德龍激光研究報(bào)告聚焦硬脆材料激光工藝持續(xù)拓展新興領(lǐng)域_第1頁(yè)
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德龍激光研究報(bào)告:聚焦硬脆材料激光工藝,持續(xù)拓展新興領(lǐng)域一、德龍激光:專注激光硬脆材料加工,多領(lǐng)域擴(kuò)展(一)精密激光設(shè)備佼佼者,深耕超薄超硬脆性材料加工立足激光應(yīng)用材料和核心工藝的前端開發(fā),提供精密激光微加工解決方案。自2005年成立以來(lái),德龍激光致力于推動(dòng)激光微加工的進(jìn)口替代和工藝升級(jí)。目前,公司主營(yíng)業(yè)務(wù)為精密激光加工設(shè)備及激光器的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售,并為客戶提供激光設(shè)備租賃和激光加工服務(wù)。依托核心的激光器技術(shù),輔以自動(dòng)化方案、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)等技術(shù),公司深耕泛半導(dǎo)體、消費(fèi)電子、5G、新能源等領(lǐng)域的客戶服務(wù)工藝,為各種超薄、超硬、脆性、柔性和薄膜材料提供全面的激光解決方案。精密激光加工設(shè)備:根據(jù)下游應(yīng)用領(lǐng)域的不同,可分為半導(dǎo)體、顯示、新型電子和

新能源四部分。憑借對(duì)脆性柔性和薄膜類非金屬材料的適用性,公司的精密激光加工設(shè)備在半導(dǎo)體領(lǐng)域可用于封裝測(cè)試階段的晶圓切割、劃片,LED晶圓的切割、剝離等;在顯示領(lǐng)域可以用于偏光片、柔性屏、全面屏的切割精修加工和激光修復(fù);在新型電子領(lǐng)域可用于各類5G、玻璃、陶瓷、薄膜類材料蝕刻加工;在新能源領(lǐng)域可用于激光除膜、打標(biāo)、印刷直寫和薄膜電池制備等。激光器:公司主營(yíng)固體超快和光纖超快激光器。激光器按脈沖寬度可分為納秒激光器、皮秒激光器、飛秒激光器、可變脈寬激光器;按介質(zhì)可分為液體激光器、氣體激光器和固體激光器,固體激光器中又可分出光纖激光器和光纖外的固體激光器。不同于上市公司多用的光纖激光器(如銳科激光、杰普特),德龍激光主營(yíng)固體(光纖外)超快(皮、飛秒)激光器。光纖激光器平均功率高、熱效應(yīng)強(qiáng)而廣泛用于各類金屬材料處理,但固體激光器具有峰值功率高、熱效應(yīng)小、精度高的特點(diǎn)。同時(shí),短脈沖的皮飛秒激光器單一脈沖能量高、脈沖寬度窄、加工精度高。公司主營(yíng)的固體超快激光器非常適用于各類薄性、脆性材料、非金屬?gòu)?fù)合材料、薄膜類材料的精細(xì)微加工。公司目前的激光器產(chǎn)品可完整覆蓋各個(gè)脈沖寬度,主要應(yīng)用于配套精密激光加工設(shè)備而部分對(duì)外銷售。2022年,公司正式推出工業(yè)級(jí)飛秒紫外30W激光器,并已進(jìn)入量產(chǎn)階段。激光設(shè)備租賃和激光加工服務(wù):將激光設(shè)備租賃給客戶或提供代為加工的服務(wù),這部分業(yè)務(wù)占比較低,主要是基于客戶需求。近年來(lái)消費(fèi)電子、半導(dǎo)體等領(lǐng)域技術(shù)迭代和市場(chǎng)變化迅速,下游客戶在上線部分產(chǎn)品或技術(shù)時(shí)可能偏好這類更靈活的方式。租賃和加工服務(wù)加工的產(chǎn)品包括陶瓷、玻璃、藍(lán)寶石和各類新型材料的切割、鉆孔、蝕刻和焊接等,體現(xiàn)為激光加工設(shè)備的產(chǎn)業(yè)鏈延伸,以滿足不同客戶的需求。(二)營(yíng)收持續(xù)增長(zhǎng),激光加工設(shè)備貢獻(xiàn)主要收入從收入端看,公司營(yíng)業(yè)收入穩(wěn)定增長(zhǎng),精密激光加工設(shè)備為收入主力。公司整體營(yíng)收自2018年的3.2億平穩(wěn)增長(zhǎng)至2021年的5.5億,CAGR+19.4%。隨著公司在半導(dǎo)體、新型電子兩方面對(duì)Mini-LED、第三代半導(dǎo)體、5G通信等新領(lǐng)域的工藝布局落地,公司2021年收入增速達(dá)到31.1%。2022年以來(lái),各地疫情擾動(dòng)和外部宏觀形式壓力的增大導(dǎo)致的下游投資意愿放緩,尤其是消費(fèi)電子和顯示屏行業(yè)的市場(chǎng)需求疲軟,使得德龍激光的傳統(tǒng)業(yè)務(wù)訂單承壓,公司前三季度收入增速因此也出現(xiàn)小幅下滑。但是,公司在新興領(lǐng)域的布局仍取得了較為顯著的進(jìn)展。2022年上半年,公司LED領(lǐng)域設(shè)備收入3934萬(wàn)元,同比增長(zhǎng)39.8%。同時(shí),公司新能源業(yè)務(wù)也取得突破,實(shí)現(xiàn)2022H1收入2369萬(wàn)元。分業(yè)務(wù)營(yíng)收看,精密激光加工設(shè)備和激光器為公司核心業(yè)務(wù),營(yíng)收占比為74.5%和8.6%(2022H1)。精密激光加工設(shè)備營(yíng)收占比的持續(xù)增加,體現(xiàn)公司對(duì)精密加工主業(yè)的持續(xù)布局和業(yè)務(wù)滲透,我們認(rèn)為這一趨勢(shì)將得以維持。激光器業(yè)務(wù)一方面對(duì)外銷售,更為重要的是鞏固公司核心部件自研的一體化優(yōu)勢(shì)。從利潤(rùn)和費(fèi)用端看,毛利率穩(wěn)處較高水平,凈利率保持平穩(wěn)態(tài)勢(shì)。自2019年公司各條業(yè)務(wù)線逐漸成熟后,整體毛利率穩(wěn)定在50%左右,在行業(yè)內(nèi)處于較高水平。作為對(duì)比,2022Q3大族激光、聯(lián)贏激光、海目星、帝爾激光和英諾激光的毛利率分別為36.5%、35.9%、34.2%、46.9%、52.3%。德龍激光較高的毛利率源于公司的超快激光和自有技術(shù)積累(動(dòng)控系統(tǒng)、自動(dòng)化)。費(fèi)用方面,銷售、管理和研發(fā)費(fèi)用率在2022Q3分別達(dá)到17.3%、16.1%、10.0%,公司的費(fèi)用率近年來(lái)處于相對(duì)穩(wěn)定區(qū)間,2022年的上漲主要是外部宏觀環(huán)境壓力疊加激光加工行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)增加所致。從現(xiàn)金狀況看,公司現(xiàn)金流狀況穩(wěn)定,現(xiàn)金資產(chǎn)充裕。2021年公司經(jīng)營(yíng)現(xiàn)金流為5073萬(wàn)元,占營(yíng)收比例為9.2%,業(yè)務(wù)銷售的變現(xiàn)能力相對(duì)穩(wěn)定,平均ROE也在2021年達(dá)到16.4%。2022年公司經(jīng)營(yíng)現(xiàn)金流轉(zhuǎn)負(fù)主要系外部宏觀和行業(yè)經(jīng)營(yíng)壓力增加所致,公司的核心業(yè)務(wù)線仍處穩(wěn)定狀態(tài)。德龍激光于2022年4月在科創(chuàng)板上市,公司募集資金擬用于精密激光加工設(shè)備產(chǎn)能擴(kuò)建、激光器產(chǎn)能擴(kuò)建、研發(fā)中心和客戶服務(wù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、補(bǔ)充流動(dòng)資金等,這也是公司投資和籌資現(xiàn)金流在2022年出現(xiàn)大幅增長(zhǎng)的原因。目前公司在手現(xiàn)金資產(chǎn)充裕,各項(xiàng)業(yè)務(wù)線處于穩(wěn)定擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)。專注激光精密加工,核心業(yè)務(wù)為提供精密激光加工設(shè)備和激光器產(chǎn)品。經(jīng)過(guò)十余年的技術(shù)和工藝積累,公司著眼于高技術(shù)含量、應(yīng)用前沿的方向,產(chǎn)品目前已批量應(yīng)用于碳化硅、氮化鎵等第三代半導(dǎo)體材料的晶圓劃片、Mini-LED/Micro-LED相關(guān)加工、MEMS芯片切割、5G天線切割加工、新型薄膜光伏電池制備等。公司主要產(chǎn)品服務(wù)分為精密激光加工設(shè)備、激光器、激光設(shè)備租賃服務(wù)、激光加工服務(wù)四類。(三)股權(quán)關(guān)系清晰,研發(fā)體系穩(wěn)固公司股權(quán)結(jié)構(gòu)清晰,立足核心研發(fā)團(tuán)隊(duì)扎實(shí)技術(shù)與產(chǎn)品布局。從股權(quán)結(jié)構(gòu)看,公司最大股東為董事長(zhǎng)兼總經(jīng)理ZHAOYUXING(趙裕興)博士,趙博士為澳大利亞籍,擁有30年以上激光、光電行業(yè)領(lǐng)域研究經(jīng)驗(yàn),曾歷任上海光機(jī)所助理工程師,悉尼大學(xué)光纖技術(shù)研究中心研究工程師,悉尼大學(xué)電機(jī)系光子實(shí)驗(yàn)室主任,澳大利亞國(guó)家光子中心高級(jí)研究員,江蘇法爾勝光子有限公司總工程師。公司目前已形成以趙裕興博士為核心的穩(wěn)定研發(fā)團(tuán)隊(duì)。截至2022半年報(bào),公司研發(fā)人員占比25%,核心技術(shù)人員任職時(shí)間超過(guò)10年。公司先后布局激光器、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)與自動(dòng)化系統(tǒng)等激光技術(shù),覆蓋了激光加工設(shè)備中的各個(gè)環(huán)節(jié)。其中,蘇州貝林布局工業(yè)級(jí)固體超快激光器,勤研精密布局運(yùn)動(dòng)模組解決方案。公司重視研發(fā)投入,激光微加工相關(guān)的研發(fā)與產(chǎn)品成果豐富。公司以技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng),積累了多項(xiàng)核心技術(shù)與工藝。目前德龍激光已獲得工信部“專精特新小巨人企業(yè)”、國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)優(yōu)勢(shì)企業(yè)、江蘇省高新技術(shù)企業(yè)、江蘇省創(chuàng)新型企業(yè)、蘇州市創(chuàng)新先鋒企業(yè)等榮譽(yù)稱號(hào)。2022年上半年研發(fā)支出0.36億元,研發(fā)費(fèi)用率14.8%,主要投入半導(dǎo)體和新能源領(lǐng)域激光技術(shù),為發(fā)展提供動(dòng)力。截至2022半年報(bào),公司獲得發(fā)明專利36項(xiàng)(包括中國(guó)臺(tái)灣的2項(xiàng))、實(shí)用新型專利110項(xiàng)和軟件著作權(quán)63項(xiàng)。二、激光設(shè)備:應(yīng)用場(chǎng)景豐富,差異化競(jìng)爭(zhēng)(一)高端化國(guó)產(chǎn)化持續(xù)驅(qū)動(dòng),超快激光設(shè)備空間廣闊激光加工可為制造業(yè)產(chǎn)線提高效率并推動(dòng)工藝升級(jí),應(yīng)用十分廣泛。激光是粒子受激輻射產(chǎn)生的光束,具有單色性、方向性和高能量密度等特點(diǎn)。因此,激光可廣泛用于各類金屬/非金屬材料的切割、焊接、熔覆、打孔等加工處理。就激光切割而言,其相比傳統(tǒng)的刀具切割方式具有切割質(zhì)量好、效率高、速度快、非接觸、材料損傷小等特點(diǎn),可廣泛應(yīng)用于集成電路、通訊、顯示面板、消費(fèi)電子、新能源等精細(xì)微制造工業(yè)領(lǐng)域。受制造業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、智能制造和精細(xì)加工持續(xù)發(fā)展推動(dòng)的影響,中國(guó)已成為迄今為止全球最大的工業(yè)激光市場(chǎng)。據(jù)《2022中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》,我國(guó)激光設(shè)備市場(chǎng)在2011年至2021年CAGR+21.5%,受疫情和整體宏觀環(huán)境影響,預(yù)計(jì)2022年我國(guó)激光設(shè)備市場(chǎng)銷售收入將達(dá)到876億元,同比增長(zhǎng)6.7%;同期,全球激光設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模2022年有望達(dá)到232億美元,同比增長(zhǎng)約10%。激光微加工是高端精密制造的重要加工手段。激光精細(xì)微加工一般指利用激光手段在微米級(jí)別的精度下對(duì)材料器件進(jìn)行加工的過(guò)程,激光精細(xì)微加工具有精度高、柔性強(qiáng)、熱效應(yīng)小、適用面廣泛等優(yōu)勢(shì),成為高端精密制造領(lǐng)域的核心手段。由于脈沖寬度窄且能量密度高,超快激光是高精度激光材料加工的核心工藝,不但能顯著降低生產(chǎn)線的耗時(shí)和耗材成本,還可推動(dòng)加工向高精度發(fā)展,適配設(shè)備領(lǐng)域的集成化、微型化制程。超快激光微納加工技術(shù)廣泛應(yīng)用于薄、脆、硬性材料加工及多種半導(dǎo)體材料加工,超快激光,尤其是高功率超快激光成為激光精細(xì)微加工設(shè)備行業(yè)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。據(jù)《中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》,2021年我國(guó)高功率光纖激光器國(guó)產(chǎn)化率約為55%,而高精度、高功率的超快激光器國(guó)產(chǎn)化率更低,高端化和國(guó)產(chǎn)化雙重因素持續(xù)驅(qū)動(dòng)超快激光行業(yè)的發(fā)展,我國(guó)皮飛秒超快激光器出貨量在2022年有望達(dá)4180臺(tái),2016-2022年CAGR+74.1%。(二)應(yīng)用領(lǐng)域廣,格局相對(duì)分散,差異化競(jìng)爭(zhēng)我國(guó)激光設(shè)備行業(yè)格局分散,各企業(yè)針對(duì)不同行業(yè)建立差異化競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。我國(guó)的激光行業(yè)是典型的成長(zhǎng)賽道,但是行業(yè)分布較為分散,據(jù)《中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》和華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院,CR5不足25%。大族激光市占率約為14%,遙遙領(lǐng)先,其他企業(yè)市占率不足5%。一方面是因?yàn)橥ㄓ眉す庠O(shè)備(如基礎(chǔ)切割和打標(biāo))門檻不高而具有一定區(qū)域化特性,另一方面也是因?yàn)榧す庠O(shè)備行業(yè)適配的下游細(xì)分領(lǐng)域眾多所致。各家激光設(shè)備企業(yè)根據(jù)自身細(xì)分優(yōu)勢(shì)進(jìn)行深耕,呈現(xiàn)梯次化競(jìng)爭(zhēng)格局。大族和華工在通用領(lǐng)域占主導(dǎo)地位,而海目星、聯(lián)贏、帝爾、德龍和英諾等則在各自的細(xì)分領(lǐng)域進(jìn)行深耕。我們認(rèn)為在分散格局中具備核心優(yōu)勢(shì)的企業(yè)主要有幾個(gè)特點(diǎn):(1)在細(xì)分領(lǐng)域進(jìn)行深耕,積累工藝Know-How,和下游客戶共同進(jìn)步;(2)專注大賽道大市場(chǎng),之前的3C自動(dòng)化,近年的鋰電、光伏等新能源賽道;(3)深度理解激光器等核心技術(shù)和部件,以產(chǎn)業(yè)一體化控制成本和質(zhì)量。(三)泛半導(dǎo)體領(lǐng)域:技術(shù)壁壘高,新技術(shù)層出不窮1.集成電路市場(chǎng)規(guī)模龐大,激光應(yīng)用場(chǎng)景多。全球半導(dǎo)體和集成電路產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,中國(guó)市場(chǎng)增速較快。受益于物聯(lián)網(wǎng)、AI、AR/VR等新興領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展,全球半導(dǎo)體市場(chǎng)在2020年后迎來(lái)快速發(fā)展,2021年市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到5559億美元,同比增長(zhǎng)26.2%(據(jù)WSTS數(shù)據(jù))。在國(guó)內(nèi)旺盛需求和“國(guó)產(chǎn)化”

的驅(qū)動(dòng)下,我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)年化增速顯著高于全球水平,2013年-2021年產(chǎn)業(yè)銷售CAGR達(dá)到19.5%,2021年我國(guó)集成電路設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)三大環(huán)節(jié)的銷售額分別達(dá)到4519億元、3176億元和2763億元(據(jù)CSA數(shù)據(jù))。產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展催生出廣闊的設(shè)備市場(chǎng)。據(jù)SEMI數(shù)據(jù),中國(guó)大陸2021年半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模達(dá)296億美元,同比增長(zhǎng)28.9%,占全球半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)的比例為25.2%。由于全球供應(yīng)鏈問(wèn)題的持續(xù)影響和宏觀經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的變化,預(yù)計(jì)2022年全球和中國(guó)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)資本支出增速將有一定下降,但考慮到我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的相對(duì)發(fā)展階段和政策引導(dǎo),未來(lái)對(duì)半導(dǎo)體精密加工設(shè)備的需求將會(huì)持續(xù)擴(kuò)大。半導(dǎo)體制程包括晶圓加工、晶圓制造和封測(cè),激光在多個(gè)環(huán)節(jié)引入工藝提升方案。半導(dǎo)體主要生產(chǎn)過(guò)程包括晶圓片的加工(原材料-晶錠-晶圓片)、晶圓制造(前道,包括沉積、光刻、蝕刻、離子注入和金屬化等)、封測(cè)(后道,包括切割、貼片、鍵合等)三部分。受益于自身在切割、打孔、焊接等方面的適用性,激光主要為晶圓片加工和后道封測(cè)提供新工藝方案。晶圓加工方面,激光可將生長(zhǎng)成型后的晶錠切割為晶圓片,作為目前砂漿和金剛線切割的替代方案,激光切割的精度和效率更高,對(duì)材料的影響和損耗更少,因而更適于SiC(第三代半導(dǎo)體)等高硬度、高脆性材料切割。據(jù)大族激光2022年的測(cè)試,以切割2cm晶錠產(chǎn)出100微米晶圓時(shí),激光切割可在線切割基礎(chǔ)上提升270%的產(chǎn)能。在封裝環(huán)節(jié),激光可參與晶圓切割和鍵合環(huán)節(jié)(精密焊接),成為目前主流的金剛刀片切割和超聲、熱焊接鍵合的替代方案。由于激光定位精確且不會(huì)產(chǎn)生摩擦損耗,其處理晶圓(包括切割和焊接)的穩(wěn)定性、效率和精度都較高,在處理輕薄、小尺寸和小間距晶圓上具備優(yōu)勢(shì),相對(duì)更加適用于更高密度、更高精度的芯片制程(包括先進(jìn)封裝等)。封裝測(cè)試是連接晶圓和芯片的橋梁,先進(jìn)封裝滲透率提升。封測(cè)是半導(dǎo)體制程中的后道工序,其中的封裝是將晶圓進(jìn)行減薄、切割后進(jìn)行焊線塑封,使之與電器件形成電氣和信號(hào)連接,并為其提供機(jī)械保護(hù)使之免受外部環(huán)境干擾的工藝。一般來(lái)說(shuō),封裝過(guò)程需要用到引線和鍵合來(lái)使芯片與外部元器件產(chǎn)生連接,這也是SIP、DIP、SOP、QFP和BGA等一系列傳統(tǒng)封裝技術(shù)所使用的基本原理,這些技術(shù)間的差別主要體現(xiàn)在引線方式、工藝和形狀的不同。但是,引線密度過(guò)高會(huì)使電氣性能之間存在干擾,這就限制了這類傳統(tǒng)封裝技術(shù)在應(yīng)用范疇。隨著下游應(yīng)用引領(lǐng)下復(fù)雜集成電路對(duì)封裝技術(shù)高密度、輕薄化的更高要求,以CSP、WLP、FC倒裝和2.5D、3D封裝為主的一系列先進(jìn)封裝技術(shù)開始出現(xiàn)。先進(jìn)封裝工藝摒棄了焊線(BondingWire)的制約,使用凸點(diǎn)、堆疊等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)更高效且更加集成化的封裝效果。據(jù)Yole預(yù)測(cè),2026年先進(jìn)封裝全球市場(chǎng)將達(dá)到475億美元,占整體封裝市場(chǎng)的50%。先進(jìn)封裝技術(shù)能夠支持芯片提升功能密度、縮短互連長(zhǎng)度、提升系統(tǒng)性能、降低整體功耗,可廣泛應(yīng)用于各類輕、小、短、薄產(chǎn)品。目前先進(jìn)封裝已被廣泛應(yīng)用于存儲(chǔ)器、CPU、GPU、功率放大器、射頻收發(fā)器等,下游端的高算力、集成化需求演變使得先進(jìn)封裝的滲透率提高成為必然之勢(shì)。先進(jìn)封裝以及封裝工藝的持續(xù)發(fā)展,對(duì)設(shè)備的精密度和效率提出了更高的要求。封裝的減薄、切割、貼片、鍵合和塑封成型幾個(gè)主要環(huán)節(jié),分別對(duì)應(yīng)磨片機(jī)、劃片機(jī)、貼片機(jī)、鍵合機(jī)和塑封打標(biāo)機(jī)等設(shè)備。其中,貼片機(jī)、劃片機(jī)、鍵合機(jī)是價(jià)值量占比最高的三個(gè)設(shè)備,分別占整個(gè)封裝環(huán)節(jié)的30%/28%/23%(SEMI、VLSI、前瞻產(chǎn)業(yè)研究院2018年數(shù)據(jù))。然而,我國(guó)所使用的貼片機(jī)、劃片機(jī)和鍵合機(jī)國(guó)產(chǎn)化率均不到5%,劃片機(jī)市場(chǎng)長(zhǎng)期被日本DISCO和東京精密壟斷,鍵合設(shè)備則被K&S和ASMPT壟斷。國(guó)外廠商設(shè)備定價(jià)高且交付周期長(zhǎng),國(guó)內(nèi)封裝廠商的生產(chǎn)效率因此收到制約。另一方面,在封裝工藝的持續(xù)發(fā)展下,先進(jìn)封裝以無(wú)焊線方式精密處理晶圓的操作,也帶來(lái)了封裝設(shè)備環(huán)節(jié)需求的變化:其一,制程中對(duì)切割環(huán)節(jié)的需求增加(所操作的晶圓更小且更?。黄涠?,鍵合環(huán)節(jié)工藝需進(jìn)一步升級(jí)。傳統(tǒng)主流的引線鍵合不再適用,需使用曝光、回流焊等更精密的焊接鍵合設(shè)備。在此背景下,我國(guó)的封裝設(shè)備市場(chǎng)急需更精密、更高效且自主可控的設(shè)備升級(jí)。精密激光為晶圓切割、先進(jìn)封裝中的焊接鍵合提供了新方案。激光加工具有高精密性、高準(zhǔn)確和高效率的特點(diǎn),適用于切割和鍵合焊接環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)劃片機(jī)主要使用刀輪切割,容易摩擦生熱并產(chǎn)生碎屑,有可能損壞晶圓;而激光是通過(guò)表明物質(zhì)的快速熔化和汽化實(shí)現(xiàn)切割,切割精度更高且切面寬度很小,隱切的方法還抑制了碎屑的產(chǎn)生,非常適用于輕薄、小間距晶圓的精密切割。同時(shí),激光切割的速度顯著快于刀片(是刀片切割速度的2倍以上);在鍵合環(huán)節(jié),激光則同樣以精準(zhǔn)的光原理實(shí)現(xiàn)輔助焊接和鍵合,支持WLP等精密的先進(jìn)封裝。我們認(rèn)為激光為半導(dǎo)體設(shè)備中的封裝環(huán)節(jié)提供了重要的新方案,其未來(lái)的滲透增長(zhǎng)有兩個(gè)主要邏輯:一是精密高效特性帶來(lái)的制程工藝升級(jí),二是我國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)快速發(fā)展下國(guó)產(chǎn)替代的深化。2.Mini/MicroLED驅(qū)動(dòng)LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展,激光工藝深度助力(1)顯示技術(shù)發(fā)展不止,持續(xù)提高消費(fèi)者體驗(yàn)CRT是最早使用的顯示技術(shù),在2000-2010年間被LCD取代。CRT顯示器的的核心部件是CRT顯像管(陰極射線管),其主要由五部分組成:電子槍(ElectronGun)、偏轉(zhuǎn)線圈(Defiectioncoils)、蔭罩(Shadowmask)、熒光粉層(Phosphor和玻璃外殼,其中電子槍是顯像管的核心。CRT顯示基本原理比較簡(jiǎn)單:使用電子槍發(fā)射電子,經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)線圈控制偏轉(zhuǎn)后,電子轟擊到屏幕上的熒光物質(zhì)使其發(fā)光。CRT顯示器在1922年就被發(fā)明,在20世紀(jì)90年代成熟后占據(jù)了主流市場(chǎng),90年代厚重的電腦顯示屏基本都使用CRT顯示。但是,CRT由于結(jié)構(gòu)問(wèn)題,存在電量大、尺寸重量大、無(wú)法用于大面積顯示、頻率低、圖像會(huì)失真等一系列缺點(diǎn),因此在2000年之后被成熟的新技術(shù)LCD所完全替代。TFT-LCD是目前最成熟且應(yīng)用最廣泛的顯示技術(shù)。LCD(液晶顯示器)主要由背光源、偏光片、基板、TFT和液晶分子層組成。其顯示過(guò)程如下:首先,背光源作為常亮光源提供穩(wěn)定背光(白光或藍(lán)光),光線會(huì)通過(guò)偏光片和基板達(dá)到液晶分子層。進(jìn)一步,利用基板上TFT(薄膜晶體管)結(jié)構(gòu)信號(hào)與電壓的改變來(lái)使得液晶分子層發(fā)生不同角度的偏轉(zhuǎn)。液晶分子層的偏轉(zhuǎn)會(huì)改變光線的方向與強(qiáng)度,實(shí)現(xiàn)對(duì)局部光顯示和光強(qiáng)度的調(diào)節(jié),而更上一層的彩色濾光片則會(huì)進(jìn)一步改變顯示的顏色,達(dá)到全彩顯示的效果。LCD顯示技術(shù)已經(jīng)高度成熟,并迭代出一系列工藝的升級(jí)。目前的主流顯示屏包括TV、顯示器、車載等均主要采用TFT-LCD技術(shù)生產(chǎn)。OLED是2010年左右興起的新一代技術(shù)。OLED指有機(jī)發(fā)光二極管,不同于LCD需要背光源的模式,OLED直接通過(guò)對(duì)有機(jī)發(fā)光層施加電流使其發(fā)光,不同的有機(jī)物在電流通過(guò)時(shí)會(huì)發(fā)出不同的顏色,這也實(shí)現(xiàn)了OLED的全彩顯示。從結(jié)構(gòu)上說(shuō),OLED的核心材料只有基板、有機(jī)發(fā)光層、封裝層與偏光片,而不再需要LCD需要用到的背光源、液晶、彩色濾光片等結(jié)構(gòu)。有機(jī)材料涂層和基板(可使用柔性有機(jī)物)具有超薄的尺寸和較好的延展性,因而可以實(shí)現(xiàn)超薄屏、柔性屏、折疊屏等屏幕結(jié)構(gòu)。OLED顯示根據(jù)顯示驅(qū)動(dòng)方式的不同,分為無(wú)源驅(qū)動(dòng)OLED(PMOLED)和有源驅(qū)動(dòng)OLED

(AMOLED)兩類,其中AMOLED的反應(yīng)速度快、對(duì)比度更高、視角較廣、應(yīng)用也相對(duì)廣闊。由于其原理與結(jié)構(gòu)所帶來(lái)的色彩感強(qiáng)、尺寸薄、重量輕、延展性好等優(yōu)勢(shì),OLED特別是AMOLED在2015年左右快速發(fā)展成熟后,很快就應(yīng)用到移動(dòng)PC、智能手機(jī)、平板等設(shè)備上。但是,OLED的成本相較LCD更高,同時(shí)由于有機(jī)發(fā)光材料的物理化學(xué)性質(zhì),OLED也會(huì)存在壽命短、燒屏、等效分辨率下降等一系列問(wèn)題,因而在大尺寸等情景下相較于LCD并不具有優(yōu)勢(shì)。Mini-LED是OLED之后開啟發(fā)展的新方案,是在LCD和OLED基礎(chǔ)上的升級(jí)。MiniLED的主要提升是將顯示所用LED晶粒尺寸減小到50-200微米,以實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)、更清晰的顯示。目前有兩種技術(shù)路徑:RGB三色自發(fā)光和LCD直下式背光源。RGB三色自發(fā)光本質(zhì)原理與小間距LED相同,只是將LED晶粒的尺寸與間隔進(jìn)一步縮??;

LCD背光源Mini-LED的本質(zhì)原理則與LCD相同,其同樣具有背光模組、液晶層等結(jié)構(gòu)。不同點(diǎn)在于LCD背光Mini-LED的背光源使用了更密集的顆?;疞ED芯片,這顯著改善了背光效果并可以實(shí)現(xiàn)更好的對(duì)比度、色彩化與清晰度??梢姡举|(zhì)上MiniLED屬于基于現(xiàn)有技術(shù)的精細(xì)化升級(jí)。與Mini-LED基于現(xiàn)有技術(shù)優(yōu)化的路徑不同,MicroLED是基于全新原理和流程的新一代技術(shù)。MicroLED指微發(fā)光二極管,基本原理是無(wú)機(jī)物L(fēng)ED晶粒直接的通電發(fā)光。首先將無(wú)機(jī)物制成的基本晶粒(發(fā)光二極管)尺寸做到足夠小(至少小于50微米),再批量將數(shù)百萬(wàn)的LED晶粒批量轉(zhuǎn)移到基板上,進(jìn)行密集的微小化、陣列化排列后,結(jié)合電極、薄膜等結(jié)構(gòu)并驅(qū)動(dòng)電流即可實(shí)現(xiàn)Micro-LED顯示。Micro-LED的制程高度微縮化,芯片的間距需要低于0.1毫米。但是,由于在技術(shù)原理上使用無(wú)機(jī)物且同樣通過(guò)微縮化晶粒直接發(fā)光顯示,Micro-LED具有OLED的全部?jī)?yōu)點(diǎn),無(wú)需復(fù)雜的基板、偏光片、濾光片、模組等結(jié)構(gòu);同時(shí)也避免了OLED的壽命、燒瓶等一系列缺點(diǎn)。進(jìn)一步,Micro-LED的高度微縮制程還帶來(lái)了很多優(yōu)勢(shì)。但是,Micro-LED需要在芯片制造到轉(zhuǎn)移封裝等工藝上實(shí)現(xiàn)微縮化的全面革新,目前仍在密集研發(fā)和降本階段。(2)Mini/MicroLED性能優(yōu)勢(shì)顯著,Mini-LED商業(yè)化進(jìn)展較快。相較于OLED而言,Mini-LED性能上具有顯著的優(yōu)勢(shì)。相較于OLED,Mini-LED的峰值亮度和對(duì)比度更高,響應(yīng)時(shí)間更快,壽命更長(zhǎng)且在PPI(像素密度)和功耗上都有明顯的優(yōu)勢(shì)。同時(shí),LCD背光Mini-LED的生產(chǎn)成本低于OLED(約為后者60%),而現(xiàn)有產(chǎn)商只需改裝產(chǎn)線即可上線產(chǎn)業(yè)化。憑借更優(yōu)的性能和功耗成本,Mini-LED可廣泛應(yīng)用于TV、平板、車載屏等領(lǐng)域。Micro-LED在微縮制程下?lián)碛行阅艿娜嫔?jí)。Micro-LED在亮度、響應(yīng)時(shí)間、厚度尺寸、PPI(清晰度和顆粒度)與功耗等方面的性能全面優(yōu)于其他技術(shù)。Micro-LED支持厘米級(jí)屏幕觀看,其屏幕分辨率已超過(guò)人眼分辨極限,因而可以全面應(yīng)用于穿戴、AR/VR(如眼鏡等)等產(chǎn)品,開啟顯示技術(shù)新紀(jì)元。目前顯示領(lǐng)域的市場(chǎng)仍由LCD和OLED主導(dǎo),Mini/Micro-LED性價(jià)比有待提升。雖然Mini/Micro-LED總體性能優(yōu)勢(shì)顯著,但Micro-LED目前無(wú)法實(shí)現(xiàn)成本可控的量產(chǎn),Mini-LED中LCD背光Mini的厚度有下限且延展性有限,自發(fā)光Mini則是在成本和壽命上仍不具有優(yōu)勢(shì)。同時(shí),LCD具有配套產(chǎn)業(yè)鏈和成本優(yōu)勢(shì),擁有一系列新工藝的升級(jí),與產(chǎn)品端適配強(qiáng);OLED則仍然具有薄尺寸、高延展性等優(yōu)勢(shì),從而可廣泛用于柔性屏、折疊屏等結(jié)構(gòu),使用手機(jī)等中小屏情景中。因此,LCD和OLED在市場(chǎng)中仍處于主導(dǎo)地位,Mini/Micro的滲透率處于低水平。Mini-LED商業(yè)化正步入快車道。Mini-LED是技術(shù)路徑下的重要升級(jí),主要性能得到多方面的優(yōu)化,2021年以來(lái)Mini-LED商業(yè)化明顯提速,三星、蘋果等廠商均有密集的Mini-LED終端產(chǎn)品推出??紤]到OLED的延展性、厚度等優(yōu)勢(shì),目前Mini-LED的商業(yè)化重點(diǎn)主要是TV、平板和PC,這也是短期的重要增量。車載、VR等領(lǐng)域商業(yè)化落地將在2023技術(shù)成熟升級(jí)后逐步開啟并加速,是中長(zhǎng)期增量。據(jù)萬(wàn)象智庫(kù),2022年全球基于Mini-LED背光的中尺寸和TV面板有望分別達(dá)到1380和460萬(wàn)片,MiniLED的應(yīng)用有望逐步成熟并快速完成產(chǎn)業(yè)化落地。受限于工藝制程,Micro-LED距離規(guī)模商業(yè)化仍有距離,預(yù)計(jì)將在2024年左右開啟。受限于其所需的微縮制程、巨量轉(zhuǎn)移等工藝瓶頸,Micro-LED處于密集研發(fā)階段,距離規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用有距離。TrendForce、BCC等機(jī)構(gòu)普遍預(yù)計(jì)Micro-LED的增長(zhǎng)取決于技術(shù)創(chuàng)新降本和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展,預(yù)計(jì)將于2024年左右開啟增長(zhǎng)紀(jì)元,而TV將首先開啟Micro-LED商業(yè)化,平板、VR等將延續(xù)推開。BCC預(yù)計(jì)2022-2026年Mini/MicroLED市場(chǎng)的CAGR將超70%。從顯示屏下游應(yīng)用看,大尺寸(TV)屏幕出貨量大但增速慢,中小屏維持小幅增長(zhǎng)。大尺寸屏總體量基本接近飽和,更多體現(xiàn)的是工藝技術(shù)的升級(jí),以及OLED、MiniLED等技術(shù)在大屏市場(chǎng)滲透率的增加。而中小屏整體預(yù)計(jì)將維持小幅的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),其中手機(jī)、車載、穿戴和AR/VR的增速明顯更快。根據(jù)細(xì)分市場(chǎng)出貨增速的排序來(lái)看,平板和筆記本電腦顯示在終端較為飽和,市場(chǎng)體量相對(duì)穩(wěn)定,增速在各細(xì)分領(lǐng)域中處于較低水平;智能手機(jī)是出貨量占比最高的應(yīng)用,近年由于下游廠商快速的產(chǎn)品迭代和技術(shù)革新,出貨量將在中短期內(nèi)有穩(wěn)定的小幅增長(zhǎng);車載顯示、可穿戴

(VR/AR)顯示則受益于自動(dòng)駕駛、智能汽車、元宇宙和物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的快速擴(kuò)散和產(chǎn)業(yè)化落地,成為增速最快的細(xì)分市場(chǎng)。車載顯示的基本驅(qū)動(dòng)是汽車智能化趨勢(shì)下的多屏、大屏需求,可穿戴(VR/AR)顯示的主要驅(qū)動(dòng)則是技術(shù)的成熟和消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品線的快速落地,兩者都將在未來(lái)5年內(nèi)迎來(lái)增長(zhǎng)的重要窗口期。(3)Mini-LED產(chǎn)業(yè)化:對(duì)芯片制造和封裝要求提高,產(chǎn)業(yè)化制程已落地。Mini-LED產(chǎn)業(yè)化已基本成熟,主要體現(xiàn)在對(duì)設(shè)備精密度和效率性要求的提高。從基本工藝流程的角度看,Mini-LED與傳統(tǒng)LED產(chǎn)業(yè)流程基本一致,主要包括上游芯片制造、中游封裝、下游應(yīng)用(顯示屏制造)三個(gè)環(huán)節(jié)。芯片制造流程主要包括基板、磊晶制成(外延片)、黃光工作、刻蝕、電極制作、測(cè)試、劃裂片(切割)等;封裝工藝主要包括固晶、烘烤、焊線、切割、測(cè)試包裝等;在LED模組形成后即可進(jìn)入面板工藝流程(包括與LCD的結(jié)合,面板層面的Array、Cell制程等)。LED產(chǎn)業(yè)的技術(shù)瓶頸主要集中在中上游環(huán)節(jié)(芯片制造和封裝),Mini-LED的產(chǎn)業(yè)線升級(jí)屬于漸進(jìn)式創(chuàng)新,體現(xiàn)為對(duì)芯片微縮制程和良率要求更高,在外延片、蝕刻、劃片以及封裝的固晶、焊線等環(huán)節(jié)上要求更精密高效,但環(huán)節(jié)和流程是一致的。三安、華燦與聚燦等上游供應(yīng)商在2020年就逐步形成Mini-LED的產(chǎn)線,終端的商業(yè)化滲透也在2020-2021年已經(jīng)開啟。LED行業(yè)產(chǎn)能消化接近尾聲,新的周期有望開始。前幾年廠商擴(kuò)產(chǎn)使得LED產(chǎn)品陷入供給過(guò)剩,再疊加宏觀經(jīng)濟(jì)形勢(shì)和中美貿(mào)易摩擦對(duì)終端應(yīng)用的影響,我國(guó)的LED行業(yè)整體處于下行周期,隨著下游需求的逐步恢復(fù)以及應(yīng)用場(chǎng)景的逐步打開,顯示行業(yè)有望迎來(lái)新一輪周期。(4)Micro-LED產(chǎn)業(yè)化:需要流程與工藝全面革新,仍存在技術(shù)瓶頸。Micro-LED的工藝制程與配套設(shè)備變化較大。首先,制程中所需芯片尺寸極大縮小,芯片廠需要更精密的設(shè)備和流程控制,良率要求高達(dá)99.99%+;其次,Micro-LED無(wú)法使用傳統(tǒng)封裝技術(shù),而需要將制成的芯片批量轉(zhuǎn)移至基板上,并在專用的IC驅(qū)動(dòng)色彩化之后進(jìn)入高精度的檢測(cè)與修復(fù)環(huán)節(jié)。這一整套工藝流程需要全新的產(chǎn)線、設(shè)備和工藝,仍存在諸多技術(shù)瓶頸,已有的研發(fā)成果距離成本可控的產(chǎn)業(yè)化落地也有一定的距離。(四)新能源領(lǐng)域:高成長(zhǎng)賽道,激光應(yīng)用逐步打開1.光伏領(lǐng)域:技術(shù)變化多,長(zhǎng)坡厚雪型賽道。(1)晶硅電池,激光應(yīng)用場(chǎng)景多且滲透率上升激光精細(xì)加工契合光伏行業(yè)需求,各工藝環(huán)節(jié)持續(xù)滲透。在光伏行業(yè)整體降本增效的需求下,光伏電池制造企業(yè)對(duì)制造流程的效率和性價(jià)比要求持續(xù)提升。由于超快激光本身具有的高能高精度特點(diǎn),激光加工不易損傷光伏材料且效率更高,此外還可以進(jìn)一步支持更精細(xì)、機(jī)構(gòu)更復(fù)雜的工藝流程,因而可廣泛適配PERC、TOPCon、HJT等高效電池技術(shù)。目前來(lái)看,激光工藝可應(yīng)用于打孔、消融、摻雜、擴(kuò)硼、網(wǎng)版印刷等一系列流程,應(yīng)用空間廣闊。技術(shù)迭代和降本增效是光伏設(shè)備行業(yè)激光滲透率提升的主要驅(qū)動(dòng)因素。隨著光伏產(chǎn)業(yè)的成熟,PERC電池轉(zhuǎn)換效率正逐漸逼近理論極限,未來(lái)提升空間較為有限。據(jù)CPIA預(yù)測(cè),PERC電池至2030年的轉(zhuǎn)化效率仍在24%左右,而TOPCon、IBC、HJT三類N型高效電池的轉(zhuǎn)換效率將分別達(dá)到25.6%、26.2%和26.0%。新型高效電池有望成為下一代光伏電池中的主流技術(shù)。激光加工設(shè)備不僅可以深度支持TOPCon和HJT的技術(shù)升級(jí),還可進(jìn)一步推動(dòng)降本增效:①技術(shù)迭代方面。對(duì)TOPCon來(lái)說(shuō),激光SE摻雜是兼具經(jīng)濟(jì)性和精準(zhǔn)度要求的最優(yōu)方案;對(duì)HJT來(lái)說(shuō),激光LIA(光誘導(dǎo)退火)能顯著提升HJT電池的Voc,并能改善TCO層導(dǎo)電性能,降低Ag/TCO的接觸電阻,從而提高HJT電池的FF;②降本增效方面,激光可應(yīng)用于金屬化中的轉(zhuǎn)印環(huán)節(jié),減少漿料的使用并實(shí)現(xiàn)即定的柵線形狀,同時(shí)在印刷過(guò)程中有效防止破片、污染等問(wèn)題的出現(xiàn),大幅降低生產(chǎn)成本并帶來(lái)效率的進(jìn)一步提升。(2)鈣鈦礦電池,鈣鈦礦太陽(yáng)能電池是一種新型薄膜太陽(yáng)能電池,利用鈣鈦礦型金屬鹵化物作為吸光層材料。鈣鈦礦泛指具有類似鈦酸鈣(CaTiO3)晶體結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)式為AMX3的離子晶體。其中A位為有機(jī)或無(wú)機(jī)陽(yáng)離子,如金屬銫離子、有機(jī)甲胺、甲脒離子;M位一般為二價(jià)金屬陽(yáng)離子,如鉛、鍺離子;X為鹵素離子,如碘離子、溴離子。M位和X位在空間中形成八面體結(jié)構(gòu),A位處于縫隙中進(jìn)行支撐。在鈣鈦礦材料的基礎(chǔ)上,鈣鈦礦電池基本結(jié)構(gòu)一般為一個(gè)鈣鈦礦層夾在電子傳輸層和空穴傳輸層之間,構(gòu)成三明治結(jié)構(gòu),再往外是電極層。按反式結(jié)構(gòu)順序,頂電極是玻璃上鍍氧化銦錫(ITO)或氟化氧化銦錫(FTO)作為電池電極;空穴傳輸層傳輸空穴載流子,由P型半導(dǎo)體構(gòu)成,常用的有spiro-OMeTED、PTAA等;鈣鈦礦層由上文提到的金屬鹵化物組成,是核心的光吸收層;電子傳輸層傳輸電子載流子,由N型半導(dǎo)體構(gòu)成,一般用TiO2、ZrO2、SnO2等及其他納米復(fù)合材料;底電極一般是鍍金或銀等金屬形成。鈣鈦礦電池發(fā)電原理類似,核心差異在于i層(鈣鈦礦層)的存在。這層材料勢(shì)壘厚度很大,不僅能承受比較大的反向電壓,同時(shí)還高效吸收大量的光子并轉(zhuǎn)換為載流子。鈣鈦礦太陽(yáng)能電池達(dá)到規(guī)模產(chǎn)業(yè)化仍有距離,但廠商已開始密集布局。鈣鈦礦電池目前主要有以下難點(diǎn):①大規(guī)模制備鈣鈦礦層的技術(shù)仍不成熟。實(shí)驗(yàn)室中測(cè)試的鈣鈦礦電池一般小于等于1平方厘米,主要是使用勻膠機(jī)旋涂?jī)x制備鈣鈦礦薄膜。但是,旋涂法只能制備小面積均勻薄膜,而且會(huì)浪費(fèi)大量原料,不能進(jìn)行大面積工業(yè)化量產(chǎn)。目前成本和穩(wěn)定性均可控的量產(chǎn)仍無(wú)清晰的主導(dǎo)路線;②鈣鈦礦材料穩(wěn)定性不足,影響壽命。硅基太陽(yáng)能電池壽命可達(dá)到20年以上,但目前鈣鈦礦電池有效T80壽命僅4000小時(shí)。光照,熱量,電場(chǎng),水均會(huì)促進(jìn)鈣鈦礦材料中的離子遷移,進(jìn)而破壞電池,進(jìn)行組分調(diào)控、摻雜、控制晶界、表面修飾,從而增加穩(wěn)定性和壽命成為鈣鈦礦電池的核心關(guān)切點(diǎn)。雖然目前量產(chǎn)可行性仍有待驗(yàn)證,但各家廠商已開始密集布局。協(xié)鑫光電100MW鈣鈦礦生產(chǎn)線于2021年開始試產(chǎn),有望在2023-2024年投建GW級(jí)產(chǎn)線;杭蕭鋼構(gòu)子公司合特光電計(jì)劃于2023年5月10日之前實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)化效率鈣鈦礦/晶硅薄膜疊層電池100MW的中試線投產(chǎn);纖納光電產(chǎn)能規(guī)模達(dá)到100MW,并發(fā)布了鈣鈦礦α組件,最高功率可達(dá)130W;極電光能150MW鈣鈦礦光伏生產(chǎn)線在2022年12月8日正式生產(chǎn)運(yùn)行,是目前全球規(guī)模最大的鈣鈦礦光伏生產(chǎn)線;通威股份的鈣鈦礦實(shí)驗(yàn)室已完成搭建,預(yù)計(jì)首片鈣鈦礦電池將于年內(nèi)下線。鈣鈦礦電池產(chǎn)品結(jié)構(gòu)原理和硅基電池差異巨大,需全新的工藝流程和產(chǎn)線設(shè)備。鈣鈦礦電池在結(jié)構(gòu)上由多個(gè)功能薄膜疊加而成,其制備在方法上也是在基底上一層層累置薄膜而成。制備大面積、高性能、均勻穩(wěn)定、高質(zhì)量的薄膜是其中關(guān)鍵。以反式結(jié)構(gòu)為例,其工藝流程為:導(dǎo)電透明玻璃制備——激光P1刻蝕——制備第一傳輸層薄膜——退火/干燥——制備鈣鈦礦層薄膜——退火烘干——制備第二傳輸層薄膜

——退火/干燥——激光P2刻蝕——底電極(背電極)制備——激光P3刻蝕——激光清邊——測(cè)試分揀和封裝。整個(gè)過(guò)程中三層薄膜制備最為關(guān)鍵,涂布機(jī)、PVD、RPD、激光設(shè)備為核心設(shè)備。同樣以反式結(jié)構(gòu)為例:TCO玻璃基板層:可以直接采購(gòu),或在玻璃底上制備透明導(dǎo)電層,較為成熟;

空穴傳輸層:使用PVD(蒸鍍/磁控濺射等),或涂布,難點(diǎn)是工藝參數(shù)調(diào)整;

鈣鈦礦層:主要使用涂布印刷(狹縫涂布等),也可使用蒸鍍PVD或氣相沉積,技術(shù)難度較高,難點(diǎn)是大面積、均勻性和材料使用效率;

電子傳輸層:使用PVD(蒸鍍/磁控濺射/離子鍍RPD),或涂布;

背電極:主要使用蒸鍍PVD或磁控濺射PVD,相對(duì)較為成熟;

激光刻蝕:使用四次,包含P1-P3劃線和P4清邊,主要是在膜層之間形成電路結(jié)構(gòu)并完成電池內(nèi)部的串聯(lián)連接;

封裝:需要實(shí)現(xiàn)全壽命隔絕空氣密封,使用薄膜、物理封裝等。激光工藝涉及到整個(gè)鈣鈦礦薄膜電池的制備流程,功能重要度較高。加工精度高、適用薄膜材料的激光是實(shí)現(xiàn)電路連接的關(guān)鍵,是整個(gè)制備中的必備環(huán)節(jié)。激光需要分別進(jìn)行3次平行激光刻蝕(P1-P3),并完成P4的清邊,整體價(jià)值量約為10~20%。鈣鈦礦電池制備使用的激光設(shè)備主要是納秒/皮秒/飛秒的紅外或綠光激光器。在P1-P3的刻蝕環(huán)節(jié),激光實(shí)現(xiàn)切割效果,使材料表面快速被加熱到汽化并形成槽線,從而可以形成阻斷電流導(dǎo)通的單獨(dú)模塊,以實(shí)現(xiàn)增大電壓和串聯(lián)電池的效果。高質(zhì)量薄膜的加工是鈣鈦礦電池的重要特性,激光工藝關(guān)系到薄膜的損傷缺陷以及被切面的平整光滑程度,這類因素會(huì)共同影響電池的效率和壽命。因此,精密激光設(shè)備在鈣鈦礦薄膜電池中具有很高的重要性。P1激光刻蝕:在透明導(dǎo)電電極TCO沉積后,和電荷傳輸層沉積前,進(jìn)行激光刻蝕,以形成彼此獨(dú)立的條形導(dǎo)電電極(圖中淺藍(lán)色部分);

P2激光刻蝕:在第二電荷傳輸層沉積后,底電極沉積之前,進(jìn)行激光刻蝕,去除HTL/鈣鈦礦層/ETL,留下TCO層,形成一個(gè)空縫。進(jìn)行底電極層沉積時(shí)金屬會(huì)填滿這個(gè)空縫,從而將一個(gè)電池的底電極與下一個(gè)電池的透明頂電極相連;

P3激光刻蝕:去除相鄰電池的底電極/HTL(空穴層)/鈣鈦礦層/ETL(電子層),留下TCO層,從而實(shí)現(xiàn)分離效果;P4清邊:去除薄膜的邊緣區(qū)域,利用激光劃線劃分出區(qū)域后進(jìn)行清除。各家設(shè)備廠商積極開展鈣鈦礦薄膜電池激光刻蝕設(shè)備的布局。德龍激光屬于較早關(guān)注到鈣鈦礦薄膜電池制備的激光廠商,目前設(shè)備已投入客戶產(chǎn)線進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)。除德龍激光外,邁為股份在2021年年報(bào)中就披露已經(jīng)制造出鈣鈦礦激光設(shè)備樣機(jī);帝爾激光在官網(wǎng)上表示激光設(shè)備已應(yīng)用于TCO層、氧化物、電極層生產(chǎn);眾能光電也表示鈣鈦礦激光劃線刻蝕設(shè)備已出貨50臺(tái)套。2.鋰電領(lǐng)域。激光加工設(shè)備適配新能源電池工藝,切入多個(gè)制程環(huán)節(jié)??傮w而言,激光可廣泛用于鋰電工藝中的焊接、切割、打標(biāo)、清洗和自動(dòng)化模組等環(huán)節(jié)。焊接方面,激光可用于中段電芯(極耳、極帶焊接,密封焊接)、后段模組(Pack焊接)等環(huán)節(jié)。激光焊接相較于電阻焊等具有熱清洗區(qū)域小、效率高、非接觸的優(yōu)勢(shì);切割方面,激光可用于極片、隔膜、極耳和模組的切割,具有精確、安全、不損傷材料的特點(diǎn);清洗方面,激光可實(shí)現(xiàn)極耳焊接前涂層清洗、模組中藍(lán)膜清洗等,提高產(chǎn)線效率;打標(biāo)方面,激光打標(biāo)具有精度高、永久性和耐磨性好、安全可靠的特點(diǎn),可為產(chǎn)品追蹤提高更優(yōu)的解決方案。據(jù)GGII,2021年我國(guó)鋰電生產(chǎn)設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模588億元,而鋰電激光設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到101億元,價(jià)值量占比約17.2%,預(yù)計(jì)鋰電激光市場(chǎng)將持續(xù)增加至2025年的220億元。(五)新型電子領(lǐng)域:應(yīng)用范圍廣,助推創(chuàng)新型工藝包括5G通信、汽車電子、消費(fèi)電子在內(nèi)的新型電子領(lǐng)域,精密激光可廣泛應(yīng)用于薄脆、膜類材料的切割、打孔等加工過(guò)程。在電路板方面,精密激光可用于5G天線、PCB和FPC的加工;在光學(xué)方面,激光可用于常見光學(xué)模組、鏡片和濾光片的加工;

在消費(fèi)電子領(lǐng)域,激光可廣泛用于玻璃、陶瓷、亞克力以及鐵氧體等材料,覆蓋眾多終端產(chǎn)品;在汽車電子領(lǐng)域,激光同樣可以針對(duì)FPC軟板、車載雷達(dá)、覆蓋膜等進(jìn)行精細(xì)化加工。新型電子領(lǐng)域的激光加工設(shè)備具有覆蓋產(chǎn)品多、涉及應(yīng)用多樣、下游市場(chǎng)廣闊的特點(diǎn)。雖然消費(fèi)電子、PCB等產(chǎn)業(yè)在體量上存在飽和,增速平緩且在2022年宏觀經(jīng)濟(jì)壓力下呈現(xiàn)出一定的疲軟,但這部分市場(chǎng)仍具兩個(gè)核心關(guān)注點(diǎn):(1)市場(chǎng)整體體量大,激光加工設(shè)備的滲透空間較為廣泛。據(jù)Statista、YOLE和中商產(chǎn)業(yè)研究院的數(shù)據(jù),我國(guó)的消費(fèi)電子市場(chǎng)規(guī)模在2021年已經(jīng)超過(guò)18000億,同時(shí)2021年全球攝像頭模組市場(chǎng)規(guī)模也達(dá)到355億美元,其中廣泛涉及玻璃、陶瓷和薄膜類材料的加工,市場(chǎng)空間大;(2)精密激光設(shè)備有望憑借自身工藝優(yōu)勢(shì)在部分差異化技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域打開增量市場(chǎng),典型如PET薄膜、車載覆蓋膜等。這類產(chǎn)品出現(xiàn)于下游應(yīng)用智能化下的技術(shù)創(chuàng)新,涉及的材料更多樣、更精細(xì)。激光加工具有對(duì)產(chǎn)品和材料損傷小、鉆孔和切面平整度高、效率高的特點(diǎn),能在高精確定位下保障生產(chǎn)的高效完成,同時(shí)能保護(hù)薄膜及各類脆弱工件。三、深耕核心技術(shù),新興領(lǐng)域不斷拓展(一)基于超快,強(qiáng)化行業(yè)Know-How立足固體超快激光器,深耕超快激光的核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)。德龍激光是少數(shù)幾家可提供穩(wěn)定的工業(yè)級(jí)固體超快激光器廠商之一

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