一、激光設備龍頭企業,打造智能裝備自動化平臺
大族激光是一家提供激光、機器人及自動化技術在智能制造領域的系統解決方案的高端
裝備制造企業。公司實現了從小功率到大型高功率激光技術裝備研發、生產的跨越發展,能夠為國內外客戶提供一整套激光加工解決方案及相關配套設施。
大族成立于 1996 年,公司發展經歷三個階段,(1)初創階段以服裝業打標為主,受益于大陸紐扣、皮革需求增長保持較快成長;(2)2004 年上市同年切入摩托羅拉,2008年切入大客戶,轉型向 3C 領域進發,并逐漸成長為小功率激光設備龍頭企業;(3)2009年開始自研研發 CO2
設備,逐漸形成以大功率激光切割、焊接設備為基礎,延伸布局機器人及工業自動化解決方案的制造制造裝備企業。
公司實際控制人是高云峰,直接持股上市公司 9.03%,還通過持有大族控股集團 99.875%的股權,間接持有上市公司 15.19%的股權,因此合計持有公司 24.22%的股權。
公司采取事業部制,扁平化管理與自負盈虧提升事業部積極性。公司主要的業務部門包 括諸如 IT 事業部、精密焊接事業部、顯示與半導體事業部、新能源事業部、PCB 事業部、 大族智能裝備集團,此外還包括光源事業部、大族電機等等。在事業部扁平化基礎上, 考核更是落實到產品線和個人,充分調動積極性。
產業鏈垂直布局,打造大型化、系列化、一體化、高端智能化設備能力,實現交鑰匙工 程。大族激光已基本完成激光標記、激光焊接、激光切割等工業激光加工領域及相關上 下游產業如消費電子、顯視面板、動力電池、PCB 等領域相關產品線的戰略布局,同時 加大光纖激光器、皮秒激光器等核心器件的研發。
大族激光分別以公司和客戶為中心,將公司設備分為標準產品和行業定制,并通過采取 直銷模式的銷售網絡,在國內外建立一百多個辦事處和聯絡點,以實現產品規模銷售。 通過區分公司設備和建立直銷銷售網絡。在全球激光加工設備推陳出新的市場上,大族 激光實現了同國際化競爭對手的同臺競技,并樹立了自身的競爭優勢。
激光行業長跑冠軍,盈利能力強。2011~2020 年,大族收入端復合增長率為 14%,毛 利率在 36~45%之間波動。受益于大客戶的創新大年,ROE 高點在 2017 年達到 27%。 2020 年,公司實現歸母凈利潤 9.79 億元,同比增長 52.43%,凈利率回升至 8.2%。
持續增長的人均業績指標,高強度的研發投入。大族激光上市以來員工人數與人均指標均持續增長,2020 年擁有 1.4 萬人,實現人均收入 85.3 萬元,人均利潤 7.39 萬元。與國內主要競爭對手比較,人均收入相似的情況下,人均利潤是對手的 2~3 倍。公司 2020年研發人員為 4825 人,占總人數的 34.04 %。2020 年研發投入 12.87 億,占收入 10.78 %;資本開支 9.16 億元,占收入 7.7%。研發投入與資本開支均是國內主要競爭對手的數倍。
二、激光行業:國產化程度繼續提升,下游應用成長性好
產業鏈國產化程度增加,光纖激光、固體激光迅速崛起
激光產業鏈包括上游的光學材料及器件,中游的激光器以及下游不同應用領域的激光設 備。大族激光位于激光設備環節。
激光行業上游包括激光材料和配套的電器、機械元件,核心器件國產化率較低。上游的 元器件包括光學材料、光學元器件、泵浦源、特種光纖、機械元器件、激光控制系統等。上游國產化率程度較低,主要的國外供應商包括 Cristal Laser、Raicol Crystals 等,國內 供應商包括福晶科技、奧瑞德等。
光纖激光器逐漸取代 CO2 激光器,固體激光器在精細的微加工領域嶄露頭角。中游的 激光器按工作物質可以分成光纖激光器、CO2 激光器、固體激光器,按脈沖分成納秒、 皮秒、飛秒三類激光器。(1)光纖激光器在高功率切割市場逐漸蠶食 CO2 激光器市場份 額,并且在性價比上替代了傳統的機械加工設備,2018 年市場占比首次超過 50%,并 有望繼續增長;(2)固體激光器中紫外固體冷激光器在精細打標等微加工領域應用拓展, 尤其在消費電子領域迅速拓展,紫外及飛秒技術逐漸打開應用市場。(3)傳統的 CO2 激 光器繼續替代傳統的沖床、剪板機等機械加工設備;(4)準分子激光器由于 OLED 面板 退火安裝量放緩,整體呈現放緩趨勢,并預計 2019 年延續。
激光加工行業保持較快增長,光線激光器得以廣泛應用。2010~2020 年,工業激光器的 復合增長率高達 17%。2018 年全球工業激光器銷售收入為 50.6 億美元,其中光纖激光 器銷售收入為 26.0 億美元,在工業激光器銷售收入中占 51.5%。光線激光器在大功率 激光器領域占比尤為高。
高功率受國產壟斷,中低功率已經實現國產替代。對于激光加工應用場景,業界一般定義功率低于 100W 為低功率激光器,低功率激光器基本能實現國產替代。功率位于 100W-1000W 之間為中功率激光器,中功率光纖激光器的國產化率正快速提升。功率大 于 1000W 為高功率激光器,技術研發瓶頸高,原材料性能要求苛刻,此前高功率光纖 激光器基本被美國IPG等公司占據,也是目前國產化最為關鍵的領域。激光器行業受IPG、 SPI、Rofin 等主導,年銷售額在 10 億美元以上。國內銳科激光、創鑫激光、杰普特等 已經形成突破,并在中低功率領域打破巨頭壟斷。
大族激光自主研發 Draco 系列皮秒激光器實現規模銷售,在 LED 晶圓、藍寶石、玻璃等 脆性材料切割領域基本替代進口。自主研發的 DracoTM 系列紫外激光器采用模塊化設計 實現不同功率、頻率、脈寬的多參量輸出,實現客戶需求快速響應,滿足不同行業需求。
激光下游應用領域廣闊,包括大功率的工業加工和中小功率的微加工。激光下游應用領 域包括激光切割、激光打標、激光焊接、激光清洗、激光熔覆、激光 3D 打印、激光顯 示、激光測量、激光武器、激光美容醫療等。1000W 以上的大功率主要應用在鈑金切割 等工業領域,1000W 以內小功率主要應用在打標和微加工領域。激光設備行業代表企業 包括通快、大族激光、華工科技等,通快通過一體化布局,自制激光器并應用于自制的激光設備,目前大族激光也進行產業鏈延伸,向上布局激光器的自制能力。
根據《2020 中國激光產業發展報告》,2019 年激光材料加工和光刻領域成為全球激光器 應用市場銷售額占比最大的部分,約為 60.3 億美元,占比 40.6%。從激光設備層面看, 中國作為全球最活躍的制造業市場,工業激光設備的銷售收入占比最高,2019 年達 386.6 億元。
概括激光加工行業發展的結構性機會,我們認為(1)小功率激光的機會在于應用領域的爆發,諸如半導體/PCB/顯示/3C 制造等不同領域先后爆發式增長帶來行業持續催化成長(2)大功率激光的機會在于光纖激光器的引入,光纖激光器在鈑金切割和焊接等領域逐漸取代 CO2 激光器和機械加工設備。激光切割設備在鈑金市場引入較為成熟,焊接市場才剛啟動,尤其以汽車制造領域迅速發展。
激光設備市場成長性強,成本降低進一步打開應用市場
中國激光設備行業保持高速增長,行業集中度相對較低。根據 LaserFocusworld 統計,2019 年全球激光裝備市場規模約為 931.6 億元,其中中國激光裝備市場規模占比超過一半,約為 658 億元。2011~2018 年,中國激光設備銷售規模從 117 億元左軸到 605 元,復合增長率達到 26.5%。2018 年國內激光設備領域 CR3 為 32.6%,大族激光為國內激光設備龍頭企業,市占率達到 18%。泛制造領域的激光加工市場較難形成非常集中的競爭格局。
國產替代、零部件自產、規模效應等促進激光器價格下降,提升激光設備取代非激光類產品的性價比,從而打開更多應用空間。典型的 1KW 激光器價格在 2018/2019 年預計分別下降了 50%/33%。激光器的降價反映了國產替代趨勢、激光器廠商核心零部件(泵浦源/芯片組件、光纖、光纖光柵、合束器等)自產化率提升、成本端的持續下降。根據國盛機械團隊測算,2015-2018 年間,銳科連續激光器單瓦成本由 183 元/瓦大幅下降至44 元/瓦,年均降幅高達 37.6%,2016-2019 年上半年間創鑫連續激光器單瓦成本由 110元/瓦大幅下降至 44 元/瓦,年均降幅達 23%。
上游成本逐步降低提升激光設備使用性價比,激發市場應用需求,技術替代和進口替代雙重 紅利優勢凸顯。傳統加工工藝技術簡單、操作性易復制、價格便宜,主要包括機械加工、火 焰加工、沖床加工以及化學腐蝕、等離子體加工等方法。但和激光加工相比,在效率、精度 以及加工產品的美觀度方面存在劣勢。隨著國內上游核心元器件以及中高功率激光器的持續 研發投入,國內企業的市場占有份額逐步提升,銳科、創鑫激光、杰普特等國產廠商產品的 推出,一定程度上沖擊了 IPG 在國內市場的壟斷地位。
在小功率領域,隨著移動終端精密程度提高,對于激光加工需求要求越來越高。國際大 客戶形成較好的示范效應,未來更多安卓品牌廠商旗艦機不斷升級,對于精密制造要求 提升,將帶來更多激光類需求。PCB、新能源需求持續增長。3C 設備領域,顯示產業需 求也在提升,包括 OLED 替代 LCD 導致生產線切割、剝離、退火類設備需求增加,以及 劉海屏、水滴屏、打孔屏帶來的顯示模組異形切割需求增加。半導體領域,從 LED 晶圓 劃片到半導體制造過程的激光切割、激光刻蝕、激光檢測、激光剝離等需求隨著國內晶 圓廠建廠潮而興起。此外諸如 PCB、新能源領域的激光需求也在增長。
在大功率領域,激光技術憑借性能和經濟性優勢有望逐漸取代傳統設備。目前大功率激光設備最主要用于切割,切割相對于其他技術具備技術優勢,并隨著激光價格下降,經 濟性有望逐漸取代傳統設備。從經濟性上,光纖激光器光電轉換效率高,加工精度高, 雖然單價較高,但由于在耗材和能源上比 CO2 有較大提升,預計回收期短于火焰切割和 等離子切割,因此具有較好經濟性。我們預期未來激光設備下一個替代傳統設備的市場 是焊接領域,尤其是汽車行業的焊接需求。
三、智能手機精密度提升,激光加工應用需求提升
激光加工在智能手機制造中的應用越來越廣泛
隨著終端精密程度不斷提高,激光加工在 IT 領域應用越來越廣泛。手機加工制造許多 環節應用到激光技術,尤其是隨著紫外激光加工技術發展。激光具有功率密度高、方向 性好、清潔、高效、環保等特點,智能手機領域激光應用需求不斷增加。
激光打標:激光打標是利用高能量密度的激光對工件進行局部照射,使表層材料汽化或 發生顏色變化的化學反應,從而留下永久性標記的一種標刻方法。激光打標具有防偽性 強、加工效率高、標記質量好等優點而被廣泛應用。在智能手機領域,激光打標主要用 于手機表面 logo 標記、文字標記,以及內部電子元器件、線路板的 logo 標記、文字標 記。 激光打標還可以用于手機外殼鍍層去除,即用激光設備去除手機中框上的 PVD 鍍層。不 銹鋼中框使用 PVD 上色和防指紋鍍膜等,需要用紫外激光設備去除 PVD 膜,使得不銹 鋼中框更耐磨,手感更細膩等,并實現手機側邊框的美化。
激光鉆孔:激光鉆孔具有優質的切割質量和高效的速度,大大降低人工成本。激光技術 憑借其免維修、操作簡單、非接觸式加工、無耗材等優點節約了生產成本,縮短制作周期、解決成本、實現生產自動化。采用激光鉆孔的優點是孔徑小,無需后續加工一次成 型。在智能手機領域,激光鉆孔主要用于 PCB 板打孔、外殼聽筒及天線打孔、耳機打孔, 具有效率高、成本低、變形小、使用范圍廣等優點。
激光切割:激光切割是將一定功率的激光束聚焦于被加工工件上,將工件割開。手機外 殼中的激光切割技術主要是外殼和屏幕玻璃的切割,同時手機內部切割 FPC、PCB、軟 硬結合板、覆蓋膜等切割也使用到了激光切割技術,且更多使用到 UV 紫外激光技術的 精密切割。激光切割適用于超薄易碎材料或硬度較高材料,在智能手機上主要應用于蓋 板玻璃、屏幕、攝像頭藍寶石鏡片、Home 鍵、FPC、PCB 等領域切割。
激光焊接:激光焊接是利用高能量的激光脈沖對材料進行微小區域內的局部加熱,將材 料熔化后形成特定熔池以達到焊接的目的。激光焊接具有熱形變小、效率高、精密度好 等特點。熱影響區域大小、焊縫美觀度、焊接效率等,均是激光焊接工藝的重要指標。 焊接工藝主要用于手機背板、外殼、中框、攝像頭模組、指紋識別模組、電池 pack 等地 方。
隨著安卓旗艦手機價格定位不斷提升,精密度提升也不斷增加,帶來激光需求增加。激 光加工在大客戶品牌手機應用較廣,隨著安卓旗艦機價格中樞不斷提升,5G 時代手機精 密度進一步提升,會帶來更多的激光加工需求。激光加工應用主要瓶頸是成本高,因此 需要對應相對高端的智能手機,隨著國產品牌安卓旗艦機定價向 5000 元檔次滲透,未 來安卓品牌應用激光的需求也會持續增加。
IT 領域垂直產業布局,具備整線交付及系統集成能力。消費電子領域,大族激光具備從 單機設備拓展至整線的交付能力,提供納秒、皮秒玻璃鉆孔設備、皮秒陶瓷鉆孔設備、 皮秒玻璃切割設備、皮秒隱形切割設備等全套解決方案。沿著激光加工,公司向上實現 激光器自供,向下實現系統集成能力。
大客戶創新周期波動,迎來 5G 創新大年
大族激光受益于大客戶機型創新節奏,呈現 2~3 年的創新周期。復盤大族激光切進大 客戶供應鏈過程,大客戶訂單在 2012 年開始正式對公司形成較大貢獻。大客戶機型創 新力度存在一個 2~3 年周期,創新節奏影響著激光設備訂單需求,進而影響大族的業績 和投資節奏。
大客戶占比中樞有望下降,呈現越來越強的激光行業成長屬性。歷史上看,大族激光來 自大客戶的設備訂單與大客戶機型創新周期相關程度較高,但是大族激光作為激光設備 平臺企業呈現越來越強的成長性,業務持續延伸和拓展,大功率、PCB、新能源、半導 體等諸多領域橫向開拓,我們預計未來幾年大客戶貢獻程度中樞會從 30%向下移動到 20%左右。
四、平臺型企業優勢:持續橫向擴張的生命力
平臺型公司橫向拓展優勢,先發卡位成長性賽道。大族激光作為一個激光設備平臺型企 業,基于在激光領域的技術、資本、產業鏈優勢,有望隨著激光行業應用范圍不斷增加 而攻占一個個細分領域。大族激光 PCB 業務沉淀十幾年,積累成熟,2015~2016 年集中布局新能源,2016~2017 年顯示業務部門從 LED 向 LCD、OLED 設備延伸,近兩年又 發力半導體領域。
PCB:國內產業持續領跑,通訊帶動行業高景氣
中國 PCB 產值穩居第一,市場地位愈加重要。根據 Prismark 統計,2018 年全球 PCB 產值達 635 億美元,同比增長 8.0%,中國大陸 PCB 產值達 334 億美元,同比增長達 12.45%。其中中國大陸 PCB 增速在全球范圍內仍保持良好勢頭。2018-2023 年全球 PCB 產值 CAGR 為 3.3%,美洲(1.0%)、歐洲(1.2%)、日本(1.4%)、亞洲(3.7%),中 國大陸 CAGR 高達 4.4%,中國 PCB 產業在全球領跑繼續。
受益于通訊、服務器增長及產品升級,預計 PCB 行業保持增長勢頭。PCB 行業的增長 主要受益于應用方面下游通訊、車用、服務器、可穿戴設備的增長,產品結構方面高端 PCB 比重提升從而拉動單價提升。Prismark 預估 2017 至 2022 年價值量的復合增長率為 單/雙面板 2.4%、多層板 3.0%、HDI 4.0%、封裝基板 2.9%、FPC 3.5%。從 2019 年 來看,以 5G 為主軸的通訊業務的爆發是主要支撐,預計 2020 年迎來服務器、數據中心、移動端的繁榮共振。
大陸 PCB 公司密集上市,公司資本開支持續增加。統計 A 股 23 家 PCB 上市公司數據, 發現 2017~2018 年是 PCB 行業公司呈現集中上市。A 股 PCB 公司的資本開支達到 123 億元,考慮公司數量的變動,平均每家公司的資本開資絕對額在 2017、2018 年也呈現 較大幅度的增長。
大族激光 PCB 收入與行業資本開支相關性強,客戶涵蓋廣泛。PCB 行業作為大陸日漸 成熟的行業,同時也是大族激光相對成熟的業務板塊,大族該業務的增速與行業資本開 支增速高度相關。公司國內客戶涵蓋勝宏科技、崇達技術、景旺電子、深南電路、生益 科技等,國外客戶包括健鼎、名幸、瀚宇博德、建滔集團等,更參與了國內多家領先 PCB 企業的智能工廠建設,并著手制定 PCB 行業工業 4.0 設備的通行標準。
大族激光 PCB 設備包括機械鉆孔機、通用測試機、激光直接成像設備(LDI)、加工自動 化設備、UV 切割機、UV 激光鉆孔機、全自動柔性線路板測試設備等。隨著 PCB 行業 向多層、柔性和超薄方向發展,對 PCB 激光加工設備提出了更高要求。公司適時推出了 激光直接成像設備(LDI)逐步開始替代傳統曝光設備,以全自動、高效率、低運營成本優 勢激活市場。高效率 UV 切割機、UV 激光鉆孔機、全自動柔性線路板測試設備等多款高 端設備得到行業領先企業認證并實現批量銷售。在細分市場方面,除保持在普通多層及HDI 市場優勢外,公司抓住 5G 天線應用場景,實現了用于 LCP 材料 FPC 加工的高端激 光切割/鉆孔設備、超高速貼附設備的大批量銷售,并在 IC 載板的極小微孔加工方面取得技術突破。
PCB 產業的智能化生產如火如荼,公司已經完成從單一加工設備銷售到流程解決方案提 供的轉變。公司供應的產品可實現從生產到維護的全方位、自動化、數字化運行,將助 力國內 PCB 行業智能工廠全面建設,攜手邁進工業 4.0 時代。
新能源:先發布局持續投入,成長性較好
政策引導新能源汽車產業先行發展,技術升級帶來能量密度和成本下降實現經濟效益。 各國紛紛推廣新能源汽車,歐洲、美國、日韓等均較早以政策制定去引導新能源車產業, 我國新能源汽車近幾年也逐步實現產業化和規模化的飛躍發展。產業早期引導過渡后, 雙積分政策逐漸推動行業發展長效機制。隨著技術升級,能量密度對里程恐懼的限制逐 漸減小,動力鋰電成本持續下降,電動車經濟效益也會逐漸體現。
根據彭博預測,全球鋰電池需求量在 2018~2030 年會增長十倍。2018 年,全球動力 鋰電產能前五名分別為 LG、寧德時代、比亞迪、松下、特斯拉。全球鋰電池廠商仍存在 大量擴產計劃,擴張計劃最大的包括特斯拉、LG、寧德等。
成立新能源事業部,重點發力鋰電池設備:公司鋰電池設備從激光焊接設備起步,產品 成功打入寧德時代、合肥國軒、中航鋰電、天津力神等國內主流動力電池企業。在動力 電池市場需求快速啟動的背景下戰略布局,整合上下游資源。通過新設和并購方式,加 大鋰電池前段生產裝備的供應能力,不斷提高鋰電池中段生產裝備的供應能力。
內生研發與外延并購并舉,成為資本、技術、產能優勢的核心動力電池設備企業。公司 已專門成立新能源事業部,重點發力鋰電池設備。通過戰略控股大族鼎新、大族展宇, 加快對攪拌機、涂布機等產品的業務拓展。大族激光新能源設備得到行業重點客戶認可, 已具備從電芯到模組再到 PACK 整體裝備供給能力,能夠提供電芯和模組生產的整線智 能裝備交付,在國內處于技術領先地位。
大族激光在 2015~2016 年集中布局新能源業務,奠定較好先發優勢。(1)新能源產品 線:公司精密焊接事業部于 2015 年專門設立了新能源產品線,設備打入主流動力電池 生產線。(2)東莞駿卓:公司于 2016 年 4 月戰略控股東莞駿卓,進入 pack 及模組自動 化和設備領域。(3)鉑納特斯:公司于 2016 年 8 月戰略控股鉑納特斯,實現公司激光 焊接設備與注液機無縫對接。(4)大族鼎新:公司于 2016 年 11 月設立東莞大族鼎新智 能裝備公司,實現輸送計量、攪拌混合、剪切分散、均質乳化等設備自產。(5)展宇新 能源:公司于 2017 年 1 月戰略控股江蘇大族展宇新能源科技有限公司,實現涂布機等 設備自產。
面板:OLED 投資進入高峰期,顯示業務保持增長
液晶投資時代接近尾聲,未來面板行業投資金額主要會體現在 OLED 領域。假設滿產滿 載,并不考慮良率損失,預計 2021 年大陸制造商將占全球 26%產能面積,2016-2021 大陸產能 GAGR 約 85%。在 OLED 面板的制程中,有 17~18 個制程與激光有關,包括: LTPS 的生產、玻璃基板的剝離、玻璃和薄膜的切割、直接激光制版、標記、雕刻、焊接 和檢測等,精度和數量比 LCD 均有增加,其中準分子激光退火、激光剝離、柔性激光切 割是主要新增需求。
不考慮海外產線的投資,僅統計大陸在建或擬建產線,共有 8 條柔性 OLED 產線會在 2019~2021 年建設。這些產線投資額共達 2882 億元,假設其中 60%為設備投資,大陸 2019~2021 年的 OLED 設備需求共達 1729 億元。
國內 OLED 投資將進入高峰期,設備需求大幅增加。一般來說,面板產線投產前 8 個月 會開始購買設備?;诂F有大陸各廠商規劃的產能預估,OLED 設備投資金額在2019~2021 年分別為 460、606、485 億元, OLED 設備需求比以往大幅增加。假設激 光設備投資金額占比約 6~8%,對應市場空間大約分別為 32、42、34 億元。
公司已成為顯視面板行業核心供應商企業,全面布局面板領域諸如激光切割、激光修復、 激光剝離、畫面自動檢測設備等。用于柔性和異形切割的皮秒激光設備應用于客戶端,AOI 檢測和修復設備具備量產能力,激光剝離設備 LLO 已經開發成功,激光退火設備仍 在研制中。
半導體:大陸密集投資半導體領域,設備國產替代空間大
2018 年中國半導體設備支出位居全球第二,市場重要性持續提升。根據 SEMI 數據, 全球半導體設備支出在 2018 達到了 645 億美元,同比增長 14%。韓國是最大的市場, 銷售額為 177 億美元;中國大陸是第二大設備市場,銷售額達到 131 億美元,超過了中國臺灣的 102 億美元。
大陸晶圓廠建廠潮帶動設備需求持續增長。根據前瞻產業研究院,目前我國晶圓廠在建 產能涉及 12 家公司、15 個項目,投資額合計 4399.9 億元,在建產能超過 81 萬/月。預 計 2018 年將貢獻約 50 萬片/月產能。同時,根據 SEMI 預測,2017 至 2020 年,中國大 陸將建成投產 26 座晶圓廠,占全球綜述的 42%。大量晶圓廠的擴建、投產,將帶動對 上游半導體設備的需求提升,更有望為國產化設備打開發展空間。
激光已經滲透到半導體制作的各個領域,如晶圓切割、芯片刻蝕顯影、激光干涉檢測、 激光剝離。其中,EUV 光刻機單臺價格超過 1 億歐元。隨著半導體工藝的不斷發展,以 及激光設備應用范圍不斷增加,半導體領域的激光需求也會持續增長。大族激光主要針 對 Low-k 刻蝕技術,瞄準晶圓切割領域,屬于芯片制造后道工序,用于將晶圓切成芯片。 激光切割有望逐漸取代刀輪切割。根據 Yole,目前刀輪切割占晶圓切割 80%左右的市場, 隨著芯片越來越小,激光切割等應用會越來越廣泛。據 TMR 研究報告顯示在 2015年薄膜晶圓加工和晶圓切割的設備市場就已經達到了 3.9 億美元,到 2024 年,晶圓切割的 設備市場將達到 6.9 億美元,年復合增長率 6.8%。
2017 年,大族激光原來的量測與微加工事業部更改為顯示與半導體裝備事業部,聚焦 于 LED、消費電子、面板、半導體、太陽能等精細微加工領域,主要研究脆性材料加工 工藝和解決方案。目前事業部員工人數超過千人,研發人員占 60%。半導體領域,目前 已經推出紫外激光切割設備、半導體激光刻蝕機等多款半導體設備。大族是全球首家 SiC 激光加工設備生產制造商,是國內首家 Low-K 設備、Debonding 設備研發制造商。
在 Low-K 晶圓加工方面,大族顯視與半導體采用特殊定制的短脈沖激光,對細線開槽 (narrow beam)有更好的加工效果。與傳統長脈沖激光相比較,短脈沖激光能大幅減 少加工過程中材料表面產生的碎片,加工后的槽底更加平整,保證晶圓性能和品質。大 族顯視與半導體還推出激光解鍵合設備,以實現臨時解鍵合工藝:將超薄器件臨時粘結 到較厚的載片上,完成后續制程再通過簡易的方式分離超薄器件與載片。
五、工業 4.0:高功率激光對傳統設備替代具有經濟性
高功率激光加工應用領域中,金屬切割是最活躍的領域,其次為焊接,最后為增材/熔 覆制造。激光切割是大功率激光器運用最為廣泛的領域,替代傳統設備具有經濟性。目 前大功率激光設備最主要用于切割,光纖激光切割設備投資回報期短,切割效果好,光 電轉化率高,加工精度高,充分展示去了激光切割的經濟性。激光切割設備正逐步取代 傳統機床加工,被應用在更廣泛的領域。高功率激光切割、焊接及機器人自動化成套設 備廣泛應用于金屬加工領域的切割和焊接,例如汽車及零部件、鐵路及軌道交通、航空 航天等。
從激光器種類看,固體激光器平穩增長,光纖激光器增速最快,其在高功率領域取代 CO2 激光器的趨勢已確立。目前,光纖激光器已成為金屬切割、焊接和標記等傳統工業制造 領域的主流光源。
激光切割市場仍保持較快增速。激光切割是利用激光束高功率密度的性質,將激光匯聚 到很小的光點上,將材料快速加熱,使其達到沸點后汽化形成空洞,再通過移動激光光 束在材料表面造成切縫,完成對加工物體的切割。2017 年中國激光設備市場銷售總規模 超過442億元,其中激光切割設備銷售規模為203億元,占激光設備市場總規模的46%, 較 2016 年增長 23%。根據 IndustryPerspective 預測,對激光切割的需求還將保持較高 速度增長,預計到 2023 年,中國激光切割設備總體市場規模達 403.69 億元汽車工業的發展對車體質量提出了更高的要求,激光切割和焊接技術不僅在加工質量方 面優于傳統加工方法,而且與機器人自動化技術相結合后生產效率也得到了顯著提高, 因此在汽車制造領域得到了大規模應用。
在汽車制造領域,激光切割主要用來開發新車 型、在線切割等,例如切割樣車零件,車身覆蓋件的切孔、修邊,切割方向盤孔、車身 擋風板、車頂蓋支架孔、安全氣囊部件、液壓成型部件等。BMW、奔馳、Fiat、Volvo、 大眾、日產等公司都擁有用于車身加工的五軸激光加工機。三維激光切割在車身裝配后 的加工也十分有用,例如開行李架同定孔、頂蓋滑軌孔、天線安裝孔、修改車輪擋泥板 形狀等。
激光焊接在汽車工業中已成為標準工藝,主要用于車身拼焊、焊接和零件焊接。由于激 光拼焊具有減少零件和模具數量、減少點焊數目、優化材料用量、降低零件重量、降低 成本和提高尺寸精度等好處,其被用于如前檔風玻璃框架、車門內板、車身底板、中立 柱等的生產中。而激光焊接主要用于車身框架結構的焊接,例如頂蓋與側面車身的焊接。 用激光焊接技術,工件連接之間的接合面寬度可以減少,既降低了板材使用量也提高了 車體的剛度,目前已經被世界上部分生產高檔轎車的大汽車制造商和領先的配件供應商 所采用。德國大眾汽車公司在奧迪、帕薩特等品牌的車頂均采用激光焊接,寶馬、通用 公司在車架頂部也采用激光焊接,德國奔馳公司則采用激光焊接傳動部件。在國內,國 際品牌的國產化車型帕薩特、波羅、途安、奧迪、東風標致、??怂沟榷家呀洸捎眉す?焊接技術,其中一汽大眾奧迪 A6 頂蓋和寶來后蓋采用激光焊接,速騰和途安的車身激 光焊縫長度分別達到 30m 和 40m。此外,國內自主汽車品牌比亞迪、華晨、奇瑞、吉 利汽車也相繼在其新車型上應用激光焊接技術。
高速鐵路也是激光加工技術的重要應用領域。激光加工技術在鐵道車輛制造領域主要應 用于板材及型材下料、關鍵部件焊接、自動生產線物料運輸和標識移植等場所。機車的 鋼結構件中大約有 20%-30%的異形件,尤其是機車司機室、車體輔助裝置等的部件, 較適合選擇激光下料。
激光切割能夠切割的材料范圍廣,因而在航空航天領域得到了重點推廣。在航天航空設 備的制造中,外殼采用特殊金屬材料制成,強度高、硬度高、耐高溫,普通的切割手段 很難完成材料的加工,激光切割是一種高效的加工手段,可用激光切割加工飛機蒙皮、 蜂窩結構、框架、尾翼避板、直升機主旋翼、發動機機匣和火焰筒等。激光切割速度快, 切割鈦合金薄板為機械方法的 30 倍,切割鋼板為機械方法的 20 倍。激光切割技術在航 空領域中主要用于航空發動機、渦輪葉片的激光打孔,航空發動機的激光切割等方面。
激光焊接技術由于能夠有效減輕飛機重量且焊接質量好,為飛機增加座位、提高運載量、 降低耗油量提供了較大支持。長久以來,飛機結構件之間的連接一直采用鉚釘鉚接工藝, 但是采用鉚釘鉚接工藝,一經熔焊后,熱處理強化效果就會喪失,而且晶間裂紋難以避免。激光焊接技術可以有效克服了上述難題,還簡化了飛機機身的制造工藝,使機身重 量減輕,成本下降。
2020 年公司激光及自動化配套設備實現營業收入 90.29 億元,同比增長 18%。2016 年 大族激光大功率設備業務部門“鈑金事業部”更名為“大族激光智能裝備集團”,強勢進 軍智能制造裝備領域。公司在大型數控激光切割、焊接機的機床制造領域擁有豐富的經 驗,控股子公司深圳大族彼岸數字控制軟件有限公司擁有在數控系統的研發、制造與應 用基礎,控股子公司深圳市大族電機科技有限公司在伺服電機領域有較強的技術積累。
大族激光全自動激光切管機廣泛、深入的應用于汽車制造、辦公家具、健身器材、農業 機械等行業,萬瓦級高速光纖激光切割機大批量交付,技術水平、市場銷量均占據行業 領先地位,熱成型件三維五軸激光切割機實現批量應用,公司成為全球第三家,國內第 一家批量生產熱成型件三維五軸切割設備的企業。智能焊接系統進入通用汽車、長城汽 車以及大型平板車等客戶群體,并實現量產銷售。
大族激光利用激光技術優勢和專業解決方案服務,已經形成進入優質客戶。大激激光高 端客戶不斷開拓,成功打入中航工業、中國船舶重工、東風農機、中集集團、中國鐵建、 大慶油田等大型企業大族激光激光切割設備已經為宇通客車、金龍客車、比亞迪、日立 電梯、中農博遠等諸多企業提供自動化生產線,激光焊接設備為奧迪、寶馬、奔馳、上 汽、一汽、東風等提供系統解決方案。
公司 2018 年可轉債項目擬投入 15 億元募集資金用于大功率設備擴產。預計達產后形 成年產高功率激光切割自動化成套裝備 300 套、高功率激光焊接自動化成套裝備 100 套 及機器人自動化系統集成成套裝備 20 套,年產值 30 億元。
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