2021-2022先进制造激光行业研究报告.pptx

2021-2022先进制造激光行业研究 报告 主要观点 激光行业短期随宏观波动，长期持续成长可期。 （ 1）行业短期跟随宏观周期和下游行业进行波动，长 期受益于渗透率提升和新领域持续拓展；（ 2）行业处于成长期，增长空间巨大，建议关注产业链各环 节具备竞争优势的企业；（ 3）激光替代传统加工、清洗熔覆等新应用持续拓展、下游光伏锂电等行业 高速增长，三大因素推动激光行业发展。 激光器：光纤激光器目前为主流，半导体 /超快激光器具备较大潜力。 （ 1）光纤激光器：高功率国产 化推动国内企业发展，价格竞争趋缓叠加进一步垂直整合，国内企业盈利能力趋稳；（ 2）超快激光器 ： 特点是 “ 冷加工 ” ，用于追求高质量的加工领域，发展十分迅速，国内多个企业进行布局；（ 3）半 导体激光器：优缺点明显，技术不断进步，发展潜力巨大。 运控系统：竞争格局佳，工业软件可拓展性强。 （ 1）激光切割运动控制系统低功率已基本国产化，高 功率国产化正在推进；（ 2）产品价格稳定，行业降价情况下受益于销量的快速提升；（ 3）工业软件 具备极强可拓展性；行业龙头柏楚电子的产业拓展路径：以软件带硬件拓展切割头，拓展超快运控系统 ， 拓展智能焊接机器人。 激光设备：下游多点开花加速行业发展。 （ 1）渗透率提升是行业持续发展的根本动力，近年来激光器 价格下降带动设备价格下降，激光设备经济性提高，行业渗透率加速提升；（ 2）切割焊接仍具备极大 增长空间，此外新应用拓展持续拓宽赛道；（ 3）下游光伏、锂电等高景气领域需求旺盛，相关激光设 备企业具备综合优势（即懂激光技术，又具备相关领域的工艺积累）；（ 4）建议关注高景气细分领域 ， 相关受益标的有：帝尔激光（光伏激光设备龙头）、联赢激光（激光焊接设备龙头）、海目星（优质 锂电激光设备企业）。 受益标的： 锐科激光、柏楚电子、帝尔激光、联赢激光等。 风险提示： 制造业景气度下降导致下游需求不及预期；竞争激烈导致企业盈利能力下降；国产化进度不 及预期。 2 研究框架 图：激光行业研究框架 激光元器件 激光器 光学材料 光学器件 核心零部件 光纤：中高功率国产化 向上垂直整 合降低成本 光纤激光器 占比约 50% 超快激光：精密加工方向 直接半导体激光器：优缺点明显，前景好 占比约 30-50% 激光器降价提 高激光设备经 济性，加快替 代传统加工 替代传统 加工设备 替代速度取决于激光设备加工效率、质量、 经济性 激光设备 下游应用 下游快速发展 推动激光设备 和激光器上量 激光器降价 加快新应用 的发展 锂电、光伏等、 OLED、 5G等新兴产业快速 发展 激光清洗、激光熔覆等新应用快速发展 资料来源：研究所整理 3 目录 激光产业梳理 激光产业链 1 发展历程 激光技术 三大发展驱动力详解 激光器 2 3 4 5 6 激光运控系统 激光设备 受益标的 风险提示 4 1 .1 激光产业链 -概览 产业链情况： 激光产业链上游为光学材料、元器件等，中游为激光器，下游为激光设备，终端面向汽 车、电子、钣金加工等领域。 上游成本分布： 以光纤激光器为例，上游成本中芯片、光纤占比较高； 下游应用分布： 材料加工与光刻是第一大应用，占比 40.6%，其次为通信存储、科研军事。 图：激光产业链 图：光纤激光器上游材料成本分布（ 2019H1 创鑫） 1 0.98% 光学材料 光学元器件 数控 机械 芯片组件 有源光纤 无源光纤 光学基础材料 光纤光栅 调 Q开关 透镜 激光晶体 特种光纤 芯片材料 激光二极管 光学镜片 光纤合束器 9.01% .80% 数控系统 伺服电机 主控制板 I/O设备 加工台 机械臂 机柜 机器人 1 7.55% 2 9.37% 8.81% 3 .42% .70% .42% 4 .99% .58% .28% 7 3 .93% 2 5 激光器 电源 辅助 0 .87% 4.44% 0 1.46% 3.53% 2.83% 光纤激光器 半导体激光器 CO2激光器 超快激光器 连续电源 YAG激光器 脉冲电源 碟片激光器 散热器 分析仪 能量计 防护镜 资料来源：创鑫激光招股说明书（注册稿），研究所整理 图： 2019年全球激光器应用市场情况（ %） 3 .40% .60% 8 材料加工与光刻 通信与存储 8 .20% 激光设备 4 0.60% 科研与军事 激光切割设备 激光焊接设备 激光打标设备 1 2.00% 医疗与美容 仪表与传感器 娱乐、显示及打印 2 7.10% 终端行业应用 汽车、电子、光伏、锂电、航空、通信、科研、医疗 资料来源：中国激光产业发展报告，研究所整理 资料来源：中国激光产业发展报告，研究所 5 1 .1 激光产业链 -上市公司 表：激光行业主要上市公司 代码 公司名称 激光相关产品 激光晶体 应用 0 02222.SZ 福晶科技 固体激光器、光纤激光器 上游 300620.SZ 光库科技 隔离器、合束器、光纤光栅、激光输出头、调制器 光纤激光器、激光雷达、 5G、通信等 601869.SH 长飞光纤 3 00747.SZ 锐科激光 01021.SZ 英诺激光 光纤激光器 固体激光器、定制激光模组 激光器、激光装备 激光设备（切割、焊接、打标、清洗等） 消费电子、新能源、 3D 打印、芯片制造、生物医疗等 集成电路、半导体光电相关器件的精密检测及微加工 光纤和固体激光器泵浦源、直接半导体激光器 固体激光器、光纤激光器、激光雷达整机等 半导体、显示（ LCDOLED）、消费电子、科研 激光切割机 3 688025.SH 杰普特 待上市 待上市 待上市 长光华芯 炬光科技 德龙激光 半导体激光器 中游 高功率半导体激光元器件、激光光学元器件 精密激光加工设备、激光器 激光切割控制系统 688188.SH 柏楚电子 3 0 0 3 00508.SZ 维宏股份 02008.SZ 大族激光 00988.SZ 华工科技 00776.SZ 帝尔激光 控制卡、一体机、驱动器 激光加工设备、激光器等 激光加工设备等 雕刻雕铣、切割 3C、汽车、动力电池、光伏等 汽车等 激光设备 太阳能电池 下游 6 88518.SH 联赢激光 02559.SZ 亚威股份 88559.SH 海目星 激光焊接机 动力电池、汽车制造、五金家电、消费电子、光通讯等 金属材料加工、显示面板、半导体、新能源 动力电池、 3C、钣金切割 0 激光加工设备 6 激光加工设备 资料来源：各公司公告，研究所 6 1 .1 激光产业链 行业需求跟踪 行业景气度随宏观波动： 激光设备是典型的通用设备，下游广泛分布于汽车、 3C、钣金、造船等多个 行业，行业景气度与宏观经济相关度较高。 激光设备的需求来自于下游企业的资本开支，受工业企业资本开支能力和意愿影响，具体影响因素包括 企业利润、产能利用率、企业外部融资环境、对行业未来前景的预期等。 表：激光行业需求跟踪 类别 指标名称 时间 本月 49.2 上月 49.6 PMI 2021年 10月 PMI PMI：生产 PMI：新订单 永康五金市场景气度指标 制造业增速 汽车行业增速 48.4 48.8 99.69 14.8 -6.5 49.5 49.3 99.98 15.7 -4.4 2 021年 10月 2021年 10月 021年 9月 2021年 9月 021年 9月 金属加工市场景气度 固定资产投资完成额 2 2 3 PPI 永康五金市场价格指数 汽车销量增速 汽车产量增速 新能源车销量增速 新能源车产量增速 智能手机产量增速 工业企业资产负债率 工业企业营业收入利润率 工业企业产能利用率 工业产成品存货 C增速 2021年 9月 2021年 10月 2021.10.31 2021年 10月 2021年 10月 24.4 10.7 24.9 9.5 价格 103.31 -19.64 -13.7 123.16 141.3 2.3 56.3 6.96 77.1 13.7 103.2 -17.85 -19.1 132.69 151.9 -0.2 56.4 7.01 78.4 14.2 终端产销 2 021年 10月 2021年 10月 2021年 10月 2021年 10月 2021年 10月 2021Q3 工业企业资本开支意愿 2021年 10月 资料来源： Wind，研究所 7 1 .2 发展历程 激光行业发展史 图：全球激光加工设备销售额 全球激光加工设备销售额（亿美元） 同比增长（ %） 2 50 00 50 00 60% 2 1 1 40% 20% 0% 5 0 0 -20% 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 资料来源：公开资料整理，激光产业发展报告，研究所 8 1 .2 发展历程 激光行业于周期波动中持续成长 行业经历两轮大的向上周期： 09H3-11H1、 17H1-17H4，主要是制造业宏观周期向上，叠加终端产 品创新等因素； 激光行业于周期波动中持续成长，长期看，大族激光、华工科技、 IPG等企业的收入规模持续增长。 图：行业短期随宏观周期波动 1 50.0% 00.0% 1 50.0% 0.0% -50.0% 大族激光单季度营收同比 华工科技单季度营收同比 福晶科技单季度营收同比 IPG单季度营收同比 图：企业收入规模持续增长 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 大族激光单季度营收（亿元） 华工科技单季度营收（亿元） IPG单季度营收（元） 资料来源： Wind，研究所 9 1 .3 激光技术 激光器结构 激光器结构： 主要由泵浦源、工作介质、谐振腔三部分组成。 工作介质： 也称为增益介质，是指用来实现粒子数反转并产生光的受激辐射放大作用的物质，工作介 质决定了激光器能够辐射的激光波长，激光波长由物质中形成激光辐射的两个能级间的跃迁决定； 泵浦源： 对工作介质进行激励，将激活粒子从基态抽运到高能级，以实现粒子数反转，从能量的角度 看，泵浦过程就是外界提供能量（如光、电、化学、热能等）给粒子体系的过程； 谐振腔： 最简单的光学谐振腔是在激活介质两端恰当地放置两个高反射率的反射镜，其中一块是全反 射镜，将光全部反射回介质中继续放大；另一块是部分反射、部分透射的反射镜，作为输出镜。两个 反射镜的中心位于激光器的光轴上，且镜面与光轴垂直。 谐振腔主要有 2个作用： 1）产生与维持激光震荡； 2）控制输出激光束的质量；通过调节光学谐振腔 的几何参数，还可以直接控制光束的横向分布特性、光斑大小、振荡频率及光束发散角等。 图：典型 YAG激光器的结构 表：激励源、工作介质、谐振腔介绍 原理 分类 实现粒子数反转并产生光的受激辐 固体、气体、液体、光纤、 工作介质 射放大作用的物质 半导体等 对工作介质进行激励，将激活粒子 泵浦源 从基态抽运到高能级，以实现粒子 数反转 光泵浦、气体放电激励、 化学激励、核能激励等 按照能否忽略侧面边界， 谐振腔分为开腔、闭腔、 气体波导腔等 1 2 .产生与维持激光震荡； .控制输出激光束的质量 谐振腔 资料来源：公开资料整理，研究所 资料来源： 激光原理及应用 ，研究所 10 1 .3 激光技术 激光发光机理 激光发光机理： 泵浦源作用于工作介质之上，使多数粒子处于高能级的激发态，形成粒子数反转； 光子入射，高能级粒子跃迁到低能级，并发射大量与让入射光子完全相同的光子； 传播方向与谐振腔横轴线不同的光子将逃逸出腔体，方向相同的光子则在谐振腔内往返，使受激辐射过 程持续下去，并形成激光光束。 图：激光发光原理 图：激光发光原理 资料来源： 激光原理及应用 电子工业出版社，研究所整理 资料来源： 激光原理及应用，研究所 11 1 .3 激光技术 激光特性和发展方向 激光具备高方向性、单色性、相干性和高亮度四大特征 ，被誉为 “ 最快的刀 ” 、 “ 最准的尺 ” 、 “ 最亮 的光 ” 。 激光技术发展方向：高功率、窄脉宽、短波长。 在中国制造业转型升级不断深化的背景下，产品和零件 加工逐渐趋向精密化、微型化，激光技术也不断向高功率、窄脉宽、短波长方向发展，更高的功率可以 提高加工速度，优化加工效率；更窄的脉宽可以降低加工损伤，提升加工质量；更短波长可以使加工产 生更小的光点，提供较高的分辨率，提高加工精度。 图：激光具备四大特征 图：激光技术发展方向 特征 概述 典型应用 提高加工速度 和效率 高功率 长距离传输，如 1969年人 们用激光测量地球与月球 间距 平面发散角小，接近 于平行光束 高方向性 提高光学干涉测量的精度 和测量长度、科研 单色性 相干性 激光的光谱线极窄 降低加工损伤， 提高加工质量 窄脉宽 激光光子的频率、相 位、偏振态、传播方 向相同 激光干涉仪、全息照相 单位面积、单位频带 宽度和单位立体角内 发射的光功率大 聚焦后产生高温，能加工 几乎所有的材料，甚至能 用来引发热核聚变 光点更小，提 高加工精度 高亮度 短波长 资料来源：激光原理及应用 电子工业出版社，研究所 资料来源：公开资料整理，研究所 12 1 .4 发展驱动力之一：替代传统加工 激光加工： 激光加工是将激光聚焦于被加工物体上，使物体加热、融化或气化，从而达到加工目的。 激光加工的优势： 无接触加工、材料变形小，加工后表面光滑无需二次加工； 效率高，加工速度远高于传统加工； 热反应区较小，能够减少母材和涂层损耗； 加工范围广，激光聚焦后产生极高温度，可加工金属材料、非金属材料、复合材料等； 激光容易与工业机器人等进行自动化集成，符合智能制造发展大方向。 图：激光加工的优势 图：激光加工在切割焊接打标三大应用上优势明显 资料来源：光电资讯，研究所 资料来源：旺财汽车轻量化公众号，研究所 13 1 .4 发展驱动力之一：替代传统加工 表：主流光纤激光器个功率段平均价格（万元） 功率 国产平均价格 进口平均价格 4 6 激光设备对传统设备的取代速度取决于其经济性 100W 价格 -激光器价格下降推动设备降价 500W 5-8 6-10 7 50W-800W 8-10 10-15 效率 -激光器向高功率发展提高激光设备加工效率 制造业景气度 -影响设备投资回收期 加工质量 -质量高容易在价格上获取附加值 1 1 2 4 6 1 1 3 6 1 -1.2kW .5kW kW 10-15 18-25 28-40 50-75 75-120 300 3-5 12-20 20-30 50-80 80-110 120-180 400 5-6 15-22 55-65 100-130 2 017 kW 激光器降价背景下，激光设备经济型显著提升； kW 0kW kW kW kW 0kW 目前激光加工已具备较强经济优势，行业渗透率加 速提升： 以齿轮加工为例，传统加工的成本为 8.47 元，而 12kW激光加工的成本仅 1.62元。 10-18 30-40 70-100 2 019 资料来源： 中国激光产业发展报告 ，研究所 图：激光加工与传统加工成本对比（以齿轮为例） 图：渗透率提升推动行业市场规模增长 100.00 14.00% 1 2.00% 0.00% .00% .00% .00% .00% 80.00 60.00 40.00 20.00 1 8 6 4 2 0.00 0.00% 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 金属切削机床产量（万台） 激光切割机总销量（万台） 占比 (%) 资料来源：创鑫激光，研究所 资料来源：国家统计局，中国激光产业发展报告，研究所 14 1 .4 发展驱动力之二：应用持续拓展 图：激光清洗潜在的市场空间 激光技术易与其他技术结合孕育新产业。 激光 技术最显著的特征是对其他技术具有广泛的渗 透性，可与其他众多技术融合、孕育出新兴技 术和产业； 激光器价格下降加快激光应用拓展： 近年来， 随着技术发展以及激光器价格下降，激光清洗 、 激光熔覆等市场在商用道路上快速发展，此 外激光增材制造等领域也蕴含巨大增长空间； 激光清洗、激光熔覆等新应用市场前景广阔， 其中激光清洗的潜在市场空间约 600亿元。 资料来源：激光行业观察微信公众号，研究所 表：激光清洗和激光熔覆概述 应用 介绍 优点 市场规模 加工效果 激光清洗 通过激光束照射从固体 与化学清洗、机械研磨相比， 2019年激光清洗产值约 6.14亿美元， 激光清洗绿色环保、无损伤和 国内潜在市场空间 600亿元（前瞻网， 激光行业观察援引华中科技大学教授 数据） （ 或有时为液体）表面去 除材料的过程 二次污染、效率高 激光熔覆 通过同步或预置材料的方 式，将外部材料添加至基 体经激光辐照后形成的熔 池中，并使二者共同快速 凝固形成包覆层 与电镀等传统表面处理技术相 2021年激光熔覆市场估值达到 4.83亿 比，激光熔覆具有熔覆层强度 美元。预计 2026年达到 8.23亿美元， 高、可选择性局部修复、粉末 在 2021-2026年，复合年增长率为 材料体系适应性高等 9.6%（ Research and Markets数据） 资料来源：百度百科，研究所整理 15 1 .4 发展驱动力之三：下游新产业快速发展 锂电 新能源车快速发展，锂电设备需求旺盛： 2020年 11月 2日，国务院办公厅印发新能源汽车产业发展 规划（ 2021-2035），明确 2025年新能源车渗透率约 20%，我国新能源汽车步入快速发展阶段。与 此同时，世界各国纷纷出台政策推动新能源车发展， 2020年 1月欧盟开始执行全球最严碳排放法规，美 国白宫也于近日表示，拜登将签署一项行政令，设定了到 2030年零排放汽车销量占新车总销量 50%的 目标。 锂电池供需将出现缺口，锂电池企业纷纷扩产： 根据 SNE Research预测，到 2023年，全球电动汽车对 动力电池的需求达 406 GWh，而动力电池供应预计为 335 GWh，供需缺口约 18，到 2025年，供需 缺口将扩大到约 40。在此背景下，锂电池厂商纷纷扩产，锂电设备需求旺盛。 图：全球新能源车销量及渗透率变化情况 图：我国新能源车销量及渗透率变化情况 1 2000 0000 4.50% 250.00 14.00% 4 .00% .50% 12.00% 10.00% 8.00% 1 200.00 150.00 100.00 3 8 6 4 2 000 000 000 000 0 3.00% 2 .50% .00% 6.00% 2 4 .00% .00% 1.50% 50.00 2 1 .00% .50% 0.00 0.00% 0 0.00% 2 015年 2016年 2017年 2018年 2019年 2020年 全球新能源汽车销量（万辆） 全球汽车销量（万辆） 渗透率 国内新能源汽车销量（万辆） 渗透率 资料来源： CPIA，研究所整理 资料来源： CPIA，研究所整理 16 1 .4 发展驱动力之三：下游新产业快速发展 锂电 激光在锂电池生产中应用广泛： 锂离子电池在安全性、一致性、密度等方面要求较高，对生产设备和加 工工艺要求严格。激光加工在加工效果和效率上优势明显，目前已广泛应用于锂电池生产的前段、中段 、 后段，具体包括焊接、切割、清洗等。 激光在锂电池生产中的应用包括极耳切割、极片切割、防爆阀焊接、翻转片焊接、极柱焊接、软连接焊 接、顶盖焊接、密封盯焊接等。 根据联赢激光招股书，激光焊接设备在动力电池厂商投入中的占比约 5-15%。考虑到激光切割、清洗 、 标记等在锂电池制造中均有广泛应用，假设激光加工设备在锂电池制造中的占比为 15-20%。 表：锐科激光光纤激光器在锂电池领域的应用 电池类型 方形 加工部件 极耳 极片 焊接应用 切割应用 标记应用 清洗应用 激光功率 MOPA200w/1000w MOPA200w 20w 1000w 1000w 1000w 6000w 2000w 1000w/MOPA200w 6000w 盖板 防爆阀 翻转片 极柱 软连接 顶盖 密封盯 极耳 封口 圆柱 2000w 1000w 1000w 6000w 盖帽 采集线 侧板 2 1700 PACK 汇流排 4000w/6000w/MOPA2000w 资料来源：锐科激光微信公众号，研究所 17 1 .4 发展驱动力之三：下游新产业快速发展 锂电 表：国内激光锂电主要企业情况 激光锂电设备市场空间测算： 2 020年相关 假设锂电激光设备占锂电设备的比例为 20%； 假设汽车销量稳定增长， 2025年新能源车渗透 率达到 25%； 假设单车电池装机量和锂电池企业产能利用率 稳步提升； 假设动力锂电设备单 GW投资额维持稳定； 根据测算，激光锂电设备年均市场规模约为 60 亿元。 公司名称 主要产品 客户 业务收入 2 020年新能源 业务营收 2.71 亿元 电芯设备、模 组及 PACK设备 宁德时代、国轩高 科、中航锂电等 大族激光 高速激光制片 机、电池装配 线、电芯干燥 线 宁德时代、特斯拉、 力神、蜂巢能源、 中航锂电、比亚迪、 欣旺达等 2 020年动力电 海目星 池激光业务营 收 4.86亿元 宁德时代、国轩高 科、比亚迪、亿纬 锂能、松下、三星、 中航动力等 2020年动力电 联赢激光 锂电焊接设备 池业务营收 6 .15亿元 主要企业包括联赢激光、海目星、大族激光等 资料来源：各公司公告，研究所整理 表：动力锂电池激光设备市场空间测算 2 020年 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E 中国新能源汽车销量（万辆） 同比增长 中国汽车销量（万辆 ) 同比增长 136.73 13.38% 2531.1 -1.78% 5.40% 232.35 51.05% 2581.72 2% 355.5 46.63% 2633.36 2% 456.62 24.17% 2686.02 2% 602.74 31.14% 2739.74 2% 698.64 13.33% 2794.54 2% 渗透率 9.00% 13.50% 17.00% 22.00% 25.00% 我国新能源汽车动力锂电池装机量（ GWh） 63.6 120.8 195.5 260.3 355.6 426.2 单车电池装机容量（中国） KWh 产能利用率（中国） 46.51 45% 52 45% 55 57 50% 59 61 50% 55% 55% 动力电池产能空间（中国） GWh 动力电池扩产（中国） GWh 动力锂电设备投资单价（亿元 /GWh） 141.32 268.5 127.18 2.4 391.05 122.56 2.3 520.55 129.5 2.3 646.58 126.03 2.3 774.85 128.27 2.3 2.4 动力锂电设备市场空间（亿元） 锂电领域激光设备市场空间（亿元） 资料来源： Wind，研究所 305.23 61.05 281.88 56.38 297.84 59.57 289.86 57.97 295.02 59.00 18 1 .4 发展驱动力之三：下游新产业快速发展 光伏 全球新增光伏装机创新高，中国光伏装机保持上升态势。 2020年，全球光伏新增装机市场达到 130GW， 创历史新高。在光伏发电成本持续下降和新兴市场拉动等有利因素的推动下，全球光伏市场仍将保持增 长，预计 2021年全球光伏新增装机量将超过 150GW，乐观情形下达到 170GW。在光伏发电成本下降驱 动以及标杆电价政策正式推出等因素推动下，我国也逐步成为全球重要的光伏市场之一。 2013年我国新 增装机容量 10.95GW，首次超越德国成为全球第一大光伏应用市场，此后持续保持高基数下的稳定增长 趋势， 2021年乐观情况下新增装机有望突破 65GW。 图：全球光伏年度新增装机规模逐年上升 图：中国光伏年度新增装机规模保持上升趋势 1 20 110 90 3 3 2 2 1 1 50 00 50 00 50 00 330 270 100 3 2 00 40 9 7 0 0 2 70 100 80 8 0 7 5 0 2 1 25 80 210 65 55 48 6 1 1 70 50 5 3 44.26 6 4 2 0 0 0 0 02 106 120 130 1 0 34.5 10.910.615.13 3 0.1 7 53 0.2 32 38.4 43 3 2.7 4.5 5 0 0 全球光伏年度新增装机规模（ GW，保守情况） 全球光伏年度新增装机规模（ GW，乐观情况） 中国光伏年度新增装机规模（ GW，保守情况） 中国光伏年度新增装机规模（ GW，乐观情况） 资料来源： CPIA，研究所整理 资料来源： CPIA，研究所整理 19 1 .4 发展驱动力之三：下游新产业快速发展 光伏 表：激光加工技术能提升光伏电池效率 激光在光伏上的应用： 激光加工应用于太阳 能电池生产的消融、切割、刻边、掺杂、打 孔等工艺； 技术工艺 效率提升效果 单晶电池光电转换效率绝对值由 20.3% 提升 至 21.5% 左右 PERC 激光加工技术能显著提升光伏电池片的效率 ： 根 据 帝 尔 激 光招 股 书 ， 激 光 技术 能 将 PERC单晶电池光电转换效率绝对值由 20.3% 提升至 21.5%左右 ;能将 Se电池的效率提升 SE 光电转换效率绝对值提升 0.2%-0.3%左右 光电转换效率绝对值提升 0.4% 左右 0 .2-0.3%；将 MWT电池的效率天恒 0.4%左 MWT 右。 资料来源：帝尔激光招股书，研究所 图：激光在太阳能电池生产中的应用 资料来源：帝尔激光招股书，研究所整理 20 1 .4 发展驱动力之三：下游新产业快速发展 光伏 根据帝尔激光公布的机构调研公告， 1GW电池生产线需要配置的激光 SE设备大约 5-10台，需要配置的激 光 PERC消融设备大约 5-8台， 1GW对应的设备占比为总投资额的 8%-10%左右。我们假设激光加工设备 在光伏电池设备中的占比为 10%。 根据测算， 2025年国内光伏激光设备市场规模将达到 32亿元。 国内主要企业包括帝尔激光、大族激光等。根据帝尔激光招股书，截至 2018年底，主要光伏电池厂商的 PERC工艺产能中约 77%采用了帝尔激光的设备， SE工艺产能中约 86% 采用了帝尔激光的设备 ，占比较 高。 表：国内光伏激光设备市场空间测算 2 020 2021E 60 2022E 67.5 70% 40% 35% 25% 1.6 2023E 80 2024E 90 2025E 100 70% 0 中国光伏年度新增装机规模（ GW） 产能利用率 48 70% 60% 30% 10% 1.8 70% 55% 35% 10% 1.7 70% 20% 40% 40% 1.5 70% 10% 45% 45% 1.4 PERC：新建产能占比 TOPCon：新建产能占比 HJT：新建产能占比 50% 50% PERC：单位产能设备投资额（万元 /MW） TOPCon：单位产能设备投资额（万元 /MW） 2 .5 2.4 2.3 2.3 2.1 2 HJT：单位产能设备投资额（万元 /MW） 4.5 4.5 4 3.2 2.8 2.5 光伏电池片设备投资额（亿元） 156.34 15.63 190.71 19.07 235.77 23.58 285.71 28.57 301.50 30.15 321.43 32.14 光伏领域激光设备投资额（亿元） 资料来源： CPIA，帝尔激光招股书，研究所 21 1 .4 发展驱动力之三：下游新产业快速发展 OLED 激光在 OLED上的应用： 主要用于 Array段基板切割、退火； Cell 段剥离、分片； Module 段精切等工 艺环节，所需激光器的种类包括准分子、紫外、 CO2等； 市场规模测算： 据目前国内主流 OLED厂商的建设项目情况，预计未来几年国内 OLED投资有望超过 3 2 000亿元，按照设备投资占比 60%，激光设备占总设备投资的 12%测算， OLED激光设备市场空间约 00亿元； 主要企业： OLED领域的激光设备企业包括 LIS、 JAS、大族、迈为、亚威股份等。 图：激光在 OLED加工中的应用 图： OLED在建项目情况 投资额（亿 元） 制程 环节 Array Cell Module 地点 重庆 福清 产品 设计产能 基板切割 退火设备 将进厂的 1 面板剥离 面板切割分片 精切成型 BOE BOE G6 AMOLED（柔性） 48K/月 G6 AMOLED（柔性） 48K/月 465 .先剥离再分片：较为常见，效 率高，不需单独逐片剥离，但所 需剥离机尺寸大，价格昂贵，技 术要求高，加工失败损失大 大基板玻 璃切成产 按照手机等设备 需求切外型、倒 角等 465 145 工艺 台数 线代系要 2 .先分片再剥离：设备要求低且 良品率高，但效率低 深天马 武汉 华星光电 武汉 和辉光电 上海 维信诺 合肥 G6 LTPS AMOLED G6 AMOLED G6 AMOLED G6 AMOLED G6 AMOLED 37.5K/月 48K/月 30K/月 30K/月 30K/月 求大小 1-2 台 1台 1-2 台 /线 5-10 台 /线 350 过去 CO2 、 激光器类 刀轮，现 型 准分子、紫外 CO2、紫外 紫外 272.78 440 在准分子 为主 国外：韩国为主； 国内：大族、盛 雄、德龙 LIS 、 JAS 、 EO 、 国外： LIS 、 JAS； KMC 等 国内：大族、迈为 设备商 信利 眉山 279 资料来源：公开资料整理，研究所整理 资料来源：各公司公告，研究所整理 22 目录 激光产业梳理 激光器 1 2 激光器概述 光纤激光器 超快激光器 半导体激光器 激光运控系统 3 4 5 6 激光设备 受益标的 风险提示 23 2 .1 激光器概述 -分类 图：激光器分类 激光器的分类： （ 1）按照增益介质，激光器 可分为固体激光器、气体激光器、染料激光器 、 半导体激光器、光纤激光器和自由电子激光 器 6种；（ 2）按照输出功率，可分为小功率激 光器、中功率激光器、高功率激光器；（ 3） 按照工作方式，可分为连续激光器、脉冲激光 器；（ 4）按照输出波长，可分为红外激光器 、 可见光激光器、紫外激光器等；（ 5）按照 脉冲宽度，可分为毫秒激光器、微秒激光器、 纳秒激光器、皮秒激光器、飞秒激光器等。 表：典型工业激光器性能参数比较 资料来源：德龙激光招股说明书，研究所 CO2气体 激光器 YAG固体激 光器 性能参数 参数说明 薄盘激光器（固体） 光纤激光器 半导体激光器 光束质量 BPP 数值越小，光束质量越好 6 25 8 4 1 1 最大 较大 非常小 非常小 高反材料不可 可加工材料类型 范围越广，加工适应性越好 高反材料不可 高反材料亦可 高反材料亦可 高反材料亦可 （ 如铜、铝） 12 1.14 维护周期 Khrs 相对运行成本 数值越大，维护越少 数值越小，运行成本越小 35 1.8 35 1.66 4050 1 4050 0.8 资料来源：创鑫激光招股说明书（注册稿），研究所 24 2 .1 激光器概述 -分类 图：不同激光器性能比较 光纤激光器性能优异： 光纤激光器在光束质 量、光电效率、输出功率、运行成本等方面 表现优异； 光束质量 半导体激光器 ：光电效应高、运行成本和加 工能力上表现突出，但光束质量和输出功率 较差； 光纤激光器占比过半： 2013-2019年光纤激 光器占全球工业激光器的比例由 33.8%提升至 光纤激光器 相对运行成本 典型电光效率 半导体激光器 CO2气体激光器 YAG固体激光器 薄盘激光器（固体） 输出功率 加工能力 5 2 3.3%。 2019年全球光纤激光器市场规模为 7.4亿美元。 资料来源：创鑫激光招股说明书（上会稿），研究所 图：光纤激光器占比超过 50% 100% 图： 2015-2019年全球不同种类工业激光器市场规模（亿美元） 30 25 20 15 10 5 0 80% 60% 40% 20% 0% 51.40% 53.30% 47.30% 44.60% 40.80% 36.50% 2014 33.80% 2015 2016 2017 2018 2019 2013 2015 2016 2017 2018 2019 光纤激光器 气体激光器 固态激光器 半导体 /准分子激光器 光纤激光器 其他激光器 资料来源： Laser Focus World，研究所 资料来源：国际工业激光商业行情，研究所 25 2 .2 光纤激光器：市场规模与竞争格局 图：国内光纤激光器市场份额 全球光纤激光器市场规模 27亿美元。 根据国际 工业激光商业行情数据， 2015-2019年，全球 光纤激光器的市场规模由 11.7亿美元增长至 100% 80% 60% 40% 2 7.4亿美元， CAGR为 23.71%。 8.9% 11.9% 4.3% 1 0.3% 2.1% 1 6.6% 4.4% 1 17.3% 2 国内市场规模 94亿元。 2015-2020年，我国光 纤激光器市场规模由 40.7亿元增长至 94.2亿元 2 52.7% 49.0% ， CAGR为 18.27%。 20% 41.9% 34.6% 国内企业市场份额持续提升。 2020年 IPG、锐 科、创鑫在国内光纤激光器市场的份额分别为 0% 2 017 2018 锐科激光 2019 2020 IPG 创鑫激光 杰普特 其他 3 4.6%、 24.4%、 16.6%。 资料来源：中国激光产业发展报告，研究所 图：全球光纤激光器市场规模（亿美元） 图：中国光纤激光器市场规模（亿元） 1 20 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 3 2 2 1 1 0 5 0 5 0 5 0 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 100 80 60 40 20 0 2016 市场规模（亿元） 资料来源：中国激光产业发展报告，研究所 0% 0% 2015 2016 2017 2018 yoy 2019 2015 2017 2018 2019 2021E 2020 光纤激光器 同比增长（ %） 资料来源：国际工业激光商业行情，研究所 26 2 .2 光纤激光器：中高功率国产化快速进行 图：国内光纤激光器（ 100W）销售数量（台） 国内企业具备成本和服务的双重优势： 成本优势：激光器生产制造依赖大量熟练的技 术工，难以用自动化设备完全替代，人力成本 高，国内企业具备优势； 1 40000 120000 00000 120% 1 8 6 4 2 00% 0% 0% 0% 0% 1 80000 60000 40000 20000 0 服务优势： i.更加优质的售前和售后服务； ii. 更敏锐把握下游客户需求。 中高功率激光器国产化趋势继续进行： 2019年 中功率国产光纤激光器占比继续提升，由 2018 年的 54.90%提升至 2019年的 56.74%； 2019 年高功率国产光纤激光器的占比大幅提高，由 0% 2 013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020E 进口 国产 低功率光纤激光器国产比例 2 018年的 34.48%提升至 2019年的 55.56%。 资料来源： 中国激光产业发展报告 ，研究所 图：国内光纤激光器（ 1.5KW）销售数量（台） 图：国内光纤激光器（ 1.5KW）销售数量（台） 5 4 3 000 000 000 70% 2 1 1 0000 5000 0000 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 2000 5 000 1000 0 0% 0 0% 2 013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 20