2017激光行业的高增长应用领域和应用设备分析_
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2017激光行业的高增长应用领域和应用设备分析
&企业业绩大增，2017激光行业多点开花大族激光大族激光披露2016年年报和2017一季报，公司2016年营业收入69.69亿元，较2015年增长24.56%，2017年一季营收15.22亿元（+28.79%），由于消费电子领域需求旺盛，订单大增，预计2017第二季度归母净利润有望达到5亿元，创历史新高。大族激光各季度归母净利润情况（来源：Wind）福晶科技福晶科技2016年营业收入3.08亿元，较2015年的2.11亿元增长45.98%。预计2017上半年归母净利润将实现同比80%~120%的增长。福晶科技的主营业务是非线性光学晶体（占70%以上）、激光晶体、激光光学器件等，非线性光学晶体和激光晶体是固体（紫外、超快）激光器等。福晶科技业绩高增长反映了下游激光器和激光设备尤其是特种（紫外、超快）激光器的需求旺盛。福晶科技各季度归母净利润情况（来源：Wind）2017激光行业高增长下游应用领域梳理主要应用领域2016年激光器销售总额达104亿美元，在光通信、机械加工（切割、焊接、打标）、显示、医疗、科学研究等领域有非常广泛的应用。2016年激光器应用市场分布（来源：Strategy Unlimited）消费电子加工：脆性材料加工、精密切割消费电子领域竞争激烈，各大厂商为提高竞争优势不断应用新材料、新加工工艺，为激光设备的切入和更新创造了机会。智能手机机身创新将会带来的激光微精加工设备需求。智能手机中金属边框、金属机身的应用创造了小功率激光点焊、切割设备的需求。2016 年Apple 发布亮黑色的iPhone 7 系列，独特的“冷”加工焊接要求带动超快脉冲紫外激光设备的需求。&·&钢化玻璃用于智能手机的显示屏·&陶瓷用于制作电子零部件衬底、绝缘材料以及手机机身·&蓝宝石用于LED 衬底、手机摄像头保护玻璃、智能手机显示屏、智能手表的盖板玻璃精密微加工：面板和半导体超精密加工从a-Si TFT→LTPS TFT 还到LCD→OLED 的产线升级，都会带来了巨大的激光设备需求。在OLED 生产中前段、中段、后段以及后续的面板切割都需要用到激光微精加工。&·&前段的LTPS TFT 生产中退火环节需要用到准分子激光退火设备。·&中段中的掩膜版检测也是需要准分子激光器。·&后段的激光修复需要紫外激光。·&后续的面板切割需要热影响区小、且能穿过透明材料的超快激光器。准分子激光用于LTPS 退火环节（来源：LG）准分子激光器用于掩膜板检测（来源：Coherent）紫外激光凭借其优越的性能在半导体工业中被广泛使用。&·&准分子（KrF、ArF）激光线宽窄，是目前半导体制程中主流的光刻设备；·&准分子激光用于掩膜版检测；·&紫外激光（准分子激光和固体紫外激光）用于薄晶圆剥离。工业大功率加工：汽车等领域焊接和切割大功率工业激光的主要加工方式是激光切割和焊接。光纤激光器不仅可以实现大功率输出，同时可以在光纤中传输而集成到柔性加工系统中。目前国内汽车制造、船舶制造等重工业领域激光焊接应用较少，国内船厂目前几乎仍处于全手工焊接时代。国内劳动力成本的上升、工业自动化的升级促使重工业企业进行技术升级，进而带来大功率工业激光器的设备需求。激光焊接相对传统汽车制造的点焊的优势：&·&激光焊接不需要像点焊那样定期保养、电极尖端需要定期修整更换，增加了焊接线的生产效率。·&激光焊接不需要像点焊那样两面接近，更具灵活性。·&就剪切和拉伸试验而言，激光焊接比点焊性能更好。·&激光焊接有更高的焊接速度（大约2m/min）。部分采用激光焊接技术的冲压成型汽车部件（来源：网络）光通信：景气度持续攀升随着物联网、云计算、大数据等的应用的快速发展，流量激增给信息通信网络带来巨大挑战，光纤通信作为目前主要的通信方式之一将持续保持高速发展的状态。半导体激光器是光纤通信用的主要光源，半导体激光器在光纤通信中的应用主要包括：&·&各种数据、图像等传输系统的发射光源；·&光纤CATV 系统的光源；·&掺饵光纤放大器和拉曼光纤放大器的泵浦源；·&未来全光通信网络诸如全光波转化器、光交换、光路由、光转发等关键设备的光源。激光显示激光显示以激光为光源，可达到更高的色域覆盖范围，同时激光显示还具有寿命长、节能环保、高度环境适应等传统显示技术无法企及的优点。激光显示有五大应用市场：工程投影（大屏、清晰、亮度高）、激光电视（大屏、色域广）、办公投影（寿命长、稳定）、影院投影（寿命长、稳定、亮度高、清晰）、微投影，激光投影、激光电视等产品已经问世并在热销，产品价格逐渐下降后会进一步普及。激光雷达激光雷达Lidar（Light Detection And Ranging）是一种主动式的光学遥感技术，是雷达技术于激光技术相结合的产物。激光雷达具有角分辨率高、距离分辨率高、速度分辨率高、测速范围广、能获得目标的多种图像、抗干扰能力强等多种优点。未来激光雷达最大的增长点将来源于汽车自动驾驶。目前Uber、百度、福特等进行测试的无人驾驶技术中均使用了激光雷达（唯有特斯拉的无人驾驶技术中没有采用），未来如果使用激光雷达的无人驾驶技术取得成功并进行量产将会带来巨量的激光雷达需求。百度测试的无人驾驶技术，顶部为激光雷达（来源：百度）Velodyne 生产的应用于无人驾驶的激光雷达（来源：Velodyne）2017高需求激光设备梳理半导体激光半导体激光器是以半导体材料为工作物质的激光器，具有体积小、重量轻、运转可靠、耗电少、效率高、成本低等诸多优点，在光通信、光学存储、显示、探测以及固体激光器泵浦源等领域有广泛的应用。2016年全球半导体激光器销售收入达46.8亿美元，占所有激光器销售收入的45%。半导体激光器大约占全球激光器销售额的一半（来源：Strategy Unlimited）准分子激光所谓准分子，是指在激发态结合为分子、基态离解为原子的不稳定化合物。其结构与CO2 激光器结构类似，但是准分子激光器输出光属于紫外波段。准分子激光器结构图（来源：Google）准分子激光器具有波长短、效率高并且可重复频率运行、功率密度高等优点。非常适合微加工和半导体材料加工，准分子激光器已在集成电路制造、FPD、医疗等领域广泛应用。（1）准分子激光光刻：半导体光刻中用于0.25μm 技术的KrF 准分子激光器（248nm）和用于0.18μm 技术的ArF准分子激光器（193nm）。（2）准分子激光表面清除处理：物体表面覆盖的材料或污物吸收激光能量后，或汽化挥发，或是瞬间受热膨胀并被蒸汽带动脱离物体表面，进而达到清洗的目的，可以清楚杂物、微米或亚微米量级的细小颗粒、放射性物质等，而且不会造成基体表面二次污染，可应用于半导体、微电子和文物保护等。（3）准分子激光表面处理：可以进行各种类型表面处理，包括固态相变处理、重熔处理、蒸发处理、非晶化处理薄膜剥离沉积等，例如输出波长为308nm 的准分子激光应用于LTPS TFT 中的再结晶工艺。（4）医疗应用：准分子激光适合用于打断有机材料的化学键，准确切割各种生物组织，在医学领域的眼科角膜手术、血管整形和神经外科等方面有广泛应用。微精加工领域激光随着电子产品生产加工对于精细程度的要求提高、新型材料在电子产品中的应用，常规的激光器如固体激光器、CO2激光器等已经不能满足这些产品的加工需求，相比较而言，短脉冲/高脉冲峰值功率的紫外激光和超快激光在微精加工方面独具优势。&紫外激光紫外激光最大的特点是波长短（10~380nm），光子能量大，加工材料过程中的低热效应以及激光微加工穿透深度小。紫外激光与红外激光加工方式对比（来源：网络）紫外激光有两种实现方式：一种是在常规的固体激光器中加倍频晶体，倍频晶体是一种非线性光学晶体，激光经过后频率增大、波长变短；另外一种是准分子激光器直接得到短波长的紫外激光。目前固体紫外激光器波长最短只能达到266nm，而准分子激光器波长可以达到193nm。&超快激光“超快”是指与材料相互作用中能量吸收的非热态，在该状态下材料的热损伤降低，能更好的控制和更精确的微加工。超快脉冲激光器可以精密微细加工玻璃、陶瓷、各种电介质材料、各种半导体、聚合物、金属材料以及生物材料等，具有极大的优势和广阔的应用前景。皮秒激光器划线的线宽仅2.5μm纳秒紫外激光加工1mm 厚的陶瓷（来源：IPG）激光设备厂商梳理在光通信及3D Sensing 领域应用的主要是半导体激光器如VCSEL、小功率光纤激光器。光通信及3D Sensing 相关激光器厂商（来源：网络）工业激光（包括大功率、微精加工等）领域主要应用固体激光器、气体激光器、光纤激光器等。工业激光（包括大功率加工、微精加工等）产业链梳理（来源：网络）来源：全象有数拒绝访问 |
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重新安装浏览器，或使用别的浏览器2017年我国智能手机行业激光设备应用场景与新功能渗透率分析及激光设备市场需求预测（图） - 中国报告网
我国 智能手机 行业 激光设备 应用场景 新功能 渗透率 分析 激光设备 市场需求 预测 图 智能手机中的激光设备应用广泛
智能手机中激光应用非常广泛，是
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2017年我国智能手机行业激光设备应用场景与新功能渗透率分析及激光设备市场需求预测（图）
中国报告网提示： 智能手机中的激光设备应用广泛
智能手机中激光应用非常广泛，是
& & & & &&中的激光设备应用广泛
& & & & &&智能手机中激光应用非常广泛，是小功率激光最重要的应用场景之一。智能手机中常用的激光应用场景也包括：激光打标、激光切割、激光焊接等多个环节。
& & & & &&1） 激光打标
& & & & &&激光打标是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应，从而留下永久性标记的一种标刻方法。手机中应用到激光打标的场景包括：Logo打标、手机按键、手机外壳、手机电池、手机饰品打标等等。
& & & & &&2） 激光切割
& & & & &&激光切割可对或非金属零部件等小型工件进行精密切割或微孔加工，具有切割精度高、速度快、热影响小等优点。手机上常见的激光切割工艺有：蓝宝石玻璃手机屏幕激光切割、摄像头保护镜片激光切割、手机Home键激光切割、FPC柔性电路板激光切割、手机听筒网激光打孔等等。
& & & & &&3） 激光焊接
& & & & &&激光焊接机是利用高能量的激光脉冲对材料进行微小区域的局部加热，激光辐射的能量通过热传导向材料的内部扩散，将材料熔化后形成特定熔池。手机中的激光焊接包括薄壁材料、精密零件的焊接。
图：智能手机中的激光应用
& & & & &&智能手机激光应用具备消费属性，需求种类多，更新频率短
& & & & &&智能手机激光设备具备消费属性：
& & & & &&智能手机材料&工艺方案更迭迅速，而激光设备大多为定制化的设备（不同材料、不同工艺功能需要的激光设备都不一样），故智能手机中的激光设备更迭速度相比PCB、LED、汽车等行业用激光设备短很多，更具消费属性。以行业龙头A客户为例，A客户更新设备的频率基本上是一年一更新。
& & & & &&A客户手机创新带来的激光设备增量需求明显：
& & & & &&今年A客户新款机型iphone8在外观上会有较多创新，包括AMOLED屏幕、双面玻璃+金属中框、双摄像头、全面屏等，对激光设备的增量需求主要体现在支撑双面玻璃的中框加工（切割&焊接）、中框表面处理（紫外）、双摄像头蓝宝石玻璃的切割等等，手机创新带来大量的激光新增设备需求。
& & & & &&A客户主要激光设备供应商大族激光今年来自其的销售收入达到翻倍以上增长。未来伴随智能手机整体增速放缓，我们判断智能手机创新进程将加速，对激光器设备升级需求更频繁。
图：大族激光来自A客户订单大幅增长（单位：亿元）
& & & & &&功能升级，全面屏+双摄+双面玻璃大幅打开激光器需求
& & & & &&全面屏
& & & & &&全面屏手机带给用户视觉效果更佳，握持感更优化，自三星、苹果等全球智能手机龙头相继在其主流旗舰机型上搭载全面屏以后，全面屏手机已经成为一种主流趋势，在国内智能手机产业链中迅速蔓延。我们调研上游屏企，下半年开始国内智能手机的主流选择，包括华为、小米、VIVO、金立等国内主流品牌都计划在下半年推出全面屏手机。
图：全面屏手机示意（三星GalaxyS8）
图：全面屏手机示意（小米MIX）
& & & & &&全面屏为手机模组切割提出更大挑战：1）传统的手机屏幕显示比为16：9，呈长方形，而手机边缘一般为圆弧角。全面屏手机如果继续采用直角切割，圆润的手机边缘和直角屏幕距离过近容易产生破损；2）机身上放置前置摄像头，距离传感器，受话器等元件，所以屏幕和上下机身边缘均有一定距离。而18：9的全面屏手机的屏占比一般都会大于80%，屏幕边缘会非常贴近手机机身，需要通过异性切割OR挖槽的方式留下空缺给这些元器件。
图：全面屏手机示意（三星GalaxyS8）
图：全面屏屏幕离手机边缘过近容易破损
& & & & &&全面屏手机方案催生“异性切割”需求，如C角，R角和U槽方案等。如三星GalaxyS8屏幕边缘采用的就是R角切割；而苹果iphone8手机前端采用了U形槽设计，以安置前置摄像头。
图：R角切割、C角切割和U形槽切割
& & & & &&无论是R角还是U形槽，异形切割核心还是在于是圆弧切割。传统刀轮切割方案本质上仍然属于机械加工，在切精细的圆弧边时精度不易控制，容易导致崩边；同时刀轮切割方案加工时间很长。
& & & & &&而激光切割是非接触性加工，无机械应力破坏，精度非常高，可以达到20um；且激光切割效率更高，20秒左右就可以完成屏幕切割。激光切割在异形切割方面的优势明显，行业中全面屏异形切割主要采用的是激光切割方案。全面屏渗透提速将驱动激光设备需求。
& & & & &&双摄像头
& & & & &&提升摄像头的有效像素无疑是提升手机拍照性能最简单有效的方法，手机摄像头从最开始的10万像素，逐步实现30万→…→2000万像素的蜕变。但是单纯依靠提高摄像头像素改善拍照质量存在局限性：在手机上实现高像素难度越来越高。而采用双摄像头，不仅可以进一步提高画质，还可以同步推出广角拍摄、背景虚化等效果，提高拍摄体验。
& & & & &&目前在华为、苹果、三星等全球主流智能手机厂商的带动下，双摄像头手机逐渐成为一种趋势：今年苹果推出两款双摄手机（iphone7splus和iphone8）；三星也在其GalaxyNote8上首次搭载后置双摄。国内方面包括华为、小米、OPPO也开始采用双摄，VIVOX9系列手机更是采用了前置双摄，以突出更好的自拍效果。我们预计今年双摄手机整体渗透率预计超过20%。
& & & & &&手机摄像头切割一般采用激光切割，双摄普及后将大幅驱动激光切割设备的用量。并且目前手机摄像头以蓝宝石等脆性材料为主，加工需要紫外/超快激光器等特殊脆性材料加工工艺，对激光装备厂商也提出更高要求。
图：双摄像头手机渗透率（左轴单位为亿部手机）
& & & & &&参考中国报告网发布《》
图：手机摄像头采用蓝宝石等脆性材料
& & & & &&双面玻璃
& & & & &&今年苹果3款新机型全部采用玻璃后盖设计，此外包括华为、三星、VIVO在其高端机型中都推出了双面（曲面）玻璃版本。我们认为玻璃或接替金属，成为主流的玻璃后盖设计形式趋势确立：1）从智能手机信号接收的角度来看，随着无线充电、5G等新型传输方式临近，无线频段越来越复杂，信号的屏蔽性成为金属机壳不可突破的瓶颈，手机背板材料非常有必要更换成非金属材料；2）从非金属后壳选择上，塑料手机后盖在质感、美观度、坚硬度等表现都远不及后来出现的玻璃和陶瓷，而目前陶瓷后壳价格高、产量低，预期仅仅将在部分高端机型中得以采用。玻璃后壳将成为手机外观的主流选择。
图：双面玻璃手机渗透（左轴单位为亿部手机）
图：双面玻璃手机机身质感非常好
& & & & &&双面玻璃手机采用金属中框进行支撑。在一般投资者理解中，中框就是手机外壳长方形的边框，用到的材料和加工时间会少于金属机壳产品。事实上，金属中框对整个手机起到支撑和承载核心部件的功能，是玻璃外壳的重要组件。其结构非常复杂，涉及锻压、CNC、纳米注塑、阳极氧化等多道工序。其中激光工序同样应用非常广泛，以iphone4手机为例，激光工序就应用在1）边框边缘的圆柱形螺柱激光点焊，用于固定屏幕；2）支架与不锈钢边框的连接。
图：金属中框加工工艺流程
图：iphone4s金属中框示意
& & & & &&从苹果到国产手机，消费电子激光设备前景广阔
& & & & &&从智能手机行业增长来看：2016年全球智能手机增速放缓，IDC预计2016年全球智能手机出货量14.7亿部，行业增速仅为2.3%。但是国产智能手机品牌保持高速成长态势，华为、OPPO、VIVO三大国产手机品牌16年智能机出货量3.15亿部，同比增长68%。智能手机国产转移趋势明显，国内智能手机增速远高于全球。
图：2016年全球前五智能手机厂商出货量、占比及增速（单位：百万台）
& & & & &&国内高端品牌占比提升，对手机产品品质要求更高：
& & & & &&价位上来看，近年来随着整体智能手机增长放缓，智能手机增长驱动转变为消费升级驱动，终端厂商更加追求产品差异化，高端机型占比提升。GFK预测，元以上机型出货量已经从2014年的33%大幅提升至47%，预计17年占比将超过50%。同期，中国品牌在高端市场的占有率已经从不足50%猛增至70%。
图：2014年开始，1500元以上中高端手机占比逐步提升
& & & & &&国内中高端智能机模仿A客户新功能，对激光器需求快速提升：
& & & & &&产品结构上看，苹果一直引领智能手机创新趋势，以苹果为代表的国际龙头品牌手机创新带来新一波国产机创新机会，我们预计16-18年国产手机中，OLED、全面屏、双面玻璃、双摄等功能在国内手机渗透率均呈现提升趋势，带来激光设备企业投资机会。
图：苹果手机驱动国产机新功能渗透提升
& & & & &&国产手机激光渗透率低，激光设备机会广阔
& & & & &&国内智能手机目前在生产过程中，还大量使用超声波等传统工艺，对激光整体需求低于苹果。从产值上看，2016年国产智能手机激光设备市场空间预计不到20亿元人民币。今年一方面，包括大族等国内激光器龙头在积极推进国内手机制造激光设备的应用。激光设备在加工效率、加工精度上远优于传统设备，随着激光设备性价比进一步提升，预期国内智能手机制造中激光的渗透率会大幅提升。
& & & & & 另一方面，智能手机外观创新带来大量激光新需求，前面我们替代苹果手机创新，对激光设备整体需求从16年的20亿到今年的40亿+（其中主要是金属中框、全面屏及双摄带来的增量）。我们从产业链了解到，仅全面屏带来的激光设备市场增量就在10-15亿/年，再加上双摄的5-10亿和金属中框的10-15亿，明年国内激光器整体需求可能到40亿以上。国产智能手机外观创新打开激光设备翻倍成长空间。
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中国报告网提示： 智能手机中的激光设备应用广泛
智能手机中激光应用非常广泛，是
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