摘要
激光被誉为二十世纪继核能、半导体、计算机之后的又一重大发明。这一“最快的刀、最准的尺、最亮的光”，正从传统的加工工具迈向AI制造的新纪元。市场此前将激光设备定位为典型的通用设备，行业景气度与制造业周期高度相关。然而，2025年以来，人工智能的强劲发展势头彻底改写了这一逻辑——激光在集成电路、半导体材料等微加工领域的应用迅猛拓展，数据中心光模块需求激增，CPO（共封装光学）、CW激光器（连续波激光器）订单持续增长。中国激光设备市场增长的三大动力已然清晰：AI催动数据中心和高速通信需求、消费级激光产品放量、进口替代加速。本文深度拆解激光产业链全景，剖析AI浪潮下PCB钻孔、TGV通孔、光通信激光器三大核心制造场景的需求爆发逻辑，并梳理产业链各环节值得关注的重点企业。激光产业正站在从“通用设备”到“AI核心基础设施”的历史性拐点上。
一、激光技术：从传统加工工具到AI制造
激光，英文LASER，意为“受激辐射的光放大”，指窄幅频率的光辐射线通过受激反馈共振与辐射放大，产生的准直、单色、相干的定向光束。激光器是能发射激光的装置，是激光产业的核心器件，由增益介质、泵浦源、光学谐振腔三部分组成。增益介质是光子产生的源泉，泵浦源提供能量使增益介质从基态跃迁到激发态，在释放能量回归基态的过程中产生光子；光学谐振腔则让光子在反射镜之间来回反射，不断在增益介质中引起受激辐射，最终通过半反射镜射出激光束。
激光器的种类多样，可按增益介质分为液体、气体和固体激光器（光纤激光器因增益介质特殊且市场份额高，通常单独区分）；按输出方式分为连续、单脉冲和超短脉冲激光器。脉冲宽度越窄、波长越短，可实现的加工精度越高——超短脉冲（皮秒、飞秒）激光器正成为精密微加工的核心工具。
激光的起源可追溯至20世纪初。1917年，爱因斯坦提出受激辐射理论，为激光奠定理论基础。1960年，梅曼研制出世界第一台红宝石激光器；次年，王之江主持研制出中国第一台红宝石激光器。此后，各类激光器陆续诞生，激光从实验室走向工业、医疗、通信等广阔领域。如今，全球每年与激光相关的产品和服务市场价值高达上万亿美元。
在传统工业领域，激光加工主要有三种形式：激光打标、激光切割、激光焊接。激光加工技术以其高精度、高速度、非接触式加工及广泛适用性，正在逐步取代传统加工方式。然而，传统激光产业长期处于低端内卷状态。2024年，受房地产下行连锁影响，工程机械、钢结构等行业需求减弱，激光切割成套设备采购量同比下降约15%-20%，带动该领域销售收入首次出现下滑。2024年激光企业新增数量同比大幅下降47.24%，行业洗牌速度明显加快。
转折发生在2025年。人工智能在全球的强劲发展势头，彻底改变了激光产业的增长逻辑。激光在集成电路和半导体材料等微加工领域的应用拓展迅猛，中国相关设备的投资热度居高不下。中国光学学会光学情报专委会秘书长叶茂指出，中国激光设备市场增长的三大动力是：AI催动数据中心和高速通信需求、消费级激光产品放量、进口替代加速。随着AI算力需求爆发，数据中心光模块需求激增，CPO、CW激光器订单将持续增长。
二、产业链全景：中上游价值量占比高
激光产业是一个以激光技术为核心，涵盖激光材料研发、器件制造、系统集成及终端应用的综合性高科技产业。产业链呈现清晰的“上游—中游—下游”三层架构。
上游是利用半导体原材料、高端装备及生产辅料制造激光芯片、光电器件等，是激光产业的基石，准入门槛较高。上游主要包括光芯片（如源杰科技、长光华芯、仕佳光子、光迅科技）、光学晶体与元器件（如福晶科技、炬光科技、波长光电、腾景科技、光库科技）、特种光纤（如长进光子）等。
中游是利用上游激光芯片及光电器件、模组、光学元件等作为泵浦源进行各类激光器的制造与销售。中游主要包括光纤激光器（如锐科激光）、激光器与激光装备（如杰普特、英诺激光、德龙激光）等。
下游是各类激光器的应用领域，包括工业加工装备、激光雷达、光通信、医疗美容等。下游主要包括激光加工设备（如大族激光、华工科技）、PCB/先进封装设备（如大族数控）、光伏激光装备（如帝尔激光）、激光焊接设备（如联赢激光）、激光自动化设备（如海目星、亚威股份）等。
在各类工业激光器中，半导体激光器泵浦源作为核心器件，占总成本的30%-80%。半导体激光器具有电光转换效率高、体积小、可靠性高、寿命长等显著优点。半导体激光芯片采用半导体芯片制造工艺，以电激励源方式，将注入电流的电能激发，实现电光转换。又根据谐振腔制造工艺的不同，分为边发射（EEL）和面发射（VCSEL）两种。
光学谐振腔是激光器的核心技术。如果说增益介质和泵浦源共同构成了一个光放大器，那么光学谐振腔的加入，则使这个系统质变为一个能够自我维持的“光振荡器”。谐振腔的核心功能在于提供光学正反馈，并对光进行“筛选”和“整形”。按组成谐振腔的两块反射镜的形状及相对位置，可分为平行平面腔、平凹腔、对称凹面腔、凸面腔等。
从市场规模看，2025年全球激光设备市场销售收入约240亿美元。2025年中国激光设备市场销售收入为958亿元，同比增长6.8%。根据中国光学学会、中国光谷等机构预测，2026年我国激光设备市场销售收入增长率将维持在7%左右。
三、AI核心制造场景需求爆发
（一）PCB钻孔环节：激光钻孔机定义高端电路板制造上限
钻孔工序是在PCB板上加工出各种导通孔，经金属化电镀后实现多层板的层间互连互通。PCB钻孔工艺主要分为机械钻孔和激光钻孔。一般情况下，孔径≥0.15mm时采用机械钻孔，孔径<0.15mm时则多采用激光钻孔。
激光钻孔机是PCB盲埋孔与HDI工艺的核心灵魂设备。它用超微孔、高精度、无应力、高稳定性，重新定义了高端电路板的制造上限。某手机主板的PCB上，每平方厘米有超过500个微盲孔，这些孔由UV激光在1秒内完成100个的速度加工而成，效率是机械钻孔的10倍以上。5G基站的PCB中，大量使用微盲孔连接不同层的射频线路和数字线路，使信号在高频环境下的传输损耗降低了20%以上。
PCB板中常用的基材有铜箔、树脂和玻纤，对不同波长的吸收率差异很大。铜箔对UV的吸收率很高，对CO2的吸收率很低；树脂对UV和CO2的吸收率都很高；玻纤对CO2激光的吸收率较高。因此，使用什么波长的激光钻孔机主要取决于介电层的材料。
随着超快激光器在工业上的应用越来越广泛，PCB行业对孔径、孔型的要求也越来越高。超快激光（脉冲宽度为皮秒级别或更小）钻孔不会存在热扩散和热传导现象，加工的导通孔孔壁没有熔融成球、火山口、孔底残胶、玻纤突出等问题。这种钻孔质量接近完美的激光钻孔方式，将在PCB制造中被广泛应用。
当前激光钻孔仍面临诸多挑战。一台高端UV激光钻孔机价格超过200万元，是机械钻孔机的5倍。行业技术正持续迭代：更高功率绿光激光可提升铜材加工效率；多光束并行加工——一台设备集成10个激光头同时作业，效率提升10倍；AI自适应控制可将加工良率从95%提升至99%。
（二）TGV通孔环节：玻璃基板引领先进封装革命
随着AI芯片、CPO光模块、射频MEMS等领域算力需求猛增，对高频高速互连的要求持续升级，传统有机基板在信号损耗、平整度、热膨胀匹配等方面日益逼近物理极限。绝大多数高端芯片——包括英伟达的GPU、各家AI加速器——都封装在ABF（味之素堆积膜）有机基板上。
ABF材料撑了半导体行业将近三十年，但如今正在迎来它的极限时刻。核心矛盾有两个：
一是翘曲。AI芯片的封装尺寸越来越大，有些已超过100mm×100mm。有机基板的热膨胀系数（CTE）在16-20ppm/℃，而硅芯片只有约3ppm/℃，在高温制造和高功率运行过程中，基板和芯片的膨胀速率差异导致严重翘曲，良率暴跌。
二是高频损耗。随着HBM3、HBM4等高带宽内存的普及，芯片之间需要传输极高频率的信号。有机基板的介电损耗（Df）太高，信号在走线过程中大量衰减。
玻璃基板的出现，是对上述问题的正面回应：
玻璃的CTE在3-5ppm/℃，与硅高度匹配，从根源上消除翘曲；
玻璃的介电损耗比有机基板低约40%，高频信号的衰减大幅改善；
玻璃表面极度光滑（粗糙度<4nm），可以实现有机基板做不到的超细布线；
面板级玻璃基板的单次出片面积，是传统12寸圆形硅晶圆的4-8倍。
当前，全球半导体先进封装正加速向玻璃基板演进，英特尔、三星、台积电等头部企业纷纷加码布局。玻璃基板的核心工艺之一是制备TGV（Through Glass Via，玻璃通孔），该技术要求往玻璃上实现批量的垂直互连孔道。
TGV目前主流的成孔技术路线包括喷砂法、光敏玻璃法、聚焦放电法、等离子体刻蚀法、激光烧蚀法等。其中，激光诱导深度刻蚀（LIDE）和直接激光烧蚀技术是目前的主流技术。
激光诱导深度刻蚀（LIDE）由德国LPKF公司于2017年率先商业化，采用独特的“先改性、后刻蚀”两步法工艺：首先使用超快激光器聚焦于玻璃内部进行高速扫描，形成微小的“改性区域”但不去除材料；然后将玻璃基板浸入化学蚀刻液，激光改性区域的蚀刻速率比未改性区域快数百倍，从而精确形成高质量通孔。LIDE工艺凭借其在加工精度与产出效率之间的平衡，已成为2.5D/3D高级封装的首选方案。
（三）光通信激光器环节：光互连支撑AI算力扩张
AI算力基础设施是支撑AI发展的底座。随着模型参数量持续增长，AI算力集群规模迅速扩张，导致芯片、服务器集群及数据中心之间的数通需求激增。光互连通过利用光子进行数据传输，在宽带、信号延迟及功耗等方面较传统电互连呈现出显著优势。
光模块中的光器件主要包括TOSA（光发射器件）及ROSA（光接收器件）。TOSA主要应用于电信号转化成光信号，由激光器、适配器和管芯套组成，其中最重要的组件为激光器。激光器主要有FP、DFB、EML和VCSEL四类。
从成本结构看，光模块器件占据了光模块73%的成本。光器件成本结构中，以激光器为主的光发射组件（TOSA）和以探测器为主的光接收组件（ROSA）分别占据了48%和32%的成本。光芯片在光模块成本中的占比很高。
随着数据速率的提升，单个光模块的功耗呈线性增长。电气通道越短、中间转换环节越少，信号完整性就越容易控制，这推动了光器件向更靠近ASIC的方向集成。基于这一逻辑，目前形成了两类主流解决方案：
LPO（线性光子光学） ：摒弃传统光模块中的DSP芯片，采用线性模拟技术直接驱动光电器件，实现信号传输简化与能效优化。
CPO（共封装光学） ：将交换ASIC芯片和硅光引擎在同一高速主板上协同封装，缩短交换芯片和光引擎之间的距离，降低功耗、减少尺寸、提高效率。
CPO技术背后“将多种光器件集成在一个硅基衬底上”的技术思想，就是硅基光电子——硅光。硅光子技术基于硅和硅基衬底材料，利用现有CMOS工艺进行光器件开发和集成，在峰值速度、能耗、成本等方面均具有良好表现。未来，硅光技术有望结合CPO进一步降本降能耗。
据纳真科技公告引LightCounting、弗若斯特沙利文数据，全球光芯片市场（按销售收入计）由2020年的人民币131亿元增长至2024年的人民币249亿元，复合年增长率为17.4%，预计2029年将达到人民币665亿元。中国光芯片市场由2020年的人民币30亿元扩大至2024年的人民币66亿元，复合年增长率为22.1%，预计2029年将达到人民币194亿元。
2026年微软、亚马逊、Meta、谷歌四家云厂商的合计资本开支预计同比增长53%至5708亿美元。光模块是AI投资中网络端的重要环节，在全球算力投资持续背景下，AI成为光模块数通市场的核心增长动力。根据Lightcounting等机构预测，未来三年内800G和1.6T等高光速模块的需求将占据市场主导地位。
四、产业链重点公司梳理
上游核心元器件：源杰科技（光芯片IDM全流程）、长光华芯（高功率半导体激光器芯片）、仕佳光子（无源+有源双芯片平台）、光迅科技（光芯片到模块垂直整合）、福晶科技（全球LBO/BBO晶体龙头）、炬光科技（光子产业链上游激光光源）、波长光电（精密光学元件）、腾景科技（精密光学元组件）、光库科技（光纤器件）、长进光子（特种光纤）。
中游激光器：锐科激光（光纤激光器垂直集成）、杰普特（MOPA脉冲光纤激光器）、英诺激光（纳秒到飞秒全系列）、德龙激光（固体激光器+精密加工设备）。
下游激光设备：大族激光（智能制造装备整体解决方案）、华工科技（“激光+智能制造”系统解决方案）、大族数控（PCB专用设备一站式方案）、帝尔激光（光伏激光装备全球龙头）、联赢激光（激光焊接细分领军）、海目星（锂电/光伏激光自动化）、亚威股份（精密激光加工设备）。
五、风险提示
激光行业作为技术密集型行业，面临多重风险：技术研发风险——技术更新换代周期越来越短，若企业无法保持技术领先优势，将影响市场竞争力；市场竞争加剧的风险——行业规模扩大加剧竞争，若不能持续创新推出差异化产品，可能面临份额下降；核心技术人员流失的风险——人才竞争激烈，若不能提供优质发展平台，可能影响研发项目实施；行业景气度下降的风险——设备市场呈周期性波动，行业景气度下降时产业可能削减资本支出，对设备需求产生不利影响。
结语
激光技术正在经历从“传统加工工具”到“AI核心基础设施”的历史性跃迁。AI算力需求的爆发式增长，为激光产业开辟了PCB钻孔、TGV通孔、光通信等全新的增长极。随着数据中心光模块需求激增、玻璃基板封装加速落地、超快激光技术持续突破，激光产业正站在新一轮成长的起点上。那些在光芯片、光学元器件、激光器、精密加工设备等核心环节具备技术壁垒和垂直整合能力的企业，有望在这轮AI驱动的产业浪潮中获得最大的发展红利。
