长光华芯评级买入半导体激光芯片第一股，引领国产光子应用新时代

股票代码 ：688048
股票简称 ：长光华芯
报告名称 ：半导体激光芯片第一股，引领国产光子应用新时代
评级 ：买入
行业：半导体

备注：

报告摘要

套完整从外延生长、晶圆制造，到封装测试、可靠性验证的专业设备，主要产品性

开资料可能存在信息滞后或更新不及时的风险；市场需求/规模测算不及预期风险等

请务必阅读正文之后的重要声明部分

公司深度报告

内容目录

一、国产半导体激光芯片第一股，逐渐打破国外技术垄断 ................................. - 5 -二、技术创新推动高功率半导体激光芯片国产替代，产能扩充满足下游客户需求- 12 -三、面向激光雷达和 3D 传感布局 VCSEL 芯片，打造未来新增长点 ............ - 19 -3.1 智能驾驶迎来风口，激光雷达乘风而起 .............................................. - 20 -3.2 3D 传感成为手机功能升级重要方向，VCSEL 应用优势明显 ............. - 23 -四、布局光通信芯片，进一步拓宽产品应用 ..................................................... - 27 -五、盈利预测与投资建议 .................................................................................. - 30 -六、风险提示 .................................................................................................... - 32 -

图表目录

图表 1：公司历史发展大事记 ............................................................................ - 5 -图表 2：边发射和面发射激光芯片示意图 ........................................................... - 5 -图表 3：单管芯片和巴条芯片示意图 ................................................................... - 5 -图表 4：“一平台、一支点、横向扩展、纵向延伸”发展战略 .............................. - 6 -图表 5：公司主要芯片产品的性能及应用场景 .................................................. - 6 -图表 6：高功率单管系列产品为目前主要收入来源（单位：百万元） ............... - 7 -图表 7：高功率巴条系列和 VCSEL 芯片的毛利率较高 ...................................... - 7 -图表 8：高功率单管系列各细分产品收入变化（单位：百万元） ....................... - 7 -图表 9：高功率巴条系列各细分产品收入变化（单位：百万元） ....................... - 7 -图表 10：公司营收和归母净利变化（单位：百万元） ....................................... - 8 -图表 11：整体盈利能力明显抬升 ........................................................................ - 8 -图表 12：公司营收和归母净利变化（单位：百万元） ....................................... - 9 -图表 13：整体盈利能力明显抬升 ........................................................................ - 9 -图表 14：主要产品性能指标与可比公司的对比 .................................................. - 9 -图表 15：通过员工持股平台绑定核心技术、管理人才（截止 2022/5/4） ....... - 10 -图表 16：公司核心管理层拥有多年技术研发和运营管理经验 .......................... - 11 -图表 17：激光器原理示意图 ............................................................................. - 12 -图表 18：激光器结构示意图 ............................................................................. - 12 -图表 19：激光器主要分类 ................................................................................. - 12 -图表 20：2020 年全球激光器各应用市场占比 .................................................. - 12 -图表 21：全球激光器总收入及增速（亿美元） ................................................ - 13 -图表 22：全球半导体激光器市场规模及增速（亿美元） ................................. - 13 -

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图表 23：全球高功率半导体激光器市场规模（单位:亿美元） ......................... - 14 -图表 24：小功率激光器国产与进口出货量（千台） ......................................... - 14 -图表 25：高功率激光器国产与进口出货量（千台） ......................................... - 14 -图表 26：公司主要布局业务在产业链中的位臵 .............................................. - 15 -图表 27：半导体激光单管芯片功率持续提升.................................................... - 16 -图表 28：2020 年中国光纤激光器厂商份额 ..................................................... - 16 -图表 29：21H1 公司前五大客户销售收入占比 ................................................. - 16 -图表 30：重点储备技术研发及进展情况 ........................................................... - 17 -图表 31：公司具备半导体激光芯片的完整工艺平台和量产线 .......................... - 18 -图表 32：公司各产品线产能持续扩张............................................................... - 18 -图表 33：公司 VCSEL 业务主要产品 ............................................................... - 19 -图表 34：3D 传感和激光雷达领域的主要应用场景 .......................................... - 19 -图表 35：VCSEL 激光器细分市场规模变化（百万美元） ............................... - 20 -图表 36：VCSEL 业务收入快速增长 ................................................................ - 20 -图表 37：激光雷达产业链示意图 ...................................................................... - 20 -图表 38：全球激光雷达市场规模快速扩容（单位：亿美元） .......................... - 21 -图表 39：激光雷达在无人驾驶领域的出货量和销售额 ..................................... - 22 -图表 40：激光雷达在高级辅助驾驶系统的出货量和销售额 .............................. - 22 -图表 41：向固态方案演进的两种路径............................................................... - 22 -图表 42：2021 年全球激光雷达整机厂份额占比 .............................................. - 22 -图表 43：VCSEL 和 EEL、LED 激光器的成像效果对比 ................................. - 23 -图表 44：相比于光纤激光器，半导体激光器的车规成熟度更高 ...................... - 23 -图表 45：3D 传感领域细分市场规模变化（单位：百万美元） ........................ - 24 -图表 46：手机 3D 摄像头渗透率预测 ............................................................... - 24 -图表 47：手机 3D 摄像头市场规模（亿美元） ................................................ - 24 -图表 48：iToF 与 dToF 技术对比 ..................................................................... - 25 -图表 49：各大品牌 3D sensing 方案演进历程 ................................................. - 25 -图表 50：3D 传感应用中，LED 与 VCSEL 光源的性能对比 ........................... - 26 -图表 51：光通信芯片位于光通信行业上游 ....................................................... - 27 -图表 52：光通信芯片原理图 ............................................................................. - 27 -图表 53：光模块构造原理图 ............................................................................. - 27 -图表 54：全球高端光芯片技术主要被美日企业把控 ......................................... - 28 -图表 55：光芯片国产化率不足 5% ................................................................... - 28 -图表 56：全球数据总量快速攀升（单位:ZB） ................................................. - 29 -图表 57：我国 5G 基站建设规模预测（单位:万个） ........................................ - 29 -

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图表 58：光通信芯片工艺生产线流程图 ........................................................... - 29 -图表 59：分业务营收预测拆分（单位：百万元） ............................................ - 30 -图表 60：分业务毛利率预测 ............................................................................. - 31 -图表 61：公司期间费用率预测 ......................................................................... - 31 -图表 62：可比公司估值 .................................................................................... - 31 -

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一、国产半导体激光芯片第一股，逐渐打破国外技术垄断

聚焦半导体激光行业近十年，成为全球少数具备高功率半导体激光芯片

量产能力的企业之一。公司成立于 2012 年，始终专注于半导体激光芯

片的研发、设计及制造，形成了由半导体激光芯片、器件、模块和直接

半导体激光器构成的四大类、多系列产品矩阵，实现在半导体激光行业

的垂直化布局。2021 年，公司成功实现 30W 高功率半导体单管芯片的 量产，波长范围覆盖 808-1064nm，电光转换效率达到 60%-65%，技

术水平与国际先进水平同步，成功导入锐科激光、创鑫激光和大族激光

等下游主流客户，基本实现高功率激光芯片的国产替代。目前公司已建

成 3 寸、6 寸半导体激光芯片量产线，同时拥有一套完整从外延生长、

晶圆制造，到封装测试、可靠性验证的专业设备，并突破晶体外延生长、

晶圆工艺处理等关键核心技术及工艺，芯片功率、效率等重要指标达到

国际先进水平。

图表 1：公司历史发展大事记

来源：公司招股说明书，中泰证券研究所

半导体激光器引领光子时代，激光芯片是其核心元件。半导体激光芯片

以半导体材料为增益介质，通过电激励的方式实现谐振放大选模输出激

光，从而完成电光转换。其中，增益介质与衬底主要为掺杂 III-V 族化 合物的半导体材料，如 GaAs（砷化镓）、InP （磷化铟）等。

1）按制造工艺不同，激光芯片可分为边发射（EEL）和面发射（VCSEL）激光芯片：a）EEL 激光芯片在芯片两侧镀光学膜形成谐振腔，激光沿 平行于衬底表面发射；b）VCSEL 激光芯片在芯片上下面镀光学膜形成 谐振腔，激光沿垂直于芯片表面发射。VCSEL 激光芯片具备易二维集成、制造成本低等优点，但输出功率和电光效率相比 EEL 较低，产业应用仍

处于不断完善的阶段。

2）按发光单元数量，激光芯片可分为单管芯片和巴条芯片：a）单管芯 片只有一个发光单元；b）巴条芯片由多个发光单元并成直线排列，经过

钝化、镀膜后，可解理为单个发光单元的单管芯片。

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来源：公司招股说明书，中泰证券研究所

来源：公司招股说明书，中泰证券研究所

公司持续专注半导体激光行业，秉承“一平台、一支点、横向扩展、纵 向延伸”发展战略。公司以苏州半导体激光创新研究院为“平台”，打 造可持续的研发创新能力，将高功率半导体激光芯片作为“支点”产品，同时“横向扩展”至 VCSEL 芯片及光通信芯片，将应用领域拓展至消 费电子、激光雷达、网络通信等领域，“纵向延伸”至激光器件、模块 及直接半导体激光器等产品，不断提升综合竞争能力。其中，高功率半 导体激光芯片和光通信芯片属于边发射激光芯片，VCSEL 芯片属于面发 射激光芯片。

图表 4：“一平台、一支点、横向扩展、纵向延伸”发展战略

来源：MEMS，中泰证券研究所

图表 5：公司主要芯片产品的性能及应用场景

基本实现对主流市场 VCSEL

VCSEL 芯片

来源：公司招股说明书，中泰证券研究所

高功率单管系列产品为公司主要收入来源，营收占比超过 80%。2018-2021 年，高功率单管系列产品的收入从 0.7 亿元增长至 3.6 亿元，CAGR 达到 71.3%，2021 年营收占比达到 84%；高功率巴条系列产品 的收入从 0.2 亿元增长至 0.6 亿元，CAGR 达到 42.4%，2021 年营收占 比达到 13%。VCSEL 芯片自 2020 年开始产生收入，2021 年达到 820 万元，同比+140.5%，营收占比约为 2%。从盈利能力来看，2021 年高 功率巴条系列产品的毛利率为 72.9%，VCSEL 芯片的毛利率为 67.3%，远高于高功率单管系列产品的 25.8%。随着高功率巴条系列产品和 VCSEL 芯片产品的收入占比提升，公司的毛利率具备较大提升空间。

图表 6：高功率单管系列产品为目前主要收入来源（单位：百万元）

图表 7：高功率巴条系列和 VCSEL 芯片的毛利率较高

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份支付影响，2019 年管理费用率仅为 7.4%。此外，公司仍处于快速发

展期，围绕半导体激光芯片、器件及模块等产品加大研发投入，同时自

2018H2 起增大自研和改造设备投入，2018-2021 年研发费用从 0.37 亿

元增长至 0.86 亿元，CAGR 为 32.2%。

图表 12：公司营收和归母净利变化（单位：百万元）图表 13：整体盈利能力明显抬升

来源：公司招股说明书，中泰证券研究所

获华为哈勃投资入股，核心管理层拥有多年技术研发和运营管理经验，通过苏州英镭持有公司约 15%股权。公司董事长兼总经理闵大勇先生为 高级工程师、享受国务院特殊津贴专家，先后在华工科技、锐科激光、华日精密等公司担任重要管理职位；首席技术官兼常务副总经理王俊先 生 拥 有 丰 富 的 专 业 背 景 ， 先 后 在 SL-Industries,Inc. 、Spectra-Physics,Inc.、Lasertel Inc.、nLIGHT,Inc.、Mighty Lift, Inc.等 公司的主要技术岗位任职，是国家重大人才工程专家。苏州英镭为公司 核心管理层持股平台，上市后闵大勇、王俊、廖新胜、潘华东先生通过 苏州英镭持有公司 14.8%的股权。苏州芯诚、苏州芯同是公司骨干员工 持股平台，上市后分别持有公司 1.59%和 1.47%的股权。借助员工持股 平台，公司绑定核心技术与管理人才，维持长期竞争优势，同时华为旗 下的哈勃投资通过增资入股持有公司 3.74%的股权，助力公司发展。

图表 15：通过员工持股平台绑定核心技术、管理人才（截止 2022/5/4）

来源：公司公告，中泰证券研究所

图表 16：公司核心管理层拥有多年技术研发和运营管理经验

曾任 SL-Industries,Inc. 外延技部经理，Spectra-Physics,Inc. 外延科学家，

董事、常务副总经理。

来源：公司招股说明书，中泰证券研究所

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二、技术创新推动高功率半导体激光芯片国产替代，产能扩充满

足下游客户需求

激光器是激光设备最核心部件，其性能决定激光设备输出光束的质量和 功率，居于激光产业链的核心中枢位臵。激光器利用受激辐射原理产生 可见光或不可见光，主要包括光学系统、电源系统、控制系统和机械机 构四大部分，其中光学系统最为关键。光学系统主要由泵浦源（激励源）、增益介质（工作物质）和谐振腔等光学器件材料组成，增益介质通过吸 收泵浦源产生的能量产生光子，并在光学谐振腔内不断反射、放大，最 终形成输出激光束。目前国内厂商已突破激光器大部分器件制造技术，但高功率半导体激光芯片等核心器件仍依赖进口，实现高功率半导体激 光芯片的国产替代，有助于进一步提高国内激光器厂商的国际竞争力。

图表 17：激光器原理示意图

来源：公司招股说明书，中泰证券研究所

图表 18：激光器结构示意图

来源：贰陆公司官网，中泰证券研究所

激光器种类多样，下游应用领域众多。按照增益介质、输出波长、运转 方式、泵浦方式的不同，激光器具备多种不同的分类，固体激光器由于 稳定性好、功率较高、维护成本低，目前应用最广泛、市场占有率最高。固体激光器中的半导体激光器可直接应用于下游领域，也可以作为固体 激光器（以晶体为增益介质）、光纤激光器等其他激光器的核心泵浦光 源。激光器可广泛用于工业加工装备、激光雷达、光通信、医疗美容等 下游应用行业，其中材料加工与光刻市场的应用占比最高，2020 年达到 39.3%。

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来源：公司招股说明书，中泰证券研究所

材料加工与光刻市场通信与光储存市场

3.7%

14.0%

24.4%

来源：前瞻产业研究院，中泰证券研究所

全球激光器市场规模持续扩大，半导体激光器占比约为 43%。据 Laser Focus World 统计，2015-2021 年全球激光器的总收入从 97.1 亿美元增 长至 184.8 亿美元，整体保持稳定增长。半导体激光器具有电光转换效

率高、体积小、寿命长、低能耗等优点，随着智能化设备以及医疗美容

等新兴应用领域的持续拓展，半导体激光器的直接应用和作为泵浦源的

应用规模持续增长，2015-2021 年的市场规模从 41.8 亿美元增长至 79.5 亿美元，CAGR 达到 11.3%，对应 2021 年在全球激光器市场的规模占 比为 43%。

容。半导体激光器可以分为低功率半导体激光器（输出功率≤1W）和高 功率半导体激光器（输出功率>1W）。高功率半导体激光器在效率、可

靠性、成本、尺寸等各方面都具有明显优势，但由于光束质量较差，主

要作为固体和光纤激光器的泵浦源进行应用，通过微光学透镜进行整形，

也可直接应用于焊接、激光剥离和退火、激光雷达等领域。据 Strategies

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Unlimited 预测，2019-2025 年全球高功率半导体激光器的市场规模将从 16.4 亿美元增长至 28.2 亿美元，CAGR 达到 9.4%。其中，直接应用类 器件/系统的市场规模将从 7.7 亿美元增长至 12.7 亿美元，CAGR 为 8.7%；用于固体激光器泵浦源的市场规模将从 4.3 亿美元增长至 7.3 亿 美元，CAGR 为 9.1%；用于光纤激光器核心器件的市场规模将从 4.4 亿美元增长至 8.3 亿美元，CAGR 为 11.0%。

图表 23：全球高功率半导体激光器市场规模（单位:亿美元）

直接半导体激光器等产品，助力高功率半导体激光器国产替代。美国、德国等海外企业在中游激光器领域占据主导优势，伴随下游应用需求的 增加和技术持续突破，目前我国在激光器领域正在实现快速替代。而半 导体激光芯片是中游各类激光器的核心泵浦光源，但我国在高功率半导 体激光芯片等核心器件方面仍依赖进口。公司位于激光器产业链上游，聚焦国内稀缺的半导体激光芯片，逐渐打破海外厂商垄断，并纵向延伸 至激光器件、模块，以及性能突出、光电转化效率高的中游直接半导体 激光器，助力国内高功率半导体激光器的国产替代。

图表 26：公司主要布局业务在产业链中的位臵

来源：公司招股说明书，中泰证券研究所

注：加粗为公司产品覆盖范围

激光芯片功率不断提升，公司已实现 30w 半导体激光单管芯片商业化。中科院长光所指出，2015 年单管芯片输出功率在实验室水平下可以达到 29.5w，为半导体激光芯片功率的进一步提升指明了方向。目前，公司

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最大输出功率可达 30w 的单管芯片已实现商业化，产品性能指标与国 外先进水平同步，打破了国外在高功率半导体激光芯片的技术封锁，逐 步实现了半导体激光芯片的国产化。

图表 27：半导体激光单管芯片功率持续提升

来源：公司招股说明书，中泰证券研究所

公司产品供应国内下游主流激光器厂商，在国内高功率半导体激光芯片 的市场占有率第一。公司主要客户包括飞博激光、创鑫激光、锐科激光、大族激光和光惠激光等国内知名激光器厂商，21H1 来自前五大客户的 营收占比达到 82.3%，客户集中度较高。2020 年，公司主要客户锐科激 光和创鑫激光在国内光纤激光器的市场份额分别为 25%和 17%，分别位 居第二和第三。目前，国内具备高功率半导体激光芯片量产能力的公司 较少，据公司披露，公司在国内高功率半导体激光芯片市场的占有率约 为 13.4%，在全球市场的占有率约为 3.9%，市占率位居国内第一。未 来随着半导体激光芯片的国产化程度加深和公司扩张产能的释放，公司 的市场占有率将进一步提升。

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人员 106 人，占员工总数的 30.5%；拥有专利 61 项，其中发明专利 22 项，核心储备技术中 6 寸高功率芯片、高效率巴条、高亮度光纤耦合模 块已进入客户送样 Beta 阶段，其余处于客户送样 Alpha 阶段。随着公司

核心技术的持续创新突破，加上产线世代升级后进一步提高产能和芯片

良率，使得芯片的制造成本大幅下降，公司在半导体激光芯片领域的产

品竞争力持续增强。

图表 30：重点储备技术研发及进展情况

波长范围为 800-1080nm 的高功

良率，使芯片的制造成本大幅下降

结合窗口结构和腔面钝化处理，使

寿命

通过 MOCVD 的技术能力拓展芯片

外波段的高功率产品

来源：公司招股说明书，中泰证券研究所

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芯片及模块产能将提升5-10倍。目前，公司已建成从芯片设计、 MOCVD（外延）、光刻、解理/镀膜、封装测试、光纤耦合等完整的工艺平台和 量产线。截止 21H1，公司在高功率单管芯片/高功率巴条芯片/单管及巴 条器件/光纤耦合及阵列模块/直接半导体激光器的产能分别达到 806.4 万颗/5.8万颗/88.3万个/4.9万个/500台。由于公司仍处于快速发展阶段，

当前产能尚不足以实现芯片制造的规模效应，同时考虑到国内高功率半

导体激光芯片的广阔替代空间，公司与苏州高新区政府合建苏州半导体

激光创新研究院，项目总投资 5 亿元，扩建 3 万平方米厂房及超净生产 线，建成后公司半导体激光芯片及模块产能将提升 5-10 倍，大幅提升公

司的规模竞争力。

图表 31：公司具备半导体激光芯片的完整工艺平台和量产线

来源：公司官网，中泰证券研究所

图表 32：公司各产品线产能持续扩张

来源：公司招股说明书，中泰证券研究所

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三、面向激光雷达和 3D 传感布局 VCSEL 芯片，打造未来新增

长点

面向激光雷达和 3D 传感，产品横向扩展 VCSEL。VCSEL 芯片具有效

率高、光束质量好、精度高、小型化、高可靠、制造成本低等优势，是

激光雷达和 3D 传感等模组产品的核心部件。为进一步扩大业务规模和 增强产品竞争力，公司采取横向扩展战略，于 2018 年成立 VCSEL 事业 部并开始建立 6 寸生产线，积极布局面发射高效率 VCSEL 芯片系列产 品，成为国内少数具备 VCSEL 芯片量产制造能力的厂商，2021 年已实 现部分高效率 VCSEL 订单落地并量产交付。

图表 33：公司 VCSEL 业务主要产品

来源：公司招股说明书，中泰证券研究所

图表 34：3D 传感和激光雷达领域的主要应用场景

来源：贰陆集团官网，中泰证券研究所

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熟的高功率半导体激光芯片的技术积累，开展 VCSEL 的研发工作，已 经具备 VCSEL 芯片的制造能力，并且已为相关客户提供 VCSEL 芯片 的技术开发服务，产品工艺得到相关客户验证。根据 Yole 预测，2020 年 VCSEL 激光器全球市场规模约为 11.4 亿美元，预计到 2025 年将 增长至 26.5 亿美元，CAGR 达到 18.4%。2020 年公司的高效率 VCSEL 系列产品收入达到 341 万元，2021 年达到 820 万元，同比+140.5%，VCSEL 业务有望成为公司未来的新增长点。

图表 35：VCSEL 激光器细分市场规模变化（百万美元）图表 36：VCSEL 业务收入快速增长

高效率VCSEL系列产品营收（万元）

来源：Yole，中泰证券研究所 来源：wind，中泰证券研究所

3.1 智能驾驶迎来风口，激光雷达乘风而起

激光雷达应用领域多元，具备广阔发展空间。激光雷达应用领域广泛，可应用于无人驾驶、高级辅助驾驶、服务机器人和智慧城市等各个领域。随着智能化技术的持续突破和升级，受无人驾驶车队规模扩张、高级辅 助驾驶中激光雷达应用渗透率提升、以及服务型机器人及智能交通建设 等领域需求的推动，预计激光雷达市场规模将实现快速扩容。据沙利文 预测，2025 年全球激光雷达市场规模将达到 135.4 亿美元，2019-2025 年的 CAGR 为 64.6%。

图表 37：激光雷达产业链示意图

来源：公司招股说明书，中泰证券研究所

图表 38：全球激光雷达市场规模快速扩容（单位：亿美元）

160

来源：沙利文研究，中泰证券研究所

自动驾驶技术的发展和普及，推动激光雷达市场规模扩大。激光雷达是

目前精度最高的传感器，精度达到毫米波雷达的 10 倍，且相比摄像头 受到的环境干扰更小，可以精准地得到外界的环境信息并进行 3D 建模，

在对信息精度具备苛刻要求的高级别自动驾驶中具备不可替代的优势。

2022 年包括奔驰 S、宝马 ix、蔚来 ET7、小鹏 G9、理想 L9 等多款搭

载激光雷达的高级别智能车开启交付，高级别智能车的落地将加速激光

雷达量产上车。根据 Yole 预测，2020-2025 年全球激光雷达在无人驾 驶市场的出货量将从 14 万个增长至 130 万个，CAGR 达到 56.2%，预计到 2032 年将达到 740 万个；在高级辅助驾驶系统市场的出货量 将从 20 万个增长至 340 万个，CAGR 达 76.2%，预计到 2032 年将达 到 2660 万个。从销售额来看，2020 年全球激光雷达在无人驾驶市场的 销售额约为 12 亿美元，在高级辅助驾驶系统市场的销售额约为 0.95 亿 美元，预计到 2032 年将分别超过 82/96 亿美元。

激光器、探测器、扫描方式以及测距方式的不同可以分为多种技术路线。目前转镜式、MEMS 等半固态方案的产品成熟度较高、易过车规，成为 车企的主流选择，长期来看激光雷达将朝着小型化、高性能、低成本的 纯固态方案演进。以 Velodyne、禾赛科技、速腾聚创等为代表的激光雷 达厂商，选择从机械式起步，逐渐向固态过渡；以 Luminar、Innoviz、华为、大疆为代表的激光雷达厂商，则是直接对准半固态和固态方案进 行研发。据 Yole 统计，2021 年全球车载激光雷达领域法雷奥市场占有 率第一，达 28%；速腾聚创、大疆、图达通、华为、禾赛科技等 5 家 国内厂商合计市场份额约 26%，在全球范围内占据较大市场份额。

图表 41：向固态方案演进的两种路径

图表 42：2021 年全球激光雷达整机厂份额占比

大陆

威力登

纤激光器。激光雷达发射系统端的激光产生来自于激光发射器，可以分

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为 EEL、VCSEL 和光纤激光器，EEL 和 VCSEL 主要发射激光波长为 905nm，光纤激光器主要发射激光波长为 1550nm。EEL 激光器具备高

发光功率密度，缺点是工艺复杂、成本高、产品易碎。光纤激光器以半

导体激光器为主要泵浦源，通过玻璃光纤作为增益介质，可以获得更高

功率和质量的光束，但成本也更加高昂。因此半导体激光器逐渐转向可

靠性和生产成本都大幅改善的多结 VCSEL 激光器。

图表 43：VCSEL 和 EEL、LED 激光器的成像效果对比

来源：麦姆斯咨询，中泰证券研究所

图表 44：相比于光纤激光器，半导体激光器的车规成熟度更高

来源：炬光科技招股说明书，中泰证券研究所

公司 VCSEL 芯片研发技术国内领先，多结 VCSEL 设计解决低功率难 题。针对 VCSEL 激光器功率较小、探测距离受限的问题，公司采用多 结 VCSEL 设计，让 VCSEL 的多个有源发光区通过隧道结串联起来共 用上下点极和 DBR（分布式布拉格反射镜）层，实现低电流下成倍的 功率增长，大幅提高器件效率，VCSEL 芯片的电光转换效率超过 60%，可提供更佳的激光光源。未来激光雷达技术路线逐渐转向 VCSEL 方案，加上国内激光雷达整机厂的兴起，公司凭借在 VCSEL 的国内技术领先

优势，有望实现产品的快速上量。

3.2 3D 传感成为手机功能升级重要方向，VCSEL 应用优势明显

自诞生以来，技术上取得了长足的进步，应用 VCSEL 技术的 3D 立体成

像功能可以将二维成像升级至三维，能够有效增强图片层次感，可用于

人脸识别、VR/AR 等功能。2017 年苹果发布的 iPhone X 采用结构光前 摄用于人脸识别，是 3D 摄像在手机的首次应用。2020 年，苹果在新款 iPhone 12 Pro搭载后臵 3D d-TOF Lidar，成为继 2017 年后的又一次 创新升级。在整个消费电子领域，包括手机、AR/VR、物联网等使用场 景对 3D 机器视觉的需求不断增长。根据 Yole 预测，2019 年全球 3D 传感市场规模约为 50 亿美元，到 2025 年将增长至 150 亿美元，CAGR 达到 20%。

图表 45：3D 传感领域细分市场规模变化（单位：百万美元）

来源：Yole，中泰证券研究所

苹果示范效应下，3D 摄像头已经成为手机功能升级的重要方向。在苹 果的示范效应下，华为、三星、Oppo 等手机厂商陆续在旗舰机摄像头 模块中采用 3D 方案。根据 Yole 数据，2020 年前摄 3D 和后摄 3D 渗 透率分别为 14.6%和 5%，预计 2026 年前摄和后摄 3D 渗透率将达到 30.5%和 22%，2026 年手机 3D 摄像头市场规模将增长至 68.2 亿美元，2020-26 年 CAGR 达 14.6%。

青睐。结构光具有小型化、功耗低、精度高等优点，但易受环境光干扰，

且测距较短，主要用于前摄人脸识别；ToF 方案功耗大、边缘精度低，但具备测距远、不易受环境光干扰等优点，主要用于后摄。ToF 正逐渐 成为手机 3D 摄像的核心方案，集微咨询预计 22 年 ToF 模组在 3D 模组 中的占比将提升至 50%。ToF 技术根据发射信号调制形式，又可分为 dToF（Direct-ToF，直接飞行时间测量）和 iToF (Indirect-ToF，间接飞 行时间测量)。iToF 集成较简单、技术较成熟，但功耗大且易受干扰，相 比之下，dToF 具备精度高、反应速度快、功耗低等优势，且支持多物体 同步精确检测，成像效果更佳。目前安卓旗舰机的 ToF 3D 摄像头大多 是基于 iToF 技术，2020 年苹果首次推出 dToF 方案，21 年小米 11 Ultra 亦开始采用 dToF 对焦系统，其他安卓系也正在加快布局研发。

图表 48：iToF 与 dToF 技术对比

来源：AMS，中泰证券研究所

图表 49：各大品牌 3D sensing 方案演进历程

来源：Yole，各公司官网，中泰证券研究所

在 3D 传感应用中，VCSEL 相比 LED 在技术和成本方面具备明显优势。3D 成像必须主动发射特殊波段的红外光，用于成像的红外发射器主要有 LED 和 VCSEL 两类。相比于 LED，VCSEL 主要具备以下优势：1）VCSEL 在 低功耗应用、电池驱动应用中更有优势，同等驱动电流下，VCSEL 反射式光 电开光探测距离是 LED 的 7 倍，相同感应距离下 VCSEL 的功耗只有 LED 的 1/5~1/10；2）VCSEL 适合实时性高和数据高速传输的应用场景，其上升 下降时间更短，响应速度更快；3）VCSEL 电光转换效率（PCE）高达 30-60%，远高于 LED 的 10-30%。

图表 50：3D 传感应用中，LED 与 VCSEL 光源的性能对比

来源：新亮光子，中泰证券研究所

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四、布局光通信芯片，进一步拓宽产品应用

光通信芯片位于光通信行业上游，是光器件的核心元件。光通信产业链 主要包括光器件、光纤线缆和光设备。其中，光器件又可以分为光芯片、有源器件、无源器件和光模块，实现光信号的发射、接收、信号处理等 功能。光芯片是光器件的核心元件，根据材料不同可分为 InP、 GaAs、Si/SiO2、SiP、LiNbO3、MEMS 等芯片；根据功能不同可分为激光器 芯片、探测器芯片和调制器芯片。

图表 51：光通信芯片位于光通信行业上游

来源：ittbank，中泰证券研究所

图表 52：光通信芯片原理图

来源：维科网，中泰证券研究所

图表 53：光模块构造原理图

来源：维科网，中泰证券研究所

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率为主要特征的高端光芯片技术仍然由美日企业掌握，我国高速率光芯

片国产化率仅 3%左右。相比于海外巨头厂商，国内光通信企业大多只

能生产低端芯片，仅有光迅科技、海信、华为等少数厂商具备中高端芯

片生产能力，但市场占比不足 1%。近年来，随着我国大力发展集成电

路产业，光通信芯片的本土研发也开始兴起，以华为、烽火（光迅科技）、

中兴、大唐等传统通信巨头，以及华工科技、海信等为代表的国内企业，

逐渐通过收购与成立子公司的方式进行相关技术布局。

图表 54：全球高端光芯片技术主要被美日企业把控

来源：国际电子商情，中泰证券研究所

图表 55：光芯片国产化率不足 5%

来源：网络电信，中泰证券研究所

数据中心市场快速发展，传输数据量攀升带动光通信基础设施需求。光

通信主要应用于电信、数据中心、消费电子等市场，其中电信市场是光

通信最早突破的市场，市场规模大、收入占比高，数据中心市场是光通

信增速最高的市场，未来有望超过电信市场规模。据 IDC 预测，2018-2025 年全球数据总量预计将从 33ZB 增长至 175ZB，CAGR 约为 26.9%。同时，边缘计算的数据量呈快速增长趋势，预计 2025 年平均 每人每天进行 5,000 次数据交互，是目前交互数量的 7 倍。随着数据 流和交互量的急剧攀升，5G 基站加快建设以应对海量数据的快速传输，进一步加大了对光通信基础设施的需求。根据《2020 全球 5G 和新基 建产业展望》数据，2019 年我国完成 5G 基站建设 13 万个，2022 年 建设量有望达到 110 万个。

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五、盈利预测与投资建议

盈利预测：公司聚焦半导体激光行业近十年，秉承“一平台、一支点、

横向扩展、纵向延伸”发展战略，以高功率半导体激光芯片为“支点”，

“横向扩展”至 VCSEL 芯片及光通信芯片，“纵向延伸”至激光器件、

模块及直接半导体激光器等产品。随着公司在高功率半导体激光芯片的

国产替代份额持续提升，加上新拓展的 VCSEL 芯片和光通信芯片创造 增量空间，我们预计 2022-24 年公司实现营业收入 6.7/9.7/13.7 亿元，同比增长 55%/46%/40%；实现归母净利润 1.9/2.7/4.0 亿元，同比增长 61%/46%/49%。

分业务收入拆分：

1）高功率单管系列产品：随着下游客户加大国产芯片采购量，加上公 司新扩产能的持续释放，我们预计 2022-24 年公司高功率单管系列产品 收入为 5.8/8.8/12.5 亿元，同比增长 62%/50%/42%。

2）高功率巴条系列产品：目前主要应用于国防、科研等领域，我们预 计 2022-24 年公司高功率巴条系列产品将保持稳健增长，实现收入 0.60/0.64/0.68 亿元，同比增长 7%/7%/7%。

3）VCSEL 芯片系列产品：目前收入体量较小，随着在激光雷达、消费 电子 3D 传感等应用领域的客户开拓和产品放量，公司的 VCSEL 芯片系 列产品有望实现快速增长，我们预计 2022-24 年实现收入 0.16/0.27/0.45 亿元，同比增长 100%/65%/65%。

图表 59：分业务营收预测拆分（单位：百万元）

来源：Wind，中泰证券研究所

分业务毛利率拆分：

1）高功率单管系列产品：跟随公司产能爬坡和释放节奏，我们预计 2022-24 年 高 功 率 单 管 系 列 产 品 的 毛 利 率 分 别 达 到

47.4%/48.0%/49.5%。

2）高功率巴条系列产品：随着产品成熟后价格下降，我们假设高功率 巴条系列产品的毛利率每年略有下滑，预计 2022-24 年分别达到 78.2%/77.7%/77.5%。

3）VCSEL 芯片系列产品：VCSEL 产品仍处于发展初期，收入规模较 小 ， 我 们 假 设 毛 利 率 基 本 保 持 稳 定 ， 预 计 2022-24 年 分 别 为 60%/60%/60%。

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综 上 ， 我 们 预 计 公 司 2022-24 年 的 整 体 毛 利 率 将 分 别 达 到 50.6%/50.4%/51.3%。

图表 60：分业务毛利率预测

来源：Wind，中泰证券研究所

期间费用率预测：随着公司规模不断扩大，规模效应显现，加上产线自

动化水平和内部管理增效水平的持续提升，我们预计公司的期间费用率

将 实 现 稳 中 有 降 ， 预 计 2022-24 年 公 司 的 销 售 费 用 率 分 别 为 4.6%/4.1%/4.0%，管理费用率分别为 5.4%/5.2%/5.1%，研发费用率分 别达到 15.0%/13.0%/11.0%。

图表 61：公司期间费用率预测

来源：Wind，中泰证券研究所

投资建议：我们预计 2022-24 年公司实现营业收入 6.7/10.7/13.7 亿元，同比增长 55%/46%/40%；实现归母净利润 1.9/2.7/4.0 亿元，同比增长 61%/46%/49%，对应 EPS 分别为 1.37/1.99/2.98 元，对应 PE 分别为 65/45/30 倍，2022 年可比公司平均 PE 为 47 倍，考虑到公司在国内高 功率半导体激光芯片行业的稀缺性，以及切入 VCSEL 芯片和光通信芯

片带来的长期增长潜力，首次覆盖，给予“买入”投资评级。

图表 62：可比公司估值

来源：Wind，中泰证券研究所（注：可比公司中未覆盖股票的预测数据来自 Wind 一致预期）

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六、风险提示

1）技术迭代升级不及预期：公司多项技术研发正在进行中，特别是

VCSEL 和光通信产品仍处于起步阶段，若技术研发不及预期，可能无法

成为未来收入的新增长点。

2）订单交付不及预期：多地散点疫情以及外部环境不确定性，若公司

产品生产和客户订单交付受到影响，可能最终影响公司的业绩表现。

3）研究报告使用的公开资料可能存在信息滞后或更新不及时的风险：

报告中涉及企业、行业资料范围较广，企业批量信息的情况不统一，信

息的时效性存在一定风险。

4）市场需求/规模测算不及预期风险：报告中市场需求/规模测算基于一

定前提假设，有不及预期的风险。

盈利预测表（更新于 2022 年 4 月 21 日）