Laser: Định nghĩa, chuỗi công nghiệp, ứng dụng và bối cảnh toàn cầu

Chuỗi ngành công nghiệp laser

Đầu chuỗi công nghiệp

Giai đoạn giữa của chuỗi công nghiệp

Hạ nguồn của chuỗi công nghiệp

Ưu điểm và các lĩnh vực ứng dụng chính của công nghệ laser

• Trong lĩnh vực công nghệ thông tin thế hệ mới, nó hỗ trợ sự phát triển của các lĩnh vực hiển thị và truyền thông mới, thúc đẩy đổi mới trong công nghệ thông tin.
• Trong lĩnh vực sản xuất thiết bị cao cấp, nó nâng cao mức độ sản xuất xanh và sản xuất thông minh, thúc đẩy sự phát triển của đường sắt cao tốc và thiết bị đo lường.
• Trong lĩnh vực năng lượng mới, nó thúc đẩy sự phát triển của năng lượng mặt trời hiệu suất cao và lưới điện thông minh, đẩy nhanh việc ứng dụng năng lượng mới.
• Trong lĩnh vực vật liệu mới, nó cho phép xử lý vật liệu chính xác, hỗ trợ mạnh mẽ cho nghiên cứu và phát triển vật liệu mới.
• Trong ngành công nghiệp xe năng lượng mới, nó tối ưu hóa quá trình gia công và hàn các bộ phận ô tô, thúc đẩy sự nâng cấp của ngành công nghiệp xe năng lượng mới.
• Trong lĩnh vực tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường, nó được ứng dụng trong chiếu sáng bán dẫn, góp phần vào sự phát triển của ngành công nghiệp tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường.
• Trong ngành công nghiệp sinh học, nó giúp cải thiện hiệu suất của các thiết bị y tế tiên tiến, thúc đẩy sự đổi mới trong ngành này.

Mô hình ngành công nghiệp laser toàn cầu

• Các nước châu Âu: Họ đã đi tiên phong trong công nghệ laser từ rất sớm và tích lũy được chuyên môn kỹ thuật sâu rộng, nắm giữ lợi thế về độ chính xác cao, độ tin cậy cao và các ứng dụng thị trường cao cấp (ví dụ: công nghệ bán dẫn và in thạch bản). Theo dữ liệu nghiên cứu thị trường, ngành công nghiệp laser của châu Âu chiếm hơn 30% thị phần toàn cầu.
• Hoa Kỳ: Nước này chiếm vị trí quan trọng trên thị trường toàn cầu trong các lĩnh vực như thiết kế chip quang học cao cấp và công nghệ tích hợp quang tử silicon. Đặc biệt, IPG Photonics dẫn đầu thế giới.thị trường laser sợi quangNhìn chung, ngành công nghiệp laser của Mỹ chiếm gần 20% thị phần toàn cầu.
• Nhật Bản và Hàn Quốc: Hai quốc gia này có những thế mạnh độc đáo trong sản xuất chính xác, công nghệ quang học và ứng dụng trong một số phân khúc thị trường ngách. Ví dụ, Nhật Bản dẫn đầu thế giới về phôi sợi quang và sợi quang đặc biệt, với thị phần toàn cầu vượt quá 50%; công ty Meere của Hàn Quốc nắm giữ 70% thị phần toàn cầu về máy mài cạnh màn hình. Tuy nhiên, rất khó để có được dữ liệu chính xác về thị phần toàn cầu tổng thể của ngành công nghiệp laser của Nhật Bản và Hàn Quốc.
• Trung Quốc: Nước này có những lợi thế vượt trội trong sản xuất thiết bị laser và thống lĩnh thị trường toàn cầu trong lĩnh vực này. Năm 2024, doanh thu thị trường thiết bị laser toàn cầu đạt khoảng 21,8 tỷ đô la Mỹ, trong đó doanh thu thị trường thiết bị laser của Trung Quốc đạt 89,7 tỷ nhân dân tệ (chiếm 56,6% thị trường toàn cầu). Tuy nhiên, khi xét đến toàn bộ chuỗi công nghiệp (bao gồm vật liệu và linh kiện cốt lõi, sản xuất thiết bị laser cao cấp và các ứng dụng tiên tiến), thị phần của Trung Quốc giảm xuống còn khoảng 21% tổng thị trường toàn cầu.
• 

Sự phát triển của ngành công nghiệp laser Trung Quốc

Hỗ trợ chính sách

Các cụm công nghiệp khu vực

• Thung lũng Quang học Vũ Hán: Bằng cách tích hợp sâu sắc đổi mới công nghệ và đổi mới công nghiệp, nơi đây đã xây dựng nên một cao nguyên phát triển cho ngành công nghiệp laser của Trung Quốc. Nơi đây quy tụ hơn 200 doanh nghiệp laser, bao gồm các loại laser khí, laser bán dẫn và laser sợi quang với công suất cao, trung bình và thấp. Một chuỗi công nghiệp hoàn chỉnh đã được hình thành, bao gồm vật liệu laser và linh kiện hỗ trợ ở khâu đầu nguồn, laser và thiết bị hỗ trợ ở khâu giữa, và các ứng dụng laser ở khâu cuối.
• Đồng bằng Châu Giang: Được thúc đẩy bởi nhu cầu thị trường, khu vực này kích thích nhu cầu công nghiệp sản xuất laser và thúc đẩy sự cải thiện tất cả các mắt xích trong chuỗi công nghiệp. Là thị trường ứng dụng lớn nhất của ngành công nghiệp laser Trung Quốc, kim ngạch xuất khẩu chiếm hơn 30% tổng kim ngạch xuất khẩu toàn quốc. Quy mô công nghiệp của khu vực này ước tính khoảng 13 tỷ nhân dân tệ, trở thành cụm công nghiệp laser lớn thứ hai tại Trung Quốc sau Vũ Hán.
• Vành đai Bột Hải: Khu vực này sở hữu năng lực nghiên cứu và phát triển công nghệ mạnh mẽ cùng nhu cầu thị trường dồi dào. Đại diện bởi Bắc Kinh, thị trường này tập trung một lượng lớn các doanh nghiệp trong ngành công nghệ thông tin và truyền thông, tạo ra nhu cầu mạnh mẽ đối với các sản phẩm laser.
• Đồng bằng sông Dương Tử: Khu vực này có chuỗi công nghiệp tương đối hoàn chỉnh, với các ngành công nghiệp chủ yếu phân bố ở Thượng Hải, Nam Kinh, Ôn Châu, Tô Châu, Ninh Ba và các thành phố khác. Ngành công nghiệp laser trong khu vực này đặc trưng bởi sự đổi mới hợp tác xuyên vùng, thúc đẩy việc nâng cao chất lượng và hiệu quả của chuỗi công nghiệp từ thượng nguồn đến hạ nguồn thông qua các doanh nghiệp hàng đầu. Số lượng đơn xin cấp bằng sáng chế trong các lĩnh vực công nghệ cốt lõi như laser siêu nhanh và...hệ thống điện kế độ chính xác caoTỷ lệ chuyển đổi công nghệ ở Đồng bằng sông Dương Tử tăng trung bình 34% mỗi năm, và cao hơn đáng kể so với mức trung bình toàn quốc.

1. Lợi thế về nhân tài: Khoảng 18 cơ sở giáo dục đại học và 56 viện nghiên cứu khoa học cấp tỉnh và bộ tập trung quanh khu vực này, đào tạo hơn 50.000 sinh viên đại học mỗi năm, cung cấp nguồn nhân lực dồi dào cho ngành công nghiệp laser.
2. Lợi thế công nghệ: Các tổ chức như Viện Nghiên cứu Bưu chính Viễn thông Vũ Hán và Đại học Khoa học và Công nghệ Hoa Trung đang ở trình độ hàng đầu trong nước về công nghệ truyền thông quang học và xử lý laser, cung cấp sự hỗ trợ kỹ thuật mạnh mẽ cho sự phát triển của ngành công nghiệp.
3. Lợi thế nền tảng công nghiệp: Thung lũng quang học Vũ Hán đã phát triển thành cơ sở sản xuất cáp quang và thiết bị laser lớn nhất Trung Quốc, với nền tảng công nghiệp vững chắc.
4. Lợi thế thị trường: Cơ sở này nắm giữ thị phần lớn trong thị trường sản phẩm cáp quang và thiết bị quang điện trong nước, đồng thời chiếm vị trí nhất định trong ngành công nghiệp quang điện toàn cầu, hứa hẹn triển vọng thị trường rộng lớn.

Động lực thị trường và các thành phần cốt lõi của thiết bị laser

Động lực thị trường của thiết bị laser

• Sản xuất pin lithium: Laser được sử dụng rộng rãi trong sản xuất pin lithium. Pin lithium-ion có yêu cầu cao về an toàn, tính nhất quán và mật độ, và gia công bằng laser có những ưu điểm rõ rệt về hiệu quả và năng suất. Hiện nay, với sự phát triển nhanh chóng của xe năng lượng mới, nhu cầu về thiết bị pin lithium rất lớn, và các doanh nghiệp sản xuất pin lithium đang mở rộng năng lực sản xuất. Với việc ứng dụng rộng rãi công nghệ cắt, làm sạch và khắc laser trong sản xuất pin lithium, tỷ lệ thiết bị gia công laser trong sản xuất pin lithium công suất lớn dự kiến ​​sẽ đạt 15-20% trong tương lai.
• Làm sạch bằng laser và phủ lớp bằng laserCác thị trường ứng dụng mới nổi này có triển vọng rộng lớn. So với phương pháp làm sạch bằng hóa chất và mài cơ học, làm sạch bằng laser thân thiện với môi trường, không gây hư hại, không gây ô nhiễm thứ cấp và hiệu quả. Nó có thể thay thế các thị trường hiện có như làm sạch công nghiệp và đánh bóng thủ công, với tiềm năng thị trường khổng lồ. Các lĩnh vực ứng dụng mới được phát triển bao gồm làm sạch di tích văn hóa, làm sạch công trình xây dựng và làm sạch đường phố.
• Ngành công nghiệp quang điện: Công nghệ xử lý bằng laser có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của các tế bào quang điện. Được thúc đẩy bởi các yếu tố thuận lợi như chi phí sản xuất điện năng từ quang điện liên tục giảm và nhu cầu từ các thị trường mới nổi, thị trường quang điện toàn cầu sẽ tiếp tục tăng trưởng. Xử lý bằng laser được ứng dụng trong các quy trình như khắc, cắt, tỉa cạnh và pha tạp trong sản xuất pin mặt trời.

Các thành phần cốt lõi của laser

• Cấu trúc chi phí: Trong cấu trúc chi phí của laser, sợi quang đặc biệt, nguồn bơm và các thiết bị quang học là những thành phần chi phí chính, chiếm hơn 80%. Trong đó, nguồn bơm và sợi quang đặc biệt là nguồn chi phí nguyên vật liệu cốt lõi cho laser sợi quang — thông thường, sợi quang đặc biệt chiếm khoảng 20%, và nguồn bơm chiếm khoảng 30%.
• Chỉ số theo dõi quan trọng: Khi phân tích các thành phần cốt lõi của laser, chỉ số quan trọng nhất là mức độ tự sản xuất (hoặc nội địa hóa) các thành phần cốt lõi này. Tỷ lệ tự sản xuất (hoặc nội địa hóa) càng cao thì chi phí mua sắm càng giảm nhanh.
• Nguồn bơm: Là nguồn sáng của laser sợi quang, nguồn bơm được sử dụng để kích thích môi trường làm việc của laser và bơm các hạt hoạt tính từ trạng thái cơ bản lên mức năng lượng cao hơn để đạt được sự đảo ngược mật độ hạt. Dựa trên sự khác biệt về môi trường làm việc và điều kiện hoạt động của laser, chúng được chia thành bốn loại: kích thích quang học (bơm quang), kích thích phóng điện khí, kích thích hóa học và kích thích năng lượng hạt nhân. Các loại laser tương ứng là laser sợi quang, laser carbon dioxide, laser trạng thái rắn, v.v.
• Sợi quang đặc biệt: Đặc điểm cốt lõi phân biệt sợi quang đặc biệt với sợi quang thông thường là khả năng sử dụng ở các bước sóng cụ thể. Sợi quang pha tạp Ytterbium được sử dụng làm môi trường khuếch đại cho laser sợi quang và bộ khuếch đại sợi quang, trong khi sợi quang thụ động được sử dụng cho bộ ghép nối, dây dẫn và các thiết bị quang học khác.

Xu hướng phát triển tương lai của ngành công nghiệp laser