AI重构激光产业需求边界:从传统制造到智能算力核心支撑

  • 来源:华福证券
  • 发布时间:2026/07/31
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激光行业深度系列报告:AI重构需求边界,产业跃迁正当时.pdf

全球激光产业正经历从传统制造向AI制造的历史性跃迁。2025年以来,人工智能算力需求爆发为激光技术开辟全新增长极,激光设备从通用加工工具升级为智能算力核心支撑,中国激光设备市场呈现反弹态势。研究目的与核心内容本报告旨在系统梳理激光产业链全景,深度拆解AI发展带来的核心制造场景需求,为产业投资提供分析框架。报告涵盖三大核心板块:激光技术演进历程与产业周期特征、产业链价值分布与技术壁垒、AI驱动下的三大增量场景。产业链结构与价值分布激光产业链分为上游核心材料与元器件、中游激光器与成套设备、下游加工工艺与终端应用三层架构。上游包括激光晶体、特种光纤、半导体芯片材料、光学元器件等,准入门槛高,是产业基...

激光技术演进:从通用加工工具到AI制造关键使能

激光技术自20世纪诞生以来,经历了从实验室到工业应用的漫长历程。早期激光器主要服务于材料加工、通信存储、医疗美容等传统领域,行业整体景气度与制造业周期高度绑定。2024年,受房地产下行连锁影响,激光切割成套设备市场出现收缩,部分细分领域销售收入首次下滑,行业洗牌明显加速,新增企业数量同比大幅下降。

2025年以来,人工智能在全球的强劲发展势头为激光产业注入全新动能。激光技术正从传统的切割、焊接、打标等通用加工场景,向集成电路、半导体材料等微加工领域快速拓展。中国激光设备市场增长呈现三大核心动力:AI催动的数据中心与高速通信需求、消费级激光产品放量,以及进口替代加速。随着AI算力需求爆发,数据中心光模块需求激增,CPO(共封装光学)、CW激光器(连续波激光器)等高端产品订单持续增长,激光产业正经历从"制造工具"向"智能算力核心支撑"的范式跃迁。

产业链全景:中上游价值量集中,技术壁垒显著

激光产业是以激光技术为核心,涵盖材料研发、器件制造、系统集成及终端应用的综合性高科技产业。产业链上游为半导体原材料、高端装备及生产辅料,用于制造激光芯片、光电器件等核心元器件,准入门槛较高,是产业基石。中游利用上游芯片及器件作为泵浦源,进行各类激光器的制造与销售,其中半导体激光器泵浦源作为核心器件,在各类工业激光器中占总成本的比例较高。下游则涵盖工业加工装备、激光雷达、光通信、医疗美容等应用领域。

从市场结构看,激光切割设备是我国激光加工设备最大的细分领域。激光器作为激光设备的"心脏",其性能直接决定加工精度与效率。固体激光器与光纤激光器为当前市场主流,半导体激光器则作为二者的泵浦源,为激光增益介质提供能量。光学谐振腔是激光器的核心技术之一,通过提供光学正反馈及对光进行"筛选"和"整形",使系统从简单放大器质变为自我维持的"光振荡器"。

AI核心制造场景一:PCB钻孔技术升级

PCB钻孔工序是激光在AI制造中的关键应用场景之一。钻孔工艺分为机械钻孔和激光钻孔,前者通过数控技术控制高速旋转钻头实现加工,后者则利用高能量密度激光束加热、溶解、烧蚀局部材料形成微孔。一般而言,通孔多采用机械钻孔,而盲孔和埋孔更适合激光钻孔工艺。

随着智能终端、5G及云计算等产业持续发展,PCB导线越来越细、导通孔越来越小且数量激增,传统机械钻孔面对微盲孔需求基本无能为力。激光钻孔机凭借超微孔、高精度、无应力、高稳定性等优势,成为PCB盲埋孔与HDI工艺的核心设备。当前PCB行业中,UV激光钻孔机主要用于软板钻孔及微孔直径较小的场景,CO₂激光钻孔机则用于硬板钻孔及微通孔直径较大的场景,超快激光钻孔机作为辅助技术正逐步拓展应用空间。

激光钻孔技术持续演进,更高功率绿光激光可提升铜材加工效率,多光束并行加工可将效率提升数倍,AI自适应控制则有助于提升加工良率。长远来看,更智能、更高效的激光加工正逐步走向市场。

AI核心制造场景二:玻璃基板TGV通孔技术突破

随着AI芯片、CPO光模块、射频MEMS等领域算力需求猛增,传统有机基板在信号损耗、平整度、热膨胀匹配等方面日益逼近物理极限。玻璃基板凭借其优异的高频特性、尺寸稳定性和高互连密度潜力,已成为产业共识性的下一代封装基材。全球半导体先进封装正加速向玻璃基板演进,英特尔、三星、台积电等头部企业纷纷加码布局。

玻璃基板的核心工艺之一是制备TGV(玻璃通孔),该技术要求在超薄玻璃上实现批量的垂直互连孔道。由于玻璃本质上是非晶态无机脆性材料,常规PCB加工工艺难以直接迁移。TGV目前主流的成孔技术路线包括喷砂法、光敏玻璃法、聚焦放电法、等离子体刻蚀法、激光烧蚀法等,其中激光诱导深度刻蚀(LIDE)和直接激光烧蚀技术是目前的主流技术。

LIDE技术采用"先改性、后刻蚀"的两步法工艺,首先使用超快激光器在玻璃内部形成微小连续的改性区域,随后将基板浸入化学蚀刻液中,利用改性区域远高于未改性区域的蚀刻速率精确形成通孔。该技术在加工精度与产出效率之间取得平衡,已成为2.5D/3D高级封装的首选方案。未来技术突破点将聚焦于大尺寸基板上的多头激光并行改性技术,以进一步提升产出效率。

AI核心制造场景三:光通信激光器与光模块

光模块是AI投资中网络端的重要环节,在全球算力投资持续背景下,AI成为光模块数通市场的核心增长动力。光模块中的光器件主要包括TOSA(光发射器件)及ROSA(光接收器件),其中激光器是TOSA最重要的组件。光器件是价值量最集中、技术壁垒最高的环节,其性能直接决定光模块的带宽与功耗表现。

随着数据速率提升,单个光模块功耗呈线性增长,推动光器件向更靠近ASIC的方向集成,形成CPO(共封装光学)和LPO(线性光子光学)两类主流解决方案。CPO将交换ASIC芯片和硅光引擎在同一高速主板上协同封装,可缩短距离、降低功耗、减少尺寸并提高效率;LPO则摒弃传统DSP芯片,采用线性模拟技术直接驱动光电器件,实现信号传输简化与能效优化。

硅光技术基于硅和硅基衬底材料,利用现有CMOS工艺进行光器件开发和集成,在峰值速度、能耗、成本等方面均具有良好表现,是光模块未来的重要发展方向之一。硅光方案中,激光器芯片仅作为外置光源,硅基芯片承担速率调制功能,需将激光器芯片发射的光源耦合至硅基材料中。未来,硅光技术有望结合CPO进一步降本降能耗,成为CPO的主要发展路径。

产业格局与展望

全球激光设备市场持续扩张,中国市场占据全球份额过半。2025年全球激光设备市场销售收入约达240亿美元,中国激光设备市场销售收入为958亿元,呈现反弹趋势。在个性化消费与情绪价值驱动下,全球消费级激光设备市场迎来爆发式增长;新能源汽车和船舶制造行业维持景气,锂电和光伏等激光制造设备已从下滑中缓过神来。

从产业链价值分布看,中上游环节价值量占比高、技术壁垒显著。上游光芯片、光学元器件等领域,源杰科技、长光华芯、仕佳光子、光迅科技等企业已形成技术积累;中游激光器领域,锐科激光、杰普特、英诺激光、德龙激光等公司在不同技术路线各有侧重;下游设备领域,大族激光、华工科技、大族数控、帝尔激光、联赢激光、海目星、亚威股份等企业覆盖工业加工、PCB设备、光伏、锂电等多元场景。

编辑:流星雨
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