一、光纤激光器成本拆分及降本空间分析
本文旨在对光纤激光器中的核心零部件（抽运源/芯片组件、光纤、光纤光栅、合束器等）的国产化率、自产化率、自产成本、采购成本及未来的降本空间进行全面分析。
除了通过自产实现直接材料的成本下降之外，规模效应使得制造费用摊销以及议价能力提升，构成公司的核心竞争力。
最后，中美贸易摩擦导致的关税提高对成本也有一定影响。
1.1光纤激光器核心零部件成本拆分及进一步降本空间分析
光纤激光器中的核心零部件主要包括泵浦源/芯片组件、有源光纤、无源光纤、光纤光栅、泵浦源合束器、能量合束器、模式匹配器、剥模器、隔离器、声光调制器、激光输出头、电源、结构件等。
以创鑫激光和锐科激光为例，二者主要原材料包括光学材料、电学材料和机械件，其中光学材料占比均为65%。光学材料中，有源光纤占比约为15%，无源光纤占比约为6%，抽运源/芯片组件占比随自产比例变动。结构件和电路的成本占25-35%，规模化的企业能够掌握一定价格主动权。
总成本中，直接材料占比约为80%，制造费用占比约为12%，其余为人工。实际上，制造费用和自产比例、生产规模息息相关：自产比例越高，直接材料采购成本下降的同时制造费用略有提高；生产规模越大，制造费用摊销带来制造费用降低。
在销售价格持续下降的激烈市场竞争过程中，核心零部件有无实现自产对毛利率的影响是巨大的。2017年价格竞争开始后，零部件自产率最低的杰普特毛利率骤然下降，基本反应了销售价格的降幅。而创鑫激光、锐科激光通过不断降低成本，基本消化了价格下降的负面影响，毛利率2018年甚至稳中有升。
1.1.1抽运源/芯片组件
抽运源主要用于连续光纤激光器和声光调Q脉冲光纤激光器。抽运源由芯片组件和壳体等结构件组成，芯片组件由COS芯片和配件组成，COS芯片的主要材料为芯片与热沉。
采购COS芯片和热沉自主封装抽运源可大幅降低成本。以创鑫激光为例，创鑫2016年突破了利用COS芯片自主封装抽运源技术，但尚不具备完全自主封装抽运源的条件，通过采购COS芯片封装和外购抽运源相结合的方式解决抽运源需求。2017年，创鑫进一步突破抽运源封装技术，利用芯片和热沉等材料自制COS芯片后封装泵源可进一步降低成本，降低抽运源成本19.17%。2018年创鑫已具备完全利用芯片和热沉自制抽运源的条件，并且导入18 W芯片制造方案，进一步降低抽运源生产成本43.64%。
从采购量来看，创鑫激光2016年自产抽运源以来，芯片组件采购金额逐年上升，直接购买抽运源和COS芯片的数量逐年降低，至2018年几乎实现完全利用芯片自产泵源，不再向Lumentum采购抽运源。
在Lumentum之外，Ⅱ-Ⅵ集团成为创鑫激光芯片的主要供应商，2018年芯片采购金额达到1722万元，较2017年增加1605万元。
创鑫激光向京瓷采购热沉，2017年创鑫开始利用芯片自行生产的COS芯片再封装抽运源，因此创鑫激光2017年开始向京瓷商贸采购，并且伴随着2018年创鑫全面自产COS芯片，热沉采购金额由2017年的368万元上升至2018年的2497万元。
锐科激光和创鑫激光已经在过去三年间逐渐实现了抽运源和COS芯片的全面自主封装，但我们认为未来仍存在进一步降成本的空间。一是凭借规模效应要求供应商降价；二是采购Bar条，自行切割；三是培育国产芯片供应商；四是研发更高功率的芯片。
1、凭借规模效应要求供应商降价。
激光器行业使用的芯片不同于光通讯行业，激光器行业使用芯片数量相对较少，价格昂贵。芯片制造企业一般在产业链中地位较高，但是随着锐科激光、创鑫激光生产规模不断扩大，采购规模效应显现。芯片制造企业产能扩充后同样需要光纤激光器企业帮助消化，形成互利合作的相互依赖关系。基于芯片制作原材料成本低、固定成本高的特点，芯片产量越大、单位成本越低，从而对批量大的客户可以提供更优惠的价格，芯片采购单价的降低具有合理性。
以Lumentum为例，Lumentum激光芯片业务营收由2016年的1.42亿美元增加至2018年的1.89亿美元，毛利率同期提升0.6个百分点。而创鑫激光从Lumentum采购芯片的单价由2017年的70.2元/个下降到63.1元/个。
2、采购Bar条，自行切割进一步降低泵源生产成本
Bar条是生产单个芯片的原材料，需要通过切割方式加工成单个裸芯片。一个Bar条可以切割出20个芯片，采购Bar条的单个芯片成本（即采购Bar条采购成本除以芯片个数）约为直接采购单个芯片的60%左右，考虑到加工合理损耗及Bar中芯片的不良率，利用Bar条切割成裸芯片可节约芯片成本10%-15%。根据锐科招股说明书披露，锐科向II-VI和品佳股份（代理商）直接采购巴条。
3、培育国产芯片供应商进行国产替代
现阶段，国产芯片已达到可以使用的水平，但在功率和亮度方面与进口芯片尚存在一定差距。高功率激光器需要使用高功率、高亮度的芯片，因此国产芯片尚未在创鑫产品中应用。创鑫正在积极与国产芯片厂商合作，设计适用于国产芯片的技术方案，协助开发性能更好的芯片，为未来全面导入国产芯片做前期准备。根据锐科招股说明书披露，锐科2017年已向长光华芯采购了228万元的芯片，并成立了锐晶激光芯片技术有限公司生产固体激光器芯片，国产替代进程早于创鑫激光。
4、研发更高功率的芯片
目前主流的单个芯片为15~18 W，若进一步提高单芯片功率，将显著减少配套器件的使用，控制泵源壳体的材料成本，从而大幅降低抽运源成本。以创鑫激光为例，2017年创鑫激光通过研发单管12 W抽运源，节约了抽运源用的光学材料成本和结构成本，大幅降低了抽运源成本。如，声光调Q脉冲光纤激光器专用自制抽运源比例由2016年的53.36%提升至95.65%，自制抽运源单位成本同比下降42.43%。2018年，创鑫开发出高功率18W芯片的抽运源，进一步降低了抽运源单位成本12.50%。
1.1.2光纤
光纤分为有源光纤和无源光纤。
无源光纤通过熔接的方式将光学器件各自部分的无源光纤连接实现激光在内部的传输，不参与波长的转换。目前国内供应商的无源光纤产品已基本可以满足生产需求，仅部分高功率和超高功率激光输出头和光纤光栅使用的无源光纤依然使用进口光纤。以创鑫激光为例，2019年1-5月，创鑫激光国产无源光纤使用率超过85%，核心光学器件使用的光纤基本由国产光纤替代。
有源光纤又称增益光纤，在光纤激光器中的作用是实现抽运光到信号光的能量转换及在谐振腔内将抽运光能量放大。有源光纤单价高，用量少于无源光纤。以创鑫激光为例，脉冲光纤激光器使用的国产有源光纤和进口有源光纤技术参数接近，2019年1-5月，创鑫激光脉冲光纤激光器国产有源光纤使用率接近60%。高功率和超高功率连续光纤激光器产品使用的有源光纤基本为国产光纤，而中功率连续光纤激光器因为技术方案与高功率和超高功率产品不同，国产光纤的技术水平尚不足以满足创鑫对产品质量的要求，因此仍需向国外供应商采购。2019年1-5月，创鑫激光连续光纤激光器国产有源光纤使用率超过32%。
2018年底创鑫开始大批量导入国产光纤，并且与长飞光纤建立了战略合作关系。从采购量看，2019年1-5月国产无源光纤采购量超过85%，国产有源光纤采购量超过40%，国产光纤生产商长飞光纤已取代上海瀚宇成为创鑫第一大光纤供应商。
创鑫激光大批量导入国产光纤以前，主要向上海瀚宇（Nufern国内代理商）和nLIGHT采购光纤，创鑫激向上海瀚宇采购的无源光纤主要用于连续光纤激光器，有源光纤则主要从nLIGHT集团采购。
锐科激光2015-2017年主要向上海瀚宇、睿芯光纤采购光纤。
锐科控股子公司睿芯光纤营收从2016年的1345万元提高到2018年的9524万元，以2017年睿芯光纤对锐科销售额占总销售额的97%估算，2018年锐科从睿芯光纤采购额高达9200万元，同比增长150%，逐步替代国外产品。
锐科激光和创鑫激光已经在过去三年间逐渐实现了光纤的国产替代，但我们认为未来仍存在进一步降成本的空间。对锐科而言，主要是加大从睿芯光纤的采购以及加强有源光纤研发，尽快实现对进口产品的全面替代。对创鑫激光而言，则是培育国内合格供应商，加快国产光纤替代进程。从进度来看，锐科激光光纤国产化、自产化进程快于创鑫激光。
1.1.3光纤光栅
光纤光栅是组成激光器谐振腔的一对光纤反射镜，通过一定方法使光纤纤芯的折射率发生轴向周期性调制而形成的衍射光栅，可决定激光器的输出波长与带宽，可控制激光模式与输出激光光束质量，是光纤激光器外购部件中成本较高的器件之一。每台激光器需光纤光栅2只（即一对）。
2018年及以前，创鑫主要向国外厂商采购14/250型号的光纤光栅。为降低产品成本，在更多核心器件上实现自主生产、进口替代，创鑫的“高功率光纤光栅项目”自2017年以前便已正式启动，2017年12月起正式转为开发14/250型号光纤光栅，并在2018年3月制样成功，从此转入批量试产阶段。2018年4月起，创鑫已实现光纤光栅器件的部分自主生产。到2019年二季度，创鑫激光光纤光栅自制率已达44.6%。
自制光纤光栅与从国外进口相比，单位材料成本降幅逾70%，因此，如以自制的14/250光纤光栅替代全部同型号外购光纤光栅，该部分器件的成本降幅将逾70%。
据锐科激光招股说明书披露，锐科2017年曾向凌云、上海瀚宇采购近2000万元的高功率光栅。据锐科激光2018年年报披露，公司通过自主研发已掌握光纤光栅关键技术并实现了规模化生产。
我们认为，光纤光栅国产化替代主要是由激光器厂家自主研发、自行生产实现的。锐科激光于2018年已实现光纤光栅的自产，创鑫激光则有望于年内实现光纤光栅的自产。光纤光栅环节进一步降本空间有限。
1.1.4合束器
合束器是利用熔融拉锥光纤束技术，将多束光纤合成为一根光纤所形成的器件，它可以将多束较低功率激光合成为一束更高功率激光。合束器可以分为两大类：抽运合束器和功率合束器。
抽运合束器
抽运合束器能够将多个抽运源的激光耦合入光纤，实现更高功率的抽运激光输出，是实现高功率单模块光纤激光器输出的关键器件。抽运合束器分正向抽运合束器技术和反向抽运合束器技术，其中反向抽运合束器技术难度更高，创鑫激光目前已熟练掌握两种抽运合束器技术。创鑫激光研制出6000 W级别的高性能抽运合束器，是用于3000 W-4000 W高功率单模块光纤激光器的重要器件。
连续激光器和脉冲激光器中用到的泵浦合束器价格差别较大，以创鑫激光为例，2018年1000W连续激光器的抽运合束器单价为809元/个，20W脉冲激光器的抽运合束器单价仅为83元/个。
创鑫激光在实现抽运合束器自产后，基于产能和资源调配等方面考虑，将技术成熟、工艺简单的部分器件由全部自产转为向具备配套能力的供应商定制采购。但由于2018年创鑫连续光纤激光器销量大幅上升，受限于产能，公司仍需向第三方采购抽运合束器。近三年，创鑫激光抽运合束器的采购价格大幅下降，连续光纤激光器专用的抽运合束器由2016年的2685元/个下降到2018年的1161元/个，降幅达57%；脉冲光纤激光器专用的抽运合束器由2016年的171元/个下降到2018年的115元/个，降幅达33%。
能量合束器/功率合束器
能量合束器（功率合束器）能将多路（常见的有7合1、18合1等）高功率单模块光纤激光器模块能量叠加，稳定的能量合束器技术是多模激光合束输出的基础。目前创鑫能量合束器最高合成功率可达25000 W，30000 W能量合束器也已经小批试产。
根据创鑫激光招股说明书披露，创鑫已完全掌握合束器的自主生产技术，创鑫激光和锐科激光均实现了自主配套生产。
1.1.5激光输出头
激光输出头能够实现将激光在应用场地远距离柔性输出，从而将输出激光传导至加工材料上，完成激光加工应用。激光输出头内部结构复杂，需要同时兼具传输、散热、防回反光、预警等多功能，技术含量很高，虽自制成本仅需2000-3000元，但外购价格仍超过自制成本约100%左右。以创鑫激光1000W连续激光器激光输出头为例，2016年激光输出头自制成本为3318元/个，同期外购价格为10256元/个，到2018年，自制成本下降至2682元/个，而同期外购成本仍高达5172元/个。
由于激光输出头价值量较大，且外购成本较高，创鑫激光、锐科激光基本实现了自产。根据创鑫激光招股说明书披露，激光输出头基本实现全部自制，30000 W激光输出头已进行小批试产，50000 W激光输出头正在研发。
1.1.6隔离器
光隔离器是一种只允许单向光通过的无源光器件，能够有效的防止回返光损伤其他光学部件，保护激光器。主要应用于脉冲激光器。
创鑫与锐科脉冲光纤激光器以调Q系列为主，调Q脉冲光纤激光器中只使用1个输出隔离器。隔离器的成本近三年显著下降，自制成本由原来外购成本的一半上升至和外购成本相当。以20 W脉冲激光器为例，2016年自制成本为1085元/只，同期外购成本高达2321元/只，到2018年，自制成本下降至773元/只，而同期外购成本仅为924元/只。
据锐科激光招股说明书披露，公司已实现了隔离器的量产。据创鑫激光招股说明书披露，公司已实现了隔离器的自产，目前正在研发300-500 W准直输出隔离器。专注于脉冲激光器的杰普特的隔离器成本近三年稳定在800元以上，创鑫激光经过近三年的持续降成本，采购单价也下降至不到900元。考虑到MOPA脉冲光纤激光器结构中除1个输出隔离器以外，还有至少2个以上在线隔离器，而在线隔离器单价较低，可以认为创鑫激光隔离器的成本已经较低。隔离器占激光器材料成本的4%左右，故锐科和创鑫仍以自产为主。
1.1.7模式匹配器和剥模器
模式匹配器和剥模器自制成本较低且与外购价格差异较小，故创鑫激光并未对外采购或向供应商询价，其外购和自制对毛利率和成本结构的影响较小。
在节省直接材料成本之外，通过改进产品设计方案、导入细光纤光路方案、改进水冷板加工方法、优化开关电源功率的设计，都可以不同程度的节约成本。
1.2大型厂商的规模效应构成核心竞争力
规模效应带来的成本节约体现在三方面，一是采购量的增加提升了与上游供应商的议价能力；二是生产量的持续提升进一步降低了单位制造成本；三是大规模生产过程中流程优化、模块化设计等降低成本。
1、采购量的增加提升与上游供应商的议价能力，主要体现在原材料采购单价不同幅度下降。以创鑫激光为例，2017年平均采购价格下降12.34%，其中，外购通用COS芯片平均价格下降17.97%，连续光纤激光器专用有源光纤、无源光纤、光纤光栅平均单位成本分别同比下降13.12%、6.18%、14.74%。2018年平均采购价格进一步下降10.52%，专用有源光纤、无源光纤、光纤光栅单位平均价格同比下降25.86%、17.34%、10.20%。
2、生产量的持续提升进一步降低了单位制造成本。进入光纤激光器领域的前期投入人力和各项成本较高，但随着产量的提升和生产工艺的持续改善，单位人工和制造费用将显著降低。以创鑫激光为例，2017年创鑫激光销售的连续光纤激光器产品功率之和同比增长144.95%，2018年同比增长120.37%，生产规模的扩大进一步降低单位制造成本。2017年创鑫连续光纤激光器单位功率人工和制造费用同比下降30.14%，2018年同比进一步下降18.06%，规模效应明显。
3、进行产品智能化、模块化设计，提升产品部件的通用性、易维护性，降低采购、生产、维护各环节的成本。
1.3关税是把双刃剑：零部件成本提高的同时激光器整机价格优势扩大
由前文可知，国内激光器厂商在激光芯片、热沉、有源光纤等核心零部件环节一定程度上仍需进口。去年以来，中美贸易摩擦导致个别零部件的进口关税有所提高，对国内激光器厂商的成本控制造成了一定影响。
芯片自2018年9月24日起被加征10%的关税，并且根据2019年5月13日发布的《税委会公告“2019”3号文件》，自2019年6月1日起加征25%的关税；光纤自2018年8月23日起被加征25%的关税。
Lumentum的原产国为美国，受贸易纠纷的影响被加征25%关税；II-IV集团提供的芯片原产国为瑞士，未受到贸易纠纷影响。nLight集团原产国为芬兰，不受贸易纠纷影响。
关税的影响也有积极的一面，截至目前，随着中美贸易争端的升级，激光器整机关税自2019年6月1日起由5%上调至10%，国产激光器的价格优势进一步扩大。
来源：国盛证券
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