光芯片行業(yè)深度研究：光電子產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化的下一站

光芯片行業(yè)深度研究：光電子產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化的下一站光芯片：光電子領(lǐng)域核心器件，國產(chǎn)替代正當(dāng)時光電子產(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（國內(nèi)簡稱光芯片）是全球半導(dǎo)體行業(yè)的一個重要細(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)生光電信號轉(zhuǎn)化，可分為有源光芯片、無源光芯片兩類，有源光芯片可進一步細(xì)分為發(fā)射芯片與接收芯片；無源光芯片主要包括光開關(guān)芯片、光分束器芯片等。本篇報告中我們重點討論激光芯片、光子探測芯片等有源光芯片的產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢、市場空間以及國產(chǎn)化機遇。全球光電子器件市場規(guī)模持續(xù)增長，2025年市場規(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、手機人臉識別用VCSEL等成熟應(yīng)用，以及車用激光雷達和硅光芯片等未來有望實現(xiàn)爆發(fā)性增長的新領(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等新興領(lǐng)域的拓展，光芯片市場規(guī)模有望持續(xù)增長。根據(jù)Gartner數(shù)據(jù)，2021年全球光芯片（含CCD、CIS、LED、光子探測器、光耦合器、激光芯片等）市場規(guī)模達414億美元，預(yù)計2025年市場規(guī)模有望達561億美元，對應(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、照明等領(lǐng)域，下游市場不斷拓展。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，分別實現(xiàn)了電信號向光信號、光信號向電信號的轉(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)實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)提供能源來源；消費領(lǐng)域中，光芯片已廣泛用于3D傳感（手機、汽車）等場景，以車載激光雷達為例，光芯片是發(fā)射端、接收端核心元件，決定著激光雷達的探測距離、分辨率等多個關(guān)鍵性能；照明領(lǐng)域方面，具體產(chǎn)品形態(tài)主要為LED等。進口替代星辰大海，國產(chǎn)化漸次突破光模塊、激光器、激光雷達等中下游環(huán)節(jié)國產(chǎn)化順利，帶動上游光芯片國產(chǎn)替代進程光模塊、光纖激光器、激光雷達等產(chǎn)業(yè)鏈中下游環(huán)節(jié)國產(chǎn)化進展順利。目前我國光模塊、光纖激光器、激光雷達等下游細(xì)分領(lǐng)域已具備較強競爭實力，推動相關(guān)領(lǐng)域國產(chǎn)化進展持續(xù)邁進。光模塊方面，根據(jù)Lightcounting于2022年5月發(fā)布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2021年全球前十大光模塊廠商，中國廠商占據(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)出十年以來國產(chǎn)光模塊廠商競爭實力及市場地位的快速提升；光纖激光器方面，根據(jù)由中國科學(xué)院武漢文獻情報中心牽頭編寫的《2022中國激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告》，國內(nèi)市場前三大光纖激光器廠商中，IPG市場份額由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、凱普林等國產(chǎn)品牌市場份額也進入前列，國產(chǎn)替代步伐持續(xù)邁進；激光雷達方面，國內(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)域激光雷達應(yīng)用報告》，截至2021年9月，在全球公開的29個設(shè)計中標(biāo)（designwin）中，中國廠商共有7項激光雷達設(shè)計方案，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，合計占全球方案總數(shù)的23%，是全球激光雷達市場重要參與者。光芯片部分細(xì)分市場已處于國產(chǎn)化加速滲透階段在中下游的激光器及相關(guān)設(shè)備國產(chǎn)化進展持續(xù)推進背景下，光芯片作為上游核心元器件是我國光電子領(lǐng)域國產(chǎn)化下一階段亟需突破的重點環(huán)節(jié)。從國產(chǎn)化進展來看，當(dāng)前我國高功率激光芯片、部分高速率激光芯片（10G、25G等）等已處于國產(chǎn)化加速突破階段；而光探測芯片、25G以上高速率激光芯片仍處于進口替代早期階段，未來國產(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、外延生長、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-代工-封測產(chǎn)業(yè)鏈。海外頭部光芯片廠商如II-IV、Lumentum等多采用IDM（IntegratedDeviceManufacture，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，特色工藝的競爭能力更加綜合，包括工藝、產(chǎn)品、服務(wù)、平臺等多個維度。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模式可以擁有單獨生產(chǎn)光芯片的能力，實現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)協(xié)同優(yōu)化，滿足客戶多樣化需求。IDM廠商具有較強的橫向產(chǎn)品擴張能力。各類有源、無源芯片核心工藝均包括外延生長、光刻、刻蝕、鍍膜等環(huán)節(jié)，根據(jù)長光華芯《4月28日投資者關(guān)系活動記錄表》，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進行產(chǎn)品的橫向拓展。以長光華芯為例，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”優(yōu)勢，橫向擴展至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：國產(chǎn)化替代全面推進，設(shè)備基本實現(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，國內(nèi)科研機構(gòu)、企業(yè)等積極推進襯底國產(chǎn)化替代；設(shè)備方面主要包括MOCVD設(shè)備、光刻機、刻蝕機、濺射鍍膜機等，與數(shù)字IC先進制程相比，光芯片并不依賴最先進半導(dǎo)體工藝制程的設(shè)備，目前已基本可實現(xiàn)國產(chǎn)化自主可控。他山之石——II-VI、Lumentum啟示錄：精耕細(xì)作，橫向擴張II-VI、Lumentum等廠商市場布局全面，通信、工業(yè)、消費、國防等全面布局。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領(lǐng)域較為全面，其中Lumentum公司2021財年營收為17.4億美元，同比增長3.8%；業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)方面，電信&數(shù)通產(chǎn)品、工業(yè)&消費產(chǎn)品、激光器產(chǎn)品營收占比分別為61%、32%、7%。II-VI公司方面，2021財年營收為31.1億美元，同比增長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，消費電子市場、工業(yè)市場營收貢獻均約為26%，其次分別為國防（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中，通信、工業(yè)、消費、國防等領(lǐng)域均實現(xiàn)了較為全面的布局。國內(nèi)光芯片廠商市場布局相對單一，未來發(fā)展有望對標(biāo)海外廠商，橫向拓展空間廣。國內(nèi)廠商方面，以長光華芯為例，除營收體量尚小的VCSEL業(yè)務(wù)以外，1H21公司所布局的下游市場包括：工業(yè)（營收占比77%）、科研及國防（21%）、醫(yī)美（1%），可以看出公司目前下游市場尚以工業(yè)/國防等高功率應(yīng)用場景為主。我們認(rèn)為未來國內(nèi)高功率激光芯片領(lǐng)先廠商有望對標(biāo)II-VI、Lumentum等海外廠商，業(yè)務(wù)布局橫向擴展至光通信、消費等領(lǐng)域，一方面由于通信等下游市場需求廣闊（根據(jù)LaserFocusWorld，2020年全球激光器下游市場中，通信與光存儲市場占比24.35%，為激光器應(yīng)用第二大市場），光芯片廠商可通過橫向拓展打開成長天花板；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&股價復(fù)盤：II-VIII-VI公司成立于1971年，于1987年登陸納斯達克上市。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開始嘗試通過外延并購的方式實現(xiàn)業(yè)務(wù)領(lǐng)域的擴張，早期具有里程碑意義的收購包括2000年II-VI收購LaserPowerOptics公司，強化了自身在紅外光學(xué)領(lǐng)域的競爭地位；以及2010年收購高意（Photop），該收購開啟了II-VI公司進軍光通信市場的帷幕。近年來II-VI公司的重要收購包括2018年收購全球光通信領(lǐng)域頭部公司Finisar，以及2022年收購全球激光器及激光設(shè)備領(lǐng)先企業(yè)Coherent等。下文中我們重點對2010年后（即收購高意后）II-VI公司發(fā)展歷程進行復(fù)盤，分析各階段其業(yè)績變化背后的驅(qū)動因素及股價表現(xiàn)。2010年1月~2011年5月：期間股價最大漲幅達131%，主要系期間公司業(yè)績?nèi)〉幂^快成長的驅(qū)動。公司營收由FY2010（截至2010年6月30日的前12個月）的3.45億美元增長至FY2011的5.03億美元，同比增速為46%，公司的多業(yè)務(wù)部門營收均實現(xiàn)較快增長；

凈利潤由FY2010的0.39億美元增長至FY2011的0.83億美元，同比增速為114%，凈利潤的增長一方面系公司營收規(guī)模的提升，另一方面系合并Photop提高了公司利潤率水平。2011年5月~2014年10月：期間股價最大跌幅達60%，主要系期間公司業(yè)績承壓。公司營收由FY2012的5.03億美元增長至FY2014的6.83億美元，對應(yīng)期間CAGR為13.05%，增長主要系公司并購LaserEnterprise、NetworkSolutions等帶來的增長及光子學(xué)業(yè)務(wù)受益于全球通信市場需求擴張等因素的拉動；凈利潤由FY2012的0.60億美元持續(xù)下滑至FY2014的0.38億美元，主要系光伏市場及中國冶金市場需求疲軟使硒、碲價格下跌，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%；另一方面并購帶來的交易費用也導(dǎo)致業(yè)績承壓。為了減緩硒、碲價格持續(xù)下跌對公司造成凈利潤持續(xù)下滑的影響，公司于FY2013停止碲的產(chǎn)線以及對硒進行減產(chǎn)，并且通過收購LaserEnterprise和NetworkSolutions等公司，以進一步切入光通信賽道。2014年10月~2018年1月：期間股價最大漲幅達375%，主要系期間公司業(yè)績復(fù)蘇，且在此階段公司增長動能實現(xiàn)向光通信業(yè)務(wù)的轉(zhuǎn)變。公司營收由FY2015的7.42億美元增長至FY2018的11.59億美元，對應(yīng)期間CAGR為16.02%，其中FY2015營收的增長主要系激光解決方案業(yè)務(wù)（工業(yè)市場）的增長的驅(qū)動，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)快速成長受益于中國寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、全球數(shù)據(jù)中心市場需求擴張等因素，II-VI公司的增長動能實現(xiàn)由工業(yè)市場向光通信市場的切換；公司凈利潤由FY2015的0.66億美元增長至FY2018的0.88億美元，對應(yīng)期間CAGR為10.06%，凈利潤的增長一方面系公司營收的提升，另一方面在并購業(yè)務(wù)產(chǎn)生的協(xié)調(diào)效應(yīng)下產(chǎn)品組合利潤率提升等因素推動下，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：期間股價最大跌幅達49%，市場主要擔(dān)憂：1）公司通信領(lǐng)域業(yè)務(wù)增長放緩；2）中美貿(mào)易摩擦背景下，公司在中國市場業(yè)務(wù)或受阻；3）公司VCSEL業(yè)務(wù)發(fā)展不及預(yù)期。期間公司營收由FY2018的11.59億美元增長至FY2020的23.58億美元，對應(yīng)期間CAGR為42.65%，增長主要系收購Finisar帶來營收的增長。FY2018～FY2020凈利潤分別為0.88/1.08/-0.67億美元，F(xiàn)Y2020年凈利潤為負(fù)主要系受收購Finisar產(chǎn)生的收購費用所影響，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)績該階段進入調(diào)整期，期間通過收購Finisar以強化在光通信領(lǐng)域競爭實力。2020年3月~2021年2月：期間股價最大漲幅達344%，公司營收由FY2020的23.58億美元增長至FY2021的31.06億美元，同比增速達31.72%，增長主要系化合物半導(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、消費電子、生命科學(xué)等終端市場的收入大幅度增長，通信市場光通信產(chǎn)品收入增長30%，3D傳感產(chǎn)品的強烈需求推動消費電子產(chǎn)品收入增長119%，生命科學(xué)市場收入增長65%；

FY2021凈利潤達2.98億美元，同比扭虧為盈，一方面系公司營收的提升，另一方面是上年因收購Finisar增加了大量的收購費用而導(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：期間股價最大跌幅達53%，主要系供應(yīng)鏈影響拖累公司業(yè)績。根據(jù)FY3Q22財報顯示，公司營收由FY2021M9的22.98億美元增長至FY2022M9的24.30億美元，同比增速達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FY3Q22營收的負(fù)面影響達0.65億美元，預(yù)計下一季度供應(yīng)鏈帶來的負(fù)面影響將提升至1億美元；FY2022M9凈利潤實現(xiàn)小幅度下降主要系公司研發(fā)費用及合并所耗費的交易費用的上升。高功率激光芯片：國內(nèi)頭部廠商技術(shù)突破，國產(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)未來發(fā)展趨勢，我們判斷：

1）隨著激光器行業(yè)降本的持續(xù)推進，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，有望帶動上游半導(dǎo)體激光芯片市場規(guī)模持續(xù)增長。我們測算國內(nèi)激光芯片（除光通信）市場規(guī)模有望由2021年的9億元增長至2023年的17億元，對應(yīng)2021～2023年CAGR為33.3%；

2）在下游激光器廠商降本訴求推動下，激光芯片向更高功率快速迭代，或帶動行業(yè)門檻持續(xù)提升，頭部廠商盈利能力預(yù)計維持高位；

3）在光纖激光器行業(yè)國產(chǎn)替代持續(xù)推進，以及供應(yīng)鏈安全訴求背景下，預(yù)計將進一步拉動國產(chǎn)激光芯片需求。隨著長光華芯等高功率激光芯片領(lǐng)域頭部國產(chǎn)廠商技術(shù)的持續(xù)突破，技術(shù)實力已達到全球領(lǐng)先水平；客戶方面，長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，推動對Osram、II-VI、Lumentum等海外廠商進口替代的步伐。未來隨著國產(chǎn)更高功率產(chǎn)品的導(dǎo)入以及新建產(chǎn)能的落地，有望加速國產(chǎn)份額提升，我們預(yù)計國產(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，其工作原理是通過對激光工作物質(zhì)的激勵和抽運激活粒子到高能級，從而實現(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產(chǎn)替代加速與激烈市場競爭，激光器價格呈逐年下降趨勢。根據(jù)《2020中國激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告》，以6kw激光器為例，2017年國產(chǎn)及進口的平均價格分別為75~120、120~180萬元，而2019年國產(chǎn)及進口的平均價格分別下降至30~40、55~65萬元。通過提高單管芯片功率，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，進一步使泵源單位成本同比下降12.50%。激光芯片廠商通過持續(xù)提升產(chǎn)品輸出功率鞏固競爭實力。以國產(chǎn)高功率半導(dǎo)體激光芯片廠商長光華芯產(chǎn)品發(fā)展歷程來看，長光華芯成立于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。市場空間：2023年國內(nèi)激光芯片（除光通信）市場規(guī)模有望達17億元我們測算至2023年，國內(nèi)激光芯片（除光通信）市場規(guī)模有望由2021年的8.9億元增長至17.3億元，對應(yīng)期間CAGR為33.3%。我們基于如下假設(shè)：1)根據(jù)《2021中國激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告》，2020年國內(nèi)光纖激光器出貨量（工業(yè)用）為56000臺，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。我們認(rèn)為1-3kW光纖激光器有望受手持激光焊接市場需求推動而實現(xiàn)快速增長，6kW以上光纖激光器市場規(guī)模主要隨高功率市場激光器需求持續(xù)增長，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2021～2023年國內(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60%~65%，產(chǎn)品技術(shù)水平與國外先進水平同步，我們保守估計2021～2023年國內(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98%，耦合效率達國內(nèi)先進水平，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)激光芯片單瓦價格方面，根據(jù)長光華芯招股書，公司2020年及1H21單管芯片單價分別為18.95/14.1元，單管芯片平均功率分別為15W/18W，即2020/2021年單瓦價格分別為1.26/0.78元（2021年以1H21價格為代表），對應(yīng)的2021年同比降幅為38%。未來來看，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)模化量產(chǎn)、技術(shù)突破下單瓦價格預(yù)計保持下降趨勢；降幅方面，我們認(rèn)為經(jīng)歷近年國內(nèi)激光芯片價格的快速下行，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)或向更高價值量產(chǎn)品傾斜，我們預(yù)計2022～2023年激光芯片單瓦價格降幅或較2021年趨緩，假設(shè)分別同比下降20%/15%；4)根據(jù)LaserFocusWorld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，預(yù)計2021～2023年國內(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)，我們測算2021～2023年國內(nèi)激光芯片（除光通信）市場規(guī)模分別為8.9/12.3/17.3億元，對應(yīng)期間CAGR為33.3%。競爭格局：海外起步早，國產(chǎn)廠商逐漸趕超，長光華芯系國內(nèi)廠商份額第一2020年國產(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，美國和歐洲起步較早，技術(shù)上具備領(lǐng)先優(yōu)勢，傳統(tǒng)國際巨頭包括II-VI、Lumentum、amsOsram、IPG等（其中IPG主要為自用）；國內(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，主要廠商包括長光華芯、武漢銳晶、度亙激光、華光光電、深圳瑞波等。根據(jù)長光華芯招股書測算，2020年長光華芯、武漢銳晶占國內(nèi)高功率半導(dǎo)體激光芯片市場份額分別達13.4%/7.4%，國產(chǎn)率近21%。我們認(rèn)為未來在長光華芯、武漢銳晶等公司持續(xù)開拓下，半導(dǎo)體激光芯片國產(chǎn)化進程有望持續(xù)邁進。高速率激光芯片：低端市場國產(chǎn)化成熟；中高端市場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，我們判斷：1）行業(yè)出貨結(jié)構(gòu)向25G及以上速率芯片進一步傾斜。在數(shù)通以及電信市場需求的拉動下，我們測算全球高速率激光芯片市場規(guī)模將由2021年的11億美元提升至2025年的19億美元，對應(yīng)期間CAGR為14%；其中25G及以上速率芯片市場規(guī)模預(yù)計由2021年的8億美元提升至2025年的17億美元，對應(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%，有望實現(xiàn)超越行業(yè)的增長，我們認(rèn)為驅(qū)動因素主要系全球移動通信、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芯片部分市場已實現(xiàn)進口替代，未來國產(chǎn)廠商有望突破25G核心市場。2.5G及以下光芯片方面，我國已基本實現(xiàn)國產(chǎn)化；在10G芯片方面，源杰科技等國產(chǎn)廠商已在部分細(xì)分市場取得領(lǐng)先的份額，但部分較高技術(shù)門檻市場仍依賴進口。25G及以上市場為我國國產(chǎn)化薄弱環(huán)節(jié)，根據(jù)ICC統(tǒng)計，25G光芯片的國產(chǎn)化率約20%，但25G以上光芯片的國產(chǎn)化率仍較低約5%。我國廠商在應(yīng)用于5G基站前傳光模塊的25GDFB激光器芯片有所突破，數(shù)據(jù)中心市場光模塊企業(yè)開始逐步使用國產(chǎn)廠商的25GDFB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器芯片，在光通信的產(chǎn)業(yè)鏈中，光芯片可以進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)模塊實現(xiàn)廣泛應(yīng)用。光通信系統(tǒng)傳輸信號過程中，發(fā)射端通過激光器芯片進行電光轉(zhuǎn)換，將電信號轉(zhuǎn)換為光信號，經(jīng)過光纖傳輸至接收端，接收端通過探測器芯片進行光電轉(zhuǎn)換，將光信號轉(zhuǎn)換為電信號。本章中我們重點討論發(fā)射端中的高速率激光芯片，作為實現(xiàn)電信號轉(zhuǎn)換為光信號的核心上游元件，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，其指的是信號被調(diào)制以后在單位時間內(nèi)的變化，即單位時間內(nèi)載波參數(shù)變化的次數(shù)，它是對符號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，對應(yīng)的光模塊單位時間傳輸信號量越大。隨著更高速率光模塊的持續(xù)發(fā)展，預(yù)計將帶動更高速率激光芯片需求的釋放。定量測算：2025年全球高速率激光芯片市場規(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)布的第一輪審核問詢函回復(fù)中的測算，得到2021年全球高速率激光芯片市場規(guī)模為11.38億美元，預(yù)計至2025年將增長至19.37億美元，對應(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及以下光模塊市場規(guī)模約5.58億美元，其中數(shù)據(jù)中心市場/接入網(wǎng)市場（包含光纖接入和4G/5G移動通信網(wǎng)絡(luò)）分別約1.24/4.34億美元；10G光模塊市場規(guī)模約14.40億美元，其中數(shù)據(jù)中心市場/接入網(wǎng)市場分別約6.00/8.41億美元；

25G及以上速率光模塊市場規(guī)模約67.22億美元，其中數(shù)據(jù)中心市場/接入網(wǎng)市場分別約41.71/25.51億美元。6)預(yù)測至2025年，全球2.5G及以下光模塊市場規(guī)模約0.46億美元，其中數(shù)據(jù)中心市場/接入網(wǎng)市場分別約0.41/0.05億美元；10G光模塊市場規(guī)模約11.90億美元，其中數(shù)據(jù)中心市場/接入網(wǎng)市場分別約2.66/9.24億美元；25G及以上速率光模塊市場規(guī)模約140.11億美元，其中數(shù)據(jù)中心市場/接入網(wǎng)市場分別約86.03/54.08億美元。根據(jù)源杰科技回復(fù)意見中的數(shù)據(jù)：

7)2.5G光芯片、10G光芯片、25G及以上光芯片對應(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+探測芯片）占光芯片及組件材料比例為70%。競爭格局：部分2.5G/10G市場已實現(xiàn)國產(chǎn)化，25G市場進口替代空間廣闊部分2.5G/10G市場已實現(xiàn)國產(chǎn)化，25G市場進口替代空間廣闊。海外光通信企業(yè)憑借先發(fā)優(yōu)勢積累核心技術(shù)及生產(chǎn)經(jīng)驗，逐步實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)閉環(huán)建立起較高的行業(yè)壁壘。國內(nèi)方面，近年來伴隨相關(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)秀光芯片國產(chǎn)企業(yè)。當(dāng)前2.5G/10G激光芯片已實現(xiàn)國產(chǎn)化突破，25G及以上高速率光芯片國產(chǎn)化率仍多依賴進口，未來伴隨國產(chǎn)廠商技術(shù)的進一步提升，對高速率光芯片的進口替代有望持續(xù)推進。2.5G及以下產(chǎn)品已實現(xiàn)國產(chǎn)化。2.5G及以下速率光芯片方面，我國光芯片企業(yè)已基本掌握核心技術(shù)，2.5G光芯片市場已基本實現(xiàn)國產(chǎn)化。根據(jù)ICC統(tǒng)計，2021年全球2.5G及以下DFB/FP激光器芯片市場中，國產(chǎn)廠商占比較高，其中，占比超過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激光器及探測器芯片。隨著5G建設(shè)推進，我國光芯片廠商在應(yīng)用于5G基站前傳光模塊的25GDFB激光器芯片有所突破，數(shù)據(jù)中心市場光模塊企業(yè)開始逐步使用國產(chǎn)廠商的25GDFB激光器芯片，根據(jù)ICC統(tǒng)計，25G光芯片的國產(chǎn)化率約20%，但25G以上光芯片的國產(chǎn)化率僅為5%。光探測芯片：光通信較成熟，SPAD/SiPM國產(chǎn)化有望從1到N車載激光雷達有望為光探測芯片行業(yè)帶來新的發(fā)展機遇。目前光探測芯片已廣泛應(yīng)用于手機、光通信、智能家電（掃地機器人等）等場景，隨著車載激光雷達產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，我們認(rèn)為光探測芯片作為激光雷達接收端核心元器件，有望迎來新的發(fā)展機遇。從技術(shù)方案來看，SPAD/SiPM相比APD具有更強的探測靈敏度（倍增能力），同時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有望是激光雷達接收端芯片的未來之選。襯底材料方面，出于成本優(yōu)勢及技術(shù)成熟度考量，硅基材料在目前及未來一段時間內(nèi)引領(lǐng)市場。光探測芯片：探測器核心元件，實現(xiàn)光信號轉(zhuǎn)換為電信號光電探測器主要實現(xiàn)光信號向電信號轉(zhuǎn)換，光探測芯片是其中核心。光電探測器能夠檢測光信號并完成光信號向電信號的轉(zhuǎn)換，具體而言，光通信系統(tǒng)傳輸信號時，發(fā)射端通過激光器芯片進行電光轉(zhuǎn)換，經(jīng)過光纖傳輸至接收端，接收端通過探測器芯片進行光電轉(zhuǎn)換，將光信號轉(zhuǎn)換為電信號。光探測芯片是光電探測器內(nèi)部的核心元器件，因器件結(jié)構(gòu)的不同，使得由其構(gòu)成的探測器在應(yīng)用領(lǐng)域上有所區(qū)別。光電探測器廣泛應(yīng)用于軍用與民用領(lǐng)域，我們重點關(guān)注光通信和激光雷達應(yīng)用。光電探測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、自動駕駛（激光雷達）、消費電子、醫(yī)療器械、物聯(lián)網(wǎng)、檢驗檢測、安防等領(lǐng)域。本篇報告中我們主要討論其在光通信和車載激光雷達等民用領(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)，光探測芯片在激光雷達的成本中占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，激光雷達未來趨于SPAD光探測芯片可分為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，單個光子吸收即可使探測器輸出電流達到飽和。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方案只能實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換功能，沒有倍增能力，輸出光電流較弱，因此對環(huán)境要求高，僅適用于低靈敏度、中短距離的場景。APD除了可以實現(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APD在成本上比PIN更高。對于多數(shù)場景來說是比PIN更可靠的方案，因為廣泛應(yīng)用于光通信領(lǐng)域。2）激光雷達領(lǐng)域：APD是現(xiàn)行成熟方案，SPAD/SiPM是未來發(fā)展趨勢。APD目前應(yīng)用最廣泛，而SPAD和SiPM是未來之選。對于激光雷達領(lǐng)域，APD也是目前應(yīng)用最廣泛的探測芯片方案，因其具備10-100倍的增益能力，能在低光強環(huán)境下完成有效探測。激光雷達未來會更傾向于SPAD/SiPM（SiPM本質(zhì)上是SPAD的陣列形式），原因是：

SPAD/SiPM相對APD具備兩大優(yōu)勢：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100萬倍以上，可在更低的光強環(huán)境下完成探測任務(wù)；2）SiPM是多個SPAD的陣列形式，與未來的陣列式光源契合，并可獲得更高的可探測范圍，也更易集成CMOS工藝。國外知名激光雷達廠商Ouster、ibe