创投观察 |从全球激光产业竞争格局与下游新兴应用看中国厂商崛起契机与发展路径

来源:华创电子耿琛团队    关键词:激光产业,, 光纤激光器,    发布时间:2019-01-15

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摘要:

1、从海内外龙头厂商十年数据看当前国内激光产业发展态势:

中短期经济波动致使下游资本开支收缩,技术本质确保长期向上内在驱动力。回顾09年至今全球激光产业龙头近10年季度数据,产业规模整体呈周期性波动向上趋势,以IPG、相干、大族、华工为代表的海内外龙头公司季度营收稳步上行;另一方面,季度同比数据显示全球激光产业规模历经09H2-10H1、17H1-18H1两次较大幅度提升后(切割市场渗透、宏观加工及消费电子创新需求向好),目前受工业制造宏观周期、终端产品创新周期、中美 贸易战等多因素叠加影响,当前产业处于相对低迷阶段。但我们应注意到,国内龙头设备厂商依托客户拓展及产品升级,不断进驻新应用领域(LED、PCB、EV、OLED、半导体)等,在全球激光产业大周期背景下,有望重复自身成长小周期;以锐科为代表的国产激光器厂商于18年开始逐步突破3300W及6000W等中高功率市场,虽遭遇海外龙头价格竞争策略,但规模化量产与原材料自制比例提升,有望同步降低成本价格,提升下游渗透速度。国内从激光晶体、激光器到激光及配套自动化设备短期产业波动,中长期向上发展趋势不变。

2、从全球激光产业竞争格局看中国厂商崛起契机与发展路径:

对于激光器厂商而言,技术积淀仍为市场竞争第一要素,国内市场中低功率产品竞争格局已基本稳定,但在高价值量的高功率激光器产品,国内厂商整体仍处于起步爬坡阶段,国产替代趋势确定的同时,量产品质及客户认可度的提升是避免陷入被动价格战的关键;其次,原材料自制率及产能瓶颈有望逐步解决,从而在产业链垂直一体化方面得以与IPG外资厂商处于同一竞争平台,成本优势有望更加凸显;再次,争取导入大客户是提升全球及国内市占率及体现规模优势无法绕开的关键一环;我们认为在未来3-5年国内龙头光纤激光器厂商有望对IPG等海外龙头加速替代,半导体激光器作为效率更佳产品,亦有望取得可观进展,建议持续跟踪国内主流激光器厂商高功率产品量产及客户进度。

对于激光设备集成商而言,宏观经济周期性波动之下,我们认为国内厂商会更加注重与潜在新兴客户的挖掘与绑定,如EV、OLED、半导体等增量市场领域;同时,我们认为以大族激光为代表的厂商自动化配套设备定制方案解决能力,长期来看将是决定客户端认可度及毛利率优势的关键因素;中高功率激光器自制能力作为降低成本及提高供应链话语权的有效手段,仍值得重点跟踪;再次,我们认为历经17年宏观需求与苹果为代表的消费电子同步共振,国内龙头厂商业绩持续超预期之后,18H2-19H1高中低功率需求同步收缩探底,可适时展望伴随技术突破及产能提升,成本下行推动多领域应用渗透趋势下,19H2-20年宏观加工需求端边际改善,以及5G带动消费电子新一轮创新周期对激光设备的需求升级。

3、风险提示:

激光切割及焊接市场需求不及预期;消费电子创新升级不及预期



正文:

一、短期经济波动致使下游资本开支收缩,中长期受益技术及效率优势持续渗透

激光产业:回顾09年至今全球激光产业龙头近10年季度数据,产业规模整体呈周期性波动向上趋势,以IPG、相干、大族、华工为代表的海内外龙头公司季度营收稳步上行;另一方面,季度同比数据显示全球激光产业规模历经09H2~10H1、17H1~18H1两次较大幅度提升后(切割市场渗透、宏观加工及消费电子创新需求向好),目前受工业制造宏观周期、终端产品创新周期、中美 贸易战等多因素叠加影响,当前产业处于相对低迷阶段。但我们应注意到,国内龙头设备厂商依托客户拓展及产品升级,不断进驻新应用领域(LED、PCB、EV、OLED、半导体)等,在全球激光产业大周期背景下,有望重复自身成长小周期;以锐科为代表的国产激光器厂商于18年开始逐步突破3300W及6000W等中高功率市场,虽遭遇海外龙头价格竞争策略,但规模化量产与原材料自制比例提升,有望同步降低成本价格,提升下游渗透速度。国内从激光晶体、激光器到激光及配套自动化设备短期产业波动,中长期向上发展趋势不变。

(一)激光行业:技术及产品导向型产业,短期受宏观经济波动,长期受益技术本质持续渗透

激光产业链概况:融光机电为一体,下游需求广泛而分散。行业上游为激光器及其所需的光学材料、光学元器件等,决定了激光设备的性能与成本。激光晶体及光学元器件市场发展平稳,福晶科技为激光晶体龙头,II-VI是领先的光学器件厂商。激光器市场竞争激烈,国外以IPG、相干为代表的厂商占据了较大份额,尤其在高端领域;国内以锐科激光为代表的厂商近两年发展迅速。激光加工设备的代表厂商有通快、大族激光、华工科技等。行业下游应用广泛而分散,涉及电子制造、工业加工、通信、医疗美容、科研、服装纺织、军事、航空航天、轨道交通及船舶制造,仪器仪表等领域。

激光行业市场规模整体维持增长态势,激光加工设备占比扩大。据OFweek数据,全球激光器市场规模从2012年87.3亿美元到2017年113.3亿美元,年复合增长5.35%,2017年同比增速达8.9%,预计未来仍将保持10%左右增长。其中2017年全球工业激光器市场规模约为50亿美元。在品类繁多的激光设备市场中,我们重点关注与激光加工设备相关的市场。2017年全球激光加工设备市场规模约为170亿美元,国内市场规模约为全球的33%左右,即56亿美元左右。在应用领域中,材料加工与通信占比最大,分别高达41.3%和35.2%,且近年来材料加工占比不断扩大。

激光行业高技术壁垒的特点加速技术、人才和资本等优势向头部集中。激光行业马太效应明显,龙头的优势一旦形成,与其他厂商差距往往会拉开。从国外激光厂商的发展史可以看出,龙头往往先是以雄厚的技术积累和产业链整合能力为基础,而后通过系列收购不断完善技术和产品布局,最终在细分领域可能形成寡头垄断局面。据OFweek与Strategies Unlimited提供的市场规模与份额数据推算,当前全球工业激光市场(含激光器、激光设备等)规模约在200亿美元以上。根据各厂商2018年业绩指引与估计,从行业整体的集中度来看,激光市场前5大厂商约占51%的市场份额。

回顾2009年至今全球激光产业龙头近10年季度数据,产业规模整体呈周期性波动向上趋势。以IPG、相干、大族、华工为代表的海内外龙头公司季度营收稳步上行;另一方面,季度同比数据显示全球激光产业规模历经09H2~10H1、17H1~18H1两次较大幅度提升后,目前受工业制造宏观周期、终端产品创新周期、中美 贸易战等多因素叠加影响,当前产业仍处于相对低迷阶段。

(二)激光技术:宏观加工及微加工需求,工业自动化升级优势选择

自上世纪60年代诞生以来,激光以优良的特性被广泛应用于工业制造、通信、医学、科研、军事等领域,催生了各领域的工艺升级。

激光器是激光设备的“心脏”,能直接影响到设备的切割效率、切割质量、使用寿命等,约占激光设备成本的30%-60%。激光器的主要构成是激励源(又称泵浦源)和工作物质,分别用于提供能量和创造条件、放大并保持激光。谐振腔能使激光具有良好的方向性和相干性。激光器可以从多种不同的维度分类,常见是按工作物质分类:有固体、光纤、气体、半导体激光器等;按输出波长分类,有红外、紫外、可见光(主要为蓝光、绿光)激光器等;按功率分类,有高/中/低(大/中/小)功率激光器,但不同工作物质对具体功率大小的定义不同;按脉冲宽度(即脉冲时间长短、频率)分类,有皮秒、飞秒超快激光器;按激励方式,有光、电、化学激励等。

按激光器类型划分,我们重点关注成长性较好的光纤激光器,据OFweek数据,目前其市场份额最高,达36%以上。在材料加工细分中,打标的规模增速逐渐放缓,而微加工和高功率加工近两年增速显著。

(三)国内市场:价格下行推动渗透加速,聚焦从高功率产品到新兴应用领域的国产化趋势

国内龙头实力渐强,国产化替代为其发展提供成长空间。近几年国内厂商的技术进步显著。以光纤激光器龙头锐科激光为例,其6kW以下产品性能已接近国际领先水平,并具备更高性价比。再以国内光纤激光器市场为例,据中国产业信息网数据(按销售台数计), 2017年国内光纤激光器低功率市场已基本实现国产化(97%),中功率市场国内企业略占优势(60%),而高功率市场国产化率十分有限(11%),也将成为未来国内光纤激光器企业重点攻克的方向。

国内切割市场渗透率有望进一步提升,焊接市场也有望兴起。由于国内传统制造业相较于欧美在质量、精度、复杂程度上都较低,基于期初投资成本的考虑,许多下游厂商不会考虑改用激光工艺。随着制造业转型升级,未来对生产工艺的新要求将促使激光工艺的渗透率不断提升。以车身焊接为例,欧美厂商的激光工艺渗透率已达到80%以上,而国内仅有20%左右。此外,新能源电池需求的增长也将促使激光焊接市场的兴起。

二、激光晶体:生产工艺壁垒高,受益于微加工需求增长带动

晶体用于控制和改变激光器输出的激光波长。激光波长取决于激光晶体中的激活离子,不同的激活离子可产生不同波长或不同种类的激光。激光晶体用于产生固定波长的激光,常见的有Nd:YAG和Nd:YVO4。非线性光学晶体具有非线性光学效应,可使激光“频率转换”或“变频”,从而改变输出激光的波长,拓展了激光的应用领域,满足了人类对多种波长激光的需求。目前应用最广泛的非线性光学晶体有 LBO、BBO、KTP等。

晶体行业壁垒高,市场相对稳定。根据智研咨询数据,2014年全球晶体市场规模达到5.96亿美元,行业增速在5%左右,并稳步提升。我们预计2017年该行业规模已突破7亿美元,增速在6%左右。用于激光器的晶体属于技术密集型、资金密集型、高技能劳动力密集型产业。由于晶体生长缓慢,其研发周期可能长达数年甚至数十年,投入巨大,因此行业具有较高的壁垒,龙头企业地位相对稳固。

晶体需求弹性大,微加工领域的固体激光器需求增加有望带动其增长。晶体主要应用于固体和光纤激光器,占激光器总价值约5%,其中占固体激光器总价值约10%。固体紫外激光器需要多块晶体倍频以达到理想的波长输出。此外由于各类晶体的使用寿命一般短于激光器使用寿命(受环境影响较大),以福晶为例,主要产品LBO、BBO、KTP、Nd:YVO4等品质保证期均为“一年内正常使用”,因此需定期更换晶体,赋予了晶体需求更大的弹性。

三、激光器:中高功率激光器本土化趋势延伸,关注原材料自制率、大客户拓展、产品升级等关键竞争要素

中高功率激光器本土化趋势延伸,关注原材料自制率、大客户拓展、产品升级落地等国产替代关键竞争要素。国内光纤激光器市场来看,中小功率领域国产厂商依托性价比及服务响应等优势已基本占据主力地位,成本及产品价格逐步平稳,18H2以来需求偏弱态势下,中高功率领域产品作为海外龙头核心利益区间,价格竞争逐步加剧。当前时点展望,未来国产激光器厂商主要聚焦点在于:原材料端来看,对比海外龙头,国内龙头厂商锐科等各环节原材料自制率及产能仍有充分提升空间;产品规格来看,受益于价格竞争,未来国内3300W及以上中高功率领域激光器出货量有望边际加速提升;产品类型来看,关注龙头厂商半导体激光器等新品拓展及客户端进度。我们认为,激光器国产化趋势已经确立,但需求偏淡态势下,中短期应当跟踪下游订单边际改善迹象,同时关注海内外龙头厂商为争取份额可能采取的价格竞争策略,以及产品升级叠加原材料自制率提升下的毛利率走势。

(一)光纤激光器:成本规模化可控,中高功率切割与焊接市场主流应用产品

全球光纤激光器市场增长较快,工业应用占比显著提高。根据前瞻产业研究院数据,全球光纤激光器市场规模从2013年的8.41亿美元增长到2017年的20.39亿美元,年复合增长率达24.78%。其占工业激光器市场比重近年来也接近50%,对部分其他类型激光器的替代也逐步显现。其中,亚太地区为光纤激光器的主要市场。

光纤激光器在宏观加工领域拥有显著优势。结构简单、转换效率高、光束质量好、维护成本低、散热性能好等特点使其成为高功率焊接及切割应用的新趋势,并逐步替代CO2和固体激光器在该领域的应用。高功率光纤激光器具有的显著特点是:高亮度,可以聚焦至几微米到最高的强度;同时又拥有最大的焦深,这使它们最适合远程加工。同时该领域有较高的技术壁垒,目前IPG是全球光纤激光器领域龙头,具有最高单模20kW,多模100kW且最高可达500kW的光纤激光器。

国内商用光纤激光器最高功率受国家控制,产品差异主要体现于功率稳定性。虽然生产数万瓦的超高功率光纤激光器的技术已经存在,但主要应用于国防军事。目前国内商用光纤激光器功率一般不会不超过12kW,已能满足绝大多数工业制造的需求,其中6kW以下需求量最大。光纤激光器功率上限的提升取决于国家政策的放宽,而功率稳定性、光衰减情况等性能则成了同类型产品间竞争的关键因素,即能否维持在恒定的功率并将波动降到最低,以及尽可能降低光衰减,这也是光纤激光器制造领域最尖端技术之一。

光纤激光器行业总体发展趋势及相关领域可以概括为:

1.向更高功率、更高亮度发展:大型工业制造,如船舶、航天等;科研、军事等;

2.向高平均功率、高峰值功率的脉冲光纤激光器发展:激光深雕、激光清洗等;

3.向超快、超短脉冲光纤激光器发展:精细加工领域,例如脆性材料打孔、蓝宝石玻璃切割等;

4.向模块化、智能化发展:系列化、组合化、标准化和通用化:激光加工成套设备、生产线。

(二)半导体激光器:转换效率优势显著,有望逐步实现本土化供应

半导体激光器以半导体材料为工作物质,具有体积小、重量轻、运转可靠、耗电少、效率高、成本低等诸多优点,广泛应用于工业、通信、医疗、军事等众多领域。早期由于自身量子阱波导结构限制,半导体激光器的输出光束质量相对较差,因而阻碍了其应用的推广。近年来,随着半导体材料外延生长技术、激光波导结构优化技术、腔面钝化技术、高稳定性封装技术、高效散热技术的飞速发展,半导体激光器的光束质量及综合性能有了显著提升。

半导体激光器的应用分为两大类:

1. 作为光纤激光器和固体激光器的泵浦源,是目前半导体激光器的最主要应用。半导体激光器凭借其转化率高、体积小、寿命长等诸多优势,成为光纤激光器实现大功率输出、提高转换率的最佳泵浦源选择。由于单管半导体激光器的输出功率受限于数瓦量级,远不能满足高功率光纤激光器泵浦源的要求,因而常用二极管阵列。通过将其耦合进光纤输出,既可以利用光纤的柔性传输增加使用的灵活性,又可以从根本上改善半导体激光器的输出光束质量。

2. 作为光源输出激光。工业加工领域,通过半导体耦合技术以及新型合束技术的改进,部分光纤输出的半导体激光器可实现千瓦级以上的输出,用于金属切割和焊接;中小功率半导体激光器可用于热塑性塑料焊接。半导体激光器也可用于熔覆工艺和激光锡焊,具有更高的经济效益和精度。除制造业的应用,半导体激光器还可用于通信、光存储、光陀螺、激光打印、测距以及雷达等。

(三)紫外激光器:微加工领域高精度低应力需求提升,FPC市场规模带动设备成长

紫外光的特性使其成为高精度微加工的最佳选择。紫外光单光子能量大、光束质量优,低功率即可打破分子化学键产生刻蚀,这使得其能进行“冷加工”。有别于传统“热加工”工艺,紫外激光加工能产生极低的热应力,进而减少对材料的损害,减少额外降低应力的工序步骤。紫外光能被绝大部分材料吸收,适用性强,得以应用于大型PCB电路板组合,从标准材料,到高频陶瓷复合材料、柔性PCB材料等都适用。此外,由于紫外光波长短,因而能够实现更精确地聚焦且保持优良定位精度。

以PCB为例,紫外激光器数分钟就能将表面图样蚀刻在电路板上,是生产PCB样品的最快方法。既消除了机械应力,同时大幅降低热应力。钻孔时,紫外激光器能实现极小孔径(≤10μm)。对于深度雕刻,利用软件控制,紫外光光束可按照所需深度进行受控消融。其最大优势是可以在基板上进行多步操作,一次加工就可基本完成。

根据工作物质不同,紫外激光器可进一步细分为固体紫外激光器、气体紫外激光器、半导体紫外激光器等,其特性与应用领域也不尽相同。

准分子紫外激光器为目前微加工领域主流工艺之一。准分子激光器工作物质为气体,以其体积小、较短的波长(最短193nm)、功率密度高等优点长期以来成为微加工领域主流。主要应用有:准分子激光光刻/退火/剥离/修复工艺(主要用于OLED生产)、表面清理、各类表面处理、医疗应用等。尤其随着近年来面板市场需求火热,准分子激光器销量随之大幅增长。但它具有一定缺陷:光束质量较差、重复使用率低、寿命较短、综合成本较高。

随着技术进步,固体紫外激光器优势渐显。固体紫外激光器具有效率高、光束质量高、寿命较长、维护成本较低等优点,但功率与波长是其短板。自从半导体激光器替代传统氙灯和氪灯作为泵浦源(即DPSS),光光转化效率得到了有效提高,实现了固体紫外激光器的大功率输出,并在调控脉冲形状、重复频率和光束质量等方面具有较大的灵活性,优势明显。目前三星已在其OLED生产线用DPSS替代了传统准分子激光器。

(四)超快激光器:性价比优势显著,微加工领域另一选择

相较于紫外激光器,超快脉冲激光器能够在不生成紫外线的情况下,用红外线或绿光实现类似结果,适用于精度要求一般但能量要求较高的微加工,并具备性价比。超快激光利用与材料相互作用中能量吸收的非热态,使得材料的热损伤降低,从而实现更好的控制和更精确的微加工。超快激光器本质是一种脉冲激光器,工作物质大多为掺杂有增益介质的YAG、光纤等。主要特征为:脉冲持续时间极短,瞬时功率极高,能量聚焦到极小的空间区域且不受脉冲重复频率影响、不受平均功率影响,光束质量持续稳定,紧凑而高效。

超快激光器虽然目前市场规模较小,但增长速度可观。据OFweek数据,超快激光器增速是整个激光器市场的两倍,到2019年,超快脉冲激光器市场规模有望超过14亿美元。兆瓦峰值功率、皮秒和飞秒脉冲宽度的超快激光器在消费电子加工领域将取得迅猛发展,在生物医疗、脆性材料和金属加工的应用也日渐增多。

超快激光的重要技术包括脉冲调Q、锁模和压缩。采用多级啁啾脉冲放大技术可获得超短脉冲宽度、高单脉冲能量、高重复频率激光,能够实现亚微米至纳米级的加工。可以对各种半导体、脆性材料(玻璃、陶瓷等)、各种电介质材料、聚合物、金属材料以及生物材料等进行精密微细加工。

四、激光设备:宏观周期波动与新兴应用成长叠加,全球竞争格局悄然生变

受需求波动、贸易战等因素影响,上半年以来下游工业企业资本开支逐步收缩,叠加消费电子、面板等小功率领域受制于创新乏力或扩产周期拉长,龙头公司同比增速及预期指引放缓。当前时点,谨慎展望19H1之后切割设备市场同比改善,中长期看伴随规模成本降低,焊接设备有望接替切割市场,延续中高功率设备市场成长性。对国内设备厂商而言,EV、OLED、半导体等新兴领域需求有力拓展增量空间,同时LED、PCB配套自动化设备亦可打开细分领域天花板,受益于本土大厂扩产规划逐步落地,19年有望继续成长;消费电子领域来看,19年虽仍为智能机创新小年,整体市场或相对平稳,但以Apple Watch为代表的另类消费电子市场表现有望亮眼,同时我们可相对乐观展望20年消费电子创新大年,5G所带动的内部及外观件的变化对小功率激光设备的拉动。我们认为,回顾过去十年,激光产业市场规模虽历经多次短期波动,但中长期看仍呈显著上行趋势,作为先天性具备自动化配套能力的加工设备,伴随成本及价格下行,下游汽车、EV、管材加工等切割/焊接应用有望加速渗透,打开成长空间。

(一)高功率加工:切割市场逐步替代传统数控设备,焊接市场有望延续未来成长

高功率激光器广泛应用于汽车制造、航空航天、化工、军工等领域。传统高功率加工主要由传统冲床、电阻焊等切割焊接设备来实现,效率低、精度差、损耗高,已无法满足制造升级的需求。激光器对传统设备的加速替代已渐趋明显。据中国报告网数据,2017年全球用于材料加工的大功率激光器市场规模约14.92亿美元,占激光器市场的14%,材料加工用激光器的48%。目前国内仅冲床加焊接市场就有近千亿规模,而国内大功率激光设备市场规模仅在100亿元左右,激光加工渗透率仍处于较低水平。

高功率激光切割设备主要替代传统数控设备。激光切割机是由激光器发出的激光束经透镜聚集形成极小的光斑(功率密度高达10^6-10^9W/cm^2),焦点处工件被高温瞬间汽化,再配合辅助气体将汽化的金属吹走,从而切穿成一个小孔。随着机床移动,无数个小孔衔接起来构成要切的外形。由于激光切开频率十分高,所以每个小孔衔接处十分光滑。激光切割具备高速高精密、可重复性、异形切割、产能大、材料适应性强等优势。据观研天下数据,目前传统冲床市场规模在200-300亿元,激光设备仍有巨大替代空间。

激光焊接设备主要替代传统电阻焊、电弧焊等焊接形式。虽然激光焊接设备期初投资成本高,但相对传统焊接设备,激光焊接后续的焊料、耗材成本大幅降低,激光焊接的精度、高效也是传统焊接设备无法达到的。据观研天下数据,我国焊接设备市场空间在600亿元以上,提供了一定的替代空间。

汽车制造是高功率激光应用的主要领域之一,主线焊接和离线零部件加工均涉及激光工艺。主线焊接即对汽车整体车身进行装配过程,包括白车身、车门、车架等的加工。大量离线零部件也可以用激光加工,例如发动机核心部件的淬火、变速器齿轮、气门挺杆、车门铰链焊接等。目前欧美大型车企在生产线上均有激光焊接机器人的应用,以通用为例,其在线使用激光器达200台以上。大众在AudiA6、GolfA4、Passat等车型的车顶采用激光焊接。国内主要车企如上汽、广汽、吉利等也开始加速普及激光工艺。据智研咨询数据,我国汽车制造设备市场空间预计在1500亿元以上,其中汽车焊装自动化设备约占整体设备投资25%左右,市场规模在400亿元以上。

(二)新能源EV:动力电池与新能源车成长空间广,加工工艺及轻量化需求逐年升级

新能源汽车致力于两个改进方向:汽车轻量化与动力电池性能提升,均与激光工艺密不可分。

“轻量化”:要求新能源汽车尝试与传统造车工艺不同的新材料,例如铝、镁、钛等合金,炭纤维、复合材料等轻质材料;同时要尽量减少焊接点带来的重量增加。与传统电阻焊相比,激光焊接不仅能压缩车身结构件本身的体积,减少车身重量,降低汽车油耗,而且可以提升车身强度,减少工序和生产材料损失,提高生产效率。激光在切割新材料时,效率更快、精度更高、且适应性强,容易实现。

动力电池焊接部位多、难度大、精度要求高。主要涉及的焊接方式有拼接焊和叠焊,在电池生产的关键部位,如防爆阀、极柱、软连接、封口、注液孔等均有应用。激光技术具有焊材损耗小、工件变形小、设备性能稳定易操作,焊接质量及自动化程度高等优点,可大幅提升电池的安全性、可靠性、一致性,降低成本,延长其使用寿命。

当前国内新能源汽车普及趋势确定性较大。我国新能源汽车总体发展态势良好,尽管补贴力度减弱,但并没有造成较大影响。根据中汽协估计,2018年新能源汽车销量将超过100万辆,增速在40%左右,继续保持较高的增长态势。

(三)消费电子:苹果引领消费电子微加工工艺创新,5G有望带动新一轮设备创新

以智能机为代表的消费电子迭代加速,新技术、新设计带来新工艺要求。2017年苹果推出iPhone X引领智能机设计新潮流,带动全行业跟进。“全面屏”时代已至,异形全面屏“刘海”设计更是引起安卓机厂商争相效仿。3D玻璃、双摄、双玻璃面板加合金中框等设计成行业旗舰标配,激光工艺是最佳选择。

脆性材料广泛应用,激光工艺能大幅提升良品率并实现更高精度。激光切割以非接触方式加工脆性材料,避免了传统工艺的崩边等问题,同时具有可操控性强、集成性强的优势。

1. 3D玻璃需求升温:为提升占屏比、获得更好的视觉效果和握持手感,3D玻璃在许多厂商产品的正面及背面盖板均有使用。激光工艺主要应用于3D玻璃的外形切割与表面扫光两个核心工序,是目前业内主流加工方式。据中国产业信息网预计,3D玻璃盖板需求将由2017年的1.24-1.86亿片,增加至2021年的9.4-14.1亿片,5年总需求量约为26.2-41.8亿片。

2. 蓝宝石市场空间可观:蓝宝石晶体集优良的光学、化学、物理性能于一身,具有强度高、硬度大、耐冲刷等特性,而蓝宝石的切割加工离不开激光工艺。主要应用有:LED衬底、智能机摄像头保护、Home 键、蓝宝石表镜等。据智研咨询数据,LED衬底对蓝宝石需求量占比最大,达80%以上;其次为Home键与摄像头,占比约为15%。而在LED产品的应用中,手机及其他电子设备占比高达59%。在智能机摄像头应用上,双摄已成主流,华为开启三摄时代,未来四摄时代也已不远,蓝宝石的镜头防护应用的需求料将持续增长。据YOLE数据,预计到2019年,蓝宝石市场规模将达到81.85亿美元,近8年年均复合增长率达57%,前景十分可观。

金属中框回归,催生PVD微加工需求。PVD(物理气相沉积)技术用于金属表面处理。经过“喷砂、拉丝或抛光加PVD”,金属表面可镀覆高硬度、高耐磨性的装饰镀层。紫外激光器常被应用于PVD镀层表面的微加工。

手机等电子设备内部结构日趋复杂精细,激光可进行精密加工。智能机生产工序中涉及到的激光应用主要有:切割、焊接、抛光、打孔、打标、激光修复等。随着手机等电子设备对一体化、轻薄、炫丽外观的追求,紧凑的空间内对生产工艺提出了新的要求,因此手机中有大量零部件加工通激光工艺来实现。

(四) OLED/半导体:新兴市场有望维持可观增长,重点关注产品及客户推进力度

激光加工在OLED面板生产中至关重要。OLED面板的制造主要分为背板段、前板段和模组段三道工序,激光工艺贯穿始终:在背板段主要是准分子激光退火;前板段主要是LLO激光剥离及柔性切割;模组段主要是切割、测试修复及窄边框加工等。

国内面板投资持续火热,产能即将迎来集中释放。随着面板产能将逐步由日韩大举向国内转移,国产替代进口将是大势所趋。OLED时代,国内厂商如京东方、维信诺、和辉、天马、信利、华星等皆有布局,积极投建OLED线。根据OFweek统计,国内目前已经投产的面板生产线数量为27条,在建和规划中的生产线还有17条。预计到2018年,全国可投产面板生产线将高达44条。目前,国内面板厂商共有15家,包括TFT-LCD和AMOLED技术。从产线数量上看,已经投产LCD生产线有20条,未投产有8条;OLED生产线目前已投产有7条,未投产有9条。未来有望带动对相关激光设备需求的增加。

(五) PCB/LED:配套自动化设备凸显客户端竞争力,细分市场空间具备持续成长性

PCB产品工艺向高密度、高精度、多层化、高速传输、轻薄化方向演进。PCB按照导电图形层数可分为单面板、双面板、多层板;按板材材质可分为刚性板、柔性板(FPC)、刚柔结合板;按技术工艺维度可分为HDI板、特殊板等。激光工艺在PCB的应用包括:PCB/FPC的切割、焊接、钻孔、打标、AOI检测等。激光加工能有效满足PCB的工艺新需求。

受益于国外PCB产业向国内转移,下游通信、汽车、消费电子等产业的需求猛增,多层板、HDI和FPC的增长速度均领先行业整体。近年全球PCB行业产值增长回暖,2016年全球PCB总产值约542亿美元。据Prismark 2017年底预测,2017年全球PCB产值增长率将超过2%,达到553亿美元;FPC产值规模有望在2017年达到113.46亿美元。近年来整体规模增长稳定,汽车、工控医疗等下游仍有较快增速。到2021年,全球PCB行业产值有望达到605亿美元。

市场对FPC的技术要求越来越高。例如层数越来越多、线宽和线距越来越窄、孔径越来越小、柔韧性越来越高等,FPC的生产能力尤其考验厂商的研发能力和制造工艺水平。激光工艺已成为各大厂商的不二之选。

激光工艺可以满足LED制造中对划片宽度、速度与加工产量的高要求。LED有两种基本结构,横向结构和垂直结构。激光划片是加工传统横向结构蓝光LED晶圆的理想选择。蓝宝石的硬度给锯片切割与金刚石划片带来良品率低、产量低和成本高等诸多问题。而用紫外二极管泵浦固体激光(UVDPSS)进行划片加工的芯片成品率和产量大幅增加,并且LED晶圆的亮度没有明显损耗。

垂直结构可提供更大电流,消除电流拥挤及器件内瓶颈问题,提高LED最大输出光功率与最大效率,同时具有良好的散热性能,因而有望成为未来主流方向。垂直结构LED要求在加电极前剥离蓝宝石。准分子激光器是分离蓝宝石与氮化镓薄膜的有效工具。激光剥离技术大大减少了LED加工时间,降低了生产成本。

LED行业持续景气,新一轮扩产来临。根据LEDinside数据,2017年中国LED封装市场规模达到100亿美元,同比成长12%,占全球LED芯片产能规模58%,预计2021年将达768亿元。中国LED封装市场大幅增长的动能主要来自:通用照明、车用照明、显示屏及新兴市场。国内LED芯片行业历经淘汰市场集中度已大幅提升,本轮大规模扩产主要集中在前三大芯片龙头。扩产将带动激光加工需求的提升。

五、海内外竞争格局及重点公司

(一)国内主要激光厂商

1、大族激光:配套自动化能力奠定客户端高认可度,新兴应用领域有望建立新业绩增长点

2018年业绩概况:前三季度累计实现营收86.56亿元,同比下降2.9%;归母净利16.57亿元,同比增长10.3%。其中Q3单季实现营收35.49亿元,同比增长5.1%;归母净利6.38亿元,同比增长8.5%。Q3单季毛利率36.5%,同比下降6.32个百分点,环比下降2.38个百分点。

业绩指引:预计2018年全年归母净利16.65~19.98亿元,同比增长0%~20%;公司预计显示面板、新能源电池、PCB业务同比实现快速增长,消费类电子业务同比降幅较大。

降低对A客户依赖,非A业务实现较快增长。2018年A客户业务营收出现明显下滑。2018上半年A客户业务营收仅约11亿元,同比下降约57%,全年营收预计为30亿元。但非A业务的高速增长一定程度上抵消了来自A客户营收波动的不利影响:

① PCB设备业务:前三季度累计实现收入约13.83亿元,同比增长110%。PCB景气度有望延续到明年;龙头产品机械钻孔机销量持续增长,LDI(激光直接曝光机)、手臂式八倍密度测试机、自动化组装设备等高端装备实现批量销售,UV软板切割设备顺利通过大客户测试,成为业务增长新动力;

② 新能源装备业务:前三季度取得订单约9.8亿元,实现收入约6.5亿元,同比实现103%增长。大客户业务拓展顺利,市场占有率稳步提升。报告期内中标宁德时代订单,金额累计5.46亿元人民币,中标项目主要包括激光模切设备、焊接设备、成形设备等,以上设备主要用于新能源电池的生产加工;

③ 大功率激光业务:前三季度实现收入17.54亿元,同比增长9.60%。下游客户主要包括:汽车、农业机械、重工加工、轨道交通等10多个基础工业行业。

关键部件自制率提升+上游激光器降价,毛利率仍有上升空间。大族激光前三季度公司研发投入约6.35亿元,同比增长约38%。在2018中国国际工业博览会上,大族激光展示了首款飞秒激光器,同时也是国内首款达到20W的飞秒激光器,目前已实现小批量生产销售,且很快将有更高功率产品推出;同时还首次展出大族激光固体皮秒激光器,已经量产,并实现销售。据大族激光旗下激光光源事业部报道,皮秒、飞秒超快激光器国产化将推动国内应用商的使用成本降低至少30%~40%。

大族激光简介:

大族是国内激光设备厂商龙头,产品性能优异的同时兼具规模和品牌优势。公司的竞争力是综合实力体现,技术、产能、销售网络等因素均有重要影响。激光设备的性能不仅取决于激光器,其结构设计与数控系统也至关重要。大族在激光设备生产领域积累了丰富的经验,能生产出稳定性好、体积小重量轻、操作界面友好的激光设备,因而能实现更好的加工精度和效率。同时大族凭借其规模和品牌已形成优势,与下游许多大型客户,其中很多国企,实现了稳定的合作关系。

小功率激光设备已占国内近一半市场份额,激光打标设备全球市场份额领先。虽然小功率市场已经成为红海,但大族的优势仍然在高端、前端、先进的设备上得以体现。大族小功率板块主要为光纤和紫外激光设备。2017年受益于A客户创新改款,订单增长显著。小功率激光打标、精密焊接、精密切割等业务实现营收61.88亿元,在大族营收中占比50%以上,同比增幅高达68%,表现依旧强劲,是公司业绩增长的主要动力。小功率板块毛利率较为稳定,但业务体量增长值得期待,主要得益于差异化产品的切入,积极争取三星与HOV订单,同时配合面板厂推进OLED设备国产化。

大功率激光设备近年取得飞跃发展。2017年公司大功率激光设备实现营收20.74亿元,同比增幅达42%,并有望成为公司业绩新的增长点。大族近年来在高功率激光设备领域取得了一系列傲人业绩。例如,国内最高功率15kW光纤激光切割机成功签约;首创智能激光拼焊生产线已交付;汽车模具加工用移动式三维五轴激光切割机打破国外垄断;20kW深熔焊接20mm不锈钢项目交付;与中集集团开展战略合作,为中集多个业务板块提供智能制造激光设备(主要为汽车生产线)。公司产品也赢得了外企的认可,大功率自动化激光解决方案已经被国际三大豪华汽车品牌采用:例如奥迪17款全新Q5门槛、宝马涡轮增压器、奔驰GL全系列天窗。

加大核心器件研发投入有望实现关键器件的自制,提升利润空间。大族已加大对光纤激光器、皮秒激光器等核心器件的研发投入,部分小功率激光器已实现自制。其大功率设备毛利率稳定但相对小功率设备较低,主要原因为部分关键元器件尚未实现自产。2018年起有望先从售后方面逐步自产,毛利率未来有望实现提升。

大族PCB产品覆盖全面,业务仍望受益于下游扩产,奠定龙头地位。2017年公司PCB业务实现营收12.10亿元,同比增长36%。受益于全球PCB产业向中国内地转移和下游客户扩产带来的需求,大族PCB设备业务发展迅猛,近期新接两笔价值2.87亿元订单。大族PCB产品包括:机械钻孔、激光钻孔、LDI(激光直接曝光)、激光切割和检测设备等,产品丰富而全面、其中机械钻孔机、LDI激光直接成像设备等产品订单同比增长100%以上。国内下游主要PCB厂商:崇达、景旺、深南电路都处于扩产状态,大族激光产品是其首选采购对象;同时在外资PCB企业中认可度不断提升,如:沪士、健鼎、臻鼎、KB集团等将进一步扩大采购范围。随着未来PCB产业精密化的趋势,FPC软板加工领域设备需求未来有望快速增长。

半导体与显视面板领域持续布局,毛利率逐步提升。2017年公司半导体及显视面板业务实现营收5.1亿元,同比增长47%。其中LED激光加工设备实现营收3.5亿元,同比增长31%,行业标杆产品紫外划片机出货量创历史新高,市占率达到90%以上。显视面板业务实现营收1.6亿元,同比增长98%。大族的激光切割、激光修复、激光剥离、画面自动检测设备也得到了多家客户的认可。由大族显视与半导体自主研发的国内首台柔性OLED激光切割设备在深圳柔宇科技已正式投产。大族LED设备及产品业务近年毛利率持续上升,主要得益于市场地位稳固带来的议价能力提升。

新能源业务、机器人及自动化配套系统方兴未艾。大族于2017年4月成立新能源装备事业部,主要涉及EV电池加工设备的制造,已初具规模。大族激光通过战略控股铂纳特斯、大族鼎新、大族展宇,加快对注液机、搅拌机、涂布机等产品的业务拓展。目前已具备从电芯到模组再到PACK整体装备供给能力,多条整线设备已完成交付。同时,公司将凭借在光、机、电、气一体化领域的优势,加速向机器人、自动化配套系统领域渗透。

2、锐科激光:中高功率激光器国产化趋势稳步推进,关注价格竞争策略及毛利率趋势

2018年业绩概况:前三季度累计实现营收10.85亿元,同比增长66.16%;归母净利3.64亿元,同比增长68.94%。其中Q3单季实现营收3.33亿元,同比增长59.20%;归母净利1.06亿元,同比增长42.25%。Q3单季毛利率49.37%,同比下降2.45个百分点。

锐科凭借技术积累已能向市场提供性能优异的产品。2018年前三季度锐科研发投入同比增长约87%,更高功率产品逐步为客户接受,2kW以上产品营收超过3亿元,同比增长270%以上。目前在最受欢迎的6kW以下高功率市场,锐科已属国内光纤激光器市场第一梯队。再加上价格和售后优势,锐科有望充分打开国产化成长空间。

自制水平提升和规模效应体现,价格战中锐科毛利率依旧维持较高水平。2018年前三季度锐科连续光纤激光器实现营收8.35亿元,毛利率达55.15%,脉冲光纤激光器营收1.65亿元,毛利率提升至38.18%。目前国内高端光纤激光器市场定价主要取决于IPG和锐科,同时根据以往产品降价曲线规律,新品的降价幅度呈现“先快后慢”的趋势,这主要是由于龙头企业的“价格引导”策略,以鼓励客户向新款更高功率产品转移。

产品结构向更高功率、高溢价转型,锐科迈出实质性步伐。锐科在6kW及以上市场与IPG仍有差距,这也是锐科当前重点攻克的领域。根据锐科激光2018中报,3.3kW以上客户和销量大幅增长,单品销量为去年全年两倍。其中1.2kW多模(由2kW单模产品构成)已通过客户试用,已启动小批量生产,标志着锐科向更高功率产品拓展迈出关键一步;6kW实现批量供货和销售;1.5kW单模连续光纤激光器已实现量产。

锐科激光简介:

锐科激光是中国光纤激光器龙头。国内第一家专门从事光纤激光器及核心器件研发并实现规模化生产的企业,由航天三江集团控股(45.33%)。光纤激光器系列产品占其营收达90%以上,是国内光纤激光器领域产品种类丰富、覆盖面广的企业。为解决产能瓶颈、加大研发投入巩固技术实力、提升生产自动化水平及管理水平,锐科激光于2018年6月25日在深交所创业板上市。

锐科研发实力雄厚,技术壁垒高,始终走在国内光纤激光器发展最前沿。锐科不仅是火炬计划重点高新技术企业,还拥有国家重点领域创新团队,国家地方联合工程研究中心等资源优势。团队由三位“千人计划”专家牵头,拥有108项专利。曾经承担国家科技支撑计划、国家 863 计划、国家重大专项、国家重点研发计划等有关光纤激光器的研发项目。经过多年积累和磨合,锐科已在光纤激光器工艺设计和流程管理上积累了丰富的经验,形成了完善的光纤激光器及核心器件和材料的独有制造工艺。目前大功率光纤激光器的开发及产业化是公司主要布局方向。

积极拓展中高功率半导体激光器业务。半导体激光器凭借其体积和转化率优势,可作为直接输出的激光器或其他激光器的泵浦源,未来在焊接、熔覆等领域会有大的发展。锐科除了在大功率光纤激光器重点投入外,在中高功率半导体激光器也有布局。目前公司半导体激光器已实现了小批量销售。

整合上游产业链,加大元器件自制比例:降低成本,把控品质,提升竞争力。目前锐科已掌握光纤激光器及其核心器件和材料的关键技术,并实现了光纤激光器上游产业链的垂直整合,例如:半导体泵浦源、特种光纤、光纤耦合器、激光功率合束器、声光调制器、光纤隔离器、激光功率传输光缆组件等核心器件和材料的技术及规模化生产。以泵浦源为例,占光纤激光器成本60-70%,自制后成本占比下降至20-30%。2017年3月,锐科收购特种光纤生产商睿芯光纤,主要用于连续光纤激光器生产,进一步降低了直接材料成本。

(二)海外主要激光厂商

1、IPG:中国市场竞争压力上行,中性展望19年全球激光行业市场

2018年业绩概况:前三季度累计实现营收11.30亿美元,同比增长7.82%;归母净利3.29亿美元,同比增长11.47%。其中Q3单季实现营收3.56亿美元,同比下降9.24%;归母净利1.01亿美元,同比下降13.05%。Q3单季毛利率54.77%,同比下降2.42个百分点,环比下降2.04个百分点。Q3因汇率波动造成损失约500万美元(相对于第三季度指引假设的汇率)

业绩指引:2018Q4预计营收3~3.3亿美元;EPS(摊薄):1.30~1.50美元;全年营收增长预计:1%~4%。管理层对2019年业绩总体预期乐观,2019Q1订单流情况可能有所改善,消费电子、汽车电池和其他金属焊接需求有望好于2018年,同时新产品有望推动微加工、通信、娱乐和显示产品业务增长。

IPG营收结构向更高功率产品过渡,技术壁垒保障其领先优势。2018Q3 IPG 6kW及以上产品营收同比增长10%,主要受切割应用拉动,而6kW以下高功率产品营收在中国和欧洲市场均出现了下滑。国内厂商极具性价比的产品已逐渐对IPG构成挑战。而6kW以上市场IPG仍具备性能优势。

中国作为IPG最大市场,多方因素影响IPG业绩。2018Q3 IPG在中国市场营收下降9%,主要受到汇率波动、贸易战、国产化替代和价格战、下游最大客户大族激光需求下降等因素影响。其中价格战对IPG的营收和毛利率均产生了不利影响。

2、相干(Coherent):系列收购尚需磨合,面板设备需求波动等因素致使短期业绩承压

2018年业绩概况:2018年前三季度累计实现营收14.25亿美元,同比增长3.49%;归母净利2.05亿美元,同比增长15.82%。其中Q3单季实现营收4.62亿美元,同比下降5.86%;归母净利0.73亿美元,同比下降0.77%。Q3单季毛利率41.14%,同比下降4.15个百分点,环比下降2.05个百分点。

2018财年(2017.10~2018.09)业绩概况:实现营收19.03亿美元,同比增长10.40%;归母净利2.47亿美元,同比增长19.43%。

业绩指引:2019财年(2018.10~2019.09)相较于2018财年(2017.10~2018.09)同比下降8%~12%,2019财年下半年(2019.04~2019.09)业绩预期将好于上半年(2018.10~2019.03)。

系列收购引发近两年业绩波动较大。相干于2016年11月完成了对罗芬公司的收购,2017财年(2016.10 ~2017.09)合并财务报表(其中2016年11月7日后的罗芬业绩并入相干2017财年),致使相干该财年实现营收17.23亿美元,同比增长101%;净利润2.09亿美元,同比增长138.44%。收购罗芬后对相干的微电子业务(主要为面板、先进封装、半导体前端加工等)产生积极影响。2018年3月8日,相干收购OR激光,其920万美元营收并入相干2018财年。

核心面板业务将迎来周期性寒冬。相干主打的CO2、准分子激光器在OLED面板生产中有着广泛应用。由于OLED面板投资放缓,相干预计将导致2019财年微电子业务(2018财年营收占比54.5%)营收同比下降15%~20%,并在2020财年迎来复苏。

中国市场营收因激烈竞争和关税受到影响。材料加工作为相干第二大业务(2018财年营收占比27.4%),主要产品为超快激光器和光纤激光器。受到中美 贸易战加征关税和价格战影响,中国市场材料加工业务营收出现下滑,并可能延续至2019财年。

整合尚未完善,经营问题影响公司整体业绩。2018财年Q4(2018.06~09),其中一座收购自罗芬的德国生产厂因新的企业管理系统使用问题而导致600万美元库存无法转换成可交付产品。该问题有望于2019财年Q1得到解决。

六、风险提示

激光切割及焊接市场需求不及预期;消费电子创新升级不及预期。

七、附录

1、2018年前三季度A股主要激光上市公司业绩排名

2、国内外主要激光龙头上下游关系

3、中国主要激光企业及营收规模

4、海外主要激光公司汇总