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带你全面认识光纤激光器巨头IPG!

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  1991 年,Valentin P. Gapontsev 博士在前苏联创立了 IPG 的前身 NTO IRE-Polus;1998 年,公司为了扩展美国业务在美国麻省设立分公司,随后在 2000 年将总部迁至美国;2006 年,IPG 在纳斯达克上市。经过不懈的自主研发和成功的 垂直整合战略,创立 28 年的 IPG 目前已成为光纤激光器绝对领跑者。创始人 Gapontsev 博士通过其创办的三个信托基金和其担任总经理的 IPFD 公司合计持有 IPG约 30.9%股权, 对公司的◁☆●•○△经营决策具有重要影响力。

  专注激光器主业,技术实力突出。2018 年,IPG 实现营收 14.6 亿美元(约合人民币103亿元),其中公司的核心技术产品高功率连续脉冲激光器占比达到62%,激光器总体收入占比为85%,主营业务十分集中。按下游应用来看,当前公司94%的收入都来自材料加工领域,也包含少量传统的通讯、医疗等领域的业务。

  激光系统业务完善公司产品谱系,提高全方位服务客户能力。公司 2019 年中报显示,IPG的激光系统收入为7,201万美元,同比增长214%,已经超过激光系统在 2018年全年的收入。激光系统的收入占比也从2018年的 4%提高到 1H19 的11%,目前激光系统业务主要针对医疗等特定下游、或者为满足客户的定制化需求。

  IPG 的产品谱系非常丰富,激光器产品涉及连续激光器、准连续激光器、飞秒激光器、中红外混合激光器等多个激光器的细分品类。此外,公司的产品还包括生产激光器以及激光系统中所需的大●部分核心零部件,IPG已形成拥有完整垂直产业链的商业模式。

  IPG 创始人 Valentin P. Gapontsev 博士,被誉为“光纤激光工业之父”。Gapontsev 出生于 1939 年,于前苏联学习微电子专业并最终获得博士学位。1964 年,Gapontsev 以博士后 身份加入了前苏联科学研究院,1972 年又获得激光材料 PhD,并在同年与同事开发出世 界上第一种高性能磷酸盐钕玻璃(激光材料)。Gapontsev 博士与其同事作为光纤激光器 技术的开创者,是第一批将光纤激光器从实验室阶段带向产业化阶段的发明家。

  1991 年 IPG 创立,在电信行业赚取第一桶金。Gapontsev 和同事在 1990 年展示了 1.54μ m 波长的 2W 掺铒光纤激光器,并在 1991 年将功率提升到 5W。1991 年,时年 52 岁的 Gapontsev 成立了 IPG 的前身 NTO IRE-Polus。1993-1997 年,公司获得三份重要订单,其 中两份与电信相关。为了满足客户的生产需求,公司先后在意大利和德国成立了两家子公司,并于 1998 年在美国注册成立了 IPG。在此阶段,公司深耕电信行业,获得了快速 发展。2000 年公司收入迎来阶段峰值达 5,200 万美元,是 1996 年收入的 52 倍。

  2002 年前后电信下游需求锐减,转战材料加工成为重要转折点。2002 年前后美国电信资 本开支大幅下滑,Gapontsev 博士决定整合资源研制高功率激光器并积极进行垂直整合, 进军材料加工行业,这 成为 IPG 未来腾飞关键的转折点。2006 年 IPG 在纳斯达克上市后, 便开始积极拓展全球业务,并进行了大量并购整合。IPG 先后在底特律、北京和硅谷开设 了办事处;同时又收购了 P△▪▲□△hotonics Innovations、JPSA、Mobius Photonics 等一系列标的。

  迅速成长为光纤激光器领域的领军企业。2013 年 IPG 在高功率激光器领域取得进一步突 破,首次推出 100kW 多模光纤激光器;2016 年 IPG 营业收入首次超过 10 亿美元;2017 年公司收入在 2016 年基础上增长 40%,股价也因此达到了历史高点。

  2018年 IPG 在全球光纤激光器市场的份额近五成。据 Strategies Unlimited 数据统计,2018年全球光纤激光器市场达26.03亿美元,同比增长6%。其中,IPG 相关业务收入达 12.35 亿美•●元,全球市占率为 47.4%,市场份额大幅领先于 Coherent 等竞争对手。

  我们根据IPG的收入、利润增长以及战略变化,将公司的发展分为三个阶段,分别是 1991 年公司成立至 2000 年的原始积累—发迹期,其中包括2000年电信资本开支崩溃前,IPG收入达到高点的时间;调整期开始于2000年后,IPG主动向高功率激光器转型并进行垂直整合,随着 2009 年前后 IPG 完成向上游的垂直 整合而结束;快速成长阶段始于 2009 年,具备雄厚技术实力的 IPG 在此期间不断进行收 购并积极开拓全球业务,收入保持较快增长。

  在 IPG 成立初期,主要生产电信、医疗与其他行业所需的激光器、元件和试验设备。IPG 在成长阶段主要获得了 3 份重要订单,其中两项合同都与电信领域相关:

  ► 1993 年,IPG 获得了第一份重要合同。意大利电信运营商 Italtel 需要 IPG 生产高功 率掺铒光纤增幅器,并且 Italtel 说服 Gapontsev 博士将组件生产转移到意大利,于 是 IPG 在西欧建立了第一个子公司。

  ► IPG 的第二份重要合同发生在 1994 年。德国戴勒姆航空需要一种适合人眼的激光发 射器,用于直升机的障碍物警告系统。Gapontsev 博士提出了一种创新性的光纤解决 方案,戴勒姆公司提出,如果在德国生产,那么戴勒姆就为该研发提供资金。因此, Gapontsev 博士在德国成立了第二家分公司。

  截至 2000 年,IPG 的收入已经达到 5,200 万美元阶段高点,相比 1996 年的 100 万美元收 入已经提升了 51 倍。但从 2001 年开始,美国电信行业资本开支出现断崖式下跌,IPG 的收入也迅速减少,在 2002 年,IPG 的收入仅为 2,200 万美元,只有两年前的 42%。这 个阶段,虽然 IPG 完成了原始积累,但是过于依赖单一下游也导致公司收入的大起大落, 为公司之后转型埋下伏笔。

  经历过 2000-2002 年收入大幅下滑的打击后,IPG 调整经营策略,一方面开始聚焦于高功率光纤激光器;另一方面开始着手研制高功率泵浦源芯片等一系列激光器零部件,加强产业链的垂直整合。事后证◆●△▼●明,IPG成功将这次危机变为转机,完成蜕变。

  IPG一直非常重视光纤激光器的研发,技术实力位居行业第一。早在公司成立的 2 年后, IPG 就开发出光纤激光器。1996 年,IPG 又推出了 10W 工业级光纤激光器和脉冲光纤激 光器,主要用于打标和微型加工。2000 年,IPG 生产出了第一台 100W 衍射极限光纤激 光器,并在医疗激光产品上取得了显著进展。在 2004 年 IPG 分别研制出 1kW 的单模光 纤激光器和 10kW 的多模光纤激光器;又在 2009 年研制出 10kW 的单模光纤激光器。

  材料加工是高功率激光器的主要应用场景。材料加工领域是激光器应用最为广泛的终端 市场,也是IPG的目标市场。而在2006年,材料加工领域在激光器市场规模中占比66.2%。但当时材料加工市场大部分被CO2激光器和 YAG 激光器等传统激光器占据,光纤激光器 的市场份额仅有 8.7%。

  2006年材料加工领域在激光器市场规模中占比 66.2% ,是最大的应用领域

  光纤激光器异军突起,快速替代传统激光器。随着行业技术的快速进步,此前尚属冷门 的光纤激光器性价比优势与日剧增,后来性价比逐渐远高于传统的 CO2 激光器和 YAG 激 光器,对传统激光器的替代效应非常明显。而 IPG 作为光纤激光器的排头兵,充分享受 到了技术发展初期增量市场的红利。

  高功率光纤激光器的发展趋势是追求更高功率。中功率和低功率激光器的成本与传统 CO2 相比优势不明显,因此替代效果不明显;而高功率连续激光器可在较长时间内稳定 工作、热效应高,在金属材料的连续高速切割、焊接等宏观加工等领域迅速实现对传统 激光器的替代。而 IPG 在工业化高功率激光器的技术研发上独占鳌头。

  调整阶段,IPG 材料加工业务稳健增长,帮助公司成功走出谷底。在 2006 年至 2011 年 ◆▼间,IPG 材料加工业务收入从 9,800 万美元增长至 4.2 亿美元,复合增长率高达 34%,增 速高于公司总收入增速 7ppt;除 2009 年全球经济危机导致收入负增长外,材料加工业务 收入增速始终保持在 30%以上,是 IPG 收入增长的最主要来源。材料加工业务的收入占 比也在持续提升,到 2011 年材料加工业务占总收入比重已经达到 88%,相比 2006 年提 高 20ppt。

  光学元器件占激光器和激光设备的成本比重较高。作为激光加工设备最重要的元件,激 光器占激光加工设备成本比重超过 3 成,而典型的光纤激光器主要的零部件有泵浦源、 隔离器、合束器和光纤等,光学元器件价值量占比约为 60%。并且由于原材料及激光器的制造技术壁垒均较高,上游供应商均维持客观的盈利水平,为了自主可控和降低成本,进行产业纵向整合成为激光器公司发展壮大的必然选择。

  苦练内功,终完成产业链垂直整合。在调整阶段的初期,IPG就涉足产业链上游,2002 年公司提出首个单发射极泵浦源芯片解决方案。上市后,IPG 加快垂直整合节奏, 2006-2008 年,公司经过 3 年的努力实现了泵浦源芯片和特种光纤的自主化量产;到 2010 年,IPG 进一步完成开关、光缆、分束器等的完全自主化,至此,IPG宣告产业链的向上垂直整合基本完成,公司也保持接近 100%的核心零部件自产能力,大幅领先于竞争对手。

  产业链的垂直整合商业模式,带来 IPG 盈利能力的大幅提升。在 2011 年前,公司毛利率 和净利率▼▲平均水平分别是 44%/12%。如果剔除 2009 年的极端值影响,毛利率和净利率平 均水平分别是 46%/14%。而 2011 年 IPG 毛利率和净利率分别攀升至 54%/25%,随后的 8 年毛利率和净利率中枢也基本保持在这一高水平。

  由于 2011 年盈利能力显著提升,IPG 股价终于在 2011 △▪▲□△年由上市以来的持平于大盘变为跑 赢大盘。2011 年 IPG 最高股价为 63 美元,相比 2006 年上市时的 25 美元上涨 150%,同 期纳斯达克指数仅增长 11%。

  IPG 自带全球化基因。从创设之初,IPG 就在欧美多处设立工厂和办事处,目前,IPG 在 巴西、加拿大、中国大陆、捷克、法国、印度、意大利、日本、墨西哥、波兰、新加坡、韩国、西班牙、中国台湾、土耳其和英国均设有销售办事处。IPG 的全球布局战略为公司 提供了更为广阔的市场空间,同时降低单一市场波动对 IPG 销售额的影响,保证了公司 多年来的高成长。

  中国区成为 IPG 收入增长的最大驱动力,目前也成为了最大的收入来源地。自从 2008 年 IPG 披露中国地区的收入以后,我们可以看到 IPG 在中国区的收入迅速增长,收入占比在 2012年大幅提高至 30%,并在 2017年达到 44%的顶点,对 IPG业务规模的扩张贡献巨大。

  在快速成长阶段,IPG 股价始终跑赢大盘,并在 2017 年底至 2018 年初增长加速,股价 大幅跑赢大盘。主要得益于中国市场需求的大幅增加,IPG 收入在 2017 年取得了同比 40% 的快速增长,股价也节节攀升;但受到中国本土光纤激光器厂商迅速崛起的影响,2018 年下半年开始 IPG 收入增速放缓,公司股价也受到压制。2018 年中至今,IPG 股价累计 下跌 43.7%,同期 NASDAQ 综合指数累计上涨 6.4%。

  一言以蔽之,IPG的成功内核在于公司以技术研发为本。激光器行业技术壁垒高,且迭 代速度较快,IPG 通过对技术持之以恒的投入,换来了高功率激光器绝对领先的行业地位。

  具体来说,公司以技术为本可以总结为:自主研发、垂直整▲★-●合、收购扩张。具体来说, IPG 通过自主研发投入实现产品升级迭代,通过垂直◇=△▲整合降低成本、掌控产品品质,同时 通过外延并购行业内公司完善产品谱系。

  IPG 依托于全球一流的人才队伍,一直处于光纤激光器的技术前沿。公司目前的 8 位高 管中,有 4 位具有自动化专业背景,其中 ◆■3 位获得博士学位。凭借近 30 年的自主研发的 技术积累,IPG 已经掌握了分布式侧泵、分布式单发射器泵送和声光晶体等光纤激光器的 关键技术,也具备几乎所有核心零部件的自主化能力。截至目前,IPG 累计已获得超过 350 项专利,还有 430 项专利处于申请中。

  公司的研发策略也体现在持续的高研发投入上。上市以来,IPG研发费用率的平均水平为 6.7%,2018 年研发费用率高达 8.4%。高强度的研发投入使得 IPG 在高功率光纤激光器领域不断取得突破,引领光纤激光器的发展。

  目前 IPG 在高功率光纤激光器的技术上仍占据绝对优势。以国内创鑫激光为例,其目前 最高功率的激光器为 25kW,而 IPG 在 2017 年就研制出了 120kW 的高功率激光器,IPG 的单模和多模激光器功率领先创鑫激光 10 年以上。国内激光器公司中,锐科激光与 IPG 技术差距最小,在 2019 年锐科已经能够实现最高功率 100kW 的光纤激光器定制化生产。

  IPG 目前具备从元器件到整机的全产业链生产制造能力。IPG 通过积极布局产业链上游, 切入到核心零部件的研发制造领域,且高度的核心零部件自制降低了公司的生产制造成 本、保证产品品质,保障了较高的盈利能力;同时掌握核心零部件技术也有助于加快公 司产品升级的速度,深化公司的技术护城河。

  目前几乎所有的关键部件 IPG 都能够自产,包括上游的泵浦源芯片、有源光纤、泵耦合 器、电源、传输光纤等,再到激光系统需要的加工◇•■★▼头、数控系统等。

  完成核心零部件自主化后,IPG 能够实现光纤激光器的一体化工艺流程。激光器的上游 零部件由于技术难度大,具有◇…=▲较高的附加值高。IPG 可以在自己的制造工厂将最初的原材 料转变成泵浦源和光纤部件,这大大降低了 IPG 的生产成本,以泵浦源为例,随着 IPG 实现最上游晶圆制造厂的控制和出货量增加带来的规模效应,IPG 的泵浦源芯片制造成本 不断下降,2018 年成本仅为 2009 年的 21%。

  得益于自主化战略的成功,目前IPG毛利率在竞争对手中处于领先水平。IPG 近 8 年公司 毛利率始终保持在 50%以上,而其他四家可比公司的毛利率都在40%左右。净利率方面,IPG和锐科激光的净利率较为接近,在30%左右,Coherent、 II-VI 和 nLight 的净利率较低。得益于产品结构的快速改善和规模效应,锐科激光近两年的净利率略微超过 IPG。

  同时,IPG 不局限于光纤激光器这一细分领域,在红外激光器、紫外激光器等领域不断扩 张。除此以外,IPG 为满足特定区域市场及客户定制需求,在下游的激光焊接、医疗、材料微加工等市场不断通过并购整合扩充产品条线,提升客户服务能力。近 10 年,上市后 的 IPG 已经收购了 4 家激光系统公司、2 家自动化公司。但此举也可能引致同下游客户的 竞争。

  一方面:IPG 的成功之路,给国内激光器企业提供了极好的借鉴意义。作为行业的先▼▼▽●▽●行 者,IPG 的发展历程向我们揭示了光纤激光器行业围绕技术建立护城河的重要性,以及通 过完成产业链垂直整合的必要性,国内市场参与者众多,龙头企业的横向拓展与纵向整 合刚刚起步,商业模式的闭环亟待完善。

  另一方面:国内企业进口替代正在进行时。由于国内激光器企业享有更低的人工成本并 能提供更好的维修配套服务,我们认为以锐科激光为代表的国内龙头厂商,在快速完成 产业链整合后,依托中国巨大的市场需求,在中高功率光纤激光器领域完成国产替代, 而 IPG 未来在国内的市场份额可能会进一步萎缩。

  激光设备是典型的自动化设备,但激光器制造本身组装的自动化程度相对较低。除前文 论述的激光器行业具备极高的技术门槛外,激光器的生产制造依赖于大量的熟练技术工 人进行组装,难以用设备替代。IPG 作为行业领军企业,其制造人员比例也始终高于 70%。

  2018 年,IPG 制造人员占比为 73%,远高于从事其○▲-•■□他工作的人员。且这些员工大多数来 自美国和德国等发达国家,只有不到 40%的员工来自中国、俄罗斯等国家。另一方面,IPG的制造工厂又主要分布在美国、俄罗斯和德国,因此 IPG 的人工成本显著高于本土企业。

  以锐科激光为例,其服务范围遍布全国各地,销售及售后服务优势突出。目前锐科激光 在武汉、深圳、苏州、北京分别设立销售办事处,分别承担华中、华南、华东及华北区域的售后服务和客户开发等工作。并且锐科承诺“8小时内提出解决方案”、“48 小时内 工程师现场维修”,这充分显示了其客户响应速度。

  而 IPG 在国内没有生产基地,只有北京设立的销售办事处具备所有售后服务工作职能。在其他城市都以远程服务站提供技术支持,仅具备部分维修和返修能力,这也严重限制 了 IPG 的售后客户响应能力。

  2017 年,IPG 在中国市场的占有率为 53%,其中收入主要来源于高功率和超高功率光纤 激光器;但在光纤激光器市场快速增长的2018年,IPG在中国区的市占率反而下降至50%, 取而代之的是锐科激光市占率同比提高 6ppt 至 17.8%。

  未来国产替代的方向主要在高功率激光器。2018 年,低功率激光器(100W 以下)的国 产化率高于 97%;中功率激光器(750W-1500W)国产化率超过 50%。虽然国内厂商目前 已研发出万瓦以上级连续激光器,但是产品稳定性和光束质量还有待提升,高功率激光 器仍被 IPG 所垄断,这也是未来几年国内厂商重点突破的方向。

  近期,国内中高功率激光器的价格竞争也成为行业焦点。2018 下半年以来行业竞争迅速 加剧,为保持市场份额 IPG 在中国区采取降价销售的竞争策略。受到中国区收入放缓和 价格战影响,IPG 在 3Q18-2Q19 期间单季整体毛利率同比平均下降 6.6ppt,中国区收入占 比也出现明显波动。与此同时,国内企业在竞争加剧的背景下毛利率也出 现一定程度的下滑,如锐科激光 1H19 综合毛利率同比下降 19.0ppt 至 31.8%。未来,行业市占率的变化和主要企业毛利率将成为最重要的关注指标。

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