2022年激光行业市场规模及发展趋势分析 光通信芯片将受益于下游市场快速发展

激光产业链上游是利用半导体原材料、高端装备以及相关的生产辅料制造激光芯片、光电器 件等，是激光产业的基石，准入门槛较高。产业链中游是利用上游激光芯片及光电器件、模 组、光学元件等作为泵浦源进行各类激光器的制造与销售，包括直接半导体激光器、二氧化 碳激光器、固体激光器、光纤激光器等；下游行业主要指各类激光器的应用领域，包括工业 加工装备、激光雷达、光通信、医疗美容等应用行业。

1. 2022 年我国激光器市场规模预计将达 147.4 亿美元

激光器是利用受激辐射方法产生可见光或不可见光的一种器件，构造复杂，技术壁垒较高， 是大量光学材料和元器件组成的综合系统，居于整个激光产业链的核心中枢位臵。国内厂商 目前已掌握大部分器件制造技术，但有些核心器件如高功率半导体激光芯片等仍依赖进口， 核心器件的国产化替代将进一步实现。

激光工业在全球发展迅猛，现在已广泛应用于激光智能制造装备、生物医学美容、激光显示、 激光雷达、高速光通信、人工智能、机器视觉与传感、3D 识别、激光印刷、科研等领域。 根据 Laser Focus World ，2015-2020 年，全球激光器销售收入从 97.1 亿美元增长至 162 亿美元，CAGR 为 10.8%。预计到 2022 年全球激光器销售收入将增长至 184 亿美元。随着 全球智能化发展，智能设备、消费电子、新能源等领域对激光器的需求不断增长，以及医疗、 美容仪器设备等新兴应用领域的持续拓展，全球激光器的市场规模预计将继续保持稳定增长。

激光器的用途十分广泛，目前可应用于材料加工、通讯、传感、研发、军事、医疗等领域。 根据 Laser Focus World，2020 年全球激光器应用市场中，材料加工与光刻仍然是最主要的 应用市场，占比 39.28％；由于员工办公的需求导致通信激光器收入大幅增长，通信与光存 储市场占比为 24.35％排名第二；科研与军事应用领域保持高增长率，占比 14.04％；医疗 与美容市场受疫情短期影响最显着，收入同比下降 25%，2020 年占比 5.84％。

中国激光器行业发展迅速、竞争优势明显。在全球激光器市场中所占的比重也持续提升。根 据 Laser Focus World，2021 年中国激光器市场规模同比增长 18.2%至 129 亿美元。预计到 2022 年，我国激光器市场规模达到 147.4 亿美元。在我国各类激光器市场占比中，光纤激 光器占比超 50%，相较于固体激光器、气体激光器、半导体激光器等具备明显的领先地位。

2. 预计 2021 年我国光纤激光器市场规模达 108.6 亿元，高功率产品国产化率 仍需提高

光纤激光器即采用光纤作为工作介质的激光器，被誉为“第三代激光器”，具有输出激光光 束质量好、能量密度高、电光效率高、使用方便、可加工材料范围广和综合运行成本低等诸 多优势，被广泛应用于雕刻、打标、切割、钻孔、熔覆、焊接、表面处理、快速成形等材料 加工领域。我国光纤激光器逐步实现由依赖进口向自主研发、替代进口到出口的转变。随着 国内光纤激光器企业综合实力的增强，国产光纤激光器功率和性能逐步提高，我国光纤激光 器市场规模从 2015 年的 40.7 亿元增长到 2020 年的 94.2 亿元，CAGR 达 18.3%。华经 产业研究院预计 2021 年市场规模达 108.6 亿元。

目前我国低功率激光器已几乎完全实现国产替代，中功率激光器国产化率迅速提高。根据 《2020 年中国激光产业发展报告》，国产 100W 及以下光纤激光器的出货量从 2013 年的1.3 万台增长至 2019 年 12 万台，2020 年达 13 万台，国产化率已超 99%。国产中功率 （≤1.5kw）光纤激光器国产化率已从 2013 年的 16.7%提升至 2020 年的 61.2%，2020 年国 产出货量达 1.75 万台。

高功率尤其万瓦级激光器国产化率较低，核心元器件进口替代正当时。伴随着国内激光制造 厂商制造技术的创新与提升，国产的高功率激光器能效显著提升，在高功率的光纤激光器市 场逐步开展竞争。国产高功率光纤激光器出货量从 2013 年的 5 台增长至 2019 年 4000 台，国产化率从 2013 年的 0.8%提升至 2019 年的 55.6%，预计 2020 年达 57.6%。在 3-6kW 产品段，国内市场的竞争将趋白热化，进口与国产品牌的出货数量旗鼓相当。而在万瓦级以 上的市场，随着资本实力的增强和自主研发实力的提高，国内厂商更多的开始关注核心元器 件的生产，国产光纤激光器慢慢开始参与到竞争当中。整体来看，高功率尤其万瓦级激光器 国产化率仍需提高。（报告来源：未来智库）

3. 2020 年我国激光芯片市场规模约为 5.29 亿元，高功率半导体激光芯片正逐 步实现国产替代

半导体激光器应用广泛。半导体激光器俗称激光二极管，使用半导体材料作为工作物质，采用半导体工艺实现激光输出。半导体激光行业通常包括激光芯片、激光器件、激光模块及直 接半导体激光器等领域，而直接半导体激光器则是半导体激光行业的终端产品，由半导体激 光器模块、输出光学系统、电源系统、控制系统及机械结构等构成，在电源系统和控制系统 的驱动和监控下实现激光输出，直接应用于下游激光加工、通讯、传感等应用领域。

半导体激光器引领光子时代，具有电光转换效率高、体积小、可靠性高、寿命长、波长范围 广、可调制速率高等显著优点，为下游激光器提供不同光子能量，除可以直接使用外，亦被 作为光纤激光器和固体激光器等其他激光器最理想的泵浦源，属于其核心器件及关键部件。 根据不同的光子类型，其下游激光器类型众多，应用领域较为广泛。

高功率半导体激光芯片正逐步实现国产化。半导体激光芯片是采用半导体芯片制造工艺，以 电激励源方式，以半导体材料为增益介质，将注入电流的电能激发，从而实现谐振放大选模 输出激光，实现电光转换。半导体激光芯片根据谐振腔制造工艺的不同分为边发射激光芯片 （EEL）和面发射激光芯片（VCSEL）两种。边发射激光芯片是在芯片的两侧镀光学膜形成 谐振腔，沿平行于衬底表面发射激光，而面发射激光芯片是在芯片的上下两面镀光学膜，能 够实现垂直于芯片表面发射激光。面发射激光芯片有低阈值电流、稳定单波长工作、可高频 调制、容易二维集成、没有腔面阈值损伤、制造成本低等优点，但输出功率及电光效率较边 发射激光芯片低。

目前，我国中低功率光纤激光器国产化率高，但高功率半导体激光芯片等核心元器件仍依赖 进口，以半导体激光芯片为核心的激光器上游元器件正在逐步实现国产化，一方面提升国产 激光器上游元器件的市场规模，另一方面提高国内激光器厂商参与国际竞争的能力。 2020 年全球激光芯片市场规模测算：假设 1）根据《2021 年中国激光产业发展报告》，2020 年全球激光器销售额为 160.10 亿美元，其中主要使用高功率半导体激光芯片的市场合计占 比为 59.10%。2）根据国内第一大激光器厂商锐科激光的销售毛利率，激光器行业平均毛利 率为 30.00%。3）根据《激光制造商情》（2020 年 08 月刊 130 期）,泵浦源占光纤激光 器成本比例为 50%。4）公司泵浦源平均毛利率为 15%，激光芯片占泵浦源成本的 10%。5） 2020 年人民币兑美元平均汇率为 6.5。测算得 2020 年全球激光芯片市场规模约为 18.30 亿 元。

2020 年我国激光芯片市场规模测算：假设 1）根据《2021 年中国激光产业发展报告》，2020 年我国光纤激光器市场规模为 94.20 亿元。根据 Strategies Unlimited，2019 年光纤激光 器在工业激光器中的市场份额为 53.00%，假设 2020 年仍维持这一比例。2）根据国内第一 大激光器厂商锐科激光的销售毛利率，激光器行业平均毛利率为 30.00%。3）根据《激光 制造商情》（2020 年 08 月刊 130 期）,泵浦源占光纤激光器成本比例为 50%。4）公司泵 浦源平均毛利率为 15%，激光芯片占泵浦源成本的 10%。测算得 2020 年全球激光芯片的 市场规模约为 18.30 亿元。测算得 2020 年我国激光芯片市场规模约为 5.29 亿元。

公司产品中的高功率半导体激光芯片和光通信芯片属于边发射激光芯片，而 VCSEL 芯片属 于面发射激光芯片。高功率半导体激光芯片又分为单管芯片及巴条芯片，单管芯片只有一个 发光单元，巴条芯片是由多个发光单元并成直线排列的激光二极管芯片，巴条芯片经过钝化、 镀膜后，可解理为单个发光单元的单管芯片。

此外公司也积极参与了产业链中游，进行直接半导体激光器的研发、生产与销售，应用于激 光加工、医疗、通讯、传感、显示、监控及国家战略高技术等领域。在中游激光器领域，美 国、德国等海外企业占据优势，但经过近年来国内激光行业的快速发展，产业链中游市场也 实现了快速的国产替代。

4. VCSEL 与光通信芯片将受益于下游市场快速发展

4.1. 激光雷达与 3D 传感的应用带动 VCSEL 市场发展

VCSEL 具有效率高、光束质量好、精度高、功耗低、小型化、高可靠、调制速率快、可大 量生产、制造成本低等优势，是激光雷达和 3D 传感等模组的核心部件。根据 Yole 预测， 2020 年 VCSEL 激光器全球市场规模约为 11 亿美元。其中在移动和消费领域营收达到 8.44 亿美元，占整个 VCSEL 市场的 78%，是最主要的应用方向。Yole 预计到 2025 年 VCSEL 激光器全球市场规模将增长至 27 亿美元，年复合增长率达到 19.67%。随着 3D 传 感技术在各领域的深度应用，将持续推动 VCSEL 激光器市场的快速发展。

激光雷达蓬勃发展将带动 VCSEL 芯片市场规模提升。激光雷达是一种综合的光探测与测量 系统，可以创建出目标清晰的 3D 图像。随着汽车向自动驾驶过渡，激光雷达受到产业界越 来越多的关注，有望弥补摄像头在精度、稳定性、抗环境干扰和视野上的局限性，是 L3、 L4 和 L5 级标准的自动驾驶不可或缺的元件，能够提高交通运输效率、提升道路通行能力。 激光雷达下游产业链按照应用领域主要分为无人驾驶、高级辅助驾驶、服务机器人和车联网行业。整个产业链表现出发展速度快、科技水平高、创新能力强、市场前景广的突出特点。

根据沙利文统计及预测，受无人驾驶车队规模扩张、激光雷达在高级辅助驾驶中渗透率增加、 以及服务型机器人及智能交通建设等领域需求的推动，激光雷达整体市场预计呈现高速发展 态势，全球市场规模将从 2019 年的 6.8 亿美元增长至 2025 年的 135.4 亿美元，CAGR 达 64.63%。VCSEL 芯片作为激光雷达核心部件之一，市场规模将随激光雷达市场空间的扩大 而提升。

3D 传感的推广将拉动 VCSEL 芯片需求提升。 3D 传感通常由多个摄像头与深度传感器组 成，通过投射特殊波段的主动式光源、计算光线发射和反射时间差等方式，3D 传感可获取 物体的深度信息，实现物体实时三维信息的采集，为后期的图像分析提供了关键特征。智能 设备能够根据 3D 传感复原现实三维世界，并实现后续的智能交互，有望应用于人机交互、 机器视觉、人脸识别、三维建模、AR/VR、安防和辅助驾驶等多个领域。根据 Yole 预测， 2019 年，全球 3D 传感市场规模约为 50 亿美元，到 2025 年将增长至 150 亿美元，年 复合增长率达到 20.09%。

VCSEL 作为 3D 传感技术的基础传感器，受益于物联网传感技术的广泛应用，特别是 5G 和 AI 两大重要技术的市场发展，其应用市场规模不断增加，特别是以 VCSEL 为发射源的 3D 立体照相机作为应用场景的核心部件将会迎来高速发展。3D 相机是一种超级智能眼睛， 能够记录立体信息并在图像中显示的照相机，能够记录的额外增量信息包括：物体纵向尺寸、 纵向位臵以及纵向移动轨迹等等，在智能手机等消费类电子应用之外，还有更广阔的应用市 场，包括生物识别、智慧驾驶、机器人、智能家居、智慧电视、智能安防、3D 建模、人脸 识别和 VR/AR 等新兴领域。根据 Yole 数据，截止到 2019 年 3D 相机在智能手机中的渗 透率不足 20%，随着 3D 技术的进一步发展，未来五年渗透率有望达到 70%，尚有 3.5 倍 的增长空间，VCSEL 芯片需求量将随之提升。

4.2. 2025 年我国光通信市场规模预计将超 1700 亿元，光通信芯片将持续发展

光通信产业链主要包括光器件、光纤线缆和光设备。光器件包括光芯片、有源器件、无源器 件和光模块，光线缆包括光纤光缆和有源线缆，光设备包括传输设备和数通设备。光通信传 输过程中，发射端将电信号转换成激光信号，然后调制激光器发出的激光束，通过光纤传递， 在接收端接收到激光信号后再将其转化为电信号，经调制解调后变为信息，其中需要光通信 芯片来实现电信号和光信号之间的相互转换。光通信芯片是光电技术产品的核心，根据材料 的不同可分为 InP、GaAs、Si/SiO2、SiP、LiNbO3、MEMS 等芯片，根据功能不同可分为 激光器芯片、探测器芯片、调制器芯片。光通信芯片广泛应用于 5G 前传、光接入网络、城 域网和数据中心等场景，处于光通信领域的金字塔尖。

从应用市场来看，光通信目前主要市场为电信市场、数据中心市场、消费电子等新兴市场。 电信市场是光通信最早突破的市场，市场规模大、收入占比高，主要应用于接入网、汇聚网、 城域网、骨干网。数据中心市场是光通信增速最高的市场，未来有望超过电信市场规模，主 要应用于数据中心内部各数据中心间 DCI 网络。

目前全球正在步入“光进铜退”的时代，由于光通信在传输速度、衰减、抗干扰、抗腐蚀、 重量体积等性能指标方面更具有优势，光通信技术将成为推动网络变革的终极方案，光通信 行业也迎来快速发展的新机遇。赛迪顾问预计中国光通信市场规模 2020-2025 年保持 12% 左右的年均复合增速，到 2025 年市场规模将超 1700 亿元。在光通信技术的不断突破和海 量数据的背景下，光通信行业及其上游核心元器件有望保持稳定增速，持续发展。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）