工业激光产业CAGR未来五年20%，光学元件、数控系统是产业链核心

随着制造业升级和技术进步，激光技术逐渐被普及到消费电子、工业制造、医疗生物等下游，用于标刻、切割、焊接、熔覆及微加工，而光学元件、数控系统始终是占据产业价值链核心的两大领域。其中控制系统负责进行决策、执行和驱动，与激光硬件高度配合，组成成套激光加工设备。

从直接上游来看，激光控制系统供应商需要对接芯片厂商、PCB 厂商以及相关线材供应商，从目前国产替代情况来看，部分芯片可以实现国产化，但部分仍倚重德州仪器等国际供应商。PCB 及线材基本国产化，且供应充足，价格透明。

工业激光器在电子、机械、冶金、轻工等领域被广泛使用，使用场景、工艺类型不断多样化。从全产业规模增速来看，前瞻产研对我国工业激光产业市场规模给出未来五年 CAGR 预测为 20%。随着全产业链价值不断提升，控制系统作为激光设备之脑，无疑将随之成长，考虑到加工复杂程度攀升，其价值量也有望向上突破。

从成本分布情况来看，激光器、床身等基础硬件占比较高，分别占四成和三成左右，但受制于原料/元器件成本，其毛利率相对较低，并且部分成熟产品竞争激烈，厂商议价能力相对一般。运控系统则相反，其占整体成本比重较低，但具备较高技术壁垒和用户粘性，竞争参与者少，毛利率高，在价值链中表现出良好的利润属性。

振镜与激光技术路线存在显著差异

振镜控制适用于高速微加工，伺服激光适用于大面积宏加工。从激光光路驱动方式来看，可分为通过镜片摆动调整光路，将激光指向目标位置的振镜控制，以及依靠伺服电机驱动激光头移动至正确位置的伺服控制两种类型。

振镜激光主要用于标刻、钻孔、3D 打印、精密切割等场景，以高速度、高精度、微加工为核心特征。伺服激光则用于大幅面的切割、焊接，广泛适用于钣金加工、汽车制造、航空航天领域。

从精度要求来看，精密加工对于精度存在不同程度的严格要求，晶圆领域直线切割精度高达 3μm。目前振镜控制可以达到 0.5μm-10μm 之间，伺服电机则一般要求达到 50μm 左右。而从速度要求来看，部分高速标刻需要达到 1500/分钟的赋码速度。

此外，由于加工材料类型众多，其对不同激光的吸收作用存在差异，部分材料须使用特定波长、特定功率、特定工作机制的激光器才能进行加工。例如晶圆切割因为其材质薄脆，一般只使用 10w 以内的超快激光。

金属板材加工领域通常涉及大幅面匀速加工，切割精度常规要求为 0.3-0.5MM，运功轨迹的速度约为 200mm/s，在切割焊接过程中往往需要采用 500W 以上大功率激光器。

从市场主要参与者来来看，目前国内厂商已具备核心技术能力和一定的国际竞争力。伺服控制系统方面，中低功率领域，以柏楚电子为首的国内企业已经拥有国际领先的技术水平，其产品在稳定性、可靠性、精度、速度方面均不落下风，柏楚电子、维宏股份、奥森迪科占国内市场 90%以上份额。

高功率领域，以德国倍福、PA、西门子等为代表的国际企业仍占有较为明显的先发优势，国内厂商占比仍处在较低水平，但国内领军者柏楚电子市占率正在攀升，其招股书数据显示，该公司占国内高功率激光市场份额为10%（2019），华经产研给出的 2020 年市场份额数据显示，该数值已经上升至 17%。

振镜控制系统方面，德国SCAPS和 SCANLAB 作为行业先驱，积累了可观的先进技术和市场占有率，在高端领域占有重要的市场地位，根据行业内供应商出货数据及高端应用情况测算，2020 年我国高端振镜控制系统的国产化率为 15%（来源金橙子招股书），存在较为显著的国产替代空间。

国内企业方面，金橙子市占率于2020年达到32.29%，系国内振镜控制系统领先企业。此外，我国台湾企业兴诚科技，致力于激光标刻软件开发，目前已成为相关领域的标杆型企业。

对于振镜激光系统而言，超快激光器作为激光发生的核心部件，可分为固体、光纤和混合三种，其激光波长和功率区间为核心参数指标。

此外还有峰值功率、频率、单脉冲能量等多重考量因素。振镜电机则充当光路调整和控制的重要硬件，通过施加模拟电压号，控制反射镜片改变角度，使激光投射点移动至指定位置，完成标刻、钻孔、切割等操作。

CAD/CAM 等工业设计软件则负责工件结构、轮廓、纹理的设计和绘制，相对独立。振镜控制系统承接和识别设计图纸提供的息，利用 3D 引擎和图显引擎进行绘制，并控制激光器和电机执行对应操作。

激光切割市场增速表现突出

从目前激光设备设备的应用领域来看，激光切割仍是核心应用领域，占据整体规模的四成以上，当前仍以伺服激光为主，振镜激光也占有一定份额。

国内激光控制器领军者柏楚电子 2021 年年报显示，预计到 2023 年，中国激光切割设备总体市场规模可达 403.69 亿元。焊接、打标、半导体和显示领域的应用则位于第二梯队，分别占约 13%/13%/12%，以上领域振镜激光已经开始凭借其精度和速度优势逐渐发力。

未来，随着激光设备渗透率上升，其将更为广泛地被应用于复杂加工领域，即切割占比将会略有下降，先进领域将有所增加。由于激光控制系统销量与激光切割机销量呈现高度相关性，因此激光整机设备销售量是控制系统出货量的重要参考指标。

从历史数据来看，受技术自然迭代和下游需求端扩张影响，我国激光切割机总销量呈现快速上升的态势，2016至2020年 CAGR 为 33.3%。传统金属切削机床产量则在2018年前后出现断崖式下降，随后出现震荡下行的态势，2016至2020年CAGR为 11.67%。2021年，我国激光设备总产量突破20万台，同比增长32.9%，维持高增（前瞻产研数据）。

在工业领域，低功率激光器主要为脉冲激光，多用于打标和雕刻，工艺成熟度高，国产产品通过价格优势快速崛起。中功率激光器则被广泛用于切割和焊接，随着国产替代逐步成熟，国内市场份额逐渐被国产设备取代。

中低功率激光切割设备销量快速增长，2016至2020年 CAGR 为31.4%，虽稍逊于整体市场增速，但总体仍呈现高速增长态势，2020实现 4.2万台销量。

中低功率激光控制系统市场规模近几年维持中高速增长，由于国产渗透率较高，控制系统市场规模增速与设备销售规模高度线性相关，未来也有望随着激光器产品在工业门类中的广泛普及而逐渐放量。

价格层面来看，随着渗透率上升，单价下行不可避免，但相对高溢价的高功率激光控制系统而言，中低功率控制系统价格下行趋势有望边际放缓，相关企业的毛利率表现也有望随之平稳。

高功率激光加工领域，金属切割、焊接、熔覆为主要应用场景，光纤激光器逐渐取代 CO2 激光器成为主流，2020 年占全球工业激光器出货量的 50%以上，此外还有固体激光器和半导体激光器，分别约占 15%的市场份额。

从市场规模来看，2020年迎来 85.7%的高速增长，2016至 2020年 CAGR 为40.8%。而随着国产高功率激光器，尤其是国产高功率光纤激光器的不断突破，未来我国高功率激光市场将迎来新的国产替代浪潮。

从不同分段的激光器出货量变化我们可以看出，国产光纤激光器出货量正在稳步攀升，2020年1-3kw激光器同比增加 33%，3-6kw激光器同比增加25%，6-10kw和10kw以上的光纤激光器则分别同比出现倍增，足见高功率激光器国产替代的强劲趋势。

2020 年国产高功率激光控制系统市场规模同比高增 85.7%，高于中低端激光控制器增速，其主要原因为国产激光控制系统主要适配国产激光器，而随着国产高功率激光器的崛起，国产高功率激光控制系统也随之不断扩大其市场份额。

展望未来，随着技术难关逐一攻克，6kw 以上国产高功率激光器将逐渐取代国外先进产品，而国产控制系统也将与之一同增长。