先进制造系列三之激光行业研究框架：先进加工利器，助力中国智造

BoseraAssetManagementCo.,Ltd.【华西机械俞能飞团队】先进制造系列三之激光行业研究框架请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明仅供机构投资者使用证券研究报告俞能飞（SAC NO S1120519120002）联系人：张晨飞2021年11月4日先进加工利器，助力中国智造 主要观点激光行业短期随宏观波动，长期持续成长可期。（1）行业短期跟随宏观周期和下游行业进行波动，长期受益于渗透率提升和新领域持续拓展；（2）行业处于成长期，增长空间巨大，建议关注产业链各环节具备竞争优势的企业；（3）激光替代传统加工、清洗熔覆等新应用持续拓展、下游光伏锂电等行业高速增长，三大因素推动激光行业发展。激光器：光纤激光器目前为主流，半导体/超快激光器具备较大潜力。（1）光纤激光器：高功率国产化推动国内企业发展，价格竞争趋缓叠加进一步垂直整合，国内企业盈利能力趋稳；（2）超快激光器：特点是“冷加工”，用于追求高质量的加工领域，发展十分迅速，国内多个企业进行布局；（3）半导体激光器：优缺点明显，技术不断进步，发展潜力巨大。运控系统：竞争格局佳，工业软件可拓展性强。（1）激光切割运动控制系统低功率已基本国产化，高功率国产化正在推进；（2）产品价格稳定，行业降价情况下受益于销量的快速提升；（3）工业软件具备极强可拓展性；行业龙头柏楚电子的产业拓展路径：以软件带硬件拓展切割头，拓展超快运控系统，拓展智能焊接机器人。激光设备：下游多点开花加速行业发展。（1）渗透率提升是行业持续发展的根本动力，近年来激光器价格下降带动设备价格下降，激光设备经济性提高，行业渗透率加速提升；（2）切割焊接仍具备极大增长空间，此外新应用拓展持续拓宽赛道；（3）下游光伏、锂电等高景气领域需求旺盛，相关激光设备企业具备综合优势（即懂激光技术，又具备相关领域的工艺积累）；（4）建议关注高景气细分领域，相关受益标的有：帝尔激光（光伏激光设备龙头）、联赢激光（激光焊接设备龙头）、海目星（优质锂电激光设备企业）。受益标的：锐科激光、柏楚电子、帝尔激光、联赢激光等。风险提示：制造业景气度下降导致下游需求不及预期；竞争激烈导致企业盈利能力下降；国产化进度不及预期。2 rQoRqQoMtMqNmOzQrNrQxO7NdN6MmOpPtRpOiNoPoPjMqQnQbRoPrMMYtQmQMYtPnO研究框架资料来源：华西证券研究所整理3图：激光行业研究框架激光元器件激光器激光设备替代速度取决于激光设备加工效率、质量、经济性替代传统加工设备占比约30-50%光纤：中高功率国产化超快激光：精密加工方向激光器降价提高激光设备经济性，加快替代传统加工光学材料核心零部件下游应用锂电、光伏等、OLED、5G等新兴产业快速发展光纤激光器占比约50%......激光清洗、激光熔覆等新应用快速发展激光器降价加快新应用的发展向上垂直整合降低成本光学器件下游快速发展推动激光设备和激光器上量直接半导体激光器：优缺点明显，前景好 风险提示6目录激光产业梳理1激光器2激光运控系统34激光设备激光产业链发展历程激光技术三大发展驱动力详解4受益标的5 1.1 激光产业链-概览图：激光产业链517.55%9.37%3.42%7.70%2.42%4.44%2.83%3.53%1.46%0.28%0.87%5.58%3.93%4.99%8.81%2.80%9.01%10.98%芯片组件有源光纤无源光纤光学基础材料光纤光栅调Q开关透镜 整理图：光纤激光器上游材料成本分布（2019H1 创鑫）图：2019年全球激光器应用市场情况（%）激光二极管光学镜片光纤合束器......汽车、电子、光伏、锂电、航空、通信、科研、医疗......激光晶体特种光纤芯片材料......光学元器件光纤激光器半导体激光器CO2激光器光学材料激光器激光设备加工台机械臂机柜机器人......机械连续电源脉冲电源散热器......电源分析仪能量计防护镜......辅助激光切割设备激光焊接设备激光打标设备......超快激光器YAG激光器碟片激光器......终端行业应用数控系统伺服电机主控制板I/O设备......数控产业链情况：激光产业链上游为光学材料、元器件等，中游为激光器，下游为激光设备，终端面向汽车、电子、钣金加工等领域。上游成本分布：以光纤激光器为例，上游成本中芯片、光纤占比较高；下游应用分布：材料加工与光刻是第一大应用，占比40.6%，其次为通信存储、科研军事。40.60%27.10%12.00%8.20%8.40%3.60%材料加工与光刻通信与存储科研与军事医疗与美容仪表与传感器娱乐、显示及打印 整理 1.1 激光产业链-上市公司表：激光行业主要上市公司6 代码公司名称激光相关产品应用上游002222.SZ福晶科技激光晶体固体激光器、光纤激光器300620.SZ光库科技隔离器、合束器、光纤光栅、激光输出头、调制器光纤激光器、激光雷达、5G、通信等601869.SH长飞光纤中游300747.SZ锐科激光光纤激光器激光设备（切割、焊接、打标、清洗等）301021.SZ英诺激光固体激光器、定制激光模组消费电子、新能源、3D 打印、芯片制造、生物医疗等688025.SH杰普特激光器、激光装备集成电路、半导体光电相关器件的精密检测及微加工待上市长光华芯半导体激光器光纤和固体激光器泵浦源、直接半导体激光器待上市炬光科技高功率半导体激光元器件、激光光学元器件固体激光器、光纤激光器、激光雷达整机等待上市德龙激光精密激光加工设备、激光器半导体、显示（LCD\OLED）、消费电子、科研688188.SH柏楚电子激光切割控制系统激光切割机300508.SZ维宏股份控制卡、一体机、驱动器雕刻雕铣、切割下游002008.SZ大族激光激光加工设备、激光器等3C、汽车、动力电池、光伏等000988.SZ华工科技激光加工设备等汽车等300776.SZ帝尔激光激光设备太阳能电池688518.SH联赢激光激光焊接机动力电池、汽车制造、五金家电、消费电子、光通讯等002559.SZ亚威股份激光加工设备金属材料加工、显示面板、半导体、新能源688559.SH海目星激光加工设备动力电池、3C、钣金切割 1.1 激光产业链—行业需求跟踪7类别指标名称时间本月上月PMIPMI2021年10月49.249.6PMI：生产2021年10月48.449.5PMI：新订单2021年10月48.849.3金属加工市场景气度永康五金市场景气度指标2021年9月99.6999.98固定资产投资完成额制造业增速2021年9月14.815.7汽车行业增速2021年9月-6.5-4.43C增速2021年9月24.424.9价格PPI2021年10月10.79.5永康五金市场价格指数2021.10.31103.31103.2终端产销汽车销量增速2021年10月-19.64-17.85汽车产量增速2021年10月-13.7-19.1新能源车销量增速2021年10月123.16132.69新能源车产量增速2021年10月141.3151.9智能手机产量增速2021年10月2.3-0.2工业企业资本开支意愿工业企业资产负债率2021年10月56.356.4工业企业营业收入利润率2021年10月6.967.01工业企业产能利用率2021Q377.178.4工业产成品存货2021年10月13.714.2 表：激光行业需求跟踪行业景气度随宏观波动：激光设备是典型的通用设备，下游广泛分布于汽车、3C、钣金、造船等多个行业，行业景气度与宏观经济相关度较高。激光设备的需求来自于下游企业的资本开支，受工业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。 1.2 发展历程—激光行业发展史8 图：全球激光加工设备销售额-20%0%20%40%60%050100150200250200920102011201220132014201520162017201820192020全球激光加工设备销售额（亿美元）同比增长（%） -50.0%0.0%50.0%100.0%150.0%大族激光单季度营收同比华工科技单季度营收同比福晶科技单季度营收同比IPG单季度营收同比0.0010.0020.0030.0040.0050.00大族激光单季度营收（亿元）华工科技单季度营收（亿元）IPG单季度营收（元）1.2 发展历程—激光行业于周期波动中持续成长行业经历两轮大的向上周期：09H3-11H1、17H1-17H4，主要是制造业宏观周期向上，叠加终端产品创新等因素；激光行业于周期波动中持续成长，长期看，大族激光、华工科技、IPG等企业的收入规模持续增长。图：行业短期随宏观周期波动9 图：企业收入规模持续增长 1.3 激光技术—激光器结构10激光器结构：主要由泵浦源、工作介质、谐振腔三部分组成。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，激光波长由物质中形成激光辐射的两个能级间的跃迁决定；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；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。两个反射镜的中心位于激光器的光轴上，且镜面与光轴垂直。谐振腔主要有2个作用：1）产生与维持激光震荡；2）控制输出激光束的质量；通过调节光学谐振腔的几何参数，还可以直接控制光束的横向分布特性、光斑大小、振荡频率及光束发散角等。 图：典型YAG激光器的结构表：激励源、工作介质、谐振腔介绍资料来源：《激光原理及应用》，华西证券研究所原理分类工作介质实现粒子数反转并产生光的受激辐射放大作用的物质固体、气体、液体、光纤、半导体等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，以实现粒子数反转光泵浦、气体放电激励、化学激励、核能激励等谐振腔1.产生与维持激光震荡；2.控制输出激光束的质量按照能否忽略侧面边界，谐振腔分为开腔、闭腔、气体波导腔等 1.3 激光技术—激光发光机理11激光发光机理：泵浦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；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。资料来源：《激光原理及应用——电子工业出版社》，华西证券研究所整理图：激光发光原理资料来源：《激光原理及应用》，华西证券研究所图：激光发光原理 1.3 激光技术—激光特性和发展方向12激光具备高方向性、单色性、相干性和高亮度四大特征，被誉为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”。激光技术发展方向：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。 图：激光具备四大特征图：激光技术发展方向 高功率•提高加工速度和效率窄脉宽•降低加工损伤，提高加工质量短波长•光点更小，提高加工精度特征概述典型应用高方向性平面发散角小，接近于平行光束长距离传输，如1969年人们用激光测量地球与月球间距单色性激光的光谱线极窄提高光学干涉测量的精度和测量长度、科研相干性激光光子的频率、相位、偏振态、传播方向相同激光干涉仪、全息照相高亮度单位面积、单位频带宽度和单位立体角内发射的光功率大聚焦后产生高温，能加工几乎所有的材料，甚至能用来引发热核聚变 1.4 发展驱动力之一：替代传