容亿行研｜激光行研系列（一）：激光投什么？

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激光产业发展回顾

激光与原子能、半导体、计算机并称21世纪的“四大发明”。

国内激光产业研究起步并不晚，几乎与国际同一时间开启。1960年世界首台激光器问世，1961年8月，中国第一台激光器在中科院长春光机所诞生。

上世纪70年代开始，发达国家涌出了一批活跃到今天的知名激光企业，百超、相干、II-VI、Prima先后成立，甚至做机床起家的龙头企业通快于1977年访美考察带回一台CO₂激光器后，最终也变成了激光行业的重量级玩家。

中国激光产业化相对起步较晚。行业第一批玩家中的佼佼者有：1993年成立的大族激光，1999年成立的华工科技，2004年成立的创鑫激光，2006年杰普特，2007年成立的锐科激光。这些企业目前均功成身在。

但真正开始井喷的，是2010年到2022年这前后12年间，这期间除了上述这些公司IPO后做大做强，行业里更是出现多达上百个初创企业步入了激光产业的中游激光器、上游核心器件领域。观察这些初创企业的背景，和国内许多欣欣向荣的行业一样，大量的优秀人才涌入，伴随着中国股权投资市场弹药丰厚的10年，完成了快速成长和华丽转身。

这一波创业者，创业年龄普遍在30-40岁间，名校名专业毕业，大所多年做技术牵头人，或海外相关专业继续深造归来，或知名激光企业工作多年。同时许多创始人不局限于单打独斗，而是在组建团队时，就考虑了多学科人才的聚集，机械、自动化、物理光电、计算机、材料技术储备全面，产品迭代明显增快，伴随着2021年以前行业降成本没降价格的红利，迅速实现了营收和利润双丰收。

这个过程中的节点事件有：

在国内激光突飞猛进的过程中，整个激光行业迎来了2个重要的诺贝尔奖：

这两个技术之所以重要，原因是上面一个把脉冲激光器所能发射的能量极大的提升。后者把脉冲激光的脉宽下探到了阿秒领域（虽然直到现在，阿秒距离商业化还早，并且能想到的应用都是原子级别的科研层面）。

2019年之前，市场的需求增长快于激光行业玩家的成长，这个过程中许多新企业抓住某一重要领域的应用快速成长并上市。代表性企业有海目星（动力电池/光伏划片）、联赢激光（新能源/汽车/3C）、德龙激光（晶圆/玻璃切割）、帝尔激光（光伏电池）。也有中上游企业包括福晶科技、柏楚电子、锐科激光、杰普特、英诺激光、炬光科技、创新激光等优秀企业。

2022年至今，受新能源、光伏的刺激，整个行业对激光设备的需求持续增加，但受累于毛利率的下降，部分上市企业收入和利润反而同比下滑。未上市小微企业抓住细分赛道扩建和重要客户对二供和三供的备份考虑，收入反而有较大增长。

（1）下游设备层面，主要是大族、华光、联赢、海目星、帝尔、德龙、亚威，光韵达这些企业均已上市，由于设备更贴近用户，拥有强大的客户粘性，同时因为规模化具备一定的零部件议价能力和面向客户的价格承受能力，相对初创企业是一种全包围的立体性优势，这也导致创业的设备企业，如果不能抓住某些新兴的需求机会，很难成长起来。

（2）中游激光器层面，从一级市场看，是最值得挖掘的地方。比起下游每年800亿的国内市场规模，中游激光器的市场规模约在200亿左右，规模相对也比较大。中游有较高的技术壁垒，并根据下游应用的不同，中游器件层面就需要考虑多个维度的模式/器件选型，这些差异化的点组合起来非常庞杂，让中游企业获得了活下去的机会。

这里面并不是物理器件上的堆叠，受限于上游器件的能力，为匹配最佳的下游应用效果，即使目标是相同的应用场景，各个厂家的实现方案也会大相径庭。

举个例子，同样是薄玻璃打孔，都是用脉冲激光，如果用红外波段，因为绝大多数稀土或过渡金属受激辐射后产生的光子波长落在红外波段，不受倍频过程损失功率的影响，激光器设计相对简单，生产工艺不复杂，成本低且加工效率不错。但如果选择绿激光到紫外激光，虽然会因为倍频损失一定的功率，但波长越短，能量越强，加工物质时穿透性也越强。

同样的，在选择脉宽时（脉宽是每个激光脉冲持续的时间），是选择纳秒、皮秒还是飞秒、阿秒？（注，目前行业刚开始飞秒激光的应用，阿秒激光因实现方式复杂且看不到明显规模商用价值，尚处于产业化早期阶段。）

在飞秒激光没有规模化商用前，行业里普遍认为皮秒脉冲是万金油，可以胜任绝大多数的脉冲应用场景。当前的超快激光市场，皮秒和飞秒的出货比例大概是9:1到8:2的关系。但随着飞秒激光器的日渐成熟和成本进一步降低，锁模、倍频、啁啾放大、合频分频以及多级放大的日渐完善，飞秒激光器的价格也开始快速下降，行业应用景气度迎来非常高的预期。

中游除了激光器，还有运控系统（也有人习惯把运控归到上游，主要是复杂度高的运控系统中游激光器企业也是外购），简单的运控系统激光器厂家可以自己做，复杂表面的运控系统，行业翘楚是柏楚电子（国内激光行业唯一一家多年来维持毛利率70%以上的企业，市值高于大族）。

图片来源：《超快激光器作为未来精细加工利器，IPG的有何不一样》

（3）上游器件材料层面，从零部件看，数量高达上百个。但从独立核心功能性角度讲，主要包括二极管、增益晶体、光纤、光栅、合束器、准直镜、运控系统的PCB和芯片、激光头的电机振镜透镜等。整个上游器件市场规模不大，国内一年总规模在40-50亿元左右。市场体量虽然不大，但重要性非常高，因此上游核心器件的毛利率也非常高，净利率高达20%以上，上游企业整体收入不高的情况下也可以上市并不奇怪。国内近几年中游激光器企业百家争鸣，一个非常重要的原因是，上游器件厂商在覆盖面上快速补全了空白，可能性能略差于国际巨头，但终归是有了。曾经不得不外购的核心器件，当前在国内均能找到替代方案。

从卡脖子角度看：

•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%；

•高功率运控系统/激光切割头的国产化率均低于 30%；

上游企业追求的是性能，通常对末端应用的需求不敏感。适配末端应用的变化，从下游设备企业传导到中游激光器企业。下游设备企业凭借客户粘性和服务挣钱，中游激光器企业则不得不考虑更多的因素，尽可能地满足客户现在的需求，最好整个产品架构设计还能兼容客户未来的需求，以降低自己改型的痛苦。因此，中游的竞争局面也愈加多元化、复杂化，在抓住部分大客户的某个点需求时，一旦出量，中游企业就能存活下来。接下来就是考虑怎么降成本并做高收入，同时持续不断地去观察行和新的需求变化在哪里。

举个不恰当的例子，上游是科学家在干活，下游是商人在干活，中游干活的人可能既得是科学家也得是商人。

这一部分就到这里，下一部分将探讨几个笔者关注的技术点：

（1）运控；

（2）固体激光器；

（3）半导体激光器；

（4）低成本高性能增益介质；

（5）传统焊接的进一步替代，厚板加工；

（6）种子源、光栅、锁模芯片、特殊晶体、振镜等；

（7）可调整参数的产品或方案，例如MOPA等。