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创鑫激光“器件先行”:转战超高功率 几时功成?

2020-02-25 10:01
亿欧网
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轻舟已过万重山,我国激光器厂商蓬勃发展,部分跻身行业前列,已有与进口产品“掰手腕”的能力。

作为第一批进入光纤激光器产业的国内企业,创鑫激光秉持着“器件先行”的战略,实现了多个核心器件的自产,在技术门槛和成本管控上构建了竞争优势。经过十几年的发展,创鑫激光的光纤激光器销售额排名国产厂商的第二位。

然而,随着市场份额进一步向头部厂商集中,国内光纤激光器市场进入了“刺刀见红”的肉搏战,价格战直接影响到创鑫激光等头部厂商的盈利能力。创鑫激光早就践行的“超高功率技术弯道超车”战略,能否帮助创鑫激光杀出重围?

器件先行,实现自产

激光器行业位于激光产业中游,其上游为光学材料、光学器件、数控系统以及电学器件生产企业;下游是将各部件集成出品的激光加工设备生产商。

激光产业链(来源:创鑫激光招股书)

激光产业链(来源:创鑫激光招股书)

在激光器这一赛道,中国尽管在技术领域代差不大,但在产业应用和商业化落地的竞争中却落后了近半个世纪。1960年,世界第一台红宝石固体激光器诞生,中国紧随其后仅用了一年时间便自研成功;随后诞生的气体激光器,中国也在1965年实现自研。

然而,产业应用和商业化落地的进程却颇为漫长。1971年,世界范围内首次出现1000W商用二氧化碳激光器,上世纪70年代末期,中国首次直接进口激光器。在国外厂商的技术垄断下,中国激光器长期依赖进口。1990年就已经在发达国家实现商业化的光纤激光器,直到2005年才有国产厂商投向市场。挑战IPG等国外公司垄断地位的大戏就此上演。

成立于2004年的创鑫激光就是挑战者之一:从2005年开始探索光纤激光器相关技术,到2008年实现国产光纤激光器商业化大规模应用。国产的意义,不仅在于掌握相关技术的战略价值,更意味着不断放大国内市场的规模优势,持续降低成本,最终惠及产业链下游,推动国内制造厂商对激光技术和设备的广泛运用。

创鑫激光重点发力的光纤激光器,是目前工业激光器中市场份额最大的门类。根据Strategies Unlimited公布的数据,2018年全球工业用光纤激光器销售收入达26亿美元,在工业用激光器销售额中占比过半。

光纤激光器可进一步分类为“脉冲光纤激光器”和“连续光纤激光器”。前者峰值功率高、平均功率较低,主要应用于激光打标、激光雕刻等领域;后者虽然没有声光调制器,不强调瞬时高功率,但可以连续输出,因此可用于切割、熔覆和焊接等领域。

作为较早进入该赛道的国内厂商,创鑫激光在两种光纤激光器上均有丰富的产品和技术积累,并取得了较高的市场地位。

在脉冲光纤激光器赛道,创鑫激光同时具有调Q和MOPA两种技术方案的产品。结合前者成本低和后者应用广的优势,创鑫激光从2016年起就占据国产脉冲光纤激光器销售收入榜鳌头。

之所以能在强手如云的光纤激光器领域跻身头部,源于创鑫激光坚持“器件先行”的战略,实现了光纤激光器多个核心光学器件的自产。核心光学器件占整个激光器成本的60%以上,其技术水平直接决定了激光器的输出功率水平和性能参数。

在工作状态下,有源光纤需要通过吸收泵源提供的能量,再经过有源光纤和光纤光栅组成的谐振腔激励放大后才能输出激光。目前,创鑫激光已经完全掌握泵源、合束器、光纤光栅、激光输出头、声光调制器等核心光学器件自主生产技术,形成完整的竞争优势。

举例来讲,泵源既可以作为工业半导体激光器的直接光源,也可以作为泵浦光源,将光从较低能级转向较高能级。因此其技术水平直接决定了光纤激光器的功率大小水平,在光纤激光器的成本中占比35%。泵源由芯片组件和壳体等结构件组成,其中芯片组件则由cos芯片和配件组成。

通过自主研发,创鑫激光在2016年实现利用cos芯片自主封装泵源的技术,但仍然需要采购cos芯片封装和外购泵源才能满足正常需求;2017年,创鑫激光实现利用芯片和热沉等材料自制cos芯片封装泵源;到2018年,创鑫激光通过18W芯片制造方案,进一步降低泵源生产成本。堪称一年一个台阶。

从2017年到2018年,创鑫激光采购cos芯片的金额从5298.3万元降低到932.3万元,并在2019年上半年进一步降低至2.2万元。采购泵源的金额也从2016年的2739.9万元降低至2019年上半年的108.6万元,逐渐摆脱外部依赖。

在“器件先行”战略的支撑下,创鑫激光早在2018年之前就已经具备连续光纤激光器几乎所有核心器件的自制能力。从2017年开始,创鑫激光在低功率光纤光栅项目技术基础之上升级研发,开始攻打中高功率光纤光栅的技术堡垒。

光纤光栅之所以重要,在于其技术水平决定了激光器的输出波长与带宽,直接影响激光器的激光模式和光束质量。创鑫激光在2018年3月实现高功率光纤光栅制样,并且在当年10月进行了小批量试产。在此基础之上,创鑫激光在LASSEN公司技术咨询的协助下,优化了部分工艺节点,使自产光纤光栅的生产良率提高了一倍,工艺流程时间缩短了一半。

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