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2019年中國激光器行業(yè)發(fā)展概況、市場競爭格局及未來發(fā)展趨勢分析[圖]

激光器李玲玲 2019-05-23 05:34 來源：智研咨詢

什么是激光器？如何劃分不同種類的激光器？

激光器是能夠發(fā)射激光的裝置，是下游激光加工設(shè)備的重要組成部分。激光器的基本組成主要包括三個部分：激光泵浦源、增益介質(zhì)和諧振腔。其中泵浦源為激光器的光源，增益介質(zhì)指可將光放大的工作物質(zhì)，諧振腔為泵浦光源和增益介質(zhì)之間的回路。在工作狀態(tài)下，泵浦源提供能量，增益介質(zhì)吸收能量實現(xiàn)受激輻射過程將光“放大”，然后激光光束經(jīng)諧振腔振蕩選模后輸出。

激光器分類方法眾多，可按增益介質(zhì)、泵浦方式、輸出波長、運轉(zhuǎn)方式、功率大小等劃分品類。按增益介質(zhì)的種類分類，激光器可分為液體激光器、氣體激光器、半導(dǎo)體激光器和固體激光器等等；按泵浦方式分類可分為電泵浦、化學(xué)泵浦、光泵浦、氣動泵浦；按輸出波長分類，激光器可分為紅外激光器、可見光激光器、紫外激光器等等；根據(jù)運轉(zhuǎn)方式的分類，激光器則可分為連續(xù)激光器和脈沖激光器。根據(jù)功率大小的分類，激光器可分為低功率激光器、中功率激光器和高功率激光器。

其中，光纖激光器是眾多激光器中最為重要的一種，其定義是指使用摻稀土類的光纖作為增益介質(zhì)的激光器。雖然從定義上看其是固體激光器的一種，但由于介質(zhì)的形狀很不同并且具備著眾多優(yōu)異的性能，因此一般與其他固體激光器如Nd：YAG等固體激光器分開考慮。

典型光纖激光器光學(xué)系統(tǒng)

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具體而言，不同的分類方式存在一定的重合區(qū)間。如工作功率為10W的脈沖光纖激光器指的是增益介質(zhì)為光纖，運轉(zhuǎn)方式為脈沖的小功率激光器，具體各種激光器分類方式之間的關(guān)系詳見下表：

各種激光器詳細(xì)分類一覽表

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全球激光器銷售收入穩(wěn)步上升，光纖激光器收入貢獻(xiàn)最大。2018年全球各類工業(yè)激光器的銷售收入獲得持續(xù)增長，由2017年的48.55億美元增至50.58億美元，2019年預(yù)計收入可達(dá)51.61億美元；其中，光纖激光器2018年收入增長了6%，達(dá)到26.03億美元，2019年預(yù)計收入可達(dá)27.46億美元，繼續(xù)成為收入貢獻(xiàn)最大的一類激光器。

全球各類激光器銷售收入/百萬美元

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激光/光學(xué)裝備主要由光學(xué)系統(tǒng)、機械系統(tǒng)和數(shù)控系統(tǒng)組成，按功能劃分主要包括焊接機、打標(biāo)機、切割機和用于各類特殊材料加工的行業(yè)專用設(shè)備。激光/光學(xué)裝備的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，主要包括材料加工與檢測、通信、科研和軍事、醫(yī)療和美容、儀器儀表和傳感器、光學(xué)存儲、顯示、打印等領(lǐng)域。

2018年，全球激光行業(yè)來自材料加工和光刻市場的激光產(chǎn)品銷售收入為61.62億美元，為最大的細(xì)分市場；通信和光存儲市場的激光產(chǎn)品銷售收入為38.20億美元，排第二位；接下來依次是科研和軍用市場12.79億美元、醫(yī)療和美容市場10.28億美元、儀器儀表和傳感器市場10.19億美元，以及娛樂、顯示和打印市場的4.46億美元，合計總收入為137.54億美元。

2018年全球激光應(yīng)用產(chǎn)品市場分布（單位：億美元）

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2014-2018全球激光器應(yīng)用市場情況

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在材料加工領(lǐng)域，光纖激光器應(yīng)用范圍廣。小功率光纖激光器主要用于激光打標(biāo)/雕刻，與鉆孔、劃線等微細(xì)加工；中功率光纖激光器主要用于金屬材料的切割、焊接，鉆孔、劃線、表面處理等金屬精細(xì)加工，增材制造/3D打印等；高功率光纖激光器主要用于金屬材料的切割、焊接以及增材制造/3D打印。其中，高功率加工為光纖激光器最大的市場。

光纖激光器的用途可以分為打標(biāo)、微材料加工（除了打標(biāo)外所有功率小于1000W的應(yīng)用）、宏觀材料加工（所有功率大于1000W的應(yīng)用）三大類。近年來光纖激光器在三類市場的規(guī)模均有所增長，但其中宏觀材料加工增長較快，份額也最大，至2017年，用于宏觀材料加工、微材料加工和打標(biāo)應(yīng)用的光纖激光器市場規(guī)模分別占據(jù)全球光纖激光器總規(guī)模的62%、22%和16%。

全球工業(yè)領(lǐng)域光纖激光器應(yīng)用領(lǐng)域及其對應(yīng)的市場規(guī)模

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激光裝備市場需求轉(zhuǎn)向中國，通信半導(dǎo)體加工和精密儀器檢測成為激光裝備發(fā)展重點領(lǐng)域。近年來，全球商用激光銷售重心轉(zhuǎn)移到亞洲，2017年中國在激光加工領(lǐng)域的裝機量已占據(jù)全球裝機總量的45%，2017年度，中國中功率激光切割機、焊接機等激光加工裝備裝機量逾兩萬臺。2011年以來，我國激光加工行業(yè)的市場規(guī)模持續(xù)增長，到2017年已達(dá)到495億元，年均增速超過10%。在國內(nèi)，通信半導(dǎo)體、精密電子與機械材料加工、精密儀器檢測是激光/光學(xué)智能裝備應(yīng)用的重點領(lǐng)域，其中國內(nèi)半導(dǎo)體市場體量較大、增速較高，其規(guī)模在2017年已超過7200億元人民幣，且在2000年~2015年的16年中均保持較高增長。受益于下游消費電子精密化加工、半導(dǎo)體先進(jìn)封裝趨勢以及汽車電子零部件制造業(yè)的發(fā)展，我國激光加工設(shè)備規(guī)模保持穩(wěn)定增長。

激光行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈

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我國激光器行業(yè)發(fā)展迅速、競爭優(yōu)勢明顯。激光器行業(yè)上游主要包括激光材料及配套元器件，中游為激光器制造，下游則以激光裝備、應(yīng)用產(chǎn)品、消費產(chǎn)品為主。近三年來我國激光器領(lǐng)域的研究水平突飛猛進(jìn)，商業(yè)化發(fā)展迅速，部分定位較為低端的市場已進(jìn)入激烈競爭的紅海階段。在上游技術(shù)與設(shè)備領(lǐng)域，仍有部分關(guān)鍵原材料如半導(dǎo)體激光芯片等需要進(jìn)口，產(chǎn)業(yè)鏈配套有待完善，國內(nèi)市場的進(jìn)口替代需求較為旺盛。

光纖激光器市場占比不斷提升，尤其是高功率領(lǐng)域

具體市場數(shù)據(jù)來看，光纖激光器因其優(yōu)良的技術(shù)特性，市場份額不斷提升。近年來工業(yè)激光器的市場規(guī)模呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢，從2015年的28.66億美元增長至2018年的50.58億美元，復(fù)合增長率為20.8%。其中，光纖激光器的增速更快，整個光纖激光器的市場規(guī)模從2015年的11.68億美元增至2018年的26.03億美元，復(fù)合增速達(dá)30.6%，同時光纖激光器在工業(yè)激光器中占比也從2015年的40.8%提升至2018年的51.5%，是市場份額最大的工業(yè)激光器。

2015-2018全球各類型工業(yè)激光器市場規(guī)模

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光纖激光器在工業(yè)激光器的份額不斷提升

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分領(lǐng)域來看，光纖激光器在高功率加工、微加工以及打標(biāo)/雕刻等領(lǐng)域都有較為領(lǐng)先的地位。2017年光纖激光器在高功率激光加工市場中占比55%，這得益于光纖激光在高功率切割和焊接中的明顯優(yōu)勢。其他領(lǐng)域中不同的激光器有各自的細(xì)分市場，但2017年光纖激光器在微加工和打標(biāo)的市場占比則分別為32%（僅次于準(zhǔn)分子/二極管激光器）和51%（排名第一），相比其他激光器依然取得了明顯的領(lǐng)先優(yōu)勢。

高功率激光加工應(yīng)用的激光器營收（按激光器類型分類）

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用于微加工應(yīng)用的激光器收入（按激光器類型分類）

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用于打標(biāo)/雕刻應(yīng)用的工業(yè)激光器收入（按激光器類型分類）

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國產(chǎn)替代步伐持續(xù)，國產(chǎn)激光器份額進(jìn)一步提升

激光器競爭格局概述：中小功率實現(xiàn)國產(chǎn)替代，高功率仍有替代空間

從公司規(guī)模來看，國外激光器企業(yè)體量較大，國內(nèi)激光器企業(yè)仍有差距。歐洲和美國在激光領(lǐng)域起步較早，技術(shù)上具備領(lǐng)先優(yōu)勢，時至今日許多知名激光器企業(yè)已經(jīng)發(fā)展壯大，如美國的IPG光電、Coherent（相干，收購德國羅芬）、nLight（恩耐）、II-VI（貳陸），德國的Trumpf（通快，收購英國SPI公司），以及丹麥的NKTPhotonics等。國內(nèi)優(yōu)秀的激光器企業(yè)有銳科激光、創(chuàng)鑫激光、杰普特等，但規(guī)模上相對較小。

國內(nèi)外激光器主要廠商一覽

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國內(nèi)外主要激光器相關(guān)企業(yè)營業(yè)收入

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近年來國產(chǎn)激光器發(fā)展迅速，市場份額不斷提升。以光纖激光器為例，2007年以前，國內(nèi)光纖激光器產(chǎn)業(yè)化幾乎一片空白，均依賴進(jìn)口，2007年以后在國家產(chǎn)業(yè)政策扶持和相關(guān)企業(yè)的研發(fā)投入下，國內(nèi)企業(yè)綜合實力不斷提升，功率和性能逐步提高，開啟了國產(chǎn)替代的進(jìn)程，國內(nèi)激光企業(yè)近年來也取得了快速發(fā)展，市場份額不斷提高。美國IPG在中國的市場份額從2015年的73.1%下降到2017年的52.7%，而創(chuàng)鑫激光、銳科激光和杰普特等國產(chǎn)廠商的份額則穩(wěn)步提升。

從結(jié)構(gòu)上來看，中小功率激光器已經(jīng)基本實現(xiàn)國產(chǎn)替代，高功率激光器仍有較大空間，將是下一個替代的方向。至2018年，中國在低功率（<100W）光纖激光器的國產(chǎn)化率已經(jīng)達(dá)到98.2%，中功率（100W-1.5kW）的光纖激光器的國產(chǎn)化率也達(dá)到了52.1%。高功率國產(chǎn)產(chǎn)品自產(chǎn)率較低，為34.5%，但相比2016年的6.6%已經(jīng)有了極大的提升，而高功率市場在整個激光器市場中擁有較大份額，將是下一個國產(chǎn)替代的努力方向。

2015中國光纖激光器市場份額

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2017中國光纖激光器市場份額

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2013-2018中國市場進(jìn)口與國產(chǎn)光纖激光器數(shù)量

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展望未來，我們認(rèn)為國產(chǎn)激光器，尤其是國產(chǎn)高功率光纖激光器的份額將進(jìn)一步提升，主要基于以下幾點：國家意志的推動：國家政策加速支持激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展，地方政策發(fā)布并推動激光產(chǎn)業(yè)園建設(shè)，同時國家在光電方面，特別是激光技術(shù)的研發(fā)投入、人才培養(yǎng)與引入與專利積累上均實現(xiàn)加速態(tài)勢與空間的支持力度。

國內(nèi)下游市場的發(fā)展：中國是最大的制造業(yè)集聚地，也是激光產(chǎn)業(yè)鏈中最重要的地區(qū)所在。中國市場在消費電子、汽車、船舶、航空航天以及軌道交通等市場的發(fā)展與成熟將拉動光纖激光器的成長與國產(chǎn)配套的步伐。國內(nèi)廠商的“性價比”優(yōu)勢邊際凸顯：一方面，以創(chuàng)鑫激光為代表的國內(nèi)廠商激光器產(chǎn)品功率不斷提升，同時產(chǎn)品系列的綜合性能也在不斷向國際龍頭逼近，逐漸獲得了客戶的認(rèn)可。另一方面，核心器件自產(chǎn)率提升將支撐創(chuàng)鑫等國內(nèi)激光器的獲得更低的市場價格，從而獲得比進(jìn)口激光器更高的“性價比”。

國家意志推動：政策、研發(fā)、人才與專利多因素共同助力

（1）政策方面：激光技術(shù)一直是國家大力支持的發(fā)展領(lǐng)域，近年來國家政策支持呈現(xiàn)加速狀態(tài)。國家和地方均推行了許多政策，其中國家層面多以鼓勵和支持激光技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用為主，地方層面多以支持產(chǎn)業(yè)園區(qū)建設(shè)發(fā)展為主。自2015年國務(wù)院發(fā)布《中國制造2025》后，國務(wù)院、國家發(fā)改委、工信部、科技部等多個部門陸續(xù)頒布了一系列支持政策，與激光器有關(guān)的產(chǎn)業(yè)政策呈現(xiàn)加速狀態(tài)，如2017年4月的《“十三五”先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域科技創(chuàng)新專項規(guī)劃》和2017年10月的《高端智能再制造行動計劃（2018-2020年）》等，都明確了支持激光技術(shù)發(fā)展的方向。地方層面而言，近年來多個省市也出臺了許多配合政策以支持激光產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，同時在珠江三角洲、長江三角洲、華中地區(qū)和環(huán)渤海地區(qū)四個激光加工產(chǎn)業(yè)帶已經(jīng)建成了多個產(chǎn)業(yè)園，形成了規(guī)模效應(yīng)。

（2）研發(fā)方面，國家近年來也重點扶持許多研發(fā)機構(gòu)并資助許多研發(fā)項目。截至2017年底，與激光緊密聯(lián)系的國家發(fā)改委授牌的國家工程研究中心共有5家，從事激光技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化的科技院授牌的機構(gòu)共10家，與光電子相關(guān)的國家重點實驗室有14家，同時武漢光電國家研究中心成為了唯一以光電領(lǐng)域為研究方向的學(xué)科交叉性國家科技創(chuàng)新基地。項目方面，2017年國家自然科學(xué)基金委員會資助激光相關(guān)項目共415項，資助經(jīng)費近3億元，資助研究機構(gòu)共172家。

（3）人才建設(shè)方面，國家通過增選院士、國家杰出青年、海外高層次人才引進(jìn)等方式扶持激光人才的發(fā)展。2017年，中國科學(xué)院和中國工程院共增選了162名院士，其中與光電領(lǐng)域相關(guān)的有14名，相比2011年的3人、2013年的4人和2015年的5人，呈現(xiàn)加速狀態(tài)。國家杰出青年方面，2017年共有198人入選，其中與光電相關(guān)的人才共34位。

（4）專利方面，中國與激光相關(guān)的專利數(shù)量近年來也呈現(xiàn)快速增長趨勢。2010-2015年中國激光技術(shù)共32905項，占1992-2009年專利總數(shù)約70%，2016年激光相關(guān)技術(shù)共新增14768項，2017年則新增17386項，呈現(xiàn)加速增長態(tài)勢，也從側(cè)面反映出中國激光發(fā)展的進(jìn)程在加快。

國家出臺一系列支持激光器發(fā)展的產(chǎn)業(yè)政策

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國內(nèi)下游市場的發(fā)展：為國產(chǎn)激光器發(fā)展提供了良好土壤

中小功率與高功率激光器在消費電子、汽車、船舶、航空航天以及軌道交通等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，而國內(nèi)市場近年來發(fā)展非常迅速。智能手機方面，華為、OPPO、vivo、小米等國內(nèi)品牌已經(jīng)躋身全球市場前六，市占率實現(xiàn)跨越式提升；汽車方面，中國汽車銷量占全球市場的比重不斷創(chuàng)新高，2017年已達(dá)29.9%；其他領(lǐng)域如船舶、航空航天和軌道交通等與激光相關(guān)的產(chǎn)品也實現(xiàn)了比較快的成長。

得益于中國市場的快速發(fā)展，中國在激光產(chǎn)業(yè)鏈中的地位越來越重要。亞太地區(qū)是傳統(tǒng)制造業(yè)、消費電子、半導(dǎo)體、汽車等行業(yè)的重要集聚地，對激光產(chǎn)品的需求非常旺盛，目前也已經(jīng)成為全球工業(yè)激光器的最大市場。以光纖激光器為例，亞太地區(qū)2016年占據(jù)了光纖激光器42.77%的市場份額，預(yù)計2021年亞太地區(qū)的市場份額將進(jìn)一步提升至45.97%。中國市場快速發(fā)展也帶動了對激光器與激光設(shè)備的進(jìn)口需求，中國在激光元器件的進(jìn)口數(shù)量和金額上都持續(xù)增加，2017年創(chuàng)下新高。美國激光器龍頭IPG光電在中國地區(qū)的銷售占比也越來越高。而國產(chǎn)激光器廠商具備響應(yīng)客戶需求能力強、交貨速度快以及性價比高等優(yōu)勢，國產(chǎn)激光器的推進(jìn)步伐將在市場的作用下進(jìn)一步加快。

2016和2021年全球光纖激光器市場結(jié)構(gòu)