中國工業(yè)激光市場(chǎng)在 2019 冠狀病毒病、關(guān)稅壁壘、全球供應(yīng)鏈中斷的情況下，持續(xù)增長。 激光和光子學(xué)公司在這個(gè)全球最大的成長型市場(chǎng)中發(fā)展，正變得比以往任何時(shí)候都更具挑戰(zhàn)性，而美國和中國之間的緊張關(guān)系仍然嚴(yán)重，并可能惡化。 本文介紹了 2021 年中國激光市場(chǎng)的年度表現(xiàn)，重點(diǎn)分析了中國激光市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，并提出了在世界新秩序下引導(dǎo)中國激光市場(chǎng)的策略。 預(yù)計(jì)到 2022 年，中國激光市場(chǎng)將再次出現(xiàn)兩位數(shù)的增長。
中國經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)狀
2021年，中國國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)增長了8.1%。因此，在過去的兩年里，平均年增長率為5.1%。中國經(jīng)濟(jì)規(guī)模大于歐盟加英國，名義上約占美國經(jīng)濟(jì)的77%。普遍共識(shí)是，未來五年，中國GDP年增長率將在5%的范圍內(nèi)，而美國的年增長率將在3%的范圍內(nèi)。事實(shí)上，中國政府剛剛在最近的“兩會(huì)”上將2022年的GDP目標(biāo)設(shè)定為5.5%。
在中國實(shí)施“中國制造2025”計(jì)劃之前，為了評(píng)估中國在世界制造業(yè)實(shí)力排名中所處的位置，中國工程院(CAE)制定了制造業(yè)實(shí)力發(fā)展指數(shù)(manufacturing power development index)，以評(píng)估世界各國的制造能力和排名。自2015年起每年發(fā)布一次，已成為中國政府客觀評(píng)價(jià)中國制造業(yè)整體水平的權(quán)威指標(biāo)。根據(jù)最新發(fā)布的數(shù)據(jù)，美國領(lǐng)先，其次是德國和日本。中國是第三梯隊(duì)。2021年，中國的指數(shù)上升了5.18點(diǎn)，達(dá)到116.02，非常接近日本的117.16。這將使中國在2025年前與德國和日本一起進(jìn)入第二梯隊(duì)(圖1)。
圖1由中國工程院開發(fā)的“制造業(yè)實(shí)力發(fā)展指數(shù)”自2015年以來每年發(fā)布一次，是中國政府用來評(píng)估中國制造業(yè)整體水平的工具。
中國在2011年左右達(dá)到了所謂的“劉易斯拐點(diǎn)”，過去30年的人口紅利已經(jīng)用完了。如今，中國正處于工程師紅利時(shí)代，中國每年有1000萬大學(xué)畢業(yè)生中，有600萬擁有STEM學(xué)位，是美國的6倍。此外，中國還有1億工程技術(shù)人員。其龐大的工程人才庫使中國公司在研發(fā)成本方面比海外同行具有顯著的競(jìng)爭優(yōu)勢(shì)(圖2)。
圖2中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的兩個(gè)30年周期。第一個(gè)時(shí)期(1981 - 2011年)是由9億低成本勞動(dòng)力的人口紅利驅(qū)動(dòng)的。下一個(gè)時(shí)期(2011 - 2041)是由1億技術(shù)人員和工程師的工程師紅利驅(qū)動(dòng)的，中國繼續(xù)每年產(chǎn)生600萬工程師。
中國激光市場(chǎng)是世界上最大的工業(yè)激光市場(chǎng)。回顧2020年，中國激光產(chǎn)業(yè)全年實(shí)現(xiàn)了10個(gè)百分點(diǎn)的正增長，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出預(yù)期，2021中國激光產(chǎn)業(yè)繼續(xù)保持增長趨勢(shì)。2021，該國激光設(shè)備市場(chǎng)的總體規(guī)模同比增長18.3%，達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的129億美元（圖3）。在中國從舊的低技術(shù)產(chǎn)業(yè)向新的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的過程中，激光技術(shù)的應(yīng)用已成為許多制造業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、最終提高競(jìng)爭力的關(guān)鍵。
圖3 2011至2021中國激光市場(chǎng)規(guī)模。
僅工業(yè)激光市場(chǎng)就約為80億美元，其中激光切割占40%，其次是激光焊接（14%）、激光標(biāo)記（13%）、semi/顯示（12%）、精密加工（9%）、非金屬加工（7%）和其他（6%）。
光纖激光器市場(chǎng)
中國是世界上最大的光纖激光器市場(chǎng)。2021，其光纖激光器市場(chǎng)增長15.3%，達(dá)到17.1億美元，占全球市場(chǎng)的63%。6千瓦功率水平的出貨量顯著增加，10千瓦激光器的銷售更具爆炸性。12kw和20kw成為我國板材切割的主要激光源。
2021，國產(chǎn)光纖激光器在中國市場(chǎng)的份額達(dá)到60.4%，而2017年僅為33.6%。功率為1千瓦或以下的光纖激光器均由中國公司制造，90%由Raycus和Max Photonics制造。1至3千瓦和3至6千瓦的國產(chǎn)化率分別達(dá)到92%和86%，而6千瓦以上的國產(chǎn)化率幾乎是兩半：目前6至10千瓦和10至40千瓦的國產(chǎn)化率分別為51%和49%（圖4）。
圖4 2018年與2021中國高功率光纖激光器國產(chǎn)化趨勢(shì)。
超快激光市場(chǎng)
在半導(dǎo)體、顯示器制造和玻璃加工需求的推動(dòng)下，中國的超快激光市場(chǎng)正在快速增長。2021，超過45家制造商在中國共售出2400臺(tái)激光器。銷售的超快激光器中95%是皮秒激光器。飛秒激光只占據(jù)了很小的市場(chǎng)份額。國產(chǎn)激光器占總銷量的55%，但僅占總收入的30%，這表明國產(chǎn)超快激光器的功率水平較低，大多在10至50瓦之間，而進(jìn)口激光器則用于更高功率的應(yīng)用。
2021，基于超快激光的系統(tǒng)的總收入達(dá)到8.83億美元。藍(lán)寶石/玻璃切割占48%，其次是柔性印刷電路切割占32%，玻璃內(nèi)部QR編碼占8%，OLED占3%，半導(dǎo)體占3%，研發(fā)占3%，標(biāo)記占2%。隨著新應(yīng)用的出現(xiàn)，這種組合肯定會(huì)發(fā)生變化（圖5）。
圖5中國超快激光市場(chǎng)格局。
與光纖激光器一樣，超快激光器的價(jià)格也在下降，尤其是在紅外和紫外波長功率低于50瓦的情況下，2021的價(jià)格下降了30%以上。
在5G微處理、AR/VR、人工智能、更高精度芯片、更高分辨率屏幕和各種柔性材料的高需求推動(dòng)下，中國的超快激光市場(chǎng)在未來幾年將繼續(xù)以非常快的速度增長。
MicroLED激光加工設(shè)備市場(chǎng)
MicroLED是一種相對(duì)較新的技術(shù)，可用于制作高分辨率顯示器，具有優(yōu)異的性能，可以經(jīng)濟(jì)地?cái)U(kuò)展到非常大的尺寸，很容易超過20英尺（6米）。MicroLED顯示屏將發(fā)展成為一個(gè)價(jià)值超過100億美元的市場(chǎng)，激光將在通過激光剝離（LLO）和激光誘導(dǎo)前向轉(zhuǎn)移（lift）技術(shù)制造MicroLED方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。自2013年以來，韓氏激光公司一直在使用自己的準(zhǔn)分子激光器開發(fā)這些系統(tǒng)。2021，他們的升降機(jī)和LLO設(shè)備在當(dāng)?shù)仫@示器制造商進(jìn)行了安裝和測(cè)試。提升機(jī)的定位精度為±1μm，傳輸速度高達(dá)100 m/h，LLO系統(tǒng)可處理的最小尺寸為10μm，間距為10μm，剝離率為99.9%。
激光切割市場(chǎng)
激光切割設(shè)備一直是中國激光加工設(shè)備市場(chǎng)的最大細(xì)分市場(chǎng)。2021，收入和發(fā)貨量大幅增長。盡管新冠肺炎疫情的傳播加劇，但與基礎(chǔ)設(shè)施、交通、通信、電廠、農(nóng)業(yè)和其他行業(yè)密切相關(guān)的工程機(jī)械和特種車輛訂單數(shù)量并未受到影響。事實(shí)上，2021上半年，國內(nèi)訂單有所增加。總收入達(dá)到43.4億美元。
除了傳統(tǒng)的激光平板切割機(jī)和激光管切割機(jī)外，大幅面坡口切割機(jī)以及用于熱成型板材的三維、五軸激光切割機(jī)近年來也變得很流行。
2021下半年，緊張的市場(chǎng)狀況導(dǎo)致激光切割設(shè)備市場(chǎng)出現(xiàn)一定程度的下滑?？傮w而言，其年增長率仍為7.4%。
激光焊接市場(chǎng)
在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的推動(dòng)下，國內(nèi)市場(chǎng)對(duì)大功率激光焊接設(shè)備需求旺盛。去年需求持續(xù)增長，包括對(duì)電池激光焊接的需求不斷增加。非金屬材料的激光焊接需求也顯著增長。2021激光焊接市場(chǎng)為25.2億美元，年增長率為26%。
自2019年以來，手持式激光焊接設(shè)備在中國蓬勃發(fā)展。2020年和2021，手持式焊接設(shè)備的總發(fā)貨量分別為80000臺(tái)和100000臺(tái)。
這種繁榮是由幾個(gè)因素造成的，包括光纖和二極管激光器的低成本、設(shè)備本身的低入門門檻、脈沖焊接、準(zhǔn)連續(xù)焊接和連續(xù)焊接之間的輕松切換，以及能夠處理工件的各種復(fù)雜焊接。
激光清洗和激光輔助制造市場(chǎng)其他激光設(shè)備應(yīng)用，包括激光清洗和激光輔助制造，正在取得巨大進(jìn)展。隨著人們對(duì)能源效率和環(huán)境保護(hù)要求的提高，傳統(tǒng)的工業(yè)清洗方法正逐漸被淘汰，并被激光清洗所取代。這個(gè)市場(chǎng)在中國相對(duì)較新。2018年以來，國內(nèi)激光清洗設(shè)備市場(chǎng)開始上升，每年都有各種新機(jī)型出現(xiàn)。激光清洗機(jī)具有廣闊的市場(chǎng)潛力，可廣泛應(yīng)用于模具、橋梁、鐵路軌道、武器和機(jī)械設(shè)備、電子設(shè)備、精密儀器、文物的清洗，也可用于飛機(jī)和船舶的油漆清除。2021，中國激光清洗設(shè)備的市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到7300萬美元，預(yù)計(jì)2023年將達(dá)到1億美元。
激光增材制造市場(chǎng)繼續(xù)成熟并快速增長。2021首次達(dá)到20多億美元。光纖激光器的低成本，以及用于激光3D打印過程的各種激光控制技術(shù)和光束操縱，加速了其發(fā)展。
圖6亞洲區(qū)域經(jīng)濟(jì)一體化——RCEP（區(qū)域全面經(jīng)濟(jì)伙伴關(guān)系，11個(gè)國家）和CPTPP（跨太平洋伙伴關(guān)系全面漸進(jìn)協(xié)議，15個(gè)國家）。
STAR Market——面向高科技公司的中國新證券交易平臺(tái)
2021，中國激光產(chǎn)業(yè)成為資本市場(chǎng)的寵兒。上海證券交易所科技創(chuàng)新板明星市場(chǎng)于2019年6月13日啟動(dòng)。這是一個(gè)以注冊(cè)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)，針對(duì)具有潛在高增長和強(qiáng)大研發(fā)能力，但收入和凈利潤低于標(biāo)準(zhǔn)的高科技公司。平臺(tái)不再把凈利潤放在首位，因此增加了資本市場(chǎng)對(duì)創(chuàng)新經(jīng)濟(jì)的容忍度。
亞洲區(qū)域一體化另一個(gè)值得注意的發(fā)展是，《區(qū)域全面經(jīng)濟(jì)伙伴關(guān)系》（RCEP）于2022年1月1日生效，而《跨太平洋伙伴關(guān)系全面協(xié)定》（Comprehensive and Progressive Agreement for Trans-PacificPartnership，CPTPP）于2018年12月28日生效。這兩項(xiàng)貿(mào)易協(xié)定為亞洲區(qū)域經(jīng)濟(jì)一體化奠定了基礎(chǔ)，并將對(duì)激光產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生重要影響。
中國激光市場(chǎng)展望
光纖激光器、激光切割機(jī)、超快激光器和上游光學(xué)設(shè)備的惡性價(jià)格戰(zhàn)將逐漸演變?yōu)榕c定制解決方案的競(jìng)爭。對(duì)客戶需求和服務(wù)的快速響應(yīng)將是比價(jià)格更重要的因素。擁有一支高素質(zhì)的工程團(tuán)隊(duì)，一個(gè)可靠及時(shí)的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，將為企業(yè)帶來巨大的競(jìng)爭優(yōu)勢(shì)。
中國激光產(chǎn)業(yè)的資本投資正在增加，政府尤其是地方政府通過其產(chǎn)業(yè)政策和“激光產(chǎn)業(yè)園或集群”提供的支持也在增加。這些激光園區(qū)旨在實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)規(guī)模和集群，并為當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)鏈提供支持。這些措施將為中國激光產(chǎn)業(yè)帶來巨大優(yōu)勢(shì)。人們預(yù)計(jì)，在未來五年，即中國的“十四五”期間，中國將建立許多這樣的激光公園。
2022年中國工業(yè)激光器市場(chǎng)的年增長率預(yù)計(jì)在10%左右。
來源：Photonics Views - 2022 - Chinese laser market under the new globalization, DOI: 10.1002/phvs.202200022
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