中國工業激光市場在2019冠狀病毒病、關稅壁壘、全球供應鏈中斷的情況下，持續增長。激光和光子學公司在這個全球最大的成長型市場中發展，正變得比以往任何時候都更具挑戰性，而美國和中國之間的緊張關系仍然嚴重，并可能惡化。本文介紹了2021年中國激光市場的年度表現，重點分析了中國激光市場的發展趨勢，并提出了在世界新秩序下引導中國激光市場的策略。預計到2022年，中國激光市場將再次出現兩位數的增長。
中國經濟的現狀
2021年，中國國內生產總值(GDP)增長了8.1%。因此，在過去的兩年里，平均年增長率為5.1%。中國經濟規模大于歐盟加英國，名義上約占美國經濟的77%。普遍共識是，未來五年，中國GDP年增長率將在5%的范圍內，而美國的年增長率將在3%的范圍內。事實上，中國政府剛剛在最近的“兩會”上將2022年的GDP目標設定為5.5%。
在中國實施“中國制造2025”計劃之前，為了評估中國在世界制造業實力排名中所處的位置，中國工程院(CAE)制定了制造業實力發展指數(manufacturing power development index)，以評估世界各國的制造能力和排名。自2015年起每年發布一次，已成為中國政府客觀評價中國制造業整體水平的權威指標。根據最新發布的數據，美國領先，其次是德國和日本。中國是第三梯隊。2021年，中國的指數上升了5.18點，達到116.02，非常接近日本的117.16。這將使中國在2025年前與德國和日本一起進入第二梯隊(圖1)。
圖1由中國工程院開發的“制造業實力發展指數”自2015年以來每年發布一次，是中國政府用來評估中國制造業整體水平的工具。
中國在2011年左右達到了所謂的“劉易斯拐點”，過去30年的人口紅利已經用完了。如今，中國正處于工程師紅利時代，中國每年有1000萬大學畢業生中，有600萬擁有STEM學位，是美國的6倍。此外，中國還有1億工程技術人員。其龐大的工程人才庫使中國公司在研發成本方面比海外同行具有顯著的競爭優勢(圖2)。
圖2中國經濟發展的兩個30年周期。第一個時期(1981 - 2011年)是由9億低成本勞動力的人口紅利驅動的。下一個時期(2011 - 2041)是由1億技術人員和工程師的工程師紅利驅動的，中國繼續每年產生600萬工程師。
中國激光市場是世界上最大的工業激光市場。回顧2020年，中國激光產業全年實現了10個百分點的正增長，遠遠超出預期，2021中國激光產業繼續保持增長趨勢。2021，該國激光設備市場的總體規模同比增長18.3%，達到創紀錄的129億美元(圖3)。在中國從舊的低技術產業向新的高技術產業轉型的過程中，激光技術的應用已成為許多制造業提高產品質量、降低成本、最終提高競爭力的關鍵。
圖3 2011至2021中國激光市場規模。
僅工業激光市場就約為80億美元，其中激光切割占40%，其次是激光焊接(14%)、激光標記(13%)、semi/顯示(12%)、精密加工(9%)、非金屬加工(7%)和其他(6%)。
光纖激光器市場
中國是世界上最大的光纖激光器市場。2021，其光纖激光器市場增長15.3%，達到17.1億美元，占全球市場的63%。6千瓦功率水平的出貨量顯著增加，10千瓦激光器的銷售更具爆炸性。12kw和20kw成為我國板材切割的主要激光源。
2021，國產光纖激光器在中國市場的份額達到60.4%，而2017年僅為33.6%。功率為1千瓦或以下的光纖激光器均由中國公司制造，90%由Raycus和Max Photonics制造。1至3千瓦和3至6千瓦的國產化率分別達到92%和86%，而6千瓦以上的國產化率幾乎是兩半：目前6至10千瓦和10至40千瓦的國產化率分別為51%和49%(圖4)。
圖4 2018年與2021中國高功率光纖激光器國產化趨勢。
超快激光市場
在半導體、顯示器制造和玻璃加工需求的推動下，中國的超快激光市場正在快速增長。2021，超過45家制造商在中國共售出2400臺激光器。銷售的超快激光器中95%是皮秒激光器。飛秒激光只占據了很小的市場份額。國產激光器占總銷量的55%，但僅占總收入的30%，這表明國產超快激光器的功率水平較低，大多在10至50瓦之間，而進口激光器則用于更高功率的應用。
2021，基于超快激光的系統的總收入達到8.83億美元。藍寶石/玻璃切割占48%，其次是柔性印刷電路切割占32%，玻璃內部QR編碼占8%，OLED占3%，半導體占3%，研發占3%，標記占2%。隨著新應用的出現，這種組合肯定會發生變化(圖5)。
圖5中國超快激光市場格局。
與光纖激光器一樣，超快激光器的價格也在下降，尤其是在紅外和紫外波長功率低于50瓦的情況下，2021的價格下降了30%以上。
在5G微處理、AR/VR、人工智能、更高精度芯片、更高分辨率屏幕和各種柔性材料的高需求推動下，中國的超快激光市場在未來幾年將繼續以非常快的速度增長。
MicroLED激光加工設備市場
MicroLED是一種相對較新的技術，可用于制作高分辨率顯示器，具有優異的性能，可以經濟地擴展到非常大的尺寸，很容易超過20英尺(6米)。MicroLED顯示屏將發展成為一個價值超過100億美元的市場，激光將在通過激光剝離(LLO)和激光誘導前向轉移(lift)技術制造MicroLED方面發揮關鍵作用。自2013年以來，韓氏激光公司一直在使用自己的準分子激光器開發這些系統。2021，他們的升降機和LLO設備在當地顯示器制造商進行了安裝和測試。提升機的定位精度為±1μm，傳輸速度高達100 m/h，LLO系統可處理的最小尺寸為10μm，間距為10μm，剝離率為99.9%。
激光切割市場
激光切割設備一直是中國激光加工設備市場的最大細分市場。2021，收入和發貨量大幅增長。盡管新冠肺炎疫情的傳播加劇，但與基礎設施、交通、通信、電廠、農業和其他行業密切相關的工程機械和特種車輛訂單數量并未受到影響。事實上，2021上半年，國內訂單有所增加。總收入達到43.4億美元。
除了傳統的激光平板切割機和激光管切割機外，大幅面坡口切割機以及用于熱成型板材的三維、五軸激光切割機近年來也變得很流行。
2021下半年，緊張的市場狀況導致激光切割設備市場出現一定程度的下滑。總體而言，其年增長率仍為7.4%。
激光焊接市場
在傳統產業轉型升級的推動下，國內市場對大功率激光焊接設備需求旺盛。去年需求持續增長，包括對電池激光焊接的需求不斷增加。非金屬材料的激光焊接需求也顯著增長。2021激光焊接市場為25.2億美元，年增長率為26%。
自2019年以來，手持式激光焊接設備在中國蓬勃發展。2020年和2021，手持式焊接設備的總發貨量分別為80000臺和100000臺。
這種繁榮是由幾個因素造成的，包括光纖和二極管激光器的低成本、設備本身的低入門門檻、脈沖焊接、準連續焊接和連續焊接之間的輕松切換，以及能夠處理工件的各種復雜焊接。
激光清洗和激光輔助制造市場其他激光設備應用，包括激光清洗和激光輔助制造，正在取得巨大進展。隨著人們對能源效率和環境保護要求的提高，傳統的工業清洗方法正逐漸被淘汰，并被激光清洗所取代。這個市場在中國相對較新。2018年以來，國內激光清洗設備市場開始上升，每年都有各種新機型出現。激光清洗機具有廣闊的市場潛力，可廣泛應用于模具、橋梁、鐵路軌道、武器和機械設備、電子設備、精密儀器、文物的清洗，也可用于飛機和船舶的油漆清除。2021，中國激光清洗設備的市場規模達到7300萬美元，預計2023年將達到1億美元。
激光增材制造市場繼續成熟并快速增長。2021首次達到20多億美元。光纖激光器的低成本，以及用于激光3D打印過程的各種激光控制技術和光束操縱，加速了其發展。
圖6亞洲區域經濟一體化——RCEP(區域全面經濟伙伴關系，11個國家)和CPTPP(跨太平洋伙伴關系全面漸進協議，15個國家)。
STAR Market——面向高科技公司的中國新證券交易平臺
2021，中國激光產業成為資本市場的寵兒。上海證券交易所科技創新板明星市場于2019年6月13日啟動。這是一個以注冊為基礎的系統，針對具有潛在高增長和強大研發能力，但收入和凈利潤低于標準的高科技公司。平臺不再把凈利潤放在首位，因此增加了資本市場對創新經濟的容忍度。
亞洲區域一體化另一個值得注意的發展是，《區域全面經濟伙伴關系》(RCEP)于2022年1月1日生效，而《跨太平洋伙伴關系全面協定》(Comprehensive and Progressive Agreement for Trans-PacificPartnership，CPTPP)于2018年12月28日生效。這兩項貿易協定為亞洲區域經濟一體化奠定了基礎，并將對激光產業產生重要影響。
中國激光市場展望
光纖激光器、激光切割機、超快激光器和上游光學設備的惡性價格戰將逐漸演變為與定制解決方案的競爭。對客戶需求和服務的快速響應將是比價格更重要的因素。擁有一支高素質的工程團隊，一個可靠及時的服務網絡，將為企業帶來巨大的競爭優勢。
中國激光產業的資本投資正在增加，政府尤其是地方政府通過其產業政策和“激光產業園或集群”提供的支持也在增加。這些激光園區旨在實現產業規模和集群，并為當地產業鏈提供支持。這些措施將為中國激光產業帶來巨大優勢。人們預計，在未來五年，即中國的“十四五”期間，中國將建立許多這樣的激光公園。
2022年中國工業激光器市場的年增長率預計在10%左右。
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