Zgodovina razvoja laserjev na Kitajskem: Na kaj se lahko zanesemo, da gremo naprej?

Minilo je že več kot 60 let, odkar je bil leta 1960 v kalifornijskem laboratoriju ustvarjen prvi »žarek koherentne svetlobe«. Kot je dejal izumitelj laserja, T. H. Maiman: »Laser je rešitev v iskanju problema.« Laser kot orodje postopoma prodira na številna področja, kot so industrijska obdelava, optične komunikacije in računalništvo.

Kitajska laserska podjetja, znana kot »kralji involucije«, se zanašajo na »ceno glede na količino«, da bi si zagotovila tržni delež, vendar plačujejo ceno za padajoče dobičke.

Domači trg je zapadel v hudo konkurenco, laserska podjetja pa so se obrnila navzven in se odpravila iskat »novo celino« za kitajske laserje. Leta 2023 je China Laser uradno začel svoje »prvo leto odhoda v tujino«. Na mednarodnem sejmu svetlobe v Münchnu v Nemčiji konec junija letos se je skupinsko predstavilo več kot 220 kitajskih podjetij, s čimer je postala država z največjim številom razstavljavcev, razen gostiteljice Nemčije.

Je čoln prečkal gorovje Deset tisoč? Kako se lahko China Laser zanese na »količino«, da bo obstal, in na kaj naj se zanese, da bo šel dlje?

1. Od »zlatega desetletja« do »krvavečega trga«

Kot predstavnik nastajajočih tehnologij so se raziskave v domači laserski industriji začele ne pozno, skoraj sočasno z mednarodnimi. Prvi laser na svetu je bil predstavljen leta 1960. Skoraj istočasno, avgusta 1961, je bil na Inštitutu za optiko in mehaniko Kitajske akademije znanosti v Changchunu izdelan prvi laser na Kitajskem.

Po tem so se eno za drugim ustanovila velika podjetja za lasersko opremo po svetu. V prvem desetletju zgodovine laserjev sta se rodila Bystronic in Coherent. Do sedemdesetih let prejšnjega stoletja sta bila zaporedoma ustanovljena II-VI in Prima. Leta 1977 je začel delovati tudi TRUMPF, vodilni proizvajalec obdelovalnih strojev. Potem ko je leta 2016 s svojega obiska Združenih držav Amerike prinesel CO₂ laser, se je začelo poslovanje TRUMPF-a z laserji.

Kitajska laserska podjetja so se na poti industrializacije lotila relativno pozno. Han's Laser je bil ustanovljen leta 1993, Huagong Technology leta 1999, Chuangxin Laser leta 2004, JPT leta 2006 in Raycus Laser leta 2007. Ta mlada laserska podjetja nimajo prednosti pionirja, imajo pa zagon za kasnejši udarec.

 

V zadnjih 10 letih so kitajski laserji doživeli "zlato desetletje" in "domača nadomeščanje" je v polnem teku. Med letoma 2012 in 2022 bo skupna letna stopnja rasti industrije laserske procesne opreme v moji državi presegla 10 %, proizvodna vrednost pa bo do leta 2022 dosegla 86,2 milijarde juanov.

V zadnjih petih letih je trg vlakenskih laserjev hitro spodbujal domače nadomeščanje s hitrostjo, ki je vidna s prostim očesom. Tržni delež domačih vlakenskih laserjev se je v petih letih povečal z manj kot 40 % na skoraj 70 %. Tržni delež ameriškega IPG-ja, vodilnega proizvajalca vlakenskih laserjev, na Kitajskem se je močno zmanjšal s 53 % leta 2017 na 28 % leta 2022.

 

Slika: Konkurenca na kitajskem trgu vlakenskih laserjev od leta 2018 do 2022 (vir podatkov: Poročilo o razvoju laserske industrije na Kitajskem)

Da ne omenjamo trga z nizko porabo energije, ki je v bistvu dosegel domačo nadomeščanje. Sodeč po »konkurenci 10.000-vatnih naprav« na trgu z visoko porabo energije, domači proizvajalci tekmujejo med seboj in v polni meri dokazujejo »kitajsko hitrost«. IPG je od izdaje prvega 10-vatnega industrijskega vlakenskega laserja na svetu leta 1996 do izdaje prvega 10.000-vatnega vlakenskega laserja potreboval 13 let, medtem ko je Raycus Laser potreboval le 5 let, da je od 10 vatov dosegel 10.000 vatov.

V konkurenci 10.000-vatnih proizvajalcev so se domači proizvajalci drug za drugim pridružili bitki, lokalizacija pa napreduje z zaskrbljujočo hitrostjo. Dandanes 10.000 vatov ni več nov izraz, temveč vstopnica za podjetja v neprekinjen laserski krog. Pred tremi leti je Chuangxin Laser na sejmu svetlobe v Münchnu v Šanghaju predstavil svoj 25.000-vatni vlakenski laser, kar je povzročilo prometne zastoje. Vendar pa je letos na različnih laserskih razstavah "10.000 vatov" postalo standard za podjetja, celo 30.000 vatov. Oznaka 60.000 vatov se zdi prav tako običajna. V začetku septembra letos sta Pentium in Chuangxin predstavila prvi laserski rezalni stroj na svetu z močjo 85.000 vatov in s tem znova podrla rekord laserske moči.

Na tej točki se je tekmovanje z 10.000-vatno močjo končalo. Laserski rezalni stroji so na področju rezanja srednje debelih in debelih plošč popolnoma nadomestili tradicionalne metode obdelave, kot sta plazemsko in plamensko rezanje. Povečanje laserske moči ne bo več bistveno prispevalo k učinkovitosti rezanja, temveč bo povečalo stroške in porabo energije.

 

Slika: Spremembe neto obrestnih mer laserskih podjetij od leta 2014 do 2022 (vir podatkov: Wind)

Čeprav je bila konkurenca 10.000-vatnih laserjev popolna zmaga, je ostra "cenovna vojna" laserski industriji zadala tudi boleč udarec. Trajalo je le 5 let, da se je domači delež vlakenskih laserjev prebil, in le 5 let je trajalo, da je industrija vlakenskih laserjev od ogromnih dobičkov prešla na majhne dobičke. V zadnjih petih letih so bile strategije zniževanja cen pomembno sredstvo za vodilna domača podjetja pri povečanju tržnega deleža. Domači laserji so "zamenjali ceno za količino" in preplavili trg, da bi konkurirali tujim proizvajalcem, "cenovna vojna" pa se je postopoma stopnjevala.

10.000-vatni vlakenski laser se je leta 2017 prodal za kar 2 milijona juanov. Do leta 2021 so domači proizvajalci znižali njegovo ceno na 400.000 juanov. Zaradi velike cenovne prednosti se je tržni delež podjetja Raycus Laser v tretjem četrtletju 2021 prvič izenačil z deležem IPG, s čimer je dosegel zgodovinski preboj pri nadomeščanju domačih izdelkov.

Z vstopom v leto 2022, ko se število domačih laserskih podjetij še naprej povečuje, so proizvajalci laserjev vstopili v fazo »involucije« in medsebojne konkurence. Glavno bojišče v cenovni vojni laserjev se je premaknilo iz segmenta izdelkov z nizko močjo 1–3 kW v segment izdelkov z visoko močjo 6–50 kW, podjetja pa tekmujejo v razvoju vlakenskih laserjev z večjo močjo. Cenovni kuponi, servisni kuponi, nekateri domači proizvajalci pa so celo uvedli načrt »ničelnega pologa«, pri čemer so opremo brezplačno dali na testiranje proizvajalcem v nižji fazi proizvodnje, kar je zaostrilo konkurenco.

Ob koncu "valja" podjetja, ki se ukvarjajo z laserskimi brizgalnimi stroji, niso čakala na dobro letino. Leta 2022 se bo cena vlakenskih laserjev na kitajskem trgu medletno znižala za 40–80 %. Domače cene nekaterih izdelkov so se znižale na desetino uvoženih cen. Podjetja se za ohranjanje dobičkonosnih marž zanašajo predvsem na povečanje pošiljk. Domači velikan vlakenskih laserjev Raycus je medletno zabeležil znatno povečanje pošiljk, vendar so se njegovi poslovni dobički medletno zmanjšali za 6,48 %, čisti dobiček pa za več kot 90 %. Večina domačih proizvajalcev, katerih glavna dejavnost so laserji, bo v letu 2022 zabeležila strm padec čistega dobička.

 

Slika: Trend »cenovne vojne« na področju laserjev (vir podatkov: zbrano iz javno dostopnih informacij)

Čeprav so vodilna tuja podjetja v »cenovni vojni« na kitajskem trgu utrpela neuspehe, se njihova uspešnost ni zmanjšala, temveč se je povečala, saj so se zanašala na svoje trdne temelje.

Zaradi monopola skupine TRUMPF nad poslovanjem z viri svetlobe za litografske stroje EUV nizozemskega tehnološkega podjetja ASML se je obseg naročil v poslovnem letu 2022 povečal s 3,9 milijarde evrov v enakem obdobju lani na 5,6 milijarde evrov, kar je znatno medletno povečanje za 42 %; prodaja podjetja Gaoyi se je v poslovnem letu 2022 po prevzemu podjetja Guanglian Revenue medletno povečala za 7 %, obseg naročil pa je dosegel 4,32 milijarde ameriških dolarjev, kar je medletno povečanje za 29 %. Uspešnost je že četrto zaporedno četrtletje presegla pričakovanja.

Potem ko so izgubila položaj na kitajskem trgu, največjem trgu za lasersko obdelavo, lahko tuja podjetja še vedno dosegajo rekordno visoko zmogljivost. Kaj se lahko naučimo iz poti razvoja laserjev vodilnih mednarodnih podjetij?

2. »Vertikalna integracija« v primerjavi z »diagonalno integracijo«

Pravzaprav so vodilna tuja podjetja, še preden domači trg doseže 10.000 vatov in sproži »cenovno vojno«, pred rokom zaključila krog involucije. Vendar pa niso »zvili« cene, temveč postavitve izdelkov, in začela so integracijo industrijskih verig z združitvami in prevzemi. Pot širitve.

Na področju laserske obdelave so vodilna mednarodna podjetja ubrala dve različni poti: na poti vertikalne integracije okoli enotne industrijske verige izdelkov je IPG korak pred drugimi; medtem ko sta podjetji, ki ju zastopata TRUMPF in Coherent, izbrali »poševno integracijo«, kar pomeni vertikalno integracijo in horizontalno širitev ozemlja »z obema rokama«. Tri podjetja so zaporedoma začela svoja obdobja, in sicer obdobje optičnih vlaken, ki ga predstavlja IPG, obdobje diskov, ki ga predstavlja TRUMPF, in obdobje plinov (vključno z eksimerjem), ki ga predstavlja Coherent.

IPG prevladuje na trgu vlakenskih laserjev. Od uvrstitve na borzo leta 2006, razen finančne krize leta 2008, so poslovni prihodki in dobički ostali na visoki ravni. Od leta 2008 je IPG prevzel vrsto proizvajalcev s tehnologijami naprav, kot so optični izolatorji, optične sklopne leče, vlakenske rešetke in optični moduli, vključno s Photonics Innovations, JPSA, Mobius Photonics in Menara Networks, da bi izvedel vertikalno integracijo v verigo industrije vlakenskih laserjev.

Do leta 2010 je bila IPG-jeva vertikalna integracija navzgor v bistvu zaključena. Podjetje je doseglo skoraj 100-odstotno lastno proizvodno zmogljivost ključnih komponent, kar je znatno pred konkurenco. Poleg tega je prevzelo vodilno vlogo na področju tehnologije in je bilo pionir na svetu pri tehnologiji vlakenskih ojačevalnikov. IPG je bil na področju vlakenskih laserjev in trdno zasedel prestol globalne prevlade.

 

Slika: Proces integracije industrijske verige IPG (vir podatkov: zbiranje javno dostopnih informacij)

Trenutno so domača laserska podjetja, ki so ujeta v "cenovni vojni", vstopila v fazo "vertikalne integracije". Vertikalno integrirajo industrijsko verigo navzgor in uresničujejo lastno proizvodnjo ključnih komponent, s čimer krepijo glas izdelkov na trgu.

Leta 2022, ko bo "cenovna vojna" vse bolj resna, se bo proces lokalizacije osrednjih naprav v celoti pospešil. Več proizvajalcev laserjev je doseglo preboj v tehnologiji laserjev z dvojno (trojno) oblogo in iterbijem, dopiranih z velikim poljem; stopnja lastne izdelave pasivnih komponent se je znatno povečala; domače alternative, kot so izolatorji, kolimatorji, kombinatorji, sklopniki in vlaknene rešetke, postajajo vse bolj priljubljene. Zrelo. Vodilna podjetja, kot sta Raycus in Chuangxin, so sprejela pot vertikalne integracije, se globoko vključila v vlaknene laserje in postopoma dosegla neodvisen nadzor nad komponentami s povečanimi tehnološkimi raziskavami in razvojem ter združitvami in prevzemi.

Ko se je večletna »vojna« končala, se je proces integracije industrijske verige vodilnih podjetij pospešil, hkrati pa so mala in srednje velika podjetja uresničila diferencirano konkurenco pri prilagojenih rešitvah. Do leta 2023 se je trend cenovne vojne v laserski industriji oslabil, dobičkonosnost laserskih podjetij pa se je znatno povečala. Raycus Laser je v prvi polovici leta 2023 dosegel čisti dobiček v višini 112 milijonov juanov, kar je porast za 412,25 %, in končno izšel iz sence »cenovne vojne«.

Tipičen predstavnik druge razvojne poti »poševne integracije« je skupina TRUMPF. Skupina TRUMPF je sprva začela kot podjetje za obdelovalne stroje. Laserska dejavnost je bila na začetku predvsem ogljikovodioksidni laserji. Kasneje je prevzela podjetja HüTTINGER (1990), HAAS Laser Co., Ltd. (1991), Saxony Machine Tools and Special Machine Tools Co., Ltd. (1992) in razširila svojo dejavnost s trdnimi laserji. V dejavnosti laserjev in strojev za vodno rezanje je bil leta 1999 predstavljen prvi eksperimentalni diskovni laser, ki je od takrat trdno zasedel prevladujoč položaj na trgu diskov. Leta 2008 je TRUMPF za 48,9 milijona ameriških dolarjev prevzel podjetje SPI, ki je lahko konkuriralo podjetju IPG, s čimer je na svoje poslovno področje prinesel vlakenske laserje. Pogosto se je loteval tudi ultrahitrih laserjev. Zaporedoma je prevzel proizvajalca ultrakratkih impulznih laserjev Amphos (2018) in Active Fiber Systems GmbH (2022) ter še naprej zapolnjuje vrzel v postavitvi ultrahitrih laserskih tehnologij, kot so diski, plošče in ojačevanje vlaken. »sestavljanka«. Poleg horizontalne postavitve različnih laserskih izdelkov, kot so diskovni laserji, laserji z ogljikovim dioksidom in vlaknasti laserji, se skupina TRUMPF dobro odreže tudi pri vertikalni integraciji industrijske verige. Prav tako dobavlja celovite izdelke za strojno opremo podjetjem v nižji fazi proizvodnje in ima konkurenčno prednost tudi na področju obdelovalnih strojev.

 

Slika: Postopek integracije industrijske verige skupine TRUMPF (vir podatkov: zbiranje javno dostopnih informacij)

Ta pot omogoča vertikalno samoproizvodnjo celotne linije od osnovnih komponent do celotne opreme, horizontalno postavitev večtehničnih laserskih izdelkov in nenehno širjenje meja izdelkov. Han's Laser in Huagong Technology, vodilni domači podjetji na področju laserjev, sledita isti poti in se skozi vse leto uvrščata na prvo in drugo mesto med domačimi proizvajalci po poslovnih prihodkih.

Za lasersko industrijo je značilno zamegljevanje meja med dobavnimi verigami. Zaradi unitizacije in modularizacije tehnologije vstopni prag ni visok. Z lastnimi temelji in kapitalsko spodbudo ni veliko domačih proizvajalcev, ki bi bili sposobni "odpreti nova ozemlja" na različnih poteh. To se redko vidi. V zadnjih letih so drugi domači proizvajalci postopoma krepili svoje integracijske zmogljivosti in postopoma zamegljevali meje industrijske verige. Prvotni odnosi med dobavnimi verigami navzgor in navzdol so se postopoma razvili v konkurenco z ostro konkurenco v vsaki členki.

Visokotlačna konkurenca je hitro dozorela kitajsko lasersko industrijo in ustvarila »tigra«, ki se ne boji čezmorskih tekmecev in hitro napreduje v procesu lokalizacije. Vendar pa je ustvarila tudi situacijo »življenjskega nevarnega« stanja s pretiranimi »cenovnimi vojnami« in homogeno konkurenco. Kitajska laserska podjetja so si s pomočjo »uporabe« pridobila trdne temelje. Kaj bodo storila v prihodnosti?

3. Dva recepta: Uvedba novih tehnologij in raziskovanje čezmorskih trgov

Z zanašanjem na tehnološke inovacije lahko rešimo problem vlaganja denarja v trg z nizkimi cenami; z zanašanjem na izvoz laserske opreme pa lahko rešimo problem ostre konkurence na domačem trgu.

Kitajska laserska podjetja so se v preteklosti težko približala vodilnim v tujini. Glede na osredotočenost na domače nadomeščanje vsak večji izbruh cikličnega trga vodijo tuja podjetja, lokalne blagovne znamke pa v 1-2 letih hitro sledijo in nadomeščajo domače izdelke in aplikacije, ko dozorijo. Trenutno še vedno obstaja pojav, da tuja podjetja prevzemajo vodilno vlogo pri uvajanju aplikacij v nastajajočih panogah, medtem ko domači izdelki še naprej spodbujajo nadomeščanje.

»Zamenjava« se ne sme ustaviti le pri prizadevanju za »nadomeščanje«. V trenutku, ko se kitajska laserska industrija sooča s preobrazbo, se vrzel med ključnimi laserskimi tehnologijami domačih proizvajalcev in tujimi državami postopoma zmanjšuje. Prav tako je treba proaktivno uvajati nove tehnologije in si prizadevati za prehitevanje v ovinkih, da bi se znebili »uporabe dobrega časa za usodo cene glede na količino«.

Na splošno je treba pri razporeditvi novih tehnologij določiti naslednji industrijski trg. Laserska obdelava je doživela obdobje rezanja, v katerem je prevladovalo rezanje pločevine, in obdobje varjenja, ki ga je kataliziral novi energetski razcvet. Naslednji industrijski cikel se lahko premakne na področja mikroprocesiranja, kot so polprevodniki, ustrezni laserji in laserska oprema pa bodo sprožili veliko povpraševanje. »Točka ujemanja« v industriji se bo prav tako preusmerila iz prvotne »konkurence 10.000-vatnih« visokozmogljivih neprekinjenih laserjev v »ultra hitro konkurenco« ultrakratkopulznih laserjev.

Če pogledamo posebej bolj podrazdeljena področja, se lahko osredotočimo na preboje na novih področjih uporabe od "0 do 1" v novem tehnološkem ciklu. Na primer, stopnja penetracije perovskitnih celic naj bi po letu 2025 dosegla 31 %. Vendar pa originalna laserska oprema ne more izpolnjevati zahtev glede natančnosti obdelave perovskitnih celic. Laserska podjetja morajo vnaprej uvesti novo lasersko opremo, da dosežejo neodvisen nadzor nad osnovno tehnologijo, izboljšajo bruto dobičkonosno maržo opreme in hitro osvojijo prihodnji trg. Poleg tega si zaslužijo pozornost tudi obetavni scenariji uporabe, kot so shranjevanje energije, medicinska oskrba, industrija zaslonov in polprevodnikov (laserski dvig, lasersko žarjenje, prenos mase), "proizvodnja z umetno inteligenco + laserjem" itd.

Z nenehnim razvojem domače laserske tehnologije in izdelkov se pričakuje, da bo laser postal vizitka kitajskih podjetij, ki bodo vstopila v tujino. Leto 2023 je "prvo leto", ko bodo laserji vstopili v tujino. Soočeni z ogromnimi čezmorskimi trgi, ki morajo nujno prodreti, bo laserska oprema sledila proizvajalcem terminalnih aplikacij na nižji stopnji, zlasti "daleč vodilni" kitajski industriji litijevih baterij in avtomobilski industriji novih energentov, kar bo odprlo priložnosti za izvoz laserske opreme. Morje prinaša zgodovinske priložnosti.

Trenutno je selitev v tujino postala soglasje v panogi in ključna podjetja so začela ukrepati za aktivno širitev delovanja v tujini. V preteklem letu je Han's Laser napovedal, da namerava vložiti 60 milijonov ameriških dolarjev v ustanovitev hčerinske družbe "Green Energy Industry Development Co., Ltd." v Združenih državah Amerike za raziskovanje ameriškega trga; Lianying je ustanovil hčerinsko družbo v Nemčiji za raziskovanje evropskega trga in trenutno sodeluje s številnimi evropskimi tovarnami baterij. Izvajali bomo tehnične izmenjave z proizvajalci originalne opreme; Haimixing se bo osredotočil tudi na raziskovanje čezmorskih trgov s projekti širitve domačih in tujih tovarn baterij in proizvajalcev vozil v tujino.

Cenovna prednost je "adut" kitajskih laserskih podjetij za vstop v tujino. Domača laserska oprema ima očitne cenovne prednosti. Po lokalizaciji laserjev in ključnih komponent so se stroški laserske opreme znatno znižali, huda konkurenca pa je prav tako znižala cene. Azijsko-pacifiška regija in Evropa sta postali glavni destinaciji za izvoz laserjev. Po vstopu v tujino bodo domači proizvajalci lahko sklepali transakcije po cenah, višjih od lokalnih ponudb, kar bo močno povečalo dobiček.

Vendar je trenutni delež izvoza laserskih izdelkov v vrednosti proizvodnje kitajske laserske industrije še vedno nizek, pri vstopu v tujino pa se bodo pojavile težave, kot sta nezadosten učinek blagovne znamke in šibke zmogljivosti lokalizacije. Pot do resničnega »napredka« je še dolga in težka.

 

Zgodovina razvoja laserja na Kitajskem je zgodovina krutega boja, ki temelji na zakonih džungle.

V zadnjih desetih letih so laserska podjetja doživela krst »konkurence 10.000-vatnih podjetij« in »cenovnih vojn« ter ustvarila »avantgardo«, ki se lahko kosa s tujimi blagovnimi znamkami na domačem trgu. Naslednjih deset let bo za domače laserje ključnega pomena, da se preusmerijo iz »krvavečega trga« v tehnološke inovacije in iz domačega nadomeščanja na mednarodni trg. Le če bo kitajska laserska industrija dobro hodila po tej poti, se bo lahko preobrazila iz »sledenja in teka« v »vodilni« skok.

 


Čas objave: 23. oktober 2023