架桥观点 || 超快激光前景广，国产替代正当时
架桥观点
（本报告数据为走访调研及公开渠道整理分析得出，报告所呈观点仅供参考，不构成投资推荐或操作建议。如有谬误，欢迎交流讨论。）
摘要
超快激光技术目前处激光器的绝对顶端，在制造业转型升级趋势下迎来发展机遇。如今随着制造业的产业升级，下游市场已经趋于成熟，超快开始对传统设备甚至连续激光设备进行替代，市场处于快速增长期。据Strategies Unlimited的预测，超快激光行业未来增速将为激光行业的两倍。
超快激光器核心元器件技术壁垒极高，国产化率低。由于超快激光器门槛高，难度大，上游对应的核心元器件种类更多且生产难度更大。由于国内超快激光起步时间晚，对应的专用型核心元器件国内极少有公司参与涉及，商业化起晚。
超快激光下游应用场景持续发力，半导体与医疗美容领域成为最高增长点。随着晶圆制造往更小、更精、更密发展，对于切割、开槽、钻孔等工艺的精细化要求也会越来越高，超快激光也将成为晶圆加工领域的最优选择。此外，超快激光被广泛应用于眼科手术、牙科手术、医疗器械切割、美容、医疗打标等诸多领域。
风险提示：
受核心元器件技术壁垒及制造工艺限制，超快激光器产业化进展可能不及预期。
正文
光电领域投资逻辑：光优势显著，将逐步对相关产业进行替代
光是自然界基础的物理量，由光学的基础原理衍生出的众多产业正在对现代的社会产生巨大的改变。比如：激光雷达赋能自动驾驶、光刻机的迭代不断助力芯片产业突破摩尔极限、光通信光存储与光计算正在改变数据的传输与运算模式等等。21世纪注定是一个光子时代，随着我们对光学的理解不断加深，对光学各类产业的不断突破，光学相关的各类产业将随着下游应用的兴起得到快速的发展。
光的显著优势主要体现在：极快的响应能力、极高的加工效率、极高的信息容量及效率、极强的存储和计算能力和极强的并行和互连能力。我们长期看好处在成长期阶段的各细分光电行业，在高价值的应用场景进行布局。
光电细分方向及所处周期
光电产业的上游主要是如光芯片、探测器芯片、CIS等核心元器件，由于处于产业链的上游，一般来说市场空间不大，对于这类赛道我们更关注技术壁垒高、国产替代率低且具有通用性的赛道。
光电产业的中游主要是如激光器、视觉模组、显示模组等核心的模组行业，中游赛道在考虑市场空间/国产化率/技术难度以外，我们将同时关注商业模式、成本管控、定价权/议价权以及下游市场的景气度。
光电产业的下游主要是一些To B的设备商和To C的产品商，大部分企业是集成商的模式，对于下游赛道，一般市场空间大、玩家多、竞争激烈，对于这类赛道，我们更关注处在景气度向上的行业龙头。
本文我们将以超快激光为例，分析超快激光赛道的投资价值。
行业简介：超快激光“冷加工”，突破连续激光局限性
激光器是激光产业链中游价值量最高的器件，对于激光器的分类标准有很多，通常我们按照运转方式或者增益介质两种方式来分类： 1.按转运转方式可以分为连续激光器与脉冲激光器两个大类，而脉冲激光器又可以继续细分为纳秒激光器、皮秒激光器与飞秒激光器。其中，皮秒激光器与飞秒激光器统称超快激光器。
2.按照增益介质可以分为气体激光器、液体激光器以及固体激光器。其中，固体激光器又可以继续细分为固态激光器、光纤激光器、混合激光器以及半导体激光器。
激光器的分类
1960年，第一台激光器——红宝石激光器问世为超快过程的研究打开了门户，随后出现的调Q技术和锁模技术使得超快激光取得了长足进步。区别于常规的连续或者长脉冲激光，超快激光的特点是脉冲宽度是皮秒ps（10-12s）、飞秒（10-15s）级，由于脉冲时间短，峰值功率高，等离子体还没来得及将能量传递给周围材料，就已经从材料表面被汽化，不会给周围的材料带来热影响，属于超精密“冷加工”，可以解决常规连续或者长脉冲激光的热效应导致的材料碳化、加工精度差的问题，突破高精密加工应用的局限性。
超快激光加工效果（ns/ps/fs）
市场规模
超快激光器的下游应用开始放量。LaserFocus World数据测算，2022年全球超快激光器市场规模将达到166亿元，国内超快激光器市场规模将超过83亿元，过去3年复合年化增长率高达50%。通过我们对行业的走访，目前飞秒大概占超快市场的25%，皮秒占75%。
超快激光市场规模（亿元）
超快激光下游应用场景持续发力，半导体与医疗美容领域成为最高增长点
半导体
超快激光在半导体领域的应用包括LED/OLED照明领域、光伏领域以及晶圆切割领域等。超快激光在半导体领域的应用也将是未来短时间内超快激光市场增速最快的领域之一：
（1）超快激光在照明领域的应用主要是指LED晶片的划线和切割，这也是超快激光适合硬脆材料加工的又一例证，超快激光加工的截面平整度高，崩边显著减少，效率和精度都大大提升；
（2）随着晶圆制造往更小、更精、更密发展，对于切割、开槽、钻孔等工艺的精细化要求也会越来越高，超快激光也将成为晶圆加工领域的最优选择。
超快激光在半导体加工领域的应用
航天航空
为提高涡轮叶片的性能和使用寿命，进而提高发动机的性能，需要采用气膜冷却技术，这对气膜孔加工技术提出了极高的要求，超快激光的应用很好地解决了气膜孔加工的难题。此外，超快激光还可应用于纤维增强复合材料的精密加工，加工精度的提升，有助于碳纤维等复合材料在航空航天等高端领域的应用拓展。
超快激光在航天航空领域的应用
医疗美容
超快激光目前被广泛应用于眼科手术、牙科手术、医疗器械切割、美容、医疗打标等诸多领域。
在眼睛近视手术中，超快激光被誉为继波前像差技术之后“屈光手术的又一次革命”。除了近视手术，目前已有公司在研发超快激光于白内障手术中的应用；此外，超快激光可以用于牙科产品生产设备。例如通快推出的牙科义齿3D金属打印机，制造牙科产品速度是传统牙科铣床的10倍；美容方面，超快激光可用于治疗相关色素血管问题或者胎记。
超快激光在医疗美容领域的应用
激光产业链联系紧密，下游市场兴起促进中游激光器发展
激光产业链的各个环节紧密相连，上游的激光器材料与配套的设备是支持中游激光器发展的基础，而中游的激光器作为整个产业链核心价值最高的环节，是下游激光设备发展的核心。
截止目前，架桥资本已经布局了上游企业包括炬光科技（激光光学元器件）、度亘激光（激光器芯片和泵浦源）以及中游的光惠激光（大功率光纤连续激光器）。
超快激光产业链
上游：核心元器件依赖进口
超快激光器属于激光器的一类，部分上游材料与连续激光器、纳秒激光器类似，但是对性能的要求更高，目前呈现依赖进口的态势。上游的核心包括：种子源、脉冲展宽器、功率放大器、脉冲压缩器。
超快激光器原理示意图
由于超快激光器门槛高，难度大，上游对应的核心元器件种类更多且生产难度更大。由于国内超快激光起步时间晚，对应的专用型核心元器件国内极少有公司参与涉及，更多的是集中在科研院所的实验室研究中。因此，国内超快激光器的成本控制一直是制约超快激光器发展的核心原因之一。
激光器上游核心元器件
而在超快激光器的上游元器件中，放大模块又是技术路线最多，同时也是难度最大的环节，各类技术路线各有优势，应用场景有所区分。国内目前集中于“光纤种子源+固体放大”的方案，而国外除了此类方案，还有碟片方案，可以做到更大的输出功率。
放大模块技术路线分类
以碟片激光器为例，碟片技术是实现100瓦以上超快激光系统的主要商用技术之一，广泛用于材料加工，比如制备微米级精度的特征结构。1皮秒左右超短脉冲可快速消融目标区域，避免热量传递到周围材料，从而产生清晰的特征结构，因此在这类加工中很有优势。
碟片激光可以加工的材料很多，特别是通过非线性频率转换产生紫外光时。这些激光器已广泛用于蓝宝石、显示器玻璃、陶瓷、金属箔类和喷油嘴等高难材料的切割和钻孔。目前市场被通快Dausinger+Giesen垄断。
碟片激光器示意图
中游：超快激光器市场增速持续跑赢激光产业
因技术壁垒高，世界上只有少数机构具备工业化超快激光器的生产能力，2017年超快激光器整体进口率超过99%，部分核心元器件进口率100%。2018年国产超快激光开始有少量出货，超快激光器的进口率仍在90%以上。
目前超快激光器市场基本上是外国公司占主导，通过并购整合成为行业龙头，以相干、通快、Newpost、NKT、Light Conversion等公司为代表。
随着下游市场需求的扩大，国内研制超快激光器的企业也在增多。多数以科研院所背景或者一两个海外归国背景人员为主， 通过外购Toptica种子源和电控模块，加上自主搭建的激光放大级来组装成激光器。大多数的厂家竞争力不强，经营状况一般。主要原因是没有核心器件制造技术，多数局限在浅层次的系统集成级别。但是近几年国内玩家发展迅速。目前已经出现了如XXXX、XXXX等在工业领域批量出货的企业，也出现了如XXXX的碟片激光器公司。
国内超快激光行业主要参与者
（表格数据均来自公开信息，已隐去公司名称，不构成投资推荐或操作建议）
下游：竞争充分，客户端积极拓展新应用
激光器的下游客户是激光加工设备制造商，他们从激光器供应商处采购激光器，并集成为激光切剬机、打标机、焊接机等整机设备。激光器是激光加工设备中最重要的零部件。
激光集成设备的竞争格局呈现头部集中，总体分散的态势。在总体国内市场中，CR3合计已占1/3市场份额，且有超过1/2的由超过200家国内小型设备集成公司分瓜，红海效应明显。
对于极度成熟的工业加工市场，下游客户厮杀惨烈，越来越多的客户积极拓展新应用，如半导体、医疗美容、新能源加工等。客户的新应用领域拓展给中游的超快激光器带来了越来越多的机会，但同时也对超快激光快速降成本提出了高要求。
架桥资本关注重点
宏观：政策长期支持
激光技术是《中国制造2025》产业升级的核心元技术与战略版块之一。在2016年颁布的国家重点研发计划中也有“增材制造与激光制造”这一专项，明确提出了要支持高性能激光器及飞秒激光器在制造应用和高端装备方面的应用和发展。在实际操作中中，除了各地的光电产业基金有对新型激光研发投入支持，更多的支持来自于产业集成及在各经济圈成立“光谷”和配套政策扶持。
超快激光位列激光产业扶持政策的绝对核心。以国家重点研发计划“增材制造与激光制造”专项试举例，其中就有如“飞秒激光精密制造应用基础研究”、“飞秒激光超精细微圆孔制造装备研发及应用”等专项课题，涉及到飞秒激光技术的国家研发支出金额均位列泛激光领域所有项目金额的前列。
微观：市场刚需、壁垒高、低渗透率、低国产率带来巨大市场上市空间
激光器为刚需，行业需求可持续。终端领域的光伏、3C及传统制造领域的升级迭代离不开高精度激光器的升级与应用，而激光器是激光设备的绝对核心，属于底层技术的范围，因此具备绝对刚需。目前工业激光器方面超快的占比仅仅为25%，市场提升空间充足。
国产化率低，替代空间大。目前超快领域皮秒的国产只有57%，高端型号依赖进口，而飞秒领域更是由国外企业把持，产品价格高昂，是国内激光器价格的近两倍。国外产品高昂的供给价格严重抑制了我国激光设备商及终端产业升级迭代的能力，因此国内企业对选择国内产品替代意愿较强。
连续激光器已经是红海竞争，价格年年下降，现在光纤连续激光器的价格大约是15元/瓦特，成本大概10-12元/瓦特，利润较薄。我们整理了头部几家激光器过去几年的毛利率变化情况，脉冲激光器价格稳定，且毛利率高，行业发展健康。
部分激光器企业毛利率走势
（表格数据均来自上市公司公开信息，不构成投资推荐或操作建议）
超快激光器企业在之前一直无法做大的原因有三点：一是下游的应用场景还不够成熟；二是产品的稳定性或单脉冲能量无法满足下游客户的需求；三是核心的元器件依赖进口，无法降低成本，则难以替代传统工业制造的设备，也意味着企业的利润不高，无法持续投入研发。
如今随着制造业的产业升级，下游市场已经趋于成熟，超快开始对传统设备甚至连续激光设备进行替代。因此，架桥资本关注以下两类企业：一是产品已经得到客户验证的企业，拥有持续获取订单的能力；二是实现核心器件自主研发的企业，拥有良好的成本管控能力。
风险提示
受核心元器件技术壁垒及制造工艺限制，超快激光器产业化进展可能不及预期。
（本报告数据为走访调研及公开渠道整理分析得出，报告所呈观点仅供参考，不构成投资推荐或操作建议。如有谬误，欢迎交流讨论。）
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