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激光行业深度报告:激光制造时代来临,中国激光产业迎来黄金十年

来源:光大证券电子研究团队

关键词:固体激光器 光纤激光器

2018-07-24


摘要

◆光技术是最快刀,最准的尺,市场规模超百亿美元。激光加工相比传统机械加工具有精度高、速度快、变形小等优势,应用十分广泛。2017年全球激光器市场规模达到113.3亿美元,同比增长8.9%,激光应用正处于上升通道。

◆激光加工助力“中国制造2025”,中国迎来激光黄金十年。“中国制造2025”开启了制造业转型升级的“新篇章”,创新性开展先进制造、智能制造、智能装备等研究是推动中国成为制造强国的重要举措,将数控机床和基础制造装备列为“加快突破的战略必争领域”。随着中国制造的升级,中国对激光的需求将越来越大,中国政府也积极出台各项措施推进激光产业的发展,未来将迎来激光的黄金十年。

◆激光器是激光加工设备的核心环节,其价格下降也催化激光设备的加速应用。激光加工设备主要由激光光学加工系统、机械传动系统、电子控制系统与辅助系统组成,其中激光器在整个产业链占据了核心地位。不同激光器特性不一,下游应用也不尽相同,光纤激光器凭借优秀的特性有望成为发展的主流。当前,激光器主要被国外厂商垄断,我国的武汉锐科、创鑫激光等成功研制出中高功率光纤激光器,大大降低了该类产品的国内销售价格,使得激光加工设备的应用进一步加速。

◆激光设备应用百花齐放,发展空间巨大。激光设备成为智能制造领域重要的加工手段。手机制造业对产品自然也提出了更高的要求,约70%的手机加工,超过20种不同工艺的制造环节都应用到激光技术及相关的制造设备。在脆性材料的处理中,主要集中于全面屏面板的切割、OLED制程、3D玻璃加工。泛汽车行业是高功率激光加工的重点领域,从动力电池到汽车车身,激光加工增强汽车牢固性和安全性。半导体的先进制程步骤离不开激光加工,成为下游行业需求的新增量。

◆IPG、Coherent 、TRUMPF等海外厂商是激光产业的风向标,大族激光、华工科技、锐科激光等国产优质厂商正在崛起。在整个激光产业的竞争格局中,国外厂商优势仍十分明显。TRUMPF是激光产业的绝对龙头,IPG在光纤激光器领域技术领先,Coherent在面板ELA准分子激光退领域技术领先,它们都是激光产业发展的风向标。对于国内,中国大陆虽然技术有一定差距,但是大族激光已经成为亚洲最大、世界排名前三的中高功率工业激光加工设备生产厂商;锐科激光等在激光器领域也不断突破中高率产品,正在追赶。

◆投资建议:看好激光加工成为未来高端智能制造的重要组成部分,把握住产业升级中龙头公司集中,优胜劣汰的趋势,坚定投资中国激光的行业典范标的,建议关注大族激光、华工科技、锐科激光、福晶科技。

◆风险分析:下游需求出现快速变化的风险;技术升级风险。

投资聚焦

研究背景

激光行业正处于快速发展之中,市场规模快速扩大,根据OFweek行业研究中心的数据,2016年全球激光器市场规模超过100亿美元,2017年市场规模达到113.3亿美元,同比增长8.9%。同时激光设备属于高端制造装备,在国民经济的发展中具有战略地位。

伴随着整个行业规模的扩大,我国激光行业的发展更为快速,并涌现出了像大族激光、华工科技、锐科激光这样的优秀企业。在此之前我国激光设备主要依赖进口,随着国内激光企业快速崛起,进口替代进程不断加速,国内激光设备行业迎来快速发展期。

我们区别于市场的观点

激光行业是具有战略意义的行业,不仅仅是整个行业规模在快速增长,更重要的是国产替代进程在快速推进。我们区别于市场的观点主要有以下两点:

1、我们认为国产替代是国内激光行业快速发展的主要原因。我国是制造业大国,有很多地方需要用到激光设备,但此前主要依赖于进口。随着我国企业在技术上实现突破,同时拥有更好的本地化配套和更低的成本,我国激光企业将借助进口替代实现快速成长。

2、我们认为激光器领域也将迎来快速发展。激光器是激光设备的上游,技术难度更大,目前主要是国外企业在生产。但我国的锐科激光等企业已成功研制出中高功率光纤激光器,开始实现技术上的突破。

投资观点

伴随着全球激光行业市场规模的快速扩大,以及国产替代进程的不断推进,我们认为国内激光行业正迎来快速发展期,会有一批优质企业脱颖而出。我们看好未来国内激光设备行业的发展,建议投资者关注大族激光、华工科技、锐科激光、福晶科技等企业。

激光行业深度报告:激光制造时代来临,中国激光产业迎来黄金十年

 

正文

1、 激遇未来,中国激光迎来黄金十年

1.1、 最快的刀,最准的尺

激光作为20世纪发明的新光源,它具有方向性好、亮度高、单色性好及高能量密度等特点,被誉为最快的刀,最准的尺,已广泛应用于工业生产、通讯、信息处理、医疗卫生、军事及科研等方面。作为最快的刀,激光能够快捷灵敏地将高热能量极速传输到既定到达的位置,并且极其锋利,无坚不摧。作为最准的尺,激光是地球上测距最精确的技术,被运用到几乎所有需要精确测量的项目之上。

激光加工就是利用光的能量经过透镜聚焦后在焦点上达到很高的能量密度,靠光热效应来加工的。激光加工优势明显,不需要工具、加工速度快、表面变形小,可用于加工各种材料。激光加工无接触加工,对工件无直接冲击,无机械变形。

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正是由于这些激光加工的优势,激光在一些领域的应用十分广泛。以汽车制造为例,汽车生产车间里面大量使用了激光技术,50%~70%的汽车零部件是用激光加工来完成的,包括激光焊接、激光平面切割、激光三维切割等。

1.2、 激光市场超百亿美元,激光应用正处于上升通道

全球激光市场自2016年起就超百亿美元

根据OFweek行业研究中心的数据,2016年全球激光器市场规模超过100亿美元,2017年市场规模达到113.3亿美元,同比增长8.9%。2017年激光器市场规模的增长驱动力主要来自于材料加工和通信领域的激光器需求持续释放。近几年来,随着制造业设备的升级以及半导体/面板/新能源等新兴行业的应用,激光技术的应用需求正在加速增长,全球激光器市场规模的增速前几年的3%左右的水平提升到2017年的8.9%的增速,凸显了激光技术应用正在加速。随着激光技术的成本不断下降,应用需求不断增多,我们预计未来的激光技术的市场规模将越来越大。

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材料加工、通讯是激光应用两大市场,需求量在提升,应用处于上升通道

全球激光器行业应用领域主要包括材料加工、通讯、医疗美容、研发与军事等。根据OFweek研究中心数据显示,2017年,材料加工所需的激光器市场规模达到46.8亿美元,占比41.3%,成为第一大市场应用;通讯所需的激光器市场规模39.9亿美元,占比35.2%;医疗美容相关激光器市规模为8.4亿美元,占全球激光器市场的7.4%;研发与军事运用相关激光器市场规模为7亿美元,占全球激光器市场的6.2%;仪器仪表和传感器市场约7亿元,占全球激光器市场的6.2%;其他应用领域规模为4.1亿美元。

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激光应用大类之材料加工市场

激光材料加工包含领域十分广泛,包括切割、打标、半导体/PC/显示器、精密金属加工、金属焊接、非金属加工、增材制造等应用。

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激光切割是激光材料加工的一个重要细分应用,主要用于钣金加工上面,是钣金加工中的“加工中心”。激光切割柔性化程度高,切割速度快,生产效率高,产品生产周期短,越来越多的钣金加工采用激光方式切割。根据Strategies Jnlimited数据,2017年钣金切割市场非常活跃,尤其是在亚洲地区(以中国为首),带动了光纤激光器的销售额增长了34%。

激光打标/雕刻也是激光材料加工的重要应用,非常适用于加工花岗岩、大理石、陶瓷、石板和其他类型的石材。鉴于暂无其他更好的可替代激光用来打标的新技术出现,激光打标市场在未来几年内将继续持续增长。2017年,激光打标应用的市场保持稳定的个位数增长。

半导体/PC/显示器是激光材料加工的一个非常具有发展潜力的应用。半导体的光刻、钻孔等对激光设备的精密度要求高,附加值高,各大厂商都投入大力度去攻克。显示器的变化迅速,无论是OLED还是Notch屏,都增加了对激光的需求。

激光应用大类之通讯市场

光通信是以光波为传输媒质的通信方式,而激光器是信息引擎的“燃料”,所有的光通信系统都需要激光器将带有信号的光波发送出去。例如在光纤到驻地 (FTTP)架构中,需要采用掺铒光纤放大器 (EDFA) 支持通讯市场中不同的光纤网络结构。除了FTTP系统里,EDFA在光纤布线系统、FTTX、FTTH、密集波分复用(DWDM)光通信网络、视频光传输系统、模拟&数字 CATV光信号远距离传输都有应用。

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激光应用大类之仪器仪表和传感器市场

激光仪器仪表与传感器市场主要包括生物医学仪器、分析仪器(如光谱仪)、晶圆和掩膜版检测、光学测量、水平测量仪、激光雷达、条码阅读器以及其他传感器中的激光器。

近年来,越来越多的激光传感器用于监测应用中,例如iPhoneX的3DSense采用VCSEL激光器,无人驾驶车辆采用激光雷达,这些都吸引了世界的眼球。除了这些新兴科技领域的应用,与此同时,基于激光的结构健康监测,对于飞机、车辆、桥梁、铁路、道路和任何关键运输和基础设施资产而言,正在变得越来越重要。

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1.3、 激光加工助力“中国制造2025”,中国迎来激光黄金十年

激光是我国政策优先支持并由企业主导的国家战略支柱产业

早在2006年发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》中就将其列为我国未来15年重点发展的八项前沿技术之一。2011年发布《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南(2011)》也将激光加工技术及设备列为当前应优先发展的21项先进制造高技术产业化重点领域之一。《中国制造2025》中一个重点领域是“高档数控机床与基础制造装备”,激光切割机也是一种高档数控机床。“工业4.0”以及“中国制造2025”开启了制造业转型升级的“新篇章”,创新性开展先进制造、智能制造、智能装备等研究是推动中国成为制造强国的重要举措,“中国制造2025”将数控机床和基础制造装备列为“加快突破的战略必争领域”,针对激光制造来说,激光易于控制,可以将激光加工系统、机器人系统与计算机数控技术等相结合,柔性化程度高、加工速度快、出产效率高、产品出产周期短,具有很广阔的发展前景。

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我国激光产业市场起步较晚,但发展势头迅猛。自2012 年以来,以大族激光为代表的激光企业一方面大力发展激光加工技术工艺研究,一方面不断拓展应用市场,产品形态由单机设备延展到智能装备,技术路线从大力发展激光加工技术工艺到激光工艺融合工业自动化发展,时至今日,中国的激光产业也驶入高速发展成熟期。

从产业规模来看,2015年我国激光切割设备市场规模达到123.5亿元,连续保持10%左右的行业增长率,呈现出高速增长的态势,而传统数控机床加工在近几年内收到宏观经济和下游需求疲软的影响,行业成长有限。激光加工技术正从广度和深度两方面逐步渗透到国民经济的多个领域。从应用领域来看,汽车、高铁有50%-70%的零部件是采用激光直接加工完成的;航空航天领域中,激光加工已广泛应用于飞机三维蒙皮、框架、直升机旋翼、发动机燃烧室等部件的切割以及焊接加工;在精细微加工方面,超短脉冲激光在光伏、液晶显示、半导体、OLED等领域的钻孔、刻线、划槽、表面处理等环节发挥了不可替代的作用。

随着中国制造产业的升级,在过去十年间,激光加工相关设备的销售迅速向亚洲转移,我国激光市场规模也在不断扩大。根据中国产业信息网的统计,2016年中国激光产业市场规模达到219亿元,同比增加6.31%,未来我国激光产业市场规模将保持多年5%左右的增速。同样根据中国产业信息网的统计,2016年中国激光器总收入高达385 亿元,同比增长11.6%,预计2017 年中国激光设备市场销售总收入有望突破455 亿元。

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展望未来,随着激光加工的成本不断下降,激光加工的应用需求将快速增长,消费电子精加工、脆性材料、泛汽车、半导体等领域的应用将全面开花,我国将迎来激光黄金十年。

2、 激光器:激光制造的心脏,至关重要

2.1、 激光器是激光产业链核心环节

激光器在激光产业链占据了核心地位

激光加工的产业链从上游生产核心激光器的企业到生产各类激光加工设备的企业再到激光加工服务的企业,形成了整个激光加工完整的生态链。凭借其加工性能优异和效率高的特点,多类先进制造业行业的生产中越来越多的可以看见激光加工设备的身影。激光器在整个产业链占据了核心地位。

激光加工设备主要由激光光学加工系统、机械传动系统、电子控制系统与辅助系统组成。其中激光光学加工系统是最核心的部分,成本占比最高,它包括激光器、激光加工头与光学元器件三大部分。

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激光器种类众多,应用各具优势,光纤激光器优势明显

激光器是激光加工设备的核心部件,其重要程度犹如CPU之于计算机,是激光设备配件中技术含量最高的部件。自1960年第一台红宝石激光器明问世以来,激光器技术不断发生变化。以工作介质来分类,激光器主要分为固体(YAG)激光器、CO2激光器、光纤激光器等几类。它们性能各异,应用领域也不尽相同。

固体激光器。固体激光器使用固体激光材料作为工作介质。工作介质是在作为基质材料的晶体或玻璃中均匀掺入少量激活离子。最常用的一种为在钇铝石榴石(YAG)晶体中掺入三价钕离子的激光器可发射波长为1.06微米的近红外激光。固体激光器的优点为小而坚固,工作介质的种类多,可运用的超过一百多种。缺点在于转换效率低,YAG激光器的总体效率仅为3%左右。而且工作介质的制备较复杂,工作时发热量大,必须配置冷却系统,导致产品价格较昂贵,维护成本高。

CO2激光器是以CO2气体作为工作介质的气体激光器。放电管里面充以CO2气体和其他辅助的惰性气体,如氦气和氮气;电极一般是镍制空心圆筒;谐振腔的一端是镀金的全反射镜,另一端是用锗或砷化镓磨制的部分反射镜。当在电极上加高电,放电管中产生辉光放电效应,锗镜一端就有波长为10.6微米的中红外波段的激光输出。CO2激光器的优点是有比较大的稳定功率,且制造成本低。缺点是由于波长的原因,发射出的激光与金属的耦合效率低,而且使用气体作为工作介质导致设备体积较大。

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光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质,和泵浦源、耦合器、谐振腔等部件的激光器。光纤是以SiO2为基质材料拉成的玻璃实体纤维,其导光原理是利用光的全反射原理。光纤激光器的基本原理为:泵浦源由一个或多个大功率激光二极管阵列构成,其发出的泵浦光经特殊的泵浦结构耦合入作为增益介质的掺稀土元素光纤,泵浦波长上的光子被掺杂光纤介质吸收,形成粒子数反转,受激发射的光波经谐振腔镜的反馈和振荡形成激光输出。

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综合上述激光器的特点,我们可以对比这几种激光器的性能,可以看到光纤激光器作为第三代激光器,其性能优势明显。

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光纤激光器的优势体现如下:

1) 光纤成本低,材料的可饶性带来设备小型化、集约化的优势;

2) 光纤材料具有极低的体积面积比,散热快、损耗低;

3) 光束质量优良,焦点光斑直径微小,可进行精密加工;

4) 谐振腔内无光学镜片,具有无需光学准直、免维护、高稳定性的特点;

5) 稀土离子能级非常丰富,种类繁多,可使输出激光波长选择范围广;

6) 综合电光效率高达20%以上,大幅节约工作能耗,成本较低;

7) 商业高功率光纤激光器稳定输出功率可达6KW。

综合来看,光纤激光器高效率和低维护成本的特点受到系统集成商的青睐,成为未来工业激光器的发展方向,在许多领域逐渐代替传统的固体激光器和CO2 激光器

2.2、 激光器技术难度大,从光学材料到光学元器件都是难啃的骨头

激光器一般由三个部分组成:(1)工作物质:这是激光器的核心,有能实现能级跃迁的物质才能作为激光器的工作物质;(2)激励能源(光泵):它的作用是给工作物质以能量,即将原子由低能级激发到高能级的外界能量。通过强光照射工作物质而实现粒子数反转的方法称为光泵法;(3)光学共振腔:这是激光器的重要部件,其作用一是使工作物质的受激辐射连续进行;二是不断给光子加速;三是限制激光输出的方向。以单纵模光纤激光器为例,其主要技术难点在于如何使谐振腔具有高的模式选择性能,以及如何加入适当的窄带滤波器辅助选频。在目前各种光纤激光器结构中,线形及环形腔代表了两种最典型的激光器结构。当采用环形腔结构时,其谐振腔的腔长往往达到几米甚至几十米,因此对增益光纤的掺杂浓度要求不高,但是较长的腔长会导致纵模模式分布非常紧密,增加了选频难度。当采用线形腔结构时,由于要保证单纵模激光输出,激光器的腔长必须很短,一般都在厘米或毫米量级。

激光器的核心外延材料和芯片存在技术与人才、行业推广和资金三大壁垒:(1)技术与人才壁垒:激光器在外延材料和芯片领域的专业研发人才十分稀缺,集中在美国、德国、英国、日本等少数国家;(2)行业推广壁垒:激光器应用广泛造成客户群相对较为分散,行业推广及销售渠道的建立还需要大量的时间、资金、人力及技术的投入。激光作为新兴产业,客户对其技术及产品了解程度不深,激光设备制造企业,往往需要对客户进行长时间的技术推广和培训引导;(3)资金壁垒:激光器前期研发投入较大,在产品销售预期不明确的情况下,投入大笔资金开发激光器几个细分行业的软件解决方案风险较大。同时,为满足不同行业的需求,后续的技术更新和产品升级同样需要较大的研发投入和资金支持。而且由于规模化生产需大量的测试检验仪器和生产工艺设备,这也需要大量的资金投入。

2.3、 激光器价格下降,催化激光设备的加速应用

随着激光技术越来越广泛的应用以及国内企业对激光器技术的逐渐掌握,现如今激光器的价格已远没有国外产品垄断时期的那种高价位。

根据产业数据调研,从国内市场主要激光器的售价中,平均功率30W以内的光纤激光器价格在10万元以内,进口激光器价格明显高于国产激光器价格。100W以内CO2激光器价格不超过10万元。10-20W小功率的CO2激光器、红外激光器价格不超过3万元。

我国光纤激光器基本依赖进口,供货周期长。中国光纤激光器生产商,如锐科系列,在近年开始商业化出货,逐步打破了国外企业在光纤激光器领域的垄断,也逐步拉低了进口产品的价格。以进口的IPG光纤激光器为例,2016年4月份,光纤激光器在国内的售价已低于2012年时的售价,以一台进口的20W脉冲激光器为例,此前每台价格约为9-12万元,现在跌至约3万元。

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锐科公司在2016年的10~30W小功率光纤激光器的价格会比同类进口光纤激光器低40%-50%。

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国内对全固态激光器需求会进一步增长,其中千瓦级以上全固态激光器所占的比例还会略有提高,由于价格因素,我国高功率激光加工中多采用CO2激光器和灯泵固体激光器,不过由于全固态激光器在稳定性、寿命、功耗等方面的显著优势,目前已经逐步进入工业加工领域,相信随着成本的进一步降低,必将会占领更大的市场份额。

3、 激光设备:下游升级,激光应用百花齐放

3.1、 消费电子精密加工:多种用途百花齐放

市场研究公司BBC Research发布的报告显示,预计到2020年,全球工业激光器的市场规模将达到63亿美元,其中,消费电子领域将成为工业激光器最大的终端应用产业,其市场份额有望达到20亿美元。随着科技的不断进步,全球创新型电子消费产品日新月异,它们不仅外观炫目多彩,并内置了各种复杂精密的集成技术。因而,电子行业的瞬息万变也给激光制造业带来了巨大的机遇和挑战。

基本上,激光技术采用非接触性加工方式,不会产生机械应力,特别符合电子行业的加工要求。另外,凭借其高效率、高精度、热影响区小、无污染等优势,激光加工技术被广泛应用了电子工业。

在电子消费品行业中,激光切割能够以一流的切割精度和速度对金属或非金属零部件等小型工件进行精密切割或微孔加工。激光焊接则以热变形小、作用区域和位置精确可控、焊接品质高、易于实现自动化、能实现异种材料焊接等优势脱颖而出。而激光打标凭借其环保、耐磨性强、加工精度高、低成本、性能稳定、使用范围广、便于追踪管控等特点适用于对各种薄型金属/非金属材料打标,并且能在门类广泛的电子元器件上烙下永久性的“标记”。

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智能时代:激光与手机交融

随着手机市场竞争愈发激烈,手机制造业对产品自然也提出了更高的要求。据悉,约70%的手机加工制造环节都应用到激光技术(超过20种不同的工艺)及相关的制造设备。无论你肉眼能看到的,抑或不能看到的,激光的身影都以不同形式“穿插”其中。

尤其是随着近年来高功率、深紫外和超快激光加工等技术的发展,持续推动了智能手机制造技术的飞跃。究其缘由,想必与激光工艺特性及手机精密制造需求息息相关。凭借其功率密度高、方向性好、清洁、高效、环保等众多优势,激光加工在手机制造中取代传统技术的趋势也日益明显。

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例如,精密激光切割在加工智能手机的众多结构元素,如Home键、蓝宝石屏、TFT液晶屏、AMOLED屏、玻璃盖板、导电玻璃、音量孔、不锈钢外壳、PCB电路板、柔性电路板、背盖壳、以及其它薄膜材料和脆性材料等都是大有用武之地的技术。另外,如今电子元器件集成化要求越来越高、设计愈发倾向微小化,许多精细的深孔,如采用传统加工方式便很难完成,激光钻孔由此成为重要的工艺手段。激光聚焦光斑能在很小的区域内集中很高的能量,尤其适用于加工微细深孔,最小孔径只有几微米,孔深和孔径比可大于50微米。同时, 一部手机上随处可见激光打标的影子,如:Logo、手机按键、手机外壳、电池、PCB、手机饰品以及手机内部的零部件等等。

PCB是电子工业的重要部件之一,产业产值占电子元件总产值的四分之一左右,在各个电子元件细分产业中比重最大,而FPC板又是PCB行业中增长最快的子行业之一。从全球各地区发展趋势看,经过大规模重组、迁移及技术换代,国内PCB、FPC生产加工企业抓住了电子产品往国内转移的时机,使得国内电路板产值在国际市场的比重进一步提升。

激光加工在PCB行业的应用非常广泛,激光打标相对于传统喷墨标记的优越性越来越突出,激光标记可以加工流水号及二维码等,以记录相关生产信息,便于电子产品的全程追溯与质量管控。在PCB行业,激光标记应用正呈现快速增长的趋势。在柔性板(FPC)加工中激光切割、打孔也广泛应用。

3.2、 脆性材料:全面屏/OLED/3D玻璃都需要激光加工

全面屏异形切割需要采用激光技术

随着iPhone X全面屏手机的面世,“全面屏”这个概念终于从之前的星星之火形成了现在的燎原之势。根据CINNO Research的预期,2018年全面屏在智能机市场的渗透率将会升至50%,后续逐步上升至2021年的93%,火热程度可见一斑。但是与之相对应的却是其制作工艺的复杂与艰难。一般来说,全面屏手机的设计可分为异形屏与非异形屏。在iPhoneX的带动下,手机产商把手机从非异形屏向异形屏发展,而异形屏必须用异形切割方案才能实现。

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随着面板行业对其精度的不断提升,未来激光设备的要求也会随之提高。OLED面板是新时代的显示技术,从国内来看,京东方等产商相继宣布量产也表明了未来OLED面板将会成为行业主流。但是短期来看,OLED面板生产所需的激光设备相比于LCD更为复杂,涉及的激光制程高达17-18个之多,设备需求数量和精度要求都较高,因此提前布局的产商将会率先收益。随着三星Note 8和苹果iPhone X等高端旗舰手机机型的发布,OLED全面屏无疑成为了2017年业界和消费者关注的热点,这也是十年以来苹果首次放弃了LCD屏,选择使用了三星生产的OLED屏幕作为其最新高端机型的显示屏幕。作为安卓机领军人物的三星在2017年发布的Note 8上同样也使用了OLED屏幕。

全球前五的手机厂商中,除三星、苹果以外,华为、OPPO、小米等中国品牌正在努力实现产品转型,旗下手机正在往高端化和差异化发展,而OLED的使用可以满足国产手机品牌的产品升级的需求。目前OPPO、华为、vivo等厂商均开始生产搭载OLED屏幕的手机,据不完全统计,截止2017年上半年在中国上市的OLED屏幕手机已有30多款。

柔性切割与划线以及异形切割:柔性切割现阶段采用超快紫外激光器。激光切割机的工作原理是利用355nm紫外短波长激光束扫描在表面,使高能量的紫外光子直接破坏柔性材料表面的分子键,达到去除材料的目的。紫外激光加工属于"冷加工",这种"冷"光刻蚀出来的部件热影响区小,具有光滑的边缘和最低限度的碳化,能保证加工出来的产品质量最优。可以这么说,异形切割是一种要求无限精细的高端切割技术,而能够支撑这种技术发展的正是激光切割。有别于传统的刀具切割,激光切割利用高功率密度激光束照射被切割材料,使材料很快被加热至汽化温度,蒸发形成孔洞,随着光束对材料的移动,孔洞连续形成宽度很窄的(如0.1mm左右)切缝,完成对材料的切割。

使用紫外激光器主要优点有以下四个:1)激光加工方式为非接触式加工,加工过程中部件热影响区小;2)高性能紫外激光器,工作时聚焦光斑小、功率分布均匀、热效应小、切缝宽度小、切割质量高;3)采用精密二维工作台和全闭环数控系统,确保在快速切割的同时保持微米量级高精度;4)位置传感器和CCD影像定位技术,自动定位、对焦,使定位快速准确,省时省心,效率高。

综合这些优点,超快激光因其具有超快速度和超高峰值等特性,获得传统激光无法比拟的高精度、低损伤等效果,比传统刀轮切割优势更为明显,也将是未来柔性切割的主要方式。

相比之下,当前的异形切割方式主要有两种:刀轮切割和激光切割。刀轮切割属于机械加工,没有高温问题,不会导致框边黄化与热点缺口,但成品较粗糙,容易改变玻璃本身的应力特性,且工序复杂,相对于激光切割来说良率较低,不适用于精细的玻璃、蓝宝石等材料的加工。这种方案会导致崩边严重。由于刀轮切割需要预留切割线,相比激光切割,刀轮切割对于整个Panel的利用率会下降10-20%,切割一片需要2-3分钟。

而激光切割是非接触性加工,无机械应力破坏,且效率较高。同样的两个C角,两个R角,一个U槽的加工方案,20秒左右就可以完成切割。由于激光切割的原理是将激光聚焦到材料上,对材料进行局部加热直至超过熔点,然后用高压气体将熔融的金属吹离,随着光束与材料的移动,形成宽度非常窄的切缝。激光切割的精度可以达到20um。

因此相比之下,激光切割在异形切割方面的优势明显,行业中全面屏异形切割主要采用的是激光切割方案。

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此外,激光退火、激光剥离、激光修复都是面板领域重要应用

LTPS的激光结晶化(退火):准分子激光器与紫外激光器是退火系统所必需的器件。光结晶化技术尤其是准分子激光退火(ELA)技术目前在小尺寸应用方面已经较为成熟,全球已经量产的AMOLED产品基本都使用了ELA技术。

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激光剥离:在柔性显示器制造中,可能会使用电子纸(电泳),液晶(LC)或者有机光发射二极管(OLED)作为基础,大量的激光工艺被用来实现每一层的有效结构直到最后切割和标记。在显示器制造的激光加工步骤之一是在塑料基底上的激光剥离(LLO),用于释放最后来自临时刚性载体基板的柔性显示器。相干是现阶段全球准分子激光器是唯一供应商,韩国OLED 激光设备厂商的准分子激光器也是采购自相干,设备单价高达数千万。

激光行业深度报告:激光制造时代来临,中国激光产业迎来黄金十年

 

激光修复:OLED面板在完成老化制程后,需要对其显示显示缺陷进行检查标记,并对可修复的显示缺陷进行修复。

首先,将OLED面板用真空固定于真空吸附平台上;然后,用点灯系统将OLED面板点亮,此时,通过点亮的OLED基板,可确定可修复性的显示缺陷的大致位置,并对显示缺陷予以标记;第三步,调节显示缺陷检查装置的可调节平台使显微镜移至上一步所标记的显示缺陷的正上方,调节显微镜对显示缺陷进行准确定位,并通过显示装置获取显示缺陷的图像信息;第四步,将激光发生器打开,在显示装置的实时监控和指导下,利用发射的激光束对显示缺陷进行精准修复。

使用激光修复OLED面板显示缺陷的优点:通过将激光发生器的激光头与显示缺陷检查装置的显微镜镜头重叠,避免了对OLED面板显示缺陷的重复定位,显示缺陷检查到后,无需移动OLED面板即可直接进行修复,不但提高修复效率,同时提高OLED面板显示缺陷的修复的准确率。

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3.3、 泛汽车行业:从动力电池到汽车车身,激光加工增强汽车牢固性和安全性

安全、舒适、节能和环保一直是世界汽车工业发展的主题。激光焊接工艺在汽车工业领域尤其得到重视和广泛应用,其中汽车覆盖件是激光焊接的五大类之一。激光焊接已经成为车身覆盖件制造的标准工艺。

激光焊接运用于汽车上可以降低车身重量、提高车身装配精度、增加车身的刚度、降低汽车车身制造过程中的冲压和装配成本。德国人是最早把激光焊接技术运用于汽车,在20世纪90年代中期,BMW公司利用激光焊接机器人完成了BMW5系列轿车的第一条焊缝,焊缝总长度达12m。德国大众Touran轿车的激光焊缝总长度达到了70m。随后,奥迪、速腾、高尔夫及Passat等品牌的车顶采用了激光焊接技术,通用、丰田、福特、宝马、奔驰等公司陆续均采用了激光焊接技术。

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在汽车制造业内激光复合焊也有大批量的应用,如一些铝质车门的焊接等。以德国大众VW Phaeton的车门焊接为例:为了在保证强度的同时又减轻车门的重量,大众公司采用冲压、铸件和挤压成形的铝件。车门的焊缝总长4980mm,现在的工艺是7条MIG焊缝(总长380mm),11条激光焊缝(总长1030mm),48条激光-MIG复合焊缝(总长3570mm)。

鉴于智能汽车有望成为下一代智能设备增长点,而汽车的能源、动力或成为关键因素,动力电池迎来新的时代。同时,国家也出台众多利好政策,帮助新能源汽车进入高速发展时期。根据中国产业信息网的数据,到2020 年新能源汽车年销量有望达到210万辆,渗透率达6%,到2030 年,年销量将达1520 万辆,渗透率达到40%。德国甚至在计划到2030年全部置换新能源车,废弃燃料车。

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动力电池对焊接技术要求很高,国内外动力电池的制造商在生产工序中一般根据不用的部件采用不同工序以及不同的焊接方法。大族激光为了满足其在电池焊接方面逐步提升的要求,不断提升自身的工艺成熟度。如今,大族激光已经拥有包括硬壳电池、软包电池的焊接,动力电池激光焊接自动化集成解决方案等多种技术储备。未来随着动力电池的需求不断扩大,其焊接业务将迎来新的成长空间。

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动力电池是新能源汽车的核心零部件,直接决定整车性能,其生产流程可分为前端、中端和后端设备,设备的精度和自动化水平将直接影响到电池的效率和一致性。而作为链接上游原料和下游产品的中游设备,激光焊接工艺开始进入人们视野,但其工艺应用的神秘性,至今还蒙上一层神秘面纱。激光焊接优势在于焊材损耗小、被焊接工件变形小、设备性能稳定易操作,焊接质量及自动化程度高。其工艺上的优势是其它焊接方式无法比拟的。

对于动力电池生产企业简而言之,激光焊接是一个将正负极材料、隔膜和电解液等原材料化零为整的融合制造过程,是整个动力电池生产流程中的关键工艺。将所有原材料焊接成电池电芯、PACK模组,可直接用于传统消费电子、电子工具、电动自行车、储能电站及新能源汽车领域。激光焊接在动力电池中的地位也可以从焊接设备的成本价值上体现出来。以电池原料为对比,原料在成本中占比是持续性的且以吨为单位购入;激光焊接设备基本是一次性到位,不同工艺或类型的焊接设备价值数额在数十万位至数百万位人民币,在电池厂投入中占比5-15%,在电池组pack厂投入占比10-40%不等。

近年来,很多国内外动力电池生产厂商,在较为复杂的生产工序中,对于不同的工序、不同的被焊接部件,采用不同焊接方法,随着新能源汽车行业迈向纵深发展,对配套电池的装配与焊接精度、质量都提出了更高的要求,大规模的采用激光焊接工艺势在必行。未来,以三星、LG为代表的外资企业来世凶猛,以提供能量密度高、工艺精湛、高性价比的产品,将打破国内动力电池市场的格局。国内动力电池制造企业只有提升整体制造工艺水平才能参与国内国际竞争。

3.4、 半导体:先进制程离不开激光加工

半导体可谓是电子精密制造的皇冠,在无限追求更小更精密的微观世界里,激光发挥着至关重要的作用。例如,激光蚀刻出微细的沟槽,可将几百块芯片紧密地压缩在一起,装配在晶圆上;极紫外光可用于生产小于16纳米的芯片;激光可将产品信息快速标记于极小的空间中;超短脉冲激光器能够快速地在多层基板上钻出大量细小的孔眼。

半导体激光应用之切割

在晶圆制程中,12寸的晶圆将被切割成微小的芯片,对切割技术要求高。在传统机械切割晶圆的过程中,由于导体层之间填入低k介质材料的绝缘层,低k介质材料容易引发各种锯切问题,有时会因为脆性而破碎,有时会粘住锯片。即使使用最薄的锯片分割晶圆,切痕仍然较大。这时候,激光切割足显其优势,德国通快的TruMicro皮秒激光则可轻松实现40微米的沟槽宽度,且不产生任何损伤。

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半导体激光应用之光刻

常规光刻技术是采用紫外光作为图像信息载体,以光致抗蚀剂为中间(图像记录)媒介实现图形的变换、转移和处理,最终把图像信息传递到晶片或介质层上的一种工艺。随着半导体技术的发展,光刻技术传递图形的尺寸限度大幅缩小,已从常规光学技术发展到应用电子束、 X射线、微离子束、激光等新技术,使用波长已从4000埃扩展到 0.1埃数量级范围。光刻是半导体加工难度极高的工艺,对设备要求非常之高,目前顶级的光刻机只有阿斯麦(ASML)、应用材料(AMAT)制备。

激光器:光刻机核心设备之一,难度极高。根据所使用的光源的改进,光刻机经历了 5 代产品的发展,每次光源的改进都显著提升了光刻机所能实现的最小工艺节点。最初的两代光刻机采用汞灯产生的 436nm g-line 和 365nm i-line 作为光刻光源,可以满足0.8-0.35 微米制程芯片的生产。第三代光刻机采用 248nm 的 KrF(氟化氪)准分子激光作为光源,将最小工艺节点提升至350-180nm 水平。第四代光刻机的光源采用了 193nm 的 ArF(氟化氩)准分子激光,将最小制程一举提升至 65nm 的水平。第五代 EUV 光刻机采用波长 13.5nm 的极紫外光,将工艺节点推向了7nm、5nm水平。

以最先进的EUV光刻机为例,由于极紫外光能被包括空气在内的很多材料吸收, 所以,要使用极紫外光,必须消耗电力把整个环境都抽成真空。与此同时,极紫外光容易被透镜吸收,因此需要得到极高功率的极紫外光,需要极大的激光器,这也就意味着光刻机所需的激光器难度极大。

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德国通快已研发了第三代的激光系统,为光刻系统制造商和预脉冲、主脉冲技术树立了标杆。德国通快还将继续加大技术投入,其目标是实现大规模生产所需的250瓦光学功率,为新一代芯片的生产奠定基础。

4、 IPG、Coherent 、TRUMPF等海外厂商是激光产业的风向标,国产优质厂商正在崛起

全球激光产业格局鲜明,德国通快TRUMPF稳局第一,Coherent收购Rofin后成为全球第二大激光厂商。值得一提的是,大陆厂商大族激光近两年由于消费电子创新、面板、新能源、大功率业务等方面带动,正在快速发展,未来市场份额有望更进一步。

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4.1、 IPG 、Coherent、TRUMPF,激光产业的风向标

IPG:光纤激光器风向标

IPG(IPG Photonics)总部位于美国,是世界领先的高性能光纤激光器和放大器产品的开发及制造商,产品涉及众多应用和市场,最为著名是的IPG高功率光纤激光器。IPG 经过二十多年的发展逐步形成了光纤激光器上游产业链的垂直整合,如:增益光纤、半导体泵浦源、光纤元器件等,并拓展到光纤激光器下游产业链的一些特种激光加工装备。IPG 为全球第一家实现光纤激光器产业化的企业,产品线丰富,产品类型包括高、中、低功率光纤激光器,在高功率光纤激光器的优势尤为突出。

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IPG公布2017全年实现营业收入14.09亿美元,同比增长40.02%,实现净利润3.48亿美元,同比增长33.31%,增长迅速。其增长主要来源于三大原因,一是转向6千瓦以上的高功率激光光源,其销售额在2017年增长超过一倍,占高功率收入的30%以上;二是对非激光机械工具的替代,低端切割系统替代1-2千瓦激光源;三是2017年激光焊接市场快速扩张,IPG在焊接领域拥有明显技术优势,在加工那些难以焊接的材料时,IPG的摆动和焊缝追踪焊接头适配器能够确保焊缝的一致性。

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IPG垂直一体化,构建光纤激光器技术壁垒。IPG掌握了光纤激光器的核心模块技术,是一家典型的垂直整合的公司,其技术均是IPG研发出来的,例如特种光纤、泵浦二极管、包层侧泵技术、分布式单管泵浦架构等核心环节,IPG均能实现自研生产,使得IPG生产高输出功率和卓越光束质量产品的同时,也能将成本做得更加低廉。

Coherent:ELA准分子激光退火的风向标

相干公司(Coherent)于1968年成立于美国,全球最早从事激光器研发与商业化的企业之一。Coheren来自准分子激光器营收占公司总营收一半以上,近年来充分受益于OLED产线建设对准分子激光器的旺盛需求。2016年3月,Coherent宣布以9.42亿美元收购Rofin-Sinar,也开始进入高功率光纤激光器领域。

Coherent是最全面的激光器系统供应商之一,提供从振荡级、放大器、OPA、泵浦源到特殊制造的TW激光器等一系列超快激光器产品,脉冲宽度最窄到20fs;峰值功率最高可达100TW;单脉冲能量最高可达到5J。公司能够提供更全面的激光器和激光参数测量产品,包括:氩/氪离子激光器、CO2 激光器(10.6μm、9.4μm、调Q、可调谐、单频、THz源)、半导体激光器(375nm、405nm、635nm、780-980nm)、钛宝石连续可调谐激光器、准分子激光器、脉冲染料激光器、钛宝石超快激光器及放大器、半导体泵浦固体激光器(1064nm、532nm、355nm、266nm)、功率计、能量计、光束质量分析仪和波长计等。

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2017年全年实现营业收入17.23亿美元,同比增长101.00%,全年净利润2.07亿美元,同比增长136.71%,增长情况同样喜人。Coherent的爆发主要源于OLED订单的迅速增长大幅推升了微电子业务部门的订单,Coherent的准分子激光退火工具(ELA)和激光剥离工具(LLO)是目前OLED行业无法替代的工具,且由于ELA业务具有易耗和后续维修服务的特征,更新设备的收入加快了Coherent的爆发。

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Coherent是ELA 激光退火设备的旗帜。ELA 激光退火设备是OLED生产线的重要设备,目前Coherent几乎垄断了该设备。在三星、LG、京东方的OLED生产线中,都在使用Coherent的ELA 激光退火设备。

德国通快(TRUMPF):激光加工设备的风向标

德国通快成立于1923年,集团是全球制造技术领域的主导企业之一,在工业用激光及激光系统领域是技术及市场的全球领导者。德国通快成立之初最开始的业务是挠性轴,上世纪60年代,通快集团开始涉足激光领域,并于80年代造出了业界领先的激光器,将激光技术集成到通快的产品线,此后30多年保持持续发展和增长。

从收入规模来看, 2016/17财政年度,德国通快销售额31亿欧元,同比增加了10.8%;订单收入34亿欧元,同比增长21.1%。德国通快主要收入来自用于柔性钣金和管材加工的机床,集团总收入的2/3与激光器有关。目前,德国通快在激光加工领域排名全球第一,也是全球第三大机床制造企业。

从创新角度来看,德国通快以其持续创新和专注于专业的生产方法以及不断的改革作为其集团发展的纲领,使其牢牢占据了钣金加工、激光生产、电子应用以及医疗设备等领域的竞争优势。因此,可以看到,无论是在钣金制造的机床与电动工具领域,还是在激光技术与医疗行业,通快公司均靠技术创新而引领潮流。我们举例为证,1997年,德国通快首先发明以自动控制折弯ACB而著称的角度测量系统;2004年,德国通快首先发明四液压缸驱动技术;这些都是折弯领域的两大里程碑,均来自于德国通快之手。

从技术投入上看,2017年,德国通快的研发支出318百万欧元,占收入比重达到10.2%,公司有1843名员工致力于新产品的研发。

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4.2、 中国的激光技术与国外仍差距明显,正加紧追赶步伐

我国装备制造业发展存在“以整机带动零部件发展”的思路,由于整机厂的强势和游说,21世纪初,国家把进口“零部件不免税,整机免税”改为“零部件免税,整机不免税”。在这种环境下,制造业的规模发展起来了,但是基础技术和基础零部件的发展相对滞后,并使我国本土零部件企业的生存环境更加恶劣,产业最薄弱的环节需要直面进口产品在价格和技术上的双重冲击。

国内激光产业与世界差距多大?

2007 年之前,尽管国内高校、研究所等单位在光纤激光器领域开展了大量的研究工作并取得了诸多成就,但国内光纤激光器的产业化和产品化仍然是空白,几乎所有工业光纤激光器全部依赖进口。

中国激光产业存在最大的问题就是核心话语权缺失,这也是与国外最明显的差距。我国激光产业工艺产品较为依赖进口,上游晶体公司出产晶体至德国、美国,国外企业制成晶片后再出售至中国。并非我国公司不能自产晶片,而是工艺不过关,进口晶片性能比自产的要好,下游加工商出于稳定性考虑,选择了进口产品。中游的激光器制造也是同样境遇:比如制造飞秒激光器,在加工缩膜期间,缩膜便无法自产,只能进口。目前国内所掌握的激光技术与国外差距并不大,但是受限于整体工业的体系发展的基础,以500W以上的激光器为例,国产的产品在耐用性、性能、稳定性以及大规模工业生产水平均与国际差距较大,根源在于我国的工业基础相对薄弱。

根据《2017年中国激光产业发展报告》数据,2016年中国进口激光元器件的总金额创新高,达13亿美元,说明核心激光元器件依赖进口的现象未得到本质改观,高端市场依然被国外企业把控。

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目前我国中低功率光纤激光器的制造技术已比较成熟,但高功率激光合束与泵浦耦合等领域存技术难题,且器件缺乏。和发达国家相比,国内激光产业的差距主要包括激光元器件技术方面以及产业化,其中,元器件技术的差距制约了整个激光产业的产业化水平。

激光设备领域,大族激光、华工科技正在赶超

中国制造业的快速发展,传统工业制造技术的更新升级,也急切的激光加工设备做配套,倒逼着中国激光厂商不断研发新设备以适应市场的发展,推动了中国大陆厂商加速发展。大族激光、华工科技等厂商在过去几年取得了快速发展,已经跻身世界激光设备大厂的行列。

以大族激光为例,大族激光是亚洲最大、世界排名前三的工业激光加工设备生产厂商,其产品覆盖了激光打标机系列、激光焊接机系列、激光切割机系列、新能源激光焊接设备、激光演示系列、PCB钻孔机系列、工业机器人等多个系列200余种工业激光设备及智能装备解决方案。2017年,大族激光实现总营收115.6亿,同比增长66.12%。其中,小功率激光打标、精密焊接、精密切割等业务实现营业收入61.88亿元;大功率激光及自动化配套设备实现营业收入20.74亿元,同比增长42%;PCB业务实现营业收入12.10亿元,同比增长36%;半导体及显视面板行业实现营业收入5.1亿元,同比增长47%;新能源业务实现营业收入5.47亿元,同比增长82%。可以看出,大族激光得益于下游新兴应用的出现,半导体及显视面板、新能源、大功率加工成为了重要潜力点。

在激光器领域,锐科激光、创鑫激光正在追赶

近几年,随着中国厂商的低功率(<100W)光纤激光器的技术成熟,其市场已大多被国内厂商占据,国产化率高达85%。在中功率光纤激光器(≤1.5kW)领域,国产厂商在2016年的市占率已经超过了国外厂商,国产化成果显著。然而在高功率光纤激光器(>1.5kW)领域,由于国产产品的性能、稳定性等仍存在客观差距,其大部分市场依旧被国外厂商占据,国产的高功率光纤激光器市场份额约占8%。而在这里面的典型的代表企业包括锐科激光、创鑫激光等,它们成功研制出中高功率光纤激光器,大大降低了该类产品的国内销售价格,打破了国外垄断。

激光行业深度报告:激光制造时代来临,中国激光产业迎来黄金十年

 

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5、 投资建议:建议投资中国激光的行业典范标的

5.1、 大族激光:从激光器到设备集成垂直一体化掌握核心技术,下游多项应用全面开花,维持“买入”评级

◆垂直一体化,从激光器到设备集成,国内激光技术绝对龙头。

大族激光是真正意义上掌握了激光核心技术的企业。激光技术的核心在于的激光器(激光器占激光设备成本的40%)。大族自主研发的Draco系列皮秒激光器实现规模销售,作为新一代核心光源打破国外垄断,在LED晶圆、蓝宝石、玻璃等脆性材料切割领域基本替代进口。除了实现小功率激光器的产业化,大功率激光器也逐步攻克,随着激光器自供的比例提升,将降低公司产品的生产成本,进一步强化了大族在激光产业的领先地位。

为了更深层次掌握激光核心技术,大族激光也通过收购布局特种光纤进一步切入更上游,从而实现了从特种光纤到激光器再到设备集成的垂直一体化整合。目前,大族已经打通激光技术产业链,为多个行业应用提供智能制造解决方案,已经在消费电子、PCB、面板、新能源、大功率加工等多领域全面开花。

◆受益下游行业景气度提升,重点布局IT、高功率、PCB、面板等产业。

智能手机市场相对饱和的大环境下,大族激光通过拓展国内大客户,IT业务线维持与2017年持平。高功率事业部受益于国内外市场整体装备制造升级,维持30-40%的复合高增速。公司出产的高功率设备目前应用于汽车、轨道交通等重要行业,已成为中集集团、中国铁建、大庆油田等大型企业的激光系统集成解决方案提供商。

同时2018年主要受益于PCB行业景气度提升,下游厂商扩张产能,软板硬板产线都迎来扩产,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,订单相比2017年有大幅提升。显示业务线收获OLED设备、全面屏、LED划片等增量订单。同时新能源事业部伴随电池厂商产能扩张和自动化工艺提升,将为公司业绩带来弹性。2018年全年净利将维持高速增长。

◆盈利预测、估值与评级

近年来我国传统制造业正处于加速升级阶段,国家大力推进高端装备制造业的发展,激光加工的突出优势在各行业逐渐体现。我们看好大族激光作为中国激光设备龙头公司的行业地位。我们维持公司 2018—2020年 EPS 分别为 2.16/2.97/3.89元,对应PE分别为25/18/14倍,维持“买入”评级。

◆风险提示:

消费电子下游需求疲软;高功率设备市场渗透率提升不及预期;PCB 下

游扩产速度不及预期。

5.2、 华工科技:制造向高端,汽车激光加工技术领先

◆立足激光,坚持“制造向高端”战略

华工科技主要包括激光业务(华工激光)、光通信业务(华工正源)、传感器业务(华工高理)、激光全息防伪业务(华工图像)等多项业务,主要以激光业务(2017年收入占比34.63%)和光通信业务(2017年收入占比39.67%)为主,它们也正好顺应了激光和5G通信产业发展趋势。

华工科技下辖业务众多,但公司立足于激光业务,坚持“制造向高端”战略。2017年公司的激光业务收入15.5亿元,同比增长33%,净利润1亿元,同比增长20%。激光业务成为华工科技的重要业务支柱。

◆坚持技术创新,激光技术突出,已形成战略布局

华工科技始终坚持研发创新,目前累计拥有502件专利,牵头组织的国家科技部“重点研发计划专项”项目——“工业级皮秒/飞秒激光器关键技术研究及产业化”、“高效智能激光强化设备研制及在铁路、航空领域关键部件上的示范作用”、“基于超导回旋加速器的质子放疗装备研发”有序推进。截至2017年末,华工科技有10人入选国家“千人计划”、6人入选湖北省“百人计划”。此外公司着力优化调整人力资源结构,技术人员和市场营销人员比重逐年上升。

华工激光拥有各种功率激光器和激光设备的核心技术,在微加工领域成功研发蓝宝石切割、打孔设备,掌握皮秒激光成丝切割工艺、掌握高精度光机电协同控制技术等单元技术,在手机屏幕切割领域打开通过国家项目申报,突破显示面板工艺技术并开发了全面屏的全自动切割设备。针对家电行业,推出紫外大幅面打标设备,突破了曲面异形加工瓶颈,填补了市场应用空白。开发出汽车变速箱齿轮焊接智能生产线、凸轮轴智能焊接装备、汽车座椅滑轨部装智能线、适用于航空航天、汽车等多领域的三维五轴智能加工设备。同时,基于信息化MES系统的智能激光切割、切管生产线成功交付。

正是由于华工激光突出的技术水平,其客户覆盖了众多领域的极具影响力的厂商,包括宁德时代、比亚迪、广东海中新能源公司、东光天蓝智能装备公司、京东方、深天马、华星光电、A客户等。

◆汽车激光加工优势明显,已抢占行业高地

近十年来,华工激光充分利用华工激光法利莱制造产品、华科大科研力量、神龙汽车的“产学研用”的创新平台,成功打破了行业内外企独大的垄断格局。2010年9月,华工激光承接的“神龙汽车有限公司标致508白车身顶盖激光焊接项目”实现小批量产,成功打破40年国外垄断。2016年4月,华工激光法利莱与广汽本田达成合作协议,负责其“汽车主线顶盖激光焊、尾门铰链、后轮拱滚边自动化改造项目”,这意味着日系车将首次采用技术进行生产线制造。自此,华工激光在汽车激光加工已实现了国内领先,抢占了先发优势。

目前,公司自主研发了国内首条新能源汽车全铝车身焊装生产线,已实现了量产上市;公司重点推出了漫威系列光纤激光切割机、奥博三维五轴激光切割机系列新产品。这些将为公司在汽车领域未来发展铺设了新道路。

◆风险提示:

技术转化率不及预期;新产品推广速度不及预期。

5.3、 锐科激光:国内光纤激光器龙头,双重受益于行业景气和国产替代

◆国内光纤激光器龙头,高功率连续激光器国内领先

锐科激光是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国家级高新技术企业,公司主要产品为脉冲光纤激光器、连续光纤激光器两大系列,均为自主研发,设计水平、产品质量与性能整体处于行业先进水平,产品线丰富齐全,包括10W至200W 的脉冲光纤激光器和10W 至10,000W 的连续光纤激光器。脉冲光纤激光器主要应用于各种材料的打标、精密加工、图文标记、深雕刻;连续光纤激光器广泛应用于汽车车身零件的切割,航空领域铝、钛合金材料的铆钉孔切割,造船业和钢铁业的厚钢板切割等。

2017年,锐科激光实现营业收入9.51亿元,其中脉冲光纤激光器1.75亿元,占比18.44%;连续光纤激光器7.18亿元,占比75.56%,该部分业务体现了中高功率的光纤激光器已成为公司发展的核心支柱。而锐科激光也在行业内建立了高功率连续光纤激光器领域的先发优势,早在2013年,公司就向市场正式推出10kw连续光纤激光器,填补了国内该项技术的空白。

◆光纤激光器正受益于行业景气和国产替代

光纤激光器相比于固体激光器、气体激光器,具有可操作性性好、设计简单、制冷方式简单等多方面优点,光纤激光器的应用也越来越广泛。

锐科激光正双重受益于行业景气和国产替代。在行业景气方面,根据 Laser MarketsResearch/ Strategies Unlimited 的数据,2017年全球工业激光器市场规模43亿美元,其中光纤激光器市场规模已经达到20亿美元,占比47%,近三年的市场规模增速分别为21.67%、30.57%和33.70%,可见光纤激光器市场正处于高景气时期。在国产替代方面,全球光纤激光器主要被IPG等海外巨头垄断,IPG 2017财年营收超14亿美元,而锐科激光的2017年收入尚不到10亿人民币,正享受中国大陆市场国产替代的红利。

◆三位“千人计划”专家引领技术创新,代表国内光纤激光器顶尖水平

锐科激光拥有一支人才突出、经验丰富的研发团队,其中公司副董事长兼总工程师闫大鹏、 董事兼副总经理李成、副总经理兼董事会秘书卢昆忠 3 名高层次人才入选国家“千人计划”, 3名“千人计划”人才均为光纤激光器及核心器件等领域的领军人才。以3 名“千人计划”人才为核心,公司建立起以博士和硕士为主体的光纤激光器及核心器件的研发团队,并于2014 年入选国家重点领域创新团队。截至2017 年末,公司及控股子公司共有技术研发类人员205 人,占全体员工人数的比重为24.29%。

在3名“千人计划”专家的带领下,公司已经取得了一系列的技术成果。截止2017年末,公司拥有专利108 项,其中境内发明专利24 项,境内实用新型专利68 项,境内外观设计专利15 项,境外专利1 项,软件著作权7 项。

锐科激光先后研制出我国第一台25W 脉冲光纤激光器产品,第一台100W、1,000W、4,000W、6,000W 和10,000W 连续光纤激光器产品并形成批量化生产,技术研发实力在国内同行业中保持领先水平

◆风险提示

激光行业下游需求不及预期。

5.4、 福晶科技:把握激光上游晶体的龙头公司

◆中国激光产业上游的元器件龙头公司

福晶科技主营业务主要聚焦光学晶体、晶体材料、激光器件的制造。产品划分为非线性光学晶体元器件、激光晶体元器件、激光光学元器件和激光器件四大类,其中非线性光学晶体元器件主要为LBO(三硼酸锂)、BBO(低温相偏硼酸钡)、KTP(磷酸钛氧钾)等,激光晶体元器件主要为Nd:YVO4(掺钕钒酸钇)等,激光光学元器件包括透镜、反射镜、波片、窗口片等,激光器件主要包括隔离器、电光开光、声光器件等。

公司产品主要用于固体激光器及光纤激光器制造,是激光系统的核心元器件。固体激光器及光纤激光器在工业加工、医疗和科研等领域得到广泛的应用。公司根据下游的客户的需求,主要采取小批量、多规格的非标准产品订单生产模式,按照客户提供的指标要求,开发、生产相关产品。

经过二十多年的发展,积累了精湛的工艺按照“材料——元件——组件——器件”的产业路径,继续加大人才和研发投入,持续开展新品种开发、产品升级和工艺改进活动,形成“研发一代、储备一代、生产一代”的阶梯发展模式。在巩固和发展非线性光学晶体元器件、激光晶体元器件、激光光学元器件现有业务的同时积极寻求新的材料和元器件的发展。

公司产品处于激光行业的上游,随着激光精细加工、医疗美容等相关领域应用拓展,作为上游元器件的市场需求呈现快速增长态势,为公司业务拓展提供了良好契机。公司积累了独特的技术和工艺,具备较强的自主研发能力和创新能力,为国家高新技术企业,参与制定了一些国家和地方性行业标准,与全球主要固体激光器厂商建立了良好的合作关系。

◆受益于下游设备需求增长,上游元器件厂商业绩持续提升

非线性光学晶体元器件是公司重要的基础业务线,公司是全球最大的LBO 晶体、BBO 晶体供应商,也是全球重要的Nd:YVO4 晶体供应商,控股子公司青岛海泰光电技术有限公司是国内最大的KTP 晶体生产商。公司发展了熔盐法,提拉法、水溶液法和坩埚下降法等多种晶体生长技术,拥有数控加工、双抛、大型环抛等多种加工手段以及IAD,IBS,EB等镀膜工艺以适应各类不同的应用需求。检测技术和设备也处于业界领先地位,拥有Zygo干涉仪、PE分光光度计、Trioptics中心仪等多台检测仪器。

公司产品主要用于固体激光器及光纤激光器制造,是激光系统的核心元器件。公司根据下游的客户的需求,主要采取小批量、多规格的非标准产品订单生产模式,根据客户的指标要求,开发、生产并销售相关产品。业绩的增长主要得益于激光在精密加工方面的应用不断普及,从而带动激光上游元器件的市场需求。

◆风险提示:

激光行业下游需求不及预期。

6、 风险分析

(1)下游需求出现快速变化的风险:激光设备行业属于上游行业,如果下游需求出现快速变化,激光设备厂商应对不及可能产生不利影响;

(2)技术升级风险:激光器的技术一直处于升级之中,如果出现新的技术而激光设备厂商应对不及,则可能会被淘汰。