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2023年中国激光产业分析报告

Laser Manufacture News/激光制造商情 - 2024-08-06

2023年是全面贯彻落实党的二十大精神的开局之年“十四五”规划承上启下的关键之年是三年新冠疫情防控转段后经济恢复发展的一年。开局关乎全局,起步决定全程在构建新发展格局过程中,2023年中国激光激光行业稳步发展,亮点频出处处充满生机活力

一、中国激光行业稳步发展

2023年,中国经济发展质量稳步提升产业结构调整步伐加快,新产业新业态新模式较快成长国民经济回升向好,高质量发展扎实推进,现代化产业体系建设取得重要进展,科技创新实现新的突破,带动了激光行业的稳步发展,使得中国激光产业市场保持快速增长2023年中国激光产业市场规模接近1500亿元比上年增长10%以上,充分说明了国内激光产业的发展活力和市场韧性。

在细分市场方面,2023年国内光纤激光器市场整体销量稳中有升,达140亿元,同比增长11%。从市场份额变化情况来看,同年国内龙头企业锐科激光与创鑫激光双双实现增长。国内激光切割设备厂商持续发力海外市场。2023年出口总金额为130亿元人民币,同比增长了17%。在激光技术专利方面,2023年中国新增激光技术相关专利23749件,广东省、江苏省依然是激光技术创新大省,专利申请量多年来一路领先。山东省、北京市、湖北省、浙江省位列第二梯队。

中国激光产业正进入加速发展的新黄金十年”,呈现出对进口替代快速提升、热门赛道接续涌现、应用场景不断推成出新、下游设备商集体出海、金融资本源源涌入等总体趋势。预计2024年我国激光市场销售收入增速平稳,将达到1600亿元。在激光 “黄金十年”的发展过程中,中国工业激光器与激光设备销售规模近十年的平均增速达到16%以上。

广东是国内最大的激光产业集聚区,全省产业规模和企业数量均占全国30%以上。截至2023年底,全省累计专利申请量 7.4 万件,占全国15.9%,全省相关企业营收1000亿元,均列全国首位;拥有 20余家上市企业,年营收超1亿元的企业100余家。产业链各环节不断完善,初步形成了元器件、扫描振镜、激光器整机装备、应用开发、公共服务平台等协同发展的产业链,整个产业已成为驱动我省迈向“制造强省”的核心动力源泉。

二、中国激光产业迈进黄金十年

回顾不平凡的2023年,中国激光行业处处充满生机活力

光源的不断迭代突破给加工制造带来了新的发展机遇。大功率光纤激光器核心技术不断突破,输出功率不断刷新;超快激光器领捷报频传,从几十瓦到千瓦级,光束质量持续优化,创新应用层出不穷。激光装备水平由先前的跟跑并跑逐渐在部分领域实现领跑,新的智能化激光精密制造装备不仅促进我国传统制造产业的转型升级,并且大规模应用在新能源汽车、光伏、储能电池、氢能、通讯、雷达以及医疗等热门赛道和新兴领域。此外,资本市场对中国激光产业的关注度仍然保持在高位,上市企业又新增了不少。

2023年,激光企业在投产扩产等方面也是动作频频,跑出“加速度”,拓充竞争优势。同时,“产学研用”端的融合发展与战略合作进一步深化,不少企业、院校、科研机构以及下游用户单位携手建立了激光联合实验室及研究中心,旨在面向国家重大战略需求,围绕船舶、核电、工程机械、航空航天等重装行业以及半导体、信息技术、3C电子、新能源、光伏等新兴高科技行业开展联合攻关,以解决重大工程问题。

三、2023年中国激光行业发展格局

1.不同环节分工明确,产业格局较为成熟

从产业链环节内部来看,各环节竞争格局成熟:1)上游如控制系统,价值占比较小、加之技术研发周期较长、进入壁垒较高,所以参与企业数量较少;2)中游如激光器领域,由于国内较为完备的产业链生态,进入壁垒较低,故目前呈现激烈竞争的状态,大中型企业依托规模效应及技术优势脱颖而出;3)下游激光设备由于整机的价值量较高,下游面向行业应用领域较广,随着上游部件及原材料国产化推进,行业进入门槛降低,所以对应企业数量较多。

2. 需求驱动:多因素拉动,行业仍处于快速成长期

多重因素叠加驱动下,激光行业仍处于快速增长期:1)高功率迭代:激光功率段不断 迭代,加工能力边界打开,激光渗透率逐步提升;2)海外出口:国内激光企业已具备配套 全球高端客户的能力,出口规模不断扩大,海外出口带来需求增量;3)新应用拓展:3D 打印、精密加工、激光焊接及清洗等。

2.1 功率迭代:加工能力边界打开,激光渗透率提升

高功率激光器大幅提高加工速度、降低加工成本、拓展加工场景。随着国内高功率激光器的逐渐普及,激光切割设备开始逐渐向中厚板市场渗透。激光切割设备的可切割厚度 和效率同时提升,逐步在中厚板场景开启对等离子切割的替代。目前市场主流的20kW 和30kW 激光切割设备已经能够在部分厚板加工中替代等离子,60KW 和 80KW 激光切割设备推出,可以满足大多数厚板加工场景需求。随着激光切割机功率提升、加工能力突破,激光切割机应用场景从薄板轻工领域往工程机械、钢结构、船舶制造等高端制造领域拓展。

2.2 海外出口:海外需求带来增量,国内企业竞争力强

产业升级或承接产业链转移,带来激光设备采购需求。1)随着部分制造业向东南亚转移,越南、泰国、印尼等东南亚国家存在升级加工方式的需求—用高效 激光加工设备替代传统加工方式,部分国家目前激光切割设备需求主要集中在中低功率段; 2)印度、土耳其、俄罗斯、巴西、墨西哥及非洲部分工业化国家,景气复苏和产业转型带来激光设备采购需求。从出口国家来看,2022年排名TOP5 国家分别是美国、韩国、俄罗 斯、印度和巴西。 国内企业积极布局出口,在全球具有较强议价能力。国内厂商极高的性价比优势,海外对于中国激光设备积极采购。2022 年出口 TOP5 省份分别是山东、光电、江苏、湖北 和上海。

2.3 新应用拓展:3D 打印、精密加工、焊接及清洗等

1)3D 打印:新技术新产品涌现拉动行业需求

激光 3D 打印具有多重优势。增材制造(俗称 3D 打印)一种以激光为能量源的增材制 造技术。根据华曙高科招股说明书披露:目前增材制造加工与传统精密加工相比还存在加 工精度、表面粗糙度和可加工材料等方面的差距,但增材制造其全新的技术原理和特点, 在多种应用场景具备使用优势:

2)激光焊接:替代传统焊接方式,渗透率仍有较大提升空间

激光焊接与激光切割、激光打标共同构成激光加工技术的三驾马车,但激光焊接较切割及打标更非标、难度更高。激光焊接渗透率较激光打标及激光切割更低,未来对于传统焊接方式仍有较大渗透空间。锂电、汽车、消费电子等行业拉动焊接需求,激光焊接在这些领域应用逐渐增加。2023年国内激光焊接成套设备市场销售收入为 90亿元。从下游应用行业来看,2023年市场中动力电池激光焊接设备占比提升至50%,未来随着汽车焊接、消费电子激光焊接、手持激光焊发展,预计激光焊接仍将保持快速增长,2024年市场空间达到 110亿元。

3)激光清洗:行业尚处早期,未来发展前景广阔

激光清洗降本提效,对传统清洗方式进行替代。相较于传统的喷砂、干冰等清洗方法,激光清洗技术具有诸多优势。 以锐科激光官网披露的轮胎磨具行业案例来看,激光清洗与传统清洗比可明显降本增效。当前激光清洗行业应用尚处于早期,未来行业应用有望突破。双碳战略背景下,激光清洗技术势必将成为工业清洗主要趋势。叠加激光清洗在高端制造领域,如锂电、飞机叶片、精密仪器、钢轨、船舶等领域应用率不断提升。2023年,激光清洗行业规模达到 5亿元,预计到 2024年,行业市场规模将达到 7亿元。

3. 供应格局:上游格局最优,中下游盈利逐步改善

3.1 激光器环节:价格竞争趋缓,盈利能力触底回升

激光器是利用受激辐射方法产生光的器件,居于整个激光产业链的核心中枢位置。(1)工业激光器进入价格竞争末期,小企业逐步出清。随着光纤激光器市场规模不断扩大,激光产业链日趋成熟,激光器核心器件国产化率 提升,工业激光器市场竞争更加激烈,国内外多家工业激光器厂商参与到全面的价格战之中,呈现“量涨、价跌、利润低”格局。2023年,国内激光器市场中,大多企业营收及净利率呈现大幅下降的趋势,国内企业处于竞争末期;行业内剩余的4-5 家激光器企业因宏观需求波动导致价格竞争激烈,行业基本处于盈亏平衡线,考验各厂商后续持续降本空间、现金流情况、客户稳定性等能力。(2)激光器国产化率提升,头部企业份额集中度高。2007年之前,国内光纤激光器的产业化和产品化仍然是空白,几乎所有工业光纤激光器全部依赖进口。随着国内光纤激光器企业综合实力的增强,国产光纤激光器功率和性能 逐步提高。从我国光纤激光器市场来看,国产光纤激光器逐步实现由依赖进口向自主研发、 替代进口到出口的转变。2023年,从市场份额变化情况来看,国产激光器企业锐科激光成为中国最大的激光器厂商。分功率段来看,低功率光纤激光器已经基本完成国产替代,中高功率国产化率正大幅提升, 6KW 及以下激光器国产化率已超过 95%。

3.2 软件环节:盈利保持高位,依托软件能力拓展新品

软件系统是激光加工设备的大脑,在整套设备中成本占比较低但作用核心,激光运控软件公司毛利率水平较高,竞争格局较优。数控系统属于整个激光加工设备的“大脑”部分,属于核心部件之一,进入壁垒较高。根据柏楚电子公告,激光切割设备控制系统价格占整机成本仅约 5%,但作用核心,故激光运控公司盈利能力较高,如柏楚电子2023年销售毛利率为 80、销售净利率为60%。

激光加工控制系统按照主流技术路线可划分为激光振镜控制系统及伺服控制系统等。 其中,激光伺服控制系统主要适用于大幅面切割领域,代表公司如柏楚电子、维宏股份;激光振镜控制系统主要适用于小幅面、精密加工领域,代表公司如金橙子等。柏楚电子在中低功率领域市占率为60%、维宏股份为 20%。振镜控制系统中:根据金橙子公告,经过近年来国内供应商的快速发展,在中低端振镜控制系统领域已经基本实现国产化;在高端应用领域,目前主要由德国 Scaps、德国 Scanlab 等国际厂商主导,国产化率仅 15%左右。

3.3 芯片环节:加速国产替代,布局光通信/医疗等场景

激光芯片是产业链中游各类激光器的核心泵浦源器件。泵浦源为激光器核心器件之一, 高功率光纤激光器需要高功率泵浦源的支撑,而半导体激光器具有体积小、重量轻、光电 转化效率高、性能稳定和高寿命等优点,因此半导体激光器是光纤激光器的主流泵浦源。激光器芯片是国内激光产业链十分薄弱的环节,长期以来我国高功率激光芯片很大比例进口,进口价格相对较高并且存在技术封锁。半导体激光芯片行业中,美国和欧洲企业 起步较早,在技术上具备先发优势,如贰陆、Lumentum、欧司朗等。随着市场对高功率光纤激光器需求的提升,激光芯片的国产替代为大势所趋。随着生物医疗、激光雷达、光通信、服务型机器人、3D传感等技术的不断普及发展,半导体激光芯片作为核心器件将更多的应用于医疗、汽车、人工智能、消费电子、人脸 识别、光通信及国防科研等众多领域。

3.4 设备环节:竞争较为充分,向集成化或专精特新转型

国内激光加工设备企业数量众多,市场格局分布较为分散,激光设备行业进入的门槛有所降低。经过多年发展,目前小型、低功率的激光设备已成为行业内成熟产品,产品附加值逐渐走低,市场竞争日益激烈;大型高功率加工设备、应用于特定高精尖领域的加工设备、智能制造生产线等产品,目前具备较高的进入壁垒。其中,大族激光、华工科技、宏石激光、邦德激光等在通用激光市场中营收体量较大;海目星、联赢激光、帝尔激光等依靠较强的技术研发能力,在细分领域进行差异化竞争。

中国的激光产业在全球激光设备市场中占比持续攀升,目前中国已经培育出全球最大的工业激光市场,2023年全球激光设备市场销售收入中,中国占比达到60%。近年来,国内激光设备厂商凭借着自身的成本优势迅速突破海外市场。

中国激光设备企业向集成化转型或布局专精特新。随着智能制造发展需求,生产实务中采用产线集成化设计、模块柔性化生产,能够根据客户需要实现多环节、多工序加工的激光加工智能制造生产线日益受到制造业企业的青睐。相较仅能完成单一加工环节的单台激光加工设备,激光柔性加工生产线可帮助客户大幅提升整体生产效率。预计集成化、柔性化将成为未来激光加工设备行业新的发展方向和机遇。

未来发展展望

乘着“新质生产力”东风,激光已成为制造强国提升制造业水平的革命性手段。激光不仅赋能传统产业,在激光雷达、激光医疗设备、激光显示等新兴产业上,将迎来产业快速发展期,预计未来3年复合增长率均在20%-40%。而在未来产业上,激光在可控核聚变、反物质研究等领域正发挥越来越重要的作用,国外已实现利用高能量激光的脉冲压缩氘氚颗粒,实现小规模可控核聚变。

1、核心零部件逐步实现国产化

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,投入更多科研资源,我国激光器行业逐渐步入快速成长阶段,国产化程度逐年提升。未来随着技术差距的进一步缩小,预计国产激光器功率和性能将逐步提高,高功率段光纤激光器领域的国内外品牌竞争将愈演愈烈,激光设备核心零部件的国产化率也将进一步提升。

2、开发更多新型应用

当前,激光技术发展越来越成熟,一方面功率不断攀升,光纤激光器功率突破40 kW;一方面精细度不断提高,皮秒、飞秒激光技术的逐步成熟和产业化。多方面的发展势必会壮大许多产业,甚至孕育出许多新兴的产业。激光产业的未来应用要重点关注超快激光的广泛应用、激光清洗在航空航天的应用等。

随着激光技术的持续进步,激光加工设备的应用场景不断拓展。近年来,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。

3、技术创新实现智能化、自动化

只有掌握了核心技术,才能在面临危机时在产业链上下游竞争中占据优势。目前对激光加工的要求越来越智能化,打破了原来单一激光打标机、焊接机、切割机等设备,逐渐趋向智慧化工厂、自动化产线。如华工激光提出的“激光+智慧工厂”解决方案、三维五轴激光自动化切割设备等让华工激光在疫情时代获得了有利的市场竞争地位。

当前全球已步入数字经济时代,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,推动制造业不断向着云化、智能化方向发展,其中工业互联网是重要的实现方式。在此背景下,激光加工设备通过结合工业互联网技术与激光加工技术,实现生产计划管理、设备在线监控和维护、故障在线诊断等一系列功能的数字化设备,帮助生产企业提升效率、降低成本。

4、核心技术逐渐得到突破激光器增长空间还很大

从超快激光器技术发展来看,为提高脉冲激光器的输出功率,增加能量密度,控制热效应,行业研发了多种调制技术,主要包括调Q技术、锁模技术、可调谐技术等。与传统长脉冲激光及连续激光不同,超快激光凭借先进的技术及优秀的特性能解决许多常规方法难以达到的高、精、尖、硬、难等加工问题,实现超强的加工能力、加工质量和加工效率。全球超快激光器市场规模每年都在持续不断增长。

同时,激光器朝向“器件一体化”方向发展。创鑫激光向行业公开了其研发的激光器“器件一体化”方案和“紫笛”数字光斑技术,并发布了功率高达4200W的单泵源产品。创鑫激光提出了“器件一体化”方案:通过泵源一体化、增益谐振腔一体化和无源输出一体化,将外部配套设备与激光器集成一体,以实现激光器的极致简化。

总之,纵观我国激光行业发展史,特别是我国推动光纤激光器从无到有、从有到强的历程来看,我们完全有能力通过自主创新实现技术和产品的突破。比如我国激光行业在激光切割领域的深度和广度都已趋近极限,要寻找新的、附加值高的赛道,把激光切割做大做强之路再走一遍。随着激光应用的不断深入,激光切割、激光焊接、光纤通信、激光雷达、激光美容等层出不穷,我国激光产业度过了“黄金十年”。在新质生产力的推动下,奔向另一个“新黄金十年”“新黄金十年”仅靠比拼成本难以在市场上立足,更不利于行业整体健康发展。成本不是核心竞争力,核心技术才是核心竞争力。我国激光行业必须瞄准高端、智能、绿色、国际化的方向前进发力新赛道,向高端、向创新发展才能在全球激光行业中走向辉煌

(Laser Manufacture News &GuangDong Laser Industry Association联合供稿)


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