半導(dǎo)體激光芯片龍頭長光華芯研究報(bào)告

1、半導(dǎo)體激光芯片龍頭長光華芯研究報(bào)告 HYPERLINK /SH600999.html HYPERLINK /SH688048.html 一、長光華芯：國內(nèi)半導(dǎo)體激光芯片龍頭 HYPERLINK /SZ300747.html 公司成立于 2012 年，聚焦半導(dǎo)體激光芯片的研發(fā)、設(shè)計(jì)及制造。公司產(chǎn)品覆蓋半導(dǎo)體激光芯片、器件、模塊及直接 半導(dǎo)體激光器四大類，已建成 IDM 全流程工藝平臺(tái)和 3 寸、6 寸量產(chǎn)線，是全球半導(dǎo)體激光行業(yè)少數(shù)具備高功率激光 芯片量產(chǎn)能力的企業(yè)之一。公司產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域包括工業(yè)激光器泵浦、激光先進(jìn)制造裝備、生物醫(yī)學(xué)及美容、高速光通 信、機(jī)器視覺與傳感、國防建設(shè)等，下游客戶包括銳

2、科激光、創(chuàng)鑫激光、大族激光、杰普特、飛博激光等行業(yè)龍頭及 多家國家級(jí)骨干單位。2021H1，公司營業(yè)收入 1.91 億元，其中高功率單管系列占比 75.35%，為公司主營業(yè)務(wù)收入 最主要的組成部分。公司主要產(chǎn)品包括高功率單管、高功率巴條、高效率 VCSEL 及光通信芯片四類系列。以高功率半導(dǎo)體激光芯片為依 托，向橫縱兩個(gè)方向不斷拓展?？v向包括下游器件、模塊及直接半導(dǎo)體激光器；橫向擴(kuò)展 VCSEL 芯片及光通信芯片 等半導(dǎo)體芯片。在產(chǎn)業(yè)鏈方面，公司位于激光行業(yè)的上游和中游，產(chǎn)品以半導(dǎo)體激光芯片、器件及模塊為主。公司的半導(dǎo)體激光芯片 產(chǎn)品位于產(chǎn)業(yè)鏈上游，同時(shí)也直接進(jìn)行中游產(chǎn)品半導(dǎo)體激光器的研發(fā)、生

3、產(chǎn)和銷售。公司的上游供應(yīng)商為原材料廠商，包括各類芯片原材料、光纖材料及機(jī)加工件等。下游則為工業(yè)加工裝備、激光雷達(dá)、光通信、醫(yī)療美容等激光器應(yīng)用 行業(yè)。公司為半導(dǎo)體激光行業(yè)的垂直產(chǎn)業(yè)鏈公司，采用 IDM 經(jīng)營模式，進(jìn)行半導(dǎo)體激光芯片及其器件、模塊等產(chǎn)品的研發(fā)、 生產(chǎn)和銷售。生產(chǎn)經(jīng)營過程覆蓋芯片設(shè)計(jì)、外延片制造、晶圓制造、芯片加工及器件封裝測試全流程。在生產(chǎn)方面， 公司采用“訂單式”生產(chǎn)為主，“庫存制”生產(chǎn)為輔的生產(chǎn)方式。主要以客戶訂單為標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)客戶訂單和全年預(yù)計(jì) 銷售意向進(jìn)行排產(chǎn)安排；同時(shí)根據(jù)需求預(yù)測進(jìn)行合理備貨，以滿足客戶日益提升的差異化需求。 HYPERLINK /SZ300747.htm

4、l 公司產(chǎn)品具備客戶資源優(yōu)勢，高功率半導(dǎo)體激光芯片領(lǐng)域的國內(nèi)市場占有率第一。在工業(yè)激光器、激光加工設(shè)備等領(lǐng) 域，公司積累了包括銳科激光、創(chuàng)鑫激光、大族激光、杰普特、飛博激光等行業(yè)龍頭及知名企業(yè)客戶。在高能激光器 的應(yīng)用方面，公司為高功率光纖激光器和高功率全固態(tài)激光器提供泵浦源，已廣泛服務(wù)于多家國家級(jí)骨干單位。受公 司下游集中度高且公司產(chǎn)能有限影響，當(dāng)前公司主要客戶收入較為集中。2021H1，公司前五大客戶銷售收入占比 82.26%，分別為創(chuàng)鑫激光（26.66%）、客戶 A2（18.16%）、飛博激光（16.88%）、銳科激光（14.38%）、華日精密 （6.19%）。公司銷售模式以直銷為主，2

5、018-2021H1 直銷收入占比均在 99%以上。公司無控股股東和實(shí)際控制人，華為哈勃投資入股。華豐投資持股數(shù)量 2493 萬股，持股比例為 24.51%，是公司第 一大股東。蘇州英鐳、長光集團(tuán)和上海國投創(chuàng)投分別持有公司 19.76%、8.72%和 7.88%的股份。其中華豐投資系財(cái) 務(wù)投資人，不參與公司日常經(jīng)營管理工作，對(duì)股東大會(huì)不形成控制。第二大股東蘇州英鐳是公司核心管理團(tuán)隊(duì)設(shè)立的 持股平臺(tái)。2020 年 12 月，公司引入華為控股的哈勃投資，持有公司 4.98%的股份。2018-2021 公司營業(yè)收入從 0.92 億增長到 4.29 億元，CAGR+67.07%,營業(yè)收入快速擴(kuò)大的原因

6、在于:1）半導(dǎo)體激光 芯片整體市場規(guī)模擴(kuò)大，2）中美貿(mào)易摩擦使得進(jìn)程加速，3）公司產(chǎn)品在半導(dǎo)體激光芯片領(lǐng)域具備核心競爭 優(yōu)勢，客戶份額提升。從產(chǎn)品類型看，公司營業(yè)收入主要來源為高功率單管和高功率巴條系列產(chǎn)品，2021 年收入占比分別為 84.1%和 13.1%。 高功率單管是收入主要組成部分，占主營業(yè)務(wù)后入比重始終在 70%以上。高功率巴條是主營業(yè)務(wù)的重要組成部分，收 入呈現(xiàn)一定波動(dòng)，主要受巴條產(chǎn)品主要使用方客戶 A2 具體科研進(jìn)度的影響。在高效率 VCSEL 系列和光通信芯片產(chǎn) 品方面，公司目前收入規(guī)模較少，屬于“橫向擴(kuò)展”戰(zhàn)略內(nèi)容。從應(yīng)用領(lǐng)域看，公司高功率單管芯片產(chǎn)品主要應(yīng)用于工業(yè)加工領(lǐng)域

7、，高功率巴條系列產(chǎn)品主要應(yīng)用于科研與國家戰(zhàn)略 高技術(shù)領(lǐng)域。不同產(chǎn)品毛利率差距較大，綜合毛利率穩(wěn)中有升。2018-2021 公司綜合毛利率分別為 30.97%、36.03%、31.35%和 52.82%，存在一定波動(dòng)。2021 毛利率大幅上升的原因主要在于：1）毛利率較高的單管芯片產(chǎn)品收入占高功率單管 系列收入占比上升，使得高功率單管系列產(chǎn)品毛利率從 2020 年的 25.8%增長到 2021H1 的 44.8%，2）毛利率較高 的高功率巴條系列收入占比從 2020 年的 10.5%增長到 2021H1 的 13.1%。分業(yè)務(wù)來看，受經(jīng)營模式、核心芯片的差異影響，公司不同產(chǎn)品類型毛利率差異較大，

8、2021H1 公司高功率單管系列、 高效率巴條系列、VCSEL 系列的毛利率分別為 52.92%、44.84%、77.81%。公司成本結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，直接材料費(fèi)用是營業(yè)成本的主要組成部分。2018-2021H1，公司直接材料費(fèi)用占營業(yè)成本的比 例在 50%以上。直接人工和制造費(fèi)用占比有所下降，主要是隨著公司銷售規(guī)模擴(kuò)大，生產(chǎn)的規(guī)模效應(yīng)顯現(xiàn)導(dǎo)致。 2021 年 1 月，公司將 3 寸晶圓生產(chǎn)線更換為材料利用率更高的 6 寸晶圓生產(chǎn)線，降低了芯片類產(chǎn)品的單位成本。2020 年公司歸母凈利潤轉(zhuǎn)正，2021 年迅速增長。2018-2021 公司歸母凈利潤分別為-0.14/-1.29/0.26/1.15 億元

9、，扣 非歸母凈利潤分別為-0.29/-0.18/-0.15/0.72 億元，非經(jīng)常性損益主要來自股份支付及政府補(bǔ)助，2019 年兩者差異較 大是 1.32 億元的股權(quán)支付所致。公司預(yù)計(jì) 2022Q1 營業(yè)收入?yún)^(qū)間為 9000 萬元1.1 億元，同比增長 16.20%42.02%；預(yù)計(jì) 2022Q1 歸屬母公司股東 凈利潤為 2000 萬元至 3000 萬元，同比增長 5.50%58.25%；預(yù)計(jì) 2022 年 1 季度可實(shí)現(xiàn)扣除非經(jīng)常損益后歸屬母 公司股東凈利潤為 1300 萬元至 2000 萬元，同比增長率 7.15%至 64.84%。研發(fā)費(fèi)用穩(wěn)定上升，研發(fā)費(fèi)用占營業(yè)收入比例高于同行。201

10、8-2021 公司研發(fā)費(fèi)用從 0.37 億元增長到 0.86 億元，占 營業(yè)收入的比例從 40.23%下降到 19.67%。公司研發(fā)費(fèi)用占營業(yè)收入的比例高于同行業(yè)可比公司，原因在于 1）公司 在半導(dǎo)體激光芯片、器件及模塊等方面持續(xù)進(jìn)行研發(fā)投入；2）公司仍處于快速發(fā)展期，業(yè)績規(guī)模較小，仍處于以研 發(fā)為導(dǎo)向的快速成長階段，研發(fā)投入相對(duì)較大。公司重視研發(fā)團(tuán)隊(duì)建設(shè)，核心技術(shù)人員實(shí)施股權(quán)激勵(lì)政策保障成長。公司擁有一批高層次人才隊(duì)伍，研發(fā)人員 106 人，占員工總數(shù)比重為 30.46%。核心技術(shù)人員王俊、閔大勇、廖新勝及潘華東獲“國家級(jí)重大人才計(jì)劃”、 “國務(wù)院特殊津貼專家”、“高新區(qū)領(lǐng)軍人才”等多項(xiàng)獎(jiǎng)項(xiàng)

11、榮譽(yù)。公司對(duì)核心技術(shù)人員進(jìn)行股權(quán)激勵(lì)，股權(quán)激勵(lì) 政策有利于維護(hù)核心技術(shù)人員穩(wěn)定，維護(hù)公司長期穩(wěn)定發(fā)展。公司在半導(dǎo)體激光芯片領(lǐng)域擁有多項(xiàng)核心技術(shù)。公司構(gòu)建了 GaAs（砷化鎵）和 InP（磷化銦）兩大材料體系， 建立了邊發(fā)射和面發(fā)射兩大工藝技術(shù)和制造平臺(tái)。公司采取“縱向延伸、橫向拓展”戰(zhàn)略，一方面持續(xù)開發(fā)開 發(fā)器件、模塊及直接半導(dǎo)體激光器下游產(chǎn)品；一方面在 VCSEL 及光通信激光芯片領(lǐng)域進(jìn)行拓展。產(chǎn)品多項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)于同行，處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。公司主要產(chǎn)品性能指標(biāo)包括一定的條寬、光纖芯徑、發(fā)光點(diǎn)數(shù)下 的功率、波長范圍及電光轉(zhuǎn)換效率。以高功率單管芯片為例，公司高功率單管芯片輸出功率達(dá)到 30W，電光轉(zhuǎn)

12、換效率達(dá)到 63.00%，波長種類較多，技術(shù)水平較高。二、國內(nèi)高功率半導(dǎo)體激光芯片穩(wěn)定增長，VCSEL 及光通信芯片前景廣闊1、半導(dǎo)體激光器：下游應(yīng)用領(lǐng)域拓展，市場規(guī)模穩(wěn)定增長激光器是整個(gè)激光產(chǎn)業(yè)鏈的核心中樞，其性能決定了激光設(shè)備輸出光束的質(zhì)量和功率。激光器通過受激輻射的方式產(chǎn) 生可見光或不可見光，其構(gòu)造復(fù)雜，技術(shù)壁壘較高，是大量光學(xué)材料和元器件組成的綜合系統(tǒng)。激光器光學(xué)系統(tǒng)中的 增益介質(zhì)通過吸收泵浦源產(chǎn)生的能量，使得增益介質(zhì)先從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，再釋放能量回歸到基態(tài)的穩(wěn)態(tài)。在釋能 的過程中，增益介質(zhì)產(chǎn)生出能量、波長、方向高度一致的光子，通過光學(xué)諧振腔的反射放大最終形成激光束。根據(jù) Laser

13、Focus World 和2020 年中國激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告，2019 年全球激光器銷售收入達(dá) 147.3 億美元，較上年 增長 7.05%。2020 年全球激光器銷售額為 160.10 億美元，2021 年全球激光器銷售總額有望繼續(xù)取得 15%左右的增 長，達(dá)到 184.80 億美元，。隨著全球智能化發(fā)展，智能設(shè)備、消費(fèi)電子、新能源等領(lǐng)域?qū)す馄鞯男枨蟛粩嘣鲩L，以 及醫(yī)療、美容儀器設(shè)備等新興應(yīng)用領(lǐng)域的持續(xù)拓展，全球激光器的市場規(guī)模將繼續(xù)保持穩(wěn)定增長。從行業(yè)分布來看，2020 年材料加工與光刻市場、通信與光存儲(chǔ)市場、科研與軍事市場、醫(yī)療與美容市場、儀器與傳 感器市場及娛樂、顯示與打印市場占比分別

14、為 39.60%、24.50%、13.80%、5.70%、12.60%及 3.80%，其中主要使 用高功率半導(dǎo)體激光芯片的市場為材料加工與光刻市場、科研與軍事市場、醫(yī)療與美容市場，合計(jì)占比為 59.10%。從技術(shù)發(fā)展方向來看，未來激光器將朝著更高功率、更好光束質(zhì)量、更短波長及更快頻率方向發(fā)展。在工業(yè)激光器領(lǐng) 域，光纖激光器對(duì)功率的指標(biāo)要求不斷提高。器件廠商需要不斷地提高核心器件性能，光纖激光器功率的提高還需要 先進(jìn)的合束和功率合成等激光調(diào)制技術(shù)。另外，更短波長、更多波長、更快（超快）激光器的發(fā)展也是重要方向，主 要應(yīng)用于集成電路芯片、顯示、消費(fèi)電子、航空航天等精密微加工，以及生命科學(xué)、醫(yī)療、傳

15、感等領(lǐng)域。根據(jù)增益介質(zhì)的不同，激光器可以分為固態(tài)（含固體、半導(dǎo)體、光纖、混合）、液體激光器、氣體激光器等，固態(tài)激 光器具有穩(wěn)定性好、功率較高、維護(hù)成本低的特點(diǎn)，在應(yīng)用占絕對(duì)優(yōu)勢。半導(dǎo)體激光器有電光轉(zhuǎn)換效率高、體積小、可靠性高、壽命長、波長范圍廣、可調(diào)制速率高等顯著優(yōu)點(diǎn)，一方面可以 作為光纖激光器、固體激光器等多種光泵浦激光器的核心泵浦源使用，另一方面，隨著半導(dǎo)體激光技術(shù)在功率、效率、 亮度、壽命、多波長、調(diào)制速率等方面的不斷突破，半導(dǎo)體激光器被廣泛直接應(yīng)用于材料加工、醫(yī)療、光通信、傳感、 國防等領(lǐng)域。根據(jù) LaserFocus World 預(yù)計(jì)，2021 年全球二極管激光器即半導(dǎo)體激光器與非二

16、極管激光器的收入總額 為 184.80 億美元，其中半導(dǎo)體激光器占總收入的 43%。下游應(yīng)用領(lǐng)域拓展，泵浦源需求起量，全球半導(dǎo)體激光器市場規(guī)模穩(wěn)定增長。根據(jù) LaserFocusWorld 測算，2020 年 全球半導(dǎo)體激光器市場規(guī)模為 67.24 億美元，較上年增長 14.20%。隨著全球智能化發(fā)展，智能設(shè)備、消費(fèi)電子、新 能源等領(lǐng)域?qū)す馄鞯男枨蟛粩嘣鲩L以及醫(yī)療、美容儀器設(shè)備等新興應(yīng)用領(lǐng)域的持續(xù)拓展，半導(dǎo)體激光器可作為光泵 浦激光器的泵浦源，其市場規(guī)模將繼續(xù)保持穩(wěn)定增長。預(yù)計(jì) 2021 年全球半導(dǎo)體激光器的市場規(guī)模為 79.46 億美金， 市場增長率為 18.18%。常見半導(dǎo)體激光芯片分為

17、邊發(fā)射激光芯片和面發(fā)射激光芯片，其中邊發(fā)射激光芯片可以分為單管和巴條，面發(fā)射激光 芯片主要是 VCSEL。其中激光器單管僅有一個(gè)發(fā)光區(qū)，易于進(jìn)行光纖耦合，因此常用作光纖激光器的泵浦源。由于 沒有串聯(lián)熱干擾的影響，單管的散熱特性好，使用壽命長，且結(jié)構(gòu)簡單，成本低。巴條由于發(fā)光點(diǎn)多，具有更高的發(fā) 光功率，因此常用作大功率光纖激光器、全固態(tài)激光器的泵浦源或直接發(fā)光，在醫(yī)美、軍工等領(lǐng)域也有較多應(yīng)用。2、半導(dǎo)體激光芯片：多類下游需求增長，空間廣闊1）高功率半導(dǎo)體激光芯片：下游需求拓展疊加，國內(nèi)半導(dǎo)體激光芯片需求穩(wěn)定增長高功率半導(dǎo)體激光芯片是產(chǎn)業(yè)鏈中游各類光泵浦激光器的核心泵浦光源，包括光纖激光器、固體激

18、光器、液體激光器 等，屬于工業(yè)激光器生產(chǎn)制造的核心元器件，廣泛應(yīng)用于激光加工、激光切割、科研與軍事、生物醫(yī)療等領(lǐng)域。在激光加工和激光切割領(lǐng)域，制造業(yè)的自動(dòng)化、智能化驅(qū)動(dòng)高功率光纖激光器需求增長，半導(dǎo)體激光器可作為其泵浦 源。中國激光產(chǎn)業(yè)也逐漸進(jìn)入高速發(fā)展期，受益于各類金屬及非金屬部件加工的旺盛需求，激光加工設(shè)備市場迎來持 續(xù)穩(wěn)定的增長。2019 年，中國激光設(shè)備市場銷售總額收入為 658 億元，較 2018 年同比增長了 8.8%。在科研與軍事領(lǐng)域，許多技術(shù)和武器的研究對(duì)激光器的需求不斷提高。尤其在高端制造、精密材料、制導(dǎo)、雷達(dá)及光 電對(duì)抗、激光武器等領(lǐng)域。預(yù)計(jì)到 2024 年，全球定向能激光

19、源和軍事激光市場將從 2019 年的 89 億美元增長到 146 億美元，CAGR 為 10.41%。全球各國對(duì)科研和軍事經(jīng)費(fèi)的不斷投入將促進(jìn)激光器在科研與軍事領(lǐng)域的穩(wěn)定發(fā)展。在生物醫(yī)療領(lǐng)域，激光器的需求長期處于穩(wěn)定上升階段。激光器主要應(yīng)用于光譜技術(shù)、干涉技術(shù)、臨床標(biāo)本或組織的檢測和診斷、臨床治療與手術(shù)等方面。根據(jù) Allied Market Research 發(fā)布的數(shù)據(jù)，2018 年全球醫(yī)療激光市場規(guī)模為 69.47 億美元，預(yù)計(jì)到 2026 年將達(dá)到 162.3 億美元，年復(fù)合增長率為 11.19%。隨著全球醫(yī)美經(jīng)濟(jì)和生物醫(yī)療技術(shù)的 持續(xù)推動(dòng)，激光技術(shù)在生物醫(yī)療領(lǐng)域?qū)⒓铀侔l(fā)展。以光纖激光器

20、為例，高功率光纖激光器泵浦源是半導(dǎo)體激光器的主要應(yīng)用領(lǐng)域，高功率半導(dǎo)體激光芯片與模塊是光纖 激光器的重要元器件。我國國產(chǎn)光纖激光器正逐步實(shí)現(xiàn)由依賴進(jìn)口向自主研發(fā)的轉(zhuǎn)變，核心元器件進(jìn)口替代正當(dāng)時(shí)。 由于光纖激光器的性能及效率不斷提升，近兩年國產(chǎn)主流中高功率光纖激光器出貨量顯著提高。根據(jù) 2020 年中國激 光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告，我國光纖激光器市場從 2015 年的 40.7 億元增長到 2019 年的 82.6 億元，預(yù)計(jì) 2020 年將小幅增長 到 85.6 億元。其中，低功率激光器已經(jīng)幾乎完全實(shí)現(xiàn)，中功率激光器國產(chǎn)化率迅速提高，高功率尤其萬瓦 級(jí)激光器國產(chǎn)化率亟待提高。低功率激光器：低功率光纖激光

21、器近幾年出貨迅猛，國產(chǎn) 100W 及以下光纖激光器的出貨量從 2013 年的 1.3 萬 臺(tái)增長至 2019 年 12 萬臺(tái)，2020 年將達(dá)到 13 萬臺(tái)，基本已完全實(shí)現(xiàn)。中功率激光器：中功率光纖激光器出貨量增幅有所放緩。2019 年國產(chǎn)中功率光纖激光器出貨量達(dá)到 1.6 萬臺(tái)以 上，2020 年國外廠商份額將被再次壓縮，預(yù)計(jì)出貨量很難再有大幅度提升。高功率激光器：2019 年國產(chǎn) 1.5kW 以上光纖激光器出貨量近 4000 臺(tái)，在 3-6kW 產(chǎn)品段，國內(nèi)市場的競爭將趨 白熱化，進(jìn)口與國產(chǎn)品牌的出貨數(shù)量旗鼓相當(dāng)。在萬瓦級(jí)以上的市場，國內(nèi)廠商將逐漸參與到競爭當(dāng)中。高功率半導(dǎo)體激光芯片等核心

22、元器件仍依賴進(jìn)口，以半導(dǎo)體激光芯片為核心的激光器上游元器件正在逐步實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。全球高功率半導(dǎo)體激光芯片市場規(guī)模測算：根據(jù)公司招股書測算，2021 年全球激光器銷售總額有望達(dá)到 184.80 億美 元，主要使用高功率半導(dǎo)體激光芯片的下游市場為材料加工與光刻市場、科研與軍事市場、醫(yī)療與美容市場，合計(jì)占 比為 59.10%，市場規(guī)模為 94.62 億美元（615.03 億人民幣），按照激光器行業(yè)平均 30.00%的毛利率以及泵浦源（光 纖耦合模塊）占激光器 BOM 成本的 50.00%測算，2020 年全球光纖耦合模塊的市場規(guī)模約為：615.03*（1-30%） *50%=215.26 億元，按照公

23、司泵浦源（光纖耦合模塊）平均 15%的毛利率以及激光芯片占泵浦源（光纖耦合模塊） BOM 成本的 10%測算，2020 年全球高功率半導(dǎo)體激光芯片的市場規(guī)模約為：215.26*（1-15%）*10%=18.30 億元。國內(nèi)高功率半導(dǎo)體激光芯片市場規(guī)模測算：2020年我國光纖激光器市場規(guī)模為94.20億元，根據(jù)Strategies Unlimited， 2009 年至 2019 年，光纖激光器在工業(yè)激光器中的市場份額由 14.00%迅速增加至 53.00%，因此工業(yè)激光器的整體 市場規(guī)模約為 177.74 億元。按照行業(yè)平均 30.00%的毛利率以及泵浦源（光纖耦合模塊）占激光器 BOM 成本的

24、 50.00% 測算，2020 年光纖耦合模塊的市場規(guī)模約為：177.74*（1-30.00%）*50.00%=62.21 億元，按照公司泵浦源（光纖 耦合模塊）平均 15%的毛利率以及激光芯片占光纖耦合模塊 BOM 成本的 10%測算，2020 年我國國內(nèi)市場激光芯片 的市場規(guī)模約為：62.21*（1-15%）*10%=5.29 億元。2）VSCEL 芯片：3D 傳感及激光雷達(dá)應(yīng)用驅(qū)動(dòng)行業(yè)成長VCSEL 有效率高、光束質(zhì)量好、精度高、功耗低、小型化、高可靠、調(diào)制速率快、可大量生產(chǎn)、制造成本低等優(yōu)勢， 是激光雷達(dá)和 3D 傳感等模組的核心部件。根據(jù) Yole 預(yù)測，2020 年，VCSEL 激

25、光器全球市場規(guī)模約為 11 億美元， 預(yù)計(jì)到 2025 年將增長至 27 億美元，年復(fù)合增長率達(dá)到 19.67%。隨著 3D 傳感技術(shù)在各領(lǐng)域的深度應(yīng)用，將持續(xù)推 動(dòng) VCSEL 激光器市場的快速發(fā)展。激光雷達(dá)領(lǐng)域：VSCEL 有望逐漸取代 EEL 激光發(fā)射器 HYPERLINK /SZ300024.html 無人駕駛車隊(duì)規(guī)模擴(kuò)張、高級(jí)輔助駕駛滲透率增加、服務(wù)型機(jī)器人和車聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的發(fā)展帶來激光雷達(dá)市場快速增長。 根據(jù)沙利文的統(tǒng)計(jì)及預(yù)測，全球激光雷達(dá)市場規(guī)模至 2025 年將為 135.4 億美元，較 2019 年可實(shí)現(xiàn) 64.63%的年均復(fù) 合增長率。激光雷達(dá)系統(tǒng)主要包括發(fā)射模塊、接收模塊、掃

26、描模塊（如有）、主控模塊。EEL/VCSEL 等半導(dǎo)體激光器位于發(fā)射 模塊中。激光發(fā)射器分為半導(dǎo)體激光器、光纖激光器，半導(dǎo)體激光器主要應(yīng)用于 905nm 波長的激光雷達(dá)中，半導(dǎo)體激光器可 分為 EEL（邊發(fā)射激光器）和 VCSEL（垂直腔面發(fā)射器）。目前 EEL 的技術(shù)比較成熟，在激光雷達(dá)中應(yīng)用更廣泛， VCSEL 主要在純固態(tài)方案中有少量應(yīng)用。EEL（邊發(fā)射激光器）：優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)很成熟、功率密度高，市面上有多樣化的、成熟的解決方案，因此目前追求 高功率密度的掃描型激光雷達(dá)（機(jī)械式、混合固態(tài)式）大多使用 EEL 方案。缺點(diǎn)是 1）不易集成化和小型化、2） 生產(chǎn)成本高且一致性低。EEL 在生產(chǎn)過程

27、中需要進(jìn)行切割、翻轉(zhuǎn)、鍍膜、再切割的工藝步驟，往往只能通過單顆 一一貼裝的方式和電路板整合，而且每顆激光器需要使用分立的光學(xué)器件進(jìn)行光束發(fā)散角的壓縮和獨(dú)立手工裝調(diào)， 極大地依賴產(chǎn)線工人的手工裝調(diào)技術(shù)，生產(chǎn)成本高且一致性難以保障。VCSEL（垂直腔面發(fā)射激光器）：優(yōu)點(diǎn)是易于集成、規(guī)模量產(chǎn)后成本低、壽命和可靠性更高，因此目前大部分追 求高集成度和可靠性、探測距離較短的 Flash 方案廠商都傾向于選擇 VCSEL 方案，如 OusterOS 系列、IbeoNEXT 都是基于 VCSEL 和 SPAD（單光子陣列）的緊湊型純固態(tài) Flash 激光雷達(dá)。VCSEL 的缺點(diǎn)是功率密度低于 EEL 方案。

28、多結(jié)技術(shù)推動(dòng) VCSEL 功率密度提升，未來 VCSEL 在車載激光雷達(dá)中滲透率有望提升。多結(jié) VCSEL 技術(shù)就是 通過增多發(fā)光量子層部分來提升單位電流下的光功率，從而提高器件的光功率密度。各大 VCSEL 廠商紛紛發(fā)布 多結(jié) VCSEL 技術(shù)方案，如 Lumentum 在 2021 年 3 月發(fā)布了新款高功率、高效率的五結(jié)和六結(jié)垂直腔面發(fā)射激 光器（VCSEL）陣列，主要應(yīng)用于高端消費(fèi)電子、汽車激光雷達(dá)等領(lǐng)域。預(yù)計(jì)未來 5-10 年 VCSEL 將逐步取代 現(xiàn)在主流的 EEL 方案。傳感消費(fèi)電子市場領(lǐng)域：VCSEL 發(fā)射器具有顯著技術(shù)和成本優(yōu)勢3D 傳感通常由多個(gè)攝像頭與深度傳感器組成，通

29、過投射特殊波段的主動(dòng)式光源、計(jì)算光線發(fā)射和反射時(shí)間差等方式， 獲取物體的深度信息。3D 傳感可應(yīng)用于人機(jī)交互、機(jī)器視覺、人臉識(shí)別、三維建模、AR/VR、安防和輔助駕駛等多 個(gè)領(lǐng)域。3D 成像必須主動(dòng)發(fā)射特殊波段的紅外光，用于成像的紅外發(fā)射器主要有 LED 和 VCSEL 兩類，其中 VCSEL 在技術(shù)和成本上有明顯優(yōu)勢。技術(shù)優(yōu)勢：VCSEL 線寬較窄且波長對(duì)溫度漂移較小，測量精度高，抗環(huán)境光干擾；閾值電流也較小，在相同的 輸出功率下具有更高的效率，特別適用于手機(jī)等電量“緊缺”的移動(dòng)設(shè)備。成本優(yōu)勢：調(diào)整準(zhǔn)直 VCSEL 更加容易，這樣就能夠生產(chǎn)低成本的基于 VCSEL 的收發(fā)器；制造工藝與發(fā)光二

30、極 管（LED）兼容，批量制造成本較低。蘋果的示范效應(yīng)給消費(fèi)電子 3D 傳感市場帶來大規(guī)模消費(fèi)契機(jī)，市場需求不斷增長。2017 年，蘋果將 3D 結(jié)構(gòu)光技術(shù) 應(yīng)用于 iphoneX，使得 iphoneX 成為率先大規(guī)模使用 3D 傳感功能的消費(fèi)電子終端。隨著蘋果的示范效應(yīng)，華為、三 星、Oppo 等手機(jī)廠商陸續(xù)在旗艦機(jī)攝像頭模塊中采用 3D 方案。除手機(jī)市場外，AR/VR、物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)駕駛等使用 場景對(duì) 3D 機(jī)器視覺的需求也在不斷增長。根據(jù) Yole，2019 年全球 3D 傳感市場規(guī)模約為 50 億美元，預(yù)計(jì) 2025 年 將增長至 150 億美元，年復(fù)合增長率達(dá) 20.09%。分行業(yè)來看

31、，2020 年 VCSEL 在移動(dòng)和消費(fèi)領(lǐng)域的營收占比達(dá) 78%，是當(dāng)前最主要的應(yīng)用方向。當(dāng)前 VCSEL 激光 器在移動(dòng)和消費(fèi)領(lǐng)域的應(yīng)用主要集中于旗艦機(jī)型上，市場空間依舊廣闊。以 3D 相機(jī)在智能手機(jī)的應(yīng)用為例，截止到 2019 年，3D 相機(jī)在智能手機(jī)的滲透率還不到 20%，隨著 3D 技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，未來五年滲透率有望達(dá)到 70%， 尚有 3.5 倍的增長空間。3）光通信芯片：光通信行業(yè)發(fā)展驅(qū)動(dòng)芯片需求增長光器件位于光通信行業(yè)的上游，通過核心光電元件實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的發(fā)射、接收、信號(hào)處理等功能，是光通信系統(tǒng)的核心。 光電芯片是光器件的核心元件，根據(jù)材料的不同可分為 InP、GaAs、Si/S

32、iO2、SiP、LiNbO3、MEMS 等芯片，根據(jù) 功能不同可分為激光器芯片、探測器芯片、調(diào)制器芯片。隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、5G 等新一代信息技術(shù)的快速崛起，共同推動(dòng)了全球數(shù)據(jù)量的爆發(fā)式增長。 根據(jù) IDC 預(yù)測，預(yù)計(jì)到 2025 年，全球數(shù)據(jù)總量將從 2018 年的 33ZB 增長到 175ZB，年復(fù)合增長率約為 26.91%。 同時(shí)，邊緣計(jì)算的數(shù)據(jù)量也將呈快速增長趨勢，預(yù)計(jì) 2025 年平均每人每天進(jìn)行 5000 次數(shù)據(jù)交互，是目前交互數(shù)量 的 7 倍。海量的數(shù)據(jù)流和交互量的高速增長對(duì)網(wǎng)絡(luò)的連接速率和基礎(chǔ)設(shè)施提出了較高的挑戰(zhàn)。 HYPERLINK /SH603138.htm

33、l 面對(duì)數(shù)據(jù)洪流的挑戰(zhàn)，以及 5G 技術(shù)快速發(fā)展帶來的機(jī)遇，全球正在步入“光進(jìn)銅退”的時(shí)代，由于光通信在傳輸速度、 衰減、抗干擾、抗腐蝕、重量體積等性能指標(biāo)方面更具有優(yōu)勢，光通信技術(shù)將成為推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)變革的終極方案，光通信 行業(yè)也迎來了快速發(fā)展的新機(jī)遇。在光通信技術(shù)的不斷突破和海量數(shù)據(jù)的背景下，光通信行業(yè)及其上游核心元器件有 望保持穩(wěn)定增速持續(xù)發(fā)展。（報(bào)告來源：未來智庫）三、公司：國內(nèi)半導(dǎo)體激光芯片龍頭，橫向+縱向拓展市場1、激光芯片加速，公司為高功率半導(dǎo)體激光芯片龍頭 HYPERLINK /SH688167.html 從整個(gè)半導(dǎo)體激光行業(yè)來看，美國和歐洲起步較早，技術(shù)上具備領(lǐng)先優(yōu)勢。半導(dǎo)體激光芯

34、片及器件廠商仍以國外企業(yè) 為主，主要是貳陸集團(tuán)、朗美通、IPG 光電等國際巨頭，同時(shí)從事下游的廣泛業(yè)務(wù)，綜合實(shí)力相對(duì)較強(qiáng)。國內(nèi)公司包 括長光華芯、武漢銳晶、華光光電、縱慧芯光、炬光科技、凱普林、星漢激光等，其中武漢銳晶、華光光電有從事半 導(dǎo)體激光芯片業(yè)務(wù)，縱慧芯光主要從事 VCSEL 芯片的研發(fā)及設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)，炬光科技、凱普林、星漢激光主要以對(duì)外采 購高功率半導(dǎo)體激光芯片進(jìn)行封裝生產(chǎn)模塊為主。國內(nèi)激光芯片加速。國內(nèi)激光器行業(yè)處于快速成長階段，國產(chǎn)化程度逐年上升，但高功率半導(dǎo)體激光芯片等 核心元器件仍依賴進(jìn)口，2018 年以來，中美貿(mào)易摩擦升級(jí)，使得國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)在主觀上培養(yǎng)國內(nèi)的芯片供 應(yīng)商

35、，以半導(dǎo)體激光芯片為核心的激光器上游元器件正在逐步實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，一方面提升國產(chǎn)激光器上游元器件的市場 規(guī)模，另一方面，隨著上游核心元器件的國產(chǎn)化，可提高國內(nèi)激光器廠商參與國際競爭的能力。公司是國內(nèi)高功率半導(dǎo)體激光芯片龍頭，份額位列國內(nèi)第一。公司高功率半導(dǎo)體激光芯片的銷售分為兩個(gè)方面：一方 面直接進(jìn)行激光芯片的銷售，另一方面通過器件及模塊類產(chǎn)品的銷售實(shí)現(xiàn)一定量的激光芯片銷售。根據(jù)招股書測算， 2020 年公司高功率半導(dǎo)體激光芯片在國內(nèi)市場的占有率為 13.41%，在全球市場的占有率為 3.88%，公司在高功率半 導(dǎo)體激光芯片領(lǐng)域的國內(nèi)市場占有率第一。 HYPERLINK /SZ002008.htm

36、l 在工業(yè)激光器領(lǐng)域，公司生產(chǎn)的高功率半導(dǎo)體激光單管芯片、器件及光纖耦合模塊等光電器件產(chǎn)品，已作為泵浦 源應(yīng)用于下游工業(yè)激光器的量產(chǎn)。公司半導(dǎo)體激光單管芯片具有高功率、高效率及高可靠性的特性，公司已與銳 科激光、創(chuàng)鑫激光、大族激光、飛博激光、華日精密及貝林激光等國內(nèi)主要的激光器廠商建立合作關(guān)系。 HYPERLINK /SZ300776.html 在材料加工領(lǐng)域，公司生產(chǎn)的直接半導(dǎo)體激光器產(chǎn)品，已應(yīng)用于下游激光成套設(shè)備廠商，廣泛應(yīng)用于 3C 消費(fèi)類 電子、機(jī)械五金、醫(yī)療器械及激光再制造等領(lǐng)域。公司已與華工激光、大族激光、帝爾激光等廠商建立合作關(guān)系。在國家戰(zhàn)略高技術(shù)及科學(xué)研究領(lǐng)域，公司的高功率巴條

37、系列產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)連續(xù)脈沖（CW）50-250W 激光輸出，準(zhǔn) 連續(xù)脈沖（QCW）500-1000W 激光輸出，電光轉(zhuǎn)換效率 63%以上，廣泛應(yīng)用于固體激光器等激光器的研制，已 服務(wù)于多家國家級(jí)骨干單位。2、橫向擴(kuò)張+縱向延伸，打開成長空間公司采用 IDM 模式，具備全流程工藝技術(shù)。公司擁有半導(dǎo)體激光芯片設(shè)計(jì)、外延生產(chǎn)、晶圓制造、芯片加工及封裝 測試等全流程工藝技術(shù)，并且依靠公司核心技術(shù)成功實(shí)現(xiàn)高功率半導(dǎo)體激光芯片的產(chǎn)業(yè)化，公司核心技術(shù)包括器件設(shè) 計(jì)及外延生長技術(shù)、FAB 晶圓工藝技術(shù)、腔面鈍化處理技術(shù)、封裝技術(shù)及高亮度合束及光纖耦合技術(shù)等?？v向延伸開發(fā)器件、模塊及直接半導(dǎo)體激光器等下游產(chǎn)品。公司

38、基于自身單管芯片核心技術(shù)，基于客戶需求拓展下游 產(chǎn)品。公司高功率單管系列產(chǎn)品主要包括單管芯片、單管器件、光纖耦合模塊和直接半導(dǎo)體激光器。其中，單管芯片系 核心產(chǎn)品，單管器件、光纖耦合模塊和直接半導(dǎo)體激光器系通過單管芯片封裝、耦合制成。公司高功率巴條系列產(chǎn)品包括巴條芯片、巴條器件和陣列模塊，并能根據(jù)客戶的技術(shù)參數(shù)需求提供定制化的產(chǎn)品， 主要應(yīng)用于生物醫(yī)療、科學(xué)研究與國家戰(zhàn)略高技術(shù)等領(lǐng)域。VCSEL 及光通信芯片屬于公司的“橫向擴(kuò)展”戰(zhàn)略，將成為公司未來的利潤增長點(diǎn)之一?；诠境墒斓母吖β拾?導(dǎo)體激光芯片研發(fā)和工藝量產(chǎn)平臺(tái)，公司橫向擴(kuò)展戰(zhàn)略布局，成功構(gòu)建了 GaAs（砷化鎵）和 InP（磷化銦）

39、兩大材 料體系，具備邊發(fā)射和面發(fā)射 VCSEL 兩大制造工藝及產(chǎn)品體系，建立了國內(nèi)全制程 6 寸 VCSEL 產(chǎn)線，為公司未來 在 3D 智能傳感、光通信、激光雷達(dá)市場的開拓打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。中美貿(mào)易摩擦加速公司 VCSEL 訂單進(jìn)展。中美貿(mào)易摩擦升級(jí)使得相關(guān)客戶 VCSEL 芯片供應(yīng)量出現(xiàn)波動(dòng)，相關(guān)客戶 有意指定其集中采購商向公司采購 VCSEL 芯片。2020 年 3 季度前，公司主要與相關(guān)客戶進(jìn)行商務(wù)接洽，目前已獲 得相關(guān)客戶的工藝認(rèn)證。2020 年 4 季度，相關(guān)客戶的集中采購商向公司采購 VCSEL 芯片設(shè)計(jì)及開發(fā)服務(wù)，為后續(xù) VCSEL 芯片量產(chǎn)訂單進(jìn)行工藝準(zhǔn)備，使得 2020 年 V

40、CSEL 芯片實(shí)現(xiàn)收入 340.60 萬元。2021 年 1-6 月，公司部分高 效率 VCSEL 訂單落地并量產(chǎn)交付。四、募投項(xiàng)目：擴(kuò)充產(chǎn)能，加速 VCSEL 及光通信芯片產(chǎn)業(yè)化公司擬首次公開發(fā)行不超過 3390 萬股人民幣普通股，占發(fā)行后股份總數(shù)的 25.00%，擬募集資金 13.48 億元，實(shí)際 募集資金 27.39 億元，扣除發(fā)行費(fèi)后余額投向高功率半導(dǎo)體激光芯片的橫向拓展和縱向延伸業(yè)務(wù)，助力公司開發(fā)器件、 模塊及終端直接半導(dǎo)體激光器，同時(shí)建立高效率 VCSEL 激光芯片和高速光通信芯片產(chǎn)品平臺(tái)，提高供公司在半導(dǎo)體 激光行業(yè)綜合實(shí)力。具體投向?yàn)椤案吖β始す庑酒?、器件、模塊產(chǎn)能擴(kuò)充項(xiàng)目”、“垂直腔面發(fā)射半導(dǎo)體激光器（VCSEL） 及光通訊激光芯片產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目”、“研發(fā)中心建設(shè)項(xiàng)目”三項(xiàng)。1. 高功率激光芯片、器件、模塊產(chǎn)能擴(kuò)充項(xiàng)目：通過對(duì)高功率半導(dǎo)體激光芯片及相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)基地的建設(shè)及配套設(shè) 備的購置，整體擴(kuò)大公司高功率半導(dǎo)體激光芯片、器件、模塊產(chǎn)品的產(chǎn)能規(guī)模。2. 垂直腔面發(fā)