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重量级刊物《国家科学评论》解密 “上海光源”

编者按:自2009年建成开放以来,上海光源孕育了许多重量级的科学研究成果,也为“上海张江大科学设施集群”以及我国正在建设的其他大科学装置积累了宝贵的技术和运营管理经验。

今日,推荐《国家科学评论》(National Science Review, NSR)对上海光源科学中心主任、X射线自由电子激光试验装置项目首席科学家、中国科学院上海高等研究院副院长赵振堂院士的访谈。在访谈中,赵振堂介绍了上海光源、X射线自由电子激光装置等的建设和发展历程,并详解这些项目可为我国其他大科学装置的建设和运行提供哪些启示。

全世界的中能同步辐射装置目前有20台左右,上海光源的性能在第三代光源中属于第一梯队。上图中的圆形建筑为上海光源。

上海光源的历史与现状

NSR:有一种说法是“上海光源是国内最大的大科学装置”,这个说法准确吗?

赵振堂:这个说法是2009年上海光源建成时讲的,但是现在已经不准确了。那个时候,上海光源的确是国内投资最多、占地规模最大的大科学装置。但是在这之后的十几年中,我国已经建设了几个更大规模的科学装置,比如天眼FAST、中国散裂中子源、正在建设的北京高能光源,以及就在上海光源旁边的硬X射线自由电子激光装置等。

不过到目前为止,上海光源仍然是我国用户最多、用户产出成果最多的大科学装置。作为我国建成、使用较早的大科学装置,上海光源为后续其他大科学装置和大科学中心的建设和运行积累了一定的经验。

NSR:能否简单介绍一下上海光源的基本情况和建设过程?

赵振堂:上海光源是中能第三代同步辐射光源的一个代表。第三代同步辐射光源可以分为高、中、低三个能区。其中中能区的同步辐射光源是“性价比”比较高的一类,它是将电子束加速到3 GeV左右来产生光束,在20-30 keV波段有较好的出光性能。它的性能可以趋近高能光源,同时在1 eV到1 keV的低能波段也能提供很好性能的同步辐射。

目前全世界的中能同步辐射装置有20台左右,其中上海光源的性能在第三代光源中属于第一梯队。除了上海光源,英国的DIAMOND、法国的SOLEIL、西班牙的ALBA、美国的NSLS-II等也都是很好的第三代中能同步辐射光源。

上海光源的立项过程比较漫长。最初是在1993年,方守贤、丁大钊、冼鼎昌三位院士根据国际上的发展趋势和我国科学研究的需求,提出中国应该建设一台中能第三代同步辐射光源,中科院上海应用物理研究所积极响应这一建议,并且很快得到了中科院和上海市的支持。后来经过十多年的前期设计和预制研究,在2004年初,这个项目终于得到了国家批准。上海光源于2004年12月25日破土动工,2009年5月6日正式开放运行,接待首批用户。

从2009年开放运行至今,上海光源保持了相当高的成果产出率,中国科学家利用上海光源做出了一大批重要的科技成果。在此过程中,上海光源的后续建设也在不断推进。最初运行时,我们只有7条光束线。现在我们已经有23条束线,34个实验站可以向用户开放。到明年,我们将会有32条束线、50个实验站投入用户实验运行。可以说,我们已经把上海光源建成了一个比较成熟的、世界先进的同步辐射光源设施,从明年开始的5到10年时间,将会是它运行和成果产出的黄金时期。

赵振堂在上海光源实验大厅。

NSR:目前上海光源的用户构成大概是怎样的?产出了哪些比较重要的成果?

赵振堂:同步辐射光源可以产生X射线,主要功能是在原子和分子的层次上去研究物质的内部结构,可以做成像,也可以做谱学和大分子结构的研究。因此,它既可以用于基础科学研究,也可以服务于产业应用。到目前为止,上海光源服务过来自全国各地3100多个研究组的34,000多名用户,其中一半左右来自高校,30%左右来自科研机构,13%左右来自企业、7%左右来自医院。在中科院的所有院所中,有大约80%的研究所都有科研人员来上海光源做过实验。从学科分布上看,生物学和生命科学的用户占25%左右,化学、材料、能源等领域的用户也很多。

这些用户在上海光源总计完成了15000项课题研究,产出了许多科技成果。比如,中科院物理所丁洪团队利用上海光源,在国际上首次发现了外尔费米子,这项成果入选了Physical Review系列期刊125周年的纪念论文集。再比如,泽布替尼是百济神州研发的第一款抗癌新药,目前在美国和中国都已获批上市。这是一款基于结构设计和筛选出来的药物,在它的研制过程中,所有分子结合的结构数据,都是在上海光源获得的。

上海光源也在解析禽流感、埃博拉、寨卡和新冠病毒结构,筛选抗病毒药物与抗体以及支持新冠疫苗研制等方面取得了多项成果。此外,在甲烷高效转化,单原子催化,超级钢、石墨烯、碳纤维等高性能材料等研究方面,上海光源也帮助研究者解决了许多基本问题,促进了科学的进步和技术的应用。在过去10年中,上海光源的用户成果9次入选年度中国科学十大进展、5次入选年度中国十大科技进展新闻。

NSR:上海光源在国际合作方面有哪些经验?

赵振堂:上海光源本身的建设和发展是深深受益于国际合作的。在最初的设计和预研过程中,我们得到了美国、日本、欧洲很多科学家和研究机构的帮助,向他们学习了很多技术和经验。我们的建设过程采用了国际评审的标准化方式,美国的科学家团队为我们的设计方案进行了很多轮评审,帮助我们做了很多改进。在应用和管理层面上,我们也向国际团队学习了先进的用户管理和课题评估经验,建立起了我们自己的用户管理流程和体系。

而经过这么多年的建设和发展,我们现在也开始有能力帮助其他国家来建设新的光源设施。在美国ALS光源的升级改造,以及韩国、加拿大、巴西等国家的光源建设过程中,我们都提供了一些技术支持,分别向他们提供了六极磁铁、真空波荡器、直线加速器注入器等关键设备。随着中国科技水平的提升,我们已经不再只是单向地向国际同行学习经验,现在也可以和大家坐在一起,分享我们的技术进展,共同讨论未来的发展方向和思路。

事实上在过去几十年中,同步辐射、加速器、粒子物理等相关领域一直是国际合作开放度最高,也是从国际合作中受益最多的领域。这深深受益于在高能物理领域的良好国际合作传统。而且,粒子对撞机和同步辐射光源等大科学装置也可以作为国际合作的基地,为各领域的科学家提供交流和合作的平台。

建设中的自由电子激光装置

NSR:2020年底,X射线自由电子激光试验装置通过了国家验收,此外,硬X射线自由电子激光装置也在建设中。这两个装置与上海光源之间是什么关系?

赵振堂:自由电子激光和同步辐射光源的发展是紧密相关的,在上海光源的设计和预制研究阶段,我们就已经开始考虑后续自由电子激光装置的建设了。事实上早在上个世纪末和本世纪初,杨振宁先生就给当时的国家科技领导人先后写了10封信,推动中国发展X射线电子激光装置。

在X射线自由电子激光试验装置之前,我们就一直在研发相关的技术。首先是在上海应用物理研究所建设了“上海深紫外自由电子激光”试验平台,在这个平台上,我们掌握了光阴极注入器、直线加速器、波荡器、自由电子激光调试等关键技术,并在国际上首次实现了回声型自由电子激光(Echo-Enabled Harmonic Generation, EEHG)的放大出光。之后我们又在大连建设了一个“极紫外自由电子激光装置”。

在这些前期工作的基础上,我们在2020年底完成了一台8.8nm种子型自由电子激光装置,即“X射线自由电子激光试验装置”的建设。这个装置就坐落在上海光源北侧,最近的距离只有50米左右。今年6月,我们已经获得了最短2纳米波长、覆盖整个水窗的自由电子激光,并开始尝试用它来研究生物样品。目前,我们正在对它进行扩建和升级改造,计划在今年将它建设成为“软X射线自由电子激光用户装置”,在明年正式向用户开放。

此外,“上海硬X射线电子激光装置”也于2018年4月破土动工,预计在未来几年内建设完成。这个装置紧邻上海光源,从园区西侧的地下穿过,建在埋深30米的隧道中,它的总长度是3.1公里。

上海硬X射线自由电子激光是基于超导直线加速器的自由电子激光,它的光脉冲重复频率可以达到1 MHz,比软X射线自由电子激光高了2万倍。目前,世界上已经投入运行和正在建设的具有类似性能的硬X射线自由电子激光只有3台,包括投入运行的欧洲自由电子激光(European XFEL),美国正在建设的LCLS-II,以及上海的硬X射线自由电子激光装置。

在将来,我们还希望把自由电子激光和同步辐射光源的技术结合起来,把上海光源升级为相干的同步辐射光源。也有人把这样的光源叫做“第五代光源”。

赵振堂在上海软X自由电子激光(SXFEL)直线加速器的隧道中。

NSR:这两种X射线电子激光装置的应用场景和同步辐射光源有什么不同?

赵振堂:和同步辐射光源相比,自由电子激光的亮度更高、相干性更好,因此它在成像和结构研究上能够更加清晰和精确。另外很重要的一点是,自由电子激光的光脉冲长度比同步辐射短1000倍,因此可以研究同步辐射力所不及的快速过程。如果说同步辐射可以给分子拍照片,那么自由电子激光就可以给分子拍电影,可以拍摄分子和细胞的快速动态过程。

NSR:自由电子激光的脉冲功率更高,它对样品的破坏性也会更大。对于这个问题,有什么解决的方法吗?

赵振堂:有一些方法,比如人们正在发展“破坏前检测”(Detection before Destruction, DBD)技术,就是要在样品被破坏之前,在很短的时间内拿到我们所需要的数据。

NSR:自由电子激光的用户组成会与同步辐射光源类似吗?

赵振堂:会有一点不同。尤其在初期,自由电子激光的用户可能会以物理、化学、材料等基础科学领域的研究者为主,这是因为自由电子激光的特性刚好能够帮助他们解决一些基础的科学问题。比如,有美国研究者利用自由电子激光装置,拍摄了化学键断裂和结合的过程,这在以前是难以想象的。当然,生命科学等领域的用户也可以使用自由电子激光装置,来解决在同步辐射光源上难以解决的较为复杂的或者动态的结构问题。此外,还会有激光科学领域的用户,利用装置能够提供的更强的激光,来研究激光领域本身的问题。

事实上,我们在自由电子激光建设的早期就做过一系列用户研讨工作,请国外科学家交流国际上X射线自由电子激光装置的科学目标和重点应用,也请国内各相关领域的科学家提出他们希望用这一装置解决的科学问题。做大科学装置应该要以重大科学问题为导向,只有这样,我们的装置才能在最大程度上发挥作用、支持科学技术的发展。

逐渐成型的“张江大科学装置集群”

NSR:除了上海光源和自由电子激光装置,“张江大科学设施集群”还包含哪些设施?这个集群有什么特点?

赵振堂:这个集群是“上海张江综合性国家科学中心”的核心组成部分,是一个基于光子科学的设施集群。除了上海光源、软X射线自由电子激光装置和硬X射线自由电子激光装置,它还包括超强超短激光装置和蛋白质研究设施。其中,蛋白质研究设施包含电镜、核磁、质谱仪等一系列生命科学领域的常用设备。将来还会建设电镜中心、超快电子衍射(ultrafast electron diffraction, UED)装置、超快电子显微镜(ultrafast electron microscopy, UEM)等。

与北京怀柔、合肥、深圳等地正在建设的大科学设施集群相比,张江的集群有一个特点,就是这些设施之间有更紧密的内在联系,它们基本上都是以光子科学为核心,产生光或者利用光的装置,装置之间有互补的关系,可以根据需要配合在一起使用。其实在国际上,类似这样的设施布局是一个发展趋势,美国、日本等国家也都有将同步辐射光源、自由电子激光装置,以及电子显微镜等布置在同一个园区内的先例。在这样的布局下,不同的设施可以共用许多技术支撑条件,也方便用户使用多种设施来进行实验研究。

NSR:既然张江大科学设施集群是以光子科学为基础的,它是否也会去研究光子科学领域本身的一些科学问题?

赵振堂:没错。光子科学的核心问题就是如何更好地产生光和利用光。所以目前的主要研究方向包括如何进一步提高光源亮度和通量、如何使加速器光源小型化、如何制造更高性能的加速器、如何提高硬X射线自由电子激光的时间相干性,以及如何更好地探测和获取自由电子激光照射样品后产生的高速信号等等。这些都是我们会不断去研究的问题。只有在这些技术上不断进步,我们才有可能一直在光子科学设施方面保持比较先进的水平。

启示:未来的光源怎么建?

NSR:在国内,北京、合肥等地也在建设综合性科学中心,而且也都计划建设光源类的设施。这些光源之间是互相重复的,还是有互补关系的?

赵振堂:在这个方面,我们国家已经做了一定的统筹布局。从能区来看,这几个光源是有互补性的。前面说过,上海光源是一个3.5 GeV的中能区光源,具有比较好的性价比。现在北京正在建设的是6 GeV的高能光源,而合肥的是0.8 GeV和拟建的2.2 GeV的低能区光源。这些光源的应用场景之间有一定的重合,但也是各有特色,在应用上是互补的。从科学技术的发展需求来看,这三个能区的光源都是应该部署的。

另外,目前我国科学家对于光源设施的需求非常旺盛,只靠上海光源是无法完全满足这些需求的。目前,在我们收到的用户实验申请中,只有不到60%能通过我们的筛选,拿到机时,而且他们最终拿到的机时大概只有他们所申请机时数的四分之一。我看过一个统计,在中国科学家发表的、用到了同步辐射光源的研究论文中,有大约一半都是利用国外的同步辐射光源来完成的。也就是说,上海光源无法满足全国用户的需求。

NSR:所以从目前的情况来看,国内再建一个中能区光源,也是有需求的?

赵振堂:我个人认为是有需求的。在目前的条件下,上海光源供不应求,所以我们会组织专家对提出申请的研究项目进行比较苛刻的筛选,由相关领域的科学家进行评审,挑选那些聚焦重大科学问题的项目优先给予机时。在这样的机制下,一部分刚刚起步,还没有太多前期积累的研究项目是比较难拿到机时的。但是这些研究方向,以及它们背后可能还比较年轻的科研人员,也会产出重大成果,也都是需要支持的。如果我们再有一个中能区光源,将可以让这些研究者都能有机会获得相应的机时资源。

NSR:建设光源等大科学装置,所需要的不只是土地和投资,也需要相应的人才,需要有经验的团队。现在,我国有足够多的人才来建设这么多大科学装置吗?

赵振堂:这的确是一个问题。现在我们有很多城市很有积极性,也愿意投入土地和经费来支持大科学装置的建设,但是我们能做这样装置的团队并不多,如果将这些有积累和经验的骨干人才随机地分散到各个装置上去,结果很可能是一个装置都做不好。

所以我认为,中国如果要建设更多的光源类装置,也许不应该继续采用上海光源的建设模式,去组建一个庞大的团队,独立完成所有的设计和建造工作。或许可以借鉴某些国外经验,将研究机构的相关技术转移到一个专业的高科技公司,由高科技公司来承担和完成很大一部分的设备建造工作。这样的话,只需要一个比较小型的团队,就可以把整个系统集成起来,高效地完成建设任务。

光源建设者的幸福时刻

NSR:你在光源领域工作了二十多年,哪些时刻让你感到幸福?

赵振堂:首先我们作为大科学装置的设计和建设者,在光源真正建成,并且达到设计性能的时候,会感觉非常高兴。因为在这一天之前,所有这些指标都是写在纸上的,而经过了这么长时间的理论设计、技术攻关和集成调试,当这些蓝图和指标最终成为现实、达到了先进水平的那一刻,我们确实是非常开心的。

另外,当科学家们利用我们的光源,突破了他很长时间都没能突破的难题,获得了重要的科学成果,赢得了国内外同行认可的时候,我们也会感到非常欣慰,甚至比自己获得成果还高兴。当然,这些成果是属于用户科学家的,是源于他们自己的科学想法的,但是在这些成果中,也确实体现了我们光源的价值,以及我们自己长期努力工作的价值。所以这是另外一个让我们很有幸福感的时刻。

嘉宾简介

在《国家科学评论》的采访中,上海光源科学中心主任、X射线自由电子激光试验装置项目首席科学家、中国科学院上海高等研究院副院长赵振堂详解上海光源、X射线自由电子激光装置等的建设和发展历程。

注:本文图片由受访者提供。本文原文为英文,首发于《国家科学评论》,由《知识分子》编译。

撰文:赵维杰


发布时间 : 2021-12-24

光谷激光科技园开工建设,有望成为亚洲最大的国际激光企业总部基地

12月21日,光谷激光科技园开工仪式在光谷·国家大学科技园现场举行,标志着关山大道千亿大道改造升级工作全面开启,建成后有望成为亚洲最大的国际激光企业总部基地。

东湖高新区管委会副主任夏亚民、冯立,总规划师明铭,当代科技产业集团董事长艾路明,湖北省激光协会会长、楚天激光集团董事长孙文,华中科技大学激光加工国家工程研究中心主任、中国光谷激光行业协会会长朱晓,华中科技大学激光加工国家工程研究中心副主任、湖北激光学会理事长唐霞辉,团结激光集团董事长陈海斌,武汉高科集团党委书记、董事长黄峰,总经理高尚,党委副书记、副总经理曾玉梅,中建二局湖北分公司总经理刘兴军等出席开工仪式。

夏亚民宣布项目开工,冯立、艾路明、孙文、陈海斌、黄峰、刘兴军等分别致辞。

光谷激光科技园项目位于光谷·国家大学科技园内,民族大道以东,长城园路以西,占地面积103.4亩,由武汉光谷激光技术股份有限公司负责建设。项目建成后,有望形成亚洲最大的国际激光企业总部基地和全国最大的激光企业孵化器,并建设国防激光研究院及军民融合激光产业示范中心,预计将汇聚国内外与激光产业相关的中小型企业500余家,园区年创产值约100亿元。

激光技术是国之重器,被称为“最快的刀”、“最准的尺”和“最奇异的光”。光谷,因光而兴、聚光成谷。30多年来,光谷始终将激光作为自主创新的关键领域和支撑高质量发展的重点产业,不断强化创新链,持续完善产业链,光谷激光产业得到长足发展,成为国内四大激光产业基地之一,集聚了200多家激光企业,企业总收入超过200亿元,占国内市场规模的一半左右,技术实力最为雄厚,产业群体规模最大,激光已经成为光谷代表中国突破国外技术垄断、参与全球竞争的重要名片。

武汉光谷激光技术股份有限公司是在东湖高新区管委会的支持下组建而成,旨在发挥中国光谷能量光电子产业的优势,打造具有品牌、技术、产品和市场等多方面优势的能量光电子企业区域龙头。经过15年的成长,光谷激光已成为国内自主研发高功率激光切割、焊接机型号最多的激光企业,同时也是国内自主研发高功率激光热处理、熔覆成套设备最多的激光企业。

东湖高新区管委会副主任冯立致辞时表示,东湖高新区将继续把激光产业作为打造世界级“光芯屏端网”产业集群的重要抓手,深度融合创新链、产业链、价值链,力争到2025年,规模以上激光企业产值达到800亿元,发明专利拥有量年均增速超过15%,新增上市激光企业超过5家,努力打造具有全球影响力的激光产业创新集群

关山大道

光谷激光科技园的正式开工,也标志着关山大道和大学园升级改造工作全面开启。武汉高科集团作为关山大道和大学园区域改造升级的实施主体,将按照东湖高新区管委会统一部署,通过整合周边区域产业空间,盘活区域存量土地资源,谋划布局产业升级、产业发展,大力支持光谷激光科技园项目建设发展,全力推进关山大道千亿大道更新升级。

来源:武汉高科集团


发布时间 : 2021-12-23

大族数控智造方案亮相台湾TPCA show展

台湾电路板产业国际展览会(TPCA Show 2021) 与台湾国际电子制造联合展览会于12月21日盛大开启。今年展览主题围绕5G通讯,展示引领未来的电子产业格局。全球新冠疫情依旧延烧,众多参观者无法亲临参观,TPCA协会继续优化TPCA Show Cloud 365 在线展览平台,服务无法到馆参观的业内人士,让参观者不受空间所限,掌握第一手产业脉动。

图 |简洁美观的大族数控展位

针对5G通讯时代的加速演进,包括无线、有线基础设施,智能终端等产品都具备高频、高速特性,无论基站、服务器、数据中心用高多层PCB,还是智能终端用HDI产品,对孔和图形的精度、对准度,成品可靠性等提出极高要求。

此次展会,大族数控现场展示的激光直接成像方案,凭借独立自主的系统方案,可实现连线加工最快10000PNL/天的超高加工效率,助力企业实现低综合成本的数字化曝光工序转型,而精细线路机型L/S 15/15μm的解析度则为高阶HDI等产品提供高效的图形直接成像加工。

图 |客户交流

大族数控依托强大的技术实力和对产业需求的深刻理解,针对不同细分PCB产品推出包括钻孔、图形转移、成型、电测等多种加工解决方案,能够为PCB不同细分领域的客户提供差异化的一站式工序解决方案,助力PCB制造企业的快速导入5G相关PCB的加工。

来源:大族数控


来源 : 大族数控 发布时间 : 2021-12-22

总投资10亿元!光惠打造10万套风冷激光器全球基地

12月18日,光惠(上海)激光科技有限公司(以下简称GW)年产10万套风冷激光器全球基地项目签约仪式在江苏省如东高新区举行。出席签约仪式的领导专家有:中国光学学会激光加工专委主任王又良、如东高新区党工委书记赵尊兵、如东通泰投资集团总经理顾翠华、光惠激光董事长兼CEO丁建武博士,立为激光董事长薛大胜、如东高新区招商投资顾问刘贵荣、如东高新区招商局局长丛鑫浩以及光惠激光研发、品牌、战略等相关部门负责人参加助签。

本项目计划总投资总额10亿元,建设周期36个月,分三期进行。首期光学器件模块示范线位于如东泛半导体产业园,建设面积12500平,其中万级洁净车间达4000平,目前已进入设备安装环节,预计2022年第一季度可投产;一期工程10万套风冷激光器整机生产线于如东高新区新征工业用地88亩,新建生产厂房及辅助用房约80000㎡,计划2022年第一季度奠基;二期工程拟新征工业用地100亩,用于新一代紧凑型高亮度单模激光器及应用工艺技术中心项目建设。

项目达产后,可实现年产10万套光学模块、10万台风冷手持激光焊机,新增销售额30亿元。GW于2021年7月22日全球首发风冷手持焊机,目前已经获得了市场的广泛关注及诸多战略合作伙伴的批量订单,此次风冷手持焊的全球生产基地签约,届时将大大缓解目前产能供不应求的压力,成为GW实现全球战略的重要支撑,更是华东地区一流的激光产业基地之一,可有效填补全球对传统焊机替代市场的空白、缓解智能制造装备升级换代的需求压力。

常务副总刘进辉向王又良主任介绍项目规划

在项目现场,常务副总刘进辉介绍到,我们首期光学模块封装示范线,按照新一代智能化工厂标准建设,全程用装备有自动导航装置AGV小车,沿规定的行驶路径,贯串封装机械手、装配机器人,根据信号匹配至光纤焊接人员,完成整个光学模块的作业,此生产线还能根据不同型号的模块部件和手工操作的效率柔性调配。基本实现“少人”化作业,仅20名左右技术工人,就可实现每天300个光模块产能,不但能满足本基地的组装使用,还能向其他厂区供货。

光惠CEO丁建武博士表示,GW是典型的研发整合为导向的公司,三年前就开始“自主可控”的知识产权布局,预计明年可获发明专利授权10多项。立足公司在产业链的价值、立志打通上游材料、关键器件、核心模组和终端产品,为全行业产业优化升级提供“样板”效应,在十四五规划指引下打造国内领先的产业链一体化研发、生产基地。

王又良主任在倾听示范线设备情况

在听完刘总及丁总的汇报后,王又良主任点评到:GW是激光行业中具有典型特点的公司,一是专注于激光光束质量和能量密度的提高,走出了一条基于976nm的不同于其他同行的特色之路;二是致力于激光器的“可移动”化,通过大幅度缩小激光器的体积重量,再加上风冷的散热模块,实现了成本的大幅度降低,使应用场景的想象空间提升一个新维度。

“浩浩江海,历经万世激荡”——感谢江苏如东,这片投资的热土!光惠激光必将以“扶海越江”之势,在全国拉开多工厂布局序幕,全面与国内外合作伙伴深度合作,贴近市场、满足客户就近交付。光惠激光愿在国家政策东风的指引下战略升级,为推进高质量制造转型、加速升级作出应有贡献,助力智造强国2025!

来源:光惠激光


来源 : 光惠激光 发布时间 : 2021-12-21

大族激光自主研发的皮秒、飞秒级激光器及相关设备已实现批量销售

12月17日,大族激光在投资者互动平台上表示,公司在超短脉冲激光方面有着充足的技术积累,自主研发的皮秒、飞秒级激光器及相关设备已实现批量销售。

另外大族激光还表示,公司华东区域总部基地以及新能源智能装备生产基地的建设工作正在有序进行中。项目完工前,项目所在地政府会提供临时项目用地及厂房满足公司生产需要。

据悉,大族激光所属激光行业,近年来我国传统制造业正处于加速转型阶段,国家大力推进高端装备制造业的发展,原有激光加工技术日趋成熟,激光设备材料成本不断降低,新兴激光技术不断推向市场,激光加工的突出优势在各行业逐渐体现,激光加工设备市场需求保持持续增长。伴随着PCB行业下游客户产品结构的加速升级,对高精度PCB行业专用设备的需求将持续增长,大族激光曾表示,相关业务仍有较大市场空间。

现阶段,行业专机和极限制造仍是大族激光主要的收入与利润来源。未来,大族激光生产研发的高功率光纤激光器、脉冲激光器、中低功率CO2激光器、紫外及超快激光器、高功率激光聚焦头等通用元件及行业普及产品将逐步推向市场,实现独立销售,有望成为其新的业绩驱动因素。

资料显示,大族激光产品主要包括通用运动控制系统、振镜、高功率光纤激光器、脉冲激光器、中低功率CO2激光器、紫外及超快激光器、高功率激光聚焦头、泵浦源、冷水机、激光切割机、激光焊接机、激光打标机等产品与解决方案,广泛应用于工业领域的各行各业。

来源:集微网


发布时间 : 2021-12-20

通快集团庆祝德国施兰贝格激光器工厂成立50周年

德国施兰贝格,2021年12月16日。通快集团(TRUMPF)庆祝了其位于德国施兰贝格的激光器工厂成立50周年。这个位于黑森林的工厂—— 通快在德国的第二大工厂 —— 拥有超过1400名员工,包括物理学家、工程师和软件设计师。他们共同开发、制造和维护激光系统,这些系统被应用于世界各地的众多行业。“施兰贝格是德国工业固体激光技术的中心,”该基地的总经理 Hagen Zimer 说,“我们最初为钟表业生产螺旋弹簧,现在我们为全球各行各业提供最先进的激光技术,包括新能源汽车、先进显示、智能手机和平板电脑。”通快从这里起步,逐步成长为德国工业皇冠上最耀眼的明珠之一。当施兰贝格的工程师们提出用激光来点焊机械表中精致的弹簧时,激光作为一种先进加工工具的想法仍处于起步阶段。随后,通快迅速引进了基于激光的阴极射线管制造和心脏起搏器的工艺,最终,通快公司在汽车生产中突破性地使用了固体激光发生器。

通快在德国的第二大生产基地位于施兰贝格

施兰贝格的开发工程师在开发超短脉冲激光技术并将其提升到工业用途方面发挥了关键作用。这些系统是加工玻璃和蓝宝石等脆性材料以及太阳能电池的最佳选择。2013年,通快与博世集团和德国耶拿大学的代表一起获得了著名的德国未来奖。该奖由德国总统颁发,被誉为德国创新领域中的“奥斯卡奖”,以表彰他们成功将超短脉冲激光技术推向大规模工业生产。

施兰贝格成功的核心是其在碟片激光器方面的专长。这种激光器性能卓越,运行可靠,是多种应用的理想选择,特别是在汽车生产方面。全球新能源汽车市场激增的需求,使通快的订单量大增,也使施兰贝格的产能需要提高。“我们很早就提出了新能源汽车生产过程中的关键激光技术,并看到了强劲增长动力。这就是为什么我们在过去的五年里投资了8000万欧元在该基地建造新的开发设施、洁净室和生产设施”Zimer补充道。

生产通快 TruDisk 碟片激光器的洁净室

Zimer认为,施兰贝格完全有能力应对未来的挑战。“我们花了几十年时间积累专业知识,并始终对采用新技术持开放态度。这使我们具有适应新要求和快速响应客户需求所需的灵活性。而我们的灵活性因我们真正卓越的研究和开发能力而得到进一步加强。”

     

关于通快

通快集团(TRUMPF)成立于1923年,作为德国政府顾问单位参与发起了德国工业4.0战略,是德国工业4.0首批创立成员。通快长期致力于激光和机床领域,还是全球唯一一家能够供应极紫外(EUV)光刻机光源的厂商。

上世纪80年代,通快在中国安装了第一台机床设备。2000年,通快在江苏太仓成立了全资子公司。目前业务涵盖汽车、电池、消费电子、医疗器械、航空航天等高端智能制造业。

2020/21 财年,通快在全球范围内拥有大约14,800名员工,年销售额达35亿欧元。其中15%的销售额由中国市场贡献,通快中国的销售额同比增长了51%,达到了5.25亿欧元,成为通快最大和最重要的海外市场。集团拥有70多家子公司,其业务几乎遍及欧洲、北美、南美和亚洲所有国家。同时,通快在德国、中国等地都设有生产基地。

来源:通快


发布时间 : 2021-12-18

2022年棱镜奖决赛入围名单公布,仅一家中国企业上榜

12月16日, 2022年棱镜奖(Prism Awards 2021)入围名单公布。在入围名单中,不乏来自工业激光器、制造和测试、量子、科研激光器、软件控制、AR/VR、自动驾驶、传感、生物医疗器械、显示等10大领域的优秀企业。其中,中国光学显示企业上海显耀显示科技有限公司(JBD)成为唯一入围的中国企业。

在激光器领域中共有6家企业入围。其中,以色列Civan激光公司的OPA 6焊接、超快激光公司Litilit的Neolit激光放大器用超短脉冲光纤光源以及半导体激光器公司TOPTICA Eagleyard的μMOPA入围工业激光器名单。Class 5 Photonics公司的White Dwarf WD-1300-dual、Fyla光纤激光器公司的SCH白色激光器以及斯图加特仪器公司的Alpha入围科研激光器名单。

此外,Research Instruments Corporation公司的激光等离子体 X 射线源 (LPXS)入围生物医疗器械领域名单。在软件控制领域,DIRECT MACHINING CONTROL公司的DMC 5轴模块、MEETOPTICS公司的MEETPTICS 搜索以及Zemax公司的OpticStudio STAR 模块榜上有名。

在显示领域,上海显耀显示科技有限公司(JBD)的0.13" MicroLED显示技术与AMS 欧司朗公司的TSL2521-具有闪烁检测功能的环境光、传感器和BRELYON公司的超现实显示技术同台竞技。

JBD研发的0.13英寸J013X01VGA MicroLED显示器,被誉为迄今全球尺寸最小、亮度最高的VGA微显示屏

据资料显示,上海显耀显示科技有限公司(JBD)成立于2015年,研发中心位于中国上海,生产基地位于中国合肥,是全球最领先的微显示技术企业和全球第一家Micro-LED微显示芯片量产企业。不同于市面多数“巨量转移”技术方案,JBD首创混合集成技术在晶元级制备微显示器件,专注于研发生产0.5英寸以下微显示屏,主要提供近眼显示AR、MR、汽车平视显示系统、激光直写光刻、微型投影仪、3D打印曝光等应用的产品和解决方案。公司致力于Micro-LED芯片和面板的研发及生产,产品具有高光效、高亮度、高帧频、高可靠性、低成本、体积小等多方面优势,解决光显痛点,产品可覆盖70%的近眼显示应用市场,已合作客户包括全球多家消费电子巨头。

“棱镜奖”由国际光学工程学会(SPIE)和国外媒体Photonics Media联合创立于2008年,被誉为“光电行业的奥斯卡”,旨在表彰光学、光子学与成像科学领域中具有创新突破,并通过光学技术解决现实问题、改善生活的新发明与新产品,被认为是光学和光子学领域商业发展的最高荣誉。

在上届入围名单中,我们熟知的IPG凭借YLPF-FlexO和LightWELD 1500,分别入围生命科学类和工业制造业类;nLIGHT(恩耐)凭借AFX入围工业制造业类;北京金橙子科技股份有限公司凭借EZCAD激光加工软件入围软件类。其中,金橙子科技成为唯一入围2021“棱镜奖”的中国企业。

与全球光电子行业最顶尖的厂商同台竞技,是民族激光的至高荣耀!2017年,大族激光作为唯一入围该奖项的亚洲公司,实现了中国激光制造商在该奖项零入围的突破。此后,陆续入围“棱镜奖”的企业还有金橙子、禾赛科技等业内企业。但真正获得该奖项的国内企业寥寥无几,所以革命尚未成功,同仁任需努力!

来源:激光制造网  编辑:钟鸣


发布时间 : 2021-12-17

大族激光:重注投入新能源赛道,业务进入快速成长期

报告出品方/作者:广发证券 许兴军 王亮 叶秀贤 郇正林


1.深化组织架构改革整装而发,

施行股权激励与员工共享成长


01内延外购产业垂直一体化整合,横向拓展多领域建设平台型公司

大族激光1996年成立于深圳,2004年在深交所上市。公司为全球客户提供激光、机器人及自动化智能制造解决方案,经过二十余年持续技术革新,已成为全球激光设备行业头部企业。

在产业链垂直整合方面,大族激光通用元件及行业普及产品事业群负责激光器、控制系统、振镜和冷水机等主要器件的研发、制造,在核心器件激光器方面,公司在2017年收购加拿大Coractive 80%股权,进一步加强了公司在特种光纤和光纤激光器领域的技术能力,目前公司在光纤激光器方面处于行业最前沿。通过垂直整合,公司核心器件不仅可以满足自身设备需求,未来还可以推向市场独立销售,成为公司新的业绩增长点。

在行业横向拓展方面,公司的产品先后切入3C电子、LED、新能源、半导体等多个行业,围绕激光领域核心能力不断满足更多下游行业的创新需求,致力于建设先进装备行业平台型领袖企业。

公司的主要收入来源于高端制造加工设备,包括小功率加工(含消费电子)、大功率加工、显示及半导体、新能源以及PCB等相关设备。设备上游器件目前主要内部自用,未来将逐步推向市场,实现独立销售,有望成为公司新的业绩驱动因素。

从历史趋势来看,公司业务受到下游周期性影响。复盘公司历史业绩,公司整体收入呈现典型的多周期共振特点,受到宏观驱动的激光设备周期、PCB产业扩产周期、大客户新产品周期以及新兴产业扩产周期影响。

从业务结构来看,随着公司在新兴领域多点开花,有望进入快速成长前夜。

2021年以来公司业绩受益于下游高景气,在动力电池、PCB、显示面板和半导体等多个下 游行业获得大幅增长。公司业务结构持续改善,对消费电子大客户依赖变小,周期性影响有望减弱。

随着公司在新能源、PCB、半导体、极限制造等下游行业多点开花,公司营收及盈利有望进入快速增长期。


02深化组织架构改革,整装而发开启由大而强新征程

公司在2021年进行大刀阔斧的改革,重新梳理了自身的业务架构,并建立管理决策委员会对各个事业群进行统筹管理,董事长高云峰先生亲自任管理决策委员会主任。

公司将主要业务分为三大事业群:通用元件及行业普及产品事业群、行业专机事业群、极限制造事业群,并建立公共资源及服务平台支撑三大事业群发展。

在事业群基础上,公司对每个产品线重新进行战略梳理,目前有超过100个产品中心。向各中心放权并进行差异化考核,进行扁平化管理,使得公司资源配置更加合理、高效。

通过深化组织架构改革,公司可以更好地服务于“激光+X”战略目标,不断拓展新的行业应用和场景,推出有技术优势的行业专用设备和新场景应用设备,打造平台型企业。

一方面,公司业务范围从产业链下游的设备集成商拓展到上游设备核心器件领域,通过垂直一体化提升竞争优势;另一方面,公司基于激光核心能力不断切入新的应用领域,通过横向拓展持续开拓新增长极。

多个行业的横向突破是公司核心能力在不同应用领域的延伸。

行业专机业务产品覆盖下游包括:消费电子、PCB、显示面板、动力电池、光伏、LED、半导体等行业;极限制造业务产品覆盖下游更为广泛,包括:工程机械、建设机械、汽车配件、厨卫五金、电子电气、智能家居等行业。

公司目前已经形成产品的激光设备及自动化产品型号有600多种,产品品类齐全、综合技术优势显著,可以为客户提供系统化解决方案。

同时,公司经过20多年发展,沉淀了3万个规模以上的工业客户,具有强大的客户资源优势,有利于公司深度服务客户实现多维度、平台型价值。


03多种形式进行股权激励,与员工共享发展成果

大族激光创始人高云峰先生是公司的实控人,担任公司的董事长。高云峰先生直接持股9.03%,通过大族控股间接持股15.17%,合计持股24.18%。

为进一步建立、健全公司长效激励机制,使公司高管人员、核心管理人员、核心技术(业务)人员共同分享公司的发展成果,上市公司于2019年8月发布大规模股票期权激励计划。

激励计划授予的激励对象总人数为1336人,拟向激励对象授予不超过5000万份股票期权,约占激励计划公告时公司总股本的4.6857%,股票期权的行权价格为每股30.57元。

股票期权行权条件以2018年扣非后净利润14.54亿元为基数,2020-2022年扣非后净利润增长率分别不低于5%、15%和30%。

2020年公司扣非后净利润为6.75亿元,未能满足第一期行权条件,获授的但尚未行权的股票期权由公司注销。

第二个行权期的业绩考核目标为2021年扣非净利润不低于16.72亿元,公司2021年前三季度实现扣非后的归母净利润为12.67亿元,预计全年有望达到行权条件。

此外,公司子公司大族数控拟分拆上市,2020年12月公司通过增资的方式实行股权激励,设立员工持股平台对大族数控进行增资。

其他子公司方面,公司于2021年4月发布公告,拟通过转让子公司大族光电部分股权的方式实施股权激励。对于子公司大族光伏,公司拟通过增资扩股的形式实施股权激励。

大族激光在上市公司层面通过授予股票期权,子公司层面通过股权转让或增资扩股形式激励核心人员,调动其积极性推动公司成长,并与员工共享公司发展成果。


2.重注投入新能源赛道,

业务进入快速成长期

在新能源行业高速发展的背景下,公司通过一系列改革与布局充分享受行业增长。具体来看:

1.组织架构调整,公司资源向新能源业务倾斜;

2.前瞻布局多个产业基地,加速产能释放;

3.产品线由现有模切、装配、模组、烤箱等优势品类向涂布、卷绕、叠片、化成等高价值量设备拓展,不断提高价值量;

4.坚持大客户战略,连年获得宁德时代大单、与中航锂电签订战略合作协议、入股蜂巢能源,为公司业务增长打下坚实基础。

我们预计公司全年新能源业务收入有望突破15亿元,并且未来有望持续收获高速增长,成为公司未来业绩增长的主要推动力。


01新能源高速发展,放大设备需求

新能源汽车进入加速渗透阶段,销量快速上升带动动力电池需求。

随着电动化、智能化水平的不断提高,消费者对新能源汽车的认可度逐渐提高,带动新能源汽车渗透率持续提升,行业进入爆发期。

2020年全球及中国新能源乘用车渗透率已达6%左右,根据真锂研究和工信部数据,全球新能源乘用车销量预计将从2020年的312.5万辆增长至2025年的2,550.7万辆,5年CAGR为52%;中国新能源乘用车销量预计将从2020年的124.6万台增至2025年的1,070.3万台,5年CAGR为54%。

根据前瞻产业研究院预测,全球电动汽车渗透率有望在2025年提升至23%,2040年达到67%,动力电池作为新能源汽车的心脏将充分享受行业的快速增长。

新能源汽车高成长激发动力电池需求,出货量快速爬升。

根据真锂研究数据,全球动力电池装机量预计将从2020年的190.5GWh上升至2025年的1,765.5GWh,因单车装机量也将逐渐提升,动力电池增速将高于新能源车增速,未来5年CAGR为56%。

根据SNE Research预测,2023年全球动力电池需求缺口为18%,到2025年将达到40%。在需求量高度确定的情况下,全球动力电池厂商将继续加快投资与扩产。

动力电池厂商持续扩产,制造设备需求进一步扩大。

今年以来,宁德时代、亿纬锂能、欣旺达等头部动力电池厂商资本开支同比大幅增长。动力电池厂商加速扩张产能,产生对制造设备的大量需求,设备厂商将持续受益于新能源高景气度。

碳中和大背景下,未来光伏新增规模预计稳步提升。

根据 CPIA 的数据及广发证券发展研究中心预测,预计2025年全球光伏新增规模将从2020 年的127GW上升至2025年的379GW,对应未来 5 年CAGR为24%。市场需求确定,光伏厂商持续扩产,光伏制造设备厂商率先受益。


02重组业务结构,加速产能扩张

管理端:梳理业务架构,加码新能源业务

公司早年以激光精密焊接技术为依托,开始涉足动力电池制造领域。

2015年,公司专门设立新能源产品线;2015年至2018年,公司通过战略控股多家公司,实现对电芯、模组生产的整线智能装备交付;2018年公司设立光伏子公司;2021年,公司重新梳理业务结构,由公司副总裁王瑾负责新能源产品线,光伏产品线从DSI分立出来,由公司副总裁宁艳华总负责,公司对新能源业务重视程度进一步提高。

王瑾曾历任公司市场拓展经理、华东销售总监、精密焊接事业部总经理;宁艳华曾历任公司工程师、工控部经理、工程配套中心副总监及总监、自动化中心总监、营销总部副总经理、生产运营总部总经理、精密切割产品线总经理。负责领导调整后,公司资源将进一步向新能源业务倾斜,加速业务成长。

新能源业务恢复增长。

2020年公司新能源业务(不含光伏)收入大幅降低,全年营业收入2.71亿元。2021年新能源业务恢复增长,仅上半年即实现营业收入2.38亿元,同比增长440.61%。光伏业务上半年实现营业收入8,724.03万元,同比增长42.80%。

我们预计,公司全年新能源业务收入有望突破15亿元,并且未来有望持续收获高速增长。

产能端:前瞻布局新基地,加速释放产能。

大族激光宜宾、张家港新基地布局西南、华东,业绩将伴随产能扩张而加速释放。考虑到制造成本和运输成本,公司贴近产业集群布局配套产能,降低成本并提高服务响应速度。在基地建设过程中公司可通过租用方式进行过渡,保证产能快速释放。

张家港基地:华东地区聚集着众多新能源领域大型企业,是大族激光在国内的重要市场之一。基地分两期建设,一期预计2023年完工投产,二期随后投产。该项目全部建成后的产能将达到公司总产能的60%到70%。

宜宾基地:四川未来是国内重要的动力电池新增产能的聚集地之一,拥有宁德时代、中航锂电、蜂巢能源、亿纬锂能为代表的头部动力电池生产基地。公司顺势在四川宜宾布局投建,就近为下游客户提供配套服务。项目全部建成达产后,预计将实现年产值20亿元。


03打造新能源设备平台,落地大客户订单

品类扩张打造平台型企业,增加客户粘性及价值量。公司动力电池业务战略方向是打造产业链闭环:从模切、模组、装配向卷绕、化成、叠片拓展,成为一体化动力电池制备方案的提供商。

动力电池的制备过程涵盖三十多道细分工序,可以简单概括为前中后三个过程,分别为极片制造、电芯制作和电池组装。闭环生产链可以深度服务客户,简化客户设备采购流程,及时系统化响应客户问题,从而增加客户黏性并不断提高产品价值量。

大族激光战略布局多个工序,持续横向延伸。

大族激光贯彻“合纵联横”战略,为动力电池提供正负极配料、涂布、模切、烘烤、激光焊接等设备。

2018年,公司又增加了对卷绕、叠片、化成等设备的投入。

目前公司又新增正负极材料连续匀浆系统、锂电池化成分容设备、电芯高速组装线、方形铝壳模组自动智能化组装整线等新能源智能制造解决方案,提升电池制备工艺前、中、后端全链条自动化、系统化、智能化水平。

光伏业务方面,公司划裂机、开膜掺杂机、激光开槽机等设备形成批量销售,并拓展PECVD、扩散炉等关键核心设备。

坚持绑定大客户战略,订单量稳定增长。

公司坚持服务大客户,在此轮扩产浪潮中持续斩获大额订单。去年四季度,大族激光取得宁德时代11.94亿元设备订单;2021年6月,公司再度中标宁德时代10.03亿元设备订单;2021年7月,大族激光与中航锂电签订战略合作协议,12月大族激光入股蜂巢能源,为公司业务增长打下坚实基础。

动力电池市场向头部集中,竞争格局日趋稳定。

根据高工产业研究院的数据,2020年全球电池装机量市占率排名前三的企业宁德时代、LG化学和松下占据的市场份额分别为26%、22.7%、20.2%,行业CR3接近70%,CR10达到93%,市场头部化集中明显。

动力电池行业在技术研发、品牌、规模成本和资金方面已经建立起较高的壁垒,整体呈现垄断竞争的局面。大族激光深度绑定头部大客户,有利于公司抢占市场份额,确立市场地位。

3.新趋势驱动PCB设备需求成长,

新品类加速公司业务扩张


智能终端集成度不断提高,带动PCB向更高孔密度、更小线宽线距发展,叠加MINI LED对基板拉动的确定趋势,PCB设备需求持续旺盛。


从公司产品来看:

1.机械钻孔业务随单位面积孔数增多而继续稳定增长。

2.更小的孔径及线宽线距对PCB设备提出了更高的要求,公司激光钻孔设备、LDI设备及测试设备快速放量,市场份额不断提升。

3.公司从PCB核心生产工序的钻孔工序切入,持续拓宽产品品类,打造钻孔、成型、测试、曝光一站式服务平台,实现单客户价值量不断提升。

我们预计公司全年PCB业务收入有望突破40亿元,并且未来两年有望收获超过30%的复合增长,推动公司未来业绩持续增长。


01PCB孔数增加趋势明显,MINI LED带动PCB基板起量

智能终端产品集成度提升,PCB结构加速升级。

PCB的层与层互联通过钻孔、电镀来实现。由于手机、笔电等电子设备轻薄化、集成化的趋势,主板不断向更高孔密度、更小线宽线距发展,升级路径为:从一阶HDI、二阶HDI,升级至四阶及以上Anylayer HDI,再升级至采用M-SAP工艺的SLP,特征尺寸逐渐缩小,孔数逐渐增多,制造难度逐渐增加。

根据Prismark数据,多层板、HDI板、封装基板的产值预计保持快速增长,2020-2025年复合增长率预计分别达5.1%、6.8%、9.7%。

单位面积下PCB孔数迅速增长,带动钻孔设备需求量提升。

钻孔设备占全球PCB产业设备支出的20%,为PCB制造行业最大单一支出产品。

根据大族数控招股书,随着PCB板的层数增加、孔径减少、孔密度提升,钻孔类设备钻孔速度的提升暂未达到孔数增长速度,在相同加工面积下,客户对钻孔类设备的需求量将提升30%。

HDI板通过很多微盲孔/埋盲孔提升密度,进一步拉动激光钻孔需求量。

相较于通孔会占用大量布线的空间,盲孔/埋盲孔可以实现不同层间的连接功能,从而提升密度。

由于盲孔/埋盲孔多用激光钻孔灼掉树脂介质层,孔径要比机械打孔更细,因此HDI工序中激光钻孔的需求量更大。

主流厂商加码布局MINI LED产品,成为PCB基板市场主要驱动力。

2020年以来MINI LED显示产品密集发布,苹果、华为、三星、TCL等厂商陆续推出MINI LED背光或类似技术的电视、显示器、VR和车载显示等终端产品。

根据Prismark数据,2021年MINI LED PCB基板市场约3亿美元,2025年将达到8亿美元以上,年均复合增速为28%。

在各大厂商的布局和推广效应下,MINI LED的渗透率将持续快速增长,PCB基板厂商大规模扩产将有效拉动PCB设备需求。


02拓品类发展迅猛,打造钻孔、成型、测试、曝光一站式服务平台

钻孔业务:机械钻孔稳定增长,激光钻孔快速放量。在钻孔工序中,公司为客户提供机械钻孔设备、CO2激光钻孔设备、UV激光钻孔设备、超快激光钻孔设备等解决方案。

根据Prismark研究报告以及公司销售收入测算,2020年公司机械钻孔机和激光钻孔机的全球市场占有率分别为26.33%和2.7%,国内的市场占有率分别为48.98%和5.02%,在钻孔类设备领域占据龙头地位。

随着HDI趋势和国产替代推进,公司激光钻孔设备未来增长潜力充沛。

曝光机业务:公司LDI设备处于快速成长阶段,市场份额有望进一步提升。

在曝光工序中,公司为客户提供内层图形、外层图形、阻焊图形等激光直接成像设备,并针对IC封装基板、HDI板等PCB细分领域对精细线路加工的高技术需求,推出高解析激光直接成像设备。

由于激光直接成像技术(LDI)正在逐步取代传统菲林曝光技术,公司LDI曝光类设备处于早期快速成长阶段,市场占有率有进一步提升的空间。

根据公司年报,2020年曝光机的全球市场占有率为2.55%,国内的市场占有率为4.74%。

打造钻孔、成型、测试、曝光一站式服务平台,单客户价值量有望提升。

公司从PCB核心生产工序的钻孔工序切入平台化布局,战略上持续推动公司拓宽产品品类,实现单客户价值量提升。

目前,公司已覆盖多层板、HDI板、IC封装基板、挠性板及刚挠结合板等不同细分PCB市场,以及钻孔、曝光、成型、检测等不同PCB工序的立体化产品矩阵。

公司拟分拆PCB业务主体大族数控至深交所创业板上市,携旗下麦逊电子、升宇智能独立运营发展PCB业务。

从大族数控财务数据来看,收入端,2021年前三季度大族数控实现营业收入28.67亿元,同比增长75%。

利润端,2018年至2021年三季度,大族数控毛利率稳定在35%的水平,在保持产品高性价比的同时,实现较好的盈利能力。


4.存量业务稳中有升,

新兴业务孕育成长动能


01高功率:加速侵吞机床市场,并开启等离子切割替代时代

激光切割、激光打标和激光焊接并称激光加工技术的三驾马车,是近年来激光在工业领域较为成熟和广泛的应用。其中激光切割在工业激光设备中占比最大,2019年在我国工业激光设备中的占比达到39%。

高功率激光器普及,激光切割设备不断突破厚度极限。

2015年以前,高功率激光器在我国产销量较低,激光切割在应用上长期存在厚度的限制。

传统上认为火焰切割能切割的板材厚度范围最广,在50mm以上速度优势明显,适合于精度要求不高的厚板和特厚板加工;等离子切割在30-50mm区间速度优势明显,不适于加工特别薄的板材(<2mm);而激光切割多使用千瓦级激光器,在10mm以下速度和精度优势明 显;机械冲床介于等离子与激光切割之间。

近年来,随着高功率激光器的逐渐普及,激光切割设备开始逐渐向中厚板市场渗透。激光器功率提升到6千瓦后,凭借高性价比持续替代机械冲床。

据Ofweek的数据,数控冲床价格虽低于激光切割机,但激光切割机的切割质量更高,且可以凭借高生产效率摊薄固定成本,通过高良率节约物料、人工成本,并且无需后续矫直、打磨等,后处理工序减少,以此抵消高额的投资成本,其投资回报周期显著优于机械冲床。

有效的性能替代和价格替代下,激光切割设备加速侵吞传统切割市场。

2013年我国金属切削机床销量为72.90万台,同年激光切割设备刚刚起步,销量仅有0.27万台。6年间金属切削机床销量呈下跌趋势,而激光切割设备则加速增长。

到2020年,金属切削机床销量降至44.60万台,激光切割设备销量升至5.50万台。金属切削机床销量对激光切割设备的比值从2013年的270迅速下滑至2020年的8。

伴随功率提高,设备的可切割厚度和效率同时提升,开启对等离子切割的替代。

2万瓦激光切割机将碳钢和不锈钢的最优切割厚度分别突破至50mm和40mm。

考虑到钢板一般按厚度分为薄板(60mm),万瓦级设备已能完成对于中薄板和绝大部分厚板的切割工作,激光切割设备的应用场景不断向中厚板领域延伸,达到等离子切割的厚度范围。

除了提高切割材料厚度上限外,激光切割较等离子切割的切缝更窄,平整度更高,切割质量 有所提升。

另一方面,激光器高功率化还使得切割效率不断提升。

例如在50mm碳钢切割上,3万瓦激光切割机效率较2万瓦切割机效率可提高88%。大功率激光设备已开启等离子替代,未来将加速替代等离子切割市场,创造持续增长动能。


02中小功率:海外扩张维持设备需求稳定,高价值量皮秒设备展现旺盛需求

中小功率激光设备在消费电子制造中有着广泛应用。

消费电子领域对精密加工设备,尤其是激光加工设备有着较大的需求,以智能手机制造为例,激光切割、焊接、打标等设备在包括外壳、摄像头、显示屏、电池等零部件均有广泛应用。

大族激光可提供消费电子整体解决方案。

大族激光的设备涵盖激光打标、激光切割、激光焊接、自动化设备等,公司可提供消费电子整体解决方案,例如包括FPC激光切割、IC激光切割、盖板激光切割、指纹识别模组切割,以及手机中框哑光处理等全套解决方案。

大族激光消费电子主要客户为国际大客户,历史上显著受益于大客户创新大年的驱动。

大客户的机型存在创新大小年,相应的激光设备订单也存在较为明显的大小年现象:2017年是iPhone的十周年,大客户储备多项创新应用,巩固智能手机领头羊地位,机型相较于2016年机型有较大幅度变化,为大族激光的中小功率激光设备业务带来业绩增量。

大客户手机外观变化趋缓,我们认为未来公司中小功率业绩支撑主要来自以下几方面:

大客户海外产能扩张步伐有望于疫情缓解后加速,支撑公司消费电子业绩发展。

根据日经亚洲报道,为减轻国际贸易摩擦及中国人力成本上升等因素对供应链的影响,北美大客户拟将15~30%的产能转至印度及东南亚地区,预计产能转移进程将在疫情缓解后加快,刺激激光设备采购需求,对公司中小功率激光设备业务形成支撑。

5G提高对零部件尺寸要求,激光设备更新换代。

随着5G渗透率持续提升,智能手机及智能穿戴产品中内部零部件数量增多,尺寸、精密度需符合更高要求,激光加工设备逐渐向更高精度、更高效率、更高自动化的方向迭代换新,推动公司业务实现稳定增长。

高价值量皮秒设备在消费电子脆性材料领域展现旺盛需求。

皮秒激光作为超短脉冲激光的典型代表,具有超短脉宽、超高峰值功率的特点,适合加工智能手机等消费电子设备涉及到的蓝宝石、玻璃、陶瓷等脆性材料。

未来,随着脆性材料渗透率逐渐提升,皮秒激光器市场将快速打开。根据公司2021年半年报,公司红外皮秒激光器已小批量生产。

2021年上半年,公司消费电子行业专用设备业务实现收入17.33亿元,同比增长44.75%。

03半导体及 LED:行业趋势确定,孕育成长动能


半导体:行业持续增长,国产替代加速

国产替代加速半导体产能扩张,打开半导体设备市场空间。

根据SEMI统计,2020年半导体设备全球规模达到712亿美元。一方面受益于全球半导体需求增加与产能产线扩充,另一方面先进制程与存储技术的持续演进带来半导体设备不断更迭增长,未来半导体设备市场规模将继续成长。

国产替代加速推动国产设备市占率及销售额逐步提升,2020年国产设备销售额达到187亿美元。

随着半导体工艺的发展和激光设备应用范围的增加,半导体领域的激光需求持续增长。

与传统的切割方式相比,激光切割属于非接触式加工,可以避免对晶体硅表面造成损伤,并且具有加工精度高、加工效率高等特点,大幅提升芯片生产制造的质量和效率。各种激光技术已经开始应用到主要的半导体制程中。

公司半导体设备相关业务主要有两大方向:

半导体封测行业激光加工设备和半导体生产线自动化设备。公司于2010年成立显视与半导体装备事业部(简称DSI)开始进入半导体封测设备行业,2016年收购美国富创得在中国的子公司进入半导体制造自动化设备行业。

公司半导体行业激光加工设备成功进入多家封测行业领先企业供应商序列,2021H1公司半导体行业激光加工设备(未包含大族富创得)实现营业收入4,485.78万元,同比增长372.03%。

公司半导体封测行业激光加工设备,包括半导体激光开槽、半导体激光解键合、化合物半导体激光切割、AOI检测设备等,是国内首家半导体激光开槽设备、激光解键合设备研发生产制造商和全球首家碳化硅激光加工设备生产制造商。

上海大族富创得科技有限公司前身是美国富创得工程公司在中国的子公司,在半导体行业拥有近40年的技术积累和经验传承,上市公司持股70%。

大族富创得为国内半导体生产线自动化提供流体整合方案,主要产品为晶圆传输系统、光罩传输系统、晶圆热处理系统、半导体微纳米自动处理系统、物料自动搬运存储系统和其他半导体自动化系统。

公司在半导体设备业务布局充沛,随着半导体设备国产替代大周期的启动,半导体业务有望成为公司新增长点。

LED:行业触底回升,MINI LED新趋势创造新增长动能

LED行业触底回升,MINI LED加速供需翻转。就LED行业而言,一方面,行业经历两年低迷期后在2021年触底反弹趋势明显,芯片价格回升、企业经营改善。另一方面,2021年苹果、三星、华为等主流厂商接连发布MINI LED主流产品,各级厂商积极跟进,推动全球MINI LED行业景气度高涨。

MINI LED爆发创造行业新动能,公司持续创新打造核心竞争力。

根据“行家说”预测,MINI LED背光电视占比有望由2021年的1%提升至2025年的15%,超过OLED成为第二大电视技术路线。行业高景气度拉动设备需求,公司作为LED激光行业龙头充分受益行业增长。

公司LED业务在经历2019-2020年的低迷期后,凭借自身多年积累以及在MINI LED行业的专业能力,在2021年进入快速增长。2021年上半年,公司LED设备销售收入3.91亿元,已高于2018~2020年全年收入规模。

公司在LED行业长期积累,已经成为LED激光设备领域的龙头企业,LED划裂设备市场占有率90%以上,全球第一。

2018年,公司推出MINI LED切割设备,并进一步向剥离、返修等设备延伸,凭借前瞻布局享受了行业红利。

现阶段公司仍坚持持续创新,向光刻机及检测机等核心设备发力,为公司发展提供新动能。

04纵向整合上游核心部件,垂直一体化提升竞争优势

纵向一体化整合激光器等上游核心部件,通过持续技术积累提升竞争优势。

从国外激光行业头部公司的经验来看,对上游垂直化整合是龙头公司维持核心竞争力的必由之路。

通快、相干、万机仪器、IPG光子、贰陆等行业龙头都注重产业链整合,利用收并购的方式来巩固及扩展其业务蓝图。通快收购了德国Amphos公司,为其超短脉冲激光器的开发带来全新参数指标。相干收购了美国Ondax公司,进一步拓展了元件、激光器以及激光系统的产品组合。IPG收购了美国Genesis公司,向机器人自动化领域进军。

公司在2017年收购加拿大Coractive 80%股权,进一步加强了公司在特种光纤和光纤激光器领域的技术能力,目前公司在光纤激光器方面位于行业最前沿。

公司激光器自制比例不断提高,未来有望持续降本。激光器是激光加工的核心设备,约占总成本的30%-50%,目前成为公司未来发力的重点方向之一。

2021年3月份在上海慕尼黑光博会上,大族激光发布了全自主研发的20kW光纤激光器。

根据公司2021年半年报,大族激光搭载自研光纤激光器的大功率激光加工设备出货近600台,同比增长近100%,最高功率达到20KW,自主内核数控系统实现批量应用。

激光器市场广阔,通用元器件外销提供未来增长动能。

现阶段,公司通用元件及行业普及产品主要集成在整机设备上统一销售,在关键元器件自制比例提高,改善公司的盈利能力的同时,关键元器件业务得到了雄厚的技术积累并得到自身产品的实际检验。

未来相关器件将逐步推向市场,实现独立销售,有望成为公司新的业绩驱动因素。


5.盈利预测与报告总结

我们对公司的各项业务的营收拆分和毛利率预测如下:

激光及自动化配套设备:公司新能源及PCB增量业务快速成长,存量大功率、中小功率激光设备维持稳定增长,LED及半导体设备孕育动能,分别给予未来三年30%、32%、35%的营收增速。

由于增量业务处于成长阶段,毛利率相对低,给予未来三年35%、34%、33%的毛利率水平。

PCB设备:主板升级,PCB孔数增加趋势明确,公司凭借新产品将不断提升价值量,给予2021年80%的营收增速,2022、2023年30%的营收增速。

综上,2021-2023年:大族激光收入预计分别为164.71/214.86/285.30亿元,同比增长37.9%/30.4%/32.8%;归母净利润分别为18.83/23.68/30.14亿元,同比增长92.3%/25.7%/27.3%。

同行业可比公司选取新能源自动化及激光设备上市公司先导智能、联赢激光、海目星,光伏设备上市公司帝尔激光、激光器上市公司锐科激光、以及PCB设备上市公司芯碁微装。

公司未来主要增长动能主要由新能源和PCB业务贡献,市场给予该类资产的估值水平较高,但鉴于公司新能源业务处于业绩贡献快速提升的阶段,与同行业公司相比基数较小,给予一定的估值调整。我们认为适合给予公司2022年35倍PE,对应合理价值77.66元/股


6.风险提示

01技术迭代风险

公司处在技术密集型行业,随着国内外激光技术不断发展,新技术、新工艺不断涌现,技术更新换代周期越来越短,存在新技术快速替代的风险。

02新业务进展不及预期风险

随着未来技术路径发生快速变化,公司自主研发生产的激光核心器件等相关产品规模化销售情况及存在不确定因素,有新业务进展不及预期的风险。

03中美贸易摩擦风险

当前,中美贸易摩擦给产业、经济运营均带来较大不确定性,若事态进一步扩大,全球市场都将不可避免的受到此系统性风险的影响。

04新型冠状病毒肺炎疫情风险

2020年初新型冠状病毒(COVID-19)疫情爆发,宏观经济及产业链上下游均受到一定影响。目前,国内疫情逐步好转,若世界范围内疫情无法得到控制,宏观经济及电子产业链将受到影响。


来源 : 头条@远瞻智库 作者: 广发证券 发布时间 : 2021-12-16

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