯示，到2025年，汽車激光焊的市場(chǎng)規(guī)模可以達(dá)到74.94億元，2030年達(dá) 到100.09億元。2020至2025年，市場(chǎng)規(guī)模復(fù)合增速為9.88%；2025-2030年，增速 為5.96%。

3.消費(fèi)電子

近年來，隨著消費(fèi)電子市場(chǎng)競(jìng)爭愈發(fā)激烈，電子產(chǎn)品制造業(yè)對(duì)產(chǎn)品也提出了更高的 要求。傳統(tǒng)的加工方式容易導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、零件熔毀、難以形成正常熔核， 成品率低。激光加工在產(chǎn)品的體積優(yōu)化以及品質(zhì)提升方面起到了重大的作用，使產(chǎn) 品更輕巧纖薄，穩(wěn)固性強(qiáng)。目前，激光焊接主要應(yīng)用于電子產(chǎn)品的PCB、殼體、屏 蔽罩、USB接頭、導(dǎo)電貼片等，具有熱變形小、作用區(qū)域和位置精確可控、焊接品 質(zhì)高、能實(shí)現(xiàn)異種材料焊接、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)勢(shì)。

通過對(duì)低端制造以及高端制造各細(xì)分領(lǐng)域的市場(chǎng)規(guī)模測(cè)算，認(rèn)為到2025年，激光焊 接設(shè)備市場(chǎng)規(guī)?？梢赃_(dá)到192.01億元，2030年達(dá)到329.86億元。2020至2025年， 市場(chǎng)規(guī)模復(fù)合增速為15.87%；2025-2030年，增速為11.43%。對(duì)照Ofweek提供的 2020年以前市場(chǎng)規(guī)模數(shù)據(jù)，我們的測(cè)算與其差額均在10億元以內(nèi)，測(cè)算結(jié)果較為可 靠穩(wěn)健，具有一定現(xiàn)實(shí)依據(jù)。

其中，2030年以前，激光焊接設(shè)備最大消費(fèi)市場(chǎng)為汽車行業(yè)，2030年變?yōu)閯?dòng)力電池 行業(yè)，二者為激光焊接設(shè)備創(chuàng)造的市場(chǎng)容量均超過100億元。2025年以前，市場(chǎng)增 長最快的是手持激光焊，2025年以后變?yōu)橄M(fèi)電子激光焊。整體來看，高端制造領(lǐng) 域是激光焊的主戰(zhàn)場(chǎng)，其市場(chǎng)規(guī)模占比始終在80%以上，多采用高功率激光器，將 從需求端倒逼激光器的高功率化進(jìn)程，為激光器行業(yè)發(fā)展提供龐大市場(chǎng)容量。

（三）清洗、熔覆：響應(yīng)環(huán)保政策導(dǎo)向，新興工藝蓄勢(shì)待發(fā)

激光清洗性能出色，在環(huán)保和高精細(xì)化上尤為突出。激光清洗技術(shù)是利用納秒或皮 秒級(jí)的脈沖激光輻照待清洗的工件表面，使得工件表面瞬間吸收聚焦的激光能量， 形成急劇膨脹的等離子體，使其表面的油污、銹斑、粉塵渣、涂層、氧化層或膜層 等發(fā)生氣化或剝離，從而高效地清除表面附著物的清潔方式。傳統(tǒng)工業(yè)清洗方法包 括機(jī)械清洗法、化學(xué)清洗法和超聲波清洗法。和這些方法相比，激光清洗機(jī)具有環(huán) 保無污染、維護(hù)成本低、定位精確、自動(dòng)化程度高等優(yōu)勢(shì)。

朝大型化、高功率方向發(fā)展，著力擴(kuò)大應(yīng)用范圍。目前，激光清洗主要應(yīng)用在微電 子、文物保護(hù)、模具清洗、表面處理等領(lǐng)域，未來主要攻克方向是飛機(jī)、橋梁、船 舶、航天器等大型裝備領(lǐng)域。眼下制約激光清洗發(fā)展的主要因素之一是高功率清洗 設(shè)備制造技術(shù)不成熟，對(duì)大型裝備的清洗效率低下?，F(xiàn)在市場(chǎng)上普及的激光清洗設(shè) 備多為手持式，在小型模具清洗上較為靈活。隨著清洗設(shè)備逐漸朝大型化、高功率 方向發(fā)展，激光清洗有望打開大型裝備清洗市場(chǎng)，成為未來激光應(yīng)用市場(chǎng)的重要增長點(diǎn)。

提高效率與性價(jià)比是開拓激光清洗藍(lán)海市場(chǎng)的關(guān)鍵。據(jù)國際咨詢機(jī)構(gòu)Markets and markets數(shù)據(jù)，2019年，全球工業(yè)清洗市場(chǎng)規(guī)模為468億美元。就激光清洗這一分支， Reportlinker數(shù)據(jù)顯示，2019年全球激光清洗市場(chǎng)規(guī)模為6.14億美元，到2023年這 一數(shù)值預(yù)計(jì)將達(dá)到7.24億美元。雖然激光清洗設(shè)備擁有市場(chǎng)規(guī)模不斷上升的前景， 但其當(dāng)前滲透率還極低，僅為1.31%。影響激光清洗普及的因素除了功率外，還有 設(shè)備的性價(jià)比。激光器的降價(jià)、激光清洗技術(shù)的日趨成熟，以及環(huán)保政策的鼓勵(lì)推 進(jìn)，為激光清洗突破當(dāng)前技術(shù)與成本的局限創(chuàng)造了可能。

激光熔覆有望替代傳統(tǒng)涂層制備工藝。激光熔覆技術(shù)是利用高能激光束輻照，通過 迅速熔化、擴(kuò)展和凝固的方式，在基材表面形成一層具有特殊性能的材料，以彌補(bǔ) 基體所缺少的高性能。傳統(tǒng)涂層制備工藝，如硬鉻電鍍、熱噴涂、堆焊都有各自的 缺陷。硬鉻電鍍是當(dāng)前耐蝕、耐磨涂層制備最常用的技術(shù)之一，但是耗能較大；熱 噴涂加工過程中粉末材料與氣體消耗較大，材料利用率最大只有50%左右；堆焊常 用來生產(chǎn)高質(zhì)量、堅(jiān)固的涂層，但涂層一般過厚而耗費(fèi)大量材料。激光熔覆能克服 上述不足，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保、高效精準(zhǔn)、經(jīng)濟(jì)省材的涂層制備工作。

大型化以提升效率，小型化以提升精度。激光熔覆目前多應(yīng)用于航空航天、石油勘探、煤炭開采、電力行業(yè)等領(lǐng)域。上述領(lǐng)域?qū)α悴考阅芤蟾?，零部件長期處于 惡劣的工作環(huán)境中，容易因發(fā)生嚴(yán)重腐蝕、磨損而報(bào)廢失效。未來激光熔覆的發(fā)展 主要朝向兩條路徑：第一是實(shí)現(xiàn)大面積熔覆，伴隨高功率激光器的研制和激光光學(xué) 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，現(xiàn)階段無法克服的大面積熔覆工藝問題有望在未來得到解決；第二是 精細(xì)化原位修復(fù)，鑒于越來越多的原位修復(fù)需求出現(xiàn)，激光熔覆技術(shù)可以開辟新的 加工分支，生產(chǎn)高功率、小型化、精準(zhǔn)修復(fù)的設(shè)備。

高速激光熔覆完成一次技術(shù)突破，國產(chǎn)設(shè)備高功率進(jìn)程加快。自2017年我國機(jī)械總 院引進(jìn)一臺(tái)德國弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所研發(fā)的高速激光熔覆設(shè)備，高速激光熔 覆技術(shù)便引起了全行業(yè)關(guān)注，在我國實(shí)現(xiàn)了迅速發(fā)展。同功率條件下，高速激光熔 覆單位時(shí)間的熔覆面積是傳統(tǒng)激光熔覆的近10倍，極大提高加工效率與精度。

此外，國產(chǎn)激光熔覆設(shè)備高功率進(jìn)程也在逐漸加快。中科中美歷經(jīng)兩年自主研發(fā)， 先后在國內(nèi)首家推出2kW、4kW、6kW等中高功率的高速激光熔覆設(shè)備。目前，激 光熔覆在大部分應(yīng)用場(chǎng)景已能完成對(duì)傳統(tǒng)涂層制備的性能替代，但在性價(jià)比上還有 一定成長空間，未來若能實(shí)現(xiàn)有效的成本控制，替代效應(yīng)下市場(chǎng)規(guī)模的增長值得期 待。

三、價(jià)格戰(zhàn)破局：多渠道降低成本，毛利率穩(wěn)中求升

（一）短期：提高自制率，加快工藝升級(jí)，降低單瓦成本

新一輪價(jià)格戰(zhàn)在大功率連續(xù)激光器領(lǐng)域爆發(fā)。1996年IPG推出了10W工業(yè)級(jí)光纖激 光器和脈沖光纖激光器，用于打標(biāo)和微加工，銷售額超過100萬美元。2007年國內(nèi) 銳科激光和創(chuàng)鑫激光成立，并在5年時(shí)間內(nèi)突破光纖激光器技術(shù)壁壘，2013年掀起小功率脈沖激光器價(jià)格戰(zhàn)。

激光器價(jià)格下降，提高激光設(shè)備性價(jià)比，激光設(shè)備搶占傳統(tǒng)市場(chǎng)。對(duì)比2015-2020 年光纖激光器平均單價(jià)與激光設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)二者呈現(xiàn)此消彼長的關(guān)系， 即激光器價(jià)格下降，利于下游激光設(shè)備擴(kuò)大市場(chǎng)。2018年以來，光纖激光器功率段 上移，但平均單價(jià)并無上漲趨勢(shì)，表明高功率激光器降價(jià)幅度較大。

高功率激光器降價(jià)，尤其助于打開切割、焊接等高端加工市場(chǎng)。激光器在不同下游 的需求整體呈金字塔形。頂端為軍工、醫(yī)療、科研行業(yè)，對(duì)激光器性能有較高要求， 對(duì)價(jià)格不敏感；中端為高端制造、汽車、五金行業(yè)，多使用中高功率激光器，強(qiáng)調(diào) 激光器的性價(jià)比；低端為一般制造行業(yè)，偏好價(jià)格低廉的低功率激光器，可選擇的 激光器廠商多，競(jìng)爭充分。高功率激光器價(jià)格下降后，高端激光加工設(shè)備可以加快 對(duì)傳統(tǒng)加工設(shè)備的替代。據(jù)此前測(cè)算，高端加工市場(chǎng)中短期內(nèi)最有發(fā)展?jié)摿Φ那懈?和焊接市場(chǎng)未來3年復(fù)合增速分別可達(dá)到21.97%和18.96%。而激光器廠商也將受益 于下游需求的擴(kuò)大，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能和銷量的迅速增長。

國內(nèi)企業(yè)在勞動(dòng)力成本和售后服務(wù)上更具優(yōu)勢(shì)。目前激光器的生產(chǎn)由于工藝復(fù)雜、步驟繁瑣，仍然主要依賴技術(shù)工人的組裝，因此激光器行業(yè)具有勞動(dòng)密集型屬性。 2020年IPG所有員工中制造人員占比達(dá)到75%，且主要來自于美國、俄羅斯、德國 等勞動(dòng)力成本較高的地區(qū)，相比國內(nèi)企業(yè)而言在勞動(dòng)力成本方面具有一定劣勢(shì)。國 內(nèi)企業(yè)售后體系完善，響應(yīng)速度快。銳科基本形成了覆蓋全國，輻射全球的服務(wù)體 系，并提出“8小時(shí)內(nèi)提出解決方案，48小時(shí)內(nèi)工程師現(xiàn)場(chǎng)維修”的承諾。

1.不斷推進(jìn)垂直一體化，提升核心零部件自制率

近年來國內(nèi)主要激光器公司均通過向上游垂直整合，提高核心零部件自制率，以此 降低成本，保證生產(chǎn)的獨(dú)立性和穩(wěn)定性。銳科激光通過技術(shù)研發(fā)和并購，掌握增益 光纖、泵浦源、傳輸光纜、合束器等關(guān)鍵零部件的生產(chǎn)技術(shù)，零部件自制率水平位 列國內(nèi)第一。雖然掌握技術(shù)，但受限于公司產(chǎn)能，目前公司部分元器件仍需要外購。

零部件成本降低是近年來銳科降本增利的重要原因。2016-2017年公司光纖激光器主要原材料的價(jià)格呈明顯的下降趨勢(shì)，推動(dòng)公司毛利 率顯著提升。零部件成本的降低一方面歸功于自產(chǎn)率提升，另一方面也有國內(nèi)光纖 激光器配套元器件生產(chǎn)企業(yè)增加、元器件采購價(jià)格下降的因素。

接下來，我們測(cè)算銳科在當(dāng)前盈利水平下自制率提升所能帶來的成本下降幅度。銳 科各零部件當(dāng)前自制率與理想自制率的數(shù)據(jù)均是對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈上下游調(diào)研大致估測(cè)。零 部件的外購成本自銳科激光招股書與創(chuàng)鑫激光招股書綜合整理得到。自制成本數(shù)據(jù) 除部分取自銳科激光招股書外，其余由相關(guān)元器件主要廠商毛利率情況推測(cè)而知。 2020年度，銳科激光總營業(yè)成本為16.43億元，假定各零部件成本占總成本比重維持 2017年（招股書所披露的最近年份）的水平不變，可以近似獲得當(dāng)前自制率下的各 零部件成本。理想自制率下的各零部件成本則由表格中的模型嚴(yán)格推算得到。

據(jù)測(cè)算，在理想自制率下，零部件總成本較當(dāng)前可下降20.25%。其中，泵浦源成本 下降幅度最大，為36.30%。零部件自制率的提高可以成為未來銳科控制成本的重要 手段。

此外，我們還進(jìn)行了不同自制率下，毛利率對(duì)于價(jià)格和銷量的敏感性分析。價(jià)格戰(zhàn) 會(huì)使激光器價(jià)格發(fā)生下調(diào)，同時(shí)下游應(yīng)用市場(chǎng)的擴(kuò)張也會(huì)帶來銷量的上漲。在敏感 性分析中，我們選擇的基期為2020年度，并做出如下假定：

（1）營業(yè)成本中，直接材料成本占比為80%，制造費(fèi)用成本占比為12%，直接人工 成本占比為8%。

（2）直接材料成本與銷量同比例增長；直接人工成本與銷量成比例增長，增速為后 者的1/2；制造費(fèi)用成本不隨銷量的變動(dòng)而變動(dòng)。

結(jié)果顯示，若維持當(dāng)前自制率，當(dāng)價(jià)格下調(diào)10%時(shí)，公司毛利率水平在20%左右， 與當(dāng)前29.07%的毛利率之間存在較大差距；當(dāng)價(jià)格下調(diào)20%時(shí)，公司毛利率水平僅 有10%；當(dāng)價(jià)格下調(diào)30%時(shí)，公司毛利率接近0，生產(chǎn)經(jīng)營面臨較大風(fēng)險(xiǎn)。若提高自 制率到理想水平，當(dāng)前價(jià)格與銷量下的毛利率可達(dá)到43.43%，高于當(dāng)前毛利率超過 14 pct；即便價(jià)格下調(diào)20%，毛利率也高于當(dāng)前水平；當(dāng)價(jià)格下調(diào)30%時(shí)，毛利率 仍有20%左右。因此，加快垂直整合，提高核心零部件自制率，是銳科等激光器廠 商短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)降本增利的最主要手段，也是國內(nèi)廠商在價(jià)格戰(zhàn)中取得優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵。

2.單模激光器取代多模激光器，極大減少元器件用量

多模激光器由多個(gè)單模激光器組成，總功率與單模的功率和數(shù)量成正比。同等功率 下，若用單模對(duì)多模進(jìn)行技術(shù)性迭代，可以大大減少元器件用量，起到壓縮成本的 作用。假設(shè)一臺(tái)3kW多模激光器由三臺(tái)1kW單模激光器通過合束組成，則其含有的 光纖光柵的數(shù)量至少為6個(gè)（每臺(tái)單模激光器的諧振腔均由2個(gè)光纖光柵組成）；摻 雜光纖也至少包含三根。若激光器的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制為多級(jí)放大系統(tǒng)，則需用的元器件數(shù)量還會(huì)更多。而對(duì)于一臺(tái)3kW單模激光器，其本身不再拆解為更小的激光器單 元，所用的光纖光柵、增益光纖也為多模激光器的1/3。激光器內(nèi)部使用的其他元器 件也會(huì)幅度不一地減少，從而顯著壓縮激光器的體積與成本。

高功率單模激光器對(duì)有源光纖技術(shù)要求較高。盡管單模激光器較多模在成本上優(yōu)勢(shì) 明顯，但在高功率產(chǎn)品制造上，目前多模合束工藝還是更為普遍的選擇。這主要是 因?yàn)閱文＜す馄鲗?duì)于所使用的摻雜有源光纖技術(shù)要求更高，使得高功率單模激光器 在生產(chǎn)上具備更大難度。單模激光器中采用的是纖芯直徑較小的單模光纖，將單模 系統(tǒng)提升到較高功率時(shí)可能導(dǎo)致光纖中激光功率密度（即單位光纖體積內(nèi)的功率） 提高，熱負(fù)載增加，引發(fā)許多非線性光學(xué)效應(yīng)，使得光纖更容易受損而燒壞。

除了可以有效壓縮成本外，單模激光器性能更佳，在切割、焊接等領(lǐng)域效率更高。 在高功率光纖激光器中，單模系統(tǒng)亮度更高，可以聚焦至幾微米到最高的強(qiáng)度；焦 深更大，最適合遠(yuǎn)程加工。在切割應(yīng)用中，光纖激光器的聚焦光斑會(huì)顯著影響切割 質(zhì)量，而單模焦點(diǎn)處能量密度更高，光束質(zhì)量更優(yōu)，切割效率和效果都好于多模。 據(jù)創(chuàng)鑫激光對(duì)單模5kW和雙模6kW的比較分析，單?？蓪?-4mm薄板不銹鋼切割效 率提高8%-87%，將1-2mm碳鋼薄板切割效率提高60%，并節(jié)省能耗25%。

在焊接應(yīng)用中，單模激光焊接具有更大的熔深、更大的深寬比、更小的熱影響區(qū)， 且焊縫上下寬度差?。ǜ咏匦魏缚p形貌）。同時(shí)，和多模激光器相比，單模在 焊接紫銅等高反材料時(shí)表現(xiàn)出良好的適應(yīng)性，不容易因高反射率而對(duì)激光器產(chǎn)生不 可逆的破壞；在鋁合金焊接上可以有效減少熔化時(shí)間，避免焊縫產(chǎn)生氣孔和裂紋。

單模功率的提升，還可以促進(jìn)超高功率激光器的研發(fā)和制造。目前國內(nèi)最高功率的 單模光纖激光器可以達(dá)到6kW，隨著光纖和激光器制造工藝的不斷升級(jí)，這一功率 上限還可以被不斷突破，推進(jìn)高功率激光器領(lǐng)域單模取代多模的進(jìn)程。激光器的少 模塊化趨勢(shì)將幫助企業(yè)有效抑制成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量和效能。并且單模塊功率越大， 在集成萬瓦超高功率激光器時(shí)所需的模塊就越少，結(jié)構(gòu)更緊湊，合束效率更高，性 能更穩(wěn)定。而超高功率激光器的推出將拓寬下游應(yīng)用領(lǐng)域，擴(kuò)大下游需求，有利于 激光器企業(yè)的成長。

（二）長期：參與中高端市場(chǎng)角逐，搶占市場(chǎng)份額，提高議價(jià)能力

較國外產(chǎn)品，國產(chǎn)激光器單瓦成本下降更快，國產(chǎn)化程度不斷加深。目前，IPG激 光器已基本實(shí)現(xiàn)自產(chǎn)，以激光芯片為例，2020年激光芯片成本較2009年降幅高達(dá) 85%，年復(fù)合降速為15.84%。這一零部件成本的下降一方面是由于自制率的提升， 另一方面是因?yàn)榧す庑酒瑢儆诩呻娐?，存在摩爾定律現(xiàn)象，集成度不斷提升的同 時(shí)成本不斷下降。但據(jù)我們的測(cè)算，國產(chǎn)激光器單瓦成本下降更快，激光器國產(chǎn)化 程度不斷加深。

測(cè)算中使用的國產(chǎn)與進(jìn)口激光器均價(jià)取自《2020中國激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》，并選取 銳科和IPG作為國產(chǎn)和海外廠商的代表。在各個(gè)功率段，我們假設(shè)廠商僅銷售該功率 段的產(chǎn)品，并用連續(xù)激光器業(yè)務(wù)收入除以單瓦均價(jià)，將銷售額折算為銷售瓦數(shù)。最 后，用業(yè)務(wù)成本除以銷售瓦數(shù)即可得到各功率段下的單瓦成本。2020年IPG連續(xù)激光器營業(yè)收入為48.75億元， 公司綜合毛利率為44.89%，由此我們推算IPG連續(xù)激光器收入成本為26.27億元。

從測(cè)算結(jié)果看，在千瓦級(jí)高功率激光器領(lǐng)域，國產(chǎn)品牌較進(jìn)口單瓦成本的降幅隨瓦 數(shù)的增加而提高。在6kW激光器上單瓦成本降幅最大，為27.27%。但在10kW激光 器上單瓦成本降幅僅有7.85%，表明在萬瓦級(jí)激光器領(lǐng)域，國外品牌工藝優(yōu)勢(shì)更大， 縮小了海內(nèi)外單瓦成本的差距。

各功率段國產(chǎn)化率普遍提升，中高端市場(chǎng)進(jìn)口品牌仍占優(yōu)。國產(chǎn)激光器單瓦成本低， 以其高性價(jià)比在絕大多數(shù)下游應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)口產(chǎn)品的有效替代，各功率段激光 器的國產(chǎn)化率不斷提高。但據(jù)光電匯光子產(chǎn)業(yè)研究中心的調(diào)研結(jié)果，在高功率的切 割、焊接、清洗、熔覆等領(lǐng)域，進(jìn)口品牌擁有更高的市占率和客戶認(rèn)可度。這主要 是因?yàn)镮PG、相干等國外公司能基于更長時(shí)間的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)積累，為客戶提供完整、 可靠的光學(xué)解決方案，解決加工工藝上的難題。

以激光切割為例，激光切割解決方案的關(guān)鍵在于光纖激光器和匹配的切割頭。在光 纖激光器方面，IPG采用了側(cè)抽運(yùn)雙包層專利技術(shù)，以簡潔的機(jī)制、極高的效率將多 模二極管光轉(zhuǎn)換為單模光纖激光器的光。而在包層抽運(yùn)中，則采用了多模抽運(yùn)光纖 和單模摻雜芯光纖實(shí)現(xiàn)“全光纖”結(jié)構(gòu)，大幅提高了激光光束質(zhì)量和效率。從器件 穩(wěn)定性看，IPG的單芯結(jié)二極管壽命超過10萬小時(shí)。在切割頭方面，涉及鏡片鍍膜 工藝、光路設(shè)計(jì)、冷卻系統(tǒng)和電機(jī)定位，每一項(xiàng)都是精密技術(shù)。

銳科激光等國內(nèi)企業(yè)奮起直追，在中高端市場(chǎng)廣泛布局。銳科通過自主研發(fā)、技術(shù) 創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)并購等方式，逐漸提高自制率，有望實(shí)現(xiàn)與IPG相同的快速發(fā)展模式，通 過規(guī)模降低成本，形成規(guī)模、性價(jià)比和品牌優(yōu)勢(shì)向下擠壓，擴(kuò)大低端市場(chǎng)份額。同時(shí)，銳科在中高端市場(chǎng)也進(jìn)行廣泛布局，通過技術(shù)追趕、本土優(yōu)勢(shì)和組織優(yōu)勢(shì)向上 延伸，力圖打破IPG等海外廠商的技術(shù)壁壘，參與中高端市場(chǎng)份額。近年來，銳科激 光器的應(yīng)用場(chǎng)景不斷外擴(kuò)，打標(biāo)、切割、焊接、清洗、熔覆、精密加工均可實(shí)現(xiàn)， 基本覆蓋了IPG的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。

銳科產(chǎn)品種類豐富，在齊全度上已經(jīng)與IPG比肩。公司主要產(chǎn)品包括10W至2000W 的脈沖光纖激光器；10W至30000W的連續(xù)光纖激光器；75W至450W的準(zhǔn)連續(xù)光纖 激光器；80W至8000W的直接半導(dǎo)體激光器等。超快激光器方面主要產(chǎn)品包括100W 紅外皮秒激光器、50W綠光皮秒激光器、30W紫外皮秒激光器、20W飛秒激光器、 266nm激光器、2mJ大能量激光器等。IPG的激光器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)則包括連續(xù)激光器、脈 沖激光器、準(zhǔn)連續(xù)激光器。

縱向深耕切割和焊接，有效突破通訊、先進(jìn)科學(xué)和醫(yī)療。根據(jù)美國IPG公司的預(yù)測(cè)， 未來高功率切割和焊接、醫(yī)療、遙感、非金屬材料微加工將成為新的增長點(diǎn)，到2023 年高功率切割和焊接將成為激光設(shè)備的最大應(yīng)用領(lǐng)域。搶占高端市場(chǎng)需要在切割和 焊接方案提供上深入耕耘，提高激光加工性能和替代性。

成本與價(jià)格兩端雙重發(fā)力，毛利率穩(wěn)中求升。毛利=價(jià)格-成本，毛利的變化取決于 成本和價(jià)格的變化。成本變化分為緩慢下降和大幅下降。前者一般由采購價(jià)格下降、 自動(dòng)化程度、管理水平及核心元器件自制比率提升導(dǎo)致，而后者需要依賴公司在核 心元器件或工藝方面的技術(shù)突破。在高功率激光器領(lǐng)域，提高自制率、用單模取代 多模是短期降低成本、提高毛利的主要方式。隨著激光行業(yè)的不斷發(fā)展，未來行業(yè) 或部分企業(yè)出現(xiàn)革命性技術(shù)創(chuàng)新，則能帶來成本更大幅度的下降。

價(jià)格變化也分為緩慢下降和大幅下降。同功率激光器隨著成熟度、下游客戶結(jié)構(gòu)、 消費(fèi)結(jié)構(gòu)、使用需求等變化價(jià)格緩慢下降。而如果市場(chǎng)競(jìng)爭加劇，公司進(jìn)行主動(dòng)調(diào) 價(jià)，打價(jià)格戰(zhàn)，會(huì)使得價(jià)格大幅下降。價(jià)格戰(zhàn)期間，成本壓得更低的企業(yè)能提高低 端市場(chǎng)占有率。對(duì)于中高端市場(chǎng)，還要依靠技術(shù)進(jìn)步提高產(chǎn)品質(zhì)量，與進(jìn)口品牌形 成競(jìng)爭。兩類市場(chǎng)份額的同步提高，將利于企業(yè)培育品牌，構(gòu)筑護(hù)城河，進(jìn)一步提高議價(jià)權(quán)，使得價(jià)格戰(zhàn)后高功率激光器價(jià)格降幅減慢，甚至走平和略有回調(diào)，保證 長期高毛利率的維持。

四、重點(diǎn)公司：產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)、市場(chǎng)定位有所不同

（一）柏楚電子：上游激光切割控制系統(tǒng)龍頭

柏楚電子是國內(nèi)激光切割控制系統(tǒng)領(lǐng)域龍頭，從2012年起深耕該領(lǐng)域，各方面技術(shù) 保持國內(nèi)領(lǐng)先，與國外同行相比已基本接近，同時(shí)產(chǎn)品可用性更優(yōu)。2019年在國內(nèi) 中低功率、高功率激光切割控制系統(tǒng)中市場(chǎng)份額分別達(dá)到60%和10%。2020年公司 實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤3.71億元，同比增長50.46%。

輕資產(chǎn)、重研發(fā)，盈利能力強(qiáng)。公司將資源投入技術(shù)含量較高的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而將其 余環(huán)節(jié)外包，采取輕資產(chǎn)的運(yùn)營模式，保障了公司較強(qiáng)的盈利能力。2016年至2020 年，公司實(shí)現(xiàn)了5年5倍業(yè)績?cè)鲩L，營業(yè)收入由1.22億元增長至5.71億元，凈利潤由 0.75億元增長至3.71億元。在整體業(yè)務(wù)規(guī)?？焖僭鲩L的同時(shí)，公司毛利率與凈利率 實(shí)現(xiàn)了高位穩(wěn)定，分別保持80%和60%左右。

（二）銳科激光：國內(nèi)光纖激光器龍頭

光纖激光器龍頭，產(chǎn)品線布局全面。銳科激光是國內(nèi)光纖激光器龍頭，2020年國內(nèi)市占率達(dá)到24.40%，僅次于IPG。公司產(chǎn)品主要包括連續(xù)和脈沖光纖激光器兩大類， 覆蓋10W低功率到30KW超高功率。2020年?duì)I收23.17億元，同比增加15%，在疫情 的影響下仍保持一定韌性。

零部件自制比例高，隨市占率提升利潤率有望重回高點(diǎn)。銳科激光通過自主研發(fā)和 垂直整合，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵零部件自產(chǎn)，在2016-2018年實(shí)現(xiàn)了盈利能力的大幅提高，2018 年凈利率達(dá)到30%。受行業(yè)競(jìng)爭加劇影響，18H2以來激光器企業(yè)盈利能力普遍受到 影響，但公司通過工藝進(jìn)步、自制率提升，當(dāng)前利潤率有探底回升的趨勢(shì)。

（三）創(chuàng)鑫激光：激光器國產(chǎn)市占率第二

公司成立于2004年，是國內(nèi)首批成立的光纖激光器制造商，主要產(chǎn)品為光纖激光器 和直接半導(dǎo)體激光器。公司致力于成為 國產(chǎn)超高功率工業(yè)激光器開拓者。2019年，國內(nèi)最高功率5000W單模塊連續(xù)光纖激 光器、首款35000W多模連續(xù)光纖激光器上市。2020年，推出國產(chǎn)首臺(tái)40000W光纖 激光器、國產(chǎn)首款EtherCAT總線型萬瓦激光器。

（四）IPG 光電：全球激光器行業(yè)領(lǐng)跑者

IPG由其董事長兼首席執(zhí)行官Valentin Gapontsev博士于1990年創(chuàng)立的，2006年在 納斯達(dá)克上市，是全球第一家實(shí)現(xiàn)光纖激光器產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)。2020年，IPG實(shí)現(xiàn)營 業(yè)利潤82.83億元，是全球最大的光纖激光器廠商。但近幾年受到國產(chǎn)廠商的沖擊， 其中國市占率持續(xù)下降。

受益于自產(chǎn)零部件和產(chǎn)品大功率導(dǎo)向，公司毛利率長期維持高水準(zhǔn)。IPG2004年毛 利率30%，通過向上垂直整合，零部件100%自制。2010年毛利率達(dá)到54%，之后 整合并購超快、紫外等激光器，進(jìn)行橫向擴(kuò)張，毛利率長期維持在54%左右。IPG 生產(chǎn)最廣泛的光纖激光器組合，用于工業(yè)、半導(dǎo)體、儀器儀表、醫(yī)療、科學(xué)、國防 和娛樂應(yīng)用。在高端加工領(lǐng)域，IPG憑借技術(shù)、品牌和質(zhì)量形成護(hù)城河，充分享受大 功率激光細(xì)分行業(yè)高毛利的紅利，盈利水平較高。