报告摘要：
　　激光与原子能、计算机和半导体并称为二十世纪四大发明。发明至今一个甲子的时间里，激光技术不断成熟，在材料加工、通信、医疗、科研军事等领域大显身手，被誉为“世纪之光”。激光特有的单色性、方向性和相干性使其能够产生极高能量密度的光束，在材料加工领域发挥着日益重要的作用，2021年全球激光加工设备市场规模达213亿美元。
　　激光加工设备产业助力中国先进制造。2006年以来，国家出台一系列政策支持激光加工设备产业，行业迎来蓬勃发展的时期。2021年中国激光设备市场规模为821亿元，其中用于材料加工的激光加工设备占比62%，是世界最大的激光加工设备市场。作为典型的技术密集型产业，激光加工设备行业的发展受益于中国庞大的工程师数量，在当下中国制造业转型升级的过程中扮演关键角色。
　　激光加工设备产业链正在迈向全面自主可控，但高端产品仍需突破。激光加工设备产业链上游的高功率半导体激光芯片国产化率约40%，其他材料及元器件国产化率均超过50%；中游的中低功率激光器/运控系统/激光切割头基本实现国产替代，高功率激光器整体国产化率约50%，而高功率运控系统/激光切割头的国产化率均低于30%；下游的激光加工设备则几乎由国产品牌占据。从整个产业链来看，已不存在真正意义上的“卡脖子”环节，但国内厂商的高端产品与国外成熟厂商相比仍然存在差距，今后高端产品方面的国产替代将是重点。
　　激光加工设备市场在短中长期均有看点。短期来看：激光切割设备巨大的替代市场+迭代市场使得其仍将是市场主力军，锂电池和光伏行业对激光设备的需求将贡献重要的增量市场；中期来看：激光焊接设备和激光清洗设备在整个工业领域渗透率较低，但技术的发展使其在工业生产中的优势已逐步显现，二者的放量值得期待；长期来看：激光能够持续为复杂微纳加工提供解决方案，同时也是3D打印设备重要的能量源，激光加工设备在这些前沿领域将不断打开新市场，打造长坡厚雪赛道。
　　相关标的方面，重点关注能够在高功率半导体激光芯片关键元器件环节推进国产替代的长光华芯，竞争格局优异的运控系统龙头柏楚电子，在高端产品上有望实现突破的激光器龙头锐科激光、设备龙头大族激光、在下游热门应用领域布局全面的海目星以及激光3D打印龙头铂力特。
　　风险提示：宏观经济下行风险；技术进步速度不及预期；新应用领域扩展不及预期

研究报告全文：tTableInfo1TableDate机械设备发布时间2022-12-30TableTitleTableInvest证券研究报告行业深度报告优于大势激荡六十年世纪之光引领先进制造新时代上次评级优于大势激光加工设备行业深度---报告摘要TablePicQuote历史收益率曲线激光与原子TableSummary能计算机和半导体并称为二十世纪四大发明发明至今一个甲子的时间里激光技术不断成熟在材料加工通信医疗科研机械设备沪深300军事等领域大显身手被誉为世纪之光激光特有的单色性方向性10和相干性使其能够产生极高能量密度的光束在材料加工领域发挥着日0益重要的作用2021年全球激光加工设备市场规模达213亿美元-10-20激光加工设备产业助力中国先进制造2006年以来国家出台一系列政-30策支持激光加工设备产业行业迎来蓬勃发展的时期2021年中国激光-40202112202232022620229设备市场规模为亿元其中用于材料加工的激光加工设备占比82162是世界最大的激光加工设备市场作为典型的技术密集型产业激光加工设备行业的发展受益于中国庞大的工程师数量在当下中国制TableTrend涨跌幅1M3M12M绝对收益-63-20造业转型升级的过程中扮演关键角色相对收益-631激光加工设备产业链正在迈向全面自主可控但高端产品仍需突破激行业TableMarket数据光加工设备产业链上游的高功率半导体激光芯片国产化率约40其他成分股数量只396材料及元器件国产化率均超过50中游的中低功率激光器运控系统总市值亿28291流通市值亿13091激光切割头基本实现国产替代高功率激光器整体国产化率约50而市盈率倍2869高功率运控系统激光切割头的国产化率均低于30下游的激光加工设市净率倍226备则几乎由国产品牌占据从整个产业链来看已不存在真正意义上的成分股总营收亿16214成分股总净利润亿944卡脖子环节但国内厂商的高端产品与国外成熟厂商相比仍然存在成分股资产负债率5383差距今后高端产品方面的国产替代将是重点相关报告TableReport激光加工设备市场在短中长期均有看点短期来看激光切割设备巨大铂力特688333Q3单季业绩扭亏为盈的替代市场迭代市场使得其仍将是市场主力军锂电池和光伏行业对即将迈入发展快车道激光设备的需求将贡献重要的增量市场中期来看激光焊接设备和激--20221101光清洗设备在整个工业领域渗透率较低但技术的发展使其在工业生产海目星688559下游应用多点开花业绩中的优势已逐步显现二者的放量值得期待长期来看激光能够持续大增彰显强劲成长动能为复杂微纳加工提供解决方案同时也是3D打印设备重要的能量源--20221101激光加工设备在这些前沿领域将不断打开新市场打造长坡厚雪赛道锐科激光300747盈利短期承压新体系导入有望提振未来业绩相关标的方面重点关注能够在高功率半导体激光芯片关键元器件环节--20221031推进国产替代的长光华芯竞争格局优异的运控系统龙头柏楚电子在柏楚电子688188激光运控龙头地位稳固高端产品上有望实现突破的激光器龙头锐科激光设备龙头大族激光智能切割头业务规模初显在下游热门应用领域布局全面的海目星以及激光3D打印龙头铂力特--20221028TableAuthor风险提示宏观经济下行风险技术进步速度不及预期新应用领域扩证券分析师刘军执业证书编号S0550516090002展不及预期021-20361113liujunnesccn请务必阅读正文后的声明及说明机械设备行业深度TablePageTop目录1从科学设想到星火燎原激光的前世今生62乘时代东风而起激光助力中国制造业转型升级1021政策利好频出四大产业集群规模初显1022先进制造大势所趋激光加工顺应时代14221制造业是立国之本先进制造景气度长期向好14222跨过刘易斯拐点工程师红利赋能中国先进制造17223中国激光加工产业迎来发展机遇期173国产替代加速全产业链自主可控可期1931激光加工设备产业链梳理1932上游光学材料及元器件20321半导体激光泵浦源及激光芯片21322有源光纤25323其他光学材料及元器件2733中游激光器运控系统激光加工头28331激光器激光加工设备之心28332运控系统激光加工设备之脑35333激光加工头激光加工设备之手3734下游激光加工设备3935垂直整合是国际激光巨头普遍选择的进阶之路434终端应用遍地开花激光加工设备市场潜力无限4541短期视角激光切割堆土筑基锂电光伏添砖加瓦45411激光切割设备仍为市场主力军替代市场和迭代市场助力规模稳中有升45412锂电光伏扩产趋势仍存行业专用激光加工设备贡献重要增量484121锂电专用激光加工设备484122光伏专用激光加工设备4842中期视角激光焊接薪火相传激光清洗整装待发50421激光焊接技术趋于成熟全能工业裁缝放量在望504211自动化激光焊接设备524212手持激光焊接设备54422激光清洗国标出台绿色技术剑指千亿市场5543长期视角微纳加工方兴未艾3D打印星辰大海56431细微之处见真章激光雕琢微观世界56432激光3D打印将推动新一轮制造业变革585相关标的6051长光华芯打造中国激光芯6052锐科激光垂直整合彰显实力6153柏楚电子卡位优质赛道6254大族激光中国本土激光巨头62请务必阅读正文后的声明及说明268机械设备行业深度TablePageTop55海目星热门赛道全布局6356铂力特激光3D打印专家646风险提示66图表目录图1世界上第一台激光器及其结构6图2激光的三大特性7图3激光技术在工业领域的应用不断深化7图4历年与激光技术相关的诺贝尔奖8图52020年全球激光器下游应用市场占比8图6材料加工始终是激光最大的应用领域8图72011-2022年全球激光加工设备市场规模9图82021年中国激光产业区域产值分布12图9十四五期间主要省市最新激光加工产业发展政策概览13图102016-2021年中国制造业增加值及占GDP比14图112016-2021年中国高技术制造业增加值占比14图12PMI及高技术制造业PMI指数变化15图13制造业固定资产投资完成额累计同比变化15图14近三年不同板块单季营收同比增速对比15图152016-2021年新安装工业机器人数量16图16不同国家新安装工业机器人数量5年CAGR16图172016-2021年我国工业机器人产量16图18我国工业机器人长期处于贸易逆差状态16图192005-2020年中国创新指数及分领域指数17图202021年中国激光下游应用分布18图212021年全球激光加工设备市场区域分布18图22激光加工设备产业链19图23创鑫1000W连续光纤激光器材料成本构成20图24固体激光器材料成本构成21图25激光二级管常用作工业激光器泵浦源21图26VCSEL芯片和EEL芯片结构图22图27单管芯片与巴条芯片及其封装后的激光二极管结构22图28封装后的高功率半导体激光器泵浦源结构图23图292015年以来锐科激光向长光华芯及武汉锐晶采购原材料的金额24图30国产高功率半导体激光芯片国产化情况测算25图31光纤结构示意图26图32有源光纤受激励后产生激光26图332015-2019H1国内主要光纤激光器厂商有源光纤进口占比26图342017年以来睿芯光纤营业收入百万元27图352021年我国激光器用特种光纤市占率27图36福晶科技产品矩阵27图37激光器原理图及结构图28请务必阅读正文后的声明及说明368机械设备行业深度TablePageTop图38工业激光器主要分类方式28图39不同增益介质激光器的特点29图40不同激光器在工业激光器中的占比29图41光按波长分类及金属对不同波长的光的吸收率29图42激光器按输出频率的分类及其适用的领域30图432014-2021全球光纤激光器市场规模31图442014-2021中国光纤激光器市场规模31图452018-2021中国光纤激光器市场竞争格局31图462014-2019我国激光器整体国产替代比例32图472018-2021我国国产光纤激光器出货量占比32图48超快激光器与纳秒激光器加工效果对比32图49脉冲宽度与加工速度及加工质量的关系32图502015-2021中国超快激光器出货量34图512016-2020中国及全球超快激光器市场规模34图522021中国超快激光器下游应用占比35图532021中国超快激光器市场国产进口格局35图54激光切割运控系统在切割流程中的作用36图55中低功率激光切割系统市占率36图56高功率激光切割系统市占率36图57中国激光切割运控系统市场规模37图58激光切割头外观结构图38图59激光焊接头内部结构图38图602016-2022中国激光切割头需求量38图612016-2022中国激光切割头市场空间38图62主要激光切割头厂商代表产品39图63激光切割设备结构图40图642011-2022中国激光设备市场规模及增速40图652016-2021中国激光加工设备产量41图662021年中国激光加工设备产量结构41图67激光器价格的下降带动设备价格持续降低41图68中国激光加工设备终端应用占比41图692021年中国激光加工设备主要厂商市场份额42图702017-2022激光加工机床进出口金额43图712017-2022进出口激光加工机床平均单价43图72主要激光企业2010年以来的并购情况43图73II-VIIPG和TRUMPF的激光业务垂直整合之路44图742013-2021我国激光切割机销量与金属成形机床产量情况45图75近年商业激光切割机最高功率演变46图76不同功率激光切割机对碳钢的切割速度46图772016-2021我国不同功率激光切割设备销量47图782013-2022中国激光切割设备市场规模47图79动力电池中使用的激光加工技术48图80光伏电池制造中使用到的激光加工技术49图812011-2030全球及中国光伏新增装机及预测50图822021-2030不同光伏电池市场占比预测50请务必阅读正文后的声明及说明468机械设备行业深度TablePageTop图83工业中主要使用到的焊接技术51图842011-2021中国激光加工技术专利申请数量51图852017-2022中国激光焊接成套设备销售收入52图862017-2022中国激光焊接设备市场规模52图87激光焊接在一汽大众和北京奔驰车身制造中的应用53图88中国手持激光焊机产量及单价变化趋势55图89手持激光焊机便携度高55图902016-2022中国工业清洗市场规模及预测55图91激光清洗与其他工业清洗方式对比56图92中国各类3D打印设备市场占比59图93中国工业级3D打印应用领域占比59图942001-2021全球增材制造产业产值59图952018-2021长光华芯营收组成60图96长光华芯近年营收及盈利情况60图97IPG和锐科的光纤激光器功率进化史61图982016-2021柏楚电子与激光加工产业链其他企业毛利率对比62图992017-2021各激光加工设备公司研发投入及占营收之比63图1002017-2022海目星各业务占比64图1012017-2022海目星营收及同比增速64图1022017-2022铂力特营收及存货情况65图1032016-2022铂力特毛利率和净利率情况65表1激光诞生大事记6表22010年美国GDP中50与激光技术相关9表32006年以来国家层面支持激光加工设备产业的相关政策全览10表4我国激光加工设备产业链内上市公司情况13表5曾受美国制裁的中国激光加工企业18表6激光加工设备产业链主要厂商20表7国内工业激光器上市公司主要的泵浦源激光芯片国外供应商23表8工业用半导体激光泵浦源及高功率激光芯片市场规模测算24表9主要超快激光器厂商产品性能对比33表10不同切割方式对比45表11不同切割方式成本对比46表12未来3年PERCTOPConHJT和IBC光伏电池全球新增产能测算50表13未来3年光伏激光加工设备市场测算50表14车身电阻点焊与激光飞行焊效益对比53表15手持激光焊与手工电弧焊对比54表16MicroLED巨量转移技术对比57表17增材制造工艺类型58表18主要激光器公司激光元器件自制情况61请务必阅读正文后的声明及说明568机械设备行业深度TablePageTop1从科学设想到星火燎原激光的前世今生1917年爱因斯坦从理论上指出当光与物质相互作用时除了吸收和自发辐射之外还存在第三种过程受激辐射不过爱因斯坦并没有想到利用受激辐射来实现光的放大因此在爱因斯坦提出受激辐射理论后的许多年内这个理论并没有太多运用1954年基于受激辐射理论美国科学家汤斯发明了微波激射器MicrowaveAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiationMASERMASER可以产生放大的微波束但一方面由于MASER产生的微波束不够稳定另一方面受限于微波自身的性质使得MASER至今仅在天文领域得到少量应用1960年美国科学家梅曼利用一个高强的螺旋形闪光灯管作为泵浦源红宝石作为增益介质并通过在红宝石两侧镀银及一侧开孔使其内部产生谐振腔首次制成了光波激射器LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiationLASERLASER能够发出受激辐射放大的光波这种光波后被我国科学家钱学森译为激光泵浦源增益介质谐振腔至今仍是激光器的核心构成红宝石激光器的发明标志着激光时代的到来此后数年间科学家又尝试用不同的增益介质研制出了各类不同的激光器激光开始登上历史舞台图1世界上第一台激光器及其结构数据来源中科院物理所公开资料东北证券表1激光诞生大事记时间事件爱因斯坦建立光电学说并在此后提出光除了具有波动性质以外也具有1905年粒子性质这就是著名的光的波粒二象性1917年爱因斯坦提出光受激辐射的概念激光的理论雏形初显兰姆和雷瑟夫指出通过粒子数反转可以产生受激辐射激光理论的研究开1947年始突破贝尔实验室的汤斯通过气体放电激发氨分子并将激发态的氨分子注入微1954年波谐振腔中实现粒子数反转制成了首台MASER汤斯和肖洛合作撰写的InfraredandOpticalMASERs在PhysicalReview1958年上发表第一次从理论上预言了激光的可行性1960年梅曼使用红宝石作为增益介质研制出了世界首台激光器数据来源公开资料东北证券请务必阅读正文后的声明及说明668机械设备行业深度TablePageTop激光与原子能计算机半导体并称为二十世纪四大发明作为世纪之光激光甫一出现便迅速得到运用激光最初被应用于医疗领域用来进行一些较为精密的手术治疗后来又被应用到测距扫码器打印机等作为最早发明激光的国家美国为激光技术的研究投入了大量的资源这一方面是因为其过去与苏联冷战促使其研制激光武器另一方面是因为其保持世界科技领先的战略思想早在1986年美国用于激光技术研究与发展费用就高达17亿美元一定程度上加快了激光技术的发展为什么激光如此有用这主要得益于激光的三大特性即单色性方向性相干性正是因为这三大特性使得激光可被聚集成非常小的光斑获得极高的功率密度这种功率密度极高的光很快被工业界注意到而激光大放异彩正是始于其被应用于制造业中从20世纪60年代开始各种激光加工技术如激光切割激光钻孔激光打标激光焊接等不断发展成熟显著提高了工业界的材料加工水平图2激光的三大特性数据来源基恩士官网东北证券图3激光技术在工业领域的应用不断深化数据来源公开资料东北证券请务必阅读正文后的声明及说明768机械设备行业深度TablePageTop激光技术自身也仍然在持续发展不断突破科学边界在激光诞生后的60年间一共有12项诺贝尔物理学奖与诺贝尔化学奖与激光技术直接相关这充分体现出了激光技术在推动基础科学研究与促进科学技术进步方面发挥着不可替代的作用图4历年与激光技术相关的诺贝尔奖数据来源公开资料东北证券在激光技术发展初期由于激光器功率普遍较低激光主要被用于通信领域和光储存领域LaserFocusWorld数据显示2009年激光器在通信和光储存领域的应用占比达到552而材料加工仅占257随着高功率激光器技术的不断突破激光越来越多地被运用到材料加工领域2020年激光的下游应用中材料加工与光刻占比达到396其中光刻实质上属于材料加工的一种形式2016年以来激光在材料加工领域的应用始终占有着40左右的比例显示出材料加工已取代通信与光储存成为激光最重要的应用领域图52020年全球激光器下游应用市场占比图6材料加工始终是激光最大的应用领域娱乐显示仪器与传感100与打印38器126191821202280876212138医疗与美容材料加工与6034332857光刻39627124540科研与军事20394245406396138020162017201820192020通信与光储材料加工与光刻通信与光储存科研与军事其它存245数据来源中国激光产业发展报告东北证券数据来源StrategiesUnlimitedLaserMarketsResearch中国激光产业发展报告东北证券请务必阅读正文后的声明及说明868机械设备行业深度TablePageTop我们将用于材料加工中的激光设备定义为激光加工设备LaserMaterialProcessingSystemOptechConsulting从1986年起对全球激光加工设备市场规模进行追踪其最新数据显示2021年全球激光加工设备市场规模达到213亿美元2011-2021间10年CAGR达792016-2021间5年CAGR达111进一步考虑到随着激光技术的逐渐成熟激光加工设备单机价格近年存在大幅降低的情况因此设备出货量的增速应高于市场规模的增速充分体现出激光加工设备在制造业中加速渗透的态势图72011-2022年全球激光加工设备市场规模25040200302015010100050-100-2020112012201320142015201620172018201920202021E2022E市场规模亿美元YOY数据来源OptechConsulting东北证券激光加工技术正不断扩展应用场景而激光加工技术的重要性恰恰体现在于其对下游产业的带动作用据美国科学和技术政策办公室统计美国2010年GDP的50约750万亿美元与激光在相关领域的市场应用及不断拓展相关其中与激光在交通运输以及制造业中扩展相关的GDP达到1万亿美元如今大到飞机小到芯片都离不开激光加工技术经过60年的发展激光从最初的星星之火渐成燎原之势表22010年美国GDP中50与激光技术相关主要激光光源设备扩展领域对应GDP万亿美元半导体激光器光纤激光器信息计算机远程商务光纤通讯4CO2激光器光纤激光器准分子激光器交通运输工业制造1固态激光器准分子激光器超快激光器生物技术人类健康医学诊疗25数据来源未来智库东北证券请务必阅读正文后的声明及说明968机械设备行业深度TablePageTop2乘时代东风而起激光助力中国制造业转型升级激光加工技术作为当今世界最先进的制造加工技术之一其发展水平直接体现出一个国家制造业的实力欧美主要发达国家均十分重视激光加工产业的发展已形成了较为成熟的产业链诞生了以德国通快TRUMPF美国阿帕奇IPG相干Coherent贰陆II-VI恩耐nLIGHT瑞士百超Bystronic意大利普瑞玛Prima等为代表的国际激光巨头1961年长春光机所研制成功了我国第一台红宝石激光器仅比美国晚一年但此后产业化进程较为缓慢1971年世界范围内首次出现1000W商用二氧化碳激光器上世纪70年代末期中国首次直接进口激光器此后在国外厂商的技术垄断下中国激光器长期依赖进口技术更是落后于世界1990年就已经在发达国家实现商业化的光纤激光器直到2005年才有国内厂商进入市场进入新世纪激光加工技术精度高速度快变形小无材料损耗易于自动化集成等优点日益凸显符合智能制造与绿色制造等先进制造大趋势在新的时代背景下中国制造业的转型升级刻不容缓激光加工产业则是推动这一进程的重要引擎21政策利好频出四大产业集群规模初显我国制造业正处于由大变强的关键阶段只有抓住工业40的契机推动制造业向高端制造和智能制造转型才能始终保持国际竞争力激光加工设备产业是先进制造的典型代表契合国家发展战略国家不断出台相关政策对行业的发展进行支持以2006年我国发布国家中长期科学和技术发展规划纲要2006-2020年首次将激光技术列为我国重点发展的前沿技术为起点国家在在政策上给予激光产业发展的支持力度逐年增强从历年政策来看我国不仅注重激光技术的突破也注重激光对下游产业的带动作用致力打造完善的产业链与规模化的产业集群表32006年以来国家层面支持激光加工设备产业的相关政策全览颁布时间发布机构政策名称主要内容国家中长期科学2006年将激光技术列为我国未来15年重点发展的八项前沿技术之一并在科国务院和技术发展规划纲2月技投入金融税收等方面提供支持要2006-20202009年国家火炬计划优科技部将激光器和特种光纤等列入国家火炬计划优先发展技术10月先发展技术领域关于加快培育和2010年规划提到掌握战略性新兴产业核心技术提出发展激光应用及相关国务院发展战略性新兴产10月产业业的决定优先发展的高技2011年国家发展和改术产业化重点领域将激光加工技术及设备列入先进制造领域进行优先发展重点发展6月革委员会指南子基础材料和关2012年提出重点发展大功率半导体激光器高功率气体激光器光纤激光器工信部键元器件十二2月紫外激光器五规划国家高技术研究面向我国对高性能和大功率激光器的迫切需求研究基于新型光纤结构2013年发展计划863计的超窄线宽超低噪声单频光纤激光器高端光纤激光器关键功能器件科技部4月划以及国家科技等关键技术研制8-10千瓦量级高功率和高能量的光纤激光器在典支撑计划制造领域型应用领域实现高端光纤激光器的应用示范攻克金属UV-LIGA紫请务必阅读正文后的声明及说明1068机械设备行业深度TablePageTop2014年度备选项目外光-光刻电铸成型的设计制造关键技术飞秒激光脉冲序列微纳加工征集指南的关键工艺技术及系统集成技术研发飞秒激光脉冲序列微纳加工装备和批量化微型金属惯性开关与安保机构产品支撑我国高端装备发展2006-2020年国2013年激光列为重点发展的高新技术和关键支撑技术明确光纤激光器及激光国务院家科技中长期发展9月应用产业属于国家重点支持项目规划国家增材制造产加快发展增材制造装备及核心器件激光电子束高效选区熔化大型整2015年工信部业发展推进计划体结构件激光及电子束送粉送丝熔化沉积等增材制造装备高光束质2月2015-2016年量激光器及光束整形系统大功率激光扫描振镜等围绕重点行业转型升级和新一代信息技术智能制造增材制造新材2015年料生物医药等领域创新发展的重大共性需求形成一批制造业创新中国务院中国制造20255月心工业技术研究基地重点开展行业基础和共性关键技术研发成果产业化人才培训等工作中国制造2015年将激光车载雷达系统激光遥感探测技术激光微孔成型激光复合焊工信部2025重点领域技9月接等新技术新产品列入国家战略计划术路线图半导体大功率高速激光器大功率泵浦激光器超高速半导体激光器科技部财政2016年高新技术企业认调制器等设计制造与工艺技术高速PIN和APD模块阵列探测部国家税务1月定管理办法器光发射及接收模块非线性光电器件等设计制造与工艺技术属于总局国家重点支持的高新技术领域2016年国家重点基础研科技部明确将激光器的研制列入国家重点基础研究发展计划2月究发展计划2016年十三五国家国务院要加快研制具有自主知识产权的大功率光纤激光器8月科技创新规划面向新能源航空航天等领域国家重大需求和新型功能器件制造建立2017年度增材制超快激光与材料相互作用多尺度理论与观测体系从电子层面理解光场2016年科技部造重点专项项目申调控下微纳加工的新现象和新效应研究超快激光时域空域分布对电10月报指南子动态和材料性质调控的加工新原理新方法及其前沿应用设计和加工若干具有重大应用前景的新型微纳功能器件十三五国家研制推广使用激光等主流增材制造工艺装备加快研制高功率光纤激光2016年国务院战略性新兴产业发器扫描振镜动态聚焦镜及高性能电子枪等配套核心器件和嵌入式软11月展规划件系统提升软硬件协同创新能力战略性新兴产业2017年重点产品和服务指战略性新兴展业重点产品高性能激光器准分子激光退火设备半导发改委1月导目录2016体激光器件光纤激光器件固态激光材料稀土激光晶体版面向航空航天高端装备电子制造新能源新材料医疗仪器等战十三五先进2017年略新兴产业的迫切需求实现高端产业激光制造装备的自主开发形成科技部制造技术领域科技5月激光制造的完整产业体系促进我国激光制造技术与产业升级大幅提创新专项规划升我国高端激光制造技术与装备的国际竞争力科学技术部联合教育部中十三五国家产业转型升级方面要围绕网络协同制造3D打印和激光制造云计算2017年国科学院国基础研究专项规和大数据重点基础材料与先进电子材料研究等基础研究解决产业共6月家自然科学基划性关键技术基础问题为培育战略性新兴产业提供科学支撑金委员请务必阅读正文后的声明及说明1168机械设备行业深度TablePageTop高端智能再制造2017年工业和信息化在再制造产业发展过程中高端化智能化的生产实践不断涌现激光行动计划2018-10月部熔覆3D打印等增材技术在再制造领域应用广泛2020年工业和信息化提升高光束质量激光器及光束整形系统高品质电子枪及高速扫描系增材制造产业发2017年部发展改革统大功率激光扫描振镜动态聚焦镜等精密光学器件高精度阵列式展行动计划12月委等十二部门喷嘴打印头喷头处理器存储器工业控制器高精度传感器数模2017-2020年联合模拟转换器等器件质量性能为全面贯彻落实党的十九大精神深入实施创新驱动发展战略国家知知识产权重点支2018年国家知识产权识产权局确定了62项细分领域明确了对包括激光制造大功率激光持产业目录20181月局材料激光增材制造熔覆喷头等核心部件在内的相关领域进行知识产权年本的支持高效配置知识产权资源加强从0到2020年科技部发改要实现从0到1的原创性突破重点支持人工智能网络协同制造3D1基础研究工1月委教育部等打印和激光制造等重大领域进行关键核心技术突破作基础电子元器件2021年重点发展高速光通信芯片高速高精度光探测器高速直调和外调制激工信部产业发展行动计划1月光器高速调制芯片高功率激光器等2021-2023年2021年发改委工信十四五智能大力发展智能制造装备包括激光电子束高效选区熔化装备激光选区12月部等制造发展规划烧结成形装备等增材制造装备超快激光等先进激光加工装备数据来源金橙子招股说明书德龙激光招股说明书政府官网东北证券目前我国激光产业已形成珠三角地区代表城市深圳广州等长三角地区代表城市苏州上海等华中地区代表城市武汉长沙等和环渤海地区代表城市北京沈阳等四大产业集群全国共有规模以上产业园区54个其中珠三角地区11个长三角地区9个华中地区9个环渤海地区20个2021年四大产业集群的激光产业总产值占全国之比超过80图82021年中国激光产业区域产值分布25012350亿元17亿元环渤海地区长三角地区450亿元22华中地区珠三角地区650亿元32其他地区350亿元17数据来源前瞻产业研究院东北证券再具体到地方产业政策上四大产业集群地区的主要省市均出台了相关政策支持激光产业发展湖北省对激光产业链2025年有明确的收入指标提出到2025年东湖科学城规模以上激光企业产值达到1000亿元带动激光产业链上下游企业总收入超过5000亿元广东省浙江省河北省等主要聚焦于发展激光加工设备北京请务必阅读正文后的声明及说明1268机械设备行业深度TablePageTop市山东省湖北省做出了对发展激光器的规划上海市江苏省湖南省则重点发展激光器芯片特种光纤等光电元器件图9十四五期间主要省市最新激光加工产业发展政策概览数据来源前瞻产业研究院各省市政府官网东北证券据企查猫数据在一系列政策利好推动下截至2022年10月全国从事激光相关业务的企业已超过5万家激光加工产业的资本化也在如火如荼进行当前国内处于激光加工设备产业链内的上市公司已达20家而在2006年激光技术被列为重点发展的前沿技术之前仅华工科技和大族激光两家上市公司从锐科激光2018年6月上市开始最近短短4年间新上市公司达13家此外还有逸飞激光宏石激光森峰科技波长光电等公司正在冲刺IPO充分体现出了激光加工设备产业快速发展的态势表4我国激光加工设备产业链内上市公司情况总市值上市时间公司简称股票代码所在城市主营业务亿元激光打标机激光焊接机激光切割机激光全息防伪2000-06-08华工科技000988SZ武汉市1663产品传感器光通信器件等激光打标机激光焊接机激光切割机激光清洗机2004-06-25大族激光002008SZ深圳市2666激光器光纤及泵浦源等2008-03-19福晶科技002222SZ福州市664各类激光及光学晶体元器件2011-03-03亚威股份002559SZ扬州市399激光切割机剪板机数控机床折弯机等2016-04-19维宏股份300508SZ上海市229工业运动控制系统包括激光加工控制系统2017-03-10光库科技300620SZ珠海市614光通讯器件光纤激光器件等连续光纤激光器准连续光纤激光器脉冲光纤激光2018-06-25锐科激光300747SZ武汉市1385器直接半导体激光器超快激光器等2018-07-20长飞光纤601869SH武汉市1691各类光纤光缆2019-05-17帝尔激光300776SZ武汉市1924光伏激光加工设备FPC陶瓷激光加工设备等请务必阅读正文后的声明及说明1368机械设备行业深度TablePageTop2019-08-08柏楚电子688188SH上海市2975各类激光加工控制系统固体激光器光纤激光器激光划线机激光调阻机2019-10-31杰普特688025SH深圳市401光通信器件等YAG激光器半导体激光器复合激光器各类锂电2020-06-22联赢激光688518SH深圳市800池装配线及激光焊接系统等IC封装激光切割设备激光打标机钣金激光切割2020-09-09海目星688559SH深圳市1075机激光清洗设备OLED激光钻孔设备等2021-07-01利元亨688499SH惠州市1355各类自动化生产线多种激光焊接机激光清洗机等2021-07-06英诺激光301021SZ深圳市383纳秒固体激光器MOPA光纤激光器超快激光器等2021-12-24炬光科技688167SH西安市846激光元器件半导体激光器泵浦源等2022-04-01长光华芯688048SH苏州市1252各类激光器芯片光通信芯片直接半导体激光器等FPCPCB激光加工设备LEDOLEDMiniLED激光加2022-04-29德龙激光688170SH苏州市481工设备半导体激光加工设备超快激光器等激光加工控制系统激光精密加工设备激光系统集成2022-10-26金橙子688291SH北京市268硬件振镜等数据来源Wind各公司官网东北证券总市值截至2022年12月25日22先进制造大势所趋激光加工顺应时代221制造业是立国之本先进制造景气度长期向好全局来看制造业是立国之本强国之基制造业高质量发展是我国经济高质量发展的重中之重国家统计局数据显示2021年我国制造业增加值达到98制造业增加值占GDP比重达到274规模达到423万亿美元连续12年位居世界首位此外近年来我国高技术制造业包含计算机及办公设备制造业电子及通信制造业航空航天器及设备制造业医药制造业发展迅速占规模以上工业增加值的比重逐年上升2020年和2021年比重均超过15表明我国制造业产业结构不断优化升级从宏观经济指标来看PMI指数经历了今年3月以来上海疫情和全国限电等不利因素扰动后在9月重回荣枯线以上而制造业固定资产投资完成额在2020年疫情初期出现较大幅度的下降后2021年以来始终维持在较高增速水平这些均表明制造业整体景气度呈现复苏态势此外高技术制造业PMI指数在大部分时间均高于PMI指数且无惧外部不利因素扰动长期处于荣枯线以上表明我国先进制造景气度持续向好图102016-2021年中国制造业增加值及占GDP比图112016-2021年中国高技术制造业增加值占比4529403016015115142807281127172740150144352813926203140261272513012442323873853463822412015315110122051000209020162017201820192020202180中国制造业增加值万亿美元占GDP比重201620172018201920202021数据来源国家统计局东北证券数据来源国家统计局东北证券请务必阅读正文后的声明及说明1468机械设备行业深度TablePageTop图12PMI及高技术制造业PMI指数变化605550荣枯线45403530PMIPMI高技术制造业数据来源Wind东北证券图13制造业固定资产投资完成额累计同比变化50403020100-10-20-30-402016-32016-62016-92017-32017-62017-92018-32018-62018-92019-32019-62019-92020-32020-62020-92021-32021-62021-92022-32022-62022-92016-122018-122019-122020-122021-122017-12数据来源Wind东北证券将国内激光加工产业链内上市公司纳入激光加工设备板块并将激光加工设备板块近3年营收同比增速与SW机械设备板块和全部A股进行对比可以看出激光加工设备板块在大部分时间里均保持了相对较高的营收增速行业成长性凸显图14近三年不同板块单季营收同比增速对比120100806040200-20-40激光加工设备SW机械设备全部A股数据来源Wind东北证券请务必阅读正文后的声明及说明1568机械设备行业深度TablePageTop相比于传统的机床加工激光加工是一种柔性化的加工技术其先进性主要在体现其易于与精密机械精密测量技术和电子计算机相结合进而能够与工业机器人等进行集成实现高度自动化和智能化从而大幅提高加工精度与加工效率激光加工设备的发展与工业机器人的发展有密切联系由于激光加工设备的相关统计数据不够完善可以从工业机器人产业的发展态势一窥国内先进制造发展的整体情况中国是世界上工业机器人产业发展最为迅猛的国家根据国际机器人联合会IFR数据2021年我国新安装工业机器人数量已超过世界其它国家总和达268万台2016-2021年间我国新安装工业机器人数量CAGR达到23大幅领先制造强国日本德国美国韩国然而虽然近年我国工业机器人产量呈现高速增长态势2021年已达318万台但是工业机器人长期以来贸易逆差的情况并未发生改变2021年达到119亿美元这主要是由于在高端工业机器人方面我国依然依赖进口根据IFR数据2021年我国出口工业机器人平均单价仅063万美元但进口工业机器人平均单价达到134万美元超过出口单价的2倍高端装备的发展依然任重道远图152016-2021年新安装工业机器人数量图16不同国家新安装工业机器人数量5年CAGR30268268252324324324925202072162017815156155148151097410532500-5201620172018201920202021-10-6中国其它国家单位万台中国日本德国美国韩国数据来源IFR东北证券数据来源IFR东北证券图172016-2021年我国工业机器人产量图18我国工业机器人长期处于贸易逆差状态单位万台进口金额-出口金额亿美元35318141193012112252151088758020872148151141276106545200201620172018201920202021201620172018201920202021数据来源国家统计局东北证券数据来源IFR东北证券请务必阅读正文后的声明及说明1668机械设备行业深度TablePageTop222跨过刘易斯拐点工程师红利赋能中国先进制造改革开放以来中国经济虽然快速增长但长期依赖廉价劳动力带来的人口红利制造业也多集中在中低端领域有关报导显示2010年左右中国迎来刘易斯拐点在这以后人口红利逐渐消失劳动力由过剩转向短缺保持经济持续增长将更多依赖于技术进步与科技创新制造业则需要由劳动密集型产业向技术密集型产业转移我国高等教育已全面铺开据PhotonicsViews报导目前中国每年新产出大约600万名工程师这一数字是美国的6倍当前中国拥有世界上最庞大的科研人员队伍和工程师队伍这是发展技术密集型产业的基石根据国家统计局社科文司统计数据中国创新指数常年保持稳定增长但具体到指标上仍有强弱之分其中与科学技术人员相关性较强的创新产出指数在2010年之后明显呈现加速增长的态势而与科技成果转换相关性较强的创新成效指数增长率则基本维持不变表明我国人员和技术的储备较为充足而技术产业化则是今后的突破点激光加工设备产业是典型的技术密集型产业也是高新技术中产业化较为成熟的一个领域发展过程中将充分受益于中国的工程师红利有助于在研发-生产-销售-服务全环节打造完备的生态链图192005-2020年中国创新指数及分领域指数350300250200150100500中国创新指数创新环境指数创新投入指数创新产出指数创新成效指数数据来源国家统计局东北证券223中国激光加工产业迎来发展机遇期工业是中国激光下游应用占比最高的领域2021年达到了62激光加工设备产业是激光技术发展中受益最大的领域中国是全球最大的激光加工设备市场根据OptechConsulting统计2021年中国激光加工设备市场占全球之比达到35远超美国和欧洲请务必阅读正文后的声明及说明1768机械设备行业深度TablePageTop图202021年中国激光下游应用分布图212021年全球激光加工设备市场区域分布547303522621619工业IT通讯商务科研医疗中国欧洲美国其他数据来源PhotonicsViews东北证券数据来源OptechConsulting东北证券随着中国高端产品市场不断突破以及工业互联网逐渐兴起激光加工设备的集成平台将在中国工业领域扮演愈发重要的角色但同时我国激光加工设备所需的激光芯片特种光纤激光头运控系统等核心零部件依然部分依赖进口国内整体工业体系发展的基础薄弱导致国产产品在耐用性性能稳定性以及大规模工业生产水平上与国际发达国家还有差距核心竞争力缺乏也使得产品同质化严重一些领域的激光企业陷入了漫长的价格战蚕食了企业利润空间对产业长期发展较为不利此外美国在高科技领域对我国的制裁持续加码多家激光企业曾被美国列入制裁名单也一定程度上考验着国内供应链在新的历史时期机遇与挑战并存随着我国制造业整体水平提升以及市场逐步出清我国激光加工设备产业将具备长期向好的趋势在先进制造领域大有可为表5曾受美国制裁的中国激光加工企业时间公司被列入清单无锡恒领科技有限公司湖南大科激光有限公司20221007未经证实清单宁波大艾激光科技有限公司武汉聚合光子技术有限公司广州海目星激光科技有限公司20220208未经证实清单济南邦德激光股份有限公司20210709武汉锐科光纤激光技术股份有限公司实体清单数据来源公开资料东北证券请务必阅读正文后的声明及说明1868机械设备行业深度TablePageTop3国产替代加速全产业链自主可控可期31激光加工设备产业链梳理以激光加工设备为产品的视角来看激光加工产业链的上游主要为光学元器件包括激光二极管泵浦源主要构成激光晶体固体激光器增益介质有源光纤光纤激光器增益介质光纤光栅用作谐振腔合束器准直镜多用于CO2激光器等中游的激光器厂家将各种光学元器件进行组装制造出激光器除激光器外将激光加工头和运控系统纳入中游范畴以人体类比激光加工设备激光器为激光加工设备之心提供能量来源运控系统为激光加工设备之脑指挥设备的动作激光加工头为激光加工设备之手进行具体的加工操作下游的激光加工设备厂商将激光器激光头运控系统以及一些机械和电气辅助部件进行集成即制造出了不同种类的激光加工设备这些激光加工设备最终被各个领域的客户使用以生产出面向消费者的终端产品图22激光加工设备产业链数据来源中国激光产业发展报告互联网资料东北证券请务必阅读正文后的声明及说明1968机械设备行业深度TablePageTop我国的激光加工企业主要集中在下游设备端尤其是通用激光加工设备参与玩家数量很多这是因为以激光切割机和激光打标机为代表的通用激光加工设备技术已经发展较为成熟下游厂商只需进行简单的系统集成即可产出设备进入门槛相对较低而在技术壁垒更高的光学元器件激光器运控系统和激光加工头领域国内参与厂商则相对较少国外激光加工设备产业经过了较长时间的发展整体格局更为集中产业链各环节份额均集中于少数厂商表6激光加工设备产业链主要厂商产业链位置产品代表厂商福晶科技长飞光纤武汉睿芯锐科子公司nLIGHT光学材料晶体光纤等IPGNufernCoherent子公司Corative大族子公司等上游长光华芯炬光科技光库科技福晶科技腾景科技武汉光学元器件激光二极管合束器等锐晶星汉激光凯普林光电CoherentIPGnLIGHTLumentumDILAS等锐科激光创鑫激光杰普特英诺激光IPGTRUMPF激光器Lumentum等中游柏楚电子维宏股份奥森迪科金橙子PABeckhoff运控系统SIEMENS等激光加工头柏楚电子上海嘉强深圳万顺兴TRUMPFLTPrecitec等通用激光加工设备激光切割机激光打大族激光华工科技亚威股份逸飞激光宏石激光奔腾下游标机等激光邦德激光TRUMPFPrimaBystronic等行业专机锂电池光伏消费电子等大族激光海目星帝尔激光联赢激光德龙激光等数据来源各公司官网东北证券32上游光学材料及元器件根据国内激光器上市公司披露的数据直接材料成本占光纤激光器成本之比在80以上占固体激光器成本之比在70以上创鑫激光主要生产光纤激光器其在招股说明书中披露了2016-2019H1公司1000W连续光纤激光器直接材料成本构成数据综合该时间段数据计算出各部分成本占比其中光学类原材料占直接材料的比值接近80而泵浦源和有源光纤的成本占比分别为4782和1436是光纤激光器主要的材料成本来源图23创鑫1000W连续光纤激光器材料成本构成数据来源创新激光招股说明书东北证券请务必阅读正文后的声明及说明2068