光纤激光器行业深度报告：价格战加速行业发展，垂直整合强者恒强.docx 31页

'目录报告核心框架：51.光纤激光器为工业应用主流激光器61.1从激光到激光设备，激光器全产业链一览61.2历经30年发展，光纤激光器性能最优前景广阔82.国产替代+渗透率提升，双轮驱动需求增长122.1全球激光器市场规模持续扩张，光纤激光器占比较高122.2中国为全球最大激光设备市场，光纤激光器需求较高142.3行业竞争激烈集中度高，国产竞争力持续上升152.4工业加工激光设备渗透率仍处地位，价格下降推进渗透率提升193.对标国际龙头IPG，寻找具备垂直整合能力国内龙头223.1从激光器龙头IPG看行业发展模式，研发并购为发展主调223.2IPG垂直整合打造核心竞争力，一体化工艺控制性能与成本243.3中国激光器产业上游蓬勃发展，国内龙头有望实现垂直整合264.关注国内双龙头，垂直整合战未来274.1锐科激光：国内激光器龙头，垂直整合先行者274.2创鑫激光：核心器件先行，从上游向下扩张305.风险提示32图表目录图1：价格战短期压制激光器企业盈利水平，长期利好行业龙头发展5图2：激光主要特征6图3：激光器处于激光产业链中游7图4：激光器示意图7图5：激光设备控制系统8图6：激光焊接自动化成套设备8图7：光纤激光器在工业激光器中占比持续上升9图8：光纤激光器基本构成9图9：双包层光纤激光器30年发展史10图10：全球激光器行业规模近年持续增长12图11：2019年全球激光市场应用情况12图12：2019年全球下游细分应用领域增速12图13：工业切割中光纤激光器占比接近80%13图14：工业焊接中光纤激光器占比超过60%13图15：光纤激光器占工业激光器比重超过50%13图16：全球光纤激光器市场规模持续扩张14图17：中国激光设备市场增速较高，持续带来增量激光器需求14图18：2019年中国激光市场应用情况15图19：2019年中国细分应用领域增速15 图20：15-19年中国光纤激光器规模复合增长率19.36%15图21：2019年国内激光器市场占有率16图22：2018年国内激光器市场占有率16图23：中国各功率激光器出货量17图24：高功率激光器价格较高17图25：低功率光纤激光器已完成国产化替代17图26：中功率光纤激光器国产化率过半17图27：高功率激光器国产化率快速提升18图28：国产高功率光纤激光器出货量大幅上升18图29：国内龙头锐科激光高功率光纤激光器持续突破18图30：IPG收入基本全部来自于工业激光加工20图31：工业激光设备渗透率持续提升，空间巨大20图32：中国高功率光纤激光器出货价格近年显著降低21图33：非工业激光设备应用领域潜在市场巨大22图34：研发与兼并收购打造全球光纤激光器行业龙头IPG23图35：从晶圆生长到集成系统，IPG垂直整合打造一体化工艺流程25图36：垂直整合带来激光器功率持续突破25图37：IPG维持较高毛利率26图38：半导体芯片自主生产规模效应单瓦成本下降75%26图39：多家企业布局产业链上游多年，技术积累逐渐成熟，推动行业技术进步........................................................................................................................26图40：锐科激光2014-2019年营收复合增长率54.01%27图41：价格战影响短期利润水平27图42：锐科激光近年销量飞速提升28图43：光纤激光器为公司主要收入来源28图44：竞争加剧的环境下公司市占率有望持续提升28图45：2017年锐科激光原材料成本构成29图46：价格战拖累盈利水平，垂直整合有望推动改善29图47：锐科激光自制泵浦源29图48：锐科激光自制光纤29图49：国产超快激光器出货量快速上升29图50：中国超快激光器市场规模快速扩张29图51：创鑫激光营收快速增长30图52：创鑫激光利润水平显著提升30图53：创鑫激光发展历程30图54：连续光纤激光器为公司主要收入来源31图55：连续光纤激光器高功率占比持续提升31图56：2018年创鑫激光原材料成本构成31图57：核心器件自产化率提升降低光学材料采购成本31图58：核心器件产能提升有望推动盈利能力上升32 表1：激光相比自然光有许多优势6表2：主要激光器分类8表3：各类激光器性能对比11表4：光纤激光器下游应用广泛11表5：光纤激光器主要制造商16表6：国内光纤激光器制造商已突破产品性能水平与国际接轨18表7：国产光纤激光器性价比优势明显19表8：激光器大功率化显著降低加工成本21表9：IPG收购公司介绍23表10：行业公司通过并购提升技术实力或扩展业务版图24表11：国产激光器产业链已基本完成进口替代27 报告核心框架：供给端：虽然光纤激光器竞争逐渐激烈，价格战拖累行业公司短期盈利水平，但我们认为价格战有望加速行业发展，倒逼激光器企业向上游垂直整合以降低成本，国内激光器行业龙头如锐科激光、创鑫激光已布局多年，在价格下行大环境下能够通过提升激光器核心器件自产率降低成本，从而在竞争中稳定提升市场份额，有望出现强者恒强局面。同时目前光纤激光器国产化替代进展顺利，低功率光纤激光器已基本完成替代，伴随技术进步中高功率光纤激光器国产化率有望进一步提升。需求端：激光设备成本构成中激光器占比较高，在激光器价格下行趋势下，激光设备降价空间较大。由于激光设备价格对于下游需求影响较大，当前激光设备渗透率较低，激光设备价格的降低有望有力刺激激光设备渗透率提升，从而打开巨量增量市场，带动下游需求推动行业发展。图1：价格战短期压制激光器企业盈利水平，长期利好行业龙头发展资料来源：国元证券研究中心 1.光纤激光器为工业应用主流激光器1.1从激光到激光设备，激光器全产业链一览激光（LASER）一词的英文是受激辐射放大（LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation），即通过人工的方式使用光或者放电等强能量激发特定物质产生的光。激光由于具有集光性可以通过透镜进行光束聚焦，从而达到相比自然光更高的功率和亮度，同时具有良好的单色性和指向性，相比自然光具有许多优势。表1：激光相比自然光有许多优势激光的主要特征单色性光谱幅度很窄方向性光束发散性小相干性能够发生互相干涉可控性输出光比较容易调制资料来源：图解光纤激光器入门，国元证券研究中心图2：激光主要特征资料来源：图解光纤激光器入门,国元证券研究中心激光器处于激光产业链中游。激光由光在激光器的谐振腔内振荡获得，根据振荡工作方式不同分为连续波振荡工作（CW）和脉冲振荡工作（PulsedOperation），激光器处于产业链中游，通过光电模块加工调试、光电系统组装测试等流程制作。激光器广泛应用在各类激光设备中，主要使用于工业加工场合，完成如激光切割、打标、焊接等精细加工领域作业。 图3：激光器处于激光产业链中游资料来源：中国科学院武汉文献情报中心，中国激光杂志社，中国光学学会，国元证券研究中心激光器构成主要包括：1）光谐振器，通常是两个反射镜，相干光束在两个反射镜之间沿两个方向传播；2）增益介质材料，在谐振器内具有允许通过受激发射进行光放大的特性；3）泵浦，在增益介质中激发原子的光或电流能源；增益介质中的光在4）高反射镜和5）输出耦合器之间来回放大，输出耦合器是部分透明的，允许某些光子或6）激光束射出。图4：激光器示意图资料来源：IPG,国元证券研究中心激光器为激光设备核心部件，以联赢激光激光焊接设备为例，激光焊接机由激光器和焊接头组成，工作台由移动平台和运动控制系统组成。根据下游客户需求，将加载了自动化系统软件、应用环境设计的激光焊接机、工作台共同组成的自动化成套设备为下游主要销售形式。 图5：激光设备控制系统图6：激光焊接自动化成套设备资料来源：科学网,国元证券研究中心资料来源：联赢激光招股说明书,国元证券研究中心1.1历经30年发展，光纤激光器性能最优前景广阔激光器通常按照其增益介质的类型进行分类，包括气体激光器、晶体激光器、光纤激光器与半导体激光器。也通过波长（通常为~0.3μm至~20μm）、泵浦方法（放电、光、激光二极管）、操作方式（连续波或脉冲）、功率（毫瓦至千瓦）和光束质量进行分类。表2：主要激光器分类增益介质泵浦方法振荡波长振荡运转液体染料光紫外~红外CW、脉冲HeNe可见~红外CW气体惰性气体离子HeCd准分子放电紫外~可见紫外CWCW脉冲二氧化碳远红外CW、脉冲化学化学反应红外CW半导体化合物半导体电流紫外~红外CW、脉冲固体Nd：YAGYb：YAG光红外CW、脉冲钛蓝宝石紫外~红外光纤Er、Yb、Tm光红外CW、脉冲资料来源：图解光纤激光器入门，国元证券研究中心光纤激光器为目前工业应用主流激光器。从工业激光器领域来看，2015年至2018年全球光纤激光器销售收入在各类工业激光器中占比从40.75%上升至51.46%，光纤激光器由于其优异的性能与低维护成本等特性逐渐成为市场上的主流激光器，发展潜力较大。 图7：光纤激光器在工业激光器中占比持续上升100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%气体激光器固态激光器半导体/准分子激光器光纤激光器2015201620172018资料来源：创鑫激光招股说明书,国元证券研究中心光纤激光器是使用掺稀土类的光纤作为介质的激光器，分为CW振荡和脉冲振荡光纤激光器，CW振荡由于其功率较高主要用于激光切割和焊接，后者则用于微细加工和打标等激光加工。图8：光纤激光器基本构成资料来源：锐科激光招股说明书,国元证券研究中心双包层光纤激光器历经30年发展，高功率光纤激光器走向成熟。双包层光纤是由掺杂纤芯、内包层、外包层、保护层4部分组成，相比常规光纤多了一个可以传输泵浦光的内包层。自1988年双包层光纤激光器问世以来，30年间光纤激光器经历飞速发展，光纤激光器输出功率跨时代提升，从最初的瓦级达到目前单纤单模万瓦级输出功率，合束后的光纤激光器输出功率也已达100KW级。从弱光光源到“任意波长、任意脉宽、任意功率”，目前高功率光纤激光器已走向成熟，广泛应用在先进制造、科学、国防等各个领域。 图9：双包层光纤激光器30年发展史资料来源：高功率双包层光纤激光器30周年的发展历程，国元证券研究中心光纤激光器具有多种优势：Ø轻量化易安装：光纤较柔软可以弯曲，光纤激光器通常可以做到小型轻量化，在降低了购置成本的同时安装也方便灵活。Ø维护成本低：受热透镜效应和热致双折射效应等热效应影响，固体激光器的散热模块需要精心设计，由于作为激光介质的光纤表面积/体积比值要比块状的固体激光器棒形介质大4个量级以上，光纤激光器在100W内可以通过空气冷却。同时光纤激光器不需要每月几个小时的定期维护，例如CO2激光器需要光束对准。Ø高光束质量：光纤发射激光的数值孔径较小，容易聚光的特性使其可达到大功率密度化，实现高分辨率加工，高光束质量意味着光纤激光器可以使用在材料加工、医疗、科学和国防等高端制造领域。Ø能效更高：掺杂光纤激光与YAG晶体激光相比可以实现宽带的光放大，并且泵浦光被封闭在光纤内，可以实现高效率泵浦（光-光转化效率70%；电-光转化效率30%）。IPG光纤激光器可做到相比CO2激光器能耗降低84%。Ø长期稳定性强：不包含自由空间光学系统的光纤激光器，由于没有空间光学元件，不易受到尘埃、温度、机械等影响。Ø易实现大功率化：由于泵浦模块可以串联和并联，可通过多种设计增加输出功率。 表3：各类激光器性能对比对比项目指标说明CO2激光器（气体）YAG激光器（固体）薄盘激光器（固体）光纤激光器半导体激光器波长μm数值越小，加工能力越强10.61.061.0~1.11.0~1.10.9~1.0数值越大，效率越高，耗典型电光效率105153045电越小光束质量BPP数值越小，光束质量越好6258<2.510（4/5kw）输出功率kW数值越大，加工能力越强1~200.5~50.5~40.5~200.5~10输出光纤μm数值越小，使用越方便不可实现600~800600~80020~30050~800冷却方式方式越多，使用越灵活水冷水冷水冷风冷/水冷水冷占地面积（4/5kw数值越小，适应性越好3m26m2>4m2<1m2<1m2体积体积越小，适用场合越多大最大较大非常小非常小可加工材料类型范围越广，加工适应性越高反材料如铜、高反材料如铜、铝高反材料高反材料高反材料好铝不可不可亦可亦可亦可资料来源：创鑫激光招股说明书，国元证券研究中心光纤激光器的多种优势为其带来了广泛的下游应用空间。光纤激光器由于其光束品质优良，在切割加工、打标、焊接等工业领域已经得到广泛应用，目前正在逐步取代其他激光器。表4：光纤激光器下游应用广泛下游行业应用汽车行业金属焊接打标切割钎焊聚合物焊接涂层去除钻孔软焊晶园切片蓝宝石划线微孔加工光刻激光直接成像激光剥离晶圆检验退火消费电子低介电介质划线金/铜线焊通讯长距离DWDM光纤到驻地（FTTP）超长距离DWDM城域DWDM宽带接入自由空间航空航天金属焊接打标切割钎焊聚合物焊接涂层去除钻孔熔覆半导体晶圆切片低介电介质划线蓝宝石划线微孔加工金/铜线焊光刻激光直接成像激光剥离晶圆检验退火重工业和运输金属焊接钻孔钎焊涂层去除切割熔覆医疗聚合物焊接金属焊接表面处理聚合物切割金属切割唯一产品标记聚合物微孔钻孔金属钻孔石油天然气管道焊接熔覆管道维修淬火光伏边缘隔离薄膜构图切边微孔钻孔晶圆打标P1、P2、P3划线先进科学流动成像制造和分离部件光谱学全息摄影局部退火和掺杂激活超声波光泵激遥感干涉测量光阱资料来源：IPG，国元证券研究中心 1.国产替代+渗透率提升，双轮驱动需求增长1.1全球激光器市场规模持续扩张，光纤激光器占比较高近年全球激光器市场销售规模增速持续回升，疫情拖累2020年表现。据中国科学院武汉文献情报中心、中国激光杂志社、中国光学学会统计，2019年全球激光器销售额147.3亿美元，同比增长7.1%，自2018年中美贸易战开始，激光产品进出口受到一定冲击，2018年激光产业规模增速大跌至5.27%，伴随贸易战缓解，产业规模增速呈回升趋势，2019年增速同比提升2.88个百分点。2020年受全球经济增速放缓及新冠疫情影响，预计2020年全球激光器产业规模将有所收缩。图10：全球激光器行业规模近年持续增长全球激光器市场销售总额（亿美元）YoY160140120100806040200资料来源：2020中国激光产业发展报告，LaserFocusWorld,国元证券研究中心40%30%20%10%0%-10%-20%-30%工业加工为全球激光器主要下游应用市场，非工业应用增速较快。2019年材料加工与光刻市场规模为60.3亿美元，依旧为全球激光器应用市场最大细分领域，通信与光储存以39.8亿美元的规模位居第二。科研与军事市场和医疗与美容市场份额上升速度较快，同比分别增长38%和29%。图11：2019年全球激光市场应用情况图12：2019年全球下游细分应用领域增速医疗与美容9%仪器与传感器8%科研与军事12%通信与光存储27%材料加工与光刻41%娱乐、显示与打印3%科研与军事医疗与美容仪器与传感器通信与光存储娱乐、显示与打印材料加工与光刻-10%0%10%20%30%40%50%资料来源：2020激光产业发展报告,国元证券研究中心资料来源：2020激光产业发展报告,国元证券研究中心工业激光中光纤激光器已为主流，占比持续上升。由于光纤激光器具有使用成本较 低、精密加工能力强、停机修整时间短等优势，在激光器的工业应用中光纤激光器占比逐步提升，已经成为工业应用首选激光器，据OptechConsulting统计，2019年全球金属切割激光设备中使用光纤激光器占比78.74%，规模10.7亿美元，全球焊接与钎焊激光设备中光纤激光器占比61.08%，规模2.26亿美元。图13：工业切割中光纤激光器占比接近80%图14：工业焊接中光纤激光器占比超过60%光纤激光器CO2、固体和半导体激光器光纤激光器CO2、固体和半导体激光器2.00十亿美元1.501.000.500.00201820192020202120222023600500百万美元4003002001000201820192020202120222023资料来源：OptechConsulting，IPG,国元证券研究中心资料来源：OptechConsulting,FreedoniaGroup，IPG,国元证券研究中心图15：光纤激光器占工业激光器比重超过50%60%50%40%30%20%10%0%2010201120122013201420152016201720182019E资料来源：创鑫激光招股说明书,国元证券研究中心全球工业激光器中光纤激光器市场规模2015至2019年复合增长率23.83%。据创鑫激光招股说明书数据，全球工业激光器中光纤激光器2019年市场销售规模估计为27.46亿美元，同比增长5%，基本维持2018年增速。自2017年爆发式增长后增速有所放缓，但2015-2019年复合增长率23.83%，增长迅速。 图16：全球光纤激光器市场规模持续扩张全球光纤激光器市场销售总额（亿美元）YoY30100%2580%60%2040%1520%100%5-20%020092010201120122013201420152016201720182019E-40%资料来源：创鑫激光招股说明书,国元证券研究中心1.1中国为全球最大激光设备市场，光纤激光器需求较高中国为全球最大激光设备市场，带来巨量激光器需求。中国激光产业整体起步较晚，但伴随中国装备制造业快速发展，占据了全球约一半工业激光器应用市场，涌现了大量激光设备集成商，2019年中国激光设备销售收入658亿元，同比增长8.76%，相比2017和2018年的爆发式增长增速有所放缓但仍保持增长趋势。2020年受到新冠疫情全球经济不稳定性影响，预计2020年激光设备销售规模645亿元，首次同比下滑1.98%。激光设备市场的扩张为激光器带来大量需求，从而推动了中国激光器产业的发展。图17：中国激光设备市场增速较高，持续带来增量激光器需求中国激光设备市场销售总额（亿元）YoY700600500400300200100020102011201220132014201520162017201820192020E50%40%30%20%10%0%-10%资料来源：2020中国激光产业发展报告，LaserFocusWorld,国元证券研究中心工业领域应用仍为主流，非工业领域快速追赶。2019年中国工业领域激光设备销售收入386.6亿元，为占比最高的应用领域，占比接近60%，但2019年工业领域增速仅1.95%。商业领域销售收入新增15.2亿元，同比增长38.38%，为增速最快 的应用领域。图18：2019年中国激光市场应用情况图19：2019年中国细分应用领域增速5%商业8%信息22%医学6%科研商业科研信息医学工业59%工业0.00%10.00%20.00%30.00%40.00%50.00%资料来源：2020激光产业发展报告,国元证券研究中心资料来源：2020激光产业发展报告,国元证券研究中心中国2015-2019年光纤激光器市场规模复合增长率20.43%。2019中国光纤激光器市场销售总额85.6亿元，同比增长6.72%。根据《2020年中国激光产业报告》，受全球经济不确定性影响，预计2020年中国光纤激光器市场同比增长3.63%，短期增速有所放缓，但伴随中国制造业逐渐复苏不改长期增长趋势。图20：15-19年中国光纤激光器规模复合增长率19.36%中国光纤激光器市场销售总额（亿元）YoY9080706050403020100201520162017201820192020E40%35%30%25%20%15%10%5%0%资料来源：2020中国激光产业发展报告，LaserFocusWorld,国元证券研究中心1.1行业竞争激烈集中度高，国产竞争力持续上升纵观全球光纤激光器生产商，行业集中度较高。成立于1988年的美国IPG光子（IPGPotonics）作为全球激光器行业领导企业，2019年收入规模92亿元，显著高于市场其他参与者。2019年国内共有规模以上激光企业超过150家，多数企业集中在激光器制造和激光加工领域。在激光器企业中，营收超过5亿的仅有锐科激光、创 鑫激光、杰普特光电三家。表5：光纤激光器主要制造商公司国家成立时间2019年收入规模（亿元）简介IPG光子美国199891.71全球光纤激光器制造龙头企业，开发和制造一系列的光纤激光器、光纤放大器和二极管激光器Nlight恩耐美国200012.32全球领先的半导体激光器和光纤激光器制造商，业务领域主要覆盖工业，微型制造，航空航天和国防。SPI英国2000被Trumpf收购世界知名光纤激光器生产商，主要面向工业制造和应用领域Rofin德国1975被相干收购提供覆盖所有激光技术、全波长和功率的应用激光解决方案锐科激光中国武汉200720.1国内光纤激光器龙头，提供光纤激光器产品和应用解决方案创鑫激光中国深圳20047.08国内第二光纤激光器制造商，从事光纤激光器的研发、生产和销售杰普特中国深圳20065.68激光器以及主要用于集成电路和半导体光电相关器件精密检测及微加工的智能装备制造商资料来源：公司官网，WIND，国元证券研究中心国内光纤激光器市场竞争激烈，IPG等海外龙头占比下降。2019年国内光纤激光器制造商锐科激光、创鑫激光、杰普特市占率为39%，相比2018年同比提升4个百分点。行业龙头IPG在中国区市占率大幅下跌8个百分点，主要由于锐科、创鑫等公司在6KW以上高功率光纤激光器竞争力逐渐增强，国产化替代趋势明显。图21：2019年国内激光器市场占有率图22：2018年国内激光器市场占有率2%激光1%4%杰普特2%3%相干5%恩耐5%创鑫12%锐科24%飞博激光联品海富光子其他IPG42%相干杰普特%5%5%恩耐6%创鑫12%锐科18%5其他IPG50%资料来源：2020中国激光产业发展报告,国元证券研究中心资料来源：2020中国激光产业发展报告，国元证券研究中心中国各功率激光器出货量均保持增长，高功率激光器价值较高。按照中国激光产业发展报告2019分类，光纤激光器功率<100W为低功率光纤激光器，占2018年光纤激光器出货量79%，但其价格较低，贡献利润较小；功率≤1.5kW为中功率光纤激光器，占2018年出货量17%，中功率光纤激光器在国内企业技术成熟后价格也快速降至低位，毛利率呈先增再降趋势，贡献利润也将逐渐降低；1.5kW以上为高功率光纤激光器，2018年出货量占比仅4%，但由于其技术含量较高，为激光器企业贡献毛利呈逐渐上升趋势，预计将成为光纤激光器制造企业主要利润来源。 图23：中国各功率激光器出货量图24：高功率激光器价格较高低功率激光器中功率激光器高功率激光器180000激光器出货量（台）1600001400001200001000008000060000400002000002013201420152016201720182019E45连续光纤激光器价格（万元）4035302520151050300W500W800W1kW1.5kW2kW3kW6kW资料来源：2019激光产业发展报告,国元证券研究中心资料来源：创鑫激光招股说明书,国元证券研究中心注：取自2019H1数据，2kW及以上为多模块激光器中低功率光纤激光器国产技术逐渐成熟，国产化率趋于平稳。经过多年发展，国产低功率光纤激光器技术成熟成本较低，国内市场已基本完成国产化替代，国产低功率光纤激光器出货量从2013年的1.3万台上升至2018年的11万台，国产化率98.2%。国产中功率光纤激光器自2014年问世后由于其价格优势快速抢占市场，2018年国产化率达到52.1%，伴随着相关技术逐渐成熟同时关键激光元器件可以从国内采购或自产，中功率光纤激光器国产化占比将继续提升。图25：低功率光纤激光器已完成国产化替代图26：中功率光纤激光器国产化率过半中国低功率激光器出货量（台）国产化率中国中功率光纤激光器出货量（台）国产化率1400001200001000008000060000400002000002013201420152016201720182019E100%80%60%40%20%0%3000025000200001500010000500002013201420152016201720182019E100%80%60%40%20%0%资料来源：2019中国激光产业发展报告,国元证券研究中心资料来源：2019中国激光产业发展报告，国元证券研究中心高功率光纤激光器将成为市场争夺主战场，国产化进展迅猛。伴随着国内光纤激光器制造商技术实力提升，国产高功率光纤激光器能效显著提升，在高功率光纤激光器市场开始参与竞争。2019年国产光纤激光器出货量大幅上升，6kW以上高功率光纤激光器出货800台，超过2018年出货量两倍，同时3kW以上激光器出货量也大幅提升至3000台，超过2018年出货量四倍，近年国产化率保持大幅提升趋势，高端光纤激光器将成为国内外厂商竞争主战场。 图27：高功率激光器国产化率快速提升图28：国产高功率光纤激光器出货量大幅上升800070006000500040003000200010000中国高功率光纤激光器出货量（台）国产化率100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%2013201420152016201720182019E25000高功率光纤激光器出货量（台）20000150001000050000201820191kW-3kW3kW-6kW6kW以上资料来源：2020中国激光产业发展报告,国元证券研究中心资料来源：2020中国激光产业发展报告，国元证券研究中心行业龙头技术持续突破，技术水平与国际接轨。高功率光纤激光器技术门槛较高，国外光纤激光器制造商一直在高功率领域占有优势，国产激光器龙头锐科激光自主研制出第一台1kW、4kW、10kW连续光纤激光器填补了国内高功率光纤激光器领域的空白，率先实现了工业光纤激光器产业化，推动光纤激光器技术水平逐渐与国际接轨。从产品各项性能指标来看，在国产光纤激光器已经形成突破的功率段，与国际激光器巨头IPG产品性能较为接近。图29：国内龙头锐科激光高功率光纤激光器持续突破资料来源：公司官网,国元证券研究中心表6：国内光纤激光器制造商已突破产品性能水平与国际接轨核心参数参数说明锐科激光创鑫激光IPG产品具体型号产品内部型号RFL-C3000SMFSC-3000WYLS-3000U最大平均功率(W)功率越大，加工速度越快300030003000中心波长(nm)光谱中心波长1080±51080±101074±6集成方式单模块：一个激光器模块；多模块合束：多个激光器模块合束而成。同样功率的单模块和多模块产品，单模块技术水平更高、性单模块单模块单模块能更好 功率稳定性()数值越小，功率稳定性越强，加工过程的稳定性及一致性越好≥5h，±1.5>24h，＜5＞8h，±1光束质量(BPP)数值越小，光束质量越好，加工精度越高，效果越好1.7-2.1@50μm1.1-1.5@50μm2.8-3.6@100μm2@50μm3.3@100μm最大调制频率频率可调范围越大，可选加工方式越多、越灵活，能够适应加工555（KHZ）场景更广整机最大电功耗功耗越小，节能效果越好1010-（KW）尺寸（mm）体积越小，运输及存储成本越低，实用性更强900*447*251482.6*950*193430*804*568重量(KG)重量越轻，运输及存储成本越低，实用性更强＜8080±3-资料来源：创鑫激光招股说明书，锐科激光、创鑫激光、IPG产品手册，国元证券研究中心注：IPG数据来自于YLS-U系列产品手册，涵盖多个功率段高性价比确保国内公司竞争优势，海外龙头业绩大幅下滑。国产光纤激光器由于其成本优势，投入市场后海外产品价格被迫下降，目前在1-3kW光纤激光器国内外产品价格已经较为接近，价格战将主要发生在6-10kW级别，国产激光器较高的性价比有望继续推动国产占比提升。中国区为全球光纤激光器龙头IPG主要收入来源，占比43.1%，受到高功率光纤激光器竞争加剧等影响，2019年在中国区销售收入同比下降21.81%，导致其整体业绩出现下滑。表7：国产光纤激光器性价比优势明显功率进口平均价格国产平均价格1KW5-6万元3-5万元3KW15-22万元10-18万元6KW55-65万元30-40万元10KW100-130万元70-100万元资料来源：2020年中国激光产业报告,国元证券研究中心国家重视激光技术，国内企业市场份额有望继续提升。在2005年以前，国内光纤激光器完全依赖进口，2006年推出的《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》中将激光技术列为重点发展的前沿技术，提供科技、金融、税收等方面支持，国家产业政策的扶持与国内企业持续的研发投入实现了国产光纤激光器从无到有的跨越，目前国家对激光技术重视程度高，在提供产业政策支持的同时扶持了一匹优势的研发机构，2019年国家自科基金资助激光类项目434项，涉及经费2.72亿元。在当前激励企业自主创新和研发的大环境下，国内企业与国际龙头水平差距有望进一步缩小，同时受成本较低、接近市场等本土化优势加持，国内激光器制造商市场份额有望进一步提升。2.4工业加工激光设备渗透率仍处地位，价格下降推进渗透率提升目前工业加工为光纤激光器制造商主要收入来源，激光设备渗透率决定市场规模。全球光纤激光器龙头IPG收入中超过90%来自于工业加工应用，2019年切割、焊接、打标三项主要工业加工应用占总收入74%，传统工业加工设备中激光设备的渗 透率直接决定了激光器企业的需求规模。图30：IPG收入基本全部来自于工业激光加工100%切割焊接和钎焊标记和雕刻其他工业加工其他应用全部工业加工下游应用占总营收比重80%60%40%20%0%201420152016201720182019资料来源：IPG公告,国元证券研究中心全球工业激光设备渗透率持续提升，但整体仍处于低位，潜在空间巨大。在切割、焊接、钻孔、包层、打标等领域应用的工业激光设备自2009年以来渗透率逐渐上升。渗透率自2009年的2.90%上升到了2019年的6.36%，十年间工业激光设备规模快速增长至接近2009年的四倍，且渗透率预计继续保持上升态势。目前工业激光设备渗透率仍有较大提升空间，渗透率每提升一个百分点就将为全球激光设备带来约九亿美元市场。图31：工业激光设备渗透率持续提升，空间巨大100806040200非激光工业设备规模（十亿美元）激光工业设备规模（十亿美元）激光设备渗透率8%7%6%5%4%3%2%1%0%200820092010201120122013201420152016201720182019202020212022资料来源：OxfordEconomics,OptechConsulting，IPG，国元证券研究中心高功率光纤激光器价格降低有望显著提升激光设备渗透率。从采购激光加工设备的终端企业角度看，采购成本与加工成本决定了企业是否使用激光设备替换传统加工设备：Ø高功率激光器显著降低加工成本，经济效益优异。根据创鑫激光资料，激光切割加工中将功率从6kW多模激光器提升至12kW多模激光器，带来加工成本降低50%，加工率提升87%-493%，同时对于不锈钢切面几乎无挂渣，碳钢能切除小锥度平滑亮面，加工效果提升明显。对采购企业来说，12kW激光设备 相比6kW激光设备价格高出30%-40%，但生产效率却能提升数倍，加工成本也较低同时加工效果更好，对企业来说经济效益优异。表8：激光器大功率化显著降低加工成本材料厚度辅助气体12kW与6kW加工成本下降比例碳钢6-14mm6kW：氧气12kW：氮气43-6316-25mm氧气25-40不锈钢6-16mm氮气空气55-7572-85铝6-14mm空气43-55资料来源：OFweek，创鑫激光，国元证券研究中心Ø高功率光纤激光器占激光设备成本超40%，降价趋势将显著降低激光设备采购成本。在光纤激光器的激烈竞争之下，近年光纤激光器成本大幅下降，由于国内企业从低功率光纤激光器开始加入市场竞争，中低功率光纤激光器价格已显著下降但高功率光纤激光器受到影响较小，目前伴随着国内企业开始参与高功率光纤激光器市场竞争，3kW以上高功率光纤激光器价格有望出现显著下降，。图32：中国高功率光纤激光器出货价格近年显著降低1kW3kW6kW12kW中国光纤激光器相对价格变化1.000.900.800.700.600.500.400.300.200.100.002012201620182020E资料来源：industriallasers,国元证券研究中心非工业激光设备应用潜在市场巨大，看好医疗、传感器、微电子等领域发展。据海外咨询公司OptechConsulting和StrategiesUnlimited预计，未来非工业激光设备应用规模将有望超过工业设备应用，占比较大且增长较快的非工业应用领域主要包括医疗、传感器与仪器、微电子加工等下游领域。 图33：非工业激光设备应用领域潜在市场巨大大功率切割与焊接精密加工标记和雕刻增材制造微电子加工国防R&D与科学传感器与仪器医疗数字电影与企业展示1412细分领域规模（十亿美元）1086420201820192020202120222023资料来源：StrategiesUnlimited,OptechConsulting，IPG，国元证券研究中心1.对标国际龙头IPG，寻找具备垂直整合能力国内龙头1.1从激光器龙头IPG看行业发展模式，研发并购为发展主调解构全球龙头IPG发展，技术研发与兼并收购为发展主调。从全球光纤激光器龙头IPG光子发展历史来看，Gapontsev博士1991在俄罗斯成立IPG前身NTOIRE-Polus，为工业和医疗行业提供光纤激光器、组件和测试装备，在成立的前两年转向研发高功率光纤激光器和放大器，1993年和1994年分别拿到意大利电信运营商巨头ltaltel和戴姆勒奔驰订单，同时将公司扩展至欧洲，1997年拿到美国电信巨头BellSouth订单公司成立美国IPG公司，IPG前期扩张为利用其技术和研发实力获得大型订单驱动扩张打入欧美市场，中期公司规模成长后开始大量兼并收购激光器行业中下游企业，2010年至2018年收购12家公司，业务范围包括中红外、紫外激光器、下游应用解决方案及系统集成商等，致力于打造垂直整合的全产业链龙头。 图34：研发与兼并收购打造全球光纤激光器行业龙头IPG资料来源：IPG，国元证券研究中心表9：IPG收购公司介绍收购时间收购公司公司介绍2010PhotonicsInnovationsInc.生产用于科学、生物医学、人眼安全测距应用的中红外（~2.5μm）激光技术CosytronicKG专业从事自动化焊接设备2012JPSALaser制造用于非金属（玻璃、半导体、陶瓷）精细加工、精密切割、钻孔和微加工的专用激光系统2013MobiusPhotonics提供用于微机械加工的高功率脉冲紫外（UV）激光器，例如晶片切割和划片，VIA钻孔和混合太阳能电池板处理2015RuchTech生产用于金属和复合材料的宏观和微观加工自动化多轴激光系统2016MenaraNetworks基于专有混合型号ASIC和DSP技术开发的高速光传输模块，Menara可拔插收发器和转发器已使用在大型电信公司和数据中心中BiophotonicSolutionsInc.BSI专有的MIPS技术可自动测量和压缩激光脉冲，从而提高了超快激光器的实用性OptiGrate首创的体布拉格光栅用于超快激光器的脉冲压缩，可提高性能并降低成本2017ILTILT结合重要的自动化和软件专业知识，生产用于医疗设备行业的高精度激光系统LDD为基于激光的焊接应用提供过程中质量监控解决方案。RobotConcept基于激光的系统集成商2018Genesis运输，航空航天和工业终端市场中机器人焊接和自动化解决方案集成的领导者。资料来源：IPG，国元证券研究中心兼并收购为激光器企业重要扩张手段，以快速提升技术实力或进入新的市场。2019 年全球激光器市场参与者进行多项并购以提升技术实力或进入细分领域市场，例如nLIGHT公司以3330万美元收购为国防市场提供高能激光系统的相干组合激光及光束控制系统领先开发商Nutronics以布局定向能源市场，锐科激光以1.15亿元收购超快激光器厂商国神光电以进军超快激光市场等。表10：行业公司通过并购提升技术实力或扩展业务版图公司收购标的战略目标IPGPadtec海底网络部门推进海底网络系统市场TRUMPF完成收购飞利浦光子学业务补充大功率半导体激光器业务nLIGHTNutronics布局定向能源市场COHERENTORLaser扩展医疗市场MKSESI加强在光子学和光学市场的专业技术锐科激光国神光电进军超快激光市场资料来源：公司资料整理，国元证券研究中心1.1IPG垂直整合打造核心竞争力，一体化工艺控制性能与成本垂直整合战略已成IPG当前主要竞争力来源。IPG激光器组件内部供应的能力和对应的工艺积累已成为其重要的竞争优势，从晶圆生长到集成化切割、焊接系统，IPG不断在公司内部完成技术迭代，不断改进光学元件提升输出功率，具备设计、制造与组装的能力与工艺积累使得IPG可以提供更加坚固、紧凑和高效的设计，不断降低成本与体积的同时提升激光器功率，同时多模块构造使得光纤激光器具有延展性，只需添加更多模块即可提升功率：Ø二极管：从多晶硅提纯开始控制所有晶圆制造步骤。晶圆通过固态源分子束外延生长（MBE），实现大沉积区域内的低缺陷密度和光电参数一致性。自产测试与预烧设备，保持低成本同时确保PLD可靠性，同时使用内部设计与制造的设备确保封装成本较低。Ø特种光纤及组件：IPG研发的多种先进光学组件和其在活性光纤制造中的领先地位带来了特种光纤产品更高的激光效率与可靠性，在高功率下实现单模输出同时承受高光能。Ø光纤盒：将特种活性光纤与其他光学组件进行封装，高度集成化消除了机械振动、冲击以及温度湿度变化造成污染或错位的风险，二极管泵浦光的转换效率超过70%。Ø模块：将PLD和光纤模块封装到泵浦模块中，可扩展和模块化的设计可以通过将光纤模块与大量而激光耦合来制造高输出功率的产品。Ø光纤激光器：通过将多个模块与电源组合生产高功率光纤激光器，自有模块组合工艺能够生产功率超过100Kw的工业光纤激光器，自行设计、制造、组装来确保以低成本实现坚固、紧凑和高效的设计。 Ø配套产品：IPG可自行生产纤芯、准直器、耦合器、光束快门和多通道光束等组件，可在多个工作单元中使用单个激光器，从而提高处理速度与吞吐量。同时生产用于切割、焊接、光学扫描等的加工头，可实现焊接、精密切割、打标和表面处理等应用。图35：从晶圆生长到集成系统，IPG垂直整合打造一体化工艺流程资料来源：IPG官网，国元证券研究中心图36：垂直整合带来激光器功率持续突破单模光纤激光器（W）多模光纤激光器（W）0000011990119952000200520102015202010000001000010001001010.资料来源：IPG官网,国元证券研究中心一体化工艺控制性能与成本，保持较高盈利能力。由于IPG自行设计与制造所有关键部件，通过对如光学元件、切割头和焊接头等关键部件的质量、性能和成本进行控制，IPG的一体化工艺能够提供具有竞争力的激光器解决方案，通过每个元件的 设计控制成本，从而在面对全球激光器制造商的竞争环境下保持高盈利水平。图37：IPG维持较高毛利率图38：半导体芯片自主生产规模效应单瓦成本下降75%毛利率（%）半导体芯片制造数量（百万片）单瓦费用（以2009年为基准）单瓦费用（以2009年为基准）120%12半导体芯片产量（百万片）6050100%104080%8302060%61040%4020%20%200920112013201502017资料来源：Wind,国元证券研究中心资料来源：IPG,国元证券研究中心1.1中国激光器产业上游蓬勃发展，国内龙头有望实现垂直整合中国激光器产业蓬勃发展，上游技术积累逐渐成熟。光纤激光器具有泵浦源、激光芯片、光纤光栅、准直器等一系列核心部件，原先核心部件依赖进口导致光纤激光器制造成本居高不下限制了国内企业发展。伴随中国激光器产业发展，以激光芯片及器件、激光晶体等为发力点，多家企业布局产业链上游，产品技术积累逐渐成熟，有望推动行业整体技术进步。图39：多家企业布局产业链上游多年，技术积累逐渐成熟，推动行业技术进步资料来源：各公司官网,国元证券研究中心高功率光纤激光器核心部件基本实现进口替代，行业龙头垂直整合进展可期。目前国内高功率光纤激光器产业链已基本实现进口替代，技术难度较高的高功率激光芯片（长光华芯）、高功率光纤光栅（长飞光纤）等也已有国内供应商，显著降低了国内激光器企业采购成本。同时国内龙头锐科激光与创鑫激光均已实行全产业链布局战略多年，核心部件的不断突破有效降低了企业的成本，受益于中国激光器产业整 体技术进步，未来国内激光器龙头有望通过自主研发或兼并收购继续延伸上游布局，控制成本同时提升产品性能，在激烈的竞争中保持强者恒强局面。表11：国产激光器产业链已基本完成进口替代公司光纤介质高功率激光芯片泵浦源封装光纤光栅合束器光输出器件准直器锐科激光自制已国产自制部分自制自制已国产自制创鑫激光已国产已国产自制部分自制自制已国产自制IPG光子自制自制自制自制自制自制自制Coherent自制自制自制自制自制自制自制资料来源：2020激光产业发展报告，创鑫激光，国元证券研究中心1.关注国内双龙头，垂直整合战未来1.1锐科激光：国内激光器龙头，垂直整合先行者锐科激光为国内激光器龙头，伴随行业扩张快速成长。锐科激光为国产光纤激光器龙头企业，向激光制造装备集成商提供各类光纤激光器产品和应用解决方案，为中国第一家以激光器为主业的上市公司。锐科激光自2014进入爆发式成长，2014-2019年营业收入复合增长率54.01%，归母净利润复合增长率90.37%，伴随中国激光器市场扩张飞速成长。图40：锐科激光2014-2019年营收复合增长率54.01%图41：价格战影响短期利润水平营业总收入（亿元)YoY25201510502014201520162017201820192020Q1100%80%60%40%20%0%-20%-40%-60%-80%5.04.54.03.53.02.52.01.51.00.50.0归属母公司股东的净利润(亿元）YoY2014201520162017201820192020Q1300%250%200%150%100%50%0%-50%-100%-150%资料来源：Wind,国元证券研究中心资料来源：Wind,国元证券研究中心 图42：锐科激光近年销量飞速提升锐科激光产品销售量（台）YoY70000600005000040000300002000010000020152016201720182019120%100%80%60%40%20%0%资料来源：锐科激光公司公告、招股说明书,国元证券研究中心光纤激光器为公司主要收入来源，竞争加剧环境下市占率持续提升。2019年公司脉冲、连续光纤激光器销售收入占公司总营收接近90%,为公司主要收入来源，受益于国产中低功率光纤激光器技术快速突破抢占市场，公司连续光纤激光器保持高速增长，2014-2019年复合增长率72.75%。在当前价格战的环境下，公司采取了优先抢占市场的战略，市占率从2018年的17.85%上升至2019年24.3%，并且有望在2020年达到接近30%。图43：光纤激光器为公司主要收入来源图44：竞争加剧的环境下公司市占率有望持续提升连续光纤激光器脉冲光纤激光器技术开发服务超快激光器其他主营业务其他业务主营业务构成（百万元）2500200015001000500020142015201620172018201935%30%25%20%15%10%5%0%201820192020E资料来源：Wind,国元证券研究中心资料来源：2020中国激光产业发展报告,国元证券研究中心价格战抑制短期盈利能力，向上游整合有望推动毛利率重回高点。受制于价格战影响，锐科激光2019年连续光纤激光器与脉冲光纤激光器毛利率均有所下降，整体毛利率同比下降16个百分点。锐科激光作为国内光纤激光器垂直整合先行者，随着公司并购睿芯光纤，在泵浦封装、增益光纤等核心部件持续突破，核心部件自主化比例显著提升。目前已掌握包括泵浦源、特种光纤、光纤耦合器、传输光缆、功率合束器、光纤光栅等激光器核心部件及材料的关键技术和大规模生产能力，2019年公司高功率光纤激光器用大模场光纤布拉格光栅及特种光纤顺利通过了湖北省科技厅组织的专家验收，睿芯光纤产能扩充也有望提升公司核心部件自产比例。 图45：2017年锐科激光原材料成本构成图46：价格战拖累盈利水平，垂直整合有望推动改善1%3%5%纤电源3%水冷板3%壳体7%其他17%芯片组件21%PCBA原料5%泵源泵浦1%合束隔离器有源光纤14%无源光7%光学基础材器2%透镜调Q开关光纤光栅料235%6%60%50%40%30%20%10%0%整体销售毛利率连续光纤激光器毛利率脉冲光纤激光器毛利率201420152016201720182019资料来源：锐科激光招股说明书,国元证券研究中心资料来源：Wind,国元证券研究中心图47：锐科激光自制泵浦源图48：锐科激光自制光纤资料来源：锐科激光官网,国元证券研究中心资料来源：锐科激光官网,国元证券研究中心收购国神光电，进军超快激光领域。2019年锐科激光亿1.15亿元收购国神光电51%股权，进入超快激光器领域。国神光电主要从事高功率超短脉冲激光器、系统和器件集成的研发、生产和销售，已推出大功率飞秒、皮秒和准皮秒超快激光器，主要应用于LED切割、玻璃切割、OLED切割、光伏硅切割、通信芯片切割等领域，伴随着超快激光器市场规模的快速扩张，有望成为公司新的增长点。图49：国产超快激光器出货量快速上升图50：中国超快激光器市场规模快速扩张国产超快激光器出货量（台）YoY中国超快激光器市场规模（百万美元）YoY25002000150010005000201520162017201820192020E300%250%200%150%100%50%0%9008007006005004003002001000201520162017201820192020E120%100%80%60%40%20%0%资料来源：industriallasers,国元证券研究中心资料来源：industriallasers,国元证券研究中心 1.1创鑫激光：核心器件先行，从上游向下扩张创鑫激光为中国本土市占率第二光纤激光器企业，技术进步带来业绩快速增长。创鑫激光成立于2004年，为国内首批成立的光纤激光器制造商之一，是国内市场销售额排名第二的国产光纤激光器制造商，公司现已发展成为国际知名的光纤激光器及核心光学器件研发、生产和销售为一体的激光器厂商，2019年国内市场占有率11.9%。公司2014-2018年营收复合增长率26.83%，归母净利润复合增长率51.87%，伴随技术进步业绩快速增长。图51：创鑫激光营收快速增长图52：创鑫激光利润水平显著提升营业总收入（百万元）YoY归属母公司股东的净利润(百万元）YoY8007006005004003002001000201420152016201720182019H145%40%35%30%25%20%15%10%5%0%120100806040200-20200%201420152016201720182019H10%-200%-400%-600%-800%-1000%-1200%资料来源：WIND,国元证券研究中心资料来源：WIND,国元证券研究中心图53：创鑫激光发展历程资料来源：创鑫激光官网,国元证券研究中心连续光纤激光器成为公司主要收入来源，高功率占比持续提升。公司2019年上半年连续光纤激光器收入占比接近70%，近年逐渐成为公司主要收入来源。连续光纤激光器大功率化趋势明显，高功率出货量近年显著提升，2kW至10kW（含2kW）占比已超过40%。 图54：连续光纤激光器为公司主要收入来源图55：连续光纤激光器高功率占比持续提升脉冲光纤激光器连续光纤激光器其他1kW以下1kW至2kW2kW至10kW10kW以上公司激光器收入（万元）800007000060000500004000030000200001000002016201720182019H1120%连续光纤激光器不同功率占比100%80%60%40%20%0%2016201720182019H1资料来源：创鑫激光招股说明书,国元证券研究中心资料来源：创鑫激光招股说明书,国元证券研究中心光学器件制造起家，海外采购比例显著降低。创鑫激光为国内少数做器件起家厂商，在光学器件方面拥有多年的技术沉淀和经验积累，截至2019年上半年，公司已完全掌握泵源、合束器、光纤光栅、激光输出头、隔离器、剥模器、声光调制器、模式匹配器等核心光学器件自主生产技术，核心光学器件的自制是公司核心竞争力之一。2016年至2019年上半年，公司进口原材料的采购金额占采购总额比例从48.67%下降至29.39%。图56：2018年创鑫激光原材料成本构成图57：核心器件自产化率提升降低光学材料采购成本壳体其他9%12%电源8%电子元器件7%光隔离器4%泵浦源34%有源光纤17%无源光纤器件6%声光晶体3%1200010000800060004000200002016201720182019H1资料来源：招股说明书,国元证券研究中心资料来源：招股说明书,国元证券研究中心光栅产能提升即将完全自产，成本有望继续降低。2019年创鑫激光光栅采购量显著下降，但受制于产能，仍有部分外采。据OFweek激光网，创鑫激光2019年生产光栅超过8000对，在项目加速推进后光栅产能迅速提高，已在2019年8月基本实现自给自足，目前高功率光栅月产能在2000对，全年自产率80%以上，产能的突破有望推动公司光学器件成本继续降低，在激烈竞争下提升公司盈利能力。 图58：核心器件产能提升有望推动盈利能力上升脉冲光纤激光器连续光纤激光器40%35%分产品毛利率30%25%20%15%10%5%0%2016201720182019H1资料来源：Wind,国元证券研究中心1.风险提示1)价格战恶化影响盈利能力2)核心器件自产不及预期3)渗透率提升不及预期'