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激光产业未来将走向何方?盘点中国激光产业的四大应用领域

原标题:激光产业未来将走向何方?盘点中国激光产业的四大应用领域

激光技术作为当今世界范围内最先进的制造加工技术之一,现在已广泛应用于工业生产、通讯、信息处理、医疗美容、3D传感、军事、文化教育以及科研等方面,激光产业正从原本一个非常“小众”的市场变得越来越“大众化”。CIOE中国光博会集中展示激光组件产品、技术及智能制造系统设备,长按识别上方二维码,注册观众登记,享受提前一天(9月3日)领取证件、免费地铁乘车券等福利。

激光是20世纪以来,继原子能、计算机、半导体之后,人类的又一重大发明,被称为“最快的刀”“最准的尺”“最亮的光”和“奇异的激光”。

激光技术作为当今世界范围内最先进的制造加工技术之一,现在已广泛应用于工业生产、通讯、信息处理、医疗美容、3D传感、军事、文化教育以及科研等方面,成为众多投资机构眼中的香饽饽,大量资金、人才、机构开始跑步进入该领域。可以说,激光产业正从原本一个非常“小众”的市场变得越来越“大众化”。

从芯片的角度看中国激光产业发展前景

一直以来,大功率半导体激光芯片都是激光产业的核心部件,以半导体激光芯片为基础的激光工业在全球发展迅猛。发达国家为了在全球化竞争环境中占据世界技术制高点,纷纷加紧实施半导体激光产业发展计划,如美国的“半导体激光核聚变计划”、德国的“半导体激光2001行动计划”、英国的“阿维尔计划”和日本的“半导体激光研究五年计划”等,国外以美、德、日为代表的发展国家半导体激光产业迅速发展,其在主要的大型制造产业,如汽车、电子、机械、航空、钢铁等行业中基本完成了用半导体激光加工工艺对传统工艺的更新换代。

随着国内经济状况的不断改善,我国激光产业也获得了飞速的发展。半导体激光产业发展50多年来,已初具规模,主要涉及工业、医疗、军事和文化等方面。近年来,国内更是加大了激光产业发展,各个地区在政府的领导和激光企业配合下潜心科研、提升技术、开拓市场,并建设激光产业园。前瞻产业研究院预计,到2023年,我国半导体激光产业市场规模将接近300亿元。

图:2018-2023年中国半导体激光产业市场规模预测(单位:亿元)

激光产业未来将走向何方

毫无疑问,未来的激光技术将朝着更高功率、更好光束质量、更短波长、更快频率的方向发展。举例而言,随着下游激光设备对能量密度要求的日益提高,器件厂商需要不断地提高核心组件性能(如大功率半导体激光芯片和增益光纤),另外光纤激光器功率的提高还需要先进的合束和功率合成等激光调制技术,这都将给大功率激光芯片厂商带来新的要求和挑战。

从应用的角度看,目前除了工业加工领域的快速增长外,激光也渗透到更多新兴应用领域,比如激光清洗、3D打印市场、激光雷达、、激光医疗美容、3D传感、激光显示、激光照明等,这些新兴应用将会极大地推动激光产业的飞跃发展,特别是汽车电子和消费电子领域对激光产业的带动作用更是令人期待,万亿产值并非海市蜃楼。

激光在OLED的应用

按照OLED制成分类,AMOLED制成可以分为前端BP(背板端);中端EL(蒸镀端);后端MODULE(模组端)三段。激光设备在三端均有广泛应用:BP端主要应用于激光退火;EL端主要应用于激光切割、LLO激光玻璃、FFM激光检测等;MODULE端主要应用于主要应用于柔性面板模组的激光切割和倒角。

按照价值量看,以一条产能在45K/月的柔性AMOLED6代线为例,其激光设备的总投资大约在20亿元左右,约占设备总投资的5-7%。根据2017-2020年4年7条新6代产线估算,OLED激光设备投资在120亿元以上。

激光在锂电池的应用

新能源汽车锂电池模组生产工艺可以划分为电芯段工艺和模组段(PACK段)工艺,其中电芯段设备又可以分为前段/中段和后段生产工艺。激光设备在电芯(主要为中段)&PACK段都有大量采用:在电芯段,锂电设备主要应用在极耳焊接、封口焊接(密封钉&顶盖焊接)等环节;PACK段,激光设备主要用在电芯与电芯之间的连接。

从锂电设备的价值量上看,以自动化程度从低至高看,每Gwh的锂电设备投资从4亿元至10亿元不等,其中激光设备在总设备投资中占比相当高。1GWh对应激光总设备投资在6000-7000万元,且自动化程度越高,激光设备占比会越高。

按照2016-2020年300GWh国内动力电池投资计划,将打开约4年180-210亿动力电池激光焊接设备空间。

激光在智能手机的应用

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。

而且,智能手机激光设备具备消费属性。因为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。

不过,目前国内智能手机在生产过程中,还大量使用超声波等传统工艺,对激光整体需求低于苹果。但随着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,国内内智能手机制造中激光的渗透率会大幅提升。

激光在汽车领域的应用

汽车领域是高功率激光器最大的领域之一,主要用作整车及汽车零部件的焊接。目前我国汽车制造设备市场空间预计在1500亿元以上,其中汽车焊装自动化设备约占整体设备整体设备投资的25%左右,市场空间约400亿元。

汽车中应用到的激光设备主要用在主线焊接和离线零部件加工上:主线焊接即对汽车整个车身进行装配过程。另外在汽车制造的过程中,除了主线焊装工艺中对白车身、车门、车架等零部件的加工,还有大量不在主线上制造的零部件可以用激光加工,例如发动机核心部件的淬火、变速器齿轮、气门挺杆、车门铰链焊接等等。

目前德、美系车激光普及率已经比较高,但日韩系、自主品牌采用激光加工方式的比例还不高。随着国内自主品牌车厂的崛起,国内大厂如上汽、广汽、吉利等也开始加速普及大功率激光正在以汽车行业为代表大型工业制造领域内加速普及,在汽车焊装市场的渗透率将会加速提升。

不仅仅对于汽车焊接,对于其他行业级应用领域同样如此,尤其是对于五金、卫浴等长尾市场,激光设备替代空间非常广阔。市场规模看,国内传统切割+焊接市场规模在千亿级,加上耗材/人力等变动成本市场规模预计在2-3千亿以上。而目前国内大功率激光设备市场规模仅在百亿级左右,潜在空间广阔。

(文章来源:前瞻产业研究院 整理)

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