国内半导体激光器行业的未来发展趋势
思瀚产业研究院 华光光电    2023-09-22

（1）激光工艺在先进制造领域的渗透率不断提升，驱动半导体激光器规模的增长

①激光技术在先进制造领域的渗透率不断提升

随着激光产品朝着更高的输出功率、更高的电光转换效率、更好的光束质量和更高的可靠性方向发展，激光技术在先进制造领域的渗透率不断提升，目前已应用于航空航天、汽车、船舶、钢铁、显示面板制造、半导体芯片制造、消费电子产品制造等高端制造领域。

激光技术作为高端制造的核心技术之一，在精细化制造、智能制造等领域有着极其重要的地位，其应用比许多传统制造技术更具有成本效益，因此得以迅速普及，未来将进一步对传统工业制造业技术的存量市场进行替代和优化升级。

在一些新兴高成长领域，如新型半导体、光伏、锂电等领域，激光技术以其显著的优势满足这些领域严苛的工艺需求。激光亦是光刻设备的主要光源，是微纳直写光刻技术的核心，广泛应用于 PCB 直接成像、泛半导体及 OLED 直写光刻领域。因此，激光技术的增量市场十分广阔。

随着中国经济的发展与国家战略的深入实施，制造业对自动化、智能化生产模式的需求日益增长，中国激光产业也逐渐进入高速发展期。近年来，国内激光加工设备市场持续稳定增长。2022年，中国激光设备市场销售收入为832亿元，随着经济的全面复苏，激光加工设备需求将持续好转，预计2025年，国内激光加工设备市场规模将突破千亿大关。

②光纤激光器和固体激光器的应用和推广，拉动作为泵浦源的半导体激光器市场规模增长

半导体激光器能够作为光纤激光器和固体激光器的泵浦源和指示光源，其中，作为泵浦源是目前能量类半导体激光器的最主要应用。半导体激光器转换效率高、体积小、寿命长，是光纤激光器和固体激光器实现高功率输出、提高转换率的最佳泵浦源选择。随着近年来半导体激光器泵浦源国产化，国产光纤激光器和固体激光器的成本持续降低，促进了光纤激光器和固体激光器的应用和推广，亦拉动作为泵浦源的半导体激光器市场规模增长。

光纤激光器是工业领域占比最高的激光器，所需泵浦源市场规模较大。我国光纤激光器 2022 年市场规模为 128.7 亿元，预计 2025 年将达到 200 亿元。

固体激光器在精密加工领域更具优势，能广泛应用于微加工各类场景，近年增长迅速。固体激光器能够通过倍频晶体在谐振腔内将红外光转换为绿光、紫外光及深紫外光等短波长激光，并对外输出。

短波长激光产生热效应较低，能量利用效率高，能够有效提升加工精度，实现超精超微加工。由于短波长激光的优势，固体激光器被广泛应用于非金属材料和薄性、脆性等金属材料的精密微加工领域，随着新能源电池、光伏、半导体、OLED 等新兴产业快速发展，固体激光器将需求不断增长。

（2）激光在测量传感与激光雷达领域的应用不断拓展

激光高方向性、高单色性和高亮度等特点，可以实现无接触远距离测量。激光传感器可以用于长度、距离、振动、速度、方位等物理量的测量，还可以利用激光光谱分析和激光雷达技术对环境污染进行检测。

近年来，激光在测量传感与激光雷达领域的应用不断拓展，从建筑施工、地勘测绘等传统行业的激光测量传感应用，拓展到扫地机器人、智能驾驶等新兴领域，激光测量传感的市场边界在不断扩张。随着无人驾驶、高级辅助驾驶系统、服务型机器人、3D 传感等技术的不断普及发展，激光技术将更多的应用于汽车、人工智能、消费电子、人脸识别、5G 通信及国防科研等众多领域。

①随着家庭消费升级，扫地机器人销量增长迅速

随着家庭消费升级，扫地机器人销量增长迅速。据统计，2021 年中国扫地机器人市场规模已达 120 亿元，预计 2022 年达到 138 亿元，增长率为 15%。与成熟家电产品相比，扫地机器人属于新型清洁家电，目前我国渗透率仅为 3%，远低于美国等发达国家，行业存在较大提升空间。

导航能力是扫地机器人的关键制胜因素之一，科沃斯、石头科技、小米等国内头部品牌均推出中高端激光导航产品，开始在海外市场逐步替代 iRobot，占全球市场份额逐年提升。

②智能驾驶产业趋势明确，激活车载激光雷达增量市场

激光雷达是一种通过发射激光束探测目标位置、速度、表面结构等特征量的雷达系统。经过数十年的发展，激光雷达技术已在军事侦查、大气监控、地形测绘、无人驾驶汽车、机器人等重大领域逐步取代传统微波雷达，并开拓了 AR/VR、3D 成像等新兴领域，市场迅速扩大。

国内激光雷达产业目前尚处于快速起步阶段，主要以 2D 激光雷达为主，多用于地形测绘、建筑测量、家用服务机器人等领域，近年也有少数公司开始与国内汽车公司合作，尝试逐步进入车用激光雷达市场。数据显示，2017 至 2021 年，我国激光雷达市场规模稳步上涨，从 1.5 亿美元增至 6.6 亿美元。在此趋势下，未来几年我国激光雷达生产规模有望持续高速攀升。

由于激光雷达具备三维环境感知、高分辨率、抗干扰能力，成为智能驾驶感知层的核心传感器。尽管我国车载激光雷达起步相对较晚，但近年来在搭载车型数量高速增长态势下，其市场规模也持续扩大。据统计，2021 年，我国车载激光雷达市场规模为 4.6 亿元，2022 年规模或将达到 16.0 亿元，甚至在 2025 年车载激光雷达市场规模有望上升到 50 亿元以上。

③随着环境污染问题日益突出，激光在粉尘检测等领域的需求日益强烈

粉尘检测技术最早诞生于上世纪 50 年代，以英、美、日、德为代表的发达国家率先开展相关研究，并将其应用于工矿扬尘监测等场景，用于控制、预防由可吸入粉尘引发的各类职业病。经过几十年的发展，以光散射原理为核心的粉尘检测技术，也逐步进入空气净化器等民用领域。

21 世纪以来，随着中国工业化进程的加快，作为副产品的环境污染问题也日益突出，城市居民的呼吸健康受到了雾霾问题的影响，于是以“PM2.5”为代表的颗粒物污染检测技术也首次进入大众视野，成为广受社会关注的重点话题，PM2.5 传感器也逐步成为室内、车内、公共场所空气质量检测的重要工具。

早期的粉尘传感器，主要使用红外 LED 作为光源，为追求更高的性能，PM2.5传感器开始引入激光技术，使用半导体激光器作为光源，替代原有红外 LED。

近年来，空气净化家电呈高端化发展趋势，精确显示 PM2.5 等颗粒物数值的激光粉尘传感器搭载率持续提升，粉尘传感器应用场景亦从空气净化器向新风系统、家用空调、汽车空调等领域不断渗透，激光粉尘传感器市场规模不断提升。

面对更复杂的使用环境，不但要求传感器所用的半导体激光器具有稳定的出光功率，还可在极大的环境温度变化范围内长期工作，故对激光器整体可靠性要求较高。早期 PM2.5 传感器多使用进口品牌，近年来，国产半导体激光器已得到 PM2.5 检测领域众多客户认可，逐渐替代进口，并大规模应用于室内外、车载 PM2.5 传感器中。现阶段，仅百分之一的车配备了车载空气净化器，未来，随着车载净化器普及率提升，该市场的发展前景巨大。

（3）医疗健康行业需求持续火热，激光医疗类设备渗透率不断提升

医疗健康行业中，激光诊断、激光医疗、激光理疗等技术已被广泛使用。激光医疗设备已进入到眼科、外科、牙科、皮肤、口腔等各个临床科室，并扩展到祛斑、脱毛、生发等多项应用。不同波长的激光对应医疗健康领域的应用情况如下：

半导体激光器体积小、成本低、能耗低的特点对于降低激光治疗成本、推动医疗健康激光器市场规模扩大起到了重要作用。2019 年，我国激光医疗设备（含进口激光医疗设备）市场达到 167.8 亿元市场规模，相比 2014 年 63.6 亿元的市场规模，实现了年均 21.41%的复合增长率。

预计 2021 年，我国激光医疗设备市场规模将达到 232.00 亿元。按照光学光电子类医疗仪器更新周期计算（一般为 8年），我国激光医疗设备有着庞大的需求存量和增量市场，有望在 2030 年左右成长为千亿级市场。

在激光治疗领域，眼科、牙科等应用市场潜力较大。伴随着老龄化加剧、人们生活方式的转变、青少年近视比例的不断攀升，眼科患病率居高不下，激光眼科手术设备利用激光作为眼科疾病治疗的主要能量来源。根据中商情报网数据统计，中国眼科激光手术器械市场规模从2016的15亿元增长至2021年的28亿元，2016 年至 2021 年的复合平均增长率为 13.3%，预计 2022 年激光眼科手术器械市场规模将达 32 亿元，同比增长 14.29%。

激光牙科治疗仪利用小能量的激光可有效地封闭口腔的毛细血管，能使细菌蛋白质分解、变性，达到消肿、止血和杀菌的功效。此外，激光技术还可应用于理疗、生发等医学场景。激光理疗又称“光生物调节作用”，通过使用特定波长的光源照射患者以达到疗效，又称为不需要药物以及手术的治疗方案。

红外激光理疗使用近红外激光刺激软组织（如肌肉和肌腱）愈合，可缩短愈合时间、减少疼痛、促进微循环以及减少肿胀和术后渗出。生发帽是基于低能量激光加快毛囊细胞的增殖和代谢，在一定程度上综合了有效性、安全性、无痛性、无副作用、使用方便等多个要素。根据智研咨询数据统计，2019 年中国生发产业市场规模为 118.3 亿元，预计 2026 年将达 334.2 亿元，复合增长率为 15.99%。

（4）激光核心材料和核心元器件将逐步实现国产化替代

我国激光产业的发展早期受限于国外供应商，但近年来，国内企业已逐步突破激光核心技术，中国制造商在全球激光器市场的竞争力逐渐增强，激光产业链的国产化正由下游向上游传导。目前，激光行业的下游激光设备国产化率已较高，催生出了大族激光、海目星、帝尔激光、联赢激光、华工科技等上市公司。激光设备国产化，加速了中游光纤激光器和固体激光器的国产化。

目前，以锐科激光、创鑫激光为代表的国产光纤激光器市场份额与以美国IPG光电和英国SPI为代表的国际光纤激光器龙头企业市场份额几乎持平，固态激光器领域，英诺激光、罗根激光、华日精密亦实现技术突破，替代美国相干公司、光谱物理等企业。

与光纤激光器、固体激光器从依赖进口逐步向自主研发、替代进口到出口的转变相同，我国半导体激光器及其核心器件也逐步突破，实现国产化替代，其原因，一方面是受欧美等国家长期以来对我国激光产业技术封锁的影响，高功率半导体激光巴条、芯片和器件模组进口存在困难，且用途受到限制；另一方面，是下游激光产业降低成本的需求。国内对激光产业仍存在巨大的需求与发展空间，工业、通信、医疗、国防等多个应用领域对激光设备的需求推动了激光技术的持续发展。

在此背景下，半导体激光器芯片、器件和模组作为激光产品的核心部件和整个产业链的中、上游，是推动我国激光市场发展不可或缺的部分，必须紧跟市场发展，以满足下游行业对新技术、新需求的更迭变化。半导体激光器核心材料和核心器件方面的国产化，将提升我国激光器和高端设备制造水平，并促进我国制造业整体水平提升。