激光產(chǎn)業(yè)從上個(gè)世紀(jì)中旬發(fā)展至今，產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)極其完備。
激光行業(yè)上游主要為光學(xué)材料、光學(xué)元器件、數(shù)控等，中游包括各類(lèi)激光器(CO2、YAG、光纖、半導(dǎo)體、燃料)和對(duì)應(yīng)的激光設(shè)備，下游已延伸至汽車(chē)、鋼鐵、造船、航空航天、電子通信、醫(yī)療、軍事、科研等多個(gè)方面。
在具體應(yīng)用方向上，主要包括激光切割、焊接、打標(biāo)、鉆孔、醫(yī)療、顯示、照明、測(cè)量、熔覆、通信、微加工等。
目前，激光正以其優(yōu)質(zhì)的性能在各行各業(yè)加速滲透，并延伸到更多的行業(yè)，屬于滲透率與增量應(yīng)用都在提升的一個(gè)領(lǐng)域。全球激光行業(yè)發(fā)展形勢(shì)良好。
根據(jù)StrategiesUnlimited的數(shù)據(jù)，2016年全球激光系統(tǒng)集成市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到111億美元，其中激光加工設(shè)備收入規(guī)模為31.7億美元，切割、打標(biāo)、焊接是重要的三種加工方式。
▌激光正不斷滲透到下游各個(gè)行業(yè)，在材料加工等領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)突出
激光性能優(yōu)越，在下游應(yīng)用場(chǎng)景豐富
激光主要應(yīng)用下游為材料加工、通信、科研軍事、醫(yī)療美容、儀器與傳感器、娛樂(lè)顯示與打印等。
激光加工技術(shù)是一種新型的綠色先進(jìn)制造技術(shù)，被認(rèn)為是“未來(lái)制造系統(tǒng)的共同加工手段”。隨著技術(shù)不斷進(jìn)步，激光技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展。
根據(jù)LaserFocusWorld，2017年材料加工與光刻領(lǐng)域激光器收入占全部激光器收入的41.6%，達(dá)51.66億美元，位列第二的是通信與光存儲(chǔ)領(lǐng)域，收入占比為34.1%。
科研與軍事、醫(yī)療與美容、儀器與傳感器、娛樂(lè)顯示與打印分別占比7.4%、7.4%、6.5%、3.1%。
美國(guó)激光產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對(duì)于全球激光產(chǎn)業(yè)有著先導(dǎo)和指引作用。
根據(jù)美國(guó)科學(xué)和技術(shù)政策辦公室2010年分析和統(tǒng)計(jì)，美國(guó)當(dāng)年GDP的50%，約7.50萬(wàn)億美元的產(chǎn)值，與激光在相關(guān)領(lǐng)域的市場(chǎng)應(yīng)用及不斷廣泛拓展相關(guān)。
由此可見(jiàn)，激光以其卓越的性能，在各行各業(yè)逐漸滲透，并對(duì)工業(yè)企業(yè)的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。
在具體的應(yīng)用中，激光器和激光設(shè)備是激光行業(yè)的主要產(chǎn)品。
激光設(shè)備主要由光學(xué)系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)和數(shù)控系統(tǒng)組成。激光加工設(shè)備主要包括激光打標(biāo)機(jī)、激光切割機(jī)、激光焊接機(jī)等。
按照不同功率分類(lèi)，一般將平均功率在100W以下的激光器稱(chēng)為低功率激光器，100-1000W為中功率激光器，1000W以上的稱(chēng)為高功率激光器。
小功率激光器主要應(yīng)用于電子、陶瓷、玻璃、五金、紡織、汽車(chē)零部件等輕工業(yè)制造，而高功率激光器一般運(yùn)用于鈑金加工、大型機(jī)械制造、石油化工、航空航天等重型設(shè)備的制造。
材料加工和通信等領(lǐng)域中，激光優(yōu)勢(shì)明顯
1) 材料加工
激光加工是指利用激光投射到材料表面產(chǎn)生的熱效應(yīng)來(lái)完成加工過(guò)程，包括激光焊接、激光切割、表面改性、激光打標(biāo)、激光鉆孔和微加工等。
用激光對(duì)材料進(jìn)行各種加工，包括打孔、切割、劃片、焊接、熱處理等。
激光能適應(yīng)任何材料的加工，尤其在一些特殊精度和要求、特別場(chǎng)合和特種材料的加工制造方面起著無(wú)可替代的作用。
根據(jù)OPTECH的數(shù)據(jù)，2016全球激光材料加工市場(chǎng)規(guī)模126億美元，增長(zhǎng)6.8%，其中中國(guó)增長(zhǎng)近20%。
市場(chǎng)增加主要是中國(guó)市場(chǎng)需求增長(zhǎng)近20%，中國(guó)制造業(yè)仍然持續(xù)為激光設(shè)備投入巨資。
考慮到中國(guó)制造業(yè)持續(xù)高增長(zhǎng)，美國(guó)新政策引導(dǎo)制造業(yè)回流和歐洲經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇，預(yù)計(jì)2017~2019年三年全球激光材料加工市場(chǎng)仍有望保持超過(guò)7%的復(fù)合增長(zhǎng)。
按照激光設(shè)備類(lèi)型分類(lèi)，2016年，金屬切割占全球激光材料加工收入的36%，是激光器材料加工最大的行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，打標(biāo)、半導(dǎo)體/PC/顯示、精密金屬加工、金屬焊接占比分別為18%、12%、11%和9%。
2) 通信
激光在通信領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括光纖通信。在發(fā)送端首先要把傳送的信息(如話音)變成電信號(hào)，然后調(diào)制到激光器發(fā)出的激光束上，使光的強(qiáng)度隨電信號(hào)的幅度(頻率)變化而變化，并通過(guò)光纖經(jīng)過(guò)光的全反射原理傳送;在接收端，檢測(cè)器收到光信號(hào)后把它變換成電信號(hào)，經(jīng)解調(diào)后恢復(fù)原信息。
目前用于光通信系統(tǒng)和3D成像模塊的紅外光源可分為三大類(lèi):發(fā)光二極管(LED)、邊射型激光器(EEL)和垂直面射型激光器(VCSEL)。
現(xiàn)在通信技術(shù)中，在激光通信領(lǐng)域，最引人矚目的就是垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)，其最重要的用途就是作為信號(hào)光源，除此之外，它還可以在高速光開(kāi)關(guān)、各種固體激光器泵浦源、高密度光盤(pán)讀寫(xiě)光源、圖像處理與模式識(shí)別以及計(jì)算機(jī)芯片光互聯(lián)等方面得到應(yīng)用，具有制造成本低、易于光纖耦合、閾值電流低、調(diào)制頻率高、易于集成等。
VCSEL激光器以砷化鎵半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ)研制，是一種半導(dǎo)體激光器。其激光垂直于頂面射出，與激光由邊緣射出的邊射型激光有所不同。
相較于邊射型激光器，VCSEL激光器具有低閾值電流、穩(wěn)定單波長(zhǎng)工作、可高頻調(diào)制、容易二維集成、沒(méi)有腔面閾值損傷等優(yōu)點(diǎn)，在半導(dǎo)體激光器中占有很重要的地位。
VCSEL從誕生起就作為新一代光存儲(chǔ)和光通信應(yīng)用的核心器件，為互聯(lián)網(wǎng)的需求和光學(xué)存儲(chǔ)密度的不斷提高提供了一條新途徑。
隨著VCSEL的研究深入以及應(yīng)用需求的拓展，VCSEL不僅在手機(jī)、消費(fèi)性電子等領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，VCSEL還可以用來(lái)進(jìn)行人臉識(shí)別、3D感測(cè)、手勢(shì)偵測(cè)和VR/AR/MR等。
當(dāng)然，VCSEL將來(lái)也可以大量應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)、5G通信、RF元件、ADAS(先進(jìn)駕駛系統(tǒng))等，VCSEL未來(lái)應(yīng)用空間十分寬廣。
根據(jù)麥姆斯咨詢(xún)統(tǒng)計(jì)，2015年全球VCSEL的市場(chǎng)規(guī)模為9.5億美元，占紅外光源總市場(chǎng)規(guī)模的21%。預(yù)計(jì)2022年VCSEL的市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到31.2億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率可達(dá)17.3%。
3) 醫(yī)療美容
目前激光在全球醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用已經(jīng)取得了階段性進(jìn)展，大致可分為激光診斷和激光治療(含激光美容)兩大類(lèi)。前者以激光作為信息載體，后者以激光作為能量載體。
因激光在精確度、療效及安全性等方面優(yōu)于傳統(tǒng)的治療方法，多種多樣的激光醫(yī)療設(shè)備已進(jìn)入到普外、泌尿、皮膚、耳鼻喉、口腔、婦科、骨科、心血管、神經(jīng)外科以及腫瘤科等各個(gè)臨床科室，能夠通過(guò)對(duì)病變組織進(jìn)行凝固、切割、汽化等方式進(jìn)行手術(shù)或介入治療，達(dá)到臨床治療效果。
根據(jù)德勤的研究報(bào)告，全球醫(yī)美市場(chǎng)規(guī)模穩(wěn)步增長(zhǎng)。2016年，全球醫(yī)療美容市場(chǎng)規(guī)模約為100億美元，預(yù)計(jì)其將以7.27%的年復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，于2020年達(dá)到133.4億美元規(guī)模。
具體來(lái)說(shuō)，全球醫(yī)療美容市場(chǎng)細(xì)分項(xiàng)目按部位分類(lèi)，主要有激光類(lèi)醫(yī)療美容、面部美容、胸部植入及牙科。其中，激光醫(yī)療美容和面部美容的市場(chǎng)份額將逐步增加。
預(yù)計(jì)激光美容將成為激光在醫(yī)療行業(yè)發(fā)展中的重要推動(dòng)力。
據(jù)中科戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)技術(shù)分析中心統(tǒng)計(jì)，2016年，我國(guó)激光醫(yī)療設(shè)備行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到90億元以上，國(guó)內(nèi)醫(yī)療機(jī)構(gòu)對(duì)激光醫(yī)療設(shè)備的需求保持穩(wěn)步增長(zhǎng)趨勢(shì)。
▌國(guó)內(nèi)優(yōu)秀激光企業(yè)崛起，國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)行時(shí)
中國(guó)作為世界工廠，在幾乎所有的工業(yè)部門(mén)都呈現(xiàn)出從傳統(tǒng)加工向高端加工轉(zhuǎn)型升級(jí)的態(tài)勢(shì)，激光加工技術(shù)大有作為。
由于消費(fèi)電子領(lǐng)域是工業(yè)激光器最大的終端應(yīng)用產(chǎn)業(yè)，消費(fèi)電子產(chǎn)品制造商的市場(chǎng)需求將使中國(guó)的工業(yè)激光器市場(chǎng)呈現(xiàn)大幅增長(zhǎng)。
鑒于亞太地區(qū)工業(yè)部門(mén)的快速發(fā)展和光纖激光器低成本、高輸出功率的優(yōu)勢(shì)，用于材料加工的光纖激光器市場(chǎng)空間巨大。
以光纖激光器為例，國(guó)產(chǎn)光纖激光器品牌在與國(guó)外品牌的競(jìng)爭(zhēng)中不斷創(chuàng)新突破，發(fā)展速度越來(lái)越快。
2013年至2016年，我國(guó)國(guó)產(chǎn)光纖激光器的銷(xiāo)售臺(tái)數(shù)逐年連續(xù)增長(zhǎng)，2016年已達(dá)到7.4萬(wàn)臺(tái)。
其中，低功率主要用于3C產(chǎn)品打標(biāo)等精細(xì)加工領(lǐng)域;中功率主要用于金屬板切割和焊接領(lǐng)域，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年銷(xiāo)量將保持快速增長(zhǎng);千瓦級(jí)以上的高功率光纖激光器主要應(yīng)用于激光切割、打孔、焊接等工業(yè)領(lǐng)域。
在國(guó)產(chǎn)化率方面，我國(guó)中小功率激光器已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)自給，高功率激光器國(guó)產(chǎn)化率較低，正在逐步提升中。
根據(jù)《2017中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》，2016年我國(guó)小功率激光器國(guó)產(chǎn)化率已經(jīng)達(dá)到89%，基本實(shí)現(xiàn)自給;中功率激光器國(guó)產(chǎn)化率為58%;而高功率激光器正處于穩(wěn)步提升中，國(guó)產(chǎn)化率從2013年的1%提升到2016年的7%。
隨著大族激光、銳科激光等國(guó)產(chǎn)優(yōu)秀品牌在高功率激光器方面的發(fā)力，高功率激光器國(guó)產(chǎn)滲透率有望持續(xù)升高。
國(guó)內(nèi)高速增長(zhǎng)的激光產(chǎn)品需求也使得進(jìn)口的激光元器件數(shù)量和金額都在增長(zhǎng)。2017年中國(guó)進(jìn)口激光元件4376.7萬(wàn)個(gè)，金額達(dá)到20.9億美元。
進(jìn)口的激光元器件仍以單價(jià)較高的高功率激光產(chǎn)品為主。
從激光加工設(shè)備這一細(xì)分領(lǐng)域來(lái)看，我國(guó)中低功率市場(chǎng)在大族激光和華工科技的引領(lǐng)下，市場(chǎng)基本被國(guó)內(nèi)廠商所占領(lǐng)，其中大族激光幾乎占有國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額的一半。
而高功率激光加工設(shè)備仍處在國(guó)內(nèi)廠商與海外廠商激烈競(jìng)爭(zhēng)的階段，未來(lái)國(guó)內(nèi)廠商有望憑借產(chǎn)品性能的提升、價(jià)格優(yōu)勢(shì)以及更加優(yōu)質(zhì)的售后服務(wù)占有更多市場(chǎng)份額。
國(guó)內(nèi)激光行業(yè)已經(jīng)形成百家爭(zhēng)鳴的局面，大族激光、銳科激光、華工科技等企業(yè)分別在各自領(lǐng)域嶄露頭角，具有一定國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。
根據(jù)《2018中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》，目前我國(guó)大部分激光企業(yè)分布在激光加工和激光器領(lǐng)域。在營(yíng)收規(guī)模上，大族激光以超50億元的營(yíng)收水平位居第一，未來(lái)將有越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)激光企業(yè)正以崛起之勢(shì)逐漸走上國(guó)際的舞臺(tái)。
