炬光科技專題報告：高功率半導(dǎo)體激光器的龍頭切入車載激光雷達

炬光科技專題報告：高功率半導(dǎo)體激光器的龍頭，切入車載激光雷達1、產(chǎn)生光子+調(diào)控光子協(xié)同布局，元器件商向集成商華麗轉(zhuǎn)身隨著

“產(chǎn)生光子”和“調(diào)控光子”的技術(shù)能力逐步成熟，公司成為高功率半導(dǎo)體激

光器行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)。公司于

2007

年

9

月在西安成立，是激光行業(yè)上游龍頭企業(yè)。公

司以半導(dǎo)體激光器為起點，持續(xù)專注光子技術(shù)基礎(chǔ)科學(xué)的研發(fā)，并不斷向先進制造、

醫(yī)療健康等潛在應(yīng)用領(lǐng)域拓展。2008

年，公司首次推出半導(dǎo)體激光器產(chǎn)品，此后公

司持續(xù)投入在半導(dǎo)體激光器領(lǐng)域，不斷積累核心技術(shù)，并于

2015

年主導(dǎo)制定相關(guān)國

家標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)技術(shù)領(lǐng)先地位突出。2017

年，公司并購德國激光光學(xué)元器件、光子應(yīng)

用模塊和系統(tǒng)研發(fā)及生產(chǎn)商

LIMO，將自身“產(chǎn)生光子”的能力與

LIMO“調(diào)控光子”

的能力結(jié)合，進一步提升了在微光學(xué)領(lǐng)域的技術(shù)，實現(xiàn)了“產(chǎn)生光子”結(jié)合“調(diào)控光

子”的戰(zhàn)略布局，微光學(xué)技術(shù)不斷成長。2018

年

2

月，公司旗下德國

LIMO榮獲“光

電子行業(yè)奧斯卡”PrismAwards。憑借持續(xù)的技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新，公司持續(xù)為固體激光

器、光纖激光器生產(chǎn)企業(yè)和科研院所、光刻機核心部件生產(chǎn)商、激光雷達整機企業(yè)、

醫(yī)療美容設(shè)備、工業(yè)制造設(shè)備、半導(dǎo)體和平板顯示設(shè)備制造商等提供核心元器件及

應(yīng)用解決方案，產(chǎn)品逐步被應(yīng)用于先進制造、汽車應(yīng)用、醫(yī)療健康、科學(xué)研究、信息

技術(shù)等領(lǐng)域。1.1、

產(chǎn)生光子+調(diào)控光子協(xié)同布局，光子技術(shù)解決方案商水到渠成公司圍繞“產(chǎn)生光子、調(diào)控光子和提供光子技術(shù)應(yīng)用解決方案”建立了九項核心技

術(shù)，集成能力不斷提升，逐步由上游單一元器件供應(yīng)商向高度集成化的光子應(yīng)用模

塊供應(yīng)商和綜合技術(shù)解決方案提供商轉(zhuǎn)型。公司將“產(chǎn)生光子”和“調(diào)控光子”的技

術(shù)能力相結(jié)合，相繼開拓、完善了半導(dǎo)體激光元器件業(yè)務(wù)與激光光學(xué)元器件業(yè)務(wù)。其

主要產(chǎn)品包括開放式器件、光纖耦合模塊、醫(yī)療美容器件和模塊、工業(yè)應(yīng)用模塊、光

束準(zhǔn)直轉(zhuǎn)換系列產(chǎn)品等。其中，開放式器件是基于單個或多個激光二極管芯片封裝

而成，主要用于固體激光器泵浦，最終應(yīng)用于科學(xué)研究、工業(yè)加工和醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域

中。此外，公司自主研發(fā)的共晶鍵合技術(shù)、熱管理技術(shù)、界面材料與表面工程技術(shù)，

突破了高功率半導(dǎo)體激光元器件功率過高導(dǎo)致的散熱問題瓶頸，大幅提高了半導(dǎo)體

激光元器件的散熱能力，提升產(chǎn)品性能和可靠性，為公司產(chǎn)品拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域，獲得

客戶的廣泛認可。隨著“產(chǎn)生光子”和“調(diào)控光子”的技術(shù)能力逐漸成熟，并逐步實

現(xiàn)相應(yīng)的元器件規(guī)模生產(chǎn)、銷售，公司開始注重提升自身集成能力。公司逐步由上游元器件供應(yīng)商向中游光子應(yīng)用模組供應(yīng)商和綜合解決方案提供商轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)業(yè)務(wù)的

縱向一體化。在公司半導(dǎo)體激光、激光光學(xué)、汽車應(yīng)用和光學(xué)系統(tǒng)四大業(yè)務(wù)中，公司

產(chǎn)品以模塊、組件形式出現(xiàn)的頻率明顯提升。例如，汽車應(yīng)用業(yè)務(wù)相關(guān)產(chǎn)品中，公司

當(dāng)前生產(chǎn)的產(chǎn)品均結(jié)合了多項核心技術(shù)，以模組形式對外銷售。其中，激光雷達面光

源模組通過將光源和面光斑光束整形元器件集成，產(chǎn)生面光斑脈沖激光，可提供給

激光雷達整機廠商，用于其智能駕駛中短距激光雷達產(chǎn)品中。公司集成能力的提高，

增強了公司的多元化程度，產(chǎn)品的市場競爭能力也同步得以提升。根據(jù)公司公告，公

司車載應(yīng)用業(yè)務(wù)收入持續(xù)上漲，集成化的模組產(chǎn)品為公司帶來可觀收入。此外，通過

這一轉(zhuǎn)型，公司與產(chǎn)業(yè)鏈下游客戶聯(lián)系更為密切，更便于公司了解下游市場變化，高

效調(diào)整研發(fā)和生產(chǎn)節(jié)奏，進一步提升公司競爭優(yōu)勢。1.2、

高功率半導(dǎo)體激光器打破國外壟斷，“無銦技術(shù)”助力性能提升公司

120kW高功率半導(dǎo)體激光打破國外企業(yè)壟斷，“無銦化技術(shù)”助力量產(chǎn)，產(chǎn)品

性能同步大幅提升。半導(dǎo)體激光器是固體激光器、光纖激光器核心元器件，其性能直

接決定終端激光設(shè)備的質(zhì)量。隨著激光器應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，市場對于激光功率的要

求逐步提升，半導(dǎo)體激光元器件廠商與激光器廠商對于高功率激光器的研發(fā)需求進

一步擴大。公司成立伊始便專注于高功率半導(dǎo)體激光器的研發(fā)，在行業(yè)內(nèi)廣受認可，

牽頭承擔(dān)了多項國家重大科技項目與半導(dǎo)體激光器相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)制定項目。公司所

研發(fā)的

120kW半導(dǎo)體激光器，令我國成為繼美國和法國后第三個能夠制備百千瓦級

半導(dǎo)體激光器的國家，未來有望打破國外企業(yè)在此領(lǐng)域的壟斷，進一步提高我國半

導(dǎo)體激光行業(yè)實力。當(dāng)前，公司的高功率半導(dǎo)體激光產(chǎn)品被應(yīng)用于有“人造太陽”之

稱的國家慣性約束可控核聚變試驗裝置重大項目。在工藝設(shè)計、改進方面，公司從傳

統(tǒng)通用的高功率半導(dǎo)體激光器鍵合界面原材料金屬銦中尋找突破口，用金錫（AuSn）

合成材料代替金屬銦，創(chuàng)造性地使用“無銦化技術(shù)”。銦焊料具有熱疲勞，高電流下

易產(chǎn)生電遷移和電熱遷移等缺陷，影響半導(dǎo)體激光器的可靠性。公司通過在襯底材

料、絕緣材料間采用金錫焊料鍵合封裝，解決了由于銦的熱疲勞、電熱遷移和氧化導(dǎo)

致的高功率半導(dǎo)體激光器可靠性差和使用壽命短的瓶頸問題。公司所生產(chǎn)的激光器

疊陣中的每個巴條可在更高結(jié)溫、更高輸出功率下工作，整體體積也變得更為小巧，

封裝后重量僅為

2.3

克。公司還自主研發(fā)了制備金錫薄膜界面材料的工藝技術(shù)，實現(xiàn)

了批量生產(chǎn)。1.3、

微光學(xué)晶圓降本、光場勻化技術(shù)全球領(lǐng)先，應(yīng)用場景進一步拓寬公司于

2017

年

5

月收購

LIMO，獲其光子調(diào)控能力加持，技術(shù)協(xié)同性進一步提升。

LIMO公司成立于

1992

年，位于德國多特蒙德，是世界領(lǐng)先的微光學(xué)供應(yīng)商。在

25

年的企業(yè)發(fā)展歷程中，LIMO為各種類型的激光器提供折射微光學(xué)和光學(xué)整形系統(tǒng)，

確立了折射微光學(xué)領(lǐng)域的全球市場領(lǐng)導(dǎo)者地位。憑借將光學(xué)設(shè)計與激光系統(tǒng)和材料

加工技術(shù)相結(jié)合的核心競爭力，LIMO成為各行業(yè)專業(yè)激光解決方案重要且可靠的

提供商。2017

年

5

月

9

日，公司宣布完成對德國

LIMO的收購，正式將

LIMO的光

子調(diào)控技術(shù)納入自身技術(shù)體系，進一步增強了公司技術(shù)覆蓋領(lǐng)域的全面性程度。由

于光束質(zhì)量是目前限制高功率半導(dǎo)體激光器在市場上廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵因素之一，微

光學(xué)與光束整形技術(shù)可使激光發(fā)出的光子恰當(dāng)?shù)赜迷谛枰牡胤?，改善了光束質(zhì)量

問題。公司對

LIMO的收購，可有效地將自身半導(dǎo)體激光封裝技術(shù)與

LIMO擁有的

全球領(lǐng)先的微光學(xué)與光束整形技術(shù)相結(jié)合，發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)，為客戶提供高度定制的

激光解決方案，最大程度地開發(fā)半導(dǎo)體激光器的市場應(yīng)用潛力。1.3.1、

深耕激光光學(xué)多年，高精度、強穩(wěn)定的光子調(diào)控技術(shù)全球領(lǐng)先LIMO深耕激光光學(xué)多年，具有全球領(lǐng)先的光子調(diào)控技術(shù)，光束轉(zhuǎn)換系統(tǒng)有效提升

30%產(chǎn)能。LIMO納米級精度折射型微透鏡陣列（ROE）技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)在零維（點）、

一維（線）、二維（面）三個維度對多種類型激光光束的精準(zhǔn)整形和調(diào)控，以滿足不

同的應(yīng)用需求?；诖思夹g(shù)所形成的微光學(xué)產(chǎn)品，相較于其他衍射光學(xué)元件（DOE），

沒有零級衍射效應(yīng)，對光能量的利用率超

90%。與此同時，公司所生產(chǎn)的微光學(xué)產(chǎn)

品能夠在任意玻璃材料上實現(xiàn)二維甚至三維自由度的微米級、納米級結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)對

激光器的快軸準(zhǔn)直、慢軸壓縮、光束耦合等功能，大幅提升了激光光束質(zhì)量。此外，

光束轉(zhuǎn)換技術(shù)可將半導(dǎo)體激光器快慢軸兩個方向光束質(zhì)量極不對稱的光束轉(zhuǎn)換為兩

個方向具有基本相近光束質(zhì)量的光斑?；诖思夹g(shù)，LIMO自研了光束轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，可

將高斯剖面轉(zhuǎn)化為一條長達

1000mm，寬

30μm的線光斑，其亮度遠超于行業(yè)普遍使

用的寬

50μm以內(nèi)的光斑。在亮度得到大幅提升的同時，光束轉(zhuǎn)換系統(tǒng)也將產(chǎn)能提高

了

30%，同時顯著延長激光器使用壽命，提高處理速度，并可作為工具模塊直接靈

活改造制造商的生產(chǎn)系統(tǒng)。光場勻化技術(shù)等核心技術(shù)為公司研制光場勻化器、光束轉(zhuǎn)換器等激光光學(xué)產(chǎn)品奠定

基礎(chǔ)，激光光學(xué)產(chǎn)品關(guān)鍵參數(shù)顯著優(yōu)于同行業(yè)海外巨頭。光場勻化器是多項光學(xué)高

端設(shè)備如光刻機的重要核心器件，可將光刻機中準(zhǔn)分子激光器出射光束均勻地照射

在被加工處理的集成電路晶圓上。公司所研發(fā)的光場勻化器采用晶圓級同步結(jié)構(gòu)化

激光光學(xué)制造技術(shù)在微光學(xué)晶圓的上、下表面加工微納結(jié)構(gòu)，經(jīng)過幾何光學(xué)及物理

光學(xué)雙重設(shè)計考量，實現(xiàn)對激光光束的高度勻化，從而實現(xiàn)激光光束在半導(dǎo)體晶圓

表面的均勻曝光，確保光刻機能高精度完成半導(dǎo)體晶圓加工和集成電路芯片制造。

公司光場勻化器性能卓越，應(yīng)用于國內(nèi)主要光刻機研發(fā)項目和樣機中，進入

ASML、

臺積電等廠商的供應(yīng)鏈。據(jù)招股說明書，公司在光束轉(zhuǎn)換器、光場勻化器等多項關(guān)鍵

參數(shù)指標(biāo)內(nèi)顯著優(yōu)于多個國際巨頭公司。其中，公司基于光束轉(zhuǎn)換技術(shù)所生產(chǎn)的光

束轉(zhuǎn)換器，快軸剩余發(fā)射角不大于

6

毫弧度，同等

pitch下顯著低于瑞士

FISBA和

美國

EdmundOptics，具有優(yōu)于后兩者的光束轉(zhuǎn)換效果。此外，公司研制的固體激光

退火（SLA）紫外線光斑系統(tǒng)已于

2020

年交付第一臺樣機，未來有望打破美國相干

公司準(zhǔn)分子激光退火過去十年來在該領(lǐng)域的全球優(yōu)勢地位，成為柔性顯示行業(yè)低溫

多晶硅退火工藝的全新解決方案。未來，隨著公司逐步向中游拓展進程加快，公司產(chǎn)

品有望開拓更為廣泛的應(yīng)用場景。1.3.2、

12

英寸玻璃微光學(xué)晶圓全球唯一制造商，單位成本顯著下降Wafer-level核心技術(shù)助力公司成為

12

英寸玻璃微光學(xué)晶圓全球唯一制造商，高精

度玻璃微光學(xué)器件規(guī)模化應(yīng)用在即。公司通過晶圓級同步結(jié)構(gòu)化激光光學(xué)制造技術(shù)

（wafer-level）這一獨特加工工藝，實現(xiàn)一次成型最大

12

英寸（300mmx300mm）的

玻璃微光學(xué)晶圓，且同一晶圓上既可實現(xiàn)相同結(jié)構(gòu)，也可實現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)的微光學(xué)。此

外，這一技術(shù)令微光學(xué)結(jié)構(gòu)器件在晶圓上一次成形，單位時間內(nèi)可生產(chǎn)更大尺寸的

玻璃微光學(xué)晶圓，大幅提升了生產(chǎn)效率。憑借這一技術(shù)，公司成為了全球唯一能穩(wěn)定

批量生產(chǎn)

12

英寸玻璃微光學(xué)晶圓的供應(yīng)商，僅用一塊玻璃微光學(xué)晶圓即可生產(chǎn)

2.5

萬個標(biāo)準(zhǔn)尺寸的高精度

FAC透鏡。與此同時，12

英寸玻璃微光學(xué)晶圓的量產(chǎn)使玻璃

微光學(xué)器件的成本大幅降低，第一次接近低成本的高分子光學(xué)器件，使得高精度的

玻璃微光學(xué)器件能夠在對價格敏感的領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用。2、材料加工與光刻需求持續(xù)擴張，車載傳感器潛力亟待開拓激光器是大量光學(xué)材料和元器件組成的綜合系統(tǒng)，居于整個激光產(chǎn)業(yè)鏈的核心中樞

位置，主要由光學(xué)系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和機械機構(gòu)四個部分組成，其中光學(xué)系

統(tǒng)主要由泵浦源（激勵源）、增益介質(zhì)（工作物質(zhì)）和諧振腔等光學(xué)器件材料組成。

光子通過吸收了泵浦源能量的增益介質(zhì)而產(chǎn)生，在光學(xué)諧振腔內(nèi)不斷反射，往復(fù)運

動，從而不斷放大，最終通過反射鏡射出激光，形成激光束。激光器的性能往往直接

決定激光設(shè)備輸出光束的質(zhì)量和功率，是下游激光設(shè)備的核心部件。全球激光器行業(yè)有望持續(xù)受益于下游激光設(shè)備規(guī)模增長，材料加工與光刻仍是最大

應(yīng)用領(lǐng)域，儀表與傳感器行業(yè)規(guī)模增速可觀，隨著高功率半導(dǎo)體激光元器件國產(chǎn)替

代進程加快，國產(chǎn)廠商迎來發(fā)展良機。激光設(shè)備對于推動我國經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級具有不

可替代的作用，市場需求廣闊。作為激光設(shè)備必不可少的激光元器件，激光器行業(yè)將

持續(xù)受益。據(jù)

LaserFocusWorld數(shù)據(jù)，2015

年至

2020

年，全球激光器銷售收入由

97.1

億美元增長至

160.1

億美元，CAGR為

10.52%。預(yù)計

2021

年該市場規(guī)模將達到

184.8

億美元，同比增長率約為

15%。當(dāng)前，我國低、中功率激光核心元器件已基本

完成國產(chǎn)替代，高功率半導(dǎo)體激光器核心元器件國產(chǎn)替代未來可期。國內(nèi)激光廠商

已掌握大部分器件制造技術(shù)，但部分核心器件如高功率半導(dǎo)體激光芯片等仍依賴進

口。而國外激光器龍頭企業(yè)，例如美國相干公司、美國

IPG光電、美國

nLight和法

國

Lumibird等，則依靠全產(chǎn)業(yè)鏈整合實現(xiàn)產(chǎn)品低成本、高性能及高穩(wěn)定性。根據(jù)

LaserFocusWorld數(shù)據(jù)，2019

年全球激光器應(yīng)用領(lǐng)域中，材料加工與光刻是全球激光主要

應(yīng)用市場，占比

40.94%；其余應(yīng)用領(lǐng)域中，儀表和傳感器行業(yè)內(nèi)激光器市場規(guī)模增

速較快，由

2016

年

6.15

億美元增至

14.41

億美元，CAGR約為

23.72%，較其他行業(yè)

領(lǐng)先。近年來，隨著激光雷達、3D傳感、生物醫(yī)學(xué)儀器等細分行業(yè)的快速發(fā)展，儀

表和傳感器市場規(guī)模有望進一步擴大，從而拉動激光器元器件及相關(guān)光學(xué)應(yīng)用模組

與解決方案的市場需求增長。2.1、

光纖激光器占比持續(xù)提升，光刻是激光器最高端應(yīng)用場景材料加工與光刻行業(yè)是激光器下游應(yīng)用領(lǐng)域中規(guī)模最大的行業(yè)，光纖激光器占比持

續(xù)提升。材料加工與光刻行業(yè)所涉及的激光器主要為工業(yè)激光器，包括用于所有類

型金屬加工（焊接、切割、退火、鉆孔）的激光器；用于半導(dǎo)體和微電子制造（光刻、

刻劃、缺陷修復(fù)、鉆孔）的激光器；用于所有材料打標(biāo)的激光器；以及用于其他材料

加工（切割和焊接有機物、快速成型、微加工和光柵制造）的激光器等。2016

年至

2019

年，全球材料加工與光刻行業(yè)內(nèi)激光器的市場規(guī)模從

49.49

億美元增長至

61.42

億美元。穩(wěn)定、高精準(zhǔn)的光源控制與光場勻化技術(shù)將直接影響光刻機性能，在芯片制造中起

重要作用。芯片制造流程復(fù)雜，主要有芯片設(shè)計、晶片制作、封裝制作、成本測試等

環(huán)節(jié)。芯片的原料是晶圓，成分是從石英砂鐘所精煉而得的硅，通常需要提純至

99.999％的純度。隨后這些純硅將會被打造成硅棒，成為制造集成電路的石英半導(dǎo)體

材料，將其切片就成為了芯片制作具體需要的晶圓。晶圓越薄，生產(chǎn)的成本越低，但

對工藝的要求也隨之提升。晶圓經(jīng)過切割、拋光等一系列工藝流程后，就進入了前道

程序，光刻是其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。光刻是將掩膜板上的圖形轉(zhuǎn)移到涂有光致抗蝕劑（或

稱光刻膠）的硅片上，通過一系列生產(chǎn)步驟將硅片表面薄膜的特定部分除去的一種

圖形轉(zhuǎn)移技術(shù)。在實際工藝內(nèi)，一個芯片需要經(jīng)歷幾十次的光刻才能完成。據(jù)晶瑞科

技招股書，光刻是芯片制造的核心，其成本占據(jù)了整體加工成本的

30%，耗費時間

約占整體加工時間的

40%-60%。作為此步驟的關(guān)鍵設(shè)備，光刻機也成為了芯片制造

最為重要的設(shè)備之一，同時也是當(dāng)前國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)最受限制的上游核心設(shè)備。

高端光刻機制造難度較大，當(dāng)前全球僅有四家公司有能力提供，其中炬光科技所供

貨的荷蘭

ASML公司是規(guī)模最大、技術(shù)最先進的光刻機設(shè)備制造商。由于芯片精度

與光源的效率、光線穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性高度相關(guān)，且此類依靠經(jīng)驗累積而成的技術(shù)壁

壘較高，因此炬光科技憑借先進的光線調(diào)控、光場勻化技術(shù)在芯片光刻環(huán)節(jié)技術(shù)領(lǐng)

先優(yōu)勢顯著、壁壘高企。2.2、

車載激光雷達前裝量產(chǎn)元年已至，激光發(fā)射模組居關(guān)鍵地位智能化正接替電動化成為汽車下一階段的發(fā)展方向，配備先進傳感器的高階自動駕

駛更是國內(nèi)自主廠商借助智能化彎道超車的重點。其中，激光雷達因其探測距離遠、

探測精度高、響應(yīng)速度快、受環(huán)境干擾影響較少及可近似全天候工作等優(yōu)勢，成為大

部分整車廠迫切想提高汽車智能駕駛水平的主流選擇。激光雷達技術(shù)路線多樣，主

要包括以

Velodyne為代表的機械式激光雷達，以

Luminar、法雷奧、大疆、華為等代

表的半固態(tài)式激光雷達，以及性能優(yōu)越但技術(shù)仍處瓶頸期的固態(tài)激光雷達。與特斯

拉等領(lǐng)先廠商相比，在軟件和算法落后的背景下，其他整車廠商更傾向于選擇激光

雷達+高精度地圖作為

L3

級別自動駕駛的解決方案。隨著華為、大疆等跨界玩家的

入局，在大幅提升激光雷達性能的同時，有效將成本降低至萬元以內(nèi)，整車廠激光雷

達前裝意愿大幅提升，我們預(yù)計

2021

年將是車載激光雷達前裝上車元年，規(guī)?；?/p>

產(chǎn)的拐點即將到來。激光雷達主要分為激光發(fā)射模塊、掃描系統(tǒng)、接收模塊及信息處理四個部分，發(fā)射

及接收模塊成本占比高達

60%。發(fā)射模塊包括激勵源、激光器、光束控制器與發(fā)射

光學(xué)系統(tǒng)；掃描系統(tǒng)通過旋轉(zhuǎn)電機、掃描鏡、準(zhǔn)直鏡頭與窄帶濾光片等形式實現(xiàn)改變

激光束的空間投射方向的功能（Flash激光雷達方案不包括掃描方案）；接收模塊則主

要為光電探測器；后端信息處理部分則與放大器、FPGA（主控單元）芯片、模擬芯片密不可分，其主要實現(xiàn)對激光發(fā)射模塊、接收模塊和掃描模塊的控制以及數(shù)據(jù)處

理和傳輸。據(jù)汽車之心，發(fā)射、接收模塊占據(jù)激光雷達成本的

60%左右。發(fā)射模塊

中所需要的微光學(xué)器件包括激光器準(zhǔn)直元器件、耦合元器件、光束形態(tài)轉(zhuǎn)換元器件、

光場勻化擴束器等。這些器件的性能將直接影響激光光源的形成、激光雷達光束探

測距離、分辨率、均勻度，是整個發(fā)射模塊的技術(shù)關(guān)鍵。其中，激光器作為車載激光雷達發(fā)射系統(tǒng)的核心器件之一，正由

EEL向

VCSEL演

進。激光器的選擇需綜合考慮實際應(yīng)用環(huán)境、技術(shù)方案、性能需求以及成本需求。目

前常見的激光器主要包括半導(dǎo)體邊發(fā)射激光器（EEL）、半導(dǎo)體垂直腔面發(fā)射激光器

（VCSEL）以及光纖激光器等。EEL作為光源具有高發(fā)光功率密度的優(yōu)勢，但

EEL激光器發(fā)光面位于半導(dǎo)體晶圓的側(cè)面，生產(chǎn)中需進行切割、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與電路板整合。與此同時，每顆激光器需

獨立手工裝調(diào)，對產(chǎn)線工人的手工裝調(diào)技術(shù)依賴性較大，生產(chǎn)成本高且一致性難以

保障。有別于

EEL，VCSEL的光源發(fā)射方向與芯片垂直，一方面使得其可直接在晶

圓上進行光斑測試，測試成本較

EEL更低，另一方面

VCSEL大多采用直接調(diào)制，

腔長短、集成難度低，在傳感領(lǐng)域的性能及量產(chǎn)能力都更為突出。近年來，國內(nèi)外多

家

VCSEL激光器公司紛紛開發(fā)多層結(jié)

VCSEL激光器，據(jù)禾賽科技招股書，多層結(jié)

VCSEL激光器將發(fā)光功率密度提升了

5~10

倍。未來，VCSEL有望逐漸取代

EEL成

為主流激光元器件。ADAS、無人駕駛成為激光雷達下游主要應(yīng)用場景，激光雷達市場空間廣闊。激光雷

達下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，主要可分為無人駕駛、高階輔助駕駛、服務(wù)機器人和車聯(lián)網(wǎng)行

業(yè)。隨著激光雷達在車載領(lǐng)域的推進，針對測試與高精地圖測繪領(lǐng)域的激光雷達市

場將迎來頂峰，乘用車前裝量產(chǎn)成為未來主要發(fā)展方向。據(jù)

Frost&Sullivan預(yù)測，

2025

年高級輔助駕駛、無人駕駛、車聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)機器人領(lǐng)域分別占激光雷達市場總

規(guī)模的

34.64%、26.30%、33.81%和

5.26%。2025

年全球激光雷達市場規(guī)模將達

135.4

億美元（折合人民幣近

1000

億元），2019-2025

年

CAGR為

64.5%。與此同時，據(jù)我

們測算，2025

年國內(nèi)面向

L3

及以上的前裝高線束車載激光雷達市場規(guī)模將超

100

億

元?？紤]到高階自動駕駛滲透率仍然較低，且無人機、車聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的應(yīng)用需求有望

隨激光雷達成本下降而持續(xù)釋放，預(yù)計未來我國激光雷達市場將超千億。2.3、

DMS增長潛力可觀，VCSEL性能優(yōu)勢突出有望成為主流方案DMS（DriverMonitorSystem，駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)）可以實現(xiàn)對駕駛員的駕駛疲勞、分

心以及其他危險行為的檢測。當(dāng)檢測到駕駛員的注意力無法保持在駕駛行為上時，DMS會及時對駕駛員做出提醒。汽車智能化趨勢下，車輛行駛過程的安全性愈發(fā)受

到車企及終端消費者的關(guān)注。VCSEL具有光束集中，光斑對稱等特點，性能優(yōu)勢顯著，正在

2D和

3D傳感器方

案中逐步推廣，其規(guī)模有望隨

DMS滲透率不斷提升而擴大。DMS通過部署在方向

盤、轉(zhuǎn)儀表盤或

A柱等位置的光學(xué)攝像頭、紅外攝像頭等，主動獲取駕駛員的眼部

狀態(tài)、頭部姿態(tài)、打哈欠、打電話、抽煙等行為的圖像或視頻信息，并利用深度學(xué)習(xí)

算法對獲取的信息進行分析，判斷駕駛員當(dāng)前所處狀態(tài)，實現(xiàn)駕駛員監(jiān)測的目的。當(dāng)

前，可為

DMS攝像頭提供

800-1000nm波段的近紅外光源主要有三種，即紅外

LED、

紅外

LD-EEL和

VCSEL。其中，紅外

LED因成本低廉、便于安裝、產(chǎn)業(yè)成熟度高而

成為當(dāng)前的主流方案。但

LED沒有諧振腔，光束發(fā)散，必須輸入更多的電流來克服

損失，因此功耗較高。與此同時，LED分辨率也因其不能快速調(diào)制而受到限制。車

企和供應(yīng)商不斷探索新的光源技術(shù)。相比于紅外

LED和

EEL，VCSEL的出射光更

集中、光斑更對稱，在溫度漂移和腔面反射率上也更占優(yōu)勢，VCSEL還能夠?qū)崿F(xiàn)二

維陣列。目前光源供應(yīng)商們正在研發(fā)車規(guī)級的

VCSEL光源技術(shù)，未來有望逐步獲得

推廣。據(jù)佐思汽研數(shù)據(jù)，2019

年我國主動

DMS系統(tǒng)的乘用車新車安裝量為

10,170

套，同比增長

174％，而

2020

第一季度安裝量則達到了

5,137

套，同比增長

360%，

增長潛力可觀。而據(jù)

Yole咨詢預(yù)測數(shù)據(jù)，從

2022

年開始，3D感知的

DMS系統(tǒng)開

始裝車，到

2024

年

3D攝像頭將迎來快速增長期。預(yù)計新車市場中

DMS搭載量將

從

2020

年的

450

萬套，增長至

2025

年的

5760

萬套，其中

2D攝像頭方案占

80%，

3D攝像頭方案占據(jù)

20%。3、元器件銷售收入穩(wěn)定增長，模塊化集成再添成長動力3.1、

半導(dǎo)體激光集成模組銷售增長，光刻產(chǎn)品有望成新收入增長點公司“產(chǎn)生光子”和“調(diào)控光子”的技術(shù)能力日益精進，為其元器件、模組的生產(chǎn)、

銷售奠定堅實基礎(chǔ)，半導(dǎo)體激光集成化模塊訂單有望持續(xù)增長?；凇肮庾討?yīng)用解

決方案”理念，公司不斷強化旗下產(chǎn)品的競爭力，開放式器件、光纖耦合模塊、醫(yī)療

美容器件和模塊等主要細分產(chǎn)品線內(nèi)均取得持續(xù)的業(yè)績增長。在集成化模塊方面，

公司Vsilk系列專業(yè)用激光脫毛模塊、Fariy系列專業(yè)用激光無創(chuàng)溶脂模塊產(chǎn)品自2018

年起開始獲得量產(chǎn)，獲以全球知名醫(yī)療美容設(shè)備公司以色列飛頓為首的一眾國內(nèi)外重要客戶青睞，訂單持續(xù)增長，收入相應(yīng)增加。隨著公司集成能力進一步提升，以及

下游客戶規(guī)模不斷擴大，公司產(chǎn)品收入有望持續(xù)提升，由此形成的規(guī)模效應(yīng)將進一

步降低單位成本，提升公司利潤水平。2017

年至

2020

年，公司半導(dǎo)體激光業(yè)務(wù)主營

業(yè)務(wù)收入分別為

16,133.25

萬元、21,535.86

萬元、21,249.32

萬元和

9,545.96

萬元，

占主營業(yè)務(wù)收入的比重分別為

62.45%、61.34%、64.53%和

36.58%。與此同時，公司

持續(xù)投資、拓展高潛力新興業(yè)務(wù)，旗下預(yù)制金錫薄膜陶瓷熱沉產(chǎn)品開始獲得國內(nèi)外

光纖激光器廠商批量訂單，將成為公司半導(dǎo)體激光業(yè)務(wù)未來新的業(yè)務(wù)增長點。在各

類激光器中，半導(dǎo)體激光器擁有最佳的能量轉(zhuǎn)化效率，同時還擁有體積小、壽命長的

優(yōu)勢。隨著光束整形技術(shù)的不斷發(fā)展、半導(dǎo)體激光技術(shù)在功率、效率、亮度、調(diào)制速

率等方面的不斷突破，原本局限半導(dǎo)體激光器應(yīng)用范圍的光束質(zhì)量得以大幅提升，

使得半導(dǎo)體激光器可被直接應(yīng)用于激光設(shè)備的領(lǐng)域進一步擴大。公司光束準(zhǔn)直轉(zhuǎn)換系列產(chǎn)品收入規(guī)模持續(xù)擴張，光刻機用光場勻化器已進入荷蘭

ASML供應(yīng)鏈，有望成新收入增長點。公司激光光學(xué)業(yè)務(wù)收入主要系銷售激光光學(xué)

相關(guān)產(chǎn)品的收入，主要包括光束準(zhǔn)直轉(zhuǎn)換系列、光場勻化器等相關(guān)產(chǎn)品。2017

年至

2020Q3，公司銷售激光光學(xué)相關(guān)產(chǎn)品收入分別為

6,890.19

萬元、11,018.21

萬元、

9,407.12

萬元和

13,661.25

萬元，占主營業(yè)務(wù)收入的比重分別為

26.67%、31.38%、

28.57%和

52.34%。公司該部分業(yè)務(wù)收入持續(xù)增長主要受益于高速發(fā)展的光纖激光器

市場。盡管光纖激光器企業(yè)通常使用自產(chǎn)泵浦源，但公司通過與此類企業(yè)的深入合

作，為其提供光束準(zhǔn)直轉(zhuǎn)換系列產(chǎn)品，相應(yīng)地擴大了該業(yè)務(wù)的收入規(guī)模。隨著光纖激

光器市場進一步擴大，公司光束準(zhǔn)直轉(zhuǎn)換系列產(chǎn)品銷售收入有望提升。與此同時，公

司現(xiàn)已進入了全球最大光刻機生產(chǎn)商荷蘭

ASML的供應(yīng)鏈，為其上游供應(yīng)商提供光

刻機用光場勻化器，屬光刻機關(guān)鍵零部件，對芯片制造有著較為重要的意義。憑借晶

圓級同步結(jié)構(gòu)化激光光學(xué)制造技術(shù)與光場勻化技術(shù)，公司在實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)的同時，

還有效地降低生產(chǎn)成本，提升產(chǎn)品性能。預(yù)計在很長一段時間內(nèi)，芯片需求仍將處于

高位，公司有望持續(xù)受益，收入、毛利率將同步提升。根據(jù)公司公告，2017

年至

2020

年，公司半導(dǎo)體激光業(yè)務(wù)與激光光學(xué)業(yè)務(wù)毛利率總體呈上升趨勢。公司于

2019

年完

成對子公司

LIMO的并購整合，凸顯了協(xié)同效應(yīng)，激光光學(xué)業(yè)務(wù)毛利率獲得顯著提

升。未來，隨著公司技術(shù)持續(xù)發(fā)展、生產(chǎn)工藝提升，產(chǎn)品良率有望持續(xù)上升，相關(guān)產(chǎn)

品毛利率將得到進一步提升。3.2、

激光雷達發(fā)射模塊方案商，獲多方合作加速車載業(yè)務(wù)發(fā)展公司汽車應(yīng)用相關(guān)產(chǎn)品與服務(wù)可劃分為三個層次，即微光學(xué)元器件、發(fā)射端光源模

塊、組裝制造服務(wù)和解決方案。其中，作為微光學(xué)元器件供應(yīng)商，公司為包括激光雷

達在內(nèi)的多種汽車應(yīng)用行業(yè)提供獨特的微光學(xué)元器件；作為光源模塊和模組供應(yīng)商，

公司為汽車行業(yè)多家客戶和合作伙伴提供基于

EEL、VCSEL等光源技術(shù)的模組，主

要包括應(yīng)用于半固態(tài)線掃描式激光雷達技術(shù)路線的線光斑光源模組和應(yīng)用于

Flash固態(tài)激光雷達技術(shù)路線的面光斑光源模組；作為解決方案和服務(wù)提供商，公司為客

戶提供激光雷達發(fā)射端光源模塊、激光雷達整機的批量組裝制造服務(wù)等。3.2.1、

固體激光雷達發(fā)射模塊規(guī)?；慨a(chǎn)，華為入股加速激光雷達業(yè)務(wù)騰飛基于產(chǎn)生光子、調(diào)控光子的技術(shù)，公司積極向中游拓展，緊跟汽車智能化發(fā)展趨勢，

切入車載激光雷達供應(yīng)鏈。在半導(dǎo)體激光業(yè)務(wù)與激光光學(xué)業(yè)務(wù)屢獲技術(shù)突破，為公

司帶來穩(wěn)步增長收入的同時，公司緊跟智能汽車發(fā)展潮流，把握市場機會，積極布局

汽車業(yè)務(wù)。與激光上游產(chǎn)業(yè)不同，中游行業(yè)多提供光子應(yīng)用模塊與系統(tǒng)性的解決方

案。2017

年，公司正式確認將以激光雷達應(yīng)用為主的汽車應(yīng)用市場作為未來戰(zhàn)略市

場方向?；诠粳F(xiàn)有半導(dǎo)體激光器和微光學(xué)領(lǐng)域的多年技術(shù)與產(chǎn)品積累，公司積

極開展面向智能駕駛激光雷達、智能座艙內(nèi)駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)等汽車創(chuàng)新應(yīng)用場景的

車規(guī)級核心技術(shù)研發(fā)，現(xiàn)已通過

IATF16949

質(zhì)量管理體系認證、德國汽車工業(yè)協(xié)會

VDA6.3

過程審核，擁有車規(guī)級激光雷達發(fā)射模組設(shè)計、開發(fā)、可靠性驗證、批量生

產(chǎn)等核心能力。自

2016

年起，公司開始研發(fā)高峰值功率固態(tài)激光雷達光源模塊，并

于

2019

年獲得批量供應(yīng)合同。2020

年，公司已完成自動化產(chǎn)線建設(shè)、產(chǎn)品可靠性驗

證等開發(fā)工作，產(chǎn)品進入量產(chǎn)爬坡和交付階段。項目落成后，公司將成為行業(yè)內(nèi)首次

實現(xiàn)固體激光雷達發(fā)射模塊規(guī)模化量產(chǎn)的供應(yīng)商。Flash面光源激光模塊

AL01

產(chǎn)品

系列是公司典型產(chǎn)品，擁有高峰值功率、大視場角、高集成度、車規(guī)級可靠性等獨特

優(yōu)勢，其峰值功率可達百千瓦至兆瓦級，是

Flash汽車激光雷達系統(tǒng)的核心組件。公

司在汽車應(yīng)用行業(yè)的積極進展，也吸引了于近年來在智能汽車領(lǐng)域動作頻頻的華為。

2020

年

9

月，華為控股的哈勃投資以

5,000

萬元認購公司增發(fā)的

200

萬股股份。華為智能汽車業(yè)務(wù)加速擴張，入股公司后有望助力公司激光雷達業(yè)務(wù)騰飛。依托其

深厚的

ICT技術(shù)儲備，華為近年來智能汽車業(yè)務(wù)加速擴張，已經(jīng)從業(yè)務(wù)探索期（2013-

2015）、合作研發(fā)期（2016-2019）逐步走向產(chǎn)品落地階段（2019-至今）。2020

年，華

為攜車載三大計算平臺

CDC、MDC、VDC，鴻蒙操作系統(tǒng)、AR-HUD、激光雷達、

七合一電驅(qū)動系統(tǒng)、TMS、云服務(wù)

Octopus等多款產(chǎn)品以智能汽車增量供應(yīng)商身份亮

相上海車展，將汽車業(yè)務(wù)上升至戰(zhàn)略地位。華為自

2016

年開始研發(fā)激光雷達，2021

年華為宣布其車規(guī)級激光雷達率先搭載于北汽

ARCFOX極狐

HBT。華為所發(fā)布的

96

線中長距激光雷達，不僅在性能上較行業(yè)內(nèi)其他激光雷達有了大幅的提升，生產(chǎn)

成本也從數(shù)萬美元降低至

1000

美元以下，引領(lǐng)了激光雷達行業(yè)降本增效的趨勢。當(dāng)

前，華為以

Tier1

供應(yīng)商的身份，與包括北汽、長安、廣汽在內(nèi)的多家車企達成合作，

推動智能汽車行業(yè)發(fā)展。華為以激光雷達

Tier1

身份向公司投資，有利于公司進一步

深入激光雷達市場，擴大激光雷達相關(guān)元器件產(chǎn)品業(yè)務(wù)規(guī)模。3.2.2、

切入

Velodyne等

Robotaxi產(chǎn)品供應(yīng)鏈，激光雷達業(yè)務(wù)再下一城憑借在激光雷達領(lǐng)域的技術(shù)積累與量產(chǎn)能力，公司與

VelodyneLiDAR、Luminar、

福特

ArgoAI等達成合作協(xié)議，產(chǎn)品將應(yīng)用于多個

Robotaxi產(chǎn)品。截至

2020

年

9

月

末，公司已與北美、歐洲、亞洲多家知名企業(yè)達成合作意向或建立合作項目，包括美

國納斯達克激光雷達上市公司

VelodyneLiDAR、Luminar、福特旗下知名無人駕駛公

司

ArgoAI等。截至

2020

年

10

月末，公司已交付超過

5,000

套激光雷達應(yīng)用產(chǎn)品。

在公司合作客戶中，Velodyne是美國老牌激光雷達廠商，為生產(chǎn)機械式激光雷達的

代表企業(yè)，其旗下產(chǎn)品包括

32

線激光雷達

HDL-32E、64

線激光雷達

HDL-64E等。近年來，隨著激光雷達固態(tài)化趨勢逐漸成為行業(yè)熱度較高的話題，Velodyne亦布局

固態(tài)激光雷達，并于

2020

年

11

月發(fā)布了最新款固態(tài)激光雷達

VelarrayH800，突破

性地采用了自有專利微型激光雷達陣列架構(gòu)（micro-lidararrayarchitecture,

MLA），

專門針對汽車級性能而設(shè)計。據(jù)

Velodyne官網(wǎng)顯示，VelarrayH800

結(jié)構(gòu)緊湊，同時

具有高達

200

米的遠距離感知和廣闊的視場，專為高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）和自

動駕駛的安全導(dǎo)航和防碰撞應(yīng)用而設(shè)計。2021

年

2

月，Velodyne宣布與北京主線科

技達成戰(zhàn)略合作，將共同開發(fā)下一代自主重卡，并確認將搭載

VelarrayH800

傳感器，

有望加速無人駕駛卡車在中國物流市場的商業(yè)化進程。相比

Velodyne，Luminar則為

激光雷達領(lǐng)域的后起之秀。作為全球

1550

納米固態(tài)激光雷達領(lǐng)域的領(lǐng)軍者，Luminar在乘用車和

Robotaxi領(lǐng)域都吸引了較多客戶，其首先與沃爾沃汽車正式簽署多年供

應(yīng)協(xié)議，約定將在其

2022

年上市的汽車自動駕駛系統(tǒng)中使用激光雷達傳感器。2021

年

3

月，Luminar又與上汽集團達成合作，后者計劃在其新款

R品牌汽車上安裝

Luminar的激光雷達傳感器和軟件。同年

5

月，Luminar與小馬智行聯(lián)合發(fā)布一體式

自動駕駛傳感系統(tǒng)，搭載

Iris系列激光雷達，實現(xiàn)

360°全方位多傳感器融合方案，

賦能

Robotaxi。激光雷達在

Robotaxi領(lǐng)域的逐步放量，有望推動公司激光雷達相關(guān)

產(chǎn)品銷售規(guī)模，進一步提升公司營收。公司緊扣汽車配置

DMS的市場需求，集成了車規(guī)級

VCSEL芯片，已向歐洲、亞太

地區(qū)多家客戶送樣，后續(xù)將進入量產(chǎn)階段。在近幾年歐洲和國內(nèi)的法律法規(guī)的要求

和牽引下，DMS已經(jīng)逐漸成為商用車和乘用車的主流配置，滲透