展望全球激光产业发展趋势

近年来，激光行业的收入增长越来越高。随着制造业的智能化和系统化，激光工艺逐渐成为制造业中不可缺少的一部分。激光源是激光加工设备中最重要的关键模块，不仅占成本的三分之一左右，而且是决定加工成败的重要因素。世界范围内激光光源的发展日新月异，行业需求也存在着各种各样的问题。

随着激光光源的出现，台湾激光光谷项目的推进带动了激光光源创业公司的出现，激光产业生态链的上游端也已初具规模。

激光应用创造了一代轻工制造业

激光的产生是通过外部能量激发谐振腔内的介质产生光子，然后通过谐振腔的结构将光子的数量放大输出。输出激光束可以被控制以产生具有不同作用时间的激光。该光束用于处理、检测、检测、图像处理等。在过去的几十年里，激光最重要的应用是光通信和光存储，如CD/DVD驱动器读取磁头。近年来，由于激光源技术的快速发展，激光加工应用已经超越了光通信和光存储。光存储已成为世界上激光最大的应用领域。再加上激光源的可控性，激光器可以轻松地连接到自动化模块或设备上，通过系统集成成为材料加工的利器之一。

据工业技术研究院统计，2019年全球机床市场规模为831亿美元。同期，全球激光加工系统收入约179亿美元，约占机床市场的21.5%。然而，激光加工系统是在材料加工领域。起着重要的作用。根据欧洲Optech咨询的数据，机床行业过去20年(1998~2018年)的年复合增长率为4.4%，激光加工系统的年复合增长率为9.4%，是稳定增长的2倍。

根据全球激光行业指标杂志《激光聚焦世界》和《工业激光解决方案》的统计，2019年全球激光源收入为151.3亿美元，比上年(2018年)略有增长约1.7%。与2017~2018年全球制造业景气增长相比，2019年加工申请将略有下降。激光聚焦世界和工业激光解决方案前一年的行业预测和观察认为，贸易战对全球制造业产生了重大影响，但对于各大激光源和设备制造商来说，已经发展成为制造现场分散的跨国公司，分散生产成为各大公司的相应策略，但当2019年面临贸易战和关税的冲击时，一些激光应用在显著下降，造成激光加工应用领域的整体性能有所下降。特别是对于高功率激光源来说，随着2019年市场的收紧和中国市场的饱和，高功率激光源的单价在下降，再加上机床市场的疲软，接近6kW以上的高功率激光源支撑市场。2020年全球疫情袭来时，长期使用中国低单价相关零部件和模块(如激光源和50W以下的光学元件)的激光设备供应将受到影响，而台湾主要的国产激光设备以精密激光加工设备为主，且大多使用欧美、日本的精密模块部件。因此，预计用于光电半导体应用的激光精密和微加工市场不会受到太大影响。

全球最大激光光源“材料加工”应用市场

从激光源应用市场数据来看，材料加工(占比33%)已经是全球激光源最大的应用市场。未来，随着制造业需求的不断增加，用于材料加工的激光源市场将持续增长空间。

据激光聚焦世界介绍，目前用于材料加工的激光源主要是光纤激光源，其次是直接二极管激光器(Direct Diode Laser)，以响应高功率(>1kW)加工市场份额。它逐年增长。在大功率加工市场方面，2019年市场规模约为29.7亿美元，是全球最大的激光源应用市场。国际市场预测，它将继续引领未来的增长。其中，金属切削是大功率加工最重要的应用领域。全年约20.9亿美元，较2018年增长1%。主要原因是目前的高功率激光源由于竞争而不断改进。常见的1-2kW功率已被3 ~4kW的激光源取代，更多配备4~6kW及以上的激光切割机不断出现在市场上。这样的增长和进步将带动金属加工行业工艺的变化，受益的是应用方，换句话说，产品的生产速度更快，质量更好，成本可能会降低。缺点是对于加工厂来说，会造成成本议价竞争和设备竞争增加成本。 Therefore, the laser power will increase in the next few years. It will be the focus of the development of metal cutting applications. The next application in the field of high-power processing is metal welding. Because the global metal welding market demand has increased sharply in 2019, from 13% in 2018 to 18%, the reason is that high-power metal welding will be used in future new energy vehicles. The industry will have a lot of application opportunities, especially for processing applications such as the processing of battery components and systems and the welding of high-rigidity car bodies. It is estimated that there will be a lot of growth opportunities. This phenomenon can be seen from the 2019 Munich Laser Show. Many manufacturers exhibited blue laser sources for laser welding. Nunuru and Laser line also exhibited kilowatt-level blue laser sources to observe the growth of laser welding applications.

从微加工市场来看，2019年全球激光微加工市场规模约13.4亿美元，微降8.8%。目前，激光微加工最大的应用市场仍在光电半导体/PCB/显示行业，尤其是新兴的5G通信和自动驾驶汽车行业需求。市场对5G高速通信的期待，在于工业4.0智能制造产业所需的高速、实时的数据交换，电子元器件高频、紧凑。新兴技术对高频衬底、复合衬底等功率半导体的高效率、高产量加工提出了要求。此外，随着上述应用工艺的需求，对高速精密金属加工的需求也有所增加，特别是对金属模具的高速精密切割和焊接。激光微加工应用领域的另一个引人注目的产品是显示行业的引人注目的产品Mini-LED/Micro-LED，再加上OLED显示器的需求，相关工艺技术中使用的激光源也在迅速发展。正因为如此，皮秒和飞秒脉冲超快激光源已成为这一工业应用的主要激光源。带有超快激光源的传感器和精确光束控制模块的添加现在正在提供光电显示行业。高速发展解决方案。

激光向着高价值集成化和智能化发展

从激光行业和激光展会趋势来看，未来几年主要激光技术将随着5G通信、高亮度固态显示、自动驾驶汽车、新能源汽车等行业的发展发挥重要作用。因此，无论是高功率激光器还是超快激光，其切割和焊接技术将成为技术中不可或缺的一部分，也将有助于这些行业的发展。例如，用于5G/6G、汽车电子等的SiC或GaN高硬度基板的激光超精密微加工;新型电池电极或新能源汽车薄壳的精细激光焊接;即使是大功率激光切割/焊接，也能缩短钣金零件的加工时间。

从目前国际上主要的加工应用来看，激光技术不仅是工业制造领域的核心技术之一，而且也在快速发展，逐渐取代一些传统的加工技术，成为制造的对象。针对当今主要工业国家积极推进智能制造产业政策，激光光源具有高度可控性。无论是连续输出的连续波激光器还是脉冲输出的脉冲激光器，都可以通过控制方法精确地输出激光。由于这一特点，激光束可以很容易地与设备系统的控制模块集成。除了激光器高精度的加工特点外，激光加工具有广泛的应用。例如，工业制造中的雕刻、切割、焊接、表面处理等，都因为激光工艺的引入而得到了推广和升级。在人员成本、产量、产值等方面明显的加工优势，也使得相关行业对激光设备的需求更加精密多样。激光应用的另一个方向是智能制造。传感与仿真预测相结合，可与其他传统加工设备或模块串联组合。通过高速物联网连接，可以采集和传输数据和图像数据，形成大规模的智能制造生产线网络。 Although the laser source itself has a small market size, it is the core force driving the development of the next generation of manufacturing, which can change the manufacturing pattern of the overall manufacturing industry and drive the industry into a new generation of high-tech.

在工艺应用方面，激光不仅仅是激光加工工艺，而是响应技术发展和工业需求，一直在向一体化方向发展。随着工业4.0和智能制造，激光加工的智能示范工厂在世界范围内出现。目前，国际各大厂商都投入了智能激光设备的研发。例如，日本的MAZAK设备具有智能制备功能、监控功能、切割功能。通过智能化流程，提供从制备到加工到实时监控的全程智能化，提高加工质量。此外，DMG MORI还提供从规划到生产和维护的全功能解决方案。其他如三菱电机的激光设备，则导入AI辅助功能，优化加工参数，提高产品质量。德国通快在美国芝加哥创建了智能示范工厂，利用物联网将传统机床、激光多层制造设备、激光加工设备串联起来，并引入监控和传感模块，优化工艺参数，缩短从客户规格到产品生产时间的过程，展示了人、机器、自动化设备、软件的智能协作。

光学加工是精细微加工的重要工具

未来，激光加工技术将在制造业中发挥重要作用，激光可以通过高集成度传播到半导体、汽车电子、汽车电池、航空航天、医疗材料等创新和有竞争力的生产工艺。市场对高端新产品制造工艺及相应设备的需求十分迫切。

虽然激光行业也受到疫情的影响，但国际主要激光制造商也在开发新的工艺技术，以满足全球制造业未来的需求。疫情后行业复苏，将带动全球激光行业稳步复苏。因此，大多数专家对激光行业的未来发展仍持乐观态度，他们也认为激光行业将朝着高度集成化和智能化的方向发展。

面对国际产业的发展，未来台湾的装备厂商可以利用激光高价值应用整合技术，提升加工产业的加工速度与品质，以满足国内产业的需求。相应的推广方式包括:

1. 建立我国光学制造技术的自主能力:深耕创新激光源和关键元器件技术，协助国内有潜力的厂家开发高端激光源和激光关键元器件。
2. 带动机床设备行业投资和应用端产业布局引进激光技术:智能集成激光源和激光加工系统，替代国外高单价高能激光器，促进现有激光器上、中、下游倍数成长。
3. 构建光学制造产业生态链:在智能专家系统的辅助下，增强了激光智能的集成能力，将产学研的合作联系起来，提供行业技术开发，并协助制造商利用激光技术开发创新产品。