激光行业专题报告：激光制造时代来临，中国激光产业迎来黄金十年.pdf

敬请参阅最后一页特别声明 -1- 证券研究报告 2018 年 6 月 24 日 电子行业 激光制造时代来临，中国激光产业迎来黄金十年 激光行业专题报告 行业深度 激光技术是最快刀，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 。 买入（维持） 分析师 杨明辉 (执业证书编号： S0930518010002) 0755-23945524 yangmhebscn 黄浩阳 (执业证书编号： S0930518030001) 021-22167203 huanghaoyangebscn 行业与上证指数对比图 - 1 0 %3%15%28%40%0 4 - 1 7 0 7 - 1 7 1 0 - 1 7 0 1 - 1 8电子行业 沪深 300 资料来源： Wind 相关研报 树欲静而风不止，看好半导体板块 电子行业周报（ 20180617） 2018-06-18 5 月手机出货量同比转正，继续看好消费电子及上游基础元件 电子行业周报（ 20180609） 2018-06-10 2018-06-24 电子行业 敬请参阅最后一页特别声明 -2- 证券研究报告 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 。 2018-06-24 电子行业 敬请参阅最后一页特别声明 -3- 证券研究报告 目 录 1、 激遇未来，中国激光迎来黄金十年 . 4 1.1、 最快的刀，最准的尺 . 4 1.2、 激光市场超百亿美元，激光应用正处于上升通道 . 4 1.3、 激光加工助力 “中国制造 2025”，中国迎来激光黄金十年 . 7 2、 激光器：激光制造的心脏，至关重要 . 8 2.1、 激光器是激光产业链核心环节 . 8 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 . 11 2.3、 激光器价格下降，催化激光设备的加速应用 . 11 3、 激光设备：下游升级，激光应用百花齐放 . 13 3.1、 消费电子精密加工：多种用途百花齐放 . 13 3.2、 脆性材料：全面屏 /OLED/3D 玻璃都需要激光加工 . 14 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 . 18 3.4、 半导体：先进制程离不开激光加工 . 21 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 . 22 4.1、 IPG 、 Coherent、 TRUMPF，激光产业的风向标 . 23 4.2、 中国的激光技术与国外仍差距明显，正加紧追赶步伐 . 26 5、 投资建议：建议投资中国激光的行业典范标的 . 29 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 29 5.2、 华工科技：制造向高端，汽车激光加工技术领先 . 30 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 . 31 5.4、 福晶科技：把握激光上游晶体的龙头公司 . 32 6、 风险分析 . 33 2018-06-24 电子行业 敬请参阅最后一页特别声明 -4- 证券研究报告 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。 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 。 图 1：相比于传统加工，激光加工优势明 显，以激光切割为例 序号 激光加工优势明显，以激光切割为例 1 无接触加工，无“刀具”磨损，对工件无直接冲击，无机械变形； 2 可以对多种金属、非金属加工，特别是可以加工高硬度、高脆性、及高熔点的材料。 3 可以通过透明介质对密闭容器内的工件进行各种加工； 4 加工速度快，并且是局部加工，其热影响区小，工件热变形小，后 续加工量小； 5 激光束易于导向、聚焦实现作各方向变换，加工灵活； 6 生产效率高，质量可靠，经济效益好。 资料来源： OFweek 激光网， 光大证券研究所 2018-06-24 电子行业 敬请参阅最后一页特别声明 -5- 证券研究报告 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。 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 。 图 4： 2016 年全球激光材料加工应用 资料来源： Laser Markets Research、 Strategies Unlimited 图 2：全球激光器市场规模及增长情况（亿美元） 资料来源： OFweek 研究中心，光大证券研究所 图 3： 2017 年激光应用市场的情况 资料来源： OFweek 研究中心，光大证券研究所 2018-06-24 电子行业 敬请参阅最后一页特别声明 -6- 证券研究报告 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 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。 图 8： 中国激光产业市场规模 图 图 9： 中国激光器行业收入与增速 图 - 1 0 %- 5 %0%5%1 0 %1 5 %2 0 %2 5 %3 0 %0501 0 01 5 02 0 02 5 03 0 0市场规模（亿元） YoY资料来源：中国产业信息网 预测 ，光大证券研究所 资料来源：中国产业信息网 预测 ，光大证券研究所 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，2018-06-24 电子行业 敬请参阅最后一页特别声明 -9- 证券研究报告 它包括激光器、激光加工头与光学元器件三大部分。 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。 图 10：激光加工技术产业链 资料来源：激光制造网，光大证券研究 所 2018-06-24 电子行业 敬请参阅最后一页特别声明 -10- 证券研究报告 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。 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 。 图 11：固体激光器工作原理 图 12： CO2 激光器工作原理 资料来源：激光制造网，光大证券研究所 资料来源：激光制造网，光大证券研究所 图 13：双包层光纤泵浦原理 图 14： 光纤激光器工作原理 资料来源：激光制造网，光大证券 研究所 资料来源：激光制造网，光大证券研究所 图 15：主流工业激光器性能参数对比 资料来源：激光制造网，光大证券研究所