中國工業(yè)激光市場在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)公司在這個全球最大的成長型市場中發(fā)展，正變得比以往任何時候都更具挑戰(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年中國激光市場的年度表現(xiàn)，重點分析了中國激光市場的發(fā)展趨勢，并提出了在世界新秩序下引導(dǎo)中國激光市場的策略。預(yù)計到2022年，中國激光市場將再次出現(xiàn)兩位數(shù)的增長。
中國經(jīng)濟的現(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)濟規(guī)模大于歐盟加英國，名義上約占美國經(jīng)濟的77%。普遍共識是，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)。事實上，中國政府剛剛在最近的“兩會”上將2022年的GDP目標(biāo)設(shè)定為5.5%。
在中國實施“中國制造2025”計劃之前，為了評估中國在世界制造業(yè)實力排名中所處的位置，中國工程院(CAE)制定了制造業(yè)實力發(fā)展指數(shù)(manufacturing power development index)，以評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價中國制造業(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。2021年，中國的指數(shù)上升了5.18點，達到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入第二梯隊(圖1)。
圖1由中國工程院開發(fā)的“制造業(yè)實力發(fā)展指數(shù)”自2015年以來每年發(fā)布一次，是中國政府用來評估中國制造業(yè)整體水平的工具。
中國在2011年左右達到了所謂的“劉易斯拐點”，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爭優(yōu)勢(圖2)。
圖2中國經(jīng)濟發(fā)展的兩個30年周期。第一個時期(1981 - 2011年)是由9億低成本勞動力的人口紅利驅(qū)動的。下一個時期(2011 - 2041)是由1億技術(shù)人員和工程師的工程師紅利驅(qū)動的，中國繼續(xù)每年產(chǎn)生600萬工程師。
中國激光市場是世界上最大的工業(yè)激光市場?；仡?020年，中國激光產(chǎn)業(yè)全年實現(xiàn)了10個百分點的正增長，遠遠超出預(yù)期，2021中國激光產(chǎn)業(yè)繼續(xù)保持增長趨勢。2021，該國激光設(shè)備市場的總體規(guī)模同比增長18.3%，達到創(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、最終提高競爭力的關(guān)鍵。
圖3 2011至2021中國激光市場規(guī)模。
僅工業(yè)激光市場就約為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
中國是世界上最大的光纖激光器市場。2021，其光纖激光器市場增長15.3%，達到17.1億美元，占全球市場的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的份額達到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。
超快激光市場
在半導(dǎo)體、顯示器制造和玻璃加工需求的推動下，中國的超快激光市場正在快速增長。2021，超過45家制造商在中國共售出2400臺激光器。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)的總收入達到8.83億美元。藍寶石/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)，這種組合肯定會發(fā)生變化(圖5)。
圖5中國超快激光市場格局。
與光纖激光器一樣，超快激光器的價格也在下降，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下，中國的超快激光市場在未來幾年將繼續(xù)以非?？斓乃俣仍鲩L。
MicroLED激光加工設(shè)備市場
MicroLED是一種相對較新的技術(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)濟地擴展到非常大的尺寸，很容易超過20英尺(6米)。MicroLED顯示屏將發(fā)展成為一個價值超過100億美元的市場，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，他們的升降機和LLO設(shè)備在當(dāng)?shù)仫@示器制造商進行了安裝和測試。提升機的定位精度為±1μm，傳輸速度高達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
激光切割設(shè)備一直是中國激光加工設(shè)備市場的最大細分市場。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)的工程機械和特種車輛訂單數(shù)量并未受到影響。事實上，2021上半年，國內(nèi)訂單有所增加?？偸杖脒_到43.4億美元。
除了傳統(tǒng)的激光平板切割機和激光管切割機外，大幅面坡口切割機以及用于熱成型板材的三維、五軸激光切割機近年來也變得很流行。
2021下半年，緊張的市場狀況導(dǎo)致激光切割設(shè)備市場出現(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
在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的推動下，國內(nèi)市場對大功率激光焊接設(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臺和100000臺。
這種繁榮是由幾個因素造成的，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，正在取得巨大進展。隨著人們對能源效率和環(huán)境保護要求的提高，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。這個市場在中國相對較新。2018年以來，國內(nèi)激光清洗設(shè)備市場開始上升，每年都有各種新機型出現(xiàn)。激光清洗機具有廣闊的市場潛力，可廣泛應(yīng)用于模具、橋梁、鐵路軌道、武器和機械設(shè)備、電子設(shè)備、精密儀器、文物的清洗，也可用于飛機和船舶的油漆清除。2021，中國激光清洗設(shè)備的市場規(guī)模達到7300萬美元，預(yù)計2023年將達到1億美元。
激光增材制造市場繼續(xù)成熟并快速增長。2021首次達到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)濟一體化——RCEP(區(qū)域全面經(jīng)濟伙伴關(guān)系，11個國家)和CPTPP(跨太平洋伙伴關(guān)系全面漸進協(xié)議，15個國家)。
STAR Market——面向高科技公司的中國新證券交易平臺
2021，中國激光產(chǎn)業(yè)成為資本市場的寵兒。上海證券交易所科技創(chuàng)新板明星市場于2019年6月13日啟動。這是一個以注冊為基礎(chǔ)的系統(tǒng)，針對具有潛在高增長和強大研發(fā)能力，但收入和凈利潤低于標(biāo)準(zhǔn)的高科技公司。平臺不再把凈利潤放在首位，因此增加了資本市場對創(chuàng)新經(jīng)濟的容忍度。
亞洲區(qū)域一體化另一個值得注意的發(fā)展是，《區(qū)域全面經(jīng)濟伙伴關(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。這兩項貿(mào)易協(xié)定為亞洲區(qū)域經(jīng)濟一體化奠定了基礎(chǔ)，并將對激光產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生重要影響。
中國激光市場展望
光纖激光器、激光切割機、超快激光器和上游光學(xué)設(shè)備的惡性價格戰(zhàn)將逐漸演變?yōu)榕c定制解決方案的競爭。對客戶需求和服務(wù)的快速響應(yīng)將是比價格更重要的因素。擁有一支高素質(zhì)的工程團隊，一個可靠及時的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，將為企業(yè)帶來巨大的競爭優(yōu)勢。
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。人們預(yù)計，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)激光器市場的年增長率預(yù)計在10%左右。
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