机械行业：激光设备方兴未艾，新能源端需求高企

激光技术优势明显，下游应用领域广泛，工业领域渗透率有望快速提升。历经多年的发展，激光技术已广泛应用于各行各业，形成了完整的产业链。下游主要为是成套的激光加工设备，如激光切割机、激光焊接设备、激光打标机等。激光产业链的终端应用领域涉及交通、光伏、医疗、电池、家电、商业用途等。工业是激光行业最主要的应用领域。工业激光行业增长的核心驱动力在于激光工艺对传统工艺的替代。目前材料加工行业以传统的机床加工为主，但激光加工具备加工应用范围广、加工精度高、节约环保等优点，激光加工渗透率在快速提升。与世界制造业大国相比，我国制造业及装备制造业中激光的应用比例偏低，仅为30%，我国激光产业的市场潜力较大。 光伏激光设备市场广阔，技术迭代释放需求。光伏行业尝试各种渠道推动电池片生产成本的下降。激光在N型电池中的应用包括激光掺杂、激光修复、激光刻蚀、激光转印等，价值量较PERC时代有望成倍增长，因此N型电池放量也将带来光伏激光设备市场空间快速扩容。太阳能电池是通过光电反应将光能转换成电能的能量转换器，在太阳能电池生产中，激光加工技术目前主要应用于消融、切割、刻边、掺杂、打孔、激光修复、激光划片等工艺。 目前PERC电池仍为主流，主要以激光掺杂SE和消融（刻蚀）工艺为主。同时以N型电池为代表的TOPCon电池、HJT电池、IBC等高效太阳能电池结构不断技术升级，逐步从实验室走向产业化。在TOPCon电池生产流程中，激光技术可以用于选择性重掺（SE工艺）及激光转印等环节，TOPCon电池中，激光硼掺杂为提效核心工艺之一，可实现0.2%-0.3%的效率提升。并且，新型无接触激光转印技术，替代空间较为广阔。PTP技术能够突破传统丝网印刷的线宽极限，轻松实现25μm以下的线宽，实现更优的高宽比，帮助电池实现超细密栅电池，匹配选择性发射极技术，提升电池转换效率，做到18um以下可以浆料节省30%，在PERC上已经得到论证，HJT电池使用的是低温银浆，颗粒度小，转印可以达到更新的线宽，从而降低银浆耗量，提升电池效率，TOPCON工艺是N型双面银浆，对银浆耗量更为敏感，在TOPCon、HJT等路线上的节省量会更高。 锂电激光设备的下游需求不断释放，发展空间宽广。锂电激光设备是指利用激光技术，实现新能源锂电池组焊接、切割、清洗、焊接、打码等工艺流程的设备。根据加工目的不同，锂电激光设备可分为锂电激光切割设备、锂电激光焊接设备、锂电激光打标设备、锂电激光清洗设备等。锂电池生产工艺复杂，制造技术、安全性和设备要求极高，近年来，随着锂电池能量密度、生产自动化水平提升，市场对加工设备的精度、安全性等提出了更高要求，激光作为新一代绿色环保、节能降耗的先进技术，在此背景下，其在锂电池加工领域应用越来越广泛，进而带动锂电激光设备市场规模扩大。锂电激光设备具有安全性高、自动化水平高、精度高等优势，随着锂电产业发展，锂电激光设备市场需求不断释放，行业发展前景广阔。 投资建议：历经多年的发展，激光技术已广泛应用于各行各业，且其优势明显，在工业领域渗透率有望快速提升。同时光伏、锂电等新兴市场对于激光设备的需求高企，行业维持快速成长的态势，且技术迭代释放需求，因此我们认为对于激光设备的高需求量有望延续。相关标的：华工科技（增持）、帝尔激光、联赢激光、杰普特、大族激光、海目星。 风险提示：宏观经济波动风险；行业竞争加剧风险；市场需求变动风险；技术创新、新产品开发的不确定性风险。 智能制造转型，激光加工设备需求稳步提升 激光技术优势明显，下游应用领域广泛 激光由激发辐射过程产生。LASER是“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”的缩写，受激发射（Stimulated emission）是由爱因斯坦1917年提出，狄拉克1927年首次实验证明受激发射存在。除受激辐射外另外一种光的发射过程是自发辐射。 激光是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明，是一种人造光，被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”和“奇异的激光”。它的亮度约为太阳光的100亿倍。 历经多年的发展，激光技术已广泛应用于各行各业，形成了完整的产业链。激光产业链上游主要包括光源材料、光学元器件及其他组成激光器的材料；中游主要为各种激光器、机械系统、数控系统，其他例如电源、散热器、传感器、分析仪、防护镜等；下游则是成套的激光加工设备，如激光切割机、激光焊接设备、激光打标机等。激光产业链的终端应用领域涉及交通、医疗、电池、家电、商业用途等。 图表1：激光行业产业链 图表2：激光的分类 在激光加工设备生产成本中，人工成本及制造成本占比10%左右，原材料成本占比90%左右，其中激光器成本占比在30-50%。中国激光加工设备原材料成本占比90%左右。 激光是由受激辐射的光放大产生的辐射。其中激光器是产生、输出激光的器件，是激光加工系统的核心器件。激光器是激光的发生装臵，有三大功能部件：泵浦源、增益介质、谐振腔。泵浦源为激光器提供光源，增益介质（也称为工作物质）吸收泵浦源提供的能量后将光放大，谐振腔为泵浦光源与增益介质之间的回路，振腔振荡选模输出激光。 图表3：激光器的工作原理和结构 工业是激光行业的主要应用市场，渗透率有望快速提升 激光加工是利用高强度的激光束，经光学系统聚焦后，通过激光束与加工工件的相对运动来实现对材料（包括金属与非金属）进行加工的一门技术，广泛地应用于切割、蚀刻、焊接及精细微处理等诸多工业生产领域。激光加工具有加工对象广、变形小、精度高、能耗低、公害小、远距离加工、自动化加工等显著特点，目前已成为一种新型制造技术和手段，被誉为“永不磨损的万能加工工具”。 图表4：激光加工技术一览 激光加工具有输出能量集中、稳定的特点，能够较好地处理传统工艺方法较难处理的硬度大、熔点高的材料。激光加工设备是实现激光加工的工具，按照不同的用途，主要可以分为：激光切割设备、激光刻蚀设备、激光打标设备、激光焊接设备等。在精细微加工领域，激光具备切割质量好、切割效率高、切割速度快、非接触式切割、材料损伤小等特点。近年来，随着全球制造业逐步向精细化、智能化的方向发展，激光加工设备开始从航空航天、机械制造、动力能源等传统宏观加工领域逐步渗透到显示面板、消费电子、集成电路等精细微制造领域，极大地推动了相关产业的发展和进步。在未来，随着全球制造业升级的不断加快，新的生产需求和应用场景也将不断出现，激光加工设备的技术水平及应用领域也将得到进一步的发展。 图表5：中国激光设备各领域应用占比 图表6：中国工业激光加工应用分布 工业是激光行业最主要的应用领域。工业激光行业增长的核心驱动力在于激光工艺对传统工艺的替代。目前材料加工行业以传统的机床加工为主，但激光加工具备加工应用范围广、加工精度高、节约环保等优点，激光加工渗透率在快速提升。 2023年1月，制造业PMI为50.1%，2月为52.6%，均位于荣枯线以上，工业投资持续改善，宏观数据向好。 图表7：中国制造业PMI（%） 图表8：中国工业产能利用率（%） 与世界制造业大国相比，我国制造业及装备制造业中激光的应用比例偏低，仅为30%。 而美、日、德激光在装备制造业中的应用比重均超过了40%，其中德国高达46%，高出我国16个百分点。因此我国激光产业的市场潜力较大。 图表9：不同国家激光在制造业中的使用比重 激光设备市场稳步增长，行业迎来良好的发展机遇 行业整体维持稳定增长的态势 根据中国激光产业发展报告的数据，2021年全球激光设备市场销售收入约为210亿美元，预计2022年将以10％左右的速度增长达到232亿美元。 图表10：全球激光设备市场销售收入（亿美元） 图表11：中国激光设备市场销售收入（亿元） 目前激光技术被应用在锂电、光伏、医疗等多个行业。由于激光技术壁垒较高，导致长期以来我国激光器核心器件的进口依存度较高，为降低对激光器核心部件的进口依赖和生产成本，近年来国内厂商纷纷加大自主研发力度，未来随着技术差距的进一步缩小，激光设备核心零部件的国产化率也将进一步提升。并且随着信息技术发展和跨领域应用逐渐增加，其与制造业的融合日趋紧密，随着信息技术发展和跨领域应用逐渐增加，其与制造业的融合日趋紧密。同时激光加工技术越来越多地渗透进入材料加工与光刻、高端工程机械、桥梁建筑模板、装配式建筑、特变电输送铁塔、航空航天、通讯与光储存、医疗美容等工业及消费领域，上述领域未来广阔的发展空间为激光加工设备提供了广阔的发展机遇。 图表12：激光产业发展趋势 根据目前各地方规划，到2025年各地的激光产业增加值有望进一步提升。 图表13：中国部分地区关于激光产业发展目标 激光器作为激光设备的核心部件，迎来国产替代 激光器是激光设备的核心部件。激光器的主要原材料为激光晶体、芯片、特种光纤等激光材料和元器件，因此产业链上游为光学材料、光学元器件、数控系统等制造商。激光器组装成激光设备后可以完成多种激光加工工作，例如打标、切割、焊接、清洗和熔覆等，应用服务面非常广泛，包括汽车、钢铁、石油、造船、航空航天等多个领域。既可用于传统加工行业，又可进军高新技术行业，为光伏电池、锂电池等新能源技术的实现提供支撑。 激光器是激光加工设备的部件，而激光器器件包括泵浦源、光学谐振腔等，由于其技术壁垒较高，导致长期以来我国激光器器件的进口依存度较高。为降低对激光器部件的进口依赖和生产成本，近年来国内厂商纷纷加大力度，投入多科研资源，我国激光器行业逐渐步入成长阶段，国产化程度逐年提升。 对于激光加工应用场景，业界一般定义功率低于100W为低功率激光器，功率位于100W-1000W之间为中功率激光器，功率大于1000W为高功率激光器，在中、低功率激光器领域，国产替代率高，而在高功率激光器领域，仍被国外企业占据主导地位，但近年来，中低功率市场的同质化竞争愈演愈烈，厂商纷纷向高功率段进军，高功率激光器研发不断突破。 图表14：激光器国产替代进程 在激光加工设备生产成本中，人工成本及制造成本占比10%左右，原材料成本占比90%左右，其中激光器成本占比在30-50%。 图表15：中国激光加工设备原材料成本占比90%左右 近年来，中国激光器市场规模一直保持增长趋势，2020年市场规模达109.1亿美元，同比增长7.16%，占全球激光器市场66.12%的份额。根据Laser Focus World，预计2022年将继续保持增长，市场规模将达147.4亿美元。 目前中国激光器市场主要以光纤激光器为主导，由于光纤激光器性能优异，适用性较强，近十年市场份额快速提升，占比达51%。半导体激光器、固体激光器、气体激光器占比相差较小，分别为17%、16%和16%。 图表16：中国激光器市场规模；亿美元 图表17：中国各类激光器占比情况 2021年我国光纤激光器市场增长超出预期，达到124.8亿元，根据中国激光产业发展报告，预计2022年整个市场将会继续增长到138亿元。 图表18：我国光纤激光器市场情况 2021年中国光纤激光器市场集中度较高，前三企业占比总和达73.7%。2021年，IPG市场份额继续下降到28.1%，锐科激光上升到27.3%，几乎和IPG持平，创兴激光占比达18.3%。 图表19：中国光纤激光器市场销售份额情况 除光纤激光器外，近年超快激光器成为激光器市场中受关注较多的一个细分领域。这是因为如今各个行业的产品都向更小的体积，更强大的功能方向发展，带动了生产工艺精细化和微纳化。超快激光器具有超短脉冲宽度和超高峰值功率密度，可提供可靠、高质量的精密“冷加工”，这种“冷加工”无冲击，热量几乎不会传递到材料中，可以减少熔化区和热影响区，微裂纹较少，能够实现对敏感材料的一致、受控加工。 图表20：中国超快激光器市场规模；亿元（含进口） 先进制造助力激光加工设备发展，行业集中度较低，看好龙头企业成长空间 近年，随着我国制造业转型升级的深