激光显示上游核心器件系列（一）：激光器

证券研究报告：家用电器|深度报告 2023年2月19日 行业投资评级 强于大市|维持 激光显示上游核心器件系列（一）：激光器 -1% -4% -7% -10% -13% -16% -19% -22% -25% -28% 家用电器沪深300 核心观点 行业相对指数表现（相对值） 行业基本情况收盘点位 6851.56 52周最高 7846.5 52周最低 5656.01 1）激光显示产品中光源成本占比约40%，是产品降本的关键因素，激光显示光源所用激光器主要为红、绿、蓝色半导体激光器，国内半导体激光器国产化率仅为5%，海外厂商仍处主导、领先地位。 2）参照光纤激光器发展进程，我们认为，在国产化率提升、技术升级、产能扩大等因素影响下，激光器产品价格势必迎来大幅下降 3)显示用半导体激光器降本可期。一方面，国内政策鼓励激光产业发展，相关企业已持续取得红、绿、蓝光激光器的研发突破，其中红光LD实现量产；蓝光LD性能成熟，实现试量产；绿光LD性能实现突破。另一方面，蓝光LD与蓝光LED采用同种材料体系，后者国内具备良好产业基础，未来的产业化随着影响半导体产业的摩尔定 2022-022022-052022-072022-092022-122023-02 研究所 资料来源：聚源，中邮证券研究所 分析师:肖垚 SAC登记编号:S1340522070002 近期研究报告 Email:xiaoyao@cnpsec.com 《节后30大中城市商品房销售数据明 显回暖》-2023.02.12 律发展，有较大性能提升和降本空间。 4）激光显示下游应用场景广泛，为低渗透优质赛道，降本有望助推其在各细分场景中渗透率的提升，产业规模加速扩张。 建议关注受益于激光行业降本趋势；进军车载，打开行业天花板疫后影院租赁业务有望迎来强劲修复；在低渗透高成长的C端家用激光显示领域中掌握核心竞争力的ALPD®激光显示技术开创者光峰科技。 风险提示： 国内显示用激光器研发、量产进度不及预期，激光显示技术渗透率提升不及预期风险。 重点公司盈利预测与投资评级 代码 简称 投资评级 收盘价（元） 总市值 （亿元） EPS（元） PE（倍） 2023E 2024E 2023E 2024E 688007.SH 光峰科技 买入 26.88 122.87 0.33 0.72 81 37 600060.SH 海信视像 未评级 15.36 200.86 1.49 1.70 10 9 资料来源：iFinD，中邮证券研究所（注：未评级公司盈利预测来自iFinD机构的一致预测） 目录 1激光显示上游核心器件——激光器4 1.1激光器构造4 1.2激光器类型5 1.3激光器产业链6 2激光器产业化进程8 2.1中国激光技术起步早，停滞期后加速追赶8 2.2光纤激光器实现国产替代，半导体激光器国产化率仍处较低水平8 3显示用激光器国内外发展进程对比12 3.1激光显示技术核心器件——三基色单色激光器12 3.2激光显示技术国内外发展进程12 4国产化助推激光器降价，终端激光显示产品有望大幅降本17 4.1以光纤激光器为例，看国产化进程与激光器降价趋势17 4.2激光显示为低渗透优质赛道，降本有望助推渗透率提升17 5风险提示18 图表目录 图表1：激光显示产品成本构成4 图表2：激光器构造5 图表3：激光器类型5 图表4：半导体激光器类型6 图表5：激光器产业链7 图表6：国内外激光产业发展历程8 图表7：全球激光器市场规模及同比增速9 图表8：全球激光器产品结构9 图表9：全球半导体激光器市场规模及同比增速9 图表10：全球激光器应用市场结构9 图表11：我国支持激光行业发展相关政策10 图表12：中国激光器市场规模及占全球激光器市场比重11 图表13：中国光纤激光器市场规模11 图表14：中国光纤激光器国产化率11 图表15：中国半导体激光器市场规模及占全球半导体激光器市场比重11 图表16：激光显示技术发展历程12 图表17：红、绿、蓝光LD国内外发展进程对比13 图表18：绿、红激光器发光原理及特性14 图表19：氮化镓产业链15 图表20：中国氮化镓企业及代表性业务15 图表21：RGB激光技术架构与ALPD®技术架构对比16 图表22：光纤激光器（1kW）国产/进口价格对比17 图表23：光纤激光器（10kW）国产/进口价格对比17 图表24：2016-2021年激光电视销售单价走势18 图表25：2016-2021年投影设备出货结构变化18 1激光显示上游核心器件——激光器 成本高昂是过去限制激光显示产业发展的因素，产业降本有望提升激光显示在下游应用场景中的渗透率，进一步开拓潜在市场空间。我们认为，研究激光显示产品原材料构成以及相关行业产业化、国产化的发展对激光显示行业渗透率提升进程具有重要参考意义。激光显示产品核心原材料包括：激光器、显示芯片以及镜头，本篇报告侧重于对激光器进行详细分析，激光器是光源的核心器件，光源在激光显示产品成本占比约40%。 图表1：激光显示产品成本构成 34% 38% 13% 15% 光源成本DMD成本镜头成本其他成本 资料来源：光峰科技招股说明书，中邮证券研究所 1.1激光器构造 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置，主要由光学系统、电源系统、控制系统和机械机构四个部分组成，其中光学系统主要由泵浦源（激励源）、增益介质（工作物质）和谐振腔等光学器件材料组成。作为终端设备的核心光学系统，激光器的性能往往直接决定激光设备输出光束的质量和功率，是下游激光设备最核心的部件。 泵浦源（激励源）为增益介质提供能量激励。增益介质受激后产生光子从而生成并放大激光。谐振腔是光子特性（频率、相位和运行方向）的调节场所，通过控制腔内光子振荡来获得高质量的输出光源。 图表2：激光器构造 资料来源：OSA理事长（斯坦福）给美国白宫科学技术政策办公室关于激光对美国就业、经济贡献的报告（2010），中邮证券研究所 1.2激光器类型 根据增益介质的不同，激光器可以分为固态（含固体、半导体、光纤、混合）、液体激光器、气体激光器等。由于稳定性好、功率较高、维护成本低，固态激光器的应用占绝对优势。固态激光器中，半导体激光器具有效率高、体积小、寿命长、低能耗等优点，已经成为现代激光技术发展的重要基础，具有战略性的发展意义。 图表3：激光器类型 激光器类型 增益介质 主要特点 固态激光器 固体、半导体、光纤、混合 稳定性好、功率较高、维护成本低，适合产业 化 液体激光器 化学液体 可选波长范围大，但体积大、维护成本高 气体激光器 气体 激光光源质量高，但体积较大，维护成本较高 自由电子激光器 特定磁场中的电子束 可以实现超高功率并输出优质激光，但制造技术和生产成本非常高 资料来源：长光华芯招股说明书，OFweek激光网，基业常青，中邮证券研究所 显示光子类型下，半导体激光器可分为红、绿、蓝三色激光器。固态激光器中的半导体激光器可直接使用也可作为光纤激光器和固体激光器等其他激光器的泵浦。依据不同的光子类型，下游激光器类型众多。显示光子分为红、绿、蓝三色激光器，主要用于激光电视、激光投影、汽车车灯等领域。 图表4：半导体激光器类型 光子类型 激光器类型 应用领域 能量光子 光纤激光器泵浦 打标、雕刻、切割、焊接、金属3D打印等材料加工领域，应用于航空航天、汽车制造、船舶制造、钢铁冶金、3C电子、国防等 固体及超快激光器泵 浦 精密切割、打孔、剥离、去除、划片、调阻调频、微纳结构加工，应用于半导体微电子、显示面板与照明、航空航天、汽车、太阳能、3C电子、3D增材制造等 直接半导体激光器 焊接、熔覆、淬火、表面热处理，应用于汽车制造、发电设备、3C电子、航空航天、高铁、钢铁冶金等 生物医学用激光器 医美、理疗、手术、光动力 定向能用激光器 科研与国防军事 信息光子 光通信激光器 接入网、主干网、数据中心；5G、物联网； 硅光芯片 数据传输与运算 激光雷达与探测器 3D人脸识别与辅助摄像、探测跟踪、安防监控、无人驾驶、机器视觉、测距和尺吋测量 传感器 液体、气体等物质传感器、接近传感器等 中远红外、太赫兹激光器 检测与影像、光电对抗 显示光子 红、绿、蓝三色激光 器 激光电视、激光投影、汽车车灯、激光照明等 资料来源：长光华芯招股说明书，中邮证券研究所 1.3激光器产业链 激光器产业链上游由光学材料、光学器件、数控系统及电学器件构成，是激光产业的基石，准入门槛较高。代表企业：国外企业Lumentum，Ⅱ-Ⅵ，欧司朗以及国内企业福晶科技、海创光电等。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，包含光纤激光器及半导体激光器等。代表企业包括国外企业IPG、SPI以及国内企业创鑫激光及锐科激光等。下游指激光加工设备，终端包含汽车、石油、航空航天等应用行业。 图表5：激光器产业链 资料来源：创鑫激光招股说明书，中邮证券研究所 2激光器产业化进程 2.1中国激光技术起步早，停滞期后加速追赶 我国激光技术起步较早，起初与国际差距不大，在上世纪60年代，激光器研发进程与国际同步，在十余年的停滞期间与国际拉开差距，1980年后我国激光行业步入快速发展阶段，中国政府将激光技术列为2006-2020年期间重点发展的前沿技术之一，而今我国中低功率的光纤激光器已完全实现国产化替代。 图表6：国内外激光产业发展历程 资料来源：前瞻产业研究院，ULS官网，中邮证券研究所 2.2光纤激光器实现国产替代，半导体激光器国产化率仍处较低水平 半导体激光器占全球激光器市场规模的40-45%。LaserFocusWorld数据显示，2015-2021年预计全球激光器市场规模从97亿元提升到185亿元，其中二 极管激光器（即半导体激光器）占比在40%-45%区间，预计市场规模从42亿元提升至79亿元。 激光器用途广泛，应用于娱乐、显示与打印领域激光器销售额达4.40亿美元，占比约为3%。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。据《2020年中国激光产业发展报告》数据显示，2019年材料加工与光刻市场/通信与光储存市场/科研与军事市场/医疗与美容市场/仪器与传感器市场/娱乐、显示与打印市场的销售额分别为60/40/18/13/12/4亿美元，占比分别为41%/27%/12%/9%/8%/3%。 图表7：全球激光器市场规模及同比增速图表8：全球激光器产品结构 200 150 100 50 - 185 138 149 147 160 97 108 2015201620172018201920202021E 全球激光器市场规模（亿美元）同比（%）（右轴） 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% -5% 100% 80% 60% 40% 20% 0% 41%40%42%43% 43% 43%45% 57% 58% 60% 59% 57% 55% 57% 2015201620172018201920202021E 非二极管激光器 二极管激光器（即半导体激光器） 资料来源：LaserFocusWorld，中邮证券研究所资料来源：LaserFocusWorld，中邮证券研究所 图表9：全球半导体激光器市场规模及同比增速图表10：全球激光器应用市场结构 100 80 60 40 20 - 79 59 61 67 59 42 48 2015201620172018201920202021E 半导体激光器市场规模（亿美元）同比（%）（右轴） 25% 20% 15% 10% 5% 0% -5% -10% 材料加工与光刻市场通信与光储存市场科研与军事市场 3% 医疗与美容市场仪器与传感器市场 娱乐、显示与打印市场