激光设备产业增长空间大多点开花

一、行业短期随制造业周期波动，长期持续渗透推动规模增长

（一）激光产业链及相关上市公司
激光产业链情况：激光产业链上游是利用半导体材料、高端装备以及相关的生产辅料制造的激光芯片、光电器件等，是激光产业的基石。

产业链中游是利用上游激光芯片及光电器件、模组、光学元件等进行各类激光器的制造与销售；下游为激光设备集成商，产品最终应用于先进制造、医疗健康、科学研究、汽车应用、信息技术、光通信、光存储等众多领域。

激光行业发展历程：
1917年，爱因斯坦提出受激辐射概念，之后的40年时间激光技术在理论上逐步走向成熟；
1960年第一台红宝石激光器诞生，之后各类激光器层出不穷，行业进入应用拓展阶段；
20世纪后，激光行业进入快速发展阶段，根据《中国激光产业发展报告》，2010-2020 年中国激光设备市场规模由97亿元增长至692亿元，CAGR约21.7%。

（二）短期随制造业周期波动，长期看渗透率提升和新应用拓展

1、激光行业下游分布广，短期随制造业波动
激光行业短期景气度与制造业相关度高。
激光设备的需求来自于下游企业的资本开支，受企业资本开支能力和意愿影响，具体影响因素包括企业利润、产能利用率、企业外部融资环境、对行业未来前景的预期等。

同时激光设备是典型的通用设备，下游广泛分布于汽车、钢铁、石油、造船等多个行业，激光行业整体景气度与制造业相关度较高。

从行业历史波动看，激光行业经历了 2009Q3-2010Q2，2017Q1-2018Q1 两轮大幅度的增长，主要与制造业周期和终端产品创新周期相关。

目前制造业周期处于景气阶段，工业机器人、金属切削机床等销量保持在较高水平，激光行业处于需求旺盛阶段。

制造业后半年或将维持平稳，激光行业景气度有望延续。
2021年9月制造业PMI为49.6，历经18个月的扩张后首次跌破荣枯线，反映制造业景气度整体回落。

往前看，地方专项债加快发行叠加海外疫情因素支撑出口需求，后半年制造业景气度仍具备支撑，或将维持平稳扩张态势。

2、长期看渗透率提升和新应用拓展
激光加工在加工效率和质量上优势明显，制造业转型升级推动行业发展。激光加工是将激光 聚焦于被加工物体上，使物体加热、融化或气化，从而达到加工目的。

与传统加工方式相比，激光加工具备三大主要优势：

（1）可以通过软件控制激光加工轨迹；
（2）激光加工的精密度极高；
（3）激光加工属于非接触加工，可以减少切割材料损耗，并且加工质量更好。

激光加工在加工效率、加工效果等方面表现出明显的优势，并且符合智能制造的大方向，制造业转型升级推动光加工对于传统加工的替代。

以激光切割设备为例，渗透率提升带动市场规模持续增长，2013-2019 年激光切割设备 CAGR 为 26%。

随着生产的发展和新工艺的应用，零件形状越来越复杂，对切割质量和切割工艺规范的选取提出了更高要求，比如拼焊工艺要求板厚 1mm 左右的镀锌板焊接前间隙不大于 0.05mm，这对切割后的表面粗糙度、挂渣程度和直线度都提出了极高的要求。

在制造业转型升级的背景下，激光切割市场快速发展，根据 Ofweek 产业研究院数据，2013-2019 年中国激光切割设备市场规模由 66 亿元增长至 266 亿元，CAGR 为 26.15%。

根据《中国激光产业发展报告》， 2013-2020年我国激光切割机销量由0.3万台增长至5.5万台，占金属切削机床年产量的比例由0.4%提升至12.3%，目前激光切割的渗透率不高，仍具备较大提升空间。

新应用拓展，持续拓宽激光赛道。
激光技术最显著的特征是对其他技术具有广泛的渗透性，可与其他众多技术融合、孕育出新兴技术和产业，从而使激光加工在更多领域替代传统机械加工。

近年来，随着技术发展以及激光器价格下降，激光清洗、激光熔覆等市场在商用道路上快速发展，此外增材制造等领域也蕴含巨大增长空间。

（三）激光技术与行业发展趋势
激光发光原理：
激光是指窄幅频率的光辐射线通过收集反馈共振与辐射放大，产生的准直、单色、相干的定向光束。

激光器是产生激光的核心装置，主要由激励源、工作介质、谐振腔三部分组成，工作时激励源作用于工作介质之上，使多数粒子处于高能级的激发态，形成粒子数反转，之后光子入射，高能级粒子跃迁到低能级，并发射大量与让入射光子完全相同的光子。

传播方向与谐振腔横轴线不同的光子将逃逸出腔体，方向相同的光子则在谐振腔内往返，使受激辐射过程持续下去，并形成激光光束。

工作介质：
也称为增益介质，是指用来实现粒子数反转并产生光的受激辐射放大作用的物质，工作介质决定了激光器能够辐射的激光波长，根据形态的不同可分为固体（晶体、玻璃）、气体（原子气体、离子气体、分子气体）、半导体和液体等介质。

泵浦源：
对工作介质进行激励，将激活粒子从基态抽运到高能级，以实现粒子数反转，从能量的角度看，泵浦过程就是外界提供能量（如光、电、化学、热能等）给粒子体系的过程。

可分为光学激励、气体放电激励、化学机理、核能激励等。

谐振腔：
最简单的光学谐振腔是在激活介质两端恰当地放置两个高反射率的反射镜，其中一块是全反射镜，将光全部反射回介质中继续放大；另一块是部分反射、部分透射的反射镜，作为输出镜。按照能否忽略侧面边界，谐振腔分为开腔、闭腔以及气体波导腔。

行业技术发展趋势：高功率、窄脉宽、短波长。
在中国制造业转型升级不断深化的背景下，产品和零件加工逐渐趋向精密化、微型化，激光技术也不断向高功率、窄脉宽、短波长方向发展，更高的功率可以提高加工速度，优化加工效率；更窄的脉宽可以降低加工损伤，提升加工质量；更短波长可以使加工产生更小的光点，提供较高的分辨率，提高加工精度。

二、激光设备：潜在增长空间大，下游多点开花加快行业发展

（一）激光加工设备千亿市场，市场格局较为分散
全球激光加工设备市场规模约 1200 亿元，中国激光设备市场规模近 700 亿元，其中工业领 域市场规模 432 亿元。

根据 Optech Consulting 数据，2020 年全球激光加工设备市场规模为 174 亿美元，2009-2020 年 CAGR 约为 11.4%；根据《中国激光产业发展报告》，2020 年中国激光设备市场规模为 692 亿元，2010-2020 年 CAGR 约 21.7%，其中工业是主流应用，2020 年中国工业激光设备市场规模为 432.1 亿元，占比约 63%。

中国是全球最大激光市场，按照 2020 年激光加工设备销售额和当年平均汇率计算，2020 年全球激光加工设备市场规模为 1200 亿元，中国激光加工设备在全球的市场份额约为 36%。

市场格局：
2020 年大族激光来自激光设备的营业收入为 90.29 亿元，市场份额为 13.05%；华工科技激光设备相关的营收为 18.88 亿元，市场份额为 2.73%；激光设备市场格局呈现较为分 散的格局。

（二）切割、焊接及新应用潜在增长空间大
2019年切割、焊接、打标设备合计占比 66%，是激光工业三大主流应用。
根据 Ofweek 数 据，2019 年中国激光切割、焊接、打标设备的市场规模分别为266亿元、101亿元、69 亿元，占中国激光设备市场规模的比重分别为 40%、15%、11%，合计占比66%，是激光的主流应用。

从行业增速看，2014-2019年焊接增速最快，其次为切割和打标。

激光切割市场空间测算：
根据创鑫激光微信公众号数据，6000W 激光器的稳定切割能力在12-22mm之间，因此中板切割至少需要 6kW 甚至更高功率的激光器。根据《中国激光产业发展报告》，2019年1.5kW以下激光器销量占比为 95%，因此目前激光切割正处于由薄板向中厚板发展的阶段。

根据中国钢铁工业协会数据，2020 年薄板、中板、厚板、特厚板的产量占比分别为9.9%、47.1%、31.8%、11.1%，中厚板市场空间广阔，随着高功率激光器发展，中厚板市场将打开激光切割成长空间。

我们根据以下假设对激光切割机市场空间进行测算：
（1）假设薄板/中板/厚板的平均厚度为范围中值；
（2）假设薄板/中板/厚板平均密度相同；
（3）假设激光器需求数量与钢板面积正相关；
（4）假设2kW以下激光切割机主要用于薄板市场；
（5）假设中低功率激光切割机平均功率为 1kW，高功率激光切割机平均功率为 5kW。

根据测算，2019年中低功率和高功率激光切割机市场规模分别为131亿元、135亿元，假设中厚板激光切割渗透率达到薄板市场的一半，则激光切割机市场空间有望扩容至528亿元，即激光切割机市场存在翻倍空间。

激光焊接设备市场空间：
根据观研天下数据，焊装工艺装备占汽车制造装备投资的比例约为25%，根据国家统计局数据，2017年汽车整车制造设备工器具购置固定资产投资为1030亿元， 则汽车整车制造中焊接装备市场约为250亿元。

2019年国内激光焊接市场规模为101.3亿元， 仅汽车领域就有广阔的增长空间，激光焊接潜在增长空间巨大。

激光清洗：激光清洗高效环保，首份国标开启制定有望打开千亿市场。
激光清洗是利用窄脉宽、高功率密度的激光作用于待清洗物表面，在快速光振动、汽化、分解和等离子体剥离等机理的共同作用下，使污物脱离基底，实现表面清洗。

传统清洗多为化学药剂和机械方法清洗，高效环保优势推动激光清洗对于传统清洗的替代。

根据前瞻网数据，2019年全球工业清洗市场规模为468亿美元，而激光清洗产值约6.14亿美元，占比仅1.5%，发展潜力巨大。

2021年4月20日，《绿色制造激光表面清洗技术规范》项目启动会在武汉召开，重点讨论激光表面清洗技术国家标准大纲和初稿并预计于 2021 年下半年完成发布。

根据激光行业观察微信公众号援引华中科技大学教授数据，激光清洗主要有替代传统工业清洗、替代人工打磨、文物/建筑清洗等新应用三大市场，潜在市场空间约 600 亿元，全球需求则超过千亿，首份国标开启制定有望加快清洗市场发展。

激光熔覆在设备再制造领域前景广阔。激光熔覆是通过同步或预置材料的方式，将外部材料 添加至基体经激光辐照后形成的熔池中，并使二者共同快速凝固形成包覆层的工艺方法。

激光熔覆在设备再制造领域前景广阔，以激光熔覆在工程机械应用为例，据不完全统计，预计 2020 年的工程机械报废量将高达120万台，以液压挖掘机为例，每年淘汰的数量预计为10-15万台，如果有 40%进入再制造，那么每年液压挖掘机的再制造量将达到4-6万台，而液压支架立柱通过激光熔覆修复后使用寿命是电镀修复的 6 倍以上，激光熔覆在设备再制造领域前景广阔。

根据珠峰光电判断，2019年激光熔覆机市场销量在400-500台，2020年约700-800台，预估2021年为1000-1500台，行业正处在快速发展阶段。