（報(bào)告出品方/作者：華泰證券，余熠、黃樂(lè)平、高名垚）

光芯片：光電子領(lǐng)域核心器件，國(guó)產(chǎn)替代正當(dāng)時(shí)

光電子產(chǎn)業(yè)明珠，下游應(yīng)用廣泛

光芯片是光電子領(lǐng)域核心元器件。光電子器件（國(guó)內(nèi)簡(jiǎn)稱光芯片）是全球半導(dǎo)體行業(yè)的一 個(gè)重要細(xì)分賽道，隨著光電半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，光芯片作為產(chǎn)業(yè)鏈上游核心元器件， 目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于通信、工業(yè)、消費(fèi)等眾多領(lǐng)域。根據(jù) Gartner 分類，光電子器件包括 CCD、CIS、LED、光子探測(cè)器、光耦合器、激光芯片等品類。光芯片作為光電子產(chǎn)業(yè)核心 元器件，按照是否發(fā)生光電信號(hào)轉(zhuǎn)化，可分為有源光芯片、無(wú)源光芯片兩類，有源光芯片 可進(jìn)一步細(xì)分為發(fā)射芯片與接收芯片；無(wú)源光芯片主要包括光開(kāi)關(guān)芯片、光分束器芯片等。 本篇報(bào)告中我們重點(diǎn)討論激光芯片、光子探測(cè)芯片等有源光芯片的產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)、市場(chǎng)空 間以及國(guó)產(chǎn)化機(jī)遇。

全球光電子器件市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng)，2025 年市場(chǎng)規(guī)模有望突破 560 億美元。光芯片涵蓋工 業(yè)用高功率激光芯片、通信用高速率激光芯片、手機(jī)人臉識(shí)別用 VCSEL 等成熟應(yīng)用，以及 車用激光雷達(dá)和硅光芯片等未來(lái)有望實(shí)現(xiàn)爆發(fā)性增長(zhǎng)的新領(lǐng)域。我們認(rèn)為在通信、工業(yè)等 領(lǐng)域的應(yīng)用深化，以及在車載激光雷達(dá)等新興領(lǐng)域的拓展，光芯片市場(chǎng)規(guī)模有望持續(xù)增長(zhǎng)。 根據(jù) Gartner 數(shù)據(jù)，2021 年全球光芯片（含 CCD、CIS、LED、光子探測(cè)器、光耦合器、 激光芯片等）市場(chǎng)規(guī)模達(dá) 414 億美元，預(yù)計(jì) 2025 年市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá) 561 億美元，對(duì)應(yīng)期 間 CAGR=9%。

光芯片細(xì)分品類多，行業(yè)覆蓋領(lǐng)域廣。除上文中的按照有源/無(wú)源分類，光芯片還可以按照 材料體系及制造工藝的不同，分為 InP、GaAs、硅基和薄膜鈮酸鋰四類，其中 InP 襯底主 要包括直接調(diào)制 DFB/電吸收調(diào)制 EML 芯片、探測(cè)器 PIN/APD 芯片、放大器芯片、調(diào)制器 芯片等，GaAs 襯底包括高功率激光芯片、VCSEL 芯片等，硅基襯底包括 PLC、AWG、調(diào) 制器、光開(kāi)關(guān)芯片等，LiNbO3 包括調(diào)制器芯片等。

光芯片目前已廣泛應(yīng)用于通信、工業(yè)、消費(fèi)、照明等領(lǐng)域，下游市場(chǎng)不斷拓展。例如在光 通信領(lǐng)域，光芯片是光模塊光發(fā)射組件、光接收組件的核心元器件，分別實(shí)現(xiàn)了電信號(hào)向 光信號(hào)、光信號(hào)向電信號(hào)的轉(zhuǎn)化，決定著光模塊的傳輸速率；工業(yè)領(lǐng)域中，光芯片同熱沉、 光束整形器件等組成了光纖激光器、固體激光器的泵浦源，為激光器內(nèi)的工作介質(zhì)實(shí)現(xiàn)粒 子數(shù)反轉(zhuǎn)提供能源來(lái)源；消費(fèi)領(lǐng)域中，光芯片已廣泛用于 3D 傳感（手機(jī)、汽車）等場(chǎng)景， 以車載激光雷達(dá)為例，光芯片是發(fā)射端、接收端核心元件，決定著激光雷達(dá)的探測(cè)距離、 分辨率等多個(gè)關(guān)鍵性能；照明領(lǐng)域方面，具體產(chǎn)品形態(tài)主要為 LED 等。

進(jìn)口替代星辰大海，國(guó)產(chǎn)化漸次突破

光模塊、激光器、激光雷達(dá)等中下游環(huán)節(jié)國(guó)產(chǎn)化順利，帶動(dòng)上游光芯片國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)程

光模塊、光纖激光器、激光雷達(dá)等產(chǎn)業(yè)鏈中下游環(huán)節(jié)國(guó)產(chǎn)化進(jìn)展順利。目前我國(guó)光模塊、 光纖激光器、激光雷達(dá)等下游細(xì)分領(lǐng)域已具備較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力，推動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域國(guó)產(chǎn)化進(jìn)展持 續(xù)邁進(jìn)。 光模塊方面，根據(jù) Lightcounting 于 2022 年 5 月發(fā)布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2021年全球前十大光模 塊廠商，中國(guó)廠商占據(jù)六席，分別為旭創(chuàng)（與 II-VI 并列第一）、華為海思（第三）、海信寬 帶（第五）、光迅科技（第六）、華工正源（第八）及新易盛（第九）；相比于 2010 年全球 前十大廠商主要為海外廠商，國(guó)內(nèi)僅 WTD（武漢電信器件有限公司，2012 年與光迅科技 合并）一家公司入圍，體現(xiàn)出十年以來(lái)國(guó)產(chǎn)光模塊廠商競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力及市場(chǎng)地位的快速提升；

光纖激光器方面，根據(jù)由中國(guó)科學(xué)院武漢文獻(xiàn)情報(bào)中心牽頭編寫的《2022 中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)發(fā) 展報(bào)告》，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)前三大光纖激光器廠商中，IPG 市場(chǎng)份額由 2018 年的 49.0%下降至 2021 年的 28.1%，而銳科激光、創(chuàng)鑫激光市場(chǎng)份額由 2018 年的 17.3%/8.9%分別上升至 2021 年的 27.3%/18.3%，此外杰普特、飛博激光、GW 光惠、大族光子、熱刺激光、凱普林等 國(guó)產(chǎn)品牌市場(chǎng)份額也進(jìn)入前列，國(guó)產(chǎn)替代步伐持續(xù)邁進(jìn)；

激光雷達(dá)方面，國(guó)內(nèi)完善的汽車上游零部件/光通信產(chǎn)業(yè)鏈為激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展奠定基 礎(chǔ)。根據(jù) Yole 發(fā)布的《2021 年汽車與工業(yè)領(lǐng)域激光雷達(dá)應(yīng)用報(bào)告》，截至 2021 年 9 月， 在全球公開(kāi)的 29 個(gè)設(shè)計(jì)中標(biāo)（design win）中，中國(guó)廠商共有 7 項(xiàng)激光雷達(dá)設(shè)計(jì)方案，其 中速騰聚創(chuàng)、覽沃科技、華為和禾賽科技分別為 3/2/1/1 項(xiàng)，合計(jì)占全球方案總數(shù)的 23%， 是全球激光雷達(dá)市場(chǎng)重要參與者。

光芯片部分細(xì)分市場(chǎng)已處于國(guó)產(chǎn)化加速滲透階段

在中下游的激光器及相關(guān)設(shè)備國(guó)產(chǎn)化進(jìn)展持續(xù)推進(jìn)背景下，光芯片作為上游核心元器件是 我國(guó)光電子領(lǐng)域國(guó)產(chǎn)化下一階段亟需突破的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。從國(guó)產(chǎn)化進(jìn)展來(lái)看，當(dāng)前我國(guó)高功 率激光芯片、部分高速率激光芯片（10G、25G 等）等已處于國(guó)產(chǎn)化加速突破階段；而光 探測(cè)芯片、25G 以上高速率激光芯片仍處于進(jìn)口替代早期階段，未來(lái)國(guó)產(chǎn)化提升空間廣闊。

制造工藝壁壘高，頭部廠商多采用 IDM 生產(chǎn)模式

光芯片工藝流程主要包括芯片設(shè)計(jì)、外延生長(zhǎng)、晶圓制造等環(huán)節(jié)，頭部廠商多采用 IDM 生 產(chǎn)模式。相比于大規(guī)模集成電路已形成高度的產(chǎn)業(yè)鏈分工，光芯片行業(yè)尚未形成成熟的設(shè)計(jì)-代工-封測(cè)產(chǎn)業(yè)鏈。海外頭部光芯片廠商如 II-IV、Lumentum 等多采用 IDM（Integrated Device Manufacture，垂直整合制造）模式，主要系光電子器件遵循特色工藝，相比以線寬 為基準(zhǔn)的邏輯工藝，特色工藝的競(jìng)爭(zhēng)能力更加綜合，包括工藝、產(chǎn)品、服務(wù)、平臺(tái)等多個(gè)維度。光芯片技術(shù)門檻高、產(chǎn)品線難以標(biāo)準(zhǔn)化，廠商采用 IDM 模式可以擁有單獨(dú)生產(chǎn)光芯 片的能力，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)協(xié)同優(yōu)化，滿足客戶多樣化需求。

IDM 廠商具有較強(qiáng)的橫向產(chǎn)品擴(kuò)張能力。各類有源、無(wú)源芯片核心工藝均包括外延生長(zhǎng)、 光刻、刻蝕、鍍膜等環(huán)節(jié)，根據(jù)長(zhǎng)光華芯《4 月 28 日投資者關(guān)系活動(dòng)記錄表》，三五族化合 物半導(dǎo)體的光電子芯片領(lǐng)域中約 70%的設(shè)備和工藝具備互通性，因此 IDM 模式下公司更容 易依托自身工藝平臺(tái)進(jìn)行產(chǎn)品的橫向拓展。以長(zhǎng)光華芯為例，公司依托在高功率半導(dǎo)體激 光芯片的研發(fā)、技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化的“支點(diǎn)”優(yōu)勢(shì)，橫向擴(kuò)展至 VCSEL 芯片及光通信芯片等 領(lǐng)域，提升公司綜合服務(wù)能力。

光芯片上游材料、設(shè)備：國(guó)產(chǎn)化替代全面推進(jìn)，設(shè)備基本實(shí)現(xiàn)自主可控。光芯片產(chǎn)業(yè)鏈上 游為材料及生產(chǎn)設(shè)備。材料方面主要為三五族化合物半導(dǎo)體襯底，國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)等 積極推進(jìn)襯底國(guó)產(chǎn)化替代；設(shè)備方面主要包括 MOCVD 設(shè)備、光刻機(jī)、刻蝕機(jī)、濺射鍍膜 機(jī)等，與數(shù)字 IC 先進(jìn)制程相比，光芯片并不依賴最先進(jìn)半導(dǎo)體工藝制程的設(shè)備，目前已基 本可實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化自主可控。

他山之石——II-VI、Lumentum 啟示錄：精耕細(xì)作，橫向擴(kuò)張

II-VI、Lumentum 等廠商市場(chǎng)布局全面，通信、工業(yè)、消費(fèi)、國(guó)防等全面布局。根據(jù)我們 的梳理，II-VI、Lumentum 等海外領(lǐng)先的光芯片/光器件廠商布局的市場(chǎng)領(lǐng)域較為全面，其 中 Lumentum 公司 2021 財(cái)年?duì)I收為 17.4 億美元，同比增長(zhǎng) 3.8%；業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)方面，電信& 數(shù)通產(chǎn)品、工業(yè)&消費(fèi)產(chǎn)品、激光器產(chǎn)品營(yíng)收占比分別為 61%、32%、7%。II-VI 公司方面， 2021 財(cái)年?duì)I收為 31.1 億美元，同比增長(zhǎng) 30.5%；業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)方面，總體可分為光子解決方 案和化合物半導(dǎo)體兩大板塊，其中化合物半導(dǎo)體業(yè)務(wù)所切入的下游領(lǐng)域中，消費(fèi)電子市場(chǎng)、 工業(yè)市場(chǎng)營(yíng)收貢獻(xiàn)均約為 26%，其次分別為國(guó)防（19%）、通信（13%）、其他（包含醫(yī)療、 汽車電子等，約占17%）。可以看到海外光芯片/光器件廠商所切入的下游市場(chǎng)中，通信、 工業(yè)、消費(fèi)、國(guó)防等領(lǐng)域均實(shí)現(xiàn)了較為全面的布局。

國(guó)內(nèi)光芯片廠商市場(chǎng)布局相對(duì)單一，未來(lái)發(fā)展有望對(duì)標(biāo)海外廠商，橫向拓展空間廣。國(guó)內(nèi) 廠商方面，以長(zhǎng)光華芯為例，除營(yíng)收體量尚小的 VCSEL 業(yè)務(wù)以外，1H21 公司所布局的下 游市場(chǎng)包括：工業(yè)（營(yíng)收占比 77%）、科研及國(guó)防（21%）、醫(yī)美（1%），可以看出公司目 前下游市場(chǎng)尚以工業(yè)/國(guó)防等高功率應(yīng)用場(chǎng)景為主。我們認(rèn)為未來(lái)國(guó)內(nèi)高功率激光芯片領(lǐng)先 廠商有望對(duì)標(biāo) II-VI、Lumentum 等海外廠商，業(yè)務(wù)布局橫向擴(kuò)展至光通信、消費(fèi)等領(lǐng)域， 一方面由于通信等下游市場(chǎng)需求廣闊（根據(jù) Laser Focus World，2020 年全球激光器下游 市場(chǎng)中，通信與光存儲(chǔ)市場(chǎng)占比 24.35%，為激光器應(yīng)用第二大市場(chǎng)），光芯片廠商可通過(guò) 橫向拓展打開(kāi)成長(zhǎng)天花板；另一方面，光通信、VCSEL 等芯片制造工藝與高功率半導(dǎo)體激 光芯片工藝復(fù)用程度較高，廠商基于自身技術(shù)積累有望順利切入。

海外公司業(yè)績(jī)&股價(jià)復(fù)盤：II-VI

II-VI 公司成立于 1971 年，于 1987 年登陸納斯達(dá)克上市。II-VI 公司發(fā)展初期業(yè)務(wù)聚焦于碲 化鎘等 II-VI 族化學(xué)元素相關(guān)材料，用于二氧化碳激光器中的核心光學(xué)元器件等。步入 20 世紀(jì) 90 年代后，II-VI 開(kāi)始嘗試通過(guò)外延并購(gòu)的方式實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)領(lǐng)域的擴(kuò)張，早期具有里程碑 意義的收購(gòu)包括 2000 年 II-VI 收購(gòu) Laser Power Optics 公司，強(qiáng)化了自身在紅外光學(xué)領(lǐng)域 的競(jìng)爭(zhēng)地位；以及 2010 年收購(gòu)高意（Photop），該收購(gòu)開(kāi)啟了 II-VI 公司進(jìn)軍光通信市場(chǎng)的 帷幕。近年來(lái) II-VI 公司的重要收購(gòu)包括 2018 年收購(gòu)全球光通信領(lǐng)域頭部公司 Finisar，以 及 2022 年收購(gòu)全球激光器及激光設(shè)備領(lǐng)先企業(yè) Coherent 等。下文中我們重點(diǎn)對(duì) 2010 年 后（即收購(gòu)高意后）II-VI 公司發(fā)展歷程進(jìn)行復(fù)盤，分析各階段其業(yè)績(jī)變化背后的驅(qū)動(dòng)因素 及股價(jià)表現(xiàn)。

2010 年 1 月~2011 年 5 月：期間股價(jià)最大漲幅達(dá) 131%，主要系期間公司業(yè)績(jī)?nèi)〉幂^快成 長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)。公司營(yíng)收由 FY2010（截至 2010 年 6 月 30 日的前 12 個(gè)月）的 3.45 億美元增 長(zhǎng)至 FY2011 的 5.03 億美元，同比增速為 46%，公司的多業(yè)務(wù)部門營(yíng)收均實(shí)現(xiàn)較快增長(zhǎng)； 凈利潤(rùn)由 FY2010 的 0.39 億美元增長(zhǎng)至 FY2011 的 0.83 億美元，同比增速為 114%，凈利 潤(rùn)的增長(zhǎng)一方面系公司營(yíng)收規(guī)模的提升，另一方面系合并 Photop 提高了公司利潤(rùn)率水平。

2011 年 5 月~2014 年 10 月：期間股價(jià)最大跌幅達(dá) 60%，主要系期間公司業(yè)績(jī)承壓。公司 營(yíng)收由 FY2012的 5.03億美元增長(zhǎng)至 FY2014的 6.83億美元，對(duì)應(yīng)期間 CAGR為 13.05%， 增長(zhǎng)主要系公司并購(gòu) Laser Enterprise、Network Solutions 等帶來(lái)的增長(zhǎng)及光子學(xué)業(yè)務(wù)受益 于全球通信市場(chǎng)需求擴(kuò)張等因素的拉動(dòng)；凈利潤(rùn)由 FY2012 的 0.60 億美元持續(xù)下滑至 FY2014 的 0.38 億美元，主要系光伏市場(chǎng)及中國(guó)冶金市場(chǎng)需求疲軟使硒、碲價(jià)格下跌，導(dǎo) 致公司毛利率下降，公司毛利率由 FY2011 年的 41.2%下降至 FY2014 的 33.2%；另一方 面并購(gòu)帶來(lái)的交易費(fèi)用也導(dǎo)致業(yè)績(jī)承壓。為了減緩硒、碲價(jià)格持續(xù)下跌對(duì)公司造成凈利潤(rùn) 持續(xù)下滑的影響，公司于 FY2013 停止碲的產(chǎn)線以及對(duì)硒進(jìn)行減產(chǎn)，并且通過(guò)收購(gòu) Laser Enterprise 和 Network Solutions 等公司，以進(jìn)一步切入光通信賽道。

2014 年 10 月~2018 年 1 月：期間股價(jià)最大漲幅達(dá) 375%，主要系期間公司業(yè)績(jī)復(fù)蘇，且 在此階段公司增長(zhǎng)動(dòng)能實(shí)現(xiàn)向光通信業(yè)務(wù)的轉(zhuǎn)變。公司營(yíng)收由 FY2015 的 7.42 億美元增長(zhǎng) 至 FY2018 的 11.59 億美元，對(duì)應(yīng)期間 CAGR 為 16.02%，其中 FY2015 營(yíng)收的增長(zhǎng)主要 系激光解決方案業(yè)務(wù)（工業(yè)市場(chǎng)）的增長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)，而自 FY2016 起激光解決方案業(yè)務(wù)出現(xiàn) 放緩，光子學(xué)業(yè)務(wù)快速成長(zhǎng)受益于中國(guó)寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、全球數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)需求擴(kuò)張等因素， II-VI 公司的增長(zhǎng)動(dòng)能實(shí)現(xiàn)由工業(yè)市場(chǎng)向光通信市場(chǎng)的切換；公司凈利潤(rùn)由 FY2015 的 0.66 億美元增長(zhǎng)至 FY2018 的 0.88 億美元，對(duì)應(yīng)期間 CAGR 為 10.06%，凈利潤(rùn)的增長(zhǎng)一方面 系公司營(yíng)收的提升，另一方面在并購(gòu)業(yè)務(wù)產(chǎn)生的協(xié)調(diào)效應(yīng)下產(chǎn)品組合利潤(rùn)率提升等因素推 動(dòng)下，公司毛利率由 FY2015 年的 36.6%提升至 FY2018 的 39.9%。

018 年 1 月~2020 年 3 月：期間股價(jià)最大跌幅達(dá) 49%，市場(chǎng)主要擔(dān)憂：1）公司通信領(lǐng)域 業(yè)務(wù)增長(zhǎng)放緩；2）中美貿(mào)易摩擦背景下，公司在中國(guó)市場(chǎng)業(yè)務(wù)或受阻；3）公司 VCSEL 業(yè)務(wù)發(fā)展不及預(yù)期。期間公司營(yíng)收由 FY2018 的 11.59 億美元增長(zhǎng)至 FY2020 的 23.58 億 美元，對(duì)應(yīng)期間 CAGR 為 42.65%，增長(zhǎng)主要系收購(gòu) Finisar 帶來(lái)營(yíng)收的增長(zhǎng)。FY2018～ FY2020 凈利潤(rùn)分別為 0.88/1.08/-0.67 億美元，F(xiàn)Y2020 年凈利潤(rùn)為負(fù)主要系受收購(gòu) Finisar 產(chǎn)生的收購(gòu)費(fèi)用所影響，毛利率也因此降低，由 FY2018 年的 39.9%降低至 FY2020 的 34.4%。公司業(yè)績(jī)?cè)撾A段進(jìn)入調(diào)整期，期間通過(guò)收購(gòu) Finisar 以強(qiáng)化在光通信領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。

2020 年 3 月~2021 年 2 月：期間股價(jià)最大漲幅達(dá) 344%，公司營(yíng)收由 FY2020 的 23.58 億 美元增長(zhǎng)至 FY2021 的 31.06 億美元，同比增速達(dá) 31.72%，增長(zhǎng)主要系化合物半導(dǎo)體業(yè)務(wù) 中 3D 傳感業(yè)務(wù)快速增長(zhǎng)以及光子解決方案業(yè)務(wù)受益于 Finiasr 并表等因素影響，公司在通 信、消費(fèi)電子、生命科學(xué)等終端市場(chǎng)的收入大幅度增長(zhǎng)，通信市場(chǎng)光通信產(chǎn)品收入增長(zhǎng) 30%， 3D 傳感產(chǎn)品的強(qiáng)烈需求推動(dòng)消費(fèi)電子產(chǎn)品收入增長(zhǎng) 119%，生命科學(xué)市場(chǎng)收入增長(zhǎng) 65%； FY2021 凈利潤(rùn)達(dá) 2.98 億美元，同比扭虧為盈，一方面系公司營(yíng)收的提升，另一方面是上 年因收購(gòu) Finisar 增加了大量的收購(gòu)費(fèi)用而導(dǎo)致毛利率水平較低，該年度毛利率顯著回升， 公司毛利率由 FY2020 年的 34.4%回升至 39.2%。

2021 年 2 月至今：期間股價(jià)最大跌幅達(dá) 53%，主要系供應(yīng)鏈影響拖累公司業(yè)績(jī)。根據(jù) FY3Q22 財(cái)報(bào)顯示，公司營(yíng)收由 FY2021M9 的 22.98 億美元增長(zhǎng)至 FY2022M9 的 24.30 億 美元，同比增速達(dá) 6%，增速較為平緩，增速平緩主要系受疫情及供應(yīng)鏈影響，公司表示因 供應(yīng)鏈短缺對(duì) FY3Q22 營(yíng)收的負(fù)面影響達(dá) 0.65 億美元，預(yù)計(jì)下一季度供應(yīng)鏈帶來(lái)的負(fù)面影 響將提升至 1 億美元；FY2022M9 凈利潤(rùn)實(shí)現(xiàn)小幅度下降主要系公司研發(fā)費(fèi)用及合并所耗 費(fèi)的交易費(fèi)用的上升。

高功率激光芯片：國(guó)內(nèi)頭部廠商技術(shù)突破，國(guó)產(chǎn)替代加速

高功率半導(dǎo)體激光芯片作為光纖/固體激光器泵浦源的核心能量來(lái)源，是決定激光器性能及 成本的核心元器件。展望行業(yè)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，我們判斷： 1） 隨著激光器行業(yè)降本的持續(xù)推進(jìn)，以及激光焊接、清洗、熔覆等新興需求的涌現(xiàn)，我們 認(rèn)為激光器行業(yè)滲透率提升空間依舊廣闊，有望帶動(dòng)上游半導(dǎo)體激光芯片市場(chǎng)規(guī)模持續(xù) 增長(zhǎng)。我們測(cè)算國(guó)內(nèi)激光芯片（除光通信）市場(chǎng)規(guī)模有望由 2021 年的 9 億元增長(zhǎng)至 2023 年的 17 億元，對(duì)應(yīng) 2021～2023 年 CAGR 為 33.3%； 2） 在下游激光器廠商降本訴求推動(dòng)下，激光芯片向更高功率快速迭代，或帶動(dòng)行業(yè)門檻持 續(xù)提升，頭部廠商盈利能力預(yù)計(jì)維持高位； 3） 在光纖激光器行業(yè)國(guó)產(chǎn)替代持續(xù)推進(jìn)，以及供應(yīng)鏈安全訴求背景下，預(yù)計(jì)將進(jìn)一步拉動(dòng) 國(guó)產(chǎn)激光芯片需求。

隨著長(zhǎng)光華芯等高功率激光芯片領(lǐng)域頭部國(guó)產(chǎn)廠商技術(shù)的持續(xù)突破，技術(shù)實(shí)力已達(dá)到全球 領(lǐng)先水平；客戶方面，長(zhǎng)光華芯等公司已切入銳科激光、創(chuàng)鑫激光等頭部光纖激光器廠商， 推動(dòng)對(duì) Osram、II-VI、Lumentum 等海外廠商進(jìn)口替代的步伐。未來(lái)隨著國(guó)產(chǎn)更高功率產(chǎn) 品的導(dǎo)入以及新建產(chǎn)能的落地，有望加速國(guó)產(chǎn)份額提升，我們預(yù)計(jì)國(guó)產(chǎn)廠商份額有望由 2020 年的 21%提升至 2025 年的 80%。

高功率半導(dǎo)體激光芯片是決定激光器性能的核心元件

高功率半導(dǎo)體激光芯片：激光器泵浦源核心上游。高功率半導(dǎo)體激光器芯片可用于制造光 纖激光器和固體激光器泵浦源，其工作原理是通過(guò)對(duì)激光工作物質(zhì)的激勵(lì)和抽運(yùn)激活粒子 到高能級(jí)，從而實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。半導(dǎo)體激光泵浦源主要由 COS 芯片（激光芯片、熱沉等）、 殼體及其他材料組成，根據(jù)《激光制造商情》（2020 年 08 月刊 130 期），泵浦源成本可占 光纖激光器總成本比例的 50%以上。

技術(shù)發(fā)展：持續(xù)向更高功率快速迭代，行業(yè)門檻抬升

光纖激光器廠商降本訴求推動(dòng)下，高功率半導(dǎo)體激光芯片輸出功率持續(xù)提升。伴隨光纖激 光器的國(guó)產(chǎn)替代加速與激烈市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，激光器價(jià)格呈逐年下降趨勢(shì)。根據(jù)《2020 中國(guó)激光 產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》，以 6kw 激光器為例，2017 年國(guó)產(chǎn)及進(jìn)口的平均價(jià)格分別為 75~120、 120~180 萬(wàn)元，而 2019 年國(guó)產(chǎn)及進(jìn)口的平均價(jià)格分別下降至 30~40、55~65 萬(wàn)元。通過(guò) 提高單管芯片功率，可以顯著減少芯片及配套器件的使用，降低泵源用的光學(xué)材料成本和 結(jié)構(gòu)成本。根據(jù)創(chuàng)鑫激光招股書，2017 年創(chuàng)鑫突破 12W 單管芯片泵源，使聲光調(diào) Q 脈沖 光纖激光器自制泵源單位成本同比下降 42.43%，2018 年公司研發(fā) 18W 芯片泵源，進(jìn)一步 使泵源單位成本同比下降 12.50%。

激光芯片廠商通過(guò)持續(xù)提升產(chǎn)品輸出功率鞏固競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。以國(guó)產(chǎn)高功率半導(dǎo)體激光芯片廠商長(zhǎng)光華芯產(chǎn)品發(fā)展歷程來(lái)看，長(zhǎng)光華芯成立于 2012 年，成立之初研發(fā)出 13W 以上高亮 度單管芯片；2019 年推出 15W 單管芯片，2020 年推出 18W、25W 單管芯片，2021 年實(shí) 現(xiàn) 30W 單管芯片量產(chǎn)，產(chǎn)品向更高功率段持續(xù)快速迭代。

市場(chǎng)空間：2023 年國(guó)內(nèi)激光芯片（除光通信）市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá) 17 億元

我們測(cè)算至 2023 年，國(guó)內(nèi)激光芯片（除光通信）市場(chǎng)規(guī)模有望由 2021 年的 8.9 億元增長(zhǎng) 至 17.3 億元，對(duì)應(yīng)期間 CAGR 為 33.3%。我們基于如下假設(shè)：

1) 根據(jù)《2021 中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》，2020 年國(guó)內(nèi)光纖激光器出貨量（工業(yè)用）為 56000 臺(tái)， 其中 1-3kW 、 3-6kW 、6-10kW 及 10kW 以上 功率激光器出 貨量分別 為 38000/14000/2400/1600 臺(tái)。我們認(rèn)為 1-3kW 光纖激光器有望受手持激光焊接市場(chǎng)需 求推動(dòng)而實(shí)現(xiàn)快速增長(zhǎng)，6kW 以上光纖激光器市場(chǎng)規(guī)模主要隨高功率市場(chǎng)激光器需求 持續(xù)增長(zhǎng)，假設(shè) 2021～2023 年 1-3kW 同比增速分別為 90%/70%/60%，3-6kW 同比 增速分別為 95%/70%/60%，6-10kW 同比增速分別為 100%/95%/85%，10kW 以上同 比增速分別為 120%/105%/100%，則我們預(yù)計(jì) 2021～2023 年國(guó)內(nèi)光纖激光器出貨功 率同比增速分別為 96%/77%/69%。

2) 根據(jù)長(zhǎng)光華芯招股書，截至 2021 年底公司單管芯片電光轉(zhuǎn)換效率達(dá) 60%~65%，產(chǎn)品 技術(shù)水平與國(guó)外先進(jìn)水平同步，我們保守估計(jì) 2021～2023 年國(guó)內(nèi)光纖激光器電光轉(zhuǎn) 換效率保持 60%不變。根據(jù)創(chuàng)鑫激光招股書，公司合束器產(chǎn)品耦合輸出總體合束效率 超過(guò) 98%，耦合效率達(dá)國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，我們假設(shè)激光芯片耦合輸出效率 2021～2023 年保持穩(wěn)定，維持在 98%；

3) 激光芯片單瓦價(jià)格方面，根據(jù)長(zhǎng)光華芯招股書，公司 2020 年及 1H21 單管芯片單價(jià)分 別為 18.95/14.1 元，單管芯片平均功率分別為 15W/18W，即 2020/2021 年單瓦價(jià)格 分別為 1.26/0.78 元（2021 年以 1H21 價(jià)格為代表），對(duì)應(yīng)的 2021 年同比降幅為 38%。 未來(lái)來(lái)看，我們認(rèn)為中游激光器廠商基于降本角度的考慮，以及在高功率半導(dǎo)體激光芯 片規(guī)?；慨a(chǎn)、技術(shù)突破下單瓦價(jià)格預(yù)計(jì)保持下降趨勢(shì)；降幅方面，我們認(rèn)為經(jīng)歷近 年國(guó)內(nèi)激光芯片價(jià)格的快速下行，以及隨著激光芯片向更高功率發(fā)展背景下，行業(yè)出 貨結(jié)構(gòu)或向更高價(jià)值量產(chǎn)品傾斜，我們預(yù)計(jì) 2022～2023 年激光芯片單瓦價(jià)格降幅或 較 2021 年趨緩，假設(shè)分別同比下降 20%/15%；

4) 根據(jù) Laser Focus World 數(shù)據(jù)，2020 年工業(yè)用激光器占比、非工業(yè)用激光器占比（除 光通信）分別為 39%、36%。工業(yè)用激光器方面，我們認(rèn)為行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模有望在激光 焊接、激光清洗等新興應(yīng)用快速發(fā)展下保持穩(wěn)健增長(zhǎng)，預(yù)計(jì) 2021～2023 年國(guó)內(nèi)工業(yè) 用激光器占比分別為 40%/41%/42%。非工業(yè)用激光器方面，我們假設(shè) 2021～2023 年占比保持穩(wěn)定，分別為 37%/36%/35%；

基于以上假設(shè)，我們測(cè)算 2021～2023 年國(guó)內(nèi)激光芯片（除光通信）市場(chǎng)規(guī)模分別為 8.9/12.3/17.3 億元，對(duì)應(yīng)期間 CAGR 為 33.3%。

競(jìng)爭(zhēng)格局：海外起步早，國(guó)產(chǎn)廠商逐漸趕超，長(zhǎng)光華芯系國(guó)內(nèi)廠商份額第一

2020年國(guó)產(chǎn)高功率激光芯片份額占比超20%。高功率半導(dǎo)體激光芯片方面，美國(guó)和歐洲起步較早，技術(shù)上具備領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，傳統(tǒng)國(guó)際巨頭包括 II-VI、Lumentum、ams Osram、IPG 等（其中 IPG 主要為自用）；國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體激光芯片行業(yè)隨著技術(shù)的不斷突破，處于快速發(fā)展期，主要廠商包括長(zhǎng)光華芯、武漢銳晶、度亙激光、華光光電、深圳瑞波等。根據(jù)長(zhǎng)光華芯招股書測(cè)算，2020年長(zhǎng)光華芯、武漢銳晶占國(guó)內(nèi)高功率半導(dǎo)體激光芯片市場(chǎng)份額分別達(dá) 13.4%/7.4%，國(guó)產(chǎn)率近 21%。我們認(rèn)為未來(lái)在長(zhǎng)光華芯、武漢銳晶等公司持續(xù)開(kāi)拓下，半 導(dǎo)體激光芯片國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程有望持續(xù)邁進(jìn)。

高速率激光芯片：低端市場(chǎng)國(guó)產(chǎn)化成熟；中高端市場(chǎng)漸次突破

高速率激光芯片作為光模塊發(fā)射端核心元器件，很大程度上決定了光模塊的傳輸速率。展 望高速率激光芯片行業(yè)未來(lái)，我們判斷：

1） 行業(yè)出貨結(jié)構(gòu)向 25G 及以上速率芯片進(jìn)一步傾斜。在數(shù)通以及電信市場(chǎng)需求的拉動(dòng)下， 我們測(cè)算全球高速率激光芯片市場(chǎng)規(guī)模將由 2021 年的 11 億美元提升至 2025 年的 19 億美元，對(duì)應(yīng)期間 CAGR 為 14%；其中 25G 及以上速率芯片市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)由 2021 年 的 8 億美元提升至 2025 年的 17 億美元，對(duì)應(yīng)期間 CAGR 為 20%，出貨金額的占比有 望由 2021 年的 73%提升至 2025 年的 90%，有望實(shí)現(xiàn)超越行業(yè)的增長(zhǎng)，我們認(rèn)為驅(qū)動(dòng) 因素主要系全球移動(dòng)通信、數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域通信系統(tǒng)向更快傳輸速率升級(jí)背景下，更高 速率的激光芯片需求有望快速釋放。

2） 2.5G、10G 芯片部分市場(chǎng)已實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代，未來(lái)國(guó)產(chǎn)廠商有望突破 25G 核心市場(chǎng)。2.5G 及以下光芯片方面，我國(guó)已基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化；在 10G 芯片方面，源杰科技等國(guó)產(chǎn)廠商 已在部分細(xì)分市場(chǎng)取得領(lǐng)先的份額，但部分較高技術(shù)門檻市場(chǎng)仍依賴進(jìn)口。25G 及以 上市場(chǎng)為我國(guó)國(guó)產(chǎn)化薄弱環(huán)節(jié)，根據(jù) ICC 統(tǒng)計(jì)，25G 光芯片的國(guó)產(chǎn)化率約20%，但 25G 以上光芯片的國(guó)產(chǎn)化率仍較低約 5%。我國(guó)廠商在應(yīng)用于 5G 基站前傳光模塊的 25G DFB 激光器芯片有所突破，數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)光模塊企業(yè)開(kāi)始逐步使用國(guó)產(chǎn)廠商的 25G DFB 激光器芯片。

高速率激光芯片：光通信系統(tǒng)核心上游元器件

高速率激光芯片：光通信系統(tǒng)發(fā)射端核心上游元器件，為系統(tǒng)帶寬的決定因素之一。根據(jù) 源杰科技招股書，光通信系統(tǒng)中的光芯片包括激光器芯片與探測(cè)器芯片，在光通信的產(chǎn)業(yè) 鏈中，光芯片可以進(jìn)一步組裝加工成光電子器件，再集成到光通信設(shè)備的收發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)廣 泛應(yīng)用。光通信系統(tǒng)傳輸信號(hào)過(guò)程中，發(fā)射端通過(guò)激光器芯片進(jìn)行電光轉(zhuǎn)換，將電信號(hào)轉(zhuǎn) 換為光信號(hào)，經(jīng)過(guò)光纖傳輸至接收端，接收端通過(guò)探測(cè)器芯片進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，將光信號(hào)轉(zhuǎn) 換為電信號(hào)。本章中我們重點(diǎn)討論發(fā)射端中的高速率激光芯片，作為實(shí)現(xiàn)電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光 信號(hào)的核心上游元件，高速率激光芯片是決定信息傳輸速度和網(wǎng)絡(luò)可靠性的關(guān)鍵元件之一。

行業(yè)未來(lái)有望向更高調(diào)制速率發(fā)展。調(diào)制速率是衡量高速率激光芯片性能的核心指標(biāo)之一， 其指的是信號(hào)被調(diào)制以后在單位時(shí)間內(nèi)的變化，即單位時(shí)間內(nèi)載波參數(shù)變化的次數(shù)，它是 對(duì)符號(hào)傳輸速率的一種度量。光芯片的調(diào)制速率較大程度上決定了光模塊向高速率演進(jìn)的 速度。按照調(diào)制速率的不同，高速率激光芯片可分為 2.5G、10G、25G 及以上各速率光芯 片，光芯片調(diào)制速率越高，對(duì)應(yīng)的光模塊單位時(shí)間傳輸信號(hào)量越大。隨著更高速率光模塊 的持續(xù)發(fā)展，預(yù)計(jì)將帶動(dòng)更高速率激光芯片需求的釋放。

定量測(cè)算：2025 年全球高速率激光芯片市場(chǎng)規(guī)模有望突破 19.37 億美元

我們基于源杰科技于 2022 年 5 月 7 日發(fā)布的第一輪審核問(wèn)詢函回復(fù)中的測(cè)算，得到 2021 年全球高速率激光芯片市場(chǎng)規(guī)模為 11.38 億美元，預(yù)計(jì)至 2025 年將增長(zhǎng)至 19.37 億美元， 對(duì)應(yīng) 2022~2025 年 CAGR 為 14.22%。具體假設(shè)如下：

根據(jù) LightCounting 數(shù)據(jù)： 5) 2021 年全球 2.5G 及以下光模塊市場(chǎng)規(guī)模約 5.58 億美元，其中數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)/接入網(wǎng) 市場(chǎng)（包含光纖接入和 4G/5G 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)）分別約 1.24 /4.34 億美元；10G 光模塊 市場(chǎng)規(guī)模約 14.40 億美元，其中數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)/接入網(wǎng)市場(chǎng)分別約 6.00/8.41 億美元； 25G 及以上速率光模塊市場(chǎng)規(guī)模約 67.22 億美元，其中數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)/接入網(wǎng)市場(chǎng)分別 約 41.71/25.51 億美元。 6) 預(yù)測(cè)至 2025 年，全球 2.5G 及以下光模塊市場(chǎng)規(guī)模約 0.46 億美元，其中數(shù)據(jù)中心市 場(chǎng)/接入網(wǎng)市場(chǎng)分別約 0.41/0.05 億美元；10G 光模塊市場(chǎng)規(guī)模約 11.90 億美元，其中 數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)/接入網(wǎng)市場(chǎng)分別約 2.66/9.24 億美元；25G 及以上速率光模塊市場(chǎng)規(guī)模 約 140.11 億美元，其中數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)/接入網(wǎng)市場(chǎng)分別約 86.03/54.08 億美元。

根據(jù)源杰科技回復(fù)意見(jiàn)中的數(shù)據(jù)： 7) 2.5G 光芯片、10G 光芯片、25G及以上光芯片對(duì)應(yīng)的光模塊毛利率分別為 25%、25% 和 30%； 8) 直接材料占光模塊成本比例為 80%； 9) 光芯片（含發(fā)射芯片+探測(cè)芯片）及組件占數(shù)據(jù)中心光模塊材料比例為 50%，光芯片 （含發(fā)射芯片+探測(cè)芯片）及組件占接入網(wǎng)光模塊材料比例為 85%； 10) 光芯片（含發(fā)射芯片+探測(cè)芯片）占光芯片及組件材料比例為 70%。

競(jìng)爭(zhēng)格局：部分 2.5G/10G 市場(chǎng)已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，25G 市場(chǎng)進(jìn)口替代空間廣闊

部分 2.5G/10G 市場(chǎng)已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，25G 市場(chǎng)進(jìn)口替代空間廣闊。海外光通信企業(yè)憑借先 發(fā)優(yōu)勢(shì)積累核心技術(shù)及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，逐步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)閉環(huán)建立起較高的行業(yè)壁壘。國(guó)內(nèi)方面， 近年來(lái)伴隨相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策的扶持以及企業(yè)加大創(chuàng)新投入，逐漸涌現(xiàn)出源杰科技、云嶺光電、 武漢敏芯等一批優(yōu)秀光芯片國(guó)產(chǎn)企業(yè)。當(dāng)前 2.5G/10G 激光芯片已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化突破，25G 及以上高速率光芯片國(guó)產(chǎn)化率仍多依賴進(jìn)口，未來(lái)伴隨國(guó)產(chǎn)廠商技術(shù)的進(jìn)一步提升，對(duì)高 速率光芯片的進(jìn)口替代有望持續(xù)推進(jìn)。 2.5G 及以下產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。2.5G 及以下速率光芯片方面，我國(guó)光芯片企業(yè)已基本掌握 核心技術(shù)，2.5G 光芯片市場(chǎng)已基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。根據(jù) ICC 統(tǒng)計(jì)，2021 年全球 2.5G 及以下 DFB/FP 激光器芯片市場(chǎng)中，國(guó)產(chǎn)廠商占比較高，其中，占比超過(guò) 10%的較為領(lǐng)先的廠商 包括武漢敏芯（份額為 17%）、中科光芯（份額為 17%）、光隆科技（份額為 13%）、光安 倫（份額為 11%）。

25G 及以上速率產(chǎn)品進(jìn)口替代空間廣闊。25G 及以上光芯片包括 25G、50G、100G 激光 器及探測(cè)器芯片。隨著 5G 建設(shè)推進(jìn)，我國(guó)光芯片廠商在應(yīng)用于 5G 基站前傳光模塊的 25G DFB 激光器芯片有所突破，數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)光模塊企業(yè)開(kāi)始逐步使用國(guó)產(chǎn)廠商的 25G DFB 激光器芯片，根據(jù) ICC 統(tǒng)計(jì)，25G 光芯片的國(guó)產(chǎn)化率約 20%，但 25G 以上光芯片的國(guó)產(chǎn) 化率僅為 5%。

光探測(cè)芯片：光通信較成熟，SPAD/SiPM 國(guó)產(chǎn)化有望從 1 到 N

車載激光雷達(dá)有望為光探測(cè)芯片行業(yè)帶來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。目前光探測(cè)芯片已廣泛應(yīng)用于手 機(jī)、光通信、智能家電（掃地機(jī)器人等）等場(chǎng)景，隨著車載激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，我 們認(rèn)為光探測(cè)芯片作為激光雷達(dá)接收端核心元器件，有望迎來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。從技術(shù)方案 來(lái)看，SPAD/SiPM 相比 APD 具有更強(qiáng)的探測(cè)靈敏度（倍增能力），同時(shí) SiPM 為陣列形式 更易于與陣列光源相匹配，且更易集成 CMOS 工藝降低成本，故 SPAD/SiPM 有望是激光 雷達(dá)接收端芯片的未來(lái)之選。襯底材料方面，出于成本優(yōu)勢(shì)及技術(shù)成熟度考量，硅基材料 在目前及未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)引領(lǐng)市場(chǎng)。

光探測(cè)芯片：探測(cè)器核心元件，實(shí)現(xiàn)光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)

光電探測(cè)器主要實(shí)現(xiàn)光信號(hào)向電信號(hào)轉(zhuǎn)換，光探測(cè)芯片是其中核心。光電探測(cè)器能夠檢測(cè) 光信號(hào)并完成光信號(hào)向電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，具體而言，光通信系統(tǒng)傳輸信號(hào)時(shí)，發(fā)射端通過(guò)激 光器芯片進(jìn)行電光轉(zhuǎn)換，經(jīng)過(guò)光纖傳輸至接收端，接收端通過(guò)探測(cè)器芯片進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換， 將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。光探測(cè)芯片是光電探測(cè)器內(nèi)部的核心元器件，因器件結(jié)構(gòu)的不同， 使得由其構(gòu)成的探測(cè)器在應(yīng)用領(lǐng)域上有所區(qū)別。 光電探測(cè)器廣泛應(yīng)用于軍用與民用領(lǐng)域，我們重點(diǎn)關(guān)注光通信和激光雷達(dá)應(yīng)用。光電探測(cè) 器在軍用以及民用領(lǐng)域均有廣泛用途，可以應(yīng)用在光通信、自動(dòng)駕駛（激光雷達(dá)）、消費(fèi)電 子、醫(yī)療器械、物聯(lián)網(wǎng)、檢驗(yàn)檢測(cè)、安防等領(lǐng)域。本篇報(bào)告中我們主要討論其在光通信和 車載激光雷達(dá)等民用領(lǐng)域中的應(yīng)用。根據(jù) 2022 年維科網(wǎng)及前瞻產(chǎn)業(yè)研究數(shù)據(jù)，光器件在光 模塊中成本占比 73%，而在光器件中，光接收次模塊 ROSA（以探測(cè)芯片為主）成本占比 32%。根據(jù) 2022 年 Icbank 半導(dǎo)體行業(yè)觀察數(shù)據(jù)，光探測(cè)芯片在激光雷達(dá)的成本中占 20%~30%。

技術(shù)發(fā)展：APD 向 SPAD 發(fā)展；材料以硅基為主

以器件結(jié)構(gòu)方案分類：APD 主導(dǎo)現(xiàn)行應(yīng)用，激光雷達(dá)未來(lái)趨于 SPAD

光探測(cè)芯片可分為 PIN、APD、SPAD、SiPM 四類。依據(jù)器件結(jié)構(gòu)方案可以將光探測(cè)芯片 分為 PIN-PD 光電二極管、APD 雪崩二極管、SPAD 單光子雪崩二極管以及 SiPM（或稱 MPPC，濱松根據(jù)其原理命名）硅光電倍增管等。PIN、APD 工作在線性模式下，偏置電壓 低于雪崩電壓，對(duì)入射光電子起到線性放大作用，增益能力較低；SPAD、SiPM（SPAD 的一種陣列衍生）工作在蓋革模式下，該模式偏置電壓高于雪崩電壓，增益能力高，單個(gè) 光子吸收即可使探測(cè)器輸出電流達(dá)到飽和。

1）光通信領(lǐng)域：APD 較 PIN 應(yīng)用更廣泛，SPAD 不適用 。主流方案是 APD 與 PIN，APD 使用更廣泛。PIN 方案只能實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換功能，沒(méi)有倍增能 力，輸出光電流較弱，因此對(duì)環(huán)境要求高，僅適用于低靈敏度、中短距離的場(chǎng)景。APD 除 了可以實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換功能外，還具有一定的倍增能力，以及更高的靈敏度、更好的環(huán)境適 配性等，作為代價(jià) APD 在成本上比 PIN 更高。對(duì)于多數(shù)場(chǎng)景來(lái)說(shuō)是比 PIN 更可靠的方案， 因?yàn)閺V泛應(yīng)用于光通信領(lǐng)域。

2）激光雷達(dá)領(lǐng)域：APD 是現(xiàn)行成熟方案，SPAD/SiPM 是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì) 。APD 目前應(yīng)用最廣泛，而 SPAD 和 SiPM 是未來(lái)之選。對(duì)于激光雷達(dá)領(lǐng)域，APD 也是目前 應(yīng)用最廣泛的探測(cè)芯片方案，因其具備 10-100 倍的增益能力，能在低光強(qiáng)環(huán)境下完成有效 探測(cè)。激光雷達(dá)未來(lái)會(huì)更傾向于 SPAD/SiPM（SiPM 本質(zhì)上是 SPAD 的陣列形式），原因是： SPAD/SiPM 相對(duì) APD 具備兩大優(yōu)勢(shì)：1）SPAD/SiPM 是工作在蓋革模式下的雪崩二極管， 理論上的增益能力是 APD 的 100 萬(wàn)倍以上，可在更低的光強(qiáng)環(huán)境下完成探測(cè)任務(wù)；2）SiPM 是多個(gè) SPAD 的陣列形式，與未來(lái)的陣列式光源契合，并可獲得更高的可探測(cè)范圍，也更 易集成 CMOS 工藝。國(guó)外知名激光雷達(dá)廠商 Ouster、ibeo、Opsys 等均已在布局 VCSEL+SPAD 方案的激光雷達(dá)，預(yù)計(jì)將于未來(lái)三年內(nèi)陸續(xù)推出。

市場(chǎng)空間：光探測(cè)芯片全球市場(chǎng)規(guī)模 45.6 億美元，海外龍頭雄踞市場(chǎng)

全球光探測(cè)芯片市場(chǎng)規(guī)模 45.6 億美元，APD 市場(chǎng) CR3 為 45%。根據(jù) Gartner 數(shù)據(jù)及預(yù)測(cè)， 2021 年全球光探測(cè)芯片市場(chǎng)規(guī)模為 45.6 億美元，基于光電探測(cè)器在光通信、視頻成像、激 光雷達(dá)、醫(yī)學(xué)探測(cè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用前景，預(yù)計(jì) 2022E-2025E全球光探測(cè)芯片市場(chǎng)保持 10.0% 的年均復(fù)合增速，至 2025 年市場(chǎng)規(guī)模達(dá) 66.7 億美元。APD 作為目前主流技術(shù)方案，根據(jù) QYResearch 數(shù)據(jù)，2020 年，F(xiàn)irst-sensor、濱松和 Kyosemi 為市場(chǎng)份額前三名，CR3 達(dá) 到 45%，市場(chǎng)較為集中，但新晉企業(yè)也能占據(jù)一定的份額。

全球 SiPM 市場(chǎng)集中度較高。根據(jù) QYResearch 數(shù)據(jù)，全球 SiPM 市場(chǎng)主要集中于頭部企業(yè)，2020年以安森美、濱松、博通為首的頭部廠商合計(jì)市占率達(dá)到 83%，SiPM 產(chǎn)品技術(shù) 難度大，進(jìn)入門檻高，且業(yè)內(nèi)收購(gòu)事件頻繁，新進(jìn)入者較難立足。

光探測(cè)芯片產(chǎn)業(yè)鏈：海外巨頭產(chǎn)品成熟，國(guó)產(chǎn)替代需持續(xù)磨劍

光探測(cè)芯片整體國(guó)產(chǎn)化率低系生產(chǎn)體系的不完整、不穩(wěn)定。國(guó)內(nèi)廠商在光探測(cè)芯片領(lǐng)域的 市占率較低，根本在于沒(méi)有完整、穩(wěn)定的生產(chǎn)加工體系。根據(jù)中國(guó)電子元件行業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布 的《中國(guó)光電子器件產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展路線圖（2018-2022 年）》以及電子工程世界研究，我國(guó) SPAD 等光芯片發(fā)展高度依賴生產(chǎn)工藝及封裝測(cè)試。比如目前在 SPAD 領(lǐng)域做的較好的安 森美擁有大批量封裝測(cè)試經(jīng)驗(yàn)（并外延收購(gòu) SPAD 廠商）、CIS/CCD 玩家佳能、索尼（擁 有完善的生產(chǎn)體系）。然而，我國(guó)廠商生產(chǎn)工藝較不成熟，且缺少本土優(yōu)質(zhì)代工平臺(tái)，因而 在芯片流片加工上嚴(yán)重依賴如美國(guó)、新加坡、德國(guó)等國(guó)家的代工廠，加之熟悉相關(guān)工藝的 技術(shù)人員稀缺，造成關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展緩慢、芯片研發(fā)周期較長(zhǎng)、效率較低等，因而與海外技 術(shù)存在差距。

海外公司產(chǎn)品成熟、布局全面，已在下游廣泛應(yīng)用

海外巨頭產(chǎn)品成熟布局全面，已在下游廣泛應(yīng)用。海外方面，濱松、First Sensor、博通等 廠家布局全面，實(shí)現(xiàn)從 PD、APD 到 SPAD/SiPM 的光探測(cè)芯片產(chǎn)品全覆蓋，濱松已在積極 轉(zhuǎn)移戰(zhàn)略重心，自 APD 向 SPAD/SiPM 的轉(zhuǎn)化。此外安森美、Lumentum、II-VI、Kyosemi、 索尼、佳能、Excelitas 等企業(yè)也在各自涉獵領(lǐng)域?qū)嵙Τ霰?，引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展。

國(guó)內(nèi)公司規(guī)劃分明，APD 廠商相對(duì)成熟，創(chuàng)新性企業(yè)重點(diǎn)布局 SPAD/SiPM

國(guó)產(chǎn)替代方興未艾，創(chuàng)企重點(diǎn)布局 SPAD/SiPM。國(guó)內(nèi)目前參與廠商較散，產(chǎn)品體系豐富度、 成熟度低，廠商對(duì)于探測(cè)芯片方案的選擇較為分明，以光迅科技、光森電子、三安光電為 首的公司選擇傳統(tǒng)成熟的PIN-PD、APD 領(lǐng)域，產(chǎn)品較多運(yùn)用于光通信產(chǎn)業(yè)鏈中；以芯視 界、靈明光子、阜時(shí)科技為首的一眾創(chuàng)企較多選擇布局未來(lái)方向的 SPAD/SiPM，國(guó)產(chǎn) SPAD/SiPM 探測(cè)器正陸續(xù)應(yīng)用于消費(fèi)電子、激光雷達(dá)、AR/VR、醫(yī)療等領(lǐng)域。

VCSEL：3D 傳感、激光雷達(dá)等市場(chǎng)需求有望推動(dòng)行業(yè)高增長(zhǎng)

VCSEL 基于量產(chǎn)成本低、波長(zhǎng)穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)，隨著 VCSEL 功率密度等性能持續(xù)提升，有望 成為半固態(tài)/固態(tài)激光雷達(dá)發(fā)射端核心元器件。展望 VCSEL 芯片行業(yè)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，我們 判斷：1）需求端有望伴隨全球車載激光雷達(dá)出貨量快速提升而釋放。我們測(cè)算國(guó)內(nèi)激光雷 達(dá)用 VCSEL 芯片市場(chǎng)規(guī)模有望由 2022 年的 0.26 億元增長(zhǎng)至 2025 年的 10.14 億元，對(duì)應(yīng) 2023~2025年CAGR為238.3%；2）目前海外龍頭 Lumentum、II-IV 占據(jù)市場(chǎng)主要份額（2020 年合計(jì)占比 80%），而長(zhǎng)光華芯等頭部國(guó)內(nèi)廠商有望在技術(shù)不斷成熟、客戶認(rèn)證推進(jìn)等背景 下加速進(jìn)口替代步伐。

VCSEL 光源優(yōu)勢(shì)突出，受激光雷達(dá)應(yīng)用推動(dòng)市場(chǎng)規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng)

車載激光雷達(dá)有望催生 VCSEL 行業(yè)新機(jī)遇。相較 LED 和 EEL 等其他光源，VCSEL 激光 器具有許多優(yōu)勢(shì)，例如量產(chǎn)成本低（晶圓級(jí)工藝）、波長(zhǎng)穩(wěn)定性高（溫漂?。?、易于二維集 成、低閾值電流、可高頻調(diào)制、沒(méi)有腔面閾值損傷等。根據(jù) Yole《VCSEL 市場(chǎng)及技術(shù)趨勢(shì) 報(bào)告》，自 2017 年蘋果在 iPhoneX 中引入 3D 傳感功能后，VCSEL 在消費(fèi)電子領(lǐng)域快速發(fā) 展，主要應(yīng)用領(lǐng)域逐漸由 850nm 器件的高速數(shù)據(jù)通信應(yīng)用轉(zhuǎn)向 940nm 器件的 3D 傳感應(yīng)用。 近年來(lái)伴隨汽車“智能化“進(jìn)程推進(jìn)，車載激光雷達(dá)市場(chǎng)呈快速增長(zhǎng)，VCSEL 有望迎來(lái)第 二個(gè)大規(guī)模應(yīng)用機(jī)遇。 2021 年禾賽科技發(fā)布首個(gè) VCSEL 車規(guī)級(jí)長(zhǎng)距半固態(tài)激光雷達(dá)。近年來(lái)伴隨技術(shù)的發(fā)展， VCSEL光源的功率密度和亮度實(shí)現(xiàn)了大幅提高，為其在車載激光雷達(dá)領(lǐng)域的應(yīng)用提供可能， 2021 年禾賽科技和 Lumentum 合作發(fā)布業(yè)界首個(gè)基于 VCSEL 打造的車規(guī)級(jí)長(zhǎng)距半固態(tài)激 光雷達(dá) AT128，其中每臺(tái) AT128 包含 128 個(gè) VCSEL 陣列，在 10%反射率情況下探測(cè)距離 可達(dá) 200 米。我們認(rèn)為未來(lái)在低成本、高效率等優(yōu)勢(shì)推動(dòng)下，VCSEL 有望激光雷達(dá)領(lǐng)域獲 得更大的應(yīng)用市場(chǎng)。

市場(chǎng)空間：2025 年國(guó)內(nèi)激光雷達(dá)用 VCSEL 芯片市場(chǎng)有望達(dá) 10.14 億元

根據(jù)我們于 2022 年 7 月 14 日發(fā)布的《長(zhǎng)光華芯：光耀中國(guó)芯，激光芯片國(guó)產(chǎn)化領(lǐng)軍者》中 的測(cè)算，2022 年國(guó)內(nèi)激光雷達(dá)用 VCSEL 芯片市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá) 0.26 億元，預(yù)計(jì)至 2025 年達(dá) 到 10.14 億元，對(duì)應(yīng) 2023~2025 年 CAGR 為 238.3%。

技術(shù)發(fā)展：多結(jié)實(shí)現(xiàn)功率密度提升

多結(jié) VCSEL 技術(shù)發(fā)展推動(dòng) VCSEL 在車載激光雷達(dá)領(lǐng)域的應(yīng)用。車載激光雷達(dá)應(yīng)用要求 VCSEL 需具有較高的功率密度以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離探測(cè)，目前常用的提升功率密度的辦法為多結(jié) VCSEL 技術(shù)。多結(jié) VCSEL 技術(shù)在結(jié)構(gòu)上通過(guò)周期性垂直地將幾個(gè) PN 結(jié)疊在一起，實(shí)現(xiàn)了 更高的光學(xué)效率、更高的功率密度和更高的斜率效率，有效降低器件的熱負(fù)荷和封裝尺寸。 2022年4月VCSEL巨頭Lumentum發(fā)布五結(jié)/六結(jié)VCSEL，最高功率密度超過(guò)1400W/mm2， 國(guó)內(nèi)方面縱慧芯光、長(zhǎng)光華芯等公司均已實(shí)現(xiàn)五結(jié) VCSEL 產(chǎn)品突破。

從各公司公開(kāi)資料來(lái)看，EEL 方面，歐司朗產(chǎn)品最高功率密度接近 60000W/mm2；VCSEL 芯片方面，海外廠商 Lumentum 2022 年 4 月發(fā)布 M51-100 產(chǎn)品最高功率密度超過(guò) 1400W/mm2，國(guó)內(nèi)廠商長(zhǎng)光華芯的《投資者關(guān)系活動(dòng)記錄表（5 月）》顯示公司 VCSEL 功率 密度已達(dá) 1200W/mm2。伴隨 VCSEL 供應(yīng)商不斷改進(jìn)多結(jié) VCSEL 技術(shù)，VCSEL 亮度有望 繼續(xù)縮小與 EEL 的差距，依靠其低成本優(yōu)勢(shì)獲取廣泛市場(chǎng)。

競(jìng)爭(zhēng)格局：Lumentum、II-IV 主導(dǎo)市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)廠商漸突圍

國(guó)內(nèi)廠商研發(fā)與制造水平與國(guó)際領(lǐng)先水平尚有一定差距，國(guó)產(chǎn)化替代進(jìn)程有望持續(xù)推進(jìn)。目 前，海外龍頭 Lumentum、II-IV 憑借技術(shù)優(yōu)勢(shì)主導(dǎo)芯片市場(chǎng)，根據(jù) Yole 數(shù)據(jù)，Lumentum、 II-IV 兩家公司 2019、2020 年市場(chǎng)份額合計(jì)占比分別為 67.7%和 79.6%。在生產(chǎn)模式上， Lumentum 將外延環(huán)節(jié)外包，II-VI 自產(chǎn)外延片。國(guó)內(nèi)傳感應(yīng)用類 VCSEL 企業(yè)主要包括長(zhǎng)光 華芯、縱慧芯光、睿熙科技、博升光電、檸檬光子、瑞識(shí)科技等，多為創(chuàng)業(yè)型企業(yè)，其中長(zhǎng) 光華芯等頭部廠商采用 IDM 模式，打造核心競(jìng)爭(zhēng)力。

VCSEL 產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)崂?/strong>

VCSEL 產(chǎn)業(yè)鏈主要由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、外延生長(zhǎng)、晶圓制造、封裝測(cè)試四個(gè)環(huán)節(jié)組成，產(chǎn)業(yè)鏈高度 細(xì)分、專業(yè)化程度高、擁有較高的技術(shù)門檻。相較邊發(fā)射激光器在光刻、鍍膜等環(huán)節(jié)的核心 工藝門檻，VCSEL 的多層外延結(jié)構(gòu)對(duì)外延環(huán)節(jié)的技術(shù)要求很高。目前海外廠商在產(chǎn)業(yè)鏈各 環(huán)節(jié)占據(jù)主導(dǎo)地位，國(guó)內(nèi)廠商不斷跟進(jìn)。

硅光芯片：光子集成大勢(shì)所趨，海外巨頭領(lǐng)先布局

硅光芯片具有高集成度、低成本、高速光運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)，在光子集成化背景下發(fā)展前景廣闊。 硅光芯片下游應(yīng)用場(chǎng)景豐富，主要可以分為三大應(yīng)用領(lǐng)域：連接（用于數(shù)據(jù)中心和電信領(lǐng) 域的光通信連接）、傳感（用于環(huán)境測(cè)量或識(shí)別，如激光雷達(dá)）和計(jì)算（用于新一代計(jì)算的 量子光學(xué)），目前硅光芯片多用于光通信領(lǐng)域，未來(lái)有望在 FMCW 激光雷達(dá)、光子計(jì)算等 領(lǐng)域進(jìn)一步延拓。硅光產(chǎn)業(yè)鏈方面，目前海外廠商占主導(dǎo)地位，國(guó)內(nèi)廠商仍處于持續(xù)跟進(jìn) 的階段，我國(guó)在硅光器件研究方面與國(guó)際先進(jìn)國(guó)家同時(shí)起步，研究水平也相當(dāng)，但在硅光 芯片產(chǎn)業(yè)化發(fā)展和產(chǎn)業(yè)鏈方面，國(guó)內(nèi)廠商與海外頭部廠商仍有較大差距。

光子芯片：以光波為載體，具備高速度、高并行性、高帶寬、低損耗特點(diǎn)

光子集成大勢(shì)所趨，硅光芯片發(fā)展前景廣闊。光子芯片根據(jù)基材的不同，大致可分為兩類： 一種是在以 InP 為代表的“有源材料”上集成制作元件的光芯片；另一種則是在以硅為代表的“無(wú)源材料”上制作的，即硅光芯片。硅光是以硅光子學(xué)為基礎(chǔ)的低成本、高速的光 通信技術(shù)，利用基于硅材料的 CMOS 微電子工藝實(shí)現(xiàn)光子器件的集成制備，融合了 CMOS 技術(shù)的超大規(guī)模邏輯、超高精度制造的特性以及光子技術(shù)超高速率、超低功耗的優(yōu)勢(shì)，把 原本分離器件眾多的光、電元件縮小集成到至一個(gè)獨(dú)立微芯片中，實(shí)現(xiàn)高集成度、低成本、 高速光傳輸。與分立器件光模塊相比，硅光子器件無(wú)需 ROSA 或 TOSA 封裝，集成度更高， 更加適應(yīng)未來(lái)高速流量傳輸處理需要，與此同時(shí)更緊密的集成方式降低了光模塊的封裝和 制造成本，基于以上優(yōu)勢(shì)，硅光芯片技術(shù)廣受關(guān)注。

硅光芯片下游應(yīng)用多點(diǎn)開(kāi)花

硅光芯片當(dāng)前主要應(yīng)用于光通信等領(lǐng)域

下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，預(yù)計(jì)硅光芯片全球市場(chǎng)規(guī)模 2020~2025 年 CAGR 為 52.4%。硅光芯 片是基于硅晶圓開(kāi)發(fā)出的光子集成芯片，在尺寸、速率、功耗等方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，可廣 泛應(yīng)用于光通信（5G）、數(shù)據(jù)中心、人工智能、醫(yī)療檢測(cè)、高階計(jì)算、自動(dòng)駕駛、國(guó)防等領(lǐng) 域。根據(jù) Yole 預(yù)測(cè)，全球硅光市場(chǎng)規(guī)模有望從 2019 年的 4.8 億美元增長(zhǎng)至 2025 年的 39.5 億美元，2020~2025 年 CAGR 達(dá) 52.4%。

5G 時(shí)代帶來(lái)數(shù)據(jù)流量快速增長(zhǎng)，硅光芯片以低成本解決傳輸速率問(wèn)題。數(shù)據(jù)中心處理高速 率流量需求不斷的提升對(duì)光通信性能提出了更高要求，要求光通信行業(yè)技術(shù)持續(xù)迭代升級(jí) 以提高光通信產(chǎn)品的適應(yīng)性和技術(shù)性。原有的Ⅲ-V 族半導(dǎo)體激光芯片成本較高，并且能承 受的調(diào)制帶寬受限，50Gbps 成為單通道傳輸速率瓶頸，無(wú)法滿足更高帶寬的需求。與傳統(tǒng) 光模塊方案相比，硅光芯片將多路激光器、調(diào)制器、探測(cè)器等光/電芯片都集成在硅光芯片 上，硅光模塊在高速率下，仍具有器件小、穩(wěn)定性強(qiáng)和硅材料能耗低的特性，較傳統(tǒng)光模 塊具有一定優(yōu)勢(shì)，硅光子技術(shù)能夠解決 400G 通信時(shí)代需要面對(duì)的 PAM4 電調(diào)制方案帶來(lái) 的巨大損耗和 8*50G 的 QSFP-DD 方案引發(fā)的器件數(shù)量增加與工作帶來(lái)溫度提升帶來(lái)的溫 漂等挑戰(zhàn)性問(wèn)題。硅光方案目前被部分?jǐn)?shù)據(jù)中心所采用，硅光產(chǎn)業(yè)有望得到快速發(fā)展。

硅光 FMCW 或?qū)⒊蔀榧す饫走_(dá)優(yōu)質(zhì)解決方案

硅光以其集成化優(yōu)勢(shì)，有效解決 FMCW 可靠性驗(yàn)證難度大、成本較高的問(wèn)題。FMCW 路線的興起與硅光技術(shù)的發(fā)展密不可分，早期的 FMCW 激光雷達(dá)都是由各種分立器件堆疊起 來(lái)，組件調(diào)試和器件成本都非常高，很難達(dá)到大規(guī)模商業(yè)化落地需求。但隨著硅半導(dǎo)體產(chǎn) 業(yè)的成熟，基于硅 CMOS 半導(dǎo)體生態(tài)發(fā)展起來(lái)的硅光技術(shù)平臺(tái)，可有效把這些分立的器件 集成到同一塊芯片上，乃至理想狀態(tài)下在 FMCW 中能將光學(xué)鏡頭和掃描部件芯片化，保障 性能的同時(shí)降低成本，有望有效解決 FMCW 解決方案的可靠性驗(yàn)證難度大、成本較高的問(wèn)題。芯片級(jí)封裝、圖像級(jí)分辨率，硅光 FMCW 有望成為激光雷達(dá)關(guān)鍵技術(shù)路徑之一。

光子計(jì)算：硅光子用于量子信息處理

以硅光芯片為基礎(chǔ)的光計(jì)算有望逐步取代電子芯片計(jì)算場(chǎng)景。據(jù) OpenAl 統(tǒng)計(jì)，自 2012 年 以來(lái)，每 3-4 個(gè)月人工智能的算力需求將翻倍，摩爾定律帶來(lái)的算力增長(zhǎng)已無(wú)法滿足需求， 硅光芯片更高計(jì)算密度與更低能耗的特性能有效的解決極致算力的應(yīng)用需求。在數(shù)據(jù)搬運(yùn) 方面，光通信具有較大的優(yōu)勢(shì)；運(yùn)行速率方面，目前大數(shù)據(jù) AI 以線性運(yùn)算為主，光的矩陣 乘法并行能力較強(qiáng)，延時(shí)低于電芯片，并且在傳播的過(guò)程中不會(huì)發(fā)熱。根據(jù)達(dá)摩院預(yù)測(cè)， 未來(lái) 5-10 年以硅光芯片為基礎(chǔ)的光計(jì)算將逐步取代電子芯片的部分計(jì)算場(chǎng)景。

全球硅光產(chǎn)業(yè)鏈全景：海外大廠搶先布局，國(guó)內(nèi)廠商持續(xù)跟進(jìn)

海外大廠搶先布局，國(guó)內(nèi)廠商持續(xù)跟進(jìn)。目前全球硅光領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化較領(lǐng)先的玩家包括思科、 Intel 和 Inphi。近幾年來(lái)包括思科、華為、Ciena、Juniper 等巨頭紛紛通過(guò)收購(gòu)布局硅光 技術(shù)。目前 Intel、IBM、NEC、NTT、Fujitsu 等企業(yè)都針對(duì)硅光芯片產(chǎn)業(yè)進(jìn)行了布局，Marvell、 思科、諾基亞等斥資百億美元先后并購(gòu) Inphi、Acacia、Elenion 等硅光領(lǐng)域的創(chuàng)新企業(yè)。 目前，Intel 和臺(tái)積電均大力開(kāi)發(fā)硅光子制造工藝技術(shù)，已經(jīng)形成了較為完整的硅光芯片產(chǎn) 業(yè)鏈。我國(guó)在硅光器件研究方面與國(guó)際先進(jìn)國(guó)家同時(shí)起步，研究水平也相當(dāng)，但在硅光芯 片產(chǎn)業(yè)化發(fā)展和產(chǎn)業(yè)鏈方面，國(guó)內(nèi)廠商與海外頭部廠商仍有較大提升空間。

光芯片產(chǎn)業(yè)鏈代表性公司梳理

長(zhǎng)光華芯：光耀中國(guó)芯，激光芯片國(guó)產(chǎn)化領(lǐng)軍者

深耕高功率半導(dǎo)體激光芯片，縱向+橫向打造激光產(chǎn)業(yè)“中國(guó)芯”。公司系國(guó)內(nèi)少數(shù)具備高 功率激光芯片量產(chǎn)能力的企業(yè)之一，實(shí)現(xiàn)了高功率激光芯片的國(guó)產(chǎn)化與進(jìn)口替代。根據(jù)公 司招股書測(cè)算，2020年公司占國(guó)內(nèi)高功率半導(dǎo)體激光芯片市場(chǎng)份額的 13.4%，位居國(guó)產(chǎn)廠 商第一位，2021 年公司已實(shí)現(xiàn) 30W 單管芯片量產(chǎn)，技術(shù)實(shí)力全球領(lǐng)先。在產(chǎn)品布局上， 一方面，公司通過(guò)縱向延伸打通芯片→器件→模組→半導(dǎo)體激光器產(chǎn)業(yè)鏈條，實(shí)現(xiàn)了在高 功率單管系列、高功率巴條領(lǐng)域的全產(chǎn)業(yè)鏈布局；另一方面，公司基于高功率半導(dǎo)體激光芯片的技術(shù)優(yōu)勢(shì)以及設(shè)計(jì)和量產(chǎn)能力，切入VCSEL 及光通信芯片賽道，已建立了 VCSEL 產(chǎn)品包含外延生長(zhǎng)、條形刻蝕、端面鍍膜、劃片裂片、特性測(cè)試、封裝篩選和芯片老化的 完整工藝線。

源杰科技：國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的高速率激光芯片廠商，IDM 模式鑄就核心競(jìng)爭(zhēng)力

優(yōu)質(zhì)高速率半導(dǎo)體光芯片供應(yīng)商，進(jìn)入國(guó)內(nèi)外知名運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)體系。公司聚焦于光芯 片行業(yè)，主要產(chǎn)品包括 2.5G、10G、25G 及更高速率激光器芯片系列產(chǎn)品等。經(jīng)過(guò)多年研 發(fā)和產(chǎn)業(yè)化積累，公司已擁有多條覆蓋 MOCVD 外延生長(zhǎng)、光柵工藝、光波導(dǎo)制作等全流 程自主可控的生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)向客戶 A1、海信寬帶、中際旭創(chuàng)、博創(chuàng)科技、銘普光磁等國(guó)際 前十大以及國(guó)內(nèi)主流光模塊廠商批量供貨，產(chǎn)品最終應(yīng)用于中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)電 信、AT&T 等國(guó)內(nèi)外知名運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)中，已成為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的光芯片供應(yīng)商。由于下游客戶在 選擇光芯片產(chǎn)品時(shí)需要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的驗(yàn)證過(guò)程，公司率先進(jìn)入供應(yīng)商體系，建立了較高的客 戶資源壁壘。

云嶺光電：致力于成為國(guó)際一流的光芯片供應(yīng)商

專注中高端光芯片市場(chǎng)，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。武漢云嶺光電有限公司由國(guó)際領(lǐng)先的芯片專 家團(tuán)隊(duì)與華工科技于 2018 年 1 月共同發(fā)起設(shè)立，承載近 20 年的技術(shù)探索與市場(chǎng)實(shí)踐，專 注于中高端光通信半導(dǎo)體光芯片產(chǎn)品，是擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，具備全流程生產(chǎn)能力的 IDM 光芯片企業(yè)。 云嶺光電主營(yíng)業(yè)務(wù)為 2.5G/10G/25G 全系列激光器（LD）和探測(cè)器（PD）光芯片及封裝類 產(chǎn)品。公司建有光芯片研制平臺(tái)，擁有 MOCVD 材料生長(zhǎng)，器件工藝制備，和后端測(cè)試封 裝的完整生產(chǎn)線，從海外引入具有國(guó)外光芯片大廠多年工作經(jīng)驗(yàn)的核心技術(shù)團(tuán)隊(duì)，掌握 10G/25G 高速率光收發(fā)芯片設(shè)計(jì)、高質(zhì)量材料生長(zhǎng)、關(guān)鍵工藝制備、和封裝測(cè)試的核心技 術(shù)。公司具備年產(chǎn)芯片 7500 萬(wàn)顆、TO 7200 萬(wàn)只的生產(chǎn)能力，致力于成為世界一流的光芯 片企業(yè)，為全球光通信企業(yè)提供優(yōu)質(zhì)全系列光芯片。

武漢敏芯：國(guó)內(nèi)先進(jìn)的全系列光芯片供應(yīng)商

武漢敏芯：致力成為國(guó)內(nèi)光通信器件領(lǐng)域的頭部芯片供應(yīng)商。武漢敏芯半導(dǎo)體股份有限公 司成立于 2017 年 12 月，是一家從事半導(dǎo)體光電芯片研發(fā)、制造和銷售的高新技術(shù)企業(yè)。 產(chǎn)品涉及光通信、工業(yè)激光、傳感和消費(fèi)等領(lǐng)域。作為光通信領(lǐng)域國(guó)內(nèi)首家獨(dú)立的全系列 光芯片供應(yīng)商，公司主營(yíng)業(yè)務(wù)為 2.5G/10G/25G/50G 全系列激光器和探測(cè)器光芯片及封裝 類產(chǎn)品。

中科光芯：掌握完整的光芯片及器件全產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)線

創(chuàng)始人研發(fā)實(shí)力強(qiáng)，公司技術(shù)儲(chǔ)備豐富。福建中科光芯光電科技有限公司（簡(jiǎn)稱中科光芯）， 成立于 2011 年，由中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所課題組組長(zhǎng)、博士生導(dǎo)師，擁有二十多年半導(dǎo)體激光器研發(fā)及光電子集成制程平臺(tái)經(jīng)驗(yàn)的蘇輝博士創(chuàng)立。 產(chǎn)品線完整，長(zhǎng)期承擔(dān)國(guó)家項(xiàng)目。公司擁有完整的外延生長(zhǎng)、芯片微納加工及器件封裝產(chǎn) 業(yè)線，現(xiàn)有產(chǎn)品包括外延片、芯片、TO 器件、光器件、模塊等，是一家真正擁有獨(dú)立自主 知識(shí)產(chǎn)權(quán)的，能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)并量產(chǎn)光芯片和器件的高新技術(shù)企業(yè)。中科光芯還長(zhǎng)期承擔(dān)科 技部定向?qū)ｍ?xiàng)、科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、863 計(jì)劃和其他國(guó)家級(jí)項(xiàng)目，福建省重大科技專項(xiàng)、 企業(yè)橫向項(xiàng)目等，重點(diǎn)開(kāi)發(fā)高可靠性和高性能激光和探測(cè)器件芯片。

靈明光子：國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的光子探測(cè)芯片廠商，三大產(chǎn)線多元化布局

聚焦單光子探測(cè)器賽道，dToF 技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯。靈明光子創(chuàng)立于 2018 年，致力于單光子探 測(cè)器（SPAD）賽道，為手機(jī)、激光雷達(dá)、機(jī)器人、無(wú)人機(jī)、VR/AR 設(shè)備等應(yīng)用提供自主 研發(fā)的高性能 dToF 深度傳感器芯片。dToF（direct time-of-flight，直接測(cè)量飛行時(shí)間）直 接向測(cè)量物體發(fā)射光脈沖，測(cè)量反射光脈沖和發(fā)射光脈沖之間的時(shí)間間隔來(lái)計(jì)算待測(cè)物體 的距離。dToF 可以單點(diǎn)測(cè)距，也可以配合掃描或光學(xué)鏡頭進(jìn)行成像，為未來(lái)元宇宙中物理 世界和數(shù)字信息世界的實(shí)時(shí)交互填補(bǔ) 3D 智慧感知拼圖。 三大產(chǎn)品線針對(duì)性設(shè)計(jì)，核心技術(shù)壁壘較高。靈明光子 SPAD 產(chǎn)品三大產(chǎn)業(yè)線包括硅光倍 增管（SiPM）、有限點(diǎn) dToF 芯片及模組、單光子成像陣列（SPADIS）及 dToF 模組。公 司掌握國(guó)際領(lǐng)先的 SPAD 器件設(shè)計(jì)和工藝能力，基于波長(zhǎng) 905nm 處的單光子探測(cè)效率（PDE） 達(dá)到 25%，為世界紀(jì)錄級(jí)別，遠(yuǎn)超行業(yè)平均的 5%-18%，可以實(shí)現(xiàn)探測(cè)距離更遠(yuǎn)、功耗更 低、體積更小。同時(shí)，靈明光子也擁有國(guó)內(nèi)唯一、全球稀缺的成熟 3D 堆疊 dToF 芯片設(shè)計(jì) 和工藝能力，并已成功研發(fā)多款 3D 堆疊 SPADIS 芯片。

南京芯視界：深耕 dToF 領(lǐng)域，SPAD 技術(shù)領(lǐng)先

先進(jìn)的光電轉(zhuǎn)換器件設(shè)計(jì)及單光子檢測(cè)成像技術(shù)，在技術(shù)和實(shí)用性上處于領(lǐng)先地位。 visionICs（芯視界前身）于 2016 年在美國(guó)硅谷 Santa Clara 市成立，成立之初即開(kāi)始 dToF 研發(fā)，并堅(jiān)持走單光子直接 ToF 的技術(shù)路線。公司擁有芯片級(jí)的光電轉(zhuǎn)換器件設(shè)計(jì)和單光 子檢測(cè)成像技術(shù)，主營(yíng)基于單光子探測(cè)的一維和三維 ToF 傳感芯片。硅谷的海外研發(fā)機(jī)構(gòu) 為芯視界提供技術(shù)支撐。 單光子檢測(cè)方案顯著降低能耗。芯視界發(fā)布全球領(lǐng)先的基于單光子檢測(cè)的激光測(cè)距 ToF 芯 片，在低成本 CMOS 工藝上實(shí)現(xiàn)了高靈敏度、高分辨率單光子檢測(cè)陣列，集成了自主研發(fā) 的高精度測(cè)距電路和抗干擾數(shù)字算法。相比較于目前修改 CMOS 像素圖像傳感器而實(shí)現(xiàn)的 間接 ToF 三維測(cè)距，基于單光子像素（SPAD）陣列的直接 ToF 擁有超高的光電探測(cè)靈敏 度，實(shí)現(xiàn)低激光功率下的遠(yuǎn)距離探測(cè)，降低整體系統(tǒng)的功耗和成本。

阜時(shí)科技：掌握 SPAD 芯片核心技術(shù)，切入乘用車激光雷達(dá)供應(yīng)鏈

阜時(shí)科技 2017 年 11 月底成立于深圳，重點(diǎn)研發(fā)生物傳感及機(jī)器視覺(jué)系列芯片及配套算法 SDK，為手機(jī)集成商、方案商及終端品牌客戶提供高性能的系統(tǒng)級(jí)完整解決方案，致力于 推動(dòng)人機(jī)交互智能化升級(jí)。公司目前已積累積累了 SPAD、光學(xué)傳感和人臉識(shí)別三大產(chǎn)品線， 產(chǎn)品和技術(shù)已經(jīng)服務(wù)了 10 多個(gè)行業(yè)，為手機(jī)、IoT、自主移動(dòng)設(shè)備、汽車等終端提供芯片及完整的技術(shù)解決方案，旗下共有超過(guò) 50 款不同型號(hào)的六大類芯片產(chǎn)品。 服務(wù)配套完善，覆蓋一線廠商。公司一邊自主開(kāi)發(fā)有廣闊市場(chǎng)前景的、可實(shí)現(xiàn)商業(yè)價(jià)值的 芯片，一邊為一線品牌廠商定制芯片，且從調(diào)試、測(cè)試、算法驗(yàn)證到售后配套，均提供高 品質(zhì)的一條龍服務(wù)。具有完整的芯片設(shè)計(jì)、軟硬件支持、核心算法開(kāi)發(fā)等能力，已成功量產(chǎn)應(yīng)用于一線廠商。

縱慧芯光：深耕 VCSEL 芯片核心技術(shù)，把握車載激光雷達(dá)機(jī)遇

掌握自主知識(shí)產(chǎn)權(quán) VCSEL 芯片技術(shù)。縱慧芯光（Vertilite）成立于 2015 年，是一家創(chuàng)新型 的光電半導(dǎo)體企業(yè)，致力于為全球客戶提供高功率以及高頻率 VCSEL 解決方案，主要研發(fā) 生產(chǎn) VCSEL 芯片、器件及模組等產(chǎn)品。公司由來(lái)自業(yè)界的經(jīng)驗(yàn)豐富的科學(xué)家和工程師組成， 已成功發(fā)布了高性能產(chǎn)品，適用于 3D 傳感，光通信，工業(yè)自動(dòng)化，生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用，汽車應(yīng) 用，消費(fèi)電子和 LiDAR 解決方案的多樣化應(yīng)用。 研發(fā)實(shí)力領(lǐng)先，產(chǎn)品性能先進(jìn)。公司擁有卓越的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，世界頂尖的科技研發(fā)實(shí)力。公 司主要以研發(fā)生產(chǎn) VCSEL 芯片、器件及模組為主營(yíng)業(yè)務(wù)（650 到 1000 納米波段）。公司產(chǎn) 品性能已達(dá)到世界先進(jìn)水平，在國(guó)內(nèi)處于絕對(duì)領(lǐng)先地位。公司產(chǎn)品廣泛應(yīng)用在 3D 感知、虛 擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、自動(dòng)駕駛、生物醫(yī)療傳感器和高速光通信等領(lǐng)域，目前已與國(guó)內(nèi)頂尖的 手機(jī)終端廠商和模組廠商深度合作，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

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