• 功能特点

  中国,武汉东,光谷未来科技城,一块占地面积66.8平方公里的土地上,汇集了3家已上市和1家拟上市激光类企业,它们还串起周边上下游近300家企业,形成了中国目前产业链最全、企业数量最多的激光产业集群。

  “对比其他产业集群,中国光谷(东湖高新区)激光产业集群是以原始创新的集群式发展为特色的,”10月28日,武汉未来科技城建设管理办公室副主任陈华奋对21世纪经济报道记者介绍,东湖高新区激光产业集群以自主创新为源头,通过科技成果转化的模式,逐步形成了当下的产业规模。而地处光谷的华中科技大学,更被业内视为中国激光产业的“黄埔军校”,“在全国激光产业相关科研机构中,几乎每个机构都有来自于武汉华中科技大学的学生。”

  这种独特的发展模式下,“武汉被业内称为中国激光产业的发源地。”湖北省激光行业协会秘书长童吉山如此表示。

  50年的发展历程,让东湖高新区为代表的华中激光产业破茧而出,推动着中国激光产业从无到有,完成部分产品的国产化激,特别是在激光装备领域,甚至完成反转,在全球激光应用市场占据庞大市场份额。而在中国激光产业版图中,已然形成以中低功率激光加工设备为主的珠三角、以高功率激光切割焊接设备为主的长三角、以高功率激光熔覆设备和固态激光器件为主的环渤海,和覆盖高、中、低功率各类气态、固态和光纤激光企业,涉足激光器、工业激光加工设备、医疗激光设备等领域,且以自主研发为核心竞争力的华中地区,共计四个激光产业集群。

  当下,面对着激光器应用的范围正在量变级的扩大,中国激光产业也因技术更迭,面临重新洗牌。而在中国经济发展格局中,国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局下,以往身处“内陆”的东湖高新区激光产业集群,在这场变革中,将迎来新的发展机遇。

  从目前的产业格局上来说,东湖高新区激光产业集群最缺一个百亿级的龙头企业。但走出了原始创新的沉淀和寂寞期,培育出系列拥有核心技术的企业质量更佳、抗市场风险能力更强,在未来的市场格局中,竞争力更强,将能快速弥补这一短板。而在沿海城市,拥有成熟应用市场的其他产业集群,也在应用端逐步精细化和个性化的市场需求下,推动着中国激光产业进入另一轮生长周期。

  上世纪七十年代初,“激光”这个新名词在华中地区鲜有人知,为搞懂这个名词,时任华中理工学院校长朱九思决定成立“激光教研组”,这是武汉激光产业的源头。1971年,华中工学院(时称,现更名为华中科技大学)以李再光为首的激光教研组确定了研究方向——面向工业应用的激光器研发,武汉激光产业从原始创新为切口,自此起步。

  “相较于全国其他激光产业集群,湖北激光企业大都从科研端做起,大多数产品都通过科技成果转化而来,”陈华奋介绍,武汉创新创业氛围比较浓厚,企业创立后,培育出细分领域人才,人才再出去创业,如藤蔓一样,孵化出当前全国数量最多的激光产业集群。

  这种特点并非毫无根据。翻开湖北激光产业的“年历”,诸多业内第一在此研发成功:国内首台光纤飞秒激光器、国内首台万瓦连续光纤激光器、国内首次突破1.5微米光纤放大器技术、国内第一部光纤激光器行业标准、国内激光产品类的首个国际标准等等,每一次的研发成功,都是中国激光产业在追赶国际先进水平的一大步,也是湖北激光研发力量实现产业化的一大步。

  “每一次的国产化,都经历了无数次的失败。”华工激光总经理邓家科回忆,在2005年以前的中国激光产业,仅有最基础的打标机这一产品,可与国外产品放在一起“说一说”,还不能谈竞争。长期面临中国激光产品的进口垄断,成为中国激光产业难以真正成长起来的根源。

  2000年,华工科技(华工激光母公司)战略性收购国际知名激光切割机制造商澳大利亚ACS公司,并组建成立了HG-Farley LaserLab公司(澳洲法利莱公司),“除了企业走出去战略外,更重要的是,我们想学习国外先进的激光切割技术。”但尽管已经拥有公司的控股权,核心技术依然被封锁,无法被引入国内。“核心技术依然还是要自主研发”,形成这样的认识后,华工激光加速研发自己的核心产品。

  记得第一台自主知识产权的打标机被研发出来后,产品测试是最大的问题,“与其他产品不同,激光类产品只有在应用中,才能知道问题在哪里,但国产品牌无人认知,没有人购买,也就没有人应用,产品要想通过市场测试,太难了。”邓家科说,当时的华科系领导层,要求产品在自己体系内先用,“无论好用还是不好用,都必须用自己的产品。”

  顶着有悖市场规律的操作的“非议”,才最终让这台打标机完成了多次的测试,最终成功应用。

  “政产学研用”的融合也是湖北激光产业成长至今的“法宝”之一。邓家科记得,为了快速突破中国激光产业被进口厂商卡脖子的局面,2006年,湖北省、武汉市和高新区三级政府,在十三五期间,与企业共同筹集1.8亿元,推动华工科技(华工激光母公司)六个重大专项立项,项目研究范围则从源头激光器到激光成套加工设备实现全覆盖。

  在合力推动下,华工科技自主创新的大功率激光器及应用分技术和半导体材料激光精密制造装备等方面,成为国内市场佼佼者,甚至在海外市场崭露头角。

  而在这种模式下,如同华工科技一样的其他激光类企业,也逐步走出漫长的研发周期,开启产业化和集群化发展之路。

  “华中地区激光产业的另一优势在于人才。”童吉山也表示,华中科技大学(原华中工学院)在国内第一个创办激光专业,中国激光专业第一批毕业生基本从武汉毕业,并在几十年里,源源不断为全国输送激光人才,华中科大激光专业累计向全国培育4000多名人才。此外,武汉大学、武汉理工大学等院校均也开设激光专业,武汉的激光人才数量位列全国第一。这种人才优势,还吸引很多外地企业来到中国光谷建立研发中心。

  “目前,湖北实现了较高的激光产业密度。如果将配套企业计算在内,就有1000多家。”童吉山介绍,从上游从事元器件生产,中游做激光器或激光光源,下游生产整机设备。而相比于全国其他激光产业集群,东湖高新区激光产业集群在中游、下游激光产业具备明显优势。除国内第二大整机设备生产企业华工科技外,生产激光器的代表企业锐科激光(300747.SZ),是全国最大的激光器生产企业,目前,在中小功率光纤激光器方面,锐科激光已实现了90%以上的国产化。此外,锐科激光与华工科技参与制定我国激光产品类首个国际标准“工业用光纤激光器参数要求和测试方法”。

  不过,对比市场规模庞大的其他三个产业集群,早期东湖高新区激光产业的规模效应相对较弱。剖析这段历史,这也是科研驱动的集群发展模式的早期特点之一。

  身处内陆,在中国改革开放的经济格局中,光谷激光企业在应用市场上,相对资源薄弱。“活跃的资本市场快速推动相关激光企业发展。在融资方面,早期珠三角企业更易获得资金,目前,武汉在这一方面有所改善。”童吉山指出。

  武汉中国光谷激光行业协会会长朱晓同样表示,“在融资方面,武汉激光对比珠三角等地区尚存距离,导致企业只能依靠自身力量,发展速度相对不快。”

  “其次,华中地区市场应用也不足,”童吉山还表示,激光究其本质是一个工具,要被运用于各种工业制造之中。而市场决定规模,珠三角、长三角的市场广阔,制造业较为发达,对激光的需求更大,当地激光企业能拿到大量订单。武汉企业在其他应用市场势必缺乏竞争力。且沿海地区善于抓住商业机会的思维发挥了一定作用,反之,武汉早期的创业者以科研人员居多。

  在当下格局中,武汉激光企业大都拥有自主知识产权,且企业聚焦于细分领域,核心竞争力强。陈华奋则认为,这类企业抗风险能力更强,走过研发周期后,能快速形成爆发力,且后劲很足。

  这种看法也在市场得到认证,在武汉新一批成长起来的规模在20-30亿元的企业中,大都是在几年间快速成长起来的。陈华奋表示,东湖高新区目前也在考虑通过资本的方式,推动“链主型”的龙头企业与规模较小企业的并购、重组,在短时间内迅速提升企业规模,在这方面,相关标的企业的资质都较为良好,企业之间也较为熟悉,将能快速提高区域内企业的集中度。

  东湖高新区其作为湖北省派出机构,区别于传统政府管理部门,其使命则是承接国家各类政策的落地,“身处内陆,对比其他沿海城市,早期的我们资源相对更少,”陈奋华坦言,为此,对激光产业的扶持,除了传统的政策、资金等扶持外,在引导上会集中力量办事,“一般会在3年左右只专注于1-2个细分方向的研究和转化扶持和引导,这也让东湖高新区激光产业的激光产业发展相对细分化,但每一细分领域大都是行业内的隐形冠军。帝尔激光的PERC太阳能电池片激光掺杂和消融设备产品,在全球市场占有率第一。”

  在湖北激光产业摸索前行的路上,海外制造业转场下的其他三个激光产业集群,也快速发展。中国激光产业在科研和市场的双轨驱动中,快速成长。

  “中国激光产业真正规模化发展,大概是最近10年成长起来的,”邓家科说,中国激光产品技术中,核心光源是其间技术门槛最高、研发难度最大的关键产品,但这一领域,中国长期受制于人。2007年,中国首台国产光纤激光器诞生,实现了国产光纤激光器从无到有的突破,彻底打破了国外垄断的局面。国内激光企业也加速布局全产业链,研制工业级光纤激光器及紫外激光器。革命性突破是在2015年前后,“当时,国产高功率光纤激光器的核心光源研发成功,此后,中国高功率激光器以每年一次变革的速度,快速迭代。”

  “核心光源突破后,国产激光器应用场景快速扩大,”邓家科说,从微观层面来说,诸如3C方面的精密加工,从宏观方面来说,从诸如大型切割光源等,以前在各个领域应用的等离子、高压切割等产品逐步被激光装备取代。中国激光产业格局中,迎来了逐步国产化的开始。

  这种突破还让中国企业逐步参与国际竞争。2015年,中国首台5拍瓦(1拍瓦=1千万亿瓦)超强超短激光装置在中科院上海光机所研制成功,这是当时国际最高峰值功率的激光放大系统。

  科研突破的同时,中国市场激光产业规模提速。资料显示,自2010年以来,中国激光产业进入快速发展期,华金证券一份研报显示,根据《中国激光产业发展报告》,2020 年中国激光设备市场规模为 692 亿元,2010-2020年CAGR 约21.7%。中国是全球最大激光市场,按照2020 年激光加工设备销售额和当年平均汇率计算,2020年全球激光加工设备市场规模为1200 亿元,中国激光加工设备在全球的市场份额约为36%。

  在激光产业链上,上游是利用半导体材料、高端装备以及相关的生产辅料制造的激光芯片、光电器件等,是激光产业的基石。产业链中游是利用上游激光芯片及光电器件、模组、光学元件等进行各类激光器的制造与销售。下游为激光设备集成商,产品最终应用于先进制造、医疗健康、科学研究、汽车应用、信息技术、光通信、光存储等众多领域。激光是制造业的“一把刀”,随着技术成熟、成本下降,能够为传统制造业带来革命性变化,也是中国智能制造中最强的助攻。

  武汉中国光谷激光行业协会会长朱晓认为,当前激光技术在传统产业渗透率还有待提升。“以激光切割机为例,一方面,供给不足,激光产业的产能还不够,规模需要提高,而这涉及人才队伍、供应链、资金、场地等多方面问题。另一方面,需求不足,传统厂商的旧设备使用年限未满,尚不需要升级新设备。”

  童吉山则表示,激光渗透率的增长速度取决于激光产品的成本下降。近几年,随着技术的国产化,成本下降,激光产品逐渐得到市场青睐。未来5到10年,中国的激光市场将迎来爆发式的增长。“激光产业的发展受制造业的景气程度影响,如果制造业发展平稳,激光产业仍会增长,只是增长速度放缓。而经济疲软,会影响部分订单,但刚性需求仍需要被满足,比如医疗行业。”

  “但这方面仍需要去不断渗透。传统的从业人员需要消化相关技术,市场的认可需要一定时间。武汉的激光产业与汽车产业、医疗产业已经在进行联动,虽然目前激光产业规模逊色于其他大型产业,但其结合能力较强。如汽车制造的高功率焊接,正在从传统型焊接转向激光焊接。”湖北省激光学会副理事长、武汉光电国家研究中心激光与太赫兹实验室主任熊伟教授如此表示。

  随着应用市场的扩张,中国激光产业还将快速扩容。邓家科指出,“当前,中国激光技术与GDP的贴合度低于20%,而美国、德国基本达到50%、40%。”多项研究机构数据显示,在未来的发展中,中国激光产业还将有数千亿美元的市场空间待挖掘。

  “激光产业是一个融合了光、机、电、软件等多学科交叉的领域,”邓家科认为,中国花了几年走别国走了几十年的路,未来的市场需求更加细分和智能。

  这也意味着技术的迭代和市场的竞争更加激烈。当前,随着双循环战略的推进,湖北的地理位置优势,给与湖北激光产业许多扬长补短的先机。

  熊伟认为,“当下,在技术方面,华中地区的龙头企业聚焦于高功率、超快激光器方向发展,符合国际发展潮流。但若能发展出各自的特点,会更具备竞争优势。此外,政府方面对武汉的激光产业愈加重视,相信近期将会针对激光产业出台有利政策。”

  事实上,目前,武汉正在打造的“965”产业集群(9大支柱产业、6大战略新兴产业、5大未来产业),激光产业作为新型战略型产业被包括在内。湖北《光谷科技创新大走廊发展战略规划(2021-2035年)》中也明确,将推动光电技术泛在化、融合化、智能化发展,强化光通信、激光优势领域领跑地位。突破特种激光材料,发展高功率窄线宽光纤激光器、量子点激光器、碟片激光器等激光器,重点突破精细激光加工设备、硬脆材料激光加工设备等产品。

  自主创新往往意味着一段漫长的培育期和一段缺乏经济收入的贫乏。“其间,无论是政府,还是企业,都经历了各种困难,也面临各种短期利益的诱惑,”陈华奋表示,高新区和企业坚守自主创新,一路沉淀,如今的事实证明,不断打磨技术、将核心技术掌握在自己手中的路是正确的,符合国家战略发展方向,也符合当下和未来的经济规律。

相关产品