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创·问|公大激光张帆:在短波长激光器领域从「追光」到「闪光」

文章来源:   发布日期:2024-01-08


优秀的企业长什么样,成功的牛人都有哪些特质?在他们的奋斗路上,有哪些需要注意的“坑”,最重要的改变是什么?


创·问 向一些优秀的华创派、投资人、业界牛人抛出问题,也希望分享他们的想法给你。

本期主角是公大激光创始人、CEO张帆博士。公大激光是一家专注于高端智能激光器研发和制造的专精特新企业,主要聚焦于高功率短波长(绿光和紫外)光纤激光器的研发、生产和应用方案。





2023年岁末,公大激光完成新一轮过亿元融资,这也是公司自2019年12月成立以来的第四次融资。此前,华创资本曾在A轮投资了公大激光。

在如今的市场环境下,三年连获四轮融资,实属不易。这让公大激光创始人、CEO张帆很是感慨,若是往前倒推五年,他觉得像公大激光这样的公司想融资其实很难。

追溯行业发展,其实早在1960年,世界上就诞生了第一台激光器。激光既能治疗近视,也能制造导弹,这是自20世纪以来,继原子能、计算机、半导体之后,人类科学史上的又一重大发明。

2016年,全球激光器市场规模已经突破100亿美元。相比之下,中国的激光行业起步较晚。张帆记得创业之初谈融资时,很多投资人都让他提供光纤绿光激光器的市场用量数据,可他拿不出。张帆回忆:“短波长激光器是个先进的东西,但它还不成熟,我当时没法给到市场数据。投资人认可我们技术先进,但不敢冒险,因为不知道这些激光器以后能用在哪,觉得没有确定性,就很难投我们。”

近些年随着国内高端制造的大力推进,激光的重要角色开始凸显。而当传统工业的激光加工趋于饱和时,市场对激光加工的需求已经由钢铁材料过渡到铜为代表的电气化金属+硅为代表的半导体材料,这些材料对应中国快速发展的锂电、光伏、半导体等新兴制造产业,是未来10年最大的增量市场。材料决定波长,以铜铝高反材料和硅吸收峰引导的短波长激光器则是激光赛道未来十年最大的增量机会。与此同时,绿光激光器在商业应用上也取得实质性进展,以IPG和通快为代表的全球激光器龙头,在光伏、锂电、3D打印等领域均有明确落地,增量市场机会清晰。

伴随着行业近两年的蓬勃发展,公大激光也不断在技术和商业化方面取得突破,推出了百瓦级以上纳秒和皮秒绿光和紫外光纤激光器、准连续绿光光纤激光器和千瓦级连续绿光光纤激光器等系列产品。其中,公司自研的连续绿光激光器,功率最高可达3000瓦,比肩全球前沿水平,填补了国内空白。尽管自我定位是一家“年轻的高科技智能制造企业”,但公大激光已经凭借过硬的技术和产品,成为了国产绿光光纤激光器领域的龙头公司。

2015~2020年,全球光纤激光器的市场规模由11.7亿美元增长至27.17亿美元。中国的激光行业后来居上,从2011年以来就保持20%以上快速增长,正向千亿市场规模迈进。2023年公大激光的订单额已过亿元,张帆表示:“接下来我们会重点发力光伏和锂电制造领域,致力于成为全球最专业的短波长光纤激光器研发、生产、应用方案供应商,为全球智能制造产业做出更大贡献。”






全文分享如下:


Q:华创资本


A:公大激光创始人、CEO张帆博士



Q1:请用科普的语言简要介绍下公大激光在做的事情。

张帆:公大激光是一家专注于高端智能激光器研发和制造的专精特新企业,主要聚焦于高功率短波长(绿光和紫外)光纤激光器的研发、生产和应用方案。

目前,我们的业务主要集中在激光工业智能装备制造业的上游——激光器。相较于常见的红外激光器,我们目前主打的绿光激光器波长更短、光斑尺寸更小,具备稳定性高、能量集中、电光转换效率高等优点,能够满足各种高精度、高效率的制造需求,也是当前激光领域的研究热点之一。

产品层面,我们的绿光激光器分两条线:一是高功率的脉冲绿光激光器,主要应用于光伏和锂电领域的精密加工;二是高功率的连续绿光激光器,主要应用于锂电领域的焊接。此外,公司还有“50-500W亚纳秒绿光激光器” 、“100-3000W连续绿光激光器”、 “10-100W紫外纳秒脉冲光纤激光器”等多个国内领先的系列产品。


在产能方面,我们目前已具备月交货300台以上的高功率绿光激光器的生产能力,市场保有量已超1000台。我们自研的连续绿光激光器,功率最高可达3000瓦,达到全球前沿水平,基本上能满足现在锂电90%以上的焊接需求。

虽然公大激光还是一家年轻的公司,但公司创始团队已经拥有近二十年光纤激光器研发和应用的经验,并且成功开发过多种类型高功率光纤激光器,基于这些积累,能为本土与国际激光设备厂商提供性能优越的激光器解决方案。经过四年的不断应用探索,公大激光已经在锂电、光伏、半导体、医疗和3D打印等多个行业和细分领域挖掘出高功率绿光光纤激光器的应用场景。

Q2:在创业之前,你已经在大学有稳定的教职,为何还会选择创业?

张帆:创业是看到了大势所趋,基于我个人的专长、志向作出的选择。

2008年我从北京交通大学博士毕业后留校工作,接到导师(简水生,中国科学院院士)的邀请,一起做了六年光纤激光器的研究项目,完整经历了理论从实验室转化到产业化的过程。当时研究做到中途,纯理论层面其实就已经没有太多突破点了,所以项目结束时面对留校还是去企业,我选择了后者。

那时候导师特别想不通,在他看来,我刚评上副教授,留校后完全可以走科学家路线,但我更希望能做出真正有用的技术,于是去了军工企业中兵集团当工程师。

在企业的五年里,我完成了从学者到工程师的蜕变,也对军工产品、工程化样机的制造有了非常接地气的理解。这个过程中,我意识到光纤激光器产业会有非常大的发展前景,想要亲身入局做点事情,为此放弃了北京的一切,甚至包括户口,举家搬到了深圳。因为深圳有上万家激光设备厂商,产业链非常成熟,有助于日后产品的商业化验证和销售。

由于离职脱密期的限制,我短时间内无法创业。当时了解到南方科技大学非常支持产业转化,有很多校企合作的机会,能让我把过往十几年的技术积累转化成应用的激光器,所以我去到那边任教了三四年。但创业的想法一直萦绕,2020年时机成熟,我成立公大激光,正式走上创业这条路。

Q3:你也提到短波长激光器当时很先进但不成熟,那如何判断创业的方向?为此又制定了什么样的产品策略?

张帆:我在行业做了快二十年,对于激光器未来的发展趋势比较确定——激光波长会往越来越短的方向发展,激光脉冲宽度会往越来越窄的方向发展。这个方向包括短波长(红外激光器波长一般在1000纳米左右,公大激光研究的绿光是515和532纳米,极紫外能达到190纳米)和超快激光(指激光脉冲时间宽度在飞秒或皮秒量级的激光,针对冷加工和精密加工)。

判断来自于几点:

首先,如果整个工业化的趋势是向精密加工发展,那所需的光源一定是脉宽更短、波长更短,所以我们做短波长激光器是没错的。

其次,我们做的激光器并不是要创造一种新的类型,而是实现国产替代,只不过是超前一点的替代。比如国外五年前做出的激光器,还没有大批量找到应用市场,那我们就紧紧跟随把国产替代做出来。至于跟随的标的,我选择美国的IPG和德国的通快,因为它们是全球激光器的龙头厂商,相信无论是对激光器技术的理解还是应用,他们掌握的信息一定多于我。

第三,在几款激光器里,选择那个已经被市场验证过或者能看到未来的。比如我们做的脉冲绿光激光器,在光伏加工当中的应用就已经被验证。据我们观察,武汉有家激光公司和IPG绑定,专门做光伏加工的激光设备,两三年就已经上市。另外德国的通快做大功率绿光的单模连续激光器,这几年在推几百瓦甚至上千瓦的激光器,用在纯电动汽车内部纯铜的电子元器件的焊接、切割,甚至3D打印。

光伏和电动汽车这两个行业目前有极大的发展方向,而我所在行业里最厉害的两家公司——IPG和通快已经在前面铺路,这对我们而言就是一种确定性。

创业之初,我虽然无法确切告诉投资人这个市场需要等几年才能迎来爆发,但起码它有迹可循,我们能做的就是在一条正确的道路上持续走下去,总会迎来柳暗花明的那一天。

Q4:公大激光走的是“国产替代”的路线,实现国产替代的机会点有哪些?你们的优势如何体现?

张帆:我们选择了跟随全世界最头部公司五年前生产的产品,这其实并不晚,因为一款新型激光器诞生并不意味着立刻就能批量应用,开发者也需要和设备厂商一起摸索找到落脚点,可能需要花费两三年,这就给我们创造了机会。

和国外厂商相比,国产替代有非常大的优势:

第一,技术的快速更新和迭代优势。国外厂商在技术的先进性和储备上无疑是领先的,但涉及到某一款激光器或者应用时,一旦中国厂商发现有巨大商机,那技术很快就会实现迭代。因为国内创业者都很拼,又有聪明才智,比如大功率连续红外激光器在切割、焊接的应用,国内几家公司通过追赶,它们的份额加起来已经远超IPG了,基本国外厂商已经没有了份额。

第二,成本价格优势。国内厂商在技术迭代时也能把成本降下来,像我们经常能把替代设备的价格打到国外同类型的二分之一,甚至三分之一。

第三,产品的优化和改进优势。国外的厂商通常都非常慎重,不会盲目扩产或设立新项目,因此产品定型后想改一个参数都很难。但对于激光设备厂商来说,它们希望通过参数的调整保证更好的工艺效果,这个诉求国外企业无法满足,哪怕你是国内的厂商老大,它们也不会配合。但我们愿意去做这样的改进,配合客户开发新工艺卖出激光器,客户也能找到新的增长点、拿到更多订单,这其实是件双赢的事情。

第四,服务优势。国内的激光器和激光设备的需求,已经占全球总量的60%左右。尽管有如此大的市场,但像IPG在国内既没有生产也没有研发团队,只有销售点,这就意味着产品出现问题,很多时候需要寄回美国维修。这恰恰是我们的优势,公大激光除了立足华南之外,在苏州工业园区已经落地成立了全资子公司,覆盖研发、生产、应用开发和售后,能为整个华东地区的客户提供更优质和便捷的服务。

同时,目前绿光应用最大的市场例如新能源、光伏等行业,国内的需求引领全球。这决定了我们不再单单是做到“国产替代”,而是有机会真正引领全球发展。


Q5:目前公大激光核心的技术壁垒是什么?主要攻克了哪些技术难题?

张帆:技术的壁垒其实就是人的壁垒。

我在读博期间,最早做的并不是激光器,而是从材料入手先后做过光纤、器件,这些多元的经历训练,让我掌握了激光器从底层材料到中间器件再到整套系统设计的核心Know-How,这样就保证了我们最终做出的激光器,首先不容易被同行抄袭、模仿;其次,正是因为对底层材料和器件的深刻理解,让我们做新型激光器时也能拥有自主研制的能力,打破常规去做创新。在搭建团队时,我也有意寻找类似的人才,所以这也构筑了公司团队的技术优势。

在不同阶段,需要攻克的技术难题也不一样。

在学校做研究时,对于技术的考量其实就是指标,如果在实验台上做出世界级的指标就可以发论文,不用考虑激光能持续1分钟、10分钟还是24小时。而到了实际工业应用时,最大的区别就是产品要足够皮实,有足够的稳定性。从实验室到工业产品,最难的挑战就是如何做到稳定的工业化。对于工业客户而言指标够用就行,但激光器要能24小时不间断工作,保证五年甚至十年都不坏。所以这也能够解释为什么客户愿意花两三倍的价格买国外的产品,也不愿意买便宜的国产设备。

另外的挑战在于成本。工业产品讲究性价比,如果一种激光器加工效果很好,但是价格贵很多,客户也接受不了。比如我们做的一款绿光激光器,其实早在2017年就已经能达到如今的性能指标,但我还是花了两年时间只做一件事——在不降低最终激光器指标的情况下,如何用可靠且更便宜的国产元器件来降低整个激光器的成本。直到做到这一点,我才有底气出来创业。拿到融资之后,我们招募了很多优秀工程师,又经过一年的工作,把整个设备的稳定性做到了非常成熟的水准。

因此,企业要从用户需求出发,在技术领先性、成本、稳定性三者之间不断去寻找平衡。

Q6:下游应用的主要场景有哪些?创业至今,成长较快的下游应用市场是?

张帆:准连续、超快脉冲激光器重点应用于光伏、锂电池、半导体、玻璃加工领域。

这两年成长比较快的下游市场主要是两个:第一是光伏行业,其中多晶硅和单晶硅的电池加工、激光加工、激光掺杂等工艺,都会用到短波长激光器;第二是半导体行业,包括晶圆的划线、裂片、碳化硅的切割等,会用到绿光和紫外。

光伏产业的基础材料是硅,锂电产业的基础材料是铜和铝,这三种材料对绿光波段的吸收率要高于红外,这意味着在同样的加工效果下,使用绿光所需功率更低,热效应更小,可以提高切割和焊接的效果,提升成品质量和生产线良率。形象地说,绿光相当于一个更细的刀头,加工效果更佳,例如焊接铜时几乎无飞溅。

高功率绿光焊接应用视频

因此,我们决定重点深耕光伏和锂电制造领域,并率先在国内推出了可用于高反金属3D 打印及精密焊接的500W 单模连续绿光光纤激光器:GCL-500 ;又推出了可用于新能源里太阳能面板制造、半导体芯片加工的500W单模准连续绿光光纤激光器:GNPL-500-50。此外我们还有用于光伏领域激光开槽和激光掺杂用的30-100W亚纳秒绿光光纤激光器和皮秒绿光光纤激光器。


下游行业的景气度也在转换,之前只做3C行业的激光器公司可能会受到一些冲击。对于创业公司而言,短期产品尽快落地、产生营收,最好的切入点就是从国外已有的成熟类型产品入手,因为它们已经被验证并被国内大客户大批量使用,此时若能推出同款产品,整个性价比会提升一个量级;从长期出发,能够研发更先进的产品、为客户带来新的增长点或者实现新的工艺,才是长久之道。

对于公大激光而言,我们希望能结合、平衡好长短期目标。

Q7:所以激光器行业的发展与制造业的周期是紧密相关,也存在周期吗?公大激光如何应对周期变化?

张帆:确实存在周期。

对于公大激光这样技术型的公司来说,想要在周期中持续发展,首先技术底子要雄厚,才能应对市场周期的变化。产品更替的反应也要迅速,我们主要做的是绿光,但也在同时布局紫外。

行业的周期转换是一定存在的,但对于企业而言,最关键要看底子厚不厚,或者武器够不够多,以及对于周期是否有战略上的预判,能否做好短期和中长期的布局。

考虑到整个大环境,国产化将来是必然趋势,不论我们还是激光设备厂商,大家都希望核心光源和技术能掌握在自己手里。

Q8:公大激光与不同产业的客户合作模式是怎样的?能否分享些案例。

张帆:作为初创公司,在没有树立品牌的情况下,获得大客户的信任确实很难。我们的策略是选择新项目切入,而不是做现有成熟产品方案的替代,毕竟公大激光的优势在于光源技术。

通常,我们与激光设备厂商进行新项目合作时,会先赠送对方试用3~6个月,期间还配合他们不断改进提升,直到验证了稳定性和效果,客户才会放心接受我们的光源技术。

有一家专注高压车载熔断器研发和生产的法国公司叫美尔森(MERSEN),一直在寻找更好的光源,后来在一个展会上偶然了解到我们。他们以前使用的多是电阻焊或红外激光器焊接铜材料,良率偏低且热效应大,而绿光激光器可以提高生产线良率和成品质量。此外,由于高反材料对绿光的吸收率较高,它所需的实际工作功率

 

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