2022年激光器行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀分析

1、2022年激光器行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀分析1、激光器組成激光器是能將電能轉(zhuǎn)化為可聚焦和塑形的光能的裝置，主要由光學(xué)系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、 控制系統(tǒng)和機(jī)械結(jié)構(gòu)組成。其中，光學(xué)系統(tǒng)包括增益介質(zhì)、泵浦源和諧振腔等光學(xué)材 料。增益介質(zhì)是光子產(chǎn)生的源泉，泵浦源為增益介質(zhì)提供能量激勵(lì)，諧振腔是光子頻 率、相位、運(yùn)行方向的調(diào)節(jié)場(chǎng)所。激光器工作時(shí)，增益介質(zhì)在吸收泵浦源的能量后， 產(chǎn)生出能量、波長(zhǎng)和方向高度一致的光子，這些光子在諧振腔內(nèi)不斷反射從而生成 并放大激光，最后通過反射鏡射出，用于材料加工和信息傳遞。光纖激光器兼顧轉(zhuǎn)化效率和光束質(zhì)量，是當(dāng)前主流路線。（1）按增益介質(zhì)的不同，激 光器可以分為固態(tài)激光器、液體激光器和氣體激

2、光器等。固態(tài)激光器由于穩(wěn)定性好、 功率高、維護(hù)成本低，因此應(yīng)用范圍最廣，市場(chǎng)占有率也最高；液體激光器和氣體激 光器效率低且維護(hù)成本高，因此應(yīng)用范圍十分有限。（2）固態(tài)激光器又可進(jìn)一步細(xì)分 為以晶體為增益介質(zhì)的固體激光器、以玻璃光纖為增益介質(zhì)的光纖激光器、以半導(dǎo) 體材料為增益介質(zhì)的半導(dǎo)體激光器。其中，光纖激光器兼顧電光轉(zhuǎn)化效率和光束質(zhì) 量，性能優(yōu)越且適用性強(qiáng)。近十年市場(chǎng)份額快速提升，尤其在工業(yè)領(lǐng)域是當(dāng)前主流的 技術(shù)路線，無論在全球還是國(guó)內(nèi)都占據(jù)一半以上的市場(chǎng)份額。半導(dǎo)體激光器具有電 光轉(zhuǎn)化效率高、體積小、壽命長(zhǎng)、可靠性高和成本低等優(yōu)點(diǎn)，但由于光束質(zhì)量相對(duì)較 差，直接半導(dǎo)體激光器市場(chǎng)規(guī)模較小，更多

3、作為其他類型激光器的泵浦源使用。半導(dǎo)體激光芯片被用作激光器泵浦源，是激光產(chǎn)業(yè)鏈上游的核心元器件。激光產(chǎn)業(yè) 鏈上游是利用各類芯片原材料、光纖材料等，制造激光芯片及光電器件、模組、光學(xué) 元件；中游是利用上游激光芯片及元件等作為泵浦源制造各類激光器，包括直接半 導(dǎo)體激光器、氣體激光器、固體激光器、光纖激光器等；下游是激光設(shè)備及各類應(yīng)用 場(chǎng)景，包括工業(yè)加工裝備、激光加工、醫(yī)療、通訊、傳感、顯示監(jiān)控及國(guó)家戰(zhàn)略高技 術(shù)等。以光纖激光器為例，半導(dǎo)體激光芯片經(jīng)過與熱沉等部件的貼合焊接可封裝制 作成為半導(dǎo)體激光器件；再結(jié)合準(zhǔn)直鏡等光學(xué)元器件可耦合制作成為光纖耦合模塊， 用作光纖激光器的核心泵浦光源；多個(gè)泵浦源結(jié)

4、合增益光纖等可制作成為光纖激光 器應(yīng)用于各類場(chǎng)景；這其中，上游的激光芯片影響著激光設(shè)備輸出光束的功率、質(zhì)量 等，是整個(gè)激光器的核心。EEL 輸出功率高，VCSEL 可靠性高且成本低。半導(dǎo)體激光芯片以半導(dǎo)體材料為增益 介質(zhì)，將注入的電流電能以電激勵(lì)源方式激發(fā)，輸出激光實(shí)現(xiàn)電光轉(zhuǎn)化。根據(jù)諧振腔 工藝的不同，半導(dǎo)體激光芯片可分為 EEL（Edge Emitting Laser，邊發(fā)射激光芯片） 和 VCSEL（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，面發(fā)射激光芯片）。二者的區(qū)別在 于芯片上鍍光學(xué)膜的位置不同，因而形成不同的諧振腔，帶來不同的激光發(fā)射方向。 EEL

5、 發(fā)光面位于芯片側(cè)面，發(fā)射出的激光與芯片表面平行。優(yōu)勢(shì)是輸出功率和光電 效率高，缺點(diǎn)是光束質(zhì)量差，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，依賴工人手工裝調(diào)，性能一致性難以保 障且生產(chǎn)成本高。VCSEL 發(fā)光面與芯片平行，發(fā)出的激光與芯片表面垂直。優(yōu)點(diǎn)是 光束質(zhì)量好、精度高、成本低，但發(fā)光功率較低。因此在對(duì)功率有較高要求的工業(yè)領(lǐng) 域，目前仍以 EEL 為主，而在 3D 傳感等領(lǐng)域 VCSEL 則是主流。一個(gè)巴條芯片可解理為多個(gè)單管芯片，發(fā)光功率較單管芯片更高。根據(jù)單個(gè)芯片發(fā) 光點(diǎn)數(shù)的不同，芯片可以分為單管芯片和巴條芯片。單管芯片只有一個(gè)發(fā)光單元，巴 條芯片具有多個(gè)發(fā)光單元。巴條芯片經(jīng)過鈍化、鍍膜后，可解理為多個(gè)單管芯片，

6、視 作多個(gè)單管芯片并排排列。發(fā)光點(diǎn)數(shù)的差異使得單管芯片和巴條芯片的應(yīng)用領(lǐng)域側(cè) 重也不同。單管芯片只有一個(gè)發(fā)光點(diǎn)，易于進(jìn)行光纖耦合，便于檢修維護(hù)和更換，因 此常作為光纖激光器的泵浦源用于工業(yè)加工領(lǐng)域。巴條芯片發(fā)光點(diǎn)數(shù)多，具有更高 的發(fā)光功率，主要用于科研與國(guó)家戰(zhàn)略高技術(shù)、醫(yī)療美容等領(lǐng)域。2、 產(chǎn)業(yè)升級(jí)疊加國(guó)產(chǎn)替代，激光器市場(chǎng)穩(wěn)定成長(zhǎng)2.1、 產(chǎn)業(yè)升級(jí)拓寬增量市場(chǎng)，激光芯片需求擴(kuò)張激光器市場(chǎng)穩(wěn)定增長(zhǎng)，空間廣闊。2017 年全球激光器市場(chǎng)規(guī)模為 137.7 億美元，國(guó) 內(nèi)激光器市場(chǎng)規(guī)模為 69.5 億美元。Laser Focus World 預(yù)計(jì) 2022 年全球市場(chǎng)和國(guó)內(nèi)市 場(chǎng)將分別增長(zhǎng)至 201

7、 億美元和 147.4 億美元，年復(fù)合增速分別為 7.9%和 16.2%。行 業(yè)主要下游均呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展態(tài)勢(shì)：（1）工業(yè)領(lǐng)域：激光加工可對(duì)材料進(jìn)行打孔、切割、 焊接、熔覆，具有精度高、低能耗、污染小等特點(diǎn)。隨著我國(guó)制造技術(shù)及自動(dòng)化技術(shù) 的升級(jí)換代，激光技術(shù)將對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)加工方式實(shí)現(xiàn)廣泛替代，持續(xù)推動(dòng)工業(yè)激光器 需求。（2）通信和光存儲(chǔ)：隨著云計(jì)算、5G 網(wǎng)絡(luò)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的普及，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需 求和流量需求增加，光通信行業(yè)不斷擴(kuò)大。（3）科研與軍事領(lǐng)域：激光器是諸多技術(shù) 和武器研究的必要條件，在高端制造、精密材料、制導(dǎo)、激光武器等領(lǐng)域，科研項(xiàng)目 對(duì)激光器的性能要求更高，各國(guó)對(duì)科研和軍事經(jīng)費(fèi)的投入增加促進(jìn)

8、激光器行業(yè)穩(wěn)定 發(fā)展。（4）生物醫(yī)療領(lǐng)域：激光器主要應(yīng)用于臨床標(biāo)本或組織的檢測(cè)和診斷、臨床治 療與手術(shù)等方面，市場(chǎng)需求穩(wěn)步上升。根據(jù) Allied Market Research 發(fā)布的數(shù)據(jù)，預(yù) 計(jì)到 2026 年醫(yī)療激光市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 162.3 億美元，成長(zhǎng)空間廣闊。伴隨激光器行業(yè)的快速發(fā)展，半導(dǎo)體激光芯片需求隨之?dāng)U大。高功率半導(dǎo)體激光芯 片搭載在半導(dǎo)體激光器上，用作各類激光器的核心泵浦源。因此下游激光器是半導(dǎo) 體激光芯片市場(chǎng)規(guī)模的核心推動(dòng)力。隨著產(chǎn)業(yè)升級(jí)和國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程加速，國(guó)內(nèi)光纖激 光器市場(chǎng)不斷擴(kuò)大，半導(dǎo)體激光芯片的需求也隨之提升。根據(jù)長(zhǎng)光華芯招股書的測(cè) 算，2020 年全球激光芯片市場(chǎng)

9、空間為 18.30 億元（2.82 億美元）；國(guó)內(nèi)激光芯片市場(chǎng) 空間為 5.29 億元，占全球市場(chǎng)比重為 28.91%。測(cè)算過程如下：第一步，2020 年全 球激光器銷售額為 160.10 億美元，其中，使用高功率半導(dǎo)體激光芯片的市場(chǎng)規(guī)模為 94.62 億美元。第二步，按照激光器行業(yè)平均 30%的毛利率以及光纖耦合模塊占激光 器成本的 50%測(cè)算，2020 年全球光纖耦合模塊的市場(chǎng)規(guī)模約 33.12 億美元。第三步， 按照長(zhǎng)光華芯光纖耦合模塊平均 15%的毛利率以及激光芯片占光纖耦合模塊成本的 10%測(cè)算，2020 年全球激光芯片的市場(chǎng)規(guī)模約為 2.82 億美元（若按 1:6.5 的匯率折 算

10、則對(duì)應(yīng) 18.30 億元人民幣）。按照相同的測(cè)算步驟，2020 年國(guó)內(nèi)工業(yè)激光器的整體 市場(chǎng)規(guī)模約為 177.74 億元，同理得出國(guó)內(nèi)光纖耦合模塊的市場(chǎng)規(guī)模約為 62.21 億元， 激光芯片的市場(chǎng)規(guī)模約為 5.29 億元。而據(jù)2022 中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告闡述，國(guó) 內(nèi)光纖激光器市場(chǎng)規(guī)模 2021 年實(shí)現(xiàn) 32.5%的增速，同時(shí)預(yù)計(jì) 2022 年仍將有 10.6% 增長(zhǎng)，可以看出在國(guó)內(nèi)制造業(yè)不斷升級(jí)的過程中，激光設(shè)備以及上游的激光器都將 保持較快速度成長(zhǎng)，對(duì)應(yīng)激光芯片的市場(chǎng)規(guī)模也將實(shí)現(xiàn)穩(wěn)步提升。2.2、 激光器國(guó)產(chǎn)替代如火如荼，本土激光芯片搭乘東風(fēng)激光器市場(chǎng)國(guó)產(chǎn)替代緊鑼密鼓加速進(jìn)行，以銳科激光和

11、創(chuàng)鑫激光為主的國(guó)內(nèi)激光器 廠商奮發(fā)圖強(qiáng)擴(kuò)大份額，帶動(dòng)本土激光器行業(yè)國(guó)產(chǎn)化率不斷提高。據(jù) Laser Focus World 統(tǒng)計(jì)，2017 年中國(guó)光纖激光器市場(chǎng)規(guī)模為 11.53 億美元，其中國(guó)內(nèi)廠商份額約 為 3.87 億美元，國(guó)產(chǎn)化率 33.6%。2017 年至 2020 年間，國(guó)家不斷推出相關(guān)法律法 規(guī)，推動(dòng)激光技術(shù)和激光加工設(shè)備產(chǎn)業(yè)發(fā)展，以銳科激光和創(chuàng)鑫激光為首的國(guó)內(nèi)激 光器廠商份額不斷擴(kuò)大，迅速取代 IPG 等國(guó)外廠商的份額，光纖激光器國(guó)產(chǎn)化率從 33.6%提升至 56%。光纖激光器國(guó)產(chǎn)化率的提升給上游半導(dǎo)體芯片的國(guó)產(chǎn)替代打下基 礎(chǔ)。出于技術(shù)提升、產(chǎn)業(yè)協(xié)同、成本和產(chǎn)業(yè)鏈安全等因素考慮

12、，本土激光器廠商在激 光芯片領(lǐng)域開始逐步擺脫進(jìn)口依賴，采用國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品。尤其是 2018 年以來，全球貿(mào)易 爭(zhēng)端頻發(fā)，基于供應(yīng)鏈安全的考慮，激光芯片國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)一步加速，產(chǎn)業(yè)迎來發(fā)展良 機(jī)。中低功率激光器已自給自足，高功率國(guó)產(chǎn)化率仍需提升，半導(dǎo)體激光芯片是國(guó)產(chǎn)替 代的核心。雖然光纖激光器整體國(guó)產(chǎn)化率相較過去 5 年已有較大提升，但由于我國(guó) 半導(dǎo)體激光器制造等核心技術(shù)落后于國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家，激光產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)并不均衡。中低 功率激光器已自給自足，高功率激光器國(guó)產(chǎn)化率仍有待提高。根據(jù)2020 中國(guó)激光 產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告，我國(guó)低功率光纖激光器國(guó)產(chǎn)化率超過 99%，中功率光纖激光器國(guó)產(chǎn) 化率超過 50%，高功率光纖激光器

13、在 2013-2019 年間實(shí)現(xiàn)從無到有，國(guó)產(chǎn)化達(dá)到 55.56%。根據(jù) Laser FocusWorld，2018-2021 年間， 3KW-6KW 級(jí)別、6KW-10KW 級(jí) 別、萬瓦級(jí)別的高功率激光器國(guó)產(chǎn)化率分別從 16%、14%、6%提升至 86%、51%、 49%。隨著以長(zhǎng)光華芯為代表的本土激光芯片廠商在芯片性能上不斷突破逐步追平 甚至超越海外玩家，預(yù)計(jì)本土光纖激光器在高功率領(lǐng)域亦將有良好進(jìn)展，帶動(dòng)芯片 市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容。2.3、 海外廠商產(chǎn)品完整綜合實(shí)力強(qiáng)，中國(guó)廠商加速追趕縮小差距海外龍頭布局完整，中國(guó)廠商奮力追趕補(bǔ)全版圖全球半導(dǎo)體激光芯片及器件市場(chǎng)仍以國(guó)外企業(yè)為主，以美國(guó)貳陸集團(tuán)(I

14、I-VI)、朗美 通（Lumentum）、恩耐（nLight）、IPG 為首的龍頭廠商產(chǎn)業(yè)鏈完備，業(yè)務(wù)范圍廣， 在技術(shù)、規(guī)模、產(chǎn)業(yè)化上均具備領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。中國(guó)廠商規(guī)模較小，產(chǎn)品序列分散，與國(guó) 外廠商仍有較大差距，但近年以長(zhǎng)光華芯、武漢銳晶、華光光電、炬光科技為代表 的國(guó)內(nèi)廠商正在加速追趕，逐步以點(diǎn)帶面提升性能擴(kuò)充產(chǎn)品線，實(shí)力不斷提升。（1） 在高功率半導(dǎo)體激光系列領(lǐng)域，芯片層面，國(guó)外主要廠商有美國(guó)貳陸公司、朗美通、 恩耐集團(tuán)、IPG 等。其中恩耐集團(tuán)和 IPG 自產(chǎn)芯片僅用于生產(chǎn)自身下游產(chǎn)品，不對(duì) 外銷售。國(guó)內(nèi)能夠提供工業(yè)領(lǐng)域半導(dǎo)體激光芯片的公司以長(zhǎng)光華芯、山東華光、度亙 光電和武漢銳晶為主。華光光電、度亙光電和長(zhǎng)光華芯均為 IDM 模式，具備從芯片 設(shè)計(jì)、外延生產(chǎn)、晶圓制造等全流程產(chǎn)品制備能力，其中長(zhǎng)光華芯在產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)上 顯著領(lǐng)先其他競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。武漢銳晶產(chǎn)品主要向關(guān)聯(lián)方銳科