激光助力智能制造下游多点开花加快发展.pdf

1 / 30 请务必阅读正文之后的免责条款部分 2021 年 10 月 12 日 行业 研究 证券研究报告 通用设备 行业深度分析 激光助力 智能制造，下游多点开花加快发展 投资要点 行业短期随 制造业 波动，长期持续渗透推动规模增长。 激光行业下游应用分布 广泛， 行业整体景气度 与制造业周期高度相关 ， 从历史波动看， 受制造业高景气 影响， 行业在 2009Q3-2010Q2 和 2017Q1-2018Q1 经历了两次大幅度的增长 。 长期来看，激光在加工质量和效率上优势明显， 逐步替代传统加工，同时随着激 光技术的发展，新的激光应用持续出现并拓宽激光赛道， 行业 规模 长期持续成长。 激光设备：潜在增长空间大，下游多点开花加快行业发展。 根据中国激光产 业发展报告， 2020 年中国激光设备市场规模为 692 亿元， 2010-2020 年 CAGR 约 21.7%， 根据计算， 2020 年 激光设备龙头 大族激光 的 市场份额 约 为 13.05%， 市场 格局分散。切割、焊接、打标是激光加工的三大应用，根据测算， 假设中厚 板激光切割渗透率达到薄板市场的一半，则激光切割机市场空间有望扩容至 528 亿元，即激光切割机市场存在翻倍空 间 ，同时激光 焊接及新应用 亦 具备较大的增 长空间。 目前 锂电、光伏等 下游行业需求旺盛，有望加快激光设备行业发展。 激光器：光纤占比最高，超快与半导体快速发展。（ 1）光纤激光器： 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， CAGR 为 18.27%， 2020 年中国光纤激光器市场份额前三的企业分别为 IPG（ 34.6%）、锐科激光 （ 24.4%）、创鑫激光（ 16.6%），目前中高功率光纤激光器仍具备较大国产化 空间，预计国内企业市场份额将进一步提升； （ 2）超快激光器： 超快激光被誉 为“冷加工”，主要用于追求高质量加工效果的工业应用， 随着 3C、半导体、 显示面板等的发展， 超快激光行业发展迅速， 2015 年到 2020 年我国超快激光 器市场规模由 2.9 亿元增长至 27 亿元 ，大族激光、华工科技、锐科激光、德龙 激光等国内企业均进行了布局； （ 3） 半导体激光器： 半导体激光器 可作为光纤 激光器、固体激光器的泵浦源，也可作为直接使用其输出激光的直接半导体激光 器 ，随着技术发展，半导体激光器已成为光电行业 最有发展前景的领域之一。目 前 半导体激光芯片及器件厂商仍以国外企业为主 ， 包括贰陆集团、朗美通、 IPG 光电等 ， 国内主要企业为长光华芯、武汉锐晶、华光光电、炬光科技等。 运控系统：高功率 切控系统 国产化有望快速推进。 目前发展较为成熟的是激光 切割运动控制系统，根据测算， 2025 年中低功率和高功率激光切割控制系统的 市场规模 分别 为 10.41 亿元、 28.04 亿元，总市场规模 有望达到 38.45 亿元。 中 低功率领域已基本国产化，柏楚电子市占率超过 60%，高功率领域仍为国际厂 商主导， 主要企业包括德国倍福、德国 PA、西门子等，柏楚电 子在国内高功率 激光切割控制系统的市占率超过 10%。目前激光切割设备国产化程度已达到 80%-90%，国内设备厂商使用国产化系统的意愿较强，同时随着国内企业技术 的快速进步，高功率领域有望复制中低功率领域的国产化之路，预计国产化将快 速推进。 投资评级 同步大市 -A 首次 首选股票 评级 300747 锐科激光 买入 -A 688188 柏楚电子 增持 -A 一年 行业 表现 资料来源：贝格数据 升幅 % 1M 3M 12M 相对收益 10.95 9.96 9.96 绝对收益 10.46 12.31 12.31 分析师 刘荆 SAC 执业证书编号： S0910520020001 报告联系人 张晨飞 相关报告 其他通用机械：战略、技术基础、技术选择、 企业分布、案例分析 2021-08-23 基础件：核电项目核准，核电建设有望稳步 推进 2020-09-03 其他通用机械：疫情下的服务机器人 2020-03-20 起重运输设备：自动化码头硬件和软件并重， 发展势头喜人 2017-12-29 起重运输设备：智慧码头时代迎面而来 2017-11-10 -3% 2% 7% 12% 17% 22% 27% 2020-10 2021-02 2021-06 沪深 300 通用设备 行业深度分析 / 30 请务必阅读正文之后的免责条款部分 投资建议： 在我国制造业转型升级背景下，激光行业长期成长可期，我们 给予 行 业“同步大市 -A”的评级，建议关注成长逻辑 强 的 优质 个股，推荐锐科激光 （ 300747.SZ）、柏楚电子（ 688188.SH）。 风险提示： 行业景气度不佳导致需求增长不及预期；国际形势不确定性带来风险； 价格竞争激烈导致企业盈利能力下降；国产化进度不及预期。 行业深度分析 / 30 请务必阅读正文之后的免责条款部分 内容目录 一、行业短期随制造业周期波动，长期持续渗透推动规模增长 . 5 （一）激光产业链及相关上市公司 . 5 （二）短期随制造业周期波动，长期看渗 透率提升和新应用拓展 . 7 1、激光行业下游分布广，短期随制造业波动 . 7 2、长期看渗透率提升和新应用拓展 . 8 （三）激光技术与行业发展趋势 . 9 二、激光设备：潜在增长空间大，下游多点开花加快行业发展 . 10 （一）激光加工设备千亿市场，市场格局较为分散 . 10 （二）切割、焊接及新应用潜在增长空间大 . 11 （三）下游多点开花加快行业发展 . 14 1、锂电：新能源车快速发展，激光锂电设备需求旺盛 . 14 2、光伏：碳减排下光伏装机快速增长，光伏激光设备需求旺盛 . 16 三、激光器：光纤占比最高，超快与半导体快速发展 . 17 （一）激光器市场规模与分类 . 17 （二）光纤激光器：中高功率国产化快速推进 . 19 （三）超快激光器：精密加工重要方向 . 20 （四）半导体激光器：发展前景广阔 . 22 四、运控系统：高功率领域国产化有望快速推进 . 25 五、投资建议 . 26 （一）锐科激光：国产光纤激光器龙头，步入快速发展阶段 . 26 （二）柏楚电子：激光切控系统龙头，产业拓展打开成长空间 . 27 六、风险提示 . 28 图表目录 图 1：激光产业链情况 . 5 图 2：激光企业营收增速随制造业景气度波动 . 7 图 3：我国制造业 PMI 变化情 况 . 7 图 4：制造业固定资产投资完成额同比变化情况（ %） . 7 图 5：中国激光切割设备行业市场规模变化情况（亿元） . 9 图 6：激光切割机销量及其占金切机床产量的比例 . 9 图 7：传统清洗与激光清洗 技术的对比 . 9 图 8：轴件激光熔覆加工效果 . 9 图 9：激光的发光原理是受激辐射 . 10 图 10：激光器结构组成 . 10 图 11：全球激光加工设备销售额变化情况（亿美元） . 11 图 12：中国激光 设备市场分种类销售收入情况（亿元） . 11 图 13：国内主要激光加工设备企业的市场份额 . 11 图 14：中国激光切割 /焊接 /打标设备市场规模变化情况 . 12 图 15：中国激光切割 /焊接 /打标设备市场规模同比增速（ %） . 12 图 16：汽车整车制造四大工艺设备工器具投入占比情况 . 13 图 17：激光清洗市场空间 . 13 图 18：我国新能源车销量及渗透率变化情况 . 14 行业深度分析 / 30 请务必阅读正文之后的免责条款部分 图 19：全球新能源车销量及渗透率变化情况 . 14 图 20： 2021-2025 年我国光伏新增装机预测（ GW） . 16 图 21： 2021-2025 年全球光伏新增装机预测（ GW） . 16 图 22：激光加工技术在太阳能电池生产过程中的应用 . 17 图 23： 2014-2020E 年全球激光器销售收入（亿美元） . 18 图 24： 2019 年全球激光器应用市场情况（ %） . 18 图 25：典型光纤激光器光学系统 . 19 图 26： 2013-2019 年全球工业激光器中光纤激光器占比稳步提升 . 19 图 27： 2015-2019 年全球不同种类工业激光器市场规模（亿美元） . 20 图 28： 2015-2021E 我国光纤激光器市场规模及其变化情况 . 20 图 29： 2017-2020 年中国光纤激光器市场占有率情况 . 20 图 30：低、中、高功率光纤激光器国产比例变化情况 . 20 图 31：超快激光适用于追求高质量的材料加工应用 . 21 图 32：中国超快激光器市场规模变化情况（亿元） . 22 图 33：全球超快激光 器行业市场规模变化情况（亿美元） . 22 图 34：半导体激光器结构示意图 . 23 图 35：半导体激光芯片分为边发射和面发射两种 . 23 图 36：全球半导体激光器市场规模及其变化情况（亿美元） . 24 图 37：运动控制系统流程 . 25 图 38：运动控制系统产业链情况 . 25 表 1：国内主要激光上市企业情况 . 5 表 2：激光行业发展历程 . 6 表 3：激光加工的典型应用与各自优势 . 8 表 4：激光切割市场空间测算 . 12 表 5：锐科激光光纤激光器在锂电池领域的应用 . 14 表 6：我国动力锂电设备市场空间测算 . 15 表 7：国内多家企业布局激光锂电设备 . 16 表 8：我国光伏领域激光加工设备市 场规模测算 . 17 表 9：激光器常见的五种分类 . 18 表 10：典型工业激光器 性能参数比较 . 18 表 11：超快激光加工的优势 . 21 表 12：国内超快激光器主要企业 . 22 表 13：半导体激光器的应用及最终应用领域 . 23 表 14：国内主要半导体激光器企业 . 24 表 15：激光切割控制系统市场规模测算 . 25 表 16：激光切割控制系统行业主要企业情况 . 26 行业深度分析 / 30 请务必阅读正文之后的免责条款部分 一、 行业 短期随 制造业周期 波动，长期持续渗透推动规模增长 （一） 激光 产业链 及相关上市公司 激光 产业链情况： 激光产业链上游是利用半导体材料、高端装备以及相关的生产辅料制造的 激光芯片、光电器件等，是激光产业的基石。产业链中游是利用上游激光芯片及光电器件、模组、 光学元件等进行各类激光器的制造与销售；下游为激光设备集成商，产品最终应用于先进制造、 医疗健康、科学研究、汽车应用、信息技术、光通信、光存储等众多领域。 图 1： 激光产业链情况 资料来源： 中国激光产业发展报告 ，华金证券研究所 整理 表 1： 国内主要激光上市企业情况 公司名称 股票代码 主要业务 市值 （ 2021/10/8） PE(TTM) （ 2021/10/8） 2020 营收 （亿元 ) yoy 2020 归母利 润（亿元） yoy 上游 福晶科技 002222.SZ 激光晶体 64.21 38.76 5.46 9% 1.44 7% 光库科技 300620.SZ 激光器件 69.74 75.89 4.92 26% 0.59 3% 中游 锐科激光 300747.SZ 光纤激光器 253.72 51.83 23.17 15% 2.96 -9% 英诺激光 301021.SZ 固体激光器 64.01 70.88 3.39 -6% 0.66 -9% 杰普特 688025.SH 激光设备 49.67 94.88 8.54 50% 0.44 -31% 柏楚电子 688188.SH 运控系统 419.12 79.33 5.71 52% 3.71 50% 维宏股份 300508.SZ 运控系统 43.16 55.21 2.09 9% 0.29 -56% 下游 大族激光 002008.SZ 激光设备 405.06 32.56 119.42 25% 9.79 52% 行业深度分析 / 30 请务必阅读正文之后的免责条款部分 公司名称 股票代码 主要业务 市值 （ 2021/10/8） PE(TTM) （ 2021/10/8） 2020 营收 （亿元 ) yoy 2020 归母利 润（亿元） yoy 华工科技 000988.SZ 激光设备 291.80 52.29 61.38 12% 5.50 9% 帝尔激光 300776.SZ 激光设备 141.74 36.41 10.72 53% 3.73 22% 联赢激光 688518.SH 激光设备 88.20 109.75 8.78 -13% 0.67 -7% 亚威股份 002559.SZ 激光设备 44.32 26.28 16.39 12% 1.36 40% 海目星 688559.SH 激光设备 111.18 127.62 13.21 28% 0.77 -47% 资料来源： Wind，华金证券研究所 激光行业发展历程： 1917 年 ，爱因斯坦提出受激辐射概念，之后的 40 年时间激光技术 在理 论上逐步走向成熟； 1960 年第一台红宝石激光器诞生，之后各类激光器层出不穷，行业进入应 用拓展阶段； 20 世纪后，激光行业进入快速发展阶段， 根据 中国激光产业发展报告， 2010-2020 年中国激光设备市场规模由 97 亿元增长至 692 亿元， CAGR 约 21.7%。 表 2： 激光行业发展历程 时间 事件 行业发展阶段 1917 年 爱因斯坦在研究光辐射与原子相互作用时，提出光的受激辐射概念，从理论上预见了激光产生的可能性 理论奠基阶段 ： 受激辐射理论 走向成熟 20 世纪 30 年代 理论物理学家证明受激辐射产生的光子的振动频率、偏振方向和传播方向都和引发受激辐射的光子完全相同 1954 年 美国汤斯、前苏联巴索夫和普罗克霍洛夫发明氨分子微波振荡器，微波波段受激辐射放大器的研制成功证明了受激辐射原理技术应用的可能性 1958 年 汤斯和贝尔实验室的肖洛在物理评论上发表红外和光学激射器（ Infrared and Optical Maser） 的论文，讨论并概括了光波段受激辐射放大器的主要问题和困难，给出了实现光受激辐射放大需 要满足的必要条件，这篇文章标志着激光时代的开端 1960 年 5 月 美国休斯公司（ Hughes）实验室梅曼制成了世界上第一台红宝石固体激光器（波长 694.3nm） 应用拓展阶段： 各种激光器纷 纷研制成功，同 时激光在工业、 通信、医疗、军 事等领域快速 得到应用，显示 出强大的生命 力和竞争力 1960 年 12 月 贝尔实验室的贾范（ Javan）、海利特（ Herriot）、贝纳特（ Bennett）等人制成世界上第一台氦氖激光器，可输出波长 1150nm 上下几种波长的连续光 1961 年 8 月 中国第一台激光器（红宝石激光器）研制成功，是中国科学院长春光学精密机械研究所王之江领导设计并和邓锡铭、汤星里、杜继禄等共同实验研制，王之江也被称为 “中国激光之父 ” 1962 年 半导体激光器出现 1964 年 帕特尔（ C.Patel）发明了第一台二氧化碳（ CO2）激光器 1964 年 9 月 用激光演示传送电视图像 1964 年 11 月 实现 3-30kM 的通话 1965 年 第一台钇铝石榴石（ YAG）激光器研制成功 1965 年 5 月 激光打孔成功地用于拉丝模打孔生产，获得显著经济效益 1965 年 6 月 激光视网膜焊接器进行了动物和临床试验 1965 年 12 月 研制成功激光漫反射测距机（精度为 10m/10km） 1966 年 4 月 研制出遥控脉冲激光多普勒测速仪 1967 年 第一台 X 射线激光器研制成功 1968 年 开始发展高功率 CO2 激光器 1971 年 第一台商用 1kW CO2 激光器研制成功 1997 年 第一台原子激光器研制成功 20 世纪以来 2010-2020 年中国激光设备市场规模 由 97 亿元增长至 692 亿元， CAGR 约 21.7%。 快速发展阶段 资料来源： 激光原理及应用 _电子工业出版社， 中国激光产业发展报告， 科技创业月刊 ，华金证券研究所 行业深度分析 / 30 请务必阅读正文之后的免责条款部分 （ 二 ） 短期随 制造业周期 波动，长期看渗透率提升和新应用拓展 1、 激光 行业 下游分布广， 短期 随 制造业 波动 激光行业 短期 景气度与 制造业 相关度高。 激光设备的需求来自于下游 企业的资本开支，受企 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 。 同时激光设备是典型的通用设备， 下游广泛 分布于 汽车、钢铁、石油、 造船等多个行业， 激光 行业 整体 景气度 与 制造业 相关度较高。 从行业 历史 波动看， 激光行业经历 了 2009Q3-2010Q2， 2017Q1-2018Q1 两 轮 大幅度的增长， 主要与制造业周期和终端产品创新 周期相关。 目前制造业周期处于景气阶段， 工业机器人、金属切削机床等销量保持在较高水平， 激光行业处于需求旺盛阶段 。 图 2：激光 企业营收增速 随 制造业景气度 波动 资料来源： Wind，华金证券研究所 制造业 后半年或将维持平稳 ，激光行业景气度有望延续 。 2021 年 9 月制造业 PMI 为 49.6， 历经 18 个月的扩张后首次跌破荣枯线，反映制造业景气度整体回落。 往前看，地方专项债加快 发行 叠加海外疫情因素支撑出口需求 ，后半年制造业景气度仍具备支撑 ，或将维持平稳 扩张 态势 。 图 3： 我国制造业 PMI 变化情况 图 4：制造业固定资产投资完成额同比变化情况（ %） 资料来源： 国家统计局 ， 华金证券研究所 资料来源 ： 国家统计局 ， 华金证券研究所 44 46 48 50 52 54 56 58 -60% -40% -20% 0% 20% 40% 60% 80% 100% 120% 140% 160% 大族激光单季度营收同比（左轴） 华工科技单季度营收同比（左轴） IPG中国区单季度营收同比（左轴） PMI（右轴） 45.00 47.00 49.00 51.00 53.00 55.00 57.00 20 19 -0 1 20 19 -0 3 20 19 -0 5 20 19 -0 7 20 19 -0 9 20 19 -1 1 20 20 -0 1 20 20 -0 3 20 20 -0 5 20 20 -0 7 20 20 -0 9 20 20 -1 1 20 21 -0 1 20 21 -0 3 20 21 -0 5 20 21 -0 7 PMI PMI:生产 PMI:新订单 -60% -40% -20% 0% 20% 40% 60% 固定资产投资完成额 :制造业 :累计同比 固定资产投资完成额 :制造业 :汽车制造业 :累计同比 固定资产投资完成额 :制造业 :计算机、通信和其他电子设 备制造业 :累计同比 行业深度分析 / 30 请务必阅读正文之后的免责条款部分 2、 长期 看渗透率提升和新应用拓展 激光加工在加工效率和质量上优势明显，制造业转型升级推动行业发展。 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。 与传统加工方式相比， 激 光加工具备三大主要优势： （ 1） 可以通过软件控制 激光加工 轨迹；（ 2） 激光加工的 精密度极高； （ 3） 激光加工属于 非接触加工，可以减少切割材料损耗， 并且加工质量更好 。 激光加工在加工 效率、加工效果等方面表现出明显的优势，并且符合智能制造的大方向，制造业转型升级推动光 加工对于传统加工的替代。 表 3：激光加工的典型应用与各自优势 应用技术 图片 工作原理 优势 激光切割 利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使 被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃 点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融 物质，从而将工件割开。 切割精度高、速度快，表面光滑美观，一 次性加工，工件变形小，无工具磨损，清 洁污染小 激光焊接 利用高能量密度的激光束 照射材料，使材料在 吸收激光后产生物态变化，从而实现焊接 焊接性变小，不受磁场影响，空间限制小， 无电极污染，适用于自动高速焊接，可焊 接不同属性的金属，可在封闭空间工作 激光打标 利用高能量密度的激光对工件进行局部照射， 使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应， 从而留下永久性标记。 为非接触加工，可在任何异型表面标刻， 工件不会变形和产生内应力，加工精度 高，加工速度快，清洁环保，成本低廉 激光雕刻 激光照射材料表面，材料吸收能量后瞬间熔化 或者气化，形成刻线。 自动跳号，热影响区域小，线条精细，耐 清洗耐磨损，环保节能，节省材料 表面处理 利用激光加热金属材料表面，实现表面热处理。 加工速度快，部件变形小，精确加工，实 现自动淬火的处理效果 激光快速成型 （ 3D 打印） 采用铺粉辊将一层粉末平铺在工件表面，激光 束按照粉末层的轮廓截面扫描粉层，使粉末熔 化后烧结，实现工件粘接。 加工工艺简单，可加工材料广泛，加工精 度高，无需支撑结构，材料利用率高 资料来源： 英诺激光招股说明书，华金证券研究所 以激光切割设备为例，渗透率提升 带动 市场规模 持续 增长， 2013-2019 年激光切割设备 CAGR 为 26%。 随着生产的发展和新工艺的应用，零件形状越来越复杂，对切割质量和切割工 艺规范的选取提出了更高要求，比如拼焊工艺要求板厚 1mm 左右的镀锌板焊接前间隙不大于 0.05mm，这对 切割 后的表面粗糙度、挂渣程度和直线度都提出了极高的要求。在制造业转型升 级的背景下，激光切割市场快速发展，根据 Ofweek 产业研究院数据， 2013-2019 年中国激光切 割设备市场规模由 66 亿元增长至 266 亿元， CAGR 为 26.15%。 根据中国激光产业发展报告， 2013-2020 年我国激光切割机销量由 0.3 万台增长至 5.5 万台，占金属切削机床 年产量的比例由 0.4%提升至 12.3%，目前激光切割的渗透率不高，仍具备较大提升空间。 行业深度分析 / 30 请务必阅读正文之后的免责条款部分 图 5： 中国激光切割设备行业市场规模变化情况（亿元） 图 6： 激光切割机销量及其占金切机床产量的比例 资料来源： ofweek， 华金证券研究所 资料来源： 国家统计局，中国激光产业发展报告， 华金证券研究所 新应用拓展，持续拓宽激光赛道。 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， 从而使激光加工在 更多领域替代传统机械加工 。 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， 此外增材制造等领域也蕴含巨大增长空间 。 图 7： 传统清洗与激光清洗技术的对比 图 8： 轴件激光熔覆加工效果 资料来源： 工业激光应用， 华金证券研究所 资料来源： 激光制造网 ， 华金证券研究所 （三） 激光 技术与行业发展趋势 激光 发光 原理： 激光是指窄幅频率的光辐射线通过收集反馈共振与辐射放大，产生的准直、 单色、相干的定向光束。 激光器 是产生激光的核心装置， 主要由 激励源、工作介质、谐振腔三部 分组成，工作时 激励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， 之后 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。 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， 根据形态的不同可 分为固体（晶体、玻璃）、气体 （原子气体、离子气体、分子气体）、半导体和液体等介质 。 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 0 50 100 150 200 250 300 市场规模 yoy 0% 2% 4% 6% 8% 10% 12% 14% 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 金属切削机床产量（万台） 激光切割机总销量（万台） 行业深度分析 / 30 请务必阅读正文之后的免责条款部分 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 。 可分 为光学激励、气体放电激励、化学机理、核能激励等。 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。按照能否忽略侧面边界，谐振腔分为开腔、闭腔以及气体波导腔 。 图 9： 激光的发光原理是 受激辐射 图 10： 激光器结构组成 资料来源： 激光原理及应用 ， 华金证券研究所 整理 资料来源： 激光原理及应用 ， 华金证券研究所 行业 技术 发展 趋势：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。 二、激光设备 ： 潜在增长空间大 ，下游 多点开花加快 行业 发展 （一） 激光 加工 设备千亿市场， 市场格局较为分散 全球 激光加工设备市场规模 约 1200 亿元 ，中国 激光设备市场规模近 700 亿元，其中 工业 领 域 市场规模 432 亿元 。 根据 Optech Consulting 数据， 2020 年全球激光加工设备市场规模为 174 亿美元， 2009-2020 年 CAGR 约为 11.4%； 根据中国激光产业发展报告， 2020 年中国激光 设备市场规模为 692 亿元， 2010-2020 年 CAGR 约 21.7%，其中工业是主流应用， 2020 年中 国工业激光设备市场规模为 432.1 亿元，占比约 63%。中国是全球最大激光市场，按照 2020 年 激光加工设备销售额和当年平均汇率计算， 2020 年全球激光加工设备市场规模为 1200 亿元， 中国激光加工设备在全球的市场份额约为 36%。 行业深度分析 / 30 请务必阅读正文之后的免责条款部分 图 11： 全球激光加工设备销售额变化情况（亿美元） 图 12： 中国激光设备市场分种类销售收入情况（亿元） 资料来源： Optech Consulting，华金证券研究所 资料来源： 中国激光产业发展报告， 华金证券研究所 市场格局 ： 2020 年大族激光 来自 激光设备 的 营业收入为 90.29 亿元， 市场份额为 13.05%； 华工科技激光设备相关的营收为 18.88 亿元，市场份额为 2.73%；激光设备市场格局呈现较为分 散的格局。 图 13： 国内主要激光加工设备企业的市场份额 资料来源： Wind，中国激光产业发展报告 ，华金证券研究所 （二） 切割、焊接及新应用潜在增长空间大 2019 年 切割、焊接、打标 设备合计占比 66%， 是激光 工业三大 主流应用。 根据 Ofweek 数 据， 2019 年中国激光切割、焊接、打标设备的市场规模分别为 266 亿元、 101 亿元、 69 亿元， 占中国激光设备市场规模的比重分别为 40%、 15%、 11%，合计占比 66%，是激光的主流应用。 从行业增速看， 2014-2019 年焊接增速最快，其次为切割和打标。 -20% -10% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 0 50 100 150 200 250 销售额 同比增长 0 100 200 300 400 500 600 2018 2019 2020 2021E 13.05% 2.73% 1.91% 1.76% 1.49% 1.28% 1.27% 0.71% 0.43% 0.21% 0% 2% 4% 6% 8% 10% 12% 14% 行业深度分析 / 30 请务必阅读正文之后的免责条款部分 图 14： 中国激光切割 /焊接 /打标设备市场规模变化情况 图 15： 中国 激光切割 /焊接 /打标设备市场规模同比增速（ %） 资料来源： ofweek，中国激光产业发展报告， 华金证券研究所 资料来源： ofweek， 华金证券研究所 激光切割市场空间测算： 根据创鑫激光微信公众号数据， 6000W 激光器的稳定切割能力在 12-22mm 之间，因此中板切割至少需要 6kW 甚至更高功率的激光器。根据中国激光产业发展 报告， 2019 年 1.5kW 以下激光器销量占比为 95%，因此目前激光切割正处于由薄板向中厚板 发展的阶段。根据中国钢铁工业协会数据， 2020 年薄板、中板、厚板、特厚板的产量占比分别 为 9.9%、 47.1%、 31.8%、 11.1%，中厚板市场空间广阔，随着高功率激光器发展，中厚板市场 将打开激光切割成长空间。 我们根据以下假设对激光切割机市场空间进行测算： （ 1） 假设薄板 / 中板 /厚板的平均厚度为范围中值；（ 2） 假设薄板 /中板 /厚板 平均 密度相同；（ 3）假设激光器需求 数 量与钢板面积正相关； （ 4） 假设 2kW 以下激光切割机主要用于薄板市场；（ 5） 假设 中低功率 激光切割机平均功率为 1kW，高功率激光切割机平均功率为 5kW。 根据测算， 2019 年中低功率 和高功率激光切割机市场规模分别为 131 亿元、 135 亿元，假设中厚板激光切割渗透率达到薄 板市场的一半，则激光切割 机 市场空间有望扩容至 528 亿元 ，即激光切割机市场存在翻倍空间 。 表 4： 激光切割市场空间测算 薄板（ 4mm） 中板 (4-20mm) 厚板 (20-60mm) 2019 年钢板产量（万吨） 653.06 3,964.14 2,606.22 平均厚度（ mm） 2 12 40 钢板 密度 X X X 钢板 面积 326.53/X 330.34/X 65.16/X 激光切割机 销量 需求 比 1.00 1.01 0.20 中厚板市场激光器需求量（台 /套）（假设 中厚 板激光切割渗透率提升至薄板市场的一半 ） 34000*（ 1.01+0.2） /2=20570 2019 年激光切割机单瓦价格（元） 266/（ 34000*1000+7000*5000） *108=386 中低功率激光切割机市场规模（亿元） 34000*1000*386=131 高功率激光切割机市场规模（亿元） 7000*5000*386=135 激光切割市场空间（亿元） 131+135*20570/7000=528 资料来源： 中国激光产业发展报告，中国钢铁工业协会， ofweek，华金证券研究所 激光焊接 设备 市场空间： 根据观研天下数据，焊装工艺装备占汽车制造装备投资的比例约为 25%，根据 国家统计局 数据， 2017 年汽车整车制造设备工 器具购置固定资产投资为 1030 亿元， 则汽车整车制造中焊接装备市场约为 250 亿元。 2019 年国内激光焊接市场规模为 101.3 亿元， 仅汽车领域就有 广阔的增长空间，激光焊接潜在增长空间巨大。 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 0 100 200 300 400 500 600 700 其他 打标设备 焊接设备 切割设备 三者合计占比（右轴） -30% -20% -10% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 切割 yoy 焊接 yoy 打标 yoy 行业深度分析 / 30 请务必阅读正文之后的免责条款部分 图 16： 汽车整车制造四大工艺设备工器具投入占比情况 资料来源： 机械工业第九设计研究院未来十年我国汽车整车制造装备探析 ，华金证券研究所 激光清洗：激光清洗高效环保，首份国标开启制定有望打开千亿市场。 激光清洗是利用窄 脉 宽、高功率密度的激光作用于待清洗物表面，在快速光振动、汽化、分解和等离子体剥离等机理 的共同作用下，使污物脱离基底，实现表面清洗。传统清洗多为化学药剂和机械方法清洗，高效 环保优势推动激光清洗对于传统清洗的替代。根据前瞻网数据， 2019 年全球工业清洗市场规模 为 468 亿美元，而激光清洗产值约 6.14 亿美元，占比仅 1.5%，发展潜力巨大。 2021 年 4 月 20 日，绿色制造激光表面清洗技术规范项目启动会在武汉召开，重点讨论激光表面清洗技术国 家标准大纲和初稿并预计于 2021 年下半年完成发布。根据激光行业观察微信公众号 援引华中科 技大学教授数据，激光清洗主要有替代传统工业清洗、替代人工打磨、文物 /建筑清洗等新应用 三大市场，潜在市场空间约 600 亿元，全球需求则超过千亿，首份国标开启制定有望加快清洗 市场发展。 激光熔覆在设备再制造领域前景广阔。 激光熔覆是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的工艺方法。激光熔 覆在设备再制造领域前景广阔，以激光熔覆在工程机械应用为例，据不完全统计，预计 2020 年 的工程机械报废量将高达 120 万台，以液压挖掘机为例，每年淘汰的数量预计为 10-15 万台， 如果有 40%进入再制造，那么每年液压挖掘机的再制造量将达到 4-6 万台，而液压支架立柱通 过激光熔覆修复后使用寿命是电镀修复的 6 倍以上，激光熔覆在设备再制造领域前景广阔。根据 珠峰光电判断， 2019 年激光熔覆机市场销量在 400-500 台， 2020 年约 700-800 台，预估 2021 年为 1000-1500 台，行业正处在快速发展阶段。 图 17： 激光清洗市场空间 20% 25% 35% 20% 冲压工艺装备 焊接工艺装备 涂装工艺装备 总装工艺装备 行业深度分析 / 30 请务必阅读正文之后的免责条款部分 资料来源： 激光行业观察微信公众号 ，华金证券研究所 （ 三 ） 下游多点开花加快行业发展 1、 锂电 ：新能源车快速发展，激光锂电 设备 需求旺盛 新能源车 大势所趋 ，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。 随着全球电动汽车渗透率的提升，锂电池供需将出现 缺口， 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 18： 我国新能源车销量及渗透率变化情况 图 19： 全球新能源车销量及渗透率变化情况 资料来源： 中国汽车工业协会 ， 华金证券研究所 资料来源： EV Sales， Wind， 华金证券研究所 激光 加工 已广泛应用于锂电池制造 。 锂离子电池 在 安全性、一致性、密度等方