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【資訊】激光產業未來將走向何方?盤點中國激光產業的四大應用領域

2019-06-11 16:51:27來源:CIOE中國光博會新聞標簽:CIOE中國光博會

激光是20世紀以來,繼原子能、計算機、半導體之后,人類的又一重大發明,被稱為“最快的刀”“最準的尺”“最亮的光”和“奇異的激光”。


激光技術作為當今世界范圍內最先進的制造加工技術之一,現在已廣泛應用于工業生產、通訊、信息處理、醫療美容、3D傳感、軍事、文化教育以及科研等方面,成為眾多投資機構眼中的香餑餑,大量資金、人才、機構開始跑步進入該領域。可以說,激光產業正從原本一個非常“小眾”的市場變得越來越“大眾化”。


從芯片的角度看中國激光產業發展前景


一直以來,大功率半導體激光芯片都是激光產業的核心部件,以半導體激光芯片為基礎的激光工業在全球發展迅猛。發達國家為了在全球化競爭環境中占據世界技術制高點,紛紛加緊實施半導體激光產業發展計劃,如美國的“半導體激光核聚變計劃”、德國的“半導體激光2001行動計劃”、英國的“阿維爾計劃”和日本的“半導體激光研究五年計劃”等,國外以美、德、日為代表的發展國家半導體激光產業迅速發展,其在主要的大型制造產業,如汽車、電子、機械、航空、鋼鐵等行業中基本完成了用半導體激光加工工藝對傳統工藝的更新換代。


隨著國內經濟狀況的不斷改善,我國激光產業也獲得了飛速的發展。半導體激光產業發展50多年來,已初具規模,主要涉及工業、醫療、軍事和文化等方面。近年來,國內更是加大了激光產業發展,各個地區在政府的領導和激光企業配合下潛心科研、提升技術、開拓市場,并建設激光產業園。前瞻產業研究院預計,到2023年,我國半導體激光產業市場規模將接近300億元。

圖:2018-2023年中國半導體激光產業市場規模預測(單位:億元)


激光產業未來將走向何方


毫無疑問,未來的激光技術將朝著更高功率、更好光束質量、更短波長、更快頻率的方向發展。舉例而言,隨著下游激光設備對能量密度要求的日益提高,器件廠商需要不斷地提高核心組件性能(如大功率半導體激光芯片和增益光纖),另外光纖激光器功率的提高還需要先進的合束和功率合成等激光調制技術,這都將給大功率激光芯片廠商帶來新的要求和挑戰。


從應用的角度看,目前除了工業加工領域的快速增長外,激光也滲透到更多新興應用領域,比如激光清洗、3D打印市場、激光雷達、、激光醫療美容、3D傳感、激光顯示、激光照明等,這些新興應用將會極大地推動激光產業的飛躍發展,特別是汽車電子和消費電子領域對激光產業的帶動作用更是令人期待,萬億產值并非海市蜃樓。


激光在OLED的應用


按照OLED制成分類,AMOLED制成可以分為前端BP(背板端);中端EL(蒸鍍端);后端MODULE(模組端)三段。激光設備在三端均有廣泛應用:BP端主要應用于激光退火;EL端主要應用于激光切割、LLO激光玻璃、FFM激光檢測等;MODULE端主要應用于主要應用于柔性面板模組的激光切割和倒角。

按照價值量看,以一條產能在45K/月的柔性AMOLED6代線為例,其激光設備的總投資大約在20億元左右,約占設備總投資的5-7%。根據2017-2020年4年7條新6代產線估算,OLED激光設備投資在120億元以上。


激光在鋰電池的應用


新能源汽車鋰電池模組生產工藝可以劃分為電芯段工藝和模組段(PACK段)工藝,其中電芯段設備又可以分為前段/中段和后段生產工藝。激光設備在電芯(主要為中段)&PACK段都有大量采用:在電芯段,鋰電設備主要應用在極耳焊接、封口焊接(密封釘&頂蓋焊接)等環節;PACK段,激光設備主要用在電芯與電芯之間的連接。


從鋰電設備的價值量上看,以自動化程度從低至高看,每Gwh的鋰電設備投資從4億元至10億元不等,其中激光設備在總設備投資中占比相當高。1GWh對應激光總設備投資在6000-7000萬元,且自動化程度越高,激光設備占比會越高。

按照2016-2020年300GWh國內動力電池投資計劃,將打開約4年180-210億動力電池激光焊接設備空間。


激光在智能手機的應用


智能手機中激光應用非常廣泛,是小功率激光最重要的應用場景之一。智能手機中常用的激光應用場景也包括:激光打標、激光切割、激光焊接等多個環節。


而且,智能手機激光設備具備消費屬性。因為激光設備大多為定制化的設備(不同材料、不同工藝功能需要的激光設備都不一樣),故智能手機中的激光設備更迭速度相比PCB、LED、汽車等行業用激光設備短很多,更具消費屬性。


不過,目前國內智能手機在生產過程中,還大量使用超聲波等傳統工藝,對激光整體需求低于蘋果。但隨著大族等國內激光器龍頭在積極推進國內手機制造激光設備的應用,國內內智能手機制造中激光的滲透率會大幅提升。


激光在汽車領域的應用


汽車領域是高功率激光器最大的領域之一,主要用作整車及汽車零部件的焊接。目前我國汽車制造設備市場空間預計在1500億元以上,其中汽車焊裝自動化設備約占整體設備整體設備投資的25%左右,市場空間約400億元。


汽車中應用到的激光設備主要用在主線焊接和離線零部件加工上:主線焊接即對汽車整個車身進行裝配過程。另外在汽車制造的過程中,除了主線焊裝工藝中對白車身、車門、車架等零部件的加工,還有大量不在主線上制造的零部件可以用激光加工,例如發動機核心部件的淬火、變速器齒輪、氣門挺桿、車門鉸鏈焊接等等。


目前德、美系車激光普及率已經比較高,但日韓系、自主品牌采用激光加工方式的比例還不高。隨著國內自主品牌車廠的崛起,國內大廠如上汽、廣汽、吉利等也開始加速普及大功率激光正在以汽車行業為代表大型工業制造領域內加速普及,在汽車焊裝市場的滲透率將會加速提升。


不僅僅對于汽車焊接,對于其他行業級應用領域同樣如此,尤其是對于五金、衛浴等長尾市場,激光設備替代空間非常廣闊。市場規模看,國內傳統切割+焊接市場規模在千億級,加上耗材/人力等變動成本市場規模預計在2-3千億以上。而目前國內大功率激光設備市場規模僅在百億級左右,潛在空間廣闊。


(文章來源:前瞻產業研究院 整理)



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