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激光行業深度報告:激光滲透行穩致遠,助推製造業邁向更高端

(報告出品方/作者:中信建投證券,劉雙鋒、郭彥輝)


一、激光行業長坡厚雪

1.1 激光:二十世紀最重要四大發明之一

激光(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation,縮寫 LASER)顧名思義是指受激輻射發出的 光,其產生的具體過程是:原子中的電子吸收能量後會從低能級躍遷到高能級,由於高能級非穩定態,躍遷後 的電子會自發從高能級回落到低能級,同時釋放能量並發出光子,此過程為自發輻射,自發輻射過程產生的光 相位、方向等雜亂無章。愛因斯坦指出,若此輻射過程中伴有一個外來光子入射,則輻射會產生兩個與外來光 子頻率、相位、偏振態以及傳播方向都相同的光子,新產生的光子又會誘發其他輻射過程產生雙倍的特徵相同 的光子,此過程為受激輻射,類似核反應的受激輻射最後會得到一束準直、單色、相干的定向光束,這便是激光。

由於激光是由相干的光子構成,因此與普通光相比激光具有更佳的方向性,相同功率下亮度更高、能量密 度更大。如激光器發射的激光光束髮散度極小,大約只有 0.001 弧度,接近平行。1962 年,人類第一次使用激 光照射月球,儘管地月距離長達 38 萬公里,但是激光在月球表面的光斑不到兩公里,而同樣看似平行的探照燈 射向月球,按照其光斑直徑理論上將覆蓋整個月球。定向發光的特性也使得激光的亮度更高,在激光發明前, 人工光源中高壓脈衝氙燈亮度最高,而紅寶石激光器的激光亮度能超過氙燈幾百億倍,紅寶石激光器發射的光 束在月球上產生的照度約為 0.02 勒克斯(光照度單位),顏色鮮紅光斑肉眼可見,而即使用功率最強的探照燈 照射月球所產生的照度也僅有一萬億分之一勒克斯,人眼根本無法察覺。由於具備良好的光學特性,激光自從 二十世紀 60 年代被發明後便一直被廣泛應用於航空航天、軍事、醫療、微電子等領域,也因此激光和原子能、 半導體、計算機並稱為二十世紀最重要的四大發明。

1.2 激光滲透率提升是必選項

從長期視角來看,人口老齡化背景將促使激光在工業領域不斷滲透。當前中國已步入老齡化社會,且老齡 化趨勢仍在加劇。2021 年全國 65 歲以上人口佔總人口比例高達 14.2%,且該比例增長有加速趨勢。根據澤平宏 觀援引世界銀行的數據,2020 年中國老齡化水平已排在全球第 63 位,超過全球平均水平。老齡化持續加劇引 發社會勞動力短缺問題突出,而激光自動化加工設備可以大大提高生產效率,彌補因勞動力短缺帶來的生產力 不足問題。因此長期來看,激光技術滲透具有重要意義。


從中期視角來看,製造業人均產值提高需藉助激光自動化設備來完成。根據 Wind 數據,和美國、日本等 發達國家相比,我國製造業人均產值仍處於低水平。且根據前瞻經濟學人數據,激光在中國製造業所佔比重為 30%,與美國、德國等發達國家仍有較大差距。激光自動化設備在工業領域的廣泛應用可以提高工業生產效率, 從而提高製造業人均產值,使製造業真正實現轉型升級。因此,未來我國人均 GDP 若要趕超美國等發達國家, 必須繼續提高激光在製造業中的使用比重。

從短期視角來看,當前製造業投資景氣度向好,推動激光行業加速成長。根據 Wind 數據,截至 2020 年 3 月底,工業機器人和金屬切削機床月產量均在環比提升,反應製造業景氣度向好。行業高景氣度促使激光加工 設備滲透更為容易,激光行業短期成長確定性強。

1.3 政策為激光行業保駕護航

國家相關支持政策明確了激光行業作為國家戰略性新興產業的重要地位。激光產業是國家長期重點支持發 展的產業,2006 年以來,國家相繼出台多項支持激光行業發展的政策,如《中國製造 2025》、《「十三五」國家戰 略性新興產業發展規劃》、《高端智能再製造行動計劃(2018-2020)年》及《中華人民共和國國民經濟和社會發 展第十四個五年規劃和 2035 年遠景目標綱要》等。


二、中游激光器是產業核心

2.1 激光器介紹

激光器是產生激光的核心裝置,主要是由泵浦源、增益介質、諧振腔等光學器件材料組成。激光器的核心 原理是利用泵浦源激勵增益介質發生粒子數反轉進而使其受激輻射產生光並通過諧振腔對光進行調整輸出形成 激光。在激光器構成中,泵浦源的作用是激勵增益介質發生並維持粒子數反轉,激勵的方式由增益介質的特性 決定,一般包括電激勵、光學激勵、化學激勵和核能激勵等,泵浦源激勵的過程即是激光器吸收能量的過程, 而增益介質發生粒子數反轉後輸出激光的過程是釋放能量的過程,因此泵浦源激勵方式即是激光器能量轉換方 式;增益介質的作用是吸收泵浦源的能量發生受激輻射產生激光,增益介質可以是固體、氣體、半導體和液體 等,其特點是具有合適的能級結構和躍遷特性;諧振腔通常是由兩塊反射鏡組成,主要用來使受激輻射光子在 腔內多次反射形成相干的持續振蕩,並對腔內往返振蕩光束的方向和頻率進行限制,以保證輸出激光具有一定 的單向性和單色性。


激光器可以按照增益介質種類、泵浦方式、輸出激光波長、運轉方式等進行分類。

(1)按照增益介質種類分類,激光器可以分為氣體激光器、液體激光器、固態激光器,其中固態激光器又 可分為固體激光器、光纖激光器、半導體激光器等。a)氣體激光器:增益介質是氣體的激光器,一般通過放電 得到激發,常見的氣體激光器有氦氖激光器、CO2 激光器、準分子激光器;b)液體激光器:所採用的增益介質 主要包括兩類,一類是有機熒光染料溶液,另一類是含有稀土金屬離子的無機化合物溶液,其中金屬離子(如 Nd)起工作粒子作用,而無機化合物液體(如 SeOCl2)則起基質的作用;c)固體激光器:增益介質一般是晶 體或玻璃,一般由半導體激光器陣列光照泵浦得到激發,包括最常用的固體激光器 Nd:YAG 激光器(摻釹釔 鋁石榴石)、增益介質為 Yb:YAG(摻鐿釔鋁石榴石)的碟片激光器(適用於高功率輸出)等,固體激光器具 有峰值功率高、熱效應小、加工精度高的特點,一般主要用於薄性、脆性材料和非金屬材料的精細微加工領域; d)半導體激光器:也稱激光二極體,增益介質一般是砷化鎵(GaAs)、硫化鎘(CdS)、磷化銦(InP)、硫化鋅(ZnS) 等等材料製成的半導體面結型二極體,應用較廣的是性能較好的具有雙異質結構的 GaAs 二極體激光器;e)光 纖激光器:增益介質為摻雜稀土元素的玻璃光纖,屬於固態激光器的一種,具有輸出激光束質量好、能量密度高、電光轉換效率高、使用方便、可加工材料範圍廣、綜合運行成本低等諸多優勢,被廣泛應用於宏觀加工領 域的金屬材料切割、焊接、鑽孔、燒結等,在工業應用中佔主要地位,根據 Laser Focus World,2020 年全球工 業激光器銷售收入中光纖激光器佔比達 52.7%;根據《2021 中國激光產業發展報告》,2020 年中國工業激光器 市場規模中光纖激光器佔比達 67%。

(2)按照泵浦方式分類,激光器可以分為光泵浦激光器、電泵浦激光器、化學泵浦激光器、熱泵浦激光器、 核泵浦激光器等。由於增益介質的特性不同,其發生粒子數反轉的條件也不同,因此需要用不同的方式泵浦。 幾乎全部的固體激光器、光纖激光器均採用光泵浦;大部分氣體激光器及一般常見的半導體激光器均採用電泵 浦;一些特殊的激光器採用化學或核泵浦。固體激光器、光纖激光器通常用半導體激光器作泵浦源。

(3)按照輸出激光波長分類,激光器可以分為紅外激光器、可見光激光器、紫外激光器。不同結構的物質 吸收的光波長範圍不同,因此不同材料或不同場景下的激光加工需要不同波長的激光器。紅外和紫外是運用最 廣泛的兩種激光器,a)紅外激光器主要應用於「熱加工」,將材料表面的物質加熱並使其汽化(蒸發),以除去 材料;b)在薄膜非金屬材料加工,半導體晶圓切割,有機玻璃切割、鑽孔、打標等領域,高能量的紫外光子直 接破壞非金屬材料表面的分子鍵,使分子脫離物體,這種方式不會產生高熱量反應,因此通常被稱為「冷加工」, 紫外激光器在微加工領域具有不可替代的優勢。由於紫外光子能量大,難以通過外激勵源激勵產生一定高功率 的連續紫外激光,故紫外激光一般是應用晶體材料非線性效應變頻方法產生,因此目前廣泛應用工業領域的紫 外激光器主要是固體紫外激光器。


(4)按照運轉方式分類,激光器可分為連續激光器、脈衝激光器,其中脈衝激光器按脈寬又可以分為毫秒 激光器、微秒激光器、納秒激光器、皮秒激光器、飛秒激光器等。a)連續激光器:工作特點是激光輸出可以在 一段較長的時間範圍內以連續方式持續進行,大部分光纖激光器和以連續電激勵方式工作的氣體激光器及半導 體激光器均屬於此類,連續激光器工作穩定、熱效應高,適合於金屬材料的連續高速切割、焊接,以及表面熱 處理、激光熔覆、激光快速成形等宏觀加工;隨著輸出功率的逐漸增加,對諸如鈦合金、鎢合金、特種鋼材等 高強度、高硬度材料的加工速度和加工質量越來越高;b)脈衝激光器:主要特點是峰值功率高、熱效應少、可 控性好、光束精細發散小,適合於打標、鑽孔、矽片及玻璃劃片、精密加工等領域。對於不同脈寬的脈衝激光 器而言,脈衝時間越短,單一脈衝能量越高,加工速度越快;波長越短,作用半徑越小,加工精度可以越高。

(5)按照輸出功率分類,可將光纖激光器分為小功率(<1kW)、中功率(1kW-3kW)、高功率(>3kW), 對於固體激光器,一般將 10W 以下的歸類為低功率,10W 以上為中高功率。

進一步對比固體激光器和光纖激光器,固體激光器尤其是短波長、短脈寬的紫外皮秒、紫外飛秒激光器, 在目前的激光精細微加工領域應用最為廣泛,而光纖激光器在宏觀加工領域應用較多。這主要是由於固體激光 器的特點決定:a)瞬時功率高。在精細微加工實踐中,時常需要在短時間內釋放巨大能量來擊穿被加工材料, 固體激光器的高脈衝功率可以滿足這一要求。而光纖激光器受限於增益介質過於細小,無法承受較大的瞬時功 率,過大的瞬時功率很容易使其增益介質受損,從而影響輸出激光的質量和穩定性;b)熱效應小。固體激光器 在實現超高瞬時功率的同時可將其平均功率控制在較小的範圍內,因而可以滿足精細微加工中的「冷加工」需 求;c)加工精度高。固體激光器可以有效輸出高聚焦度、短波長的紫外激光,在精細微加工領域,高聚焦度和 短波長意味著激光的作用半徑更小,更能夠實現精確控制和定點處理。光纖激光器則憑藉高功率的特性未來仍 將主要應用於宏觀加工領域。


2.2 市場規模

近年來激光加工技術一方面憑藉其優勢正逐步替代宏觀加工領域的傳統加工工藝,另一方面隨著技術進步 正逐步向精細微加工的增量市場拓展,這促進了激光器行業市場規模的不斷增長。據 Laser Focus World 數據, 全球激光器銷售收入從 2017 年的 137.7 億美元增長至 2021 年的 184.8 億美元,CAGR 達 6.1%;另據 Laser Focus World 數據,中國激光器市場規模從 2017 年的 69.5 億美元增長至 2021 年的 129 億美元,CAGR 達 13.2%。

2.2.1 光纖激光器

光纖激光器領域,中國市場貢獻主要增長驅動力。根據 Laser Focus World 數據,全球光纖激光器市場規模 到 2020 年達 27.2 億美元,但 2019 年後增速大幅下滑甚至 2020 年轉負,主要系中國光纖激光器廠商市場份額 持續提高疊加成本價格下降所致。2014-2018 年全球光纖激光器市場規模從 9.6 億美元增至 26.0 億美元,複合增 速達 28.3%。2018-2020 年全球光纖激光器市場規模小幅增長,複合增速僅 2.3%。根據武漢文獻情報中心數據, 中國光纖激光器市場規模到 2020 年達 94.2 億元,2014-2018 年從 28.6 億元增至 77.4 億元,複合增速達 28.3%, 和全球水平基本一致。2018-2020 年中國光纖激光器市場規模複合增速達 10.3%,仍保持兩位數水平,成為全球 光纖激光器市場規模增長的主要驅動力。


2.2.2 半導體激光器

根據 Laser Focus World 數據,預計 2021 年全球半導體激光器市場規模達 79.5 億美元,從 2016 年的 48.4 億美元增至 2021 年的 79.5 億美元,CAGR 達 10.4%。著眼高功率領域,根據 Strategies Unlimited 數據,預計 2021 年全球高功率半導體激光器市場規模為 19.8 億美元,約佔整個半導體激光器市場規模的 25%,其中約 47.5% 的高功率半導體激光器直接應用,約 27.4%的高功率半導體激光器用於光纖激光器泵浦源,約 25.2%的高功率半 導體激光器用作固體激光器泵浦源。

2.2.3 超快激光器

超快激光器市場近幾年是激光市場最突出的增長點。皮秒、飛秒激光器也稱為超快激光器,通常屬於固體 激光器,由於具有瞬時功率高、熱效應小、加工精度高的優勢,被廣泛應用於精細微加工領域。由於精細微加 工領域多為半導體及光學、顯示、新能源及科研等新興領域,受益於新興領域的高速成長,超快激光器市場規 模近幾年保持較高增速,是激光市場最突出的增長點,其增速高於激光器整體增速。根據 Laser Focus World 數 據,全球超快激光器市場規模從 2016 年的 6.4 億美元增至 2020 年的 18 億美元,複合增速達 29.5%,高出激光 器整體增速 19 pcts。中國市場超快激光器市場規模增速更快,從 2016 年的 6.2 億元增至 2020 年的 27.4 億元, 複合增速達 45.0%,比全球水平高 15.5 pcts,主要得益於中國市場需求的強勁增長。未來隨著製造業進一步向 高精尖、智能化方向發展、激光精細微加工將逐步成為高端精密製造領域的核心加工工藝,推動超快激光器市 場規模繼續保持高速增長。

2.3 競爭格局

產業鏈中游是激光器製造商,A 股上市公司有銳科激光、傑普特、英諾激光、德龍激光(部分業務為激光 器業務)等,非上市公司有創鑫激光、凱普林等,國外知名公司有美國 IPG、nLight、相干、德國通快等。由於 光纖激光器是目前工業激光器領域最主要的類型,在宏觀激光加工領域具有重要地位,而超快激光器是激光器 行業增長最突出的部分,且未來在精細微加工領域將持續獲得高增長,因此本節主要針對這兩類激光器做分析。


2.3.1 光纖激光器國產替代進入攻堅期,未來將聚焦高功率

光纖激光器領域,IPG 是世界龍頭,銳科激光是國內龍頭,全球競爭格局較為集中。據 Future Market Insights 數據預測,2021 年全球光纖激光器廠商中,IPG 市場份額為 50%,排在全球首位,德國通快、銳科激光、Lumnetum、 Fujikura 市佔率排在其後,分別為 17%、9%、8%、4%,全球前五大廠商中僅銳科激光為中國企業,CR5 達 88%, 全球競爭格局較為集中。

IPG 等國外企業 2018 年後收入出現下滑,而國內廠商銳科、傑普特等保持增長。根據 wind 數據,在全球 激光市場持續增長的背景下,IPG 從 2008 年到 2018 年收入維持增長,從 15.66 億元增至 93.14 億元,CAGR 達 14.7%。但 2018 年後全球經濟放緩,國際貿易摩擦不斷,2019 年 IPG 收入下滑 8.5%,2020 年世界範圍內的疫 情爆發,對 IPG 收入進一步造成衝擊,使其下滑 14.6%,2021 年隨著疫後全球經濟復甦,IPG 收入基本回到 2019 年水平。而國內廠商起步較晚,2014-2018 年銳科激光、創鑫激光、傑普特經過多年研發,不斷推出更具價格競 爭力的產品擴大市場份額,2014-2018 年三家公司收入 CAGR 分別為 58.2%、26.8%、39.0%,而 IPG 同期收入 CAGR 僅為 20.8%。2018-2021 年國產廠商技術不斷獲得突破,憑藉成本優勢在國內市場份額持續提高,儘管全 球激光器市場規模增長停滯,但由於中國市場仍保持高增長,因此銳科、傑普特等國產廠商收入仍實現高增長, CAGR 分別達 32.9%、21.4%。

中國市場上,IPG 市佔率持續下滑,份額逐漸由銳科、創鑫等國產廠商替代,21Q4 銳科市佔率首超 IPG 躍居首位。根據武漢文獻情報中心數據,2017 年 IPG 在中國光纖激光器市場佔有 52.7%的市場份額,之後隨著 國產廠商的競爭力不斷加強,IPG 在中國光纖激光器市場的份額逐年下滑,到 2021 年為 28.1%,此間市佔率減 少 24.6 pcts,但截止 2021Q3 其仍為中國光纖激光器市場佔有份額最高的企業。與之相對應的是,在國產替代的 大趨勢下,銳科激光、創鑫激光在中國光纖激光器市場的份額逐年提高,分別由 2017 年的 12.1%、10.3%升至 2021 年的 27.3%、18.3%,市佔率分別提升 15.2 pcts、8.0 pcts,從表觀數據來看,IPG 在中國光纖激光器市場失 去的份額基本由銳科、創鑫等國產廠商所替代。國產替代的趨勢仍在進行中,根據 OFweek 分析,2021Q4 銳科 激光在中國市場份額首次超過 IPG 躍居首位。銳科激光董事長閆大鵬預計公司 2022 年將保持國內市佔率第一的 地位。


2.3.2 超快激光器市場八成份額仍被國外企業佔有

超快激光器領域國內企業起步較晚,國外廠商德國通快等佔主要地位。由於光纖激光器應用最為廣泛,國 內激光器企業以光纖激光器廠商為主,國內超快激光器起步較晚,因此從事超快激光器的企業數量不多,主要 有德龍激光、華日激光、國神光電、英諾激光等,國外企業主要有德國通快、美國相干、美國光譜物理等。根 據 OFweek 介紹,全球超快激光器市場約 80%份額被國外企業佔有,而中國超快激光市場規模正以遠高於全球 水平的增速成長,國產替代空間十分廣闊,未來隨著國內廠商技術逐步突破,參考光纖激光器行業經驗,國內 廠商市場份額有望逐步提高。

國產超快激光器產品性能正逐步接近世界領先水平。根據德龍激光招股書中所披露信息,對比德龍激光、 華日激光、國神光電、英諾激光以及幾家主要國外廠商的產品性能指標後,不難看出在超快激光器領域,德國 通快產品性能指標最為領先,主要系其採取了獨特的技術路線。在紫外皮秒激光器以及紅外、綠光飛秒激光器 方面,德龍激光產品性能指標略遜於美國光譜物理,與美國相干公司相當;在紅外、綠光皮秒激光器方面,德 龍激光和英諾激光產品性能指標僅次於德國通快,部分指標優於其他國外廠商;在紫外飛秒激光器方面,德龍 激光已量產最大輸出功率為 10W 的激光器。(報告來源:未來智庫)


三、上游元器件壁壘高,國產替代空間足

3.1 上游元器件介紹

激光上游元器件主要是構成激光器的材料和光學器件,包括激光晶元、晶體材料、有源光纖等。此外大部 分激光設備均是自動化設備,因此運動控制系統是大部分設備必不可少的組成部分,也可被納入激光上游分類 中。

3.1.1 激光晶元

半導體激光晶元是採用半導體晶元製造工藝,以電激勵源方式,以半導體材料為增益介質,將注入電流的 電能激發,從而實現諧振放大選模輸出激光,實現電光轉換。其增益介質與襯底主要為摻雜Ⅲ-Ⅴ族化合物的半 導體材料,如 GaAs(砷化鎵)、InP(磷化銦)等。 半導體激光晶元根據諧振腔製造工藝不同分為邊發射激光晶元(EEL:Edge Emitting Lasers)和面發射激 光晶元(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting Laser)兩種。邊發射激光晶元是在晶元的兩側鍍光學膜形 成諧振腔,沿平行於襯底表面發射激光,而面發射激光晶元是在晶元的上下兩面鍍光學膜形成諧振腔,由於光 學諧振腔與襯底垂直,能夠實現垂直於晶元表面發射激光。面發射激光晶元有低閾值電流、穩定單波長工作、 可高頻調製、容易二維集成、沒有腔面閾值損傷、製造成本低等優點,但輸出功率及電光轉換效率較邊發射激 光晶元低。


常見的邊發射激光晶元相關產品有單管晶元、光纖耦合模塊、巴條晶元、陣列模塊等。單管晶元只有一個 發光單元,巴條晶元是由多個發光單元並成直線排列的激光二極體晶元,巴條晶元經過鈍化、解膜後,可解理 為單個發光單元的單管晶元,單管和巴條晶元主要用於工業泵浦、科學研究、激光裝備等。光纖耦合模塊通常 是由單管晶元經過光學整形合束耦合封裝而成,主要用於光纖激光器、固體激光器泵浦源等;陣列模塊通常是 由巴條晶元集成封裝而成,主要用於固體激光器泵浦源等。

VCSEL 晶元相比 EEL 晶元結構更為複雜,工藝難度更高。典型的 VCSEL 結構自上而下分別是:電流注 入所使用的歐姆接觸、P 型的頂部分布布拉格發射鏡(DBR),多量子阱有源區、N 型的底部分布布拉格發射鏡 以及最底部的 N 型基質。頂部與底部的 DBR 構成激光諧振腔,長度為數微米,與激光波長在同一數量級。工 作時載流子被注入有源區的量子阱中,產生輻射躍遷,經過諧振腔的選模,在垂直於襯底的方向上輸出圓形的 激光光束。相比於 EEL 的結構,VCSEL 顯然更為複雜,工藝難度也更高。其工藝高難度主要體現在 VCSEL 諧 振腔短(僅幾微米長),導致其單程增益長度也極短,因此就要求製作的分布布拉格反射鏡(DBR)材料質量必 須良好,還要求 DBR 的發射率極高(一般要求 99%以上),目前如何獲得高質量的 DBR 是 VCSEL 製作過程最 主要的難點。

VCSEL 最初被廣泛應用於光通信領域,目前最主要應用市場是消費電子(佔比達七成),未來在汽車市場 (激光雷達、DMS 等)有望獲得新的增長。VCSEL 最初主要應用於光通信領域,2017 年蘋果公司在 iPhone X 中取消標誌性的 Touch ID,轉而採用創新的 Face ID,該技術實現了 3D 感測功能,實現該功能的核心器件便是 VCSEL,自此 VCSEL 開始大規模應用於消費電子領域,隨後安卓市場也紛紛將 VCSEL 應用於其產品的深度傳 感系統。根據 Yole 數據,2021 年 VCSEL 應用市場中,消費電子佔比 63.9%,為主要應用領域,其次為電信及 基礎設施領域,佔比 34.5%,汽車和移動設備領域佔比僅為 0.1%,但 Yole 預測到 2026 年汽車和移動設備領域 佔比將提升至 2.4%。VCSEL 在汽車市場的應用包括激光雷達、DMS、AR HUD、激光大燈等,在車載激光雷 達市場中 VCSEL 激光雷達將憑藉探測距離、人眼安全等方面優勢逐步替代 EEL 激光雷達,在 DMS(駕駛員監 測系統)中 VCSEL 在隱私保護、受環境光照干擾等方面顯著優於 LED,因此未來隨著汽車智能化不斷推進, VCSEL 在汽車市場的應用將迎來新的增長。

3.1.2 晶體材料


晶體是指原子、離子或分子在空間做長程有序的排列,並形成一定的點陣結構的物質。採用人工方法合成 的晶體,稱為人工晶體。人工晶體按照功能不同,可粗略分為激光晶體、非線性光學晶體、閃爍晶體、電光晶 體、壓電晶體等。光電子晶體材料是指對光電信息具有發射、接收、傳輸、處理、顯示和存儲等功能的晶體材 料,包括激光晶體、非線性光學晶體、閃爍晶體等。作為激光上游元器件的晶體材料主要是激光晶體和非線性 光學晶體,且二者主要應用於固體激光器。

激光晶體是指受激輻射後能發射出激光的人工晶體。1)激光晶體由基質晶體和激活離子兩部分組成。基質 晶體主要是為激活離子(發光中心)提供一個合適的晶格場;激活離子是摻雜在基質晶體中的鑭系等化學元素 離子。固體激光器發射激光和激光的波長主要取決於摻入晶體中的少量激活離子及其與基質晶體的相互作用。 常見的激活離子有稀土、過渡金屬離子,常見的基質晶體有氧化物、氟化物和含氧酸鹽化合物晶體。2)應用廣 泛的激光晶體主要有:摻釹釔鋁石榴石(Nd:YAG)、摻釹礬酸釔(Nd:YVO4)和摻鈦藍寶石(Ti:Al2O3)晶體, 三者合稱為「三大基礎激光晶體」。3)摻釹釔鋁石榴石(Nd:YAG)具有光學均勻性好、機械性能好、物化穩定 性高、熱導性好等優點,是迄今為止最為重要,也是最成熟、最主流的激光晶體材料,中、高功率激光應用主 要是 Nd:YAG;與 Nd:YAG 相比,摻釹礬酸釔(Nd:YVO4)對泵浦光有較高的吸收係數和更大的受激發射截面。 激光二極體泵浦的 Nd:YVO4晶體與 LBO、BBO、KTP 等非線性光學晶體配合使用,能夠達到較好的倍頻轉換 效率。低功率小型化激光應用主要是 Nd:YVO4;摻鈦藍寶石(Ti:Al2O3)非常有利於實現飛秒激光脈衝,而且具有受激發射截面大、激光損傷閾值高等優點,因此可調諧、超快激光應用主要是Ti:Al2O3。


非線性光學晶體具有非線性光學效應。當入射激光在非線性光學晶體中傳播時,會激發非線性極化波,並 通過倍頻、差頻、和頻及光參量放大效應等方式產生新波段的光波,即輸出激光的波長與入射激光的波長不同, 從而產生新波長的激光。在激光器中激光晶體受激輻射發出的基頻激光具有特定的波長,波長取決於激光晶體 的種類,而非線性光學晶體可將基頻激光變頻為多種其他波長激光,從而豐富了激光器的波長範圍,使得激光 器的應用可以拓展到更多領域,因此非線性光學晶體元器件是激光器(主要是固體激光器)產生非基頻激光的 核心元器件。 目前應用最廣泛的非線性光學晶體有 LBO、BBO、KTP 等。據相關論文介紹,1)上世紀 60 年代到 80 年 代,非線性光學晶體的探索主要由美國主導,當時有兩大類非線性光學晶體,Bell 實驗室發現的具有(NbO6) 氧八面體配位的鈮酸鹽晶體的代表 LiNbO3和由杜邦公司發現的磷酸鹽晶體的代表 KTiOPO4(簡稱 KTP)。2) 80 年代,我國陳創天院士研究組率先在硼酸鹽中發現了一系列以 β-BaB2O4(簡稱 BBO)和 LiB3O5(簡稱 LBO) 為代表的性能優異的非線性光學晶體,解決了近紅外激光向可見、近紫外波段的倍頻轉換。BBO 和 LBO 也被 譽為「中國牌」晶體,目前實現了商業化的晶體只有 KTP、BBO 和 LBO 等。3)目前經過實驗證明是深紫外非 線性光學晶體的只有兩種,KBBF 和 RBBF,二者都可以通過直接倍頻實現深紫外激光輸出,KBBF 晶體的綜合 性能好於 RBBF。

3.1.3 有源光纖

光纖是光導纖維的簡稱,由折射率較高的高純度玻璃纖芯內層和折射率較低的玻璃包層組成。1)最初,光 纖主要用來導光,纖芯中沒有摻雜稀土元素,被稱為無源光纖。隨著研究深入和需求提高,開始在纖芯中摻雜 稀土元素等激活離子,並通過泵浦使光纖發光,使無源光纖被「激活」,成為摻雜有源光纖。一般在有源光纖中 摻入一種或多種稀土元素,如釹(Nd)、鐿(Yb)、鉺(Er)、銩(Tm)、鈥(Ho)、鏑(Dy)、鐠(Pr)等。有 源光纖作為增益介質,是光纖激光器中重要的組成部分,不同摻雜物的有源光纖輸出激光波段不同。2)摻稀土 元素的光纖通常為雙包層光纖,此種光纖結構由外包層、內包層和摻雜纖芯所構成,外包層的折射率小於內包 層的折射率,內包層的折射率小於纖芯的折射率,從而構成雙層的波導結構。摻雜雙包層光纖在光纖激光器中 的作用主要是將泵浦光功率轉換為激光的工作介質及與其他器件共同構成激光諧振腔。其工作原理是:將泵浦 光通過側向或端面耦合注入光纖,由於外包層折射率遠低於光纖的內包層,所以內包層可以傳輸多模泵浦光。 內包層的橫截面尺寸大於纖芯,對於所產生的激光波長,內包層與摻稀土離子的纖芯構成了完善的單模光波導, 同時它又與外包層構成了傳輸泵浦光功率的多模光波導。這樣可以將大功率多模泵浦光耦合進入內包層,多模 泵浦光沿光纖傳輸的過程中多次穿過纖芯被吸收,由於纖芯中稀土離子被激發,從而產生較大功率信號激光輸 出。3)據相關論文介紹,雙包層光纖激光器近些年發展迅速,輸出功率已經達到千瓦量級。但是,單根光纖的 激光輸出功率不可能無限提高,它還受到自身各方面因素的限制,如熱效應、非線性效應,以及光纖端面損傷 等。稀土摻雜雙包層光子晶體光纖突破了傳統單模光纖的結構限制,為進一步提高光纖激光器的光束質量及輸出功率提供了硬體條件。


3.1.4 運動控制系統

運動控制系統的發展起源於工業革命後對蒸汽機、電動機等各類機械設備進行精確控制的想法,隨著製造 業的不斷發展,需要同時控制多台電機,進行互動式精確加工。早期運動控制主要用於數控機床領域,對應的 數控裝置被稱為數控系統。如今運動控制系統已廣泛應用於裝備製造、印刷、包裝、紡織、半導體製造、自動 化生產線等。作為各類設備的大腦,運動控制系統決定了設備的精度、效率,是不同品牌設備形成差異化的重 要環節。 運動控制系統是自動化機械的核心。其功能是根據控制程序,經計算機處理後,實時控制執行機構的動作。 運動控制系統一般由控制器、功率放大器與變換裝置、電動機、負載,及相關的感測器等部件組成。控制器下 達指令後,驅動器將其轉化為能夠運行電機的電流,驅動電機旋轉,帶動工作機械運行,同時,電機上的感測 器經過信號處理將電機的實時信息反饋給控制器,控制器進行實時調整,從而保證整個系統的穩定運轉。

早期的運動系統由數字邏輯電路構成,隨著微電子和計算機技術的發展,現在已經被計算機軟體取代。相 比於硬體電路,計算機軟體具有巨大的靈活性,可以實現邏輯電路難以表達的複雜控制演算法,從而使運動控制 系統能有了質的飛躍。另外,運動控制系統可在使用過程中通過升級來提升性能或改變用途,從而使自動化機 械具有真正的柔性。目前運動控制系統由硬體和軟體兩部分集成,硬體即工業控制板卡,包括主控單元、信號 處理等部分,軟體是控制演算法。對於柏楚電子這樣的運動控制系統提供商,其硬體部分一般從市場上採購各類 通用元器件,然後組裝加工得到;基於硬體的架構,將軟體演算法集成其中,形成最終的運動控制器。硬體的質 量、結構及演算法的優劣共同決定了運動控制系統的精度、效率。在硬體的差異化不明顯的情況下,軟體演算法是 運動控制系統的關鍵。

3.2 市場規模

2021 年全球激光晶元市場規模約為 3.7 億美元,中國市場約為 2.6 億美元。參考長光華芯招股書估計方法, 假設全球激光器約 60%比例需要使用激光晶元,激光器廠商毛利率約 30%,泵浦源占激光器 BOM 成本約 50%, 泵浦源毛利率約 15%,激光晶元占泵浦源 BOM 成本約 10%,綜合計算激光晶元市場規模約為激光器市場規模 的 2%,結合章節 2.2 中激光器市場規模,可以粗略估算出激光晶元市場規模。經估算,2021 年全球激光晶元市 場規模約為 3.7 億美元,而 2021 年中國市場激光晶元市場規模約為 2.6 億美元。


VCSEL 是激光晶元未來最有前景的方向,汽車應用領域未來增長性最佳。根據 Yole 數據,2021 年全球 VCSEL 市場規模為 12 億美元,預計到 2026 年全球 VCSEL 市場規模將增長至 24 億美元,CAGR 達 13.6%。細 分應用領域來看,消費電子領域 VCSEL 市場規模將從 2021 年的約 8 億美元增長至 2026 年的 17 億美元,CAGR 為 16.4%,高於整個 VCSEL 行業增速;通信基礎設施、工業領域不是未來 VCSEL 主要的增長方向,因此 CAGR 僅為 5.6%、6.3%;醫療、國防領域儘管增速較快,但整體規模較小,預計 2026 年占整個 VCSEL 行業比例均不 超過 0.5%;汽車領域是未來 VCSEL 應用增速最快的方向,預計市場規模將從 2021 年的 110 萬美元增至 2026 年的 5700 萬美元,CAGR 高達 121.9%。

晶體材料市場規模變化趨勢和超快激光器保持一致。晶體材料主要應用為固體激光器尤其是超快激光器的 增益介質。由於晶體材料製作工藝技術壁壘高,因此長期以來相關生產商毛利率處於穩定較高水平,因此全球 晶體材料市場規模增長趨勢整體與全球超快激光器市場規模趨勢基本一致,以晶體材料領域的龍頭企業福晶科 技的年度收入與全球超快激光器市場規模對比,二者基本保持同樣變化趨勢。細分領域來看,非線性光學晶體 由於在超快激光器(尤其是紫外激光器)中的重要地位,市場需求增長更快。根據武漢文獻情報中心數據,近 年來全世界非線性光學晶體的銷售額每年超過 4 億美元,2020 年全球用於全固態紫外激光器中的非線性光學晶 體(僅 LBO、BBO)市場空間約 2.9 億元。未來隨著高功率、短脈衝、短波長、高重複頻率的紫外(深紫外) 激光器在精細加工領域滲透率不斷提高,晶體材料的市場規模將保持增長趨勢。

運動控制系統方面,根據 GlobeNewswire 網站公布的《2020-2030 全球運動控制市場份額、趨勢、分析和預 測》報告,2019 年全球運動控制系統市場總規模達到 187 億美元,預計 2021 年至 2025 年,全球運動控制市場 規模將從 206 億美元增至 251 億美元,複合增長率為 5%。

3.3 競爭格局

3.3.1 激光晶元仍以國外企業為主,國內廠商正逐步追趕

從整個半導體激光行業來看,美國和歐洲起步較早,技術上具備領先優勢,半導體激光晶元及器件廠商仍 以國外企業為主,主要是貳陸集團(Ⅱ-Ⅵ)、朗美通(Lumentum)、IPG、恩耐(nLight)等國際巨頭,上述企 業同時從事下游的廣泛業務,綜合實力相對較強。國內廠商主要有長光華芯、武漢銳晶、華光光電、縱慧芯光 等。


激光晶元領域以國外廠商為主導,國內廠商在全球市場份額仍較小。國外企業恩耐、IPG 自產晶元僅用於 生產自身下游產品,不對外銷售;武漢銳晶是銳科激光關聯方,其生產的激光晶元主要向銳科激光銷售。根據 長光華芯招股書估算,2020 年長光華芯在全球市場的佔有率為 3.88%,在國內市場的佔有率為 13.41%,武漢銳 晶在全球市場的佔有率為 2.15%,在國內市場的佔有率為 7.43%。長光華芯在國內市場佔有率第一,居於國內領 先位置。但放眼全球,一方面,與國際企業貳陸集團、朗美通在全球範圍內相比,長光華芯等國內廠商收入體 量較小,反應其綜合實力仍有較大空間提升,但從長光華芯收入佔主要三家企業合計營收比例來看,長光華芯 在全球市場佔有率逐年穩步提高;另一方面,在中國市場上與國際企業對比,長光華芯等國內廠商開始逐步占 有一定市場份額,在國產替代的大背景下未來有望優先在國內市場實現較大增長。

從產品性能指標來看,長光華芯的高功率單管晶元性能指標已經接近世界領先企業水平。915nm、976nm (975nm)波長的單管晶元主要用於下游光纖激光器的製造,而光纖激光器占工業激光器市場規模的比重較高, 因此,這兩種波長的單管晶元下游需求較大,是半導體激光行業的主流產品。激光晶元在一定的條寬範圍下, 功率及電光轉換效率越高,波長種類越多,反映出技術水平越高,下游應用越廣泛。根據長光華芯招股書提供 數據,其高功率單管晶元在 190-230μm 的條寬範圍內,公司目前高功率單管晶元輸出功率可達到 30W,電光轉 換效率可達 63%,技術處於世界領先水平。

VCSEL 工藝更為複雜,未來應用前景也更大,市場方面目前仍是國外企業佔主導,國內廠商縱慧芯光、 長光華芯等已經掌握 VCSEL 製造工藝技術並實現量產,正逐步追趕國際先進水平。Yole 將 VCSEL 市場描述 為「由兩個巨頭領導」,這是因為根據 Yole 數據,2019 年朗美通和貳陸集團兩家公司佔據全球市場 68%的市場 份額,而到 2020 年這一數值增長到 80%,其中貳陸集團 2019 年和 2020 年收入增速分別為 92%、62%,均高於 朗美通(2019 年 35%,2020 年 19%),貳陸集團收入迅速趕上朗美通得益於蘋果和 Finisar 之前強大的供應關係, 而 Finisar 於 2019 年被貳陸集團收購。另據 Semiconductor 數據,2019 年全球 VCSEL 市場中,美國廠商合計占 比 72%,居於絕對主導地位,歐洲廠商合計佔比 20%,國產廠商僅縱慧芯光上榜,市佔率為 2%,縱慧芯光是 華為 Mate 30 Pro 中 VCSEL 的主要供應商。


3.3.2 晶體材料方面中國具有世界領先水平

在晶體材料方面中國具有絕對的世界領先水平,國內廠商福晶科技是非線性光學晶體世界龍頭。1)中國和 美國是全球激光晶體的主要生產國。中國激光晶體的研究和生產水平處於國際領先,福晶科技是全球最早開展 Nd:YVO4批量生產的企業之一,目前是全球規模最大的 Nd:YVO4晶體元器件生產企業,也是全球規模最大的 Nd:YVO4 KTP 膠合晶體生產企業(Nd:YVO4晶體和 KTP 等非線性光學晶體配合使用,能夠達到較好的倍頻轉 換效率)。美國的 VLOC、Northrop Grumman Synoptics 等公司是大型激光晶體企業,加工技術和產品品質處於 世界先進水平;2)中國是非線性光學晶體研究最早的國家之一,晶體生長技術水平處於世界領先水平,福晶科 技是全球規模最大的 LBO、BBO 非線性光學晶體及其元器件的生產企業,在非線性晶體的生長方面處於全球領 先水平,LBO、BBO 等非線性晶體市佔率穩居全球第一。除福晶科技外,LBO 產品的其他供應商有:Cristal Laser (法國)、Raicol Crystals(以色列)、EKSMA(立陶宛)等,BBO 產品的其他供應商有:Cleveland Crystals(美 國)、Inrad(美國)、EKSMA(立陶宛)等,KTP 的其他供應商有:Raicol Crystals(以色列)、Cristal Laser(法 國)、EKSMA(立陶宛)等。LBO、BBO 領域目前形成了以福晶科技為主導,俄羅斯、德國、以色列、美國等 國企業共同參與的市場競爭格局。3)在深紫外領域,可用的非線性光學晶體目前只有兩種,而只有 KBBF 晶體 實現了實用化,KBBF 同樣是中國最早發現且技術領先世界。由於 KBBF 晶體的重要性,Nature 期刊專門刊登 了一篇題為「中國的晶體秘藏(China』s crystal cache)」的文章,介紹了 KBBF 晶體的發展,文章認為,在這個 領域其他國家很難在短時間內縮小與中國的差距。

3.3.3 運動控制系統在高端領域國內廠商有望進一步突破

1)激光振鏡控制系統方面,國內主要公司有金橙子、長沙八思量等,國際公司有德國 SCAPS GmbH、德 國 SCANLAB GmbH 等,根據金橙子招股書介紹,在激光振鏡加工控制系統領域,金橙子 2020 年的市場佔有率 為 32.29%,市佔率處於行業領先地位。對比金橙子產品與國際廠商主流產品性能指標可知,金橙子產品從技術 指標角度已經達到國際領先企業水平,但由於振鏡控制系統拓展性較高、應用領域廣泛,德國 SCAPS GmbH、 德國 SCANLAB GmbH 等國際廠商憑藉其先發優勢及在前沿高端領域持續布局,在部分細分高端應用領域仍占 據主導地位,如大族激光官網披露其晶圓切割設備應用德國 SCANLAB GmbH 控制系統,德龍激光從事包括半導體、顯示屏等領域激光加工設備,招股書披露其控制系統仍主要向國外供應商採購。未來隨著國內自主技術 發展,金橙子等國內廠商在相關領域有望逐步趕超國外廠商;2)激光伺服控制系統方面,國內主要公司有柏楚 電子、維宏股份、奧森迪科等,國際主要公司有德國倍福(Beckhoff)、德國 PA(Power Automation)、西門子等。 中低功率激光切割控制系統領域,目前國產激光運動控制系統已佔據中國市場的主導地位,柏楚電子、維宏股 份、奧森迪科市佔率合計約 90%,其中柏楚電子市佔率 60%。高功率激光切割控制系統領域,目前國際廠商依 然佔據絕對優勢,為中國市場主導者,國產激光運動控制系統僅佔據約 10%市場份額,柏楚電子為國內第一的 高功率激光切割控制系統生產商,國產高功率激光切割系統所佔的 10%市場份額也幾乎全部為柏楚電子所貢獻。 國外市場目前基本沒有中國公司參與,由德國倍福、德國 PA、西門子等國際公司壟斷。

整體來看,激光上游元器件中,晶體材料方面國內廠商福晶科技具有世界領先水平,中低端運動控制系統 以國內廠商柏楚電子、維宏股份、奧森迪科、金橙子為主,激光晶元以及高端運動控制系統仍以國際廠商為主 導。根據《2021 中國激光產業發展報告》,激光上游元器件領域我國仍嚴重依賴進口,元件進口數量和進口金 額均呈上升趨勢,而元件出口數量及金額均增長緩慢,可見目前國產廠商的首要目標是提高技術及拓展國內市 場,實現國產替代仍有較大空間。(報告來源:未來智庫)



四、下游設備規模大,競爭最為激烈

4.1 設備分類

激光加工是激光的主要應用方向。激光技術自誕生之日起,便憑藉其優異的光學特性獲得廣泛的應用,經 過幾十年的發展和技術進步,目前激光技術幾乎涵蓋了所有主要的高端製造業領域。一方面,激光技術作為高 端製造的核心技術之一,在精細化製造、智能製造等領域有著極其重要的地位,未來將逐步對傳統工業製造業 技術的存量市場進行替代和優化升級;另一方面,激光技術正在解決一些新興高成長領域(碳化硅等新型半導 體、光伏、鋰電等)的先進工藝需求,拓展增量市場。從激光的應用領域來看,根據 Laser Focus World 數據, 2020 年全球激光器應用於材料加工領域的佔比接近 40%,材料加工是激光應用佔比最大的方向;而中國作為全 球最大的製造業國家,根據武漢文獻情報中心數據,2020 年中國應用於工業領域的激光設備市場規模佔比超 62%, 激光加工成為激光技術的主要應用方向。

激光加工應用領域十分廣泛。激光加工技術是對傳統加工技術的革新,相較於傳統加工技術,具有潔凈環 保、精度高、自動化程度高等特點。激光加工可以實現多種加工目的,可以對多種金屬、非金屬加工,特別是 高硬度、高脆性及高熔點的材料;加工過程無刀具磨損,無接觸應力,不產生噪音,無環境污染。傳統激光主 要用於切割、表面處理、焊接、打標和鑽孔等。近年來,精密激光製造和服務技術日益成熟,激光技術整體向 高頻率、高能量密度、高精密度的方向發展,激光加工設備應用範圍從傳統的大型製造業,如鈑金、汽車、航 空航天行業,逐漸深化到精密加工製造行業,如汽車輕量化、動力電池、OLED、消費電子、半導體等。


4.1.1 激光切割

激光切割有「熱加工」和「冷加工」兩種方式。宏觀領域的激光切割技術是利用經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、燒蝕或達到燃點,同時藉助與光束同軸的高速氣流吹除熔融物 質,從而實現將工件割開的功能,這種激光切割屬於熱切割方法之一。目前一般使用的是激光熔化切割(相對 於激光汽化切割):激光熔化切割時,用激光加熱使金屬材料熔化,噴嘴噴吹輔助氣體(O2、He、N2等),依靠 氣體的強大壓力使液態金屬排出,形成切口。應用於微觀領域的激光切割技術主要是利用高能量密度的光子破 壞材料的分子鍵,與前述宏觀領域常用的激光切割技術主要利用熱效應不同,激光精細微加工過程是「冷加工」,材料表面熱效應很小,因此對材料的破壞小,十分適合半導體、光學等透明脆性材料的切割。

4.1.2 激光焊接

激光焊接是利用激光束優異的方向性和高功率密度等特性進行工作,通過光學系統將激光束聚焦在很小的 區域內,在極短的時間內使被焊處形成一個能量高度集中的熱源區,從而使被焊物熔化並形成牢固的焊點和焊 縫。 激光焊接根據焊接作用深度,可分為熱傳導焊和深熔焊;根據激光是否透過被焊物料,分為穿透焊和縫焊; 根據使用激光的工作模式分為脈衝模式焊接和連續模式焊接。

激光焊接應用於製造業可進行汽車車身、車蓋,動力電池的電芯、PACK 模組焊接,以及家電外殼、航空 航天器外殼、零部件的焊接;應用於光通信業可進行光電器件、感測器等高精密部件、高精密電子的焊接;應 用於微電子行業可進行 MEMS 器件、集成電路等產品的焊接;應用於生物醫學領域可進行生物組織焊接、激光 縫合等。此外,激光焊接還能應用於粉末冶金和金銀珠寶的焊接。

4.1.3 激光打標

激光打標技術興起於 70 年代末 80 年代初,激光打標技術是利用受計算機控制的激光作為加工手段,在需 要做標記的物體表面進行激游標刻。其原理是利用適當高能量密度的、會聚在工件表面的激光光束對目標表面 掃描,利用激光與物質相互作用的特殊效應,在材料表面加工出所需要的字元、圖案。在防偽標記領域,傳統 的油墨噴印方式維護成本高,過程中經常需要停機更換墨水,墨水和溶劑還易對環境造成污染。而激光打標方 式字跡清晰、持久,且使用方便、運行成本低,也無環境污染。

不同激光器種類製成的打標機適合不同打標領域。光纖激光打標機適用於大批量產線作業。CO2激光打標 機目前應用最為廣泛和成熟,包括食品、藥品、酒業、電子元器件、集成電路封裝、PCB 板、電工電器等。半 導體打標機適用於多種非金屬材料和要求標刻精度高的場合。紫外打標機適用於超精細打標和雕刻,以及玻璃 材料高速劃分、矽片晶圓的複雜圖形打標場合。

4.1.4 光伏

光伏發電是利用半導體界面的光生伏特效應而將光能直接轉變為電能的一種技術,主要由太陽能電池板(組 件)、控制器和逆變器三大部分組成。太陽能電池是發生光電轉換的核心器件,在其生產中,激光加工技術目前 主要應用於消融、切割、刻邊、摻雜、打孔等工藝。


目前具備產業化基礎的提升太陽能電池光電轉換效率的工藝有 PERC、SE、MWT 等。PERC 工藝可將單 晶電池光電轉換效率絕對值由 20.3%提升至 21.5%,SE 工藝可將光電轉換效率絕對值提升 0.2%-0.3%左右,MWT 工藝可將光電轉換效率絕對值提升 0.4%左右。激光在 PERC、SE、MWT 工藝中起重要作用:

(1)PERC 消融(刻蝕)

a)PERC 高效太陽能電池是通過在電池背面增加鈍化層,阻止載流子在一些高複合區域(如電池表面與金 屬電極的接觸處)的複合行為,減少電損失,同時可以增強電池下表面光反射,減少光損失,從而提高電池的 轉換效率。PERC 電池與常規全鋁背場電池最大的區別在於:電池背面用全表面介質膜鈍化和局域金屬接觸方 式取代全鋁背場電極。b)在 PERC 技術中,背面電極透過鈍化層實現微納級高精度的局部接觸是技術難點之一。 加工過程中,在對鈍化膜精密刻蝕的同時,不能損傷到硅襯底材料,否則會影響電池片最終轉換效率。早期實驗室主要採用濕法刻蝕工藝,產業化難度高,且成本高。採用激光方式能夠定位最優化的能量密度分布,精確 控制激光作用時間,同時保證每個脈衝嚴格一致。相比傳統工藝,該工藝只需要增加氧化鋁鍍膜設備、激光加 工設備及少量輔助設備即可完成生產線的升級和改造,可以兼容現有生產線,有利於以相對較低的成本提升電 池技術參數和生產效率。

(2)SE 摻雜工藝

a)SE 電池是通過在晶硅太陽能電池電極柵線與矽片接觸部位區域進行高濃度磷摻雜,從而降低電極和硅 片之間的接觸電阻;電極以外區域進行低濃度淺摻雜,降低表面複合速率,從而有效實現電池的開壓、電流和 填充因子的改善,提高光電轉換效率。b)實現選擇性發射極電池製備的主要工藝方法有絲網印刷摻雜源高溫擴 散法、離子注入法和激光摻雜法等。激光摻雜法以擴散產生的磷硅玻璃層為摻雜源,利用激光可選擇性加熱特 性,在太陽能電池正表面電極區域形成選擇性重摻雜的 n 重摻雜區域,提高電極接觸區域的摻雜濃度,降低 接觸電阻,從而有效地提高轉換效率。b)激光摻雜具有提效明顯、工藝流程簡單、投入成本低、設備緊湊、與 傳統太陽能電池生產線兼容性強等特點,因而逐漸成為了行業主流的選擇性發射極製備方式。


(3)MWT 工藝

a)MWT,即金屬穿孔卷繞技術,用以製備背接觸 MWT 電池,該技術採用激光打孔、背面布線的技術消 除正面電極的主柵線,正面電極細柵線搜集的電流通過孔洞中的銀漿引到背面,這樣電池的正負電極點都分布 在電池片的背面,有效減少了正面柵線的遮光,提高了光電轉換效率,同時降低了銀漿的耗量和金屬電極-發射 極界面的載流子複合損失。b)MWT 電池製造中在矽片、銅箔和封裝材料中做精準打孔是重要步驟,該步驟采 用激光打孔方式最佳。

(4)LID/R 工藝

a)該工藝通過超高功率光照射電池片,產生大量光生載流子來改變體內氫的價態,快速實現硼氧結構由高 活性的複合體轉變為低活性的再生態,以達到降低光致衰減目的。b)激光因高光強、方向性好、能量轉換效率 高等特性,再 LID/R 技術工藝中有較好的應用效果。 綜合來看,光伏領域應用的激光加工設備主要是用來對太陽能電池板製造過程中的多個工藝環節進行優化, 以此來提升電池的光電轉換效率,涉及的工藝有激光切割、激光打孔等。

4.1.5 動力電池

根據海目星招股書介紹,動力電池領域應用的激光加工設備主要有:高速激光製片機、電池裝配線、電芯 乾燥線等,覆蓋了極片製片、電芯裝配、烘烤乾燥等關鍵工藝。高速激光製片機用來在鋰電池極片兩側的金屬 箔材上切割極耳;電池裝配線用來對對電芯進行熱壓、配對、超聲波焊接、包 mylar、入殼、頂蓋焊接、氦檢、 密封釘焊接等整線裝配;電芯乾燥線用來對電池內部進行加熱,使水分蒸發。

4.1.6 半導體

半導體晶圓切割的傳統工藝是刀輪切割,其存在的問題是容易崩邊、容易產生灰塵、對於超薄高硬度材料 容易引起破碎致使良率低,而採用激光隱形切割可以避免這些問題的出現,尤其是對於超薄、高硬度的材料切 割具有顯著優勢,如對於第三代半導體材料碳化硅,由於其硬度大,採用激光隱形切割優勢凸顯。

4.2 市場規模

未來中國激光設備市場規模有望破千億元。激光產業鏈下游應用廣泛,涉及領域眾多,激光設備往往集成 了產業鏈中上游的眾多元器件,因此單個設備價值量一般較高,整個下游設備行業的市場規模也較大。過去 10 年隨著中國經濟發展,製造業對自動化、智能化生產模式的需求不斷增長,中國激光產業處於高速發展期。根 據武漢文獻情報中心數據,中國激光設備市場規模從2010年的97億元增至2020年的692億元,CAGR達19.6%; 但 2018 年以來受貿易戰、疫情以及宏觀經濟增長放緩等因素影響,中國激光設備產業增速下滑,2018-2020 年 CAGR 僅為 6.9%。2021 年隨著疫情得到有效控制,情況有所好轉,預計 2021 年中國激光設備市場規模達 820 億元,同比增長 18.5%。


激光打標市場規模逐步萎縮。激光打標機行業門檻低,終端應用廣泛,在激光加工領域屬於最成熟的領域 之一,已經應用於國民經濟的各行業中。2018 年以來中國激光打標設備市場規模逐年下滑,年下降幅度在 10% 以上,主要是由於:1)全球貿易摩擦、新冠疫情負面影響;2)激光打標機不需要高功率激光器,而中低功率 激光器國產化率高,價格戰導致成本不斷下降,終端設備單價也同樣下降。

4.3 競爭格局

競爭格局較分散,龍頭大族激光領先優勢明顯。激光產業鏈下游為設備集成商,下游市場規模大,技術門 檻相對激光中上游較低,因此市場參與者眾多,整體市場競爭異常激烈,格局較為分散。根據華經產業研究院 數據,2021 年中國激光設備行業里,大族激光市佔率為 14%,為行業龍頭,其他公司市佔率均不足 5%。

大族激光業務橫向多領域覆蓋,行業其餘公司多專註個別細分領域。行業龍頭大族激光業務布局範圍廣, 收入來源多元,2021 年收入主要來自消費電子、高功率加工、PCB、動力電池,各板塊收入佔比相對均衡,同 時業務範圍也在逐步往半導體、光伏等細分領域滲透。由於激光下游應用領域多,總體規模大,所以行業其餘 設備公司發展策略均是專註某個細分領域成長,佔領一定細分行業優勢後逐步拓展至其他領域。如海目星 2021 年收入主要來自動力電池領域,目前開始向光伏領域拓展;帝爾激光 2021 年收入主要來自光伏領域;聯贏激光 2021 年收入主要來自動力電池領域。長遠看,多元驅動的行業龍頭髮展更為穩定,受下游單個細分應用領域周 期波動影響小,而其他專註少數細分領域的公司其發展和細分行業綁定,受細分行業波動影響較大。


未來行業龍頭和專註高成長細分領域的先發者將持續保持競爭力。1)2021 年上市激光設備公司中,收入 增速排在前列的公司主要是兩類,一是所專註細分行業是高成長賽道,如華工科技聚焦新能源汽車領域,聯贏 激光、海目星主要聚焦動力電池領域,德龍激光聚焦半導體領域;二是行業龍頭,如大族激光、華工科技。2) 以 3-5 年維度看激光設備行業,參考未來三年的 Wind 一致預期數據,預計未來成長性較好的激光設備企業仍舊 是行業龍頭和專註細分高成長賽道的公司。


五、行業重點公司復盤

5.1 產業鏈上下游對比

上游市場規模小、玩家少、競爭格局穩定,中下游市場規模大但競爭者多。根據《2021 中國激光產業發展 報告》統計,全國規模以上的激光企業里,位於上游元器件、中游激光器、下游設備領域的企業分別有 27 家、 37 家、73 家。1)過半企業擁擠在下游設備領域,核心是因為兩方面因素:a)下游設備領域市場規模大,2021 年預計規模達 820 億元,且下游設備多為採購中上游器件後集成,技術門檻相對中上游更低;b)此外下游應用 領域十分廣泛,細分行業多為定製化設備,很難有贏家通吃的局面,新進入者更容易在細分市場快速突破獲得 市場份額。2)產業鏈上游的元器件在下游設備里價值量普遍佔比較小,故市場規模較小,對新進入者吸引力不 強。同時上游元器件技術門檻高,工藝積累周期長,故中下游廠商向上游滲透的性價比不高,另外上游元器件 種類較多,國內從事上游業務的公司多專註於不同種類元器件,整體市場競爭格局比較穩定。3)中游激光器制 造有一定的技術門檻,且在下游設備中的價值量佔比大(德龍激光招股書披露含激光器在內的光學件占設備成 本 30-50%),因此市場規模較大,且目前高功率的激光器領域國產替代仍有近 50%空間,對目前已具規模的激 光器廠商(銳科等)而言,一方面未來增長需要在高功率領域向實力強勁的國際廠商搶份額,另一方面需要面 對來自部分設備廠商自製激光器所構成的競爭壓力。

近幾年隨著激光行業不斷發展,越來越多的行業內公司獲得投資者青睞並在 A 股上市,目前 A 股上市的激 光公司已覆蓋行業上下游,考慮到上市公司在行業內的重要性,本報告認為可將上市公司作為研究樣本來對行 業上下游的特點進行分析。本報告在 A 股上市公司中選取從事激光晶元業務的長光華芯、從事半導體元器件和 激光光學元器件業務的炬光科技、從事有源光纖的光庫科技、從事晶體材料的福晶科技作為上游代表,選取從 事光纖激光器業務的銳科激光和傑普特、從事固體激光器業務的英諾激光作為中游代表,選取主營激光設備業 務的大族激光、華工科技、海目星、帝爾激光、聯贏激光、德龍激光作為下游代表,將各公司的收入、毛利率 等數據按照所屬上下游分類別進行加總或平均來得到行業上下游的綜合情況。

1)上下游企業收入體量呈數倍級金字塔型。從目前的收入體量來看,國內激光行業上游公司收入體量約為 億級(單位為元,下同),中游公司為十億級,下游部分龍頭公司為百億級,收入體量與行業規模基本正相關。 從收入增速來看,2021 年行業上下游基本收斂為 40%左右。

2)上游穩居高毛利,中游毛利率在 40%下方趨穩,下游毛利率仍在下滑趨勢。從毛利率角度來看, 上游 毛利率除 2019 年外均在 50%左右,而中下游毛利率呈緩慢下降趨勢,2021 年在 35%-40%水平,這主要是因為 以下幾個因素:a)上游元器件技術壁壘高,競爭格局穩定,且主要玩家為國際廠商,高毛利容易保持;b)上 游元器件在中下游設備價值量佔比不高,但元器件性能好壞直接影響中下游激光器及設備的可靠性及質量,故 中下游廠商對上游元器件高毛利容忍度強;c)中游激光器廠商為了短期迅速搶佔市場份額打價格戰,拉低毛利 率水平;d)下游設備競爭激烈,價格戰同樣存在。

3)從營運指標來看,上游指標最佳,中下游基本接近,因此上游公司出現財務風險的可能性最低。

4)上游研發支出佔比最高,中游研發支出佔比呈上升勢。上游研發支出佔比水平為 15%左右,比例較高主 因上游元器件技術含量高,涉及 know-how 及複雜工藝多,通常需要適當高的研發支出做支撐;下游研發支出 佔比穩定在 5%-10%水平,水平較低與公司體量大也有一定關係;中游研發支出佔比呈上升趨勢,主要系行業 仍處在國產替代的關鍵時期,且目前中低功率激光器已基本實現國產替代,高功率領域是國際廠商最後堡壘, 國內廠商技術要突破需要保持較高的研發支出。(報告來源:未來智庫)

5.2 復盤,以史為鑒

5.2.1 IPG——垂直覆蓋行業上下游的國際巨頭

盈利角度分析各個階段: 1)萌芽階段(上市日-2010Q2):股價表現平平甚至下滑,這段時間美國經歷了次貸危機以及燃料價格飆升, 製造業出現下滑,美國工業生產總值同比增速從 2006Q1 的 2.28%下降到 2009Q2 的-13.05%,直到 2010Q1 才轉 正,這段時間 IPG 的營收及毛利前升後降,整體有所波動。


2)初步上升階段(2010Q2-2011Q2):股價開始上升,該階段股價漲幅 377%。自上而下來看,首先得益於 美國經濟的復甦,該階段美國工業生產總值同比增速由負轉正反應出宏觀環境的向好,其次 IPG 在 2009 年推出 全球首款 10kW 單模光纖激光器、在 2010 年推出第一個準連續激光器。IPG 抓住宏觀環境向好的機遇推出新產 品,使得其營收取得大幅增長,該階段季度營收水平增長 82%,而更為重要的是,該階段 IPG 的單季度毛利率 從 2010Q1 的 40.1%大幅上升到 2011Q2 的 54.7%,這使得利潤端的增速更快,該階段(5 個季度)單季度毛利 同比增速均實現翻倍。綜合來看,該階段股價上升得益於宏觀環境向好下的盈利高增長。(股價和財務數據的領 先滯後問題我們認為不必過於糾結,關鍵在於階段的趨勢特徵,觀察發現領先滯後一般不會超過 2 個季度)。

3)回調階段(2011Q2-2011Q4):股價出現回調,該階段股價跌幅 53%。股價短時間出現下跌,觀察分析 可能原因是 IPG 營收端增長乏力所致,該階段單季度營收水平僅增長 1.6%,儘管毛利率基本保持穩定,但引發 了投資者對公司未來經營的擔憂。


4)平穩上升階段(2011Q4-2016Q3):股價反彈後平穩上升,持續時間長達近 5 年。該階段股價漲幅 146%, CAGR 約 20%。該階段美國工業生產總值同比增速出現趨勢下行,2015Q4 一度轉負,反應出美國製造業增長趨 緩的背景。然而 IPG 憑藉其優良的產品競爭力在全球範圍內獲得收入,尤其是高速發展的中國市場為其增長貢 獻了重要作用,該階段單季度營收水平增長 126%,而在中國區域的年度營收水平增長了 241%,到 2016 年底中 國區域營收占其總營收比例高達 36%。該階段 IPG 毛利率水平基本穩定,因此該階段股價上漲主要得益於公司 在全球視野下的綜合營收增長,營收水平 CAGR(17.7%)基本與股價漲幅 CAGR 接近。

5)加速上升階段(2016Q3-2018Q1):股價加速上升,1 年時間股價漲幅 183%。該階段美國工業生產總值 同比增速出現上升,從 2016Q3 的-0.59%上升到 2018Q1 的 3.04%,美國宏觀經濟回暖帶動需求提升,疊加中國 市場長期的高成長貢獻,IPG 在該階段營收穫得了加速上升,單季度營收水平增長 56%,由於其更聚焦於高功 率產品,產品高端屬性使得其毛利率也微弱提升了約 1 pct,因此單季度毛利水平增長 63%,總體上來看,該階 段股價漲幅主要得益於其營收、毛利的高增長表現。

6)大幅下跌階段(2018Q1-2020Q1):股價大幅下跌,2 年時間股價跌幅 53%。該階段美國工業生產總值同 比增速出現斷崖式下滑,從 2018Q1 的 3.04%降到 2020Q1 的-11.05%(即使剔除 2020Q1 的疫情影響,2019Q4 的-2.31%也十分糟糕),美國宏觀經濟下行引發其發動全球範圍內的貿易戰(主要針對中國),中美經濟均出現 下行風險,疊加 2020Q1 全球新冠疫情雪上加霜,IPG 營業收入出現大幅下滑,單季度營收水平降低 31%。更為 對其不利的因素是中國國內廠商奮勇直追,經過多年追趕,產品技術水平已逼近 IPG,而貿易戰引發的供應鏈 擔憂以及疫情引發國產廠商售後服務優勢凸顯,導致中國市場上的國產替代進一步加速。中國國內廠商憑藉不遜色的產品表現以及更為低廉的成本大打價格戰,IPG 只能應戰降低毛利率,其毛利率水平從 2018Q1 的 56.5% 降低到 2020Q1 的 41.3%,下降 15.2 pct,這導致其單季度毛利水平下降 49%,超過營收下降水平。綜合來看, 該階段股價表現仍舊主要受盈利水平下降的影響所致,單季度毛利下降幅度和股價下降幅度基本一致。

7)大幅反彈階段(2020Q1-2021Q2):股價大幅反彈,1 年時間漲幅 91%,最終高點略低於 2018 年高點水 平。該階段美國工業生產總值同比增速回正並上升,主要系疫情後美國政府極其寬鬆的貨幣政策刺激所致,美 國 10 年期國債實際收益率從 2020Q1 的-0.17%降到 2021Q2 的-0.87%。受貨幣政策刺激以及疫情影響逐漸減弱, IPG 的營收收入水平開始回歸到正常水平,但仍未達到前期高點,單季度營收水平上漲 49%,同時其發展戰略 也發生調整,放棄了價格戰最嚴重的中低功率產品,更專註於高端的高功率產品,其毛利率水平有所回升,從 2020Q1 的 41.3%回升到 2021Q2 的 48.6%,因此單季度毛利水平上升 76%,與同期股價漲幅較為接近。綜合來 看,該階段 IPG 的股價表現仍然與其財務表現尤其是毛利水平緊密相關。

8)再次大幅下跌階段(2021Q2-至今):股價再次大幅下跌,截至 2022Q1 跌幅 48%,已經跌破 20Q1 低點。 該階段供需錯配導致上游原材料漲價,壓制中游製造業利潤及下游需求。同時美國通脹高企迫使美國貨幣政策 收緊進入加息周期,疊加全球地緣政治衝突、疫情因素影響,宏觀經濟面臨嚴峻挑戰,IPG 營收增長停滯,該 階段單季度營收水平增速基本為 0,毛利率水平也有所鬆動,下滑 2.6 pct。綜合來看,該階段股價下跌可能與 IPG 的單季度毛利同比增速下滑有關。


5.2.2 銳科激光——專註光纖激光器領域,國產替代引領者

國內激光器龍頭廠商銳科激光於 2018 年 6 月 25 日上市,上市僅 4 年時間,相對 IPG 時間較短,按照股價 表現可以大體分為四個階段:

1)剛上市階段(上市日-2018 年 7 月):股價大幅上漲,漲幅 297%,上市後連續 15 個交易日漲停。a)基 本面:該階段時間僅 1 個月,基本面信息無變化,故股價上漲不反應基本面信息。b)估值面:該階段銳科 PE_TTM 從 25 倍上升至 84 倍,漲幅 231%。綜合來看,該階段銳科股價變化主要是與估值水平上升有關。

2)震蕩下行階段(2018 年 7 月-2020Q1):股價整體呈震蕩勢,以 40 元為中樞,向上漲幅不超過 37.5%, 向下跌幅不超過 15%,該階段整體跌幅 35%。a)基本面:由於全球經濟增長趨緩疊加貿易戰影響,2019 年全 球激光器市場收入出現了下滑,章節 5.2.1 中提到國際巨頭 IPG 在該階段收入大幅下滑,整個行 業形勢十分嚴峻。而貿易戰帶來的國產替代迫切需求給銳科激光提供了發展機遇,該階段除 2020Q1 受疫情影 響停產外,其餘季度營收均同比正增長 20%以上,但為了加速搶佔市場份額,銳科加入到價格戰中,毛利率受到拖累持續下滑,從 2018Q2 的 48%降到 2020Q1 的 27%,因此利潤端反而下滑,單季度毛利水平從 2018Q2 的 2.08 億元下跌到 2019Q4 的 1.26 億元,跌幅 40%,和該階段股價跌幅比較接近。b)估值面:該階段銳科 PE_TTM 基本在 45 倍左右波動。對於銳科犧牲利潤換取市場份額的行為,從市場表現來看,投資者對此態度偏謹慎,因 此該階段股價整體震蕩為主。在階段尾部即 2020Q1,全球爆發新冠疫情,公司也因封控停產,投資者對市場系 統性風險的擔憂導致公司股價出現下跌,但跌幅不大。


3)大幅上升階段(2020Q1-2021Q2):股價波動上行,漲幅 120%。a)基本面:該階段國內疫情已經得到 有效控制,國內企業生產恢復正常水平,同時供需錯配導致供給偏緊而需求強勁,此外美國港口擁堵造成國際 間物流不暢,這更加速了國產替代步伐。銳科激光緊抓機遇,實現了營業收入的高增長,其中 2020Q4 創單季 度營收歷史新高後,2021Q2 再創新高,單季度營收水平從 5.92 億元(2019Q4 水平)增至 10.26 億元,增長 73%。 此外,該階段銳科激光新品和高端產品等高毛利產品佔比提升,毛利率有所上升(2021Q1 達 36%),因此單季 度毛利從 1.26 億元(2019Q4 水平)增至 2.90 億元,增長 130%,和股價漲幅比較接近。b)估值面:該階段為 了降低疫情對經濟的衝擊,包括美國在內的多個國家推出極為寬鬆的貨幣政策,低利率促使市場估值中樞上移。 銳科 PE_TTM 從 46 倍升至 83 倍,增幅 81%。綜合來看,該階段銳科股價表現搶眼主要得益於其毛利水平的強 勁上升 估值中樞上移。

4)大幅下跌階段(2021Q2-2022Q1):股價大幅下跌,跌幅 49%。a)基本面:該階段行業競爭態勢更加嚴 峻,行業龍頭 IPG 的單季度營收增長停滯。對國產廠商而言,中低功率光纖激光器已基本實現國產替代,高功率光纖激光器國產化率也已經達到 50%,國產替代步入攻堅期。此外,2022Q1 國內多地疫情反撲對實體經濟造 成衝擊。多方不利因素影響下,銳科激光季度營收水平也從高位回落,從 2021Q2 的高點 10.26 億元下降到 2022Q1 的 7.01 億元,降幅 32%。同時價格戰仍在持續,公司毛利率水平從 2021Q1 的 36%下降到 2022Q1 的 21%,因 此單季度毛利水平比營收降幅更大,階段降幅為 49%,與股價跌幅基本一致。b)估值面:該階段隨著美國進入 加息周期,利率開始回升,估值中樞隨之下移。銳科 PE_TTM 從 83 倍降至 36 倍,降幅 57%。綜合來看,該階 段銳科股價表現主要與其毛利水平下滑以及估值中樞下移有關。

5.2.3 大族激光——業務涵蓋 PCB、動力電池、消費電子等多領域的綜合型設備龍頭

國內激光設備龍頭大族激光上市較早(2004 年 6 月 5 日),按照半年度的維度觀察其股價表現,可以劃分 為九個階段:

1)初次下跌階段(上市日-2005H1):上市後股價持續下跌,1 年時間跌幅 65%。a)基本面:該階段大族 半年度營收水平上漲 8%,毛利水平上漲 10%,毛利率水平保持穩定,基本面未發生明顯走弱跡象。但 2004 年 開始的宏觀調控抑制了固定資產投資規模增長,製造裝備業受影響增長緩慢,投資者擔憂未來公司基本面可能 持續弱勢。b)估值面:該階段大族估值大幅下降,PE_TTM 從上市日的 114 倍降到 2005H1 的 32 倍,降幅 72%,和股價跌幅比較接近,原因可能系兩方面,一是金融收緊引發無風險收益率上行,二是調控促使投資者降低對 公司未來基本面的預期。綜合來看,該階段大族股價變化主要是由估值驅動,估值回落帶動股價下行。


2)大幅上漲階段(2005H1-2007H2):股價大幅上漲,兩年半時間漲幅 926%。a)基本面:該階段宏觀環 境改善,下游需求恢復快速增長;同時大族在上階段末期完成了募投項目建設,該階段募投項目開始貢獻增長; 另外公司在國外市場尤其是印度取得了突破。多方面有利因素促使公司在該階段獲得了基本面的高速增長,半 年度營收從 2005H1 的 2.27 億元增至 2007H2 的 8.66 億元,增幅 282%;財務優化帶動毛利率小幅上升,半年度 毛利在該階段從 0.92 億元增至 3.70 億元,增幅 305%。b)估值面:該階段估值大幅上升,PE_TTM 從 32 倍上 升到 72 倍,漲幅 124%。估值上升原因可能是該階段中國 GDP 增速在兩位數水平不斷增長,高增長的宏觀經濟 環境刺激投資者風險偏好大幅抬升。綜合來看,該階段大族股價變化主要受基本面和估值面的雙驅動,盈利高 增 市場風險偏好抬升促使大族股價創下兩年半上漲近 10 倍的優異表現。

3)回調階段(2007H2-2008H2):股價出現回調,跌幅 69%。a)基本面:美國次貸危機引發全球經濟下行, 美國 GDP 環比增速轉負,中國儘管經濟韌性更強但增速也出現下滑,季度 GDP 同比增速從 2007H2 的 13.9%高 點回落到 7.1%,在此環境下,大族的半年度營收水平下滑 8%,毛利水平下滑 12%。b)估值面:次貸危機背景 下市場風險偏好趨緊,帶動估值下行,大族 PE_TTM 在該階段從 72 倍降至 21 倍,降幅 71%,和股價跌幅基本 接近。綜合來看,該階段大族股價變化主要和估值下跌有關。

4)再次上漲階段(2008H2-2010H2):股價反彈並超過上一階段高點,兩年漲幅 289%。a)基本面:一方 面,隨著次貸危機結束,全球經濟逐步復甦好轉,下游需求快速增長;另一方面,隨著國家產業轉型及升級戰 略實施,先進裝備製造業增長迅速,疊加進口替代刺激,公司訂單充足,在基本面取得了強勁增長。其中半年 度營收從 7.93 億元增至 17.51 億元,增幅 121%,毛利率變化不大。b)估值面:該階段中國 GDP 同比增速重回 兩位數水平,中國經濟仍然行駛在快車道,隨著次貸危機結束,投資者對中國經濟及實體企業重拾信心,估值 水平再次上升,該階段大族 PE_TTM 從 21 倍增至 58 倍,漲幅 180%。綜合來看,該階段大族股價上漲得益於 基本面走強和估值抬升的雙驅動。

5)再次回調階段(2010H2-2012H1):股價出現回調,跌幅 56%。a)基本面:中國經濟進入換擋期,GDP 同比增速拐頭向下,在該階段內逐季下降,從 10.0%下到 7.7%,大族的盈利增速也趨緩,半年度營收和毛利基 本保持平穩微增長。b)估值面:該階段中國人民央行多次上調基準利率,利率抬升壓制市場估值中樞,該階段 大族 PE_TTM 從 58 倍下降到 12 倍,降幅 80%,高出股價跌幅。綜合來看,該階段大族股價變化主要是由於估 值水平下降所致。

6)大幅上漲(2012H1-2018H1):股價整體呈現長期上升趨勢,6 年漲幅 792%。a)基本面:中國 GDP 增 速在該階段雖仍有下降趨勢,但整體保持平穩,6 年時間僅下降 0.6 pct。該階段在傳統製造業加速轉型的背景 下,激光加工在消費電子、顯示、新能源(動力電池)等領域輪番加速滲透,傳統領域激光加工設備的國產替 代進程也在持續推進,得益於此公司基本面取得了長久的增長,半年度營收從 17.42 億元增至 51.07 億元,增幅 193%。b)估值面:該階段初期估值水平從低點快速回歸,PE_TTM 從 2012H1 的 12 倍回升至 2013H2 的 35 倍, 之後整體波動中保持平穩。該階段 PE_TTM 總體上升 160%。綜合來看,該階段大族的股價上漲主要是由於基 本面長久穩定增長 估值修復。

7)快速調整階段(2018H1-2018H2):股價快速調整,跌幅 43%。a)基本面:該階段貿易戰爆發對實體經 濟造成衝擊,此外對消費電子行業周期性下滑拖累公司業績,但顯示、新能源電池、PCB 業務為公司貢獻正增 長,綜合後大族半年度營收上升 16%,同時小功率產品(高毛利)收入下滑拖累綜合毛利率,該階段大族半年 度毛利水平增長 5%。b)估值面:該階段貿易戰引發投資者對市場系統性風險的擔憂,因此風險偏好下降,帶 動估值水平下行,大族 PE_TTM 從 30 倍下降到 18 倍,跌幅 41%,和股價調整幅度接近。綜合來看,該階段大族股價變化主要與估值水平下探有關。

8)反彈階段(2018H2-2021H2):股價反彈,3 年漲幅 81%,CAGR 為 22%。a)基本面:公司在消費電子、 新能源、動力電池、光伏、半導體等多領域布局,而該階段消費電子行業需求復甦後持續回升,新能源汽車、 動力電池等領域需求爆發。貿易戰持續加深促使國產替代進程加速。公司各領域基本面均獲得高增長,半年度 營收從 29.4 億元增至 53.2 億元,增幅 49%,同時毛利率有所回升,半年度毛利增幅 56%。b)估值面:該階段 估值先升後降,PE_TTM 從 18 倍回升至 39 倍,增幅 122%。綜合來看,該階段大族股價上漲主要是由於盈利穩 增長 估值修復。

9)再次下跌階段(2021H2-2022Q1):股價下跌,跌幅 29%。a)基本面:該階段國內疫情反撲,消費電子 行業受到衝擊,疫情管控削弱物流運輸效率,影響公司出貨及確認收入節奏,單季度收入同比增長僅 8%,利潤 端基本同比持平。b)估值面:該階段全球地緣政治衝突引發連鎖反應,國內疫情反撲影響全球供應鏈,投資者 對以上兩方面因素對經濟可能造成的長遠影響存在擔憂,市場風險偏好下降。該階段大族 PE_TTM 從 39 倍下 降到 20 倍,降幅 49%。綜合來看,該階段大族股價變化主要和估值水平下降有關。

(本文僅供參考,不代表我們的任何投資建議。如需使用相關信息,請參閱報告原文。)

精選報告來源:【未來智庫】。未來智庫 - 官方網站

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