2020年初爆發(fā)的一場新冠疫情無疑讓全球制造業(yè)面臨了巨大的沖擊，隨著5G信息化時代的持續(xù)推進，激光行業(yè)將如何擁抱新機遇和謀求新發(fā)展？傳統(tǒng)制造業(yè)如何應(yīng)對5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展的轉(zhuǎn)型與突破？5G時代，企業(yè)有哪些創(chuàng)新的戰(zhàn)略部署和規(guī)劃……本期中，我們邀請了幾家相關(guān)的企業(yè)暢談5G時代，激光產(chǎn)業(yè)面臨的機遇和挑戰(zhàn)。

一、借市場東風5G駛?cè)氚l(fā)展快車道

2020年是5G大步發(fā)展的一年，全國各地5G基站建設(shè)如火如荼，通信設(shè)備和手機產(chǎn)業(yè)鏈成為最受關(guān)注的兩大方面。在更快、更精、更小、更智能、非標制造等精細加工的需求推進下，激光智造、精密加工等技術(shù)在5G 生態(tài)下展現(xiàn)出新的發(fā)展空間和前景；而隨著近幾年高功率皮秒、飛秒激光和光纖超快激光技術(shù)的突破和商業(yè)化，5G市場的持續(xù)發(fā)酵也大大帶動了以超快激光器為引領(lǐng)的光源技術(shù)的發(fā)展新熱潮。

“毋庸置疑，中國是全球最大的5G市場。以手機為代表的消費電子，我們認為它依然是5G時代的超級入口之一。”通快（中國）激光技術(shù)部銷售總監(jiān)李榮正一語中的。十年前，3G切換到4G，帶動了手機的飛速發(fā)展，如今5G也勢必會掀起新一輪的技術(shù)和應(yīng)用風潮。在他看來，手機的尺寸不可能做到很大，但消費者對其功能上的要求愈發(fā)嚴苛，從而催促手機廠商必須在材料和工藝上下足功夫，不斷創(chuàng)新突破。

“5G浪潮恰逢柔性顯示的崛起，可折疊、可卷曲的電子設(shè)備也將逐步融入日常生活。5G+柔性顯示對超高頻信號的傳輸及超高分辨率顯示提出極為嚴苛的需求。”由于傳統(tǒng)的高分子及金屬材料的傳輸損耗已逐步無法滿足商用要求，越來越多基于玻璃及液晶向材料的元器件將應(yīng)用于消費類電子產(chǎn)品中。“材料不一樣，傳統(tǒng)的一些加工方式無疑也不合適。”這就回到“冷加工”——超短脈沖激光的話題上了，因為超短脈沖激光對于精密切割、微孔加工及混合材料焊接彰顯明顯的優(yōu)勢。“而在這一領(lǐng)域很多新應(yīng)用不斷推陳出新，都是通快較為擅長的。”譬如，柔性屏/折疊屏用的是超薄型透明材料，采用通快激光器切割幾乎不會產(chǎn)生裂紋或損耗。通快的高功率超快激光器，能夠做到極高的穩(wěn)定性和工業(yè)量產(chǎn)級別。

“由于疫情影響，中國政府加大新基建投入力度，5G是新基建最重要的項目之一。”Edgewave GmbH中國市場負責人，高級工程師李德豐說道。5G技術(shù)由于其數(shù)據(jù)帶寬極大提高，在設(shè)備的設(shè)計中對電磁兼容性的要求非常高，金屬材料對高頻信號產(chǎn)生屏蔽和干擾，譬如在手機中，之前的金屬邊框和金屬蓋板，很可能會引起干擾，手機使用金屬邊框做天線，導(dǎo)致手握時直接丟失信號。“因此5G時代，手機的結(jié)構(gòu)材料很可能會全部采用陶瓷和玻璃材料，甚至出現(xiàn)全玻璃手機，以目前最新的手機設(shè)計來看，陶瓷邊框玻璃蓋板已得到廣泛應(yīng)用。”

誠然，5G技術(shù)推動半導(dǎo)體器件和封裝技術(shù)發(fā)展，并對玻璃加工精度提出更高的要求。5G元器件和封裝密度越來越高，傳統(tǒng)玻璃加工難以同時兼顧精度和效率，而超快激光加工解決了效率，精度和復(fù)雜結(jié)構(gòu)加工的問題，成為5G時代玻璃加工的 最佳選擇。據(jù)他介紹，超快激光在5G方面的應(yīng)用涵蓋以下幾方面：1）玻璃打標，打孔，切割；2）陶瓷切割，打孔；3）5G天線制作（LCP&MPI加工）；4）FPC 切割，打孔，開槽；5）電池加工，電池極耳用高功率皮秒激光切割，其掛渣比使用光纖激光器切割減少一半，極大提高電池的加工品質(zhì)；6）玻璃焊接。

在武漢華⽇精密激光股份有限公司副總經(jīng)理劉振林看來，近年來超快激光器以其在精密加工中的限制加工優(yōu)勢，在5G產(chǎn)業(yè)鏈中的精密打標、玻璃切割、FPC切割及芯片加工等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。超快激光微納加工可以精密加工多種玻璃、金屬等材料，實現(xiàn)特殊結(jié)構(gòu)和特定的光、電、機械等性能。“可以說，超快激光技術(shù)在一定程度上降低了制造流程對材料的依賴度，拓寬了被加工材料的種類，并彰顯冷加工致材料無磨損可變形等優(yōu)點。”同時，2018年以來，超快激光技術(shù)實現(xiàn)飛躍式發(fā)展，輸出功率和穩(wěn)定性等性能指標不斷提升，價格亦持續(xù)降低。2019年，華日中高功率皮秒激光器率先標準化量產(chǎn)交付，飛秒激光器也從研發(fā)階段進入工廠實用階段。

“當前，中國5G技術(shù)位居世界競爭前列，在保持技術(shù)領(lǐng)先的前提下，有效降低成本是中國5G市場保持競爭優(yōu)勢的最有效手段。”目前基站建設(shè)和設(shè)備制造領(lǐng)域中，超快激光已廣泛應(yīng)用于芯片加工，玻璃切割和電子電路制程，推動超快激光成為提升5G產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本不可或缺的技術(shù)手段。“因此，即將到來的5G時代，將會成為帶動中國超快激光生產(chǎn)企業(yè)的風口。”

“5G大規(guī)模商用將會帶來包括LCP天線材料、高頻PCB基材、電磁屏蔽復(fù)合材料、玻璃和陶瓷等眾多材料加工的新需求。”青島自貿(mào)激光科技有限公司激光器事業(yè)部部長李德榮娓娓道來。超快激光器作為一種精密加工制造工具，和上述材料更快、更精、更小等精細加工需求無疑是非常契合的。他表示，隨著5G市場的持續(xù)發(fā)酵和需求的推動，各種參數(shù)類型的超快激光器，包括高功率、高能量、近紅外、綠光、紫外的皮秒和飛秒激光器都有望找到適合其自身的應(yīng)用場景，從而真正開啟超快激光器的大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。“這也是超快激光器廠商、超快激光設(shè)備集成商、以及上游元器件供應(yīng)商翹首期盼的機遇。”

武漢華工激光工程有限責任公司總經(jīng)理鄧家科指出，憑借高可靠、低時延、廣覆蓋、大連接等特點，5G技術(shù)在智能終端和智慧城市中將發(fā)揮重要作用，并進一步助推產(chǎn)業(yè)生態(tài)變革發(fā)展。“在智能終端領(lǐng)域，隨著5G時代的到來，電子器件對信號傳輸?shù)囊�求越來越高，為�?guī)避傳統(tǒng)金屬材料對信號傳輸穩(wěn)定性的影響，脆性材料逐漸成為5G電子器件的新寵。”保障脆性材料加工品質(zhì)，超快激光可提供高效解決方案；且相對于傳統(tǒng)CNC加工工藝，超快激光加工可節(jié)約人工成本、提升加工效率、改善加工環(huán)境，整體成本降低近40%。

此外據(jù)他介紹，在5G接收端天線版塊，包括蘋果、華為、OPPO、VIVO等在內(nèi)的終端品牌商均已投入相關(guān)研發(fā)和生產(chǎn)；技術(shù)方面，接收端FPC部分呈現(xiàn)層數(shù)更多、精度更高、產(chǎn)品厚度更薄、產(chǎn)品尺寸更小等特點，相應(yīng)生產(chǎn)制程也發(fā)生了顯著變化。“市場和產(chǎn)品的變革，也對激光裝備企業(yè)的激光器選型、能量控制穩(wěn)定性、新工藝研發(fā)水平等提出更嚴苛的要求。”

而在汽車行業(yè)，以5G技術(shù)為依托，自動駕駛技術(shù)的提出對汽車的使用市場、未來發(fā)展帶來無限想象空間。“當前，豐田與 NTT、高通和 LG、PSA 與愛立信等巨頭均已在5G方面進行測試和研究，從核心部件到整車生產(chǎn)加工，激光應(yīng)用可謂無處不在。”

二、共克時艱 轉(zhuǎn)“危”為“機”

2019年至今，全球制造業(yè)跌宕起伏，價格戰(zhàn)肆虐，知識產(chǎn)權(quán)維權(quán)運動迫在眉睫，中美貿(mào)易戰(zhàn)的余波依然揮之不去，2020年初一場席卷全球的新冠疫情更是讓所有一切變得雪上加霜。身處種種內(nèi)憂外患，激光業(yè)界同仁更需攜手并進，共同營造公平、健康和可持續(xù)發(fā)展的市場環(huán)境；而專注于產(chǎn)品的質(zhì)量、性能和服務(wù)，規(guī)避參與惡性競爭更是當務(wù)之急。對于傳統(tǒng)制造業(yè)而言，他們又該如何實現(xiàn)5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展的轉(zhuǎn)型與突破？

“我們認為，國內(nèi)激光器價格戰(zhàn)已接近尾聲。顯然，各家企業(yè)都意識到通過不斷降價搶占市場份額的行為是不可持續(xù)的。不健康的惡性價格戰(zhàn)遲早要停擺，市場所呼喚的是良性競爭。”李榮正坦誠道。從另一方面來說，大家的利潤空間被擠壓也不全然是壞事兒，比如這有助于降低激光加工成本，讓更多的激光設(shè)備能滲透至更多領(lǐng)域。同時倒逼活下來的，或者說成功的企業(yè)降成本，讓其成本更具競爭力。“大浪淘沙，留下來的終將是強者。”

李德豐指出，2019年中美貿(mào)易沖突開始，既是挑戰(zhàn)，又是機遇。以往超快激光的應(yīng)用大戶主要是類似蘋果這樣的品牌，他們對設(shè)備價格關(guān)注較少，主要重視設(shè)備品種，因而會大量使用國外的品牌激光器。“倘若類似蘋果用戶減少，國內(nèi)企業(yè)便會跟上，而國內(nèi)企業(yè)追求性價比高的設(shè)備，隨著國產(chǎn)激光器技術(shù)升級，品種改善，會陸續(xù)取代部分國外激光器市場。”

劉振林表示，美國工業(yè)安全部5月15日宣布新規(guī)：要求所有使用美國技術(shù)設(shè)計的芯片向華為出口時，必須獲得美國政府的出口許可證，同時臺積電在美國設(shè)廠。該決定對于以華為為代表的中國5G供應(yīng)商是一個不小的挑戰(zhàn)。“在商言商，首先中國企業(yè)必須遵守世界游戲規(guī)則，在WTO規(guī)則框架和商業(yè)道德范疇下謀求一個純商業(yè)競爭環(huán)境。”面對已經(jīng)發(fā)生的現(xiàn)狀，作為5G領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)之一，中國超快激光企業(yè)唯有加快產(chǎn)業(yè)鏈整合，避免關(guān)鍵技術(shù)“卡脖子”，對5G領(lǐng)域接下來可能的獨立自主研發(fā)做足準備方是上策。“華日激光作為十三五超快激光專項的牽頭單位，自2016年起便著眼于國內(nèi)超快激光產(chǎn)業(yè)鏈的整合，目前已實現(xiàn)保偏光纖、種子源等關(guān)鍵核心部件的國產(chǎn)化。”

此外，他指出，針對超快激光領(lǐng)域，尤其是高端超快激光器領(lǐng)域，本次疫情也可能成為一個機遇。“以華日激光為代表的國產(chǎn)激光器，最大的競爭對手均為海外品牌。然而疫情期間，海外同行產(chǎn)能不足，物流不暢，反而成為中國超快激光器得以在原來海外品牌占據(jù)的市場上進行開拓試用。”可以說，這也是國產(chǎn)超快激光器證明其實力的一次轉(zhuǎn)“危”為“機”的契機。

在李德榮看來，國內(nèi)近幾年快速涌現(xiàn)出一批超快激光器企業(yè)，給整個行業(yè)注入了更多的新鮮血液和活力，當然也帶來了更激烈的競爭�，F(xiàn)今國內(nèi)的超快激光器產(chǎn)品確實存在部分同質(zhì)化現(xiàn)象，廠商之間也存在一些惡性的價格戰(zhàn)。他表示，目前超快激光在整個激光器行業(yè)中的份額還非常小，除了爭奪現(xiàn)有的市場份額外，更多的精力還是應(yīng)當放在提升產(chǎn)品性能，以及進一步做大產(chǎn)業(yè)蛋糕上。

“從產(chǎn)品性能上看，我們和國外的通快、相干、Light Conversion等公司的產(chǎn)品仍有一定的差距，超快激光器所需的鎖模芯片、啁啾光纖Bragg光柵、啁啾體Bragg光柵、大芯徑保偏摻雜光纖等核心器件依然受制于人，這些都亟需同行之間保持良性競爭和交流，上下游廠家通力合作，突破技術(shù)瓶頸。”隨著5G、新能源新材料、醫(yī)療大健康等眾多產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，超快激光器的應(yīng)用領(lǐng)域亦會愈發(fā)廣闊，更多細分領(lǐng)域有待深入挖掘，任何一個領(lǐng)域的突破性進展，都有可能讓一個公司獲得爆發(fā)式的增長。“鑒于此，各家企業(yè)更重要的是針對自身條件，進行差異化定位，在各自擅長的細分領(lǐng)域深入耕耘，打造核心競爭優(yōu)勢。”

三、緊貼前沿趨勢 加速技術(shù)創(chuàng)新

從光源角度看，為更好地契合5G市場的新應(yīng)用需求，超快激光器未來幾年將呈現(xiàn)哪些新的技術(shù)方向、發(fā)展趨勢和市場熱點？

李榮正表示，從激光光源的角度而言，首先是用于激光加工的激光器。“以5G天線關(guān)鍵材料之一的 LCP（Liquid Crystal Polymer，液晶聚合物） 為例，三年前大家還鮮少知道這種新材料，這就要求激光器廠商必須做好技術(shù)積累，來快速應(yīng)對未來可預(yù)見的新材料加工需求，比如更高的功率、更高的重復(fù)頻率、更短的脈沖、更短的波長。”自2013年通快推出第一臺飛秒激光器起，此后就一直在有條不紊地布局，現(xiàn)已有2個超短脈沖產(chǎn)品系列和3個短脈沖產(chǎn)品系列。

（經(jīng)過工業(yè)量產(chǎn)驗證的 TruMicro 系列短與超短脈沖激光器 【圖源：通快】）

“除了消費電子，5G還將加速新能源、智能網(wǎng)聯(lián)汽車以及車路協(xié)同項目的開展，而這些新的功能需求是通過不同的電路板設(shè)計，搭配芯片實現(xiàn)的。”他補充道。因此，在汽車電子領(lǐng)域銅及其合金的應(yīng)用會大大增加。與能量吸收率低且容易產(chǎn)生飛濺物的近紅外激光器相比，銅對綠光波長激光器的能量吸收率很高，通快基于碟片的獨特技術(shù)優(yōu)勢開發(fā)出了綠光激光器。“目前我們在汽車電子行業(yè)廣泛應(yīng)用的 TruDisk Pulse 421 長脈寬綠光激光器，具有高達 4kW 的脈沖峰值功率，可實現(xiàn)快速高效的焊接過程，并能完美加工對溫度很敏感的電子元件，大大惠及電子行業(yè)。”

另外，他強調(diào)需要考慮的是中國市場的特殊性。對比10年前的紅外皮秒激光器，如今的超快激光器價格下跌幅度很大。如何優(yōu)化成本，在嚴酷的環(huán)境中生存下來，同時具備穩(wěn)定優(yōu)異的產(chǎn)品質(zhì)量，是每家激光器制造商必須思考的問題。

其次是用于傳感器的激光器。5G具有小于1ms時延和大于10Gbps的傳輸速率的特征，這種高速的數(shù)據(jù)通訊讓智能手機、無人駕駛等成為可能。車輛遠程環(huán)境感知、信息交互和協(xié)同控制等關(guān)鍵技術(shù)中有一個核心部件是垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)，該技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了40年，愈發(fā)趨于成熟。2019年4月，通快完成了對飛利浦光子學(xué)業(yè)務(wù)的收購，擴展了公司在VCSEL領(lǐng)域的布局。

李德豐介紹道，超快激光器主要圍繞“三高一短”的方向發(fā)展。“三高”是指高功率、高單脈沖能量和高頻率。功率從當前的幾十瓦，百瓦水平不斷向未來的千瓦，萬瓦目標進取。單脈沖能量從微焦，到毫焦再向焦耳級別發(fā)展。頻率則從現(xiàn)在KHz 到MHz 再邁向GMz。“一短”意指短波長。目標是從紅外波長到綠光，紫外，再往深紫外方向發(fā)展。

李德榮指出，從技術(shù)發(fā)展方向來看，更高的平均功率（千瓦級）、更大的脈沖能量（毫焦級）向來是超快激光器用于大規(guī)模工業(yè)加工所需要的。前者意味著更高的加工效率，后者則表示更強的加工能力；更窄的脈沖寬度（百飛秒以下）將幫助材料加工過程熱效應(yīng)的進一步降低，非線性光譜展寬和脈沖壓縮是技術(shù)突破的方向之一。“從應(yīng)用需求來看，紫外飛秒激光器在柔性材料加工方面獨具優(yōu)勢，可能會成為市場的熱點。”此外，隨著業(yè)內(nèi)對材料精細加工工藝的深入理解，用戶將對超快激光器脈沖控制提出更多定制化要求，擁有多種模式的脈沖串編輯功能將成為超快激光器的標準配置。

四、打通產(chǎn)業(yè)鏈

另外，針對5G發(fā)展中的核心技術(shù)例如芯片、激光器、模塊、設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)體系，也需要5G產(chǎn)業(yè)鏈上的企業(yè)通力協(xié)作。在李德豐看來，這個問題可以借鑒激光切割機的發(fā)展形式。十幾年前，一臺大功率激光切割機價格約為幾百萬人民幣，彼時中國市場一年的銷量也僅有幾百臺（包含進口和國產(chǎn)）。“如今，隨著激光器、切割機床、切割頭技術(shù)、控制技術(shù)的快速、融合發(fā)展，當前激光切割機的年銷量已沖破幾萬臺。”鑒于此，5G的發(fā)展模式也類似，產(chǎn)業(yè)鏈上的各家制造商要做好芯片、激光器和設(shè)備的同步有機發(fā)展，倘若中間任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會影響5G整體應(yīng)用。

李榮正表示，5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中還有一塊不可忽視的領(lǐng)域是新基站的建設(shè)。最新的消息顯示預(yù)計年底全國5G基站數(shù)將超過60萬個。通常來說，5G設(shè)備的機柜、機箱和內(nèi)部結(jié)構(gòu)件、支撐件構(gòu)成鈑金5G配套件的完整鏈條。“由于5G設(shè)備所用的電器件集成度越來越高，安裝精度較高，外觀要求也愈發(fā)精致，從而對鈑金件的要求也越來越高。”以5G天線反射板為例：基站天線是由多個復(fù)雜的0.8mm~3.0mm鋁板工件組裝而成，工件上有各種密密麻麻的異形孔和成型加工。“這些高精度、高難度、高質(zhì)量的產(chǎn)品加工要求，對激光加工裝備廠商提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。而在這些領(lǐng)域，通快機床都能完美匹配。”

五、積極布局未來

“為迎接5G 產(chǎn)業(yè)發(fā)展，Edgewave 紅外皮秒激光器單脈沖能量已達到2000uj,功率已到500W，尤其適合諸如玻璃切割，毛化等5G應(yīng)用。”李德豐說道。Edgewave的發(fā)展重點是大功率紫外皮秒激光器和飛秒激光器。當前5G 紫外皮秒FPC 切割，激光功率從以往15W 提升到現(xiàn)今的主流功率30W, 公司已經(jīng)有50W 紫外皮秒激光器在產(chǎn)線運行，紫外皮秒不但適合FPC 切割和打孔，并且也在5G 天線LPC 和MPI 材料加工、偏光片切割，以及OLED 切割等加工領(lǐng)域大放異彩。“受5G 高頻特性影響，今后5G手機采用玻璃結(jié)構(gòu)，玻璃焊接和封裝對飛秒激光器將提出更多嚴苛的新要求。”

（Edgewave 研發(fā)的超快系列激光器）

劉振林表示 ，華日激光作為中國最早進入超快激光領(lǐng)域的企業(yè)之一，多年來一直致力于超快激光技術(shù)的發(fā)展，2013-2019年圍繞國際高端消費電子品牌制造產(chǎn)業(yè)鏈突破，在外觀結(jié)構(gòu)件加工、PCB加工、顯示面板及IC半導(dǎo)體領(lǐng)域都有所涉及，積累了豐富的經(jīng)驗。“2019年，華日全系列皮秒激光器率先實現(xiàn)標準化量產(chǎn)，飛秒激光器擁有多個‘卡脖子’關(guān)鍵核心技術(shù)，保證了量產(chǎn)交付能力。”接下來，華日激光將聚焦于毫焦級脈沖能量超快激光器的研發(fā)，以拓展超快激光在厚玻璃、難加工金屬領(lǐng)域中的應(yīng)用。

據(jù)李德榮介紹，青島自貿(mào)激光的超快激光技術(shù)來源于武漢虹拓新技術(shù)有限責任公司，自貿(mào)激光長期專注于光纖飛秒激光器的研發(fā)及其應(yīng)用，已經(jīng)形成了從飛秒種子源到高功率飛秒激光器的系列化產(chǎn)品，并且建立了功能完備的工藝驗證平臺。“針對光纖飛秒激光器的技術(shù)優(yōu)勢，公司在玻璃和柔性材料加工等核心領(lǐng)域進行了規(guī)劃，重點開發(fā)玻璃切割焊接、FPC、PI膜切割鉆孔所需的飛秒激光器和激光加工工藝，希望攜手客戶、供應(yīng)商以及競爭對手建立長期友好的合作關(guān)系。”他說道。

“保持對技術(shù)的高度專注、對市場的精準把控，華工激光將持續(xù)在5G基站通訊、信號傳輸、移動終端、新基建軌道交通、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等領(lǐng)域為合作伙伴們提供專業(yè)解決方案。”鄧家科悉數(shù)道。他強調(diào)，面對日益智能化、智慧化的生產(chǎn)生活環(huán)境，華工激光依托全產(chǎn)業(yè)鏈布局，為客戶提供先進激光裝備及智能制造解決方案。圍繞技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品創(chuàng)新，面向高端制造，公司將在現(xiàn)有激光工藝技術(shù)研發(fā)基礎(chǔ)上，持續(xù)加強對軟件研發(fā)、視覺識別、系統(tǒng)化解決方案的整體創(chuàng)新能力，積極研究人工智能、大數(shù)據(jù)與裝備的融合；面向不同市場，形成更多豐富多樣的解決方案，打造更具針對性的系列產(chǎn)品。“同時，圍繞‘裝備智能化、制造服務(wù)化、運營數(shù)字化’，我們致力為越來越多的中國制造標桿企業(yè)服務(wù)，滿足客戶對品質(zhì)、生產(chǎn)效率、產(chǎn)品效能、個性定制等多樣化需求。”

作者：小界界