(报告出品方/分析师:长江证券赵智勇臧雄曹小敏)
金橙子:振镜控制系统隐形冠军
国内激光振镜控制系统龙头,产品下游应用广阔
公司是国内领先的激光加工控制系统企业,主营激光加工设备运动控制系统的研发与销售,并能为不同激光加工场景提供综合解决方案和技术服务。
公司发展十余载,始终围绕激光加工控制领域开展生产经营:
年公司成立,推出初代激光加工控制系统,开发了振镜控制技术以及矢量文件支持;
年,公司推出首台激光调阻设备TSD,广泛适用于压力传感器、电流传感器等产品的激光修调;
年,公司推出第三代激光加工控制系统EZCAD3,并开发用于FPC切割及SMT、ITO模加工等精密加工领域的宙斯系统;
年,公司研发出首代2D扫描振镜产品,并逐步推出3D扫描振镜产品;
年,紧随高端制造加工柔性化、智能化的发展趋势,公司开发海格力斯系统,可用于复杂曲面、大尺寸工件,以及5G天线、滤波器调谐等多种先进制造领域;
年,公司相继推出基于伺服平台的激光切割加工系统、振镜焊接应用的激光加工控制卡、基于网络接口的激光加工系统、智能工厂系统;年,公司在科创板上市。
公司主要产品之一激光加工控制系统,是激光加工设备的“核心控制大脑”,既是激光加工设备能够工作运转的运动控制操控系统,也是决定设备加工精密水平、加工速率、自动化水平等加工能力的关键控制中心。
公司已具备以高精密振镜控制、伺服电机控制等主流激光控制技术路线的激光控制系统产品,下游可覆盖激光标刻、激光切割、激光焊接、激光清洗等多种场景,应用领域可覆盖能源、航空航天、锂电、光伏、医疗、电子、脆性材料、汽车和包装等,市场应用广阔。
激光加工控制系统贡献主要收入
目前,公司主要产品包括激光加工控制系统、激光系统集成硬件及激光精密加工设备等。激光加工控制系统以运动控制软件为核心,与运动控制卡组合使用,是激光加工设备自动化控制的核心数控系统,公司产品以激光振镜加工控制系统为主。此外,公司控股子公司苏州捷恩泰也在进行高精密振镜电机的研发。
公司激光加工控制系统为功能丰富的标准化控制系统产品。
经过多年的研发和大量应用验证,公司控制系统产品已集成丰富的工艺及功能,可以适用于多种激光加工应用场景。
公司激光系统集成硬件产品包括自主生产振镜及其他外购硬件,该类产品客户为激光加工设备厂商,通常为公司控制系统客户。部分设备商客户基于自身业务经营资源及生产效率的考虑,选择向上游如公司等具备相应能力的系统供应商采购集成硬件。
公司产品销售采取直销模式。直销模式包括公司直接与设备厂商签订合同实现销售的业务模式,以及少部分业务通过与贸易商签订买断式销售合同,并由其销售给最终客户。
从业务结构来看,公司收入主要来自激光加工控制系统。年,激光加工控制系统收入占比约为72.6%,激光系统集成硬件占比约19.6%,激光精密加工设备占比约7.3%。H1,激光加工控制系统收入占比进一步提高至75.9%。
股权结构集中,技术基因纯正
公司股权结构集中,实际控制人可对公司经营发展产生决定性影响。上市后,马会文、吕文杰、邱勇和程鹏合计直接持有公司50.23%股权,并通过可瑞资、精诚至控制公司11.71%股权(四人仅持有精诚至7.00%+7.37%+3.68%+3.68%=21.73%股权,所以四人通过可瑞资、精诚至控制公司10.25%+21.73%×6.72%=11.71%股权),四人合计控制公司61.94%股权,并已签订《一致行动协议》,为公司的控股股东和实际控制人。
在业务布局方面,公司通过投资华日激光布局超快激光器协同领域,通过和日本合作伙伴TechnohandsCo.,Ltd合资成立苏州捷恩泰布局高精密振镜电机,逐步完善公司软硬件产品布局,加强业务协同性,有利于公司为客户提供优质解决方案产品。
公司创始团队具有相关技术背景,四名联合创始人均来自高校相关学科。
年,马会文、吕文杰、邱勇和程鹏创立公司,四人学历背景分别为通信与电子系统专业硕士、控制理论与控制工程专业硕士、机电一体化专业本科和信息与通信工程专业硕士,技术背景鲜明,对激光控制系统的底层技术理解深厚,有助于公司把握产业发展趋势。
公司于年设立精诚至,主要作为公司员工持股平台,通过平台份额转让或增资的形式实施股权激励。截至年12月31日,已有23名合伙人合计出资万元持有精诚至份额。
激光加工渗透率提升,公司业绩快速增长
我国制造业转型升级趋势下,激光加工控制技术持续发展、激光器等配件国产化率提升,使得激光加工在众多行业的渗透率提升,且应用场景不断拓宽。受益于此,公司业绩实现快速增长。
-年,公司营业收入由0.70亿元增至2.03亿元,CAGR达42.81%;归母净利润由0.17亿元增至0.53亿元,CAGR达45.21%。
公司毛利率保持高位水平,规模效应下净利率迎来修复。
-年,公司毛利率维持在60%+的高位水平。年公司销售规模上升、费用支出增长,拖累净利率水平;年以来,公司规模效应逐步显现,期间费用率大幅降低,净利率迎来修复,年公司净利率为25.95%,较年提升8.58pct。
分产品看毛利率:激光加工控制系统年的毛利率为72.0%(成本中包含运费),整体维持高位;激光系统集成软件和激光精密加工设备毛利率有所波动,主要系毛利率偏低的激光器产品销售占比提升、推广振镜新产品、毛利率相对偏低的定制化激光加工设备销售占比提升等因素所致。
受益下游需求提升,激光设备快速发展
激光优势突出,下游应用以工业加工为主
激光加工是利用高强度的激光束,经光学系统聚焦后,通过激光束与加工工件的相对运动来实现对材料(包括金属与非金属)进行加工的一门技术,广泛地应用于切割、蚀刻、焊接及精细微处理等诸多工业生产领域。
激光加工具有加工对象广、变形小、精度高、能耗低、公害小、远距离加工、自动化加工等显著特点,能够较好地处理传统工艺方法较难处理的硬度大、熔点高的材料,目前已成为一种新型制造技术和手段,被誉为“永不磨损的万能加工工具”。
激光可应用领域较多,工业、商业、科研、医疗、军事等均有应用,以工业应用为主,年,工业领域激光设备销售收入为.1亿元,占全市场销售收入的比重为62.53%,我国激光设备市场规模还将继续增长,其中工业用激光设备依旧是最为主要的增长点。
激光加工设备是实现激光加工的工具,中国目前拥有完整的激光产业链,从零部件到设备,从激光器到系统,以及巨大的最终用户市场。年我国激光设备市场规模约为亿元,同比+18.6%,-年复合增速达15.5%。
按下游的使用功能分类,工业激光设备主要可用于切割、焊接、打标、半导体、精加工等,逐步代替传统的机械切割、金属模具钢蚀刻、喷码印刷工艺等。其中,切割应用占比最高,年激光切割占比约40%,激光焊接占比约14%,激光打标占比约13%。
激光切割的应用领域根据功率进行划分,其中低功率激光切割设备多用于3C行业、光伏等专用领域,中高功率激光切割设备多用于五金、家电、机箱机柜、航空航天、轨道交通、汽车等通用制造,对传统切割设备的替代空间广阔。
激光焊接受益于激光技术进步和激光器价格下降,在各行业渗透率不断提高,同时激光焊接设备下游应用的新能源汽车、锂电池、显示面板,手机消费电子等领域需求旺盛,推动了国内激光焊接设备市场规模快速增长。年我国激光焊接设备出货量为0.20万台,年我国激光焊接设备出货量增长至4.79万台。
激光打标机进入门槛较低,行业参与者较多,应用成熟。随着上游CO2激光器、光纤激光器市场国产化程度提高且竞争加剧,引致激光标刻设备价格下跌,成本下降有利于下游应用领域进一步拓展;同时随着5G通信产业发展和新能源汽车快速发展,全球消费电子、家居、汽车产业及物联网等产业对激光标刻设备的需求将会进一步释放,激光标刻设备在多个行业的渗透率将提高。
高精度、柔性化需求驱动,精细加工方兴未艾
一方面,随着激光加工设备的不断发展,对激光加工的性能要求日趋提高,未来,激光加工将向高精度的方向发展。
另一方面,为适应下游用户对产品的个性化需求,及时对供应链的变化做出反应,实现以消费者为导向的柔性化加工,激光加工设备需要具备多功能和高适应性,具有随产品变化而加工不同原材料的能力、随加工对象不同而确定相应的工艺流程的能力、随新需求的产生而扩展系统模块的能力。
在精细微加工领域,激光具备切割质量好、切割效率高、切割速度快、非接触式切割、材料损伤小等特点。
近年来,随着全球制造业逐步向精细化、智能化的方向发展,激光加工设备开始从航空航天、机械制造、动力能源等传统宏观加工领域逐步渗透到显示面板、消费电子、集成电路等精细微制造领域,极大地推动了相关产业的发展和进步。
在未来,随着全球制造业升级的不断加快,新的生产需求和应用场景也将不断出现,激光加工设备的技术水平及应用领域也将得到进一步的发展。
行业拓展+技术迭代,激光设备需求有望持续高增
下游行业快速拓展,新能源或将成新增长极根据大族激光可转债说明书,激光加工设备在年之前的下游主要为电子产品制造、汽车制造、金属加工、精密仪器、建材、纺织服装、印刷包装等行业。
近年来光伏和锂电成为激光加工的重要应用领域,例如在光伏行业中可用于薄膜电池的激光划线、晶硅电池的开膜、掺杂、激光切割、激光打孔、激光刻边等;在锂电行业可用于电极材料激光切割、极耳激光切割和三维结构电极的激光制备等。
在光伏行业,激光主要有以下应用:
1)排列划线。以这种方式连接太阳能电池降低了存储成本,让每块组件的电池串排列更整齐、紧凑;
2)切割硅片。用激光来划片切割硅片是目前较为先进的,它使用精度高、而且重复精度也高、工作稳定、速度快、操作简单、维修方便;
3)电池边缘钝化。传统工艺使用等离子处理边缘绝缘,但用到的蚀刻化学品昂贵且对环境有害。采用具有高能量和高功率的激光器可以快速钝化电池片边缘并防止过多的功率损耗。有了激光成型的凹槽,太阳能电池漏电流造成的能量损失大大降低,从传统化学蚀刻工艺损失的10-15%降低到激光技术的2-3%损失;
4)硅片标记。在不影响硅片导电性的情况下对硅片进行标记,可帮助制造商跟进其太阳能供应链并确保质量稳定;
5)薄膜烧蚀。薄膜太阳能电池依靠气相沉积和划片技术选择性烧蚀某些层以实现电隔离,使用具有高重复性的高质量激光束可将沉积好的光伏材料烧蚀到基础玻璃板上,而不损坏下方的玻璃。
在锂电行业,目前,MOPA激光器(采用主振荡器加功率放大器构造)在电芯制造过程中的应用已涵盖前段制片、中段焊接以及后段模组pack封装等核心工序环节,主要涉及切割、焊接、清洁及打码等,未来对于电池回收拆解也有望发挥重要作用。
激光技术持续发展,超快激光将成激光产业未来趋势
近两年3C应用驱动了纳秒紫外激光器和超快激光器快速发展,新能源材料加工、脆薄性材料加工、半导体制造等领域也成为近年激光市场最突出的增长点。
随着5G通讯和智能手机的发展,越来越多的柔性屏、柔性电路等脆薄性材料被广泛应用于手机和智能终端的制造,超快激光微纳加工技术将应用于脆薄性材料加工及芯片加工。
当前普遍采用传统的机床磨削加工,该加工方式效率较低,污染情况较重,材料消耗偏大,产品良品率低,同时需要大量人员进行操作。
随着皮秒、飞秒等超快激光器的逐步成熟和产业化,激光将更广泛地应用于全面屏、陶瓷、金属、合金等材料的精密加工,支撑我国消费电子、新能源、高端制造等产业的发展。
近年来紫外激光和超快激光器销售数量维持高增,进一步说明激光精细加工发展迅速。
根据《中国激光产业发展报告》,年纳秒紫外激光器销量达台,同比+20.0%,-年销量CAGR达41.5%。
年国产皮秒飞秒超快激光器销量达台,同比+52.2%,-年销量CAGR达.8%。从输出功率上来看,国产纳秒紫外激光器和皮飞秒超快激光器也从早期的3-5W提高到了目前的30-40W,逐步向世界先进水平靠拢。
控制系统核心部件,直接受益下游需求增长
激光加工核心分为两大模块,一是光源角度,主要是激光器等硬件;二是软控方面,如控制系统。从功能实现角度来看,激光器决定是否能加工,激光控制系统决定激光加工能否做好。具体而言,具体加工场景是否能够适用激光加工主要决定于激光器的种类及性能,而激光加工的品质及效率决定于控制系统的控制技术水平。
运动控制系统作为设备的“大脑”,决定了设备的精度、效率,是不同品牌设备形成差异化的重要环节,是自动化机械的核心。根据公司招股说明书,全球运动控制市场规模在年达亿美元,同比增长5.1%。
早期的运动控制系统由数字逻辑电路构成,随着微电子和计算机技术的发展,现在已经被计算机软件取代。
运动控制系统组成部分包括控制器、功率放大器与变换装置、电动机、负载及传感器等。控制器下达指令,驱动器驱动电极旋转,传感器经信号处理将电极实时信息反馈给控制器,控制器进行实时调整,保证整个系统稳定运转。
根据运动控制的技术路线不同,激光加工系统可以分为两种:X-Y平面运动激光系统和振镜激光系统,分别使用伺服电机控制系统和激光振镜控制系统。不同的控制系统的主要差异在于激光作业输出的路径控制方式不同。其中,振镜控制主要通过振镜摆动来控制激光的出光路径及加工速度,而伺服电机控制主要通过激光头的运动来控制激光的作业输出。
伺服控制系统适用于宏观加工场景,激光切割为主要应用。
以激光切割为例,国内激光加工技术在机床结构上主要使用传统的X-Y运动平台,在机床运动激光移动系统中聚焦镜安装在Y轴上,激光器发射出激光束通过光纤传输到聚焦镜中,然后通过操作计算机控制聚焦镜运动,使聚焦后的激光束在X-Y平面内运动实现扫描。但是这种扫描方式存在着诸多缺点,比如:扫描效率慢、控制性差、精度低、机械系统磨损严重、使用寿命短等。因此,X-Y平面运动激光系统应用只适合高功率的激光切割或拼焊。
振镜激光系统的组成包括激光器、Y振镜、X振镜、伺服电机。
激光器发射激光束,激光束经过X振镜及Y振镜后,到达指定平面。振镜的转动是由电机的转动带动,振镜偏转角度不同,进而实现激光在扫描平面上的图形扫描。相比于X-Y平面运动激光系统,振镜激光控制系统具有更明显的优势,如扫描速度快、位置精度高、噪音小、与加工表面非直接接触等。
振镜控制系统更适用于精密加工场景。
振镜扫描的原理是通过给振镜供电,使电机轴转到从而带动镜片偏转,进而使稳定的激光光束通过镜面反射投射至扫描平面,根据镜片的不断偏转,即可显示出各种图案或者文字组。
从应用场景角度看,在精密加工领域,由于振镜控制可以达到0.5μm-10μm之间的精度,而伺服电机控制一般达到50μm的控制效果,使用伺服控制系统无法达到要求,故精密加工一般采取振镜控制系统。
高精度、柔性化激光加工方兴未艾,助推振镜控制系统高速发展
高精密振镜控制系统由于控制对象为振镜电机,主要适用于小幅面、精密加工领域,除激光焊接、清洗等需要大功率激光器以外,主要适用的激光器功率集中在1.5KW以内。
基于激光加工控制系统与激光器主要按照1:1比例配套激光加工设备,故选取年度激光器出货数量测算市场规模。
根据《中国激光产业发展报告》,年1.5KW及以下功率的光纤激光器出货量为15.50万台,按照报告中统计光纤激光器占各类激光器市场65%的市场份额测算,年1.5KW及以下激光器的出货量为23.85万台,据此估算年振镜控制系统的销售数量约为23.85万套。
在高端应用领域,目前主要由德国Scaps、德国Scanlab等国际厂商主导,我国高端振镜控制系统的国产化率仅15%左右。其中高端应用领域主要指在高速、高精、复杂工艺方面具有较高要求的应用,如晶圆切割、光伏划片、远程焊接领域、玻璃薄膜精细去除、航空航天工业激光熔覆、PCB加工领域、半导体阻值修刻等。
经过近年来国内供应商的快速发展,在中低端振镜控制系统领域已经基本实现国产化。在国内激光振镜控制系统细分领域,目前金橙子已经形成龙头地位,国内市场占有率32.29%,位于行业第一。
由于标准功能控制系统产品当前生产工艺成熟、稳定,相关盗版软件的市占率超过40%。相比德国Scaps、德国Scanlab等国际厂商,公司在机器人和3D振镜联动加工技术、大幅面拼接控制结束、实时光束波动便宜补偿技术、激光熔覆等技术方面尚存在一定差距,在高端应用领域仍有较大的市场提升空间。
立足高精密加工,持续拓展业务边界
振镜控制系统技术优势突出,集成化商业模式逐步完善
公司产品下游应用涵盖打标、切割、焊接等多个环节,主要集中于微加工领域,如3C占比约为62%,电气仪表占比约为12%,均为对精密加工要求较高的行业。
公司激光加工控制系统为自主研发,并非改良型软件产品。激光加工控制系统以控制软件为核心,其产品的生产环节主要包括控制卡的烧录等环节,而整套产品的技术难度主要集中在软件技术及控制算法的研发及突破方面。
目前公司的激光加工控制系统销量呈现快速增长态势,成为公司业绩增长的主要引擎。
年公司激光加工控制系统平均销售价格有所下降,主要系产品结构中售价较低的标准功能激光控制系统销售占比上升等因素导致。随着高端市场的国产替代加速及对盗版软件的打击力度加强,公司产品竞争力与议价力有望持续加强。
公司立足于振镜激光控制系统,致力于发展一体化解决方案商业模式。
目前在控制系统与软硬件集成配套方面,公司已与华工激光、飞全激光等行业知名设备商构建了良好合作,技术逐步缩小与国外领先企业差距,协同下游设备商对国外企业实现一定替代。在精密激光设备方面,公司自主开发激光调阻设备供应国内航天研究所及相关单位,已具备与国际厂商竞争的技术研发实力。
横向切入激光伺服控制系统赛道,打造双技术体系
从应用领域角度来看,振镜控制系统、伺服控制系统系近年来激光加工领域的两种主流技术路线,分别在不同应用场景各具优势,不存在直接的竞争关系或相互替代关系。
伺服控制系统主要应用系统为激光切割控制系统,近年来市场规模稳步提升。
随着激光行业的发展,中高功率的激光设备已经成为市场