激光是二十世纪继核能、半导体、计算机后又一重大发明,并凭借其良好的单色性、方向性、亮度等特质被广泛应用于工业制造、生物医疗等领域,被誉为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”。自激光技术发明以来,其已成为众多领域的关键支撑技术之一,与激光技术相关的产品和服务形成了丰富和庞大的激光产业以及较为完备的产业链。产业链上游主要包括光学材料及元器件,中游主要为各种激光器及其配套装置与设备,下游则以激光应用产品、激光制造装备、消费产品、仪器设备为主。公司主营业务为研发、生产及销售激光器和整体解决方案,重点面向“工业应用”和“生物医疗应用”两大赛道,涉及产业链中游和下游。以国内市场为例,据《2024中国激光产业发展报告》显示,2023年我国超快激光器市场规模达40.2亿元,预计2024年将达到46.1亿元;2023年激光设备市场规模达910亿元,预计2024年将达到965亿元。
激光器是激光的发生装置,主要由泵浦源、增益介质、谐振腔等组成。泵浦源为激光器的激发源,增益介质指可将光放大的工作物质,谐振腔为泵浦光源与增益介质之间的回路。在工作状态下增益介质通过吸收泵浦源提供的能量,经谐振腔振荡选模输出激光。激光器是激光解决方案的核心部件,在激光解决方案的成本构成中具有举足轻重的地位,而激光器技术水平更是影响激光解决方案技术水平的关键因素。
综合上述分类方法,固体及超快激光器(含皮秒、飞秒)与光纤激光器是目前市场上两种主流激光器。固体及超快激光器(含皮秒、飞秒)被广泛应用于高精度场景中,因为其可以通过非线性晶体将红外光转换输出绿光、紫外光、深紫外等多种短波长的光束,材料适用范围广,光束质量好,单脉冲能量大,热效应小,能够实现“冷加工”,可以应用于精度小于20微米的高精度场景,具有较强的技术优势。目前,国家重点支持、与国外先进水平差距较大的前沿科技领域主要包括半导体、环境分析、生物医疗、基因分析、核聚变等,其应用精度均进入亚微米甚至纳米级别,固体及超快激光器的优势成为这些应用场景中核心光源的优先选择。
公司激光器产品涉及全固态材料(DPSS),光纤(MOPA)及固体-光纤混合材料等主流增益介质,覆盖从红外到深紫外的不同波段,从纳秒到飞秒的多种脉宽,产品及整体解决方案被应用于工业微加工、生物医学等领域,发展前景广阔。
激光微加工是一种精密加工工艺,加工精度一般在微米级别。目前全球制造业正处在向精密化发展的道路上,微加工技术正成为精密制造的主流技术趋势,需要在各种材料表面或者三维空间实现微米、亚微米乃至纳米量级精度的结构、纹理、微孔等加工并尽可能地消除热效应影响。激光技术具备加工质量好、效率高、非接触式、材料损伤小等特点,成为微加工领域的主要工具之一。以紫外、深紫外为代表的超短波长的固体激光器和以皮秒、飞秒为代表的超快激光器具有超快超精、高聚焦能力、“冷加工”的特点,能有效解决微加工过程中所面临的技术难题,在微加工领域的应用越来越广泛,逐步渗透到消费电子、新能源、显示、半导体等细分领域,极大地推动了相关产业的发展和进步。
随着智能手机、平板电脑、AR/VR、可穿戴设备及智能终端产品的智能化、时尚化要求增多,消费电子行业对零部件的加工精度要求不断提升。以智能手机为例,其摄像头、显示屏、线路板、天线等数百个零部件均对制造精密度提出很高的要求。激光作为一种新型加工技术,具有精度高、速度快、不对基体造成损害等特点,符合电子产品精密加工的需求,已应用到手机加工制造大部分环节。绿光及紫外波长中高功率纳秒激光器及皮秒激光器可用于玻璃盖板/背板、摄像头蓝宝石的切割及金属结构框架和屏幕钻孔等加工过程;低功率纳秒激光器可在绿光和紫外波段用于金属及非金属材料表面打标等加工过程。
在经历了短暂的低迷期后,消费电子行业在2023年迎来温和复苏,短期市场情绪得到修复,但对于中长期复苏进展仍持审慎态度。以智能手机为例,据IDC数据显示,2023年全球智能手机出货量为11.7亿部,同比下降3.2%,下降幅度明显收窄,特别是自下半年起在折叠屏手机、微晶玻璃、钛金属3D打印等新产品、新材料、新工艺的驱动下,全球智能手机市场明显回温,第四季度出货量为3.26亿部,同比增长8.5%,短期市场情绪得到修复。同时,IDC预计2024年全球智能手机出货量为12亿部,同比增长2.8%,主要驱动因素在于新兴市场需求的增长以及AI智能手机和折叠屏手机带来的设备更新周期。
并且消费电子行业规模大,除了低位复苏带来的市场机会外,仍不乏新产品、新材料和新工艺带来的结构性机会,以及消费电子行业的部分加工技术复用到相关行业的可能性,此类机会将对具备创新能力的头部公司有利。
在双碳背景下,光伏市场持续保持高增长的态势。2023年,全球光伏发电新增装机规模再破纪录,据CPIA装机统计,2023年全球光伏新增装机同比增长69%至390GW,其中国内装机同比增长155%至216GW;考虑到目前价格水平及需求态势,预计2024年全球光伏装机同比增长20%至468GW,有望继续超预期。未来10年,全球光伏产业仍将保持较高速增长。
与众多行业相似,提质增效降本是光伏行业永恒的主题。随着新型、高效电池的规模提升和持续迭代,新型加工技术亦将不断得到应用。光伏行业对新技术和新工艺的加工设备需求持续旺盛,但传统的机械加工手段在精度、加工效率、可靠性、适用范围等诸多方面开始难以适应新的生产要求。而激光微加工技术因其快速、高精度、零接触以及良好的热效应等优势,在电池的切割、划线及表面加工、钻孔、激光晶化、金属化等方面均获得重要应用,适配TOPCon、BC、HJT、钙钛矿等多种高效电池技术。
微型发光二极管(Micro LED)显示技术被视为新一代显示技术。它既继承了无机LED的高效率、高亮度、高可靠度及反应时间快等特点,又具有自发光无需背光源的特性,体积小、轻薄,还能实现节能的效果。
目前,Micro LED产业仍有部分制造难点亟待解决,主要体现在基板制造、芯片微缩与封装、全彩化、巨量转移、检测与修复等多方面。在巨量转移环节,激光转移技术利用界面区域材料吸收光束能量,进而引起快速物理变化或化学反应产生驱动力来调控界面状态, 以克服表层材料与Micro LED的黏附力, 可以在合适的工艺参数下可达到较高的良率、精度和转移速率,从而快速、大规模地从原始基板上转移晶粒,有望成为加快Micro LED商用进程的主流巨量转移技术。
据Trendforce集邦咨询发布的《2023 Micro LED市场趋势与技术成本分析》显示,2023年是Micro LED作为显示技术正式商品化的一年,Samsung大型显示器正式上市,预估2027年Micro LED芯片市场规模有望达到5.8亿美元,预计将逐步在AR/VR、智能手表、车载屏等领域进入消费级应用。
在半导体芯片制造的部分关键制程中,激光是有效的加工手段之一,而稳定可靠的高功率绿光、紫外和深紫外激光器是相关设备中的关键部件。根据SEMI的数据,2023年全球半导体设备销售额预计为1000亿美元,同比下降6.1%,预计2024年小幅回升,2025年在新晶圆厂建成运转、产能扩张和技术升级的带动下,设备需求成长加速,有望达到1240亿美元。
其中,中国半导体制造设备市场的成长速度高于全球市场的水平,预计2025年中国、中国和韩国仍将稳居设备支出的前三位;而关键制程设备的国产化率较低。以前道制程的半导体量/检测设备为例,其价值在半导体设备中占比约10%左右,但全球及国内市场仍被国外设备厂商垄断,我国企业市占率不足5%,国产半导体设备厂商的机遇和挑战并存。
全球制造业向精密化的总体发展趋势愈加显著,主要工业发达国家大力发展精度达到微米、纳米级的微加工技术,而我国也处于制造业从中低端制造向高端智造转型升级的过程,新质生产力的重要性在我国发展进程中愈发显著。鉴于激光技术是发展高端精密制造的关键支撑技术之一,所以微加工激光技术将朝着更短波长、更窄脉宽、更高功率的方向发展,有望加速对传统加工技术的替代。因此,有效融合激光光源和精密光学设计、视觉图像处理、运动控制、光-材料作用机理等技术的能力是推动微加工应用发展水平的关键。
激光技术已成为生物医疗领域的重要工具之一,应用场景包括器械、诊断和治疗等领域。根据《中国工程科学》刊文《我国激光技术医疗应用和产业发展战略研究》引用的Allied Market Research市场调研报告的数据显示,2016年世界激光医疗市场达到51.16亿美元,预计2023年增加到125.86亿美元,年均增长约为13.6%;美国、欧洲、以色列和日本位居世界领先地位。公司在高值医疗器械和光声成像领域开展了开拓性工作。
公司业务所对应的领域主要是高值医疗植/介入器械行业,包括神经类、主动脉及外周类、电生理类和结构性心脏病类等细分创新器械领域。该领域的产品种类众多,以神经类器械为例,产品分为缺血类、出血类和通路类等不同功能,涉及支架类、导管类、弹簧圈等多种形态。
根据《中国医疗器械蓝皮书(2023年)》,中国心血管介入器械市场规模由2016年的248亿元迅速增长至2022年的491亿元,年复合增长率达12.06%。相较于发达国家而言,我国的渗透率较低,未来几年将保持较快增长。其中,冠脉介入治疗已基本成熟,冠脉支架市场已基本完成进口替代,而神经类、主动脉及外周类、电生理类等高值医疗植/介入器械的国产化率较低。因此,基于渗透率提升和国产化替代等多重因素,高值医疗植/介入器械行业将持续处于快速发展期。
飞秒激光技术可以实现近乎无热效应的“冷”加工,其超短的脉宽带来的极高峰值功率会产生多光子吸收,将材料略过熔融过程直接蒸发,在材料上无残余热、无残渣,达成高精度且干净的加工,因此,激光技术成为上述高值医疗植/介入器械的重要加工方式。
过去很长一段时间,国内在高值医疗植/介入器材的制造领域处于近乎空白的状态。公司率先开发了“双波段飞秒激光支架微加工系统”等激光加工和后处理全线设备,形成了较为完整的装备、工艺和材料运用能力。
光声成像是近年来发展的一种非入侵式和非电离式的新型生物医学成像方法,其原理是利用脉冲激光照射生物组织产生超声信号以实现高分辨率和高对比度的组织图像。
作为一种全球前沿技术,其越来越多地得到业界的关注,成为多模态跨尺度生物医学成像的一部分。相较于光学成像技术,光声技术的最大优点是可实现高清分辨率成像,提供一种无创、无电离辐射、无需标记物的检测手段,显著提高医学检测结果的精准性。因此,光声技术在生物医疗中有着广泛的应用前景,适用于肿瘤、心脑血管疾病、眼科疾病等基础生命科学研究和临床医学诊疗领域。
随着全球人口增长、社会老龄化程度提高、我国医疗保障水平稳步提升,医学诊断和治疗模式向着精准性、微创性、无创性方向发展,而激光技术凭借其高能量密度、方向性、单色性和相干性等诸多优势,可实现超低热损伤、超低出血量、选择性吸收、冷精细切割等过程,将在器械制造、诊断和治疗中扮演越来越重要的角色。
公司是全球少数同时具有纳秒、亚纳秒、皮秒、飞秒级微加工激光器核心技术和生产能力的激光器生产厂商之一,是全球少数实现工业深紫外纳秒激光器批量供应的生产商之一。公司的紫外纳秒激光器销量持续保持国内领先地位,应用于芯片制造关键制程的激光器产品获得国外知名半导体装备公司的认可,在消费电子、光伏等领域的模组/设备等产品性能得到客户认可,在Micro LED领域率先提出工艺示范线和固体激光器技术路线等思路,在高值医疗植/介入器械领域的设备和制造能力填补了国内空。
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