中國制造離不開這把最快的刀

張賀
自動駕駛的快速發展，讓激光雷達逐漸成為新能源車的“座上賓”，也成為越來越多媒體的頭條。激光，這一和半導體、計算機、核電同樣誕生于20世紀的偉大發明，有望迎來更廣泛的應用。
其實在感知之外，激光在制造業早有應用。
近年來，激光加工不斷替代傳統加工方式，以激光器為基礎的激光工業發展迅速，目前已被廣泛應用于工業制造、通訊、信息處理、軍事及教育科研等領域，產業分工的成熟度和深入程度不斷提升，未來也將進一步受益于新能源和電動車的飛速發展。
而在激光器的發展過程中，中國企業從跟跑、陪跑，逐漸實現中低端的國產替代，目前正在向高端發起沖擊。中國在光伏、新能源車領域的產業優勢以及激光設備在以上領域的應用，為本土企業的國產替代，帶來了前所未有的發展良機。
如上文所述，激光在制造業的應用十分廣泛，因為具有良好的單色性、方向性、亮度等特征，在工業制造、生物醫療、軍事等多領域應用，被譽為“最快的刀”“最準的尺”“最亮的光” 。
【中國制造離不開這把最快的刀】與其他加工方式相比，激光加工是典型的無接觸式加工，在可控性、加工效率、材料損耗、加工質量以及環保等方面優點突出。
激光器是激光的發生裝置，主要由泵浦源、增益介質、諧振腔等組成，上游主要是光學材料和光學元器件，下游主要為大族激光、華工科技等為代表的激光設備企業。其中，增益介質是激光器的核心，可分為固體（含固體、光纖和半導體）、氣體和液體等。
因為增益介質的不同，激光器分為固體激光器、氣體激光器和液體激光器。固體激光器又可以進一步分為固態激光器、光纖激光器、混合激光器和半導體激光器。

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如圖所示，除了按照增益介質的不同分類，根據輸出波長、運轉方式、泵浦方式，激光器也有著相應的分類。
固體激光器（或全固態激光器）和光纖激光器是目前市場上的主流產品類型。二者在主要應用場景和技術發展趨勢方面存在比較大的差異，所以兩種路線可以并存發展，不存在相互替代的關系。
從全球來看，光纖激光器已經占據工業激光器的半壁江山。而隨著光纖激光器在工業加工領域的應用范圍不斷擴展，對激光器的功率、光束質量等性能參數的要求也越來越高。
這里有必要了解激光器的部分指標。功率的衡量指標為瓦數，功率越大，光纖激光器加工速度越快;光束質量的衡量指標為M2因子（M2）或激光光束參數積（BPP），光束質量數值越小，能量密度和加工精度越高。
德邦證券援引中國科學院武漢文獻情報中心等機構聯合發布的《2021中國激光產業發展報告》中提到，2020年我國光纖激光器市場規模同比增長14%，達到94.2億元，超過2020年初預計的10%的增速。
報告顯示，2020年我國激光設備市場規模同比增長5.2%達到692億元，其中工業激光設備市場規模以10%的增速領跑，規模可達432.1億元，占比62% 。在具體的工業應用中，激光切割、激光焊接、激光打標份額分別為41%、13%、13% 。該報告還新增了非金屬加工的核算分部，占比5%，說明激光的應用范圍正在不斷拓寬。
激光器更符合制造業精細化、智能化、定制化的發展方向，而且近幾年逐漸向高功率、高附加值滲透。

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具體來看，激光切割已經邁向萬瓦，國內激光器和設備商也已經切入動力電池產線和光伏電池等領域，代表上市公司有銳科激光、帝爾激光、聯贏激光、海目星等。該報告預計2021年激光焊接有望迎來高速增長，我國皮飛秒超快激光器出貨量有望同比增長57%達3300臺。報告還特別提到激光雷達在汽車產業的應用。
作為高端制造最重要的工具之一，激光產業將不斷滲透集成電路、無人駕駛、汽車制造、鋰電、海工裝備等各高端制造領域。
在激光產業向高端制造領域滲透的過程中，國內企業也在加速追趕。
根據海目星招股說明書，近年來我國光纖激光器行業快速發展，國產化程度逐年上升。從市場滲透率來看，低功率光纖激光器市場中，2018年國產激光器市場份額高達98.21%;中功率光纖激光器市場中，國產激光器滲透率近年來也維持在50%以上的水平;高功率光纖激光器的國產化進程也在逐步推進，從2013-2018年間實現“從無到有”，并達到了34.48%的滲透率。
當前，國內激光行業已形成芯片、晶體、關鍵元器件、激光器、激光系統、應用開發等完整成熟的產業鏈分布，國內激光企業也具備配套全球高端客戶的能力。2018年我國用激光、其他光或光子束處理材料的加工機床的出口呈現大幅度增長，出口金額7.39億美元，同比增長37.36% 。
從競爭格局看，全球市場仍然主要為美國IPG、德國通快、美國相干等企業所占據。不過，國內銳科激光、英諾激光等企業也逐漸迎頭趕上。
銳科激光（300747.SZ）是國內首家以激光器為主業的上市公司，國產光纖激光器龍頭。掌握了泵浦源、特種光纖、光纖耦合器、傳輸光纜、功率合束器、光纖光柵等激光器核心器件及材料的關鍵技術和大規模生產能力。其產品包括脈沖光纖激光器、連續光纖激光器、準連續光纖激光器、直接半導體激光器等。
杰普特（688025.SH）產品涵蓋激光器、激光/光學智能裝備和光纖器件，產品和服務覆蓋亞洲、北美和歐洲等地區，公司以激光器研發為基礎，打造了激光與光學、測試與測量、運動控制與自動化、機器視覺等技術平臺。
英諾激光（301021.SZ）是2021年7月上市的激光器企業，但與銳科、創鑫、杰普特主營光纖激光器不同，英諾激光主打固體激光器，產品主要用于微加工。是全球少數同時具有納秒、亞納秒、皮秒、飛秒級微加工激光器核心技術和生產能力的工業激光器生產廠商之一，也是全球少數實現工業深紫外納秒激光器批量供應的生產商之一。
除此之外，大族激光、華工科技等激光設備龍頭，業務也都涉及激光器，在行業中具有一定地位。
但需注意的是，激光器企業的成本中，直接材料占比極高。根據2020年報披露，杰普特成本結構中，直接材料占比高達85.02%;英諾激光招股書披露，其直接材料占主營業務成本的平均比例也達到71.43%;銳科激光主要產品連續光纖激光器的直接材料也占其營業成本的80%以上。
因此，對于激光器企業來說，上游的光學元器件、光學材料等的價格變動，對其經營有著重要影響。
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