長光華芯：鑄激光之“芯”風鵬正舉未來已來-220527（33頁）.pdf

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1、伐謀伐謀-中小盤首次覆蓋報告中小盤首次覆蓋報告 請務必參閱正文后面的信息披露和法律聲明 1 / 33 長光華芯長光華芯（688048.SH） 2022 年 05 月 27 日 投資評級：投資評級：買入買入（首次首次） 日期 2022/5/27 當前股價(元) 76.01 一年最高最低(元) 88.00/60.20 總市值(億元) 103.07 流通市值(億元) 22.23 總股本(億股) 1.36 流通股本(億股) 0.29 近 3 個月換手率(%) 363.9 鑄激光之鑄激光之“芯芯” ，風鵬正舉未來已來，風鵬正舉未來已來 中小盤首次覆蓋報告中小盤首次覆蓋報告 任浪（分析師）任浪（分析師）

2、證書編號：S0790519100001 打破海外壟斷，比肩全球巨頭，本土激光芯片龍頭冉冉升起打破海外壟斷，比肩全球巨頭，本土激光芯片龍頭冉冉升起 公司是國內稀缺的半導體激光芯片廠商， 乘國產替代東風有望迅速崛起。 公司在半導體激光器構建了砷化鎵、 磷化銦兩大材料體系和 EEL 以及 VCSEL 兩大工藝技術平臺。目前半導體單管激光芯片可實現 30W 高功率激光輸出，比肩全球龍頭玩家， 打破海外壟斷。 未來公司將以高功率半導體激光器為支點持續提升技術壁壘和經營規模，并向 VCSEL 和光通信芯片領域延伸，同時縱向布局器件、模塊和激光器，實現業績騰飛。我們預計公司 2022-2024 年歸母凈利潤

3、分別為1.86/2.91/4.27 億元， 對應 EPS 分別為 1.37/2.14/3.15 元/股， 當前股價對應 PE 分別為 55.4/35.5/24.1 倍，首次覆蓋，給予“買入”評級。 需求擴張疊加國產化加速，激光芯片行業長坡厚雪需求擴張疊加國產化加速，激光芯片行業長坡厚雪 據 Laser Focus World 預計 2017-2022 年全球和國內激光器市場將分別從 137.7 億美元和 69.5 億美元增長至 201.0 億美元和 147.4 億美元，復合增長率達 7.9%和16.2%。半導體激光芯片可作為其他激光器的泵浦源和直接應用，亦受下游拉動需求快速提升。在應用最廣泛的

4、光纖激光器領域，以銳科、創鑫為代表的本土廠商份額迅速擴大，在性能、成本、供應鏈安全等綜合考量下，采用本土激光芯片成為大勢所趨。 此外隨著 5G 和 VR 以及自動駕駛等應用場景的推開， 3D 結構光以及 TOF 傳感器和激光雷達亦將釋放需求，作為光源的 VCSEL 芯片前景廣闊。 IDM 讓公司在技術和供應鏈奠定優勢地位，讓公司在技術和供應鏈奠定優勢地位，產能擴充業績進入快速發展期產能擴充業績進入快速發展期 光電子器件核心競爭點在于工藝的成熟和穩定性以及工藝平臺的多樣性， 公司作為國內稀缺的激光芯片 IDM 廠商積累了從芯片設計、 外延生長、 FAB 晶圓工藝、腔面鈍化等全面、 領先的半導體激

5、光器技術體系， 推升產品性能并形成相對穩定安全的供應鏈。2021 年公司引入行業內最大尺寸的 6 寸晶圓產線，產能瓶頸逐步突破，產品單位成本顯著下降，疊加技術進步帶來的良率提升，競爭力進一步增強。在國產替代浪潮下，公司業績進入快速發展期。 風險提示：風險提示：產品價格大幅波動、需求不及預期、芯片供應鏈受外部因素擾動。 財務摘要和估值指標財務摘要和估值指標 指標指標 2020A 2021A 2022E 2023E 2024E 營業收入(百萬元) 247 429 717 1,108 1,640 YOY(%) 78.5 73.6 67.1 54.5 48.0 歸母凈利潤(百萬元) 26 115 18

6、6 291 427 YOY(%) -120.3 340.5 61.3 56.2 47.1 毛利率(%) 31.4 52.8 50.2 51.7 51.2 凈利率(%) 10.6 26.9 25.9 26.2 26.1 ROE(%) 5.2 18.1 24.1 28.2 30.4 EPS(攤薄/元) 0.19 0.85 1.37 2.14 3.15 P/E(倍) 393.7 89.4 55.4 35.5 24.1 P/B(倍) 20.4 16.2 13.3 10.0 7.3 數據來源：聚源、開源證券研究所 中小盤研究中小盤研究團隊團隊 開源證券開源證券 證券研究報告證券研究報告 中小盤首次覆蓋報

7、告中小盤首次覆蓋報告 中小盤研究中小盤研究 中小盤首次覆蓋報告中小盤首次覆蓋報告 請務必參閱正文后面的信息披露和法律聲明 2 / 33 目目 錄錄 1、 半導體激光芯片龍頭快速成長，如日方升 . 4 1.1、 半導體激光芯片行業老牌勁旅，VCSEL 和光通信新貴崛起 . 4 1.2、 業績靚麗再上新臺階，芯片占比提升增厚利潤. 5 1.3、 研發實力鑄就深厚壁壘，股權激勵穩定核心人才 . 6 1.4、 IDM 模式奠定長期發展壁壘. 8 2、 需求擴張疊加國產化加速，激光芯片行業長坡厚雪. 12 2.1、 半導體激光芯片：光纖激光器的核心泵浦源. 12 2.2、 產業升級疊加國產替代，激光器市

8、場穩定成長. 15 2.2.1、 產業升級拓寬增量市場，激光芯片需求擴張 . 15 2.2.2、 激光器國產替代如火如荼，本土激光芯片搭乘東風 . 17 2.3、 海外廠商產品完整綜合實力強，中國廠商加速追趕縮小差距 . 18 2.3.1、 海外龍頭布局完整，中國廠商奮力追趕補全版圖 . 18 3、 激光雷達、3D 傳感蓬勃發展，VCSEL 蓄勢待發 . 20 3.1、 VCSEL 兼顧質量和成本，市場規?？焖贁U大 . 20 3.2、 激光雷達高速發展，3D 傳感穩定成長. 20 3.2.1、 激光雷達助力自動駕駛已經成為行業共識 . 20 3.2.2、 消費電子市場擴張，3D 傳感逐步成長

9、. 22 3.3、 美國龍頭樹大根深，中國廠商旭日初升 . 23 4、 百舸爭流，奮楫者先：壁壘深厚，強者恒強 . 24 4.1、 技術積累豐富，產品性能躋身全球前列 . 24 4.2、 產能擴充突破規模瓶頸，業績成長進入快車道. 26 4.3、 橫向拓展，縱向延伸，打開成長空間 . 27 5、 盈利預測與投資建議 . 29 6、 風險提示 . 30 附：財務預測摘要 . 31 圖表目錄圖表目錄 圖 1： 長光華芯是國內激光芯片龍頭廠商，主要產品包含高功率單管、巴條、VCSEL、光通信等 . 4 圖 2： 2021 年公司實現 30W 高功率半導體激光芯片量產 . 5 圖 3： 公司營業收入在

10、近年實現快速增長 . 5 圖 4： 單管系列放量是公司營收增長主因 . 5 圖 5： 伴隨單管芯片量產，2021H1 公司毛利率水平提升 . 6 圖 6： 2021H1 單管系列中單管芯片的收入占比提升 . 6 圖 7： 2018-2021 年銷售和管理費用率呈下降趨勢 . 6 圖 8： 2020 年起公司凈利潤逐步釋放 . 6 圖 9： 逐年攀升的研發支出是研發實力的重要保障 . 7 圖 10： 研發人員占總員工比例超三成 . 7 圖 11： 管理團隊經驗豐富，人員穩定 . 7 圖 12： 核心技術人員均為行業資深專家，有力推動長光華芯核心技術研發、提升、產業化的進程 . 8 圖 13： 三

11、大員工持股平臺穩定核心人才，華為哈勃為戰略股東 . 8 圖 14： IDM 模式覆蓋芯片設計、晶圓制造、封裝測試等全部環節 . 9 圖 15： 全球激光芯片龍頭恩耐集團同樣布局全產業鏈產品 . 10 pOsNpOmPuMtOtRmPyRpNrQbRdN8OpNqQoMoMlOoOnQjMnOrR7NqRoOwMoPrQuOtPvN中小盤首次覆蓋報告中小盤首次覆蓋報告 請務必參閱正文后面的信息披露和法律聲明 3 / 33 圖 16： 公司覆蓋芯片設計、外延片制造、晶圓制造、芯片加工及器件封裝全流程 . 11 圖 17： 激光器是將電能轉化為光能的設備 . 12 圖 18： 2020 年全球光纖激

12、光器占工業激光器比重過半. 13 圖 19： 2020 年國內光纖激光器占工業激光器比重過半. 13 圖 20： 半導體激光芯片是激光產業鏈上游的核心元器件 . 13 圖 21： 半導體激光在光纖激光器中起到泵浦源的作用. 14 圖 22： EEL 發射的激光與芯片表面平行，VCSEL 發射的激光與芯片表面垂直 . 14 圖 23： 單管芯片只有一個發光點 . 15 圖 24： 巴條芯片有多個發光點 . 15 圖 25： 激光器市場有望穩步成長 . 16 圖 26： 激光器下游應用廣泛，發展空間廣闊 . 16 圖 27： 2020 年全球激光芯片市場規模為 2.82 億美元 . 16 圖 28

13、： 2020 年國內激光芯片市場規模為 5.29 億元 . 16 圖 29： 2017-2020 年中國光纖激光器國產化率從 34%提升至 56% . 17 圖 30： 國內中低功率激光器已基本實現國產化 . 18 圖 31： 高功率光纖激光器國產化率仍需提升 . 18 圖 32： 國外公司產品序列完整，國內公司加速業務布局 . 19 圖 33： VCSEL 激光器市場規模預計快速擴大 . 20 圖 34： 移動和消費是 VCSEL 市場主要的應用方向 . 20 圖 35： 激光雷達通過激光折返的時間和相位差確定目標對象的距離和圖像 . 21 圖 36： 半導體激光器是激光雷達上游核心元器件

14、. 21 圖 37： 預計 2025 全球激光雷達市場達 135 億美元 . 22 圖 38： 預計 2025 中國激光雷達市場達 43.1 億美元 . 22 圖 39： 3D 結構光和 TOF 時間飛行法是主要的 3D 方案 . 22 圖 40： 全球 3D 傳感市場 2025 年有望達到 150 億美元 . 23 圖 41： 應用于 3D 傳感的 VCSEL 營收持續攀升 . 23 圖 42： 蘋果的示范效應帶動各手機品牌商紛紛在旗艦機上嘗試搭載 VCSEL 芯片 . 23 圖 43： VCSEL 市場由歐美主導，中國廠商加速布局 . 24 圖 44： 四大先進工藝技術，提升激光芯片功率、

15、壽命、光束質量、光電轉化效率 . 25 圖 45： 長光華芯商業化單管芯片輸出功率達到 30W，波長范圍覆蓋 808-1064nm . 25 圖 46： 長光華芯巴條芯片可實現 200W 連續激光輸出及 700W 準連續激光輸出 . 26 圖 47： 以高功率半導體激光芯片為支點，橫向拓展，縱向延伸 . 28 圖 48： 募投項目圍繞產能擴充、產品布局，技術儲備三大方向開展 . 28 表 1： IDM 模式重資產投入高，機器設備價格高昂 . 10 表 2： 光纖激光器兼顧電光轉化效率和光束質量 . 12 表 3： EEL 發光功率高，VCSEL 可靠性高、成本低 . 14 表 4： 國外廠商起

16、步早、規模大、綜合實力較強，國內公司星星之火，奮力追趕 . 19 表 5： 2021 年上半年起長光華芯芯片產能大幅提升 . 26 表 6： 2021 年 1 月導入 6 寸產線后芯片后單位生產成本顯著下降 . 27 表 7： 可比公司估值參考（億元、元/股） . 29 中小盤首次覆蓋報告中小盤首次覆蓋報告 請務必參閱正文后面的信息披露和法律聲明 4 / 33 1、 半導體激光芯片龍頭半導體激光芯片龍頭快速成長快速成長，如日方升，如日方升 1.1、 半導體激光芯片行業老牌勁旅，半導體激光芯片行業老牌勁旅，VCSEL 和光通信新貴崛起和光通信新貴崛起 長光華芯是國內半導體激光芯片長光華芯是國內半

17、導體激光芯片稀缺龍頭稀缺龍頭，產品序列完整，綜合實力強勁。，產品序列完整，綜合實力強勁。公司主要從事半導體激光芯片、 器件及模塊等激光行業核心元器件的研發、 制造及銷售。 產品包括高功率單管系列產品、高功率巴條系列產品、高效率 VCSEL 系列產品以及光通信芯片系列產品等。廣泛應用于光纖激光器、固體激光器及超快激光器等光泵浦激光器泵浦源、直接半導體激光輸出加工應用，激光雷達、3D 傳感與攝像，高速光通信等領域。公司具備半導體激光芯片 IDM 全流程工藝平臺，產品打破海外禁運，高功率激光器芯片技術指標達到全球領先水平。 客戶覆蓋如飛博激光、 創鑫激光、 銳科激光、大族激光、光惠激光等多家知名激光

18、器廠商。 圖圖1：長光華芯是國內激光芯片龍頭廠商，主要產品包含高功率單管、巴條、長光華芯是國內激光芯片龍頭廠商，主要產品包含高功率單管、巴條、VCSEL、光通信等、光通信等 資料來源：長光華芯招股說明書、開源證券研究所 深耕深耕行業行業十載，十載，步步為營躋身全球激光芯片公司前列步步為營躋身全球激光芯片公司前列。公司 2012 年成立，成立之初成立之初厚積薄發厚積薄發專注專注基礎基礎技術和產品突破技術和產品突破， 公司在這期間不斷強化芯片設計、 晶圓制造、 芯片加工及封裝測試等工藝積累，實現光纖耦合模塊、陣列模塊全面量產。2018 年年，公司公司確立“橫向拓展、縱向延伸”的發展策略確立“橫向拓

19、展、縱向延伸”的發展策略，以高功率半導體激光芯片為核心，橫向擴展至 VCSEL 芯片及光通信芯片，縱向延伸至激光器件、模塊及直接半導體激光器等下游芯片加工產品，產品布局逐步明確，業務全面鋪開。2019 至至今今，國產替代國產替代背景下公司背景下公司高功率半導體激光芯片在市場上嶄露頭角，高功率半導體激光芯片在市場上嶄露頭角，業績開啟騰飛之路。同時核心產品迅速迭代性能躋身全球前列，2019-2021 年陸續推出 15W、18W、25W 高功率半導體單管芯片、1000 瓦 940nm 巴條芯片、VCSEL 半導體激光芯片等。目前，公司30W 高功率半導體單管芯片已實現量產， 在研產品沖擊 40W，

20、面發射高效率 VCSEL系列產品已通過相關客戶的工藝認證并獲得訂單，業績步入發展快車道。 中小盤首次覆蓋報告中小盤首次覆蓋報告 請務必參閱正文后面的信息披露和法律聲明 5 / 33 圖圖2：2021 年公司實現年公司實現 30W 高功率半導體激光芯片量產高功率半導體激光芯片量產 資料來源：長光華芯招股說明書、開源證券研究所 1.2、 業績靚麗業績靚麗再上新臺階再上新臺階，芯片占比提升增厚利潤芯片占比提升增厚利潤 受益單管系列產品受益單管系列產品迅速迅速放量，公司收入在近年實現快速成長放量，公司收入在近年實現快速成長。2018-2021 年，受益于半導體激光芯片整體市場規模擴大，進口替代進程加快

21、，公司單管系列產品銷量提升拉動業績增長，營業收入由 0.92 億元增至 4.29 億元，年復合增速 67.07%。高功率單管系列是公司營收的主要來源，受益于國產替代進程加速和下游激光器市場的快速發展，2021 年公司單管系列取得營收 3.61 億元，同比增加 65.9%，帶動公司整體營收增加。 圖圖3：公司營業收入公司營業收入在近年實現快速增長在近年實現快速增長 圖圖4：單管系列放量是公司營收增長主因單管系列放量是公司營收增長主因 數據來源：Wind、開源證券研究所 數據來源：Wind、開源證券研究所 芯片份額提升，芯片份額提升，營收結構改善，營收結構改善，拉動毛利率拉動毛利率向上向上。公司建

22、立之初，國內激光芯片市場被海外廠商壟斷，國產芯片導入困難重重。為了求生存謀發展，長光華芯不得不“曲線救國” ，將單管芯片封裝成光纖耦合模塊進行銷售。因此在 2020 年之前，光纖耦合模塊在單管系列中一直占據著七成左右的份額。2021 年，公司高功率 30W 單管芯0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0營業總收入(億元)營業總收入增速0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0億元單管系列巴條系列VCSEL系列其他中小盤首次覆蓋報告中小盤首次覆蓋報告 請務必參閱正文后面的信息披露和法律聲明

23、 6 / 33 片量產， 同時受益于國產替代進程加速， 下游廠商如銳科激光、 創鑫激光等對裸芯片的采購量增加，因此 2021 年上半年公司單管芯片占單管系列的份額從 2020 年的21.43%快速提升至 54.77%，首次超過光纖耦合模塊成為核心收入來源。由于高毛利單管芯片收入占比提高， 公司營收結構改善， 整體毛利率從 2020 年的 31.35%提升到2021 上半年的 52.82%。 圖圖5：伴隨單管芯片量產，伴隨單管芯片量產，2021H1 公司毛利率水平提升公司毛利率水平提升 圖圖6：2021H1 單管系列中單管芯片的收入占比提升單管系列中單管芯片的收入占比提升 數據來源：Wind、開

24、源證券研究所 數據來源：Wind、開源證券研究所 營收結構優化疊加規模效應，公司盈利能力大幅改善。營收結構優化疊加規模效應，公司盈利能力大幅改善。隨著公司收入體量的擴大，規模效應凸顯，2018 年至 2021 年，公司銷售、管理和財務費用率分別從 9.25%、9.47%、0.95%下降至 5.13%、5.58%、0.67%（剔除 2018-2020 年管理費用中股份支付項） ，盈利能力顯著提升。利潤方面，2019 年發生一筆 1.33 億元的大額股份支付費用， 致使當年營業利潤被沖減至負數， 2020 年起公司凈利率全面由負轉正開始盈利。在營收結構改善和產能增加帶來規模效應的雙重影響下，公司

25、2021 年實現歸母凈利潤 1.15 億元，同比增長 340.49%，未來隨著公司體量的擴大，盈利能力有望進一步提升。 圖圖7：2018-2021 年銷售和管理費用率呈下降趨勢年銷售和管理費用率呈下降趨勢 圖圖8：2020 年起公司年起公司凈利凈利潤逐步釋放潤逐步釋放 數據來源： 長光華芯招股說明書、 開源證券研究所 （注： 2018-2020年管理費用中股份支付項大幅波動故剔除） 數據來源：Wind、開源證券研究所 1.3、 研發實力研發實力鑄就鑄就深厚壁壘深厚壁壘，股權激勵，股權激勵穩定核心人才穩定核心人才 重視科研投入，吸納優質研發人才。重視科研投入，吸納優質研發人才。2018-2021

26、 年，公司研發費用分別為 3718.98 萬0.000.100.200.300.400.500.600.700.800.901.00單管芯片光纖耦合模塊巴條芯片巴條器件整體毛利率0.000.100.200.300.400.500.600.700.800.901.00單管芯片單管器件光纖耦合模塊直接半導體激光器-2.00%0.00%2.00%4.00%6.00%8.00%10.00%(500)05001,0001,5002,0002,5003,000銷售費用(萬元)管理費用(萬元)財務費用(萬元)銷售費用占營收的比例管理費用占營收的比例財務費用占營收的比例-1000%-800%-600%-400

27、%-200%0%200%400%-1.5-1.0-0.50.00.51.01.5歸母凈利潤(億元)歸母凈利潤增速中小盤首次覆蓋報告中小盤首次覆蓋報告 請務必參閱正文后面的信息披露和法律聲明 7 / 33 元、5270.65 萬元、6033.18 萬元及 8592.92 萬元，呈穩定上升趨勢。半導體激光行業作為技術密集型行業， 研發人員在產品結構設計、 優化工藝、 提升產品良率等方面具有舉足輕重的作用。截止 2021 年上半年，長光華芯的研發人員共 106 人，占員工總數的 30.46%，高水平的研發團隊是長光華芯研發實力的重要保障。 圖圖9：逐年攀升的研發支出是研發實力的重要保障逐年攀升的研發

28、支出是研發實力的重要保障 圖圖10：研發人員占總員工比例超三成研發人員占總員工比例超三成 數據來源：Wind、開源證券研究所 數據來源：Wind、開源證券研究所 管理層深耕行業多年經驗豐富，管理層深耕行業多年經驗豐富，核心技術人員引領公司實現高水平發展。核心技術人員引領公司實現高水平發展。經過多年的穩健運營，公司通過外部引進和內部培養等方式構建了一批高層次的人才隊伍，為企業后續的發展提供了有力的人力資源保障。 其中， 核心技術人員王俊、 閔大勇、廖新勝、 潘華東等均為半導體激光行業的資深技術專家， 具有多年激光從業經驗， 主持參與多項國家與省部級項目，在科研領域各有所長，對公司核心技術的研發、

29、提升、產業化起到核心引領作用。 圖圖11：管理團隊經驗豐富，人員穩定管理團隊經驗豐富，人員穩定 資料來源：長光華芯招股說明書、開源證券研究所 0%5%10%15%20%25%30%35%40%45%00.10.20.30.40.50.60.70.80.91研發支出(億元)研發支出占營業收入的比例8.33%30.46%58.33%2.87%管理人員研發人員生產人員銷售人員中小盤首次覆蓋報告中小盤首次覆蓋報告 請務必參閱正文后面的信息披露和法律聲明 8 / 33 圖圖12：核心技術人員均為行業資深專家，有力推動長光華芯核心技術研發、提升、產業化的進程核心技術人員均為行業資深專家，有力推動長光華芯核

30、心技術研發、提升、產業化的進程 資料來源：長光華芯招股說明書、開源證券研究所 股權激勵穩定核心人才股權激勵穩定核心人才，華為哈勃作為戰略投資者增資入股。華為哈勃作為戰略投資者增資入股。公司設立三大員工間接持股平臺， 分別為蘇州英鐳、 蘇州芯誠、 蘇州芯同， 持股比例分別為14.82%、 1.59%、1.47%，共計 17.88%。其中，蘇州英鐳為核心管理團隊持股平臺；蘇州芯誠和蘇州芯同為骨干員工持股平臺。股權激勵的實施有利于吸引和穩定核心技術人員和管理人才， 提高公司凝聚力和創新力。 哈勃投資是華為的全資子公司， 專注于投資國產芯片產業鏈。2020 年 12 月，華為哈勃出資 7600 萬元，

31、直接持有公司對其定向增發的506.50 萬股，上市后持股比例為 3.74%。哈勃的注資凸顯公司核心競爭力，同時也有望導入華為優質的產業鏈資源，幫助公司實現良性成長。 圖圖13：三大員工持股平臺穩定核心人才，華為哈勃為戰略股東三大員工持股平臺穩定核心人才，華為哈勃為戰略股東 資料來源：長光華芯招股說明書、開源證券研究所(截止 2022 年 3 月 29 日) 1.4、 IDM 模式奠定長期發展壁壘模式奠定長期發展壁壘 IDM 具有三大核心優勢，為長光華芯鑄就高護城河：設計端和生產端協同，加快產具有三大核心優勢，為長光華芯鑄就高護城河：設計端和生產端協同，加快產品開發； 從上至下統籌協調， 產業鏈

32、安全可控； 固定資產投入大， 資金設備壁壘高，品開發； 從上至下統籌協調， 產業鏈安全可控； 固定資產投入大， 資金設備壁壘高，阻擋潛在競爭者。阻擋潛在競爭者。半導體行業產業鏈主要包括芯片設計、晶圓制造、封裝測試等環節。根據是否從事晶圓制造、封裝測試等環節，半導體行業的經營模式主要分為Fabless（無晶圓廠）模式與 IDM（Integrated Device Manufacture，垂直整合制造）模中小盤首次覆蓋報告中小盤首次覆蓋報告 請務必參閱正文后面的信息披露和法律聲明 9 / 33 式。Fabless 模式下的企業主要從事芯片設計及銷售業務，將晶圓制造、封裝測試等生產環節委托給第三方企

33、業完成。 IDM 模式下的企業獨立從事芯片設計、 晶圓制造、封裝測試等全部環節。由于光電子器件遵循特色工藝，器件價值的提升依靠功能的增加，核心競爭點在于工藝的成熟度和穩定性，以及工藝平臺的多樣性，IDM 模式更有優勢。因此在半導體激光器件領域，老牌優質公司如歐美激光巨頭貳陸公司、IPG、恩耐集團均不約而同采用了 IDM 模式。新進企業由于資源有限，為了將資源集中到設計和研發環節，大多采用 Fabless 模式，不參與晶圓制造和封裝測試環節。 圖圖14：IDM 模式覆蓋芯片設計、晶圓制造、封裝測試等全部環節模式覆蓋芯片設計、晶圓制造、封裝測試等全部環節 資料來源：長光華芯招股說明書、 垂直腔面發

34、射激光器(VCSEL)簡介及行業發展趨勢 、開源證券研究所 IDM 的的第一大第一大優勢在于優勢在于能夠能夠實現實現設計設計和生產和生產工藝工藝的融合，加快技術向產品的轉化。的融合，加快技術向產品的轉化。上游電子元器件制備工藝環環銜接， 絲絲入扣， 各技術工藝之間相互影響， 牽一發而動全身， 上下游或各環節間一旦統籌不佳或溝通不暢， 很容易顧此失彼， 左支右絀。因此， 為了研制出性能更好的半導體激光器， 設計、 工藝和生產環節需要協同配合，多管齊下，同步優化。輸出功率、電光轉化效率、長期運行可靠性是高功率激光器最重要的三個指標。 要實現這三大性能的提升， 首先需要在設計端發力， 包括結構的優化

35、設計以及工藝制備流程的設計等；其次需要具備低缺陷密度的高質量外延材料生長工藝能力；同時需要低缺陷低應力的器件制備工藝，尤其是高功率工作條件下的腔面抗損傷鍍膜/鈍化工藝等；最后采用合適的封裝技術來解決熱應力熱穩定性等問題亦尤為重要。因此采用 IDM 模式是實現上述芯片性能的基礎。 中小盤首次覆蓋報告中小盤首次覆蓋報告 請務必參閱正文后面的信息披露和法律聲明 10 / 33 圖圖15：全球激光芯片龍頭全球激光芯片龍頭恩耐集團恩耐集團同樣布局全產業鏈產品同樣布局全產業鏈產品 資料來源：恩耐官網 IDM 的第二大優勢的第二大優勢在于供應鏈相對安全在于供應鏈相對安全。由于在晶圓制造領域的技術仍存在瓶頸，

36、當前我國高端芯片嚴重依賴進口。近年來中美博弈愈演愈烈，國際半導體產業鏈面臨諸多不穩定因素，在“卡脖子”的芯片環節，仍面臨海外斷供風險。激光芯片作為下游諸多器件和設備的核心亦需要擁有穩定的本土供應鏈。IDM 模式下芯片設計、制造、封裝和測試技術均有涉及，產業鏈更加安全可控。 此外此外 IDM 需要重資產投入，無形中抬高行業門檻，提升自身壁壘需要重資產投入，無形中抬高行業門檻，提升自身壁壘。IDM 模式重資產投入， 廠商前期需要投入大量的資金建造廠房和產線， 因此營收增幅往往慢于 Fabless。以長光華芯 IPO 募投項目為例，采購的設備中電子束光刻機、濺射腔面鍍膜機、外延 MOCVD、離子注入

37、設備等單臺價格均超千萬。再加上廠房購置、產線建設等，前期的資金投入較高，高昂的市場進入成本使得許多新進廠商對 IDM 模式望而卻步。而激光芯片相比數字或模擬芯片市場規模相對有限，具備先發優勢的 IDM 廠商無疑具備顯著的優勢。 表表1：IDM 模式重資產投入高，機器模式重資產投入高，機器設備設備價格高昂價格高昂 購置的設備購置的設備(部分部分) 數量數量 投資額投資額 高功率激光芯片、器件、模塊產能擴充項目 濺射光學鍍膜機 1 臺 1000 萬元 MOCVD（外延生長）-6 1 臺 500 萬元 MOCVD（外延生長） 1 臺 400 萬元 CP 特制腔面處理機 5 臺 1250 萬元 自動粘

38、片機 22 臺 6600 萬元 高精度耙條微透鏡安裝臺 180 臺 9000 萬元 Wafer AOI 1 臺 650 萬元 激光劃片 1 臺 250 萬元 步進式光刻機 1 臺 168 萬元 垂直腔面發射半導體激光器（VCSEL）及光通訊激光芯片產業化項目 電子束光刻機 1 臺 2000 萬元 濺射腔面鍍膜機 1 臺 2000 萬元 MOCVD（外延生長） 1 臺 1600 萬元 離子注入 1 臺 1500 萬元 步進式光刻機 3 臺 840 萬元 金屬干法刻蝕機 ICP-RIE 2 臺 500 萬元 激光劃片 2 臺 500 萬元 中小盤首次覆蓋報告中小盤首次覆蓋報告 請務必參閱正文后面的

39、信息披露和法律聲明 11 / 33 購置的設備購置的設備(部分部分) 數量數量 投資額投資額 減薄，拋光機-生產型 1 臺 250 萬元 MOCVD（外延生長） 2 臺 400 萬元 電子槍蒸鍍機 1 臺 100 萬元 金屬干法刻蝕機 ICP-RIE 2 臺 500 萬元 激光劃片 2 臺 500 萬元 腔面鍍膜機-電子束 1 臺 250 萬元 芯片缺陷自動檢測系統 7 臺 770 萬元 數據來源：長光華芯招股說明書、開源證券研究所 長光華芯長光華芯采用采用外延片、晶圓、芯片外延片、晶圓、芯片封裝等在內的封裝等在內的垂直一體化垂直一體化 IDM 模式模式，有利于提升，有利于提升生產效率， 加快

40、推行新技術生產效率， 加快推行新技術。 經過多年研發和產業化積累， 公司已掌握半導體激光芯片核心制造工藝的關鍵環節，建成覆蓋芯片設計、外延片制造、晶圓制造、芯片加工及器件封裝測試的全流程工藝平臺。公司采用 IDM 模式一方面能夠實現設計、技術等環節的協同優化， 理解終端用戶的客戶需求， 生產不同功能的激光芯片及其器件，提升生產的彈性和效率； 另一方面能夠在下游終端客戶的引領下， 快速迭代， 持續開展技術和產品創新，有助于公司更好地進行技術及應用積累，率先開發并推行新技術。 圖圖16：公司覆蓋芯片設計、外延片制造、晶圓制造、芯片加工及器件封裝全流程公司覆蓋芯片設計、外延片制造、晶圓制造、芯片加工

41、及器件封裝全流程 資料來源：長光華芯招股說明書 中小盤首次覆蓋報告中小盤首次覆蓋報告 請務必參閱正文后面的信息披露和法律聲明 12 / 33 2、 需求擴張疊加國產化加速，激光芯片行業長坡厚雪需求擴張疊加國產化加速，激光芯片行業長坡厚雪 2.1、 半導體激光芯片：光纖激光器的核心泵浦源半導體激光芯片：光纖激光器的核心泵浦源 激光器是能將電能轉化為可聚焦和塑形的光能的裝置， 主要由光學系統、 電源系統、激光器是能將電能轉化為可聚焦和塑形的光能的裝置， 主要由光學系統、 電源系統、控制系統和機械結構組成?？刂葡到y和機械結構組成。 其中， 光學系統包括增益介質、 泵浦源和諧振腔等光學材料。 增益介質

42、是光子產生的源泉， 泵浦源為增益介質提供能量激勵， 諧振腔是光子頻率、相位、運行方向的調節場所。激光器工作時，增益介質在吸收泵浦源的能量后，產生出能量、波長和方向高度一致的光子，這些光子在諧振腔內不斷反射從而生成并放大激光，最后通過反射鏡射出，用于材料加工和信息傳遞。 圖圖17：激光器是將電能轉化為光能的設備激光器是將電能轉化為光能的設備 資料來源：聯贏激光招股說明書 光纖激光器兼顧轉化效率和光束質量，是當前主流光纖激光器兼顧轉化效率和光束質量，是當前主流路線路線。 （1）按增益介質的不同，激光器可以分為固態激光器、 液體激光器和氣體激光器等。 固態激光器由于穩定性好、功率高、維護成本低，因此

43、應用范圍最廣，市場占有率也最高；液體激光器和氣體激光器效率低且維護成本高， 因此應用范圍十分有限。 （2） 固態激光器又可進一步細分為以晶體為增益介質的固體激光器、以玻璃光纖為增益介質的光纖激光器、以半導體材料為增益介質的半導體激光器。其中，光纖激光器光纖激光器兼顧電光轉化效率和光束質量， 性能優越且適用性強。 近十年市場份額快速提升， 尤其在工業領域是當前主流的技術路線，無論在全球還是國內都占據一半以上的市場份額。半導體激光器半導體激光器具有電光轉化效率高、體積小、壽命長、可靠性高和成本低等優點，但由于光束質量相對較差，直接半導體激光器市場規模較小，更多作為其他類型激光器的泵浦源使用。 表表

44、2：光纖激光器兼顧電光轉化效率和光束質量光纖激光器兼顧電光轉化效率和光束質量 激光器類型激光器類型 細分類別細分類別 增益介質增益介質 優點優點 不足不足 固態激光器 固體激光器 晶體 穩定性好、維護成本低、適合產業化 單色性差、能量轉換率低 光纖激光器 玻璃光纖 兼顧電光轉換效率和光束質量 價格較高，結構仍然復雜 半導體激光器 半導體 電光轉化效率高、體積小重量輕、壽命長可靠性高、低能耗成本低 直接產生的光束質量差 液體激光器 化學液體 易制備、便宜、可選波長范圍大 效率低、體積大，維護成本高 氣體激光器 氣體 單色性好、激光光源質量高 效率低、體積大，維護成本高 自由電子激光器 特定磁場中

45、的電子束 可以實現超高功率并輸出優質激光 制造技術高、生產成本高 資料來源：長光華芯招股說明書、炬光科技招股說明書、聯贏激光招股說明書、開源證券研究所 中小盤首次覆蓋報告中小盤首次覆蓋報告 請務必參閱正文后面的信息披露和法律聲明 13 / 33 圖圖18：2020 年年全球光纖激光器占工業激光器比重過半全球光纖激光器占工業激光器比重過半 圖圖19：2020 年年國內光纖激光器占工業激光器比重過半國內光纖激光器占工業激光器比重過半 數據來源：Laser Focus World、前瞻產業研究院、開源證券研究所 數據來源：Laser Focus World、前瞻產業研究院、開源證券研究所 半導體激光

46、芯片半導體激光芯片被用作激光器泵浦源，是激光產業鏈上游的核心元器件被用作激光器泵浦源，是激光產業鏈上游的核心元器件。激光產業鏈上游是利用各類芯片原材料、光纖材料等，制造激光芯片及光電器件、模組、光學元件；中游是利用上游激光芯片及元件等作為泵浦源制造各類激光器，包括直接半導體激光器、氣體激光器、固體激光器、光纖激光器等；下游是激光設備及各類應用場景，包括工業加工裝備、激光加工、醫療、通訊、傳感、顯示監控及國家戰略高技術等。以光纖激光器為例，半導體激光芯片經過與熱沉等部件的貼合焊接可封裝制作成為半導體激光器件；再結合準直鏡等光學元器件可耦合制作成為光纖耦合模塊，用作光纖激光器的核心泵浦光源；多個泵

47、浦源結合增益光纖等可制作成為光纖激光器應用于各類場景； 這其中， 上游的激光芯片影響著激光設備輸出光束的功率、 質量等，是整個激光器的核心。 圖圖20：半導體激光芯片是激光產業鏈上游的核心元器件半導體激光芯片是激光產業鏈上游的核心元器件 資料來源：長光華芯招股說明書、開源證券研究所（紅色字體是長光華芯布局的產品） 53%15%17%16%光纖激光器半導體激光器固體激光器氣體激光器51%17%16%16%光纖激光器半導體激光器固體激光器氣體激光器中小盤首次覆蓋報告中小盤首次覆蓋報告 請務必參閱正文后面的信息披露和法律聲明 14 / 33 圖圖21：半導體激光在光纖激光器中起到泵浦源的作用半導體激

48、光在光纖激光器中起到泵浦源的作用 資料來源：創鑫激光招股說明書、炬光科技/長光華芯官網、開源證券研究所 EEL 輸出功率高，輸出功率高， VCSEL 可靠性高且成本低?？煽啃愿咔页杀镜?。 半導體激光芯片以半導體材料為增益介質， 將注入的電流電能以電激勵源方式激發， 輸出激光實現電光轉化。 根據諧振腔工藝的不同，半導體激光芯片可分為 EEL（Edge Emitting Laser，邊發射激光芯片）和 VCSEL（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，面發射激光芯片） 。二者的區別在于芯片上鍍光學膜的位置不同， 因而形成不同的諧振腔， 帶來不同的激光發射方向

49、。EEL 發光面位于芯片側面，發射出的激光與芯片表面平行。優勢是輸出功率和光電效率高，缺點是光束質量差，生產工藝復雜，依賴工人手工裝調，性能一致性難以保障且生產成本高。VCSEL 發光面與芯片平行，發出的激光與芯片表面垂直。優點是光束質量好、精度高、成本低，但發光功率較低。因此在對功率有較高要求的工業領域，目前仍以 EEL 為主，而在 3D 傳感等領域 VCSEL 則是主流。 圖圖22：EEL 發射的激光與芯片表面平行，發射的激光與芯片表面平行，VCSEL 發射的激光與芯片表面垂直發射的激光與芯片表面垂直 資料來源：禾賽科技招股說明書 表表3：EEL 發光功率高，發光功率高，VCSEL 可靠性

50、高、成本低可靠性高、成本低 對比指標對比指標 EEL VCSEL 生產成本生產成本 高 低 調制效率調制效率 低 高 輸出功率輸出功率 高 低 中小盤首次覆蓋報告中小盤首次覆蓋報告 請務必參閱正文后面的信息披露和法律聲明 15 / 33 對比指標對比指標 EEL VCSEL 電光轉化效率電光轉化效率 高 一般 穩定性穩定性 一般 高 光束質量光束質量 好 更好 資料來源：FindLight、開源證券研究所 一個巴條芯片一個巴條芯片可解理為多個單管芯片，發光功率較單管芯片更高可解理為多個單管芯片，發光功率較單管芯片更高。根據單個芯片發光點數的不同， 芯片可以分為單管芯片和巴條芯片。 單管芯片只有