激光器：国产品牌有望弯道超车！.pdf

请务必阅读正文之后的 重要声明 部分 Table_Industry 证券研究报告 /行业深度 报告 2018 年 8 月 9 日 机械设备 激光 器 ： 国产品牌 有望弯道超车 ！ Table_Main Table_Title 评级：增持（维持） 分析师：王华君 执业证书编号： S0740517020002 电话： 01059013814 Email： wanghjr.qlzq 分析师 ：于文博 Email： yuwbr.qlzq 执业证书编号： S0740518070012 Table_Profit 基本状况 上市公司数 328 行业总市值 (百万元 ) 1888150.267 8 7 9 968 行业流通市值 (百万元 ) 1397188.893 5 5 8 220 Table_QuotePic 行业 -市场走势对比 公司持有该股票比例 Table_Report 相关报告 Table_Finance 重点公司基本状况 简称 股价 (元 ) EPS PE PEG 评级 2017 2018E 2019E 2020E 2017 2018E 2019E 2020E 锐科激光 181.41 2.17 3.62 5.38 7.64 70 42 28 20 0.62 暂不评级 大族激光 45.84 1.56 2.05 2.68 3.46 26 20 15 12 0.50 暂不评级 华工科技 13.85 0.32 0.44 0.59 0.82 43 31 23 17 0.64 暂不评级 亚威股份 6.84 0.25 0.37 0.49 0.64 27 18 14 11 0.44 暂不评级 备注 锐科激光、大族激光 、华工科技、亚威股份 均为 wind 一致预期 投资要点 激光器为激光产业链核心， 成本占比约 30% 激光器为 激光 产业链核心，中低功率激光设备中激光器成本占比在10-30%，中高功率成本占比 30-50%，部分高功率产品成本占比甚至超过 50%。 全球市场 ： 工业 领域需求持续提升 ，拉动 激光器持续 增长 2013-2017 年，全球激光器行业收入规模持续增长，从 2013 年的 90亿美元增加至 2017 年的 124 亿美元，年复合增长率为 8.5%，呈现稳步增长态势。 工业领域是 激光行业增长最强劲驱动力 ， 2017 年 售额 同比 上升 26%， 占比达 42%。 国内市场 ：激光设备 近 5 年 增速 22%， 处于快速发展期 2017 年中国激光设备市场 规模达 462 亿元，同比增长 20%； 近 5 年复合增速 22%， 处于 快速 发展期， 远超全球水平。按照激光器 在激光设备中价值 占比 30%粗略估算， 2017 中国激光器市场规模 约为 140 亿元。 光纤激光器迎来黄金发展期，国 内产业 有望弯道超车 在 全球 激光器 市场 中 ，光纤激光器 市场份额 已跃居首位，达 47%，2013-2017 年复合增长率达 25%。光纤激光器替代二氧化碳 等 传统 激光器技术 的 过程 中 ，国产品牌有望快速拉近与海外品牌的技术、产品差距，实现弯道超车。 光纤激光器： 国产 品牌正 由低功率不断向高功率渗透 国内 激光器理论研究水平较为雄厚，由于 上游基础元器件 差距，在 高功率激光器 商用开发 与国际一流水平仍存在差距 ，正奋起直追。 近两年，中国的低功率（ 1.5kW）仍被国外厂商垄断。 但 国产品牌由低功率不断向高功率渗透的趋势已愈加明晰 。 激光设备全球市场 格局 ： top5 占超六成市场，国产品牌大族激光跻身前三，且成长速度最快。激光设备企业为保障自身技术地位，以自主研发和并购方式，加大全面技术布局和垂直整合成为趋势。 激光器国内市场 ：中低功率激光器国产率较高，高功率激光器长期依赖进口，其中 IPG 占据国内高功率激光器主导地位，市场份额约 70%。锐科激光等国产品牌有望实现高功率激光器市场突破。 重点关注 ： 锐科激光、大 族激光 ； 看好华工科技、亚威股份等 2010 年起，光纤激光器逐步替代传统的二氧化碳激光器，带来国内激光产业弯道超车机会。 建议重点关注 激光器龙头锐科激光 、 激光设备龙头大族激光 ；看好 华工科技、亚威股份等 。 风险 提示 ： 工业激光需求低于预期；宏观经济下行；行业竞争加剧 请务必阅读正文之后的 重要声明 部分 - 2 - 行业深度 研究 内容目录 一、全球激光器市场处于上升通道，国内驶入高速发展期 . - 3 - （ 1）激光器为激光产业链核心， 下游涵盖所有制造业板块 . - 3 - （ 2）全球激光器市场稳步增长，工业激光器为最重要驱动力 . - 6 - （ 3）中国激光产业驶入高速发展期，近 5 年复合增 速 22% . - 7 - （ 4）我国激光产业理论水平雄厚，商用开发正奋起直追 . - 8 - 二、光纤技术替代 CO ，国内激光产业有望弯道超车 . - 10 - （ 1）光纤激光器已替代二氧化碳激光器，成为最重要的激光器 . - 10 - （ 2）光纤激光器迎来黄金发展期，国内产业有望弯道超车 . - 10 - （ 3）光纤激光器关键技术：泵浦源、掺杂光纤 . - 12 - （ 4）下一个方向：紫外激光器、动力电池激光焊接、激光显示等 . - 13 - 三、市场格局：垂直整合成趋势，国产品牌有望突破激光器垄断 . - 15 - （ 1）全球市场： top5 占超六成市场，垂直整合保障技术地位 . - 15 - （ 2）国内市场： IPG 垄断高功率激光器，锐科激光等有望实现突破 . - 16 - 四、推荐龙头：锐科激光、大族激光；看好华工科技、亚威股份 . - 18 - （ 1）锐科激光（ 300747）：光纤激光器国产龙头，打破国外市场垄断 . - 18 - （ 2）大族激光（ 002008）：工业激光装备龙头，受益国内市场高增长 . - 18 - （ 3）华 工科技（ 000988）：激光全产业链布局，高管持续增持显信心 . - 19 - （ 4）亚威股份（ 002559）：激光设备高增长，金属成型机床集中度提升 - 19 - 五、风险提示 . - 19 - 请务必阅读正文之后的 重要声明 部分 - 3 - 行业深度 研究 一、 全球激光器 市场处于上升通道，国内驶入高速发展期 激光的发明是二十世纪最伟大的成就之一 ，与原子能、半导体、计算机并列四项重大发明。 1917 年爱因斯坦提出了激光技术的理论基础“受激辐射理论”， 1960 年第一台激光器问世；作为诞生于现代新技术，激光的应用仅有 50 多年的历史，但激光的应用已经深入到生活、生产的方方面面。 据美国科学和技术政策办公室 2010 年分析和统计，美国当年 GDP 的50%（约 7.50 万亿美元）与激光在相关领域的市场应用及不断广泛拓展相关，其中最主要的是激光在信息、制造业和生命科学技术领域中的 贡献 图表 1： 美国激光应用领域及 对应 GDP 主要激光光源设备 相应拓展领域 对应的 GDP（万亿美元） 半导体激光器、光纤激光器 信息、计算机、远程商务、光纤通讯 4.00 二氧化碳激光器、光纤激光器、 飞秒超快激光器、准分子激光器 交通运输、工业制造业 1.00 全固态激光器、准分子激光器、 飞秒超快激光器 生物技术、人类健康、医学诊断治疗 2.50 资料来源： 美国科学和技术政策办公室国内外激光产业发展现状 ， 中泰证券 研究所 整理 （ 1）激光器为激光 产业链核心， 下游涵盖所有制造业板块 目前 ，激光产品和服务已经遍布全球，渗透到各行各业，形成了较为完备的产业链分布。产业链上游主要包括光学材料及元器件，中游主要为各种激光器及其配套设备，下游则以激光应用产品、消费产品、仪器设备为主。 请务必阅读正文之后的 重要声明 部分 - 4 - 行业深度 研究 图表 2： 激光产业链 ： 激光器为产业链核心 资料来源： 2017 中国激光产业发展报告 、 中泰证券研究所 激光器主要组件报告产生激光的激光器，传输激光的光纤或者传输组件，激光发射的端口。激光器按照产生原理，主要包括 CO 激光器 、 YAG 激光器 、 光纤激光器 、 半导体激光器 、 染料激光器等 。 图表 3： 二氧化碳脉冲 激光器 图表 4： 光纤输出半导体激光器 图表 5： 多模组连续光纤激光器 资料来源： coherent，中泰证券 研究所 资料来源： 锐科激光 ，中泰证券研究所 资料来源： 锐科 激光 ，中泰证券研究所 请务必阅读正文之后的 重要声明 部分 - 5 - 行业深度 研究 图表 6： 准分子 激光器 （产生紫外激光） 图表 7： 激光传输组件（类似网线传输电信号） 图表 8： 激光 器输出端口 资料来源： coherent，中泰证券 研究所 资料来源： coherent，中泰证券 研究所 资料来源： coherent，中泰证券 研究所 下游应用 ： 从加工材料的尺寸上，可以将激光下游应用分为 宏观材料加工和微观材料加工两个部分。 在宏观材料加工市场 ，激光广泛应用于钣金加工，汽车制造，锂电池等众多领域，并持续革新传统材料加工方式。以金属切割为例，光纤激光器加工精度更高、加工速度更快，且随着激光技术不断进步，加工成本持续下降，将持续替代等离子切割、火焰切割、水刀等传统切割方式。 图表 9： 光纤激光器与传统金属切割手段相比，性能全方位超越 光纤激光器 等离子切割 火焰切割 水 刀 切割速度 约 2500 毫米 /分钟 约 1500 毫米 /分钟 约 500 毫米 /分钟 约 200 毫米 /分钟 国内加工费 4.5 元 /米 3 元 /米 2.5 元 /米 32 元 /米 切割质量 高 表面质量差 表面质量和精度较差 高 切割难度 低 中 高 低 资料来源： OFweek 激光网 、深圳机械展 SIMM， 中泰证券 研究所 整理 .注：加工费以 15mm 不锈钢，每米价格计算。 图表 10： 激光在钣金切割领域应用 图表 11： 激光焊接在汽车制造应用 图表 12： 激光焊接方壳动力电池 资料来源： 鸿镭激光 ，中泰证券 研究所 资料来源： 搜狐 ，中泰 证券研究所 资料来源： OFweek 激光网 ，中泰证券研究所 在微观应用领域 ，激光依靠高效、高精度，在消费电子制造中不断被开发出新的用途。 当前国内 OLED（柔性显示）生产线步入建设高峰期，一批激光加工设备厂商已开始布局面板修复和切割设备，并与京东方、华星光电等主力面板厂商展开合作。 请务必阅读正文之后的 重要声明 部分 - 6 - 行业深度 研究 图表 13： 激光焊接 手机天线弹片 图表 14： 激光 切割 手机 全面屏 图表 15： 激光应用在半导体加工 资料来源： 搜狐 ，中泰证券 研究所 资料来源： 掌工知 ，中泰证券研究所 资料来源： EEFOCUS，中泰证券研究所 激光器为产业链核心，中低功率 激光设备中激光器成本占比在 10-30%，中高功率成本占比 30-50%，部分高功率产品成本占比甚至超过 50%。国内在上游基础元器件和中游高功率激光器设备，与国际一流水平仍存在差距。 图表 16： 国内 激光 元器件依赖进口 资料来源： 2017 中国激光产业发展报告 ，中泰证券 研究所 （ 2） 全球激光器 市场稳步增长 ， 工业激光器为 最重要驱动力 根据美国 StrategiesUnlimited 的报告， 2013-2017 年，全球激光器行业收入规模持续增长，从 2013 年的 89.7 亿美元增加至 2017 年的 124.3亿美元，年复合增长率为 8.5%，呈现稳步增长态势 。 其中材料加工、通讯和光储存领域合计 占据 3/4 份额。 请务必阅读正文之后的 重要声明 部分 - 7 - 行业深度 研究 图表 17： 全球激光器市场稳步增长 图表 18： 2017 年 全球激光 器 市场 分布 （亿美元） 资料来源： Laser Markets Research，中泰证券 研究所 资料来源： Laser Markets Research，中泰证券研究所 工业领域是激光最大应用市场， 2017 年，全球工业激光器销售额 同比 上升 26.10%， 成为激光行业增长最强劲驱动力。下游中， 宏观材料加工需求增长最为显著 （ 主要为金属切割和焊接 ） 。 图表 19： 全球 工业 激光器市场增长提速 图表 20： 切割、焊接、打标为 工业激光器 最主要领域 资料来源： Laser Markets Research，中泰证券 研究所 资料来源： Laser Markets Research，中泰证券研究所 （ 3） 中国激光产业驶入高速发展期 ，近 5 年复合增速 22% 2010 年以来，得益于应用市 场的不断拓展， 制造业向高端领域攀升， 中国激光产业也逐渐驶入高速发展期。 2017 年中国激光设备市场销售总收入 达到 462 亿元 ，同比增长 20%，近 5 年复合增速 22.3%。 按照 激光器 占 激光设备 30%的 比例 粗略估算 ，对应激光器市场约 为 140亿元。 请务必阅读正文之后的 重要声明 部分 - 8 - 行业深度 研究 图表 21： 国内 激光 设备 市场 高速发展 图表 22： 2016 年 国内 激光 设备 市场 分布（ 亿 元） 资料来源： 智研咨询 ，中泰证券 研究所 资料来源： 2017 中国激光发展报告 ，中泰证券研究所 （ 4） 我国激光产业 理论水平雄厚， 商用开发正奋起直追 回看全球激光技术发展历程：起步阶段，我国激光技术在与国际领先水平接近； 70-80 年代国内激光技术开始落后于国际水平； 90 年代围绕应用主流的 CO2 激光器，国内完成了一系列产品开发，但光束质量较差，商业应用严重落后国际水平。进入 2000 年，有赖于国家的持续重视，我们激光科研力量 较为雄厚 ， 同时激光商用开发正从落后局面奋起直追。 图表 23： 国际、国内激光发展历程：理论水平雄厚，应用正奋起直追 激光技术与应用发展阶段 国际 国内 60 年代 诞生期 技术 发展 ： 多种激光器均诞生 国内 与国际领先水平接近 1960 年世界第一台红宝石激光器问世 。 1962 年半导体激光被成功激发 。 1964 年第一台二氧化碳激光器问世。 1961 年，我国第一台红宝石激光器研制成功 。 1968 年，国内第一台大功率三千瓦总长 76米两折叠二氧化碳激光器 诞生 应用 情况 ： 激光实现在多个领域首次应用，国内紧跟国际水平 60 年代已在加工（激光打孔）、医疗器械和测距 等方面出现了激光产业雏形 。 1966 年，激光巨头 Coherent 诞生。 1964 年 -1966 年，我国实现激光 在通讯 、 加工 （激光打孔），医疗、测距等领域首次应用突破。 70-80 年代 理论发展期 技术 发展 ： 微纳加工技术为半导体激光器器件加工奠定基础 光纤技术 逐步突破并完善 。 超快激光 出现 分子束外延、金属有机化学沉淀（ MOCVD）等晶体生长工艺逐步成熟。 70 年代以来，光纤制备技术及光纤激光器的泵浦与谐振腔结构取得较大进展。 70 年代，超快激光出现。 80 年代中期，掺饵光纤突破，使光纤激光器更具实用性。 1976、 1980、 1984 年分别诞生了 300W、1000W、 5000W 二氧化碳激光器 。 应用情况： 二氧化碳激光器 第一代 光纤通讯逐步成熟 光纤激光器开始商用 国际光纤激光器开始商用 国内推出激光器处理成套设备 1984 年二氧化碳激光器龙头 SYNRAD 成立 1988 年，北美和欧洲间架设了第一根光纤，用光脉冲来传输数据。 80 年代末第一批商用光纤激光器面市 。 “光热分离理论”诞生，医用激光从临床试用逐步形成学科。 到 80 年代末期上海雷鸥激光公司、华工激光公司先后成立并开始生产巧 15kw 的横流二氧化碳 激 光器 ， 大恒公司开始生产激光热处理成套设备 ，但商用滞后 。 请务必阅读正文之后的 重要声明 部分 - 9 - 行业深度 研究 90 年代 大规模商用期 技术 发展 ： 半导体激光器进入量子阱研究阶段 半导体激光器进入量子阱研究阶段 ， 蓝光 、蓝绿光半导体激光器先后问世 。 “八五”、“九五”科技攻关的激光技术项目中将第二代高功率 二氧化碳 激光器列为重点攻关产品 应用 情况 ： 二氧化碳激光器 以优秀的 可靠性 、光束质量 ，以及 稳定的功率输出，在工业材料处理领域 (如激光切割、焊接、打标等 )占据统治性地位 。 国际上的高功率 二氧化碳 激光器已进入了第二代产品 。 半导体激光器大量应用到 CD/DVD， 并陆续扩展到激光打印、光纤通讯。 研制 1.5kw 高频激励 二氧化碳 激光器 ， 1W扩散冷却 二氧化碳 激光器 ，但产品化严重落后。 00 年 -至今 工业应用加快 应用 情况： 第三代激光技术代表 光纤激光器开始替代二氧化碳激光器 2004 年，南安普敦大学的 Jeong 等世界上首次实现了千瓦级光纤激光输出。 全球光纤激光器龙头 IPG2010-2017 收入增长 7 倍，达 92 亿元。 2003 年超快激光开始进入工业应用 2016 年 Coherent 收购 ROFIN， 低 功率 二氧化碳巨头仅剩 Synrad、相干 2005 年光纤切割技术出现 ， 2010 年起在光纤激光切割领域开始替代二氧化碳 2013年 4月 我国第一台万瓦连续光纤激光器在光谷问世 。 资料来源：中泰证券 研究所 整理 此外， 我们看到激光的历史并不长，同时技术发展迅猛，产品迭代周期相对较短。如果适时布局下一代产品，就有 可能 实现弯道超车 ，这给我国激光产业迅速追赶国际先进水平提供了一定的契机。 同时也要求激光设备企业 从激光器到核心零部件， 加大 全面技术布局和 垂直整合，保障自身技术地位 。 请务必阅读正文之后的 重要声明 部分 - 10 - 行业深度 研究 二 、 光纤技术 替代 CO ， 国 内激光产业 有望弯道超车 （ 1） 光纤激光器 已替代二氧化碳激光器，成为 最重要的 激光 器 在 全球 激光器 市场 中 ，光纤激光器 市场份额 已跃居首位， 从 2013 年的29%提升至 2017 年的 47.3%。 光纤激光器作为第三代激光器代表， 在工业领域 正逐步替代传统的二氧化碳激光器 、 Yag 激光器 。 相比于传统冲床加工，光纤激光是非接触式加工，产生的应力较小，噪声低，完全可以对铝、铜等高反性材料进行批量加工；相比于 CO2 激光加工，光纤激光的电光转换效率达到 40%，耗电量仅是 CO2 激光器的1/3，加工速度提升了 23 倍。 图表 24： 全球激光器 结构： 光纤激光器 已跃居首位 图表 25： 全球光纤激光器占 比持续提升 资料来源： Laser Markets Research、 武汉文献情报中心 ，中泰证券 研究所 资料来源： 前瞻产业研究院 ，中泰证券研究所 图表 26： 光纤激光器较二氧化碳激光器性能更优、成本更低 激光器厂家 二氧化碳激光器 (以德国 ROFINDC025 为例 ) 德国 IPG 光纤 2000 瓦激光器 技术特点 结构复杂，使用及维护成本庞大，光束发散较大，不适合大台面切割 小型化、集约化，高亮 度高转换效率，高能量输出高光束质量，无需光学准直，无需机械稳定 。 光电转化效率 8%-10% 30%以上 激光器电功率消耗 35KW/小时 7kw/小时 综合使用 成本 光纤激光器每小时成本比二氧化碳激光器低 44.23 元（按工业用电每度电一元算 ，含设备维保费用 ），若每年工作 7200 小时，则每年共节省费用 31 万多元。 最大功能率 4000 瓦 100000 瓦 可切割材料种类 碳钢、不锈钢。连续大量切割不锈钢或仅 小批量切割黄铜 /铝板 /铝合金 /钛合金 /硅钢 /镀锌板等但对射频管影响大。 可连续大量加工一些难加工的金属铜 (Cu)、铍铜(BeCu)、磷青铜 (Pbronze)、钼 (Mo)、不锈钢 (SS)、镍(Ni)、铝 (Al)、钛 (Ti)、回火钢 (TS)等 切割板材速度 厚板稍慢，由于割缝细，速度较慢。 薄板速度快，是 CO2 切割速度的 2-3 倍，切割质量好，断面完美。 资料来源： OFweek 激光网 ， 中泰证券 研究所 整理 （ 2） 光纤激光器迎来黄金发展期 ， 国内产业 有望弯道超车