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传奇霸业花了几十万:2019年中國激光器行業發展概況、市場競爭格局及未來發展趨勢分析[圖]

2019年05月23日 13:34:39字號:T|T

传奇霸业2345双线 www.jhmtu.icu     什么是激光器?如何劃分不同種類的激光器?

    激光器是能夠發射激光的裝置,是下游激光加工設備的重要組成部分。激光器的基本組成主要包括三個部分:激光泵浦源、增益介質和諧振腔。其中泵浦源為激光器的光源,增益介質指可將光放大的工作物質,諧振腔為泵浦光源和增益介質之間的回路。在工作狀態下,泵浦源提供能量,增益介質吸收能量實現受激輻射過程將光“放大”,然后激光光束經諧振腔振蕩選模后輸出。

    激光器分類方法眾多,可按增益介質、泵浦方式、輸出波長、運轉方式、功率大小等劃分品類。按增益介質的種類分類,激光器可分為液體激光器、氣體激光器、半導體激光器和固體激光器等等;按泵浦方式分類可分為電泵浦、化學泵浦、光泵浦、氣動泵浦;按輸出波長分類,激光器可分為紅外激光器、可見光激光器、紫外激光器等等;根據運轉方式的分類,激光器則可分為連續激光器和脈沖激光器。根據功率大小的分類,激光器可分為低功率激光器、中功率激光器和高功率激光器。

    其中,光纖激光器是眾多激光器中最為重要的一種,其定義是指使用摻稀土類的光纖作為增益介質的激光器。雖然從定義上看其是固體激光器的一種,但由于介質的形狀很不同并且具備著眾多優異的性能,因此一般與其他固體激光器如Nd:YAG等固體激光器分開考慮。

典型光纖激光器光學系統

數據來源:公開資料整理

    具體而言,不同的分類方式存在一定的重合區間。如工作功率為10W的脈沖光纖激光器指的是增益介質為光纖,運轉方式為脈沖的小功率激光器,具體各種激光器分類方式之間的關系詳見下表:

各種激光器詳細分類一覽表

    數據來源:公開資料整理

    全球激光器銷售收入穩步上升,光纖激光器收入貢獻最大。2018年全球各類工業激光器的銷售收入獲得持續增長,由2017年的48.55億美元增至50.58億美元,2019年預計收入可達51.61億美元;其中,光纖激光器2018年收入增長了6%,達到26.03億美元,2019年預計收入可達27.46億美元,繼續成為收入貢獻最大的一類激光器。

全球各類激光器銷售收入/百萬美元

數據來源:公開資料整理

    激光/光學裝備主要由光學系統、機械系統和數控系統組成,按功能劃分主要包括焊接機、打標機、切割機和用于各類特殊材料加工的行業專用設備。激光/光學裝備的應用領域非常廣泛,主要包括材料加工與檢測、通信、科研和軍事、醫療和美容、儀器儀表和傳感器、光學存儲、顯示、打印等領域。

    2018年,全球激光行業來自材料加工和光刻市場的激光產品銷售收入為61.62億美元,為最大的細分市??;通信和光存儲市場的激光產品銷售收入為38.20億美元,排第二位;接下來依次是科研和軍用市場12.79億美元、醫療和美容市場10.28億美元、儀器儀表和傳感器市場10.19億美元,以及娛樂、顯示和打印市場的4.46億美元,合計總收入為137.54億美元。

2018年全球激光應用產品市場分布(單位:億美元)

數據來源:公開資料整理

    2014-2018全球激光器應用市場情況

數據來源:公開資料整理

    在材料加工領域,光纖激光器應用范圍廣。小功率光纖激光器主要用于激光打標/雕刻,與鉆孔、劃線等微細加工;中功率光纖激光器主要用于金屬材料的切割、焊接,鉆孔、劃線、表面處理等金屬精細加工,增材制造/3D打印等;高功率光纖激光器主要用于金屬材料的切割、焊接以及增材制造/3D打印。其中,高功率加工為光纖激光器最大的市場。

    光纖激光器的用途可以分為打標、微材料加工(除了打標外所有功率小于1000W的應用)、宏觀材料加工(所有功率大于1000W的應用)三大類。近年來光纖激光器在三類市場的規模均有所增長,但其中宏觀材料加工增長較快,份額也最大,至2017年,用于宏觀材料加工、微材料加工和打標應用的光纖激光器市場規模分別占據全球光纖激光器總規模的62%、22%和16%。

全球工業領域光纖激光器應用領域及其對應的市場規模

數據來源:公開資料整理

    激光裝備市場需求轉向中國,通信半導體加工和精密儀器檢測成為激光裝備發展重點領域。近年來,全球商用激光銷售重心轉移到亞洲,2017年中國在激光加工領域的裝機量已占據全球裝機總量的45%,2017年度,中國中功率激光切割機、焊接機等激光加工裝備裝機量逾兩萬臺。2011年以來,我國激光加工行業的市場規模持續增長,到2017年已達到495億元,年均增速超過10%。在國內,通信半導體、精密電子與機械材料加工、精密儀器檢測是激光/光學智能裝備應用的重點領域,其中國內半導體市場體量較大、增速較高,其規模在2017年已超過7200億元人民幣,且在2000年~2015年的16年中均保持較高增長。受益于下游消費電子精密化加工、半導體先進封裝趨勢以及汽車電子零部件制造業的發展,我國激光加工設備規模保持穩定增長。

激光行業產業鏈

數據來源:公開資料整理

    我國激光器行業發展迅速、競爭優勢明顯。激光器行業上游主要包括激光材料及配套元器件,中游為激光器制造,下游則以激光裝備、應用產品、消費產品為主。近三年來我國激光器領域的研究水平突飛猛進,商業化發展迅速,部分定位較為低端的市場已進入激烈競爭的紅海階段。在上游技術與設備領域,仍有部分關鍵原材料如半導體激光芯片等需要進口,產業鏈配套有待完善,國內市場的進口替代需求較為旺盛。

    光纖激光器市場占比不斷提升,尤其是高功率領域

    具體市場數據來看,光纖激光器因其優良的技術特性,市場份額不斷提升。近年來工業激光器的市場規模呈現快速增長態勢,從2015年的28.66億美元增長至2018年的50.58億美元,復合增長率為20.8%。其中,光纖激光器的增速更快,整個光纖激光器的市場規模從2015年的11.68億美元增至2018年的26.03億美元,復合增速達30.6%,同時光纖激光器在工業激光器中占比也從2015年的40.8%提升至2018年的51.5%,是市場份額最大的工業激光器。

2015-2018全球各類型工業激光器市場規模

數據來源:公開資料整理

光纖激光器在工業激光器的份額不斷提升

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    分領域來看,光纖激光器在高功率加工、微加工以及打標/雕刻等領域都有較為領先的地位。2017年光纖激光器在高功率激光加工市場中占比55%,這得益于光纖激光在高功率切割和焊接中的明顯優勢。其他領域中不同的激光器有各自的細分市場,但2017年光纖激光器在微加工和打標的市場占比則分別為32%(僅次于準分子/二極管激光器)和51%(排名第一),相比其他激光器依然取得了明顯的領先優勢。

高功率激光加工應用的激光器營收(按激光器類型分類)

數據來源:公開資料整理

用于微加工應用的激光器收入(按激光器類型分類)

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用于打標/雕刻應用的工業激光器收入(按激光器類型分類)

數據來源:公開資料整理

    國產替代步伐持續,國產激光器份額進一步提升

    激光器競爭格局概述:中小功率實現國產替代,高功率仍有替代空間

    從公司規模來看,國外激光器企業體量較大,國內激光器企業仍有差距。歐洲和美國在激光領域起步較早,技術上具備領先優勢,時至今日許多知名激光器企業已經發展壯大,如美國的IPG光電、Coherent(相干,收購德國羅芬)、nLight(恩耐)、II-VI(貳陸),德國的Trumpf(通快,收購英國SPI公司),以及丹麥的NKTPhotonics等。國內優秀的激光器企業有銳科激光、創鑫激光、杰普特等,但規模上相對較小。

國內外激光器主要廠商一覽

數據來源:公開資料整理

國內外主要激光器相關企業營業收入

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    近年來國產激光器發展迅速,市場份額不斷提升。以光纖激光器為例,2007年以前,國內光纖激光器產業化幾乎一片空白,均依賴進口,2007年以后在國家產業政策扶持和相關企業的研發投入下,國內企業綜合實力不斷提升,功率和性能逐步提高,開啟了國產替代的進程,國內激光企業近年來也取得了快速發展,市場份額不斷提高。美國IPG在中國的市場份額從2015年的73.1%下降到2017年的52.7%,而創鑫激光、銳科激光和杰普特等國產廠商的份額則穩步提升。

    從結構上來看,中小功率激光器已經基本實現國產替代,高功率激光器仍有較大空間,將是下一個替代的方向。至2018年,中國在低功率(<100W)光纖激光器的國產化率已經達到98.2%,中功率(100W-1.5kW)的光纖激光器的國產化率也達到了52.1%。高功率國產產品自產率較低,為34.5%,但相比2016年的6.6%已經有了極大的提升,而高功率市場在整個激光器市場中擁有較大份額,將是下一個國產替代的努力方向。

2015中國光纖激光器市場份額

數據來源:公開資料整理

2017中國光纖激光器市場份額

數據來源:公開資料整理

2013-2018中國市場進口與國產光纖激光器數量

數據來源:公開資料整理

    展望未來,我們認為國產激光器,尤其是國產高功率光纖激光器的份額將進一步提升,主要基于以下幾點:國家意志的推動:國家政策加速支持激光產業發展,地方政策發布并推動激光產業園建設,同時國家在光電方面,特別是激光技術的研發投入、人才培養與引入與專利積累上均實現加速態勢與空間的支持力度。

    國內下游市場的發展:中國是最大的制造業集聚地,也是激光產業鏈中最重要的地區所在。中國市場在消費電子、汽車、船舶、航空航天以及軌道交通等市場的發展與成熟將拉動光纖激光器的成長與國產配套的步伐。國內廠商的“性價比”優勢邊際凸顯:一方面,以創鑫激光為代表的國內廠商激光器產品功率不斷提升,同時產品系列的綜合性能也在不斷向國際龍頭逼近,逐漸獲得了客戶的認可。另一方面,核心器件自產率提升將支撐創鑫等國內激光器的獲得更低的市場價格,從而獲得比進口激光器更高的“性價比”。

    國家意志推動:政策、研發、人才與專利多因素共同助力

    (1)政策方面:激光技術一直是國家大力支持的發展領域,近年來國家政策支持呈現加速狀態。國家和地方均推行了許多政策,其中國家層面多以鼓勵和支持激光技術在制造業中的應用為主,地方層面多以支持產業園區建設發展為主。自2015年國務院發布《中國制造2025》后,國務院、國家發改委、工信部、科技部等多個部門陸續頒布了一系列支持政策,與激光器有關的產業政策呈現加速狀態,如2017年4月的《“十三五”先進制造技術領域科技創新專項規劃》和2017年10月的《高端智能再制造行動計劃(2018-2020年)》等,都明確了支持激光技術發展的方向。地方層面而言,近年來多個省市也出臺了許多配合政策以支持激光產業的發展,同時在珠江三角洲、長江三角洲、華中地區和環渤海地區四個激光加工產業帶已經建成了多個產業園,形成了規模效應。

    (2)研發方面,國家近年來也重點扶持許多研發機構并資助許多研發項目。截至2017年底,與激光緊密聯系的國家發改委授牌的國家工程研究中心共有5家,從事激光技術研發與產業化的科技院授牌的機構共10家,與光電子相關的國家重點實驗室有14家,同時武漢光電國家研究中心成為了唯一以光電領域為研究方向的學科交叉性國家科技創新基地。項目方面,2017年國家自然科學基金委員會資助激光相關項目共415項,資助經費近3億元,資助研究機構共172家。

    (3)人才建設方面,國家通過增選院士、國家杰出青年、海外高層次人才引進等方式扶持激光人才的發展。2017年,中國科學院和中國工程院共增選了162名院士,其中與光電領域相關的有14名,相比2011年的3人、2013年的4人和2015年的5人,呈現加速狀態。國家杰出青年方面,2017年共有198人入選,其中與光電相關的人才共34位。海外高層次人才引進方面,“海外高層次人才引進計劃(千人計劃)”截至2017年8月分14批共引進人才7128名,其中第14批共引進青年人才609名,其中光電相關的16名,創業人才41名,其中光電相關的2名。

    (4)專利方面,中國與激光相關的專利數量近年來也呈現快速增長趨勢。2010-2015年中國激光技術共32905項,占1992-2009年專利總數約70%,2016年激光相關技術共新增14768項,2017年則新增17386項,呈現加速增長態勢,也從側面反映出中國激光發展的進程在加快。

國家出臺一系列支持激光器發展的產業政策

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    國內下游市場的發展:為國產激光器發展提供了良好土壤

    中小功率與高功率激光器在消費電子、汽車、船舶、航空航天以及軌道交通等領域有著廣泛應用,而國內市場近年來發展非常迅速。智能手機方面,華為、OPPO、vivo、小米等國內品牌已經躋身全球市場前六,市占率實現跨越式提升;汽車方面,中國汽車銷量占全球市場的比重不斷創新高,2017年已達29.9%;其他領域如船舶、航空航天和軌道交通等與激光相關的產品也實現了比較快的成長。

    得益于中國市場的快速發展,中國在激光產業鏈中的地位越來越重要。亞太地區是傳統制造業、消費電子、半導體、汽車等行業的重要集聚地,對激光產品的需求非常旺盛,目前也已經成為全球工業激光器的最大市場。以光纖激光器為例,亞太地區2016年占據了光纖激光器42.77%的市場份額,預計2021年亞太地區的市場份額將進一步提升至45.97%。中國市場快速發展也帶動了對激光器與激光設備的進口需求,中國在激光元器件的進口數量和金額上都持續增加,2017年創下新高。美國激光器龍頭IPG光電在中國地區的銷售占比也越來越高。而國產激光器廠商具備響應客戶需求能力強、交貨速度快以及性價比高等優勢,國產激光器的推進步伐將在市場的作用下進一步加快。

2016和2021年全球光纖激光器市場結構

數據來源:公開資料整理

IPG在中國地區的收入占比逐漸提升

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2010-2017年中國的激光元器件進出口金額

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2010-2017年中國的激光元器件進出口數量

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    相關報告:智研咨詢發布的《2019-2025年中國激光器行業市場專項調研及投資前景分析報告

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