2022年長光華芯業(yè)務布局分析

1、2022年長光華芯業(yè)務布局分析一、長光華芯聚焦半導體激光行業(yè)，打造“中國激光芯”1.1 橫向拓展與縱向延伸并舉，打造“中國激光芯”公司是半導體激光行業(yè)全球少數(shù)具備高功率激光芯片量產(chǎn)能力的企業(yè)之一。公司成立于 2012 年，2013 年實現(xiàn)光纖耦合模塊、陣列模塊的全面量產(chǎn)，隨后連續(xù)推出光纖激光器 泵浦方案、巴條芯片、高功率單管芯片、直接半導體激光器等產(chǎn)品，業(yè)務延伸至開發(fā)器 件、模塊及終端直接半導體激光器，上下游協(xié)同發(fā)展。公司在縱向延伸業(yè)務的同時，也 在橫向拓展產(chǎn)品品類，2018 年成立 VCSEL 事業(yè)部，先后建立高效率 VCSEL 激光芯片和 高速光通信芯片兩大產(chǎn)品平臺。公司在半導體激光行業(yè)綜

2、合實力逐漸提升，逐步實現(xiàn)高 功率半導體激光芯片的國產(chǎn)化。公司已形成由半導體激光芯片、器件、模塊及直接半導體激光器構(gòu)成的四大類、多系列 產(chǎn)品矩陣，主要產(chǎn)品包括高功率單管系列產(chǎn)品、高功率巴條系列產(chǎn)品、高效率 VCSEL 系 列產(chǎn)品及光通信芯片系列產(chǎn)品等，其中：（1）高功率單管系列產(chǎn)品 公司高功率單管系列包括高功率單管芯片、高功率單管器件、光纖耦合模塊、直接半導 體激光器等覆蓋激光行業(yè)上游產(chǎn)業(yè)鏈的多個品類，單管芯片只有一個發(fā)光單元，目前， 公司半導體激光單管芯片可實現(xiàn) 30W 的高功率激光輸出。（2）高功率巴條系列產(chǎn)品 公司高功率巴條系列產(chǎn)品包括高功率巴條芯片、高功率巴條器件、陣列模塊等，巴條芯 片

3、是由多個發(fā)光單元并成直線排列的激光二極管芯片，目前，公司半導體激光巴條芯片 可實現(xiàn) 50-250W 的連續(xù)激光輸出及 500-1000W 的準連續(xù)激光輸出，廣泛應用于固態(tài) 激光器、堿金屬激光器的研制等。（3）高效率 VCSEL 系列產(chǎn)品 公司高效率 VCSEL 系列產(chǎn)品包括 PS 系列、TOF 系列和 SL 系列，目前，公司研發(fā)的面發(fā) 射高效率 VCSEL 系列產(chǎn)品已通過相關(guān)客戶的工藝認證，并獲得相關(guān)客戶 VCSEL 芯片 量產(chǎn)訂單，產(chǎn)品應用領(lǐng)域擴展至激光雷達及 3D 傳感領(lǐng)域。（4）光通信芯片系列 公司光通信芯片系列產(chǎn)品包括 DFB 系列、PD 系列和 EML 系列，光通信芯片用來實現(xiàn)電 信

4、號和光信號之間的相互轉(zhuǎn)換，是光電技術(shù)產(chǎn)品的核心，目前，公司已建立包含外延生 長、光柵制作、條形刻蝕、端面鍍膜、劃片裂片、特性測試、封裝篩選和芯片老化的完 整工藝線，具備光通信芯片的制造能力。公司產(chǎn)品應用場景廣泛。公司四大類、多系列產(chǎn)品可廣泛應用于光纖激光器、固體激光 器及超快激光器等光泵浦激光器泵浦源、國家戰(zhàn)略高技術(shù)、3D 傳感、激光雷達、高速光 通信、激光智能制造裝備、醫(yī)學美容、人工智能、科學研究等領(lǐng)域。公司采用垂直一體化 IDM 生產(chǎn)模式。由于光電子器件遵循特色工藝，其核心競爭點在 于工藝的成熟度、穩(wěn)定性和工藝平臺的多樣性，因而包括歐美激光芯片巨頭在內(nèi)的光電 子器件企業(yè)多采用 IDM 模式

5、。公司目前掌握半導體激光芯片核心制造工藝技術(shù)關(guān)鍵環(huán) 節(jié)，覆蓋芯片設計、外延片制造、晶圓制造、芯片加工及器件封裝測試全流程，可實現(xiàn) 設計、制造等環(huán)節(jié)協(xié)同優(yōu)化。1.2 業(yè)績強勢高增，盈利能力顯著提升21 營收及凈利強勢高增，規(guī)模擴張及國產(chǎn)替代效應彰顯。公司 2018-2021 營業(yè)收入由 分 0.92 億元增長至 4.29 億元，CAGR 67.07%。2022Q1 公司實現(xiàn)營收 1.12 億元，同比 增長 43.56%。2018-2021 歸母凈利潤由-0.14 億元扭虧并增長至 1.15 億元，其中 2021 年歸母增速為 340.49%。2022Q1 歸母凈利潤實現(xiàn) 0.28 億元，同比增長

6、 45.73%。一方 面，半導體激光芯片市場規(guī)模擴大，公司收入規(guī)模擴張；另一方面，受益于進口替代進 程加快，公司高毛利率芯片類產(chǎn)品銷量提升，這些因素共同驅(qū)動 21 年度營收及凈利高速 增長。公司 2019 年歸母凈利顯著為負主要系大額股份支付的影響。公司毛利率大幅提升，規(guī)模經(jīng)濟效應突出。2018-22Q1 公司毛利率分別為 30.97%、 36.03%、31.35%、52.82%和 50.19%，21 年度公司毛利大幅提升，主要系單管芯片產(chǎn) 品中高毛利產(chǎn)品占比提升，公司盈利能力進一步加強。2018-22Q1 公司期間費用率穩(wěn)中 有降，其中 2019 年管理費用率較高，主要系該年度公司實施股權(quán)激

7、勵，確認股份支付金 額 1.33 億元，剔除股份支付的影響后，2019 年管理費用率為 7.35%，隨著公司收入規(guī) ?？焖僭鲩L，規(guī)模效應顯現(xiàn)，公司盈利能力有望進一步提升。高功率單管系列營收占比維持高位，VCSEL 芯片系列開啟放量。2018-2021 年，公司高 功率單管系列產(chǎn)品營收貢獻始終在 70%以上，且 2020 年呈現(xiàn)增長態(tài)勢（占比同比提升 13.81 pct），主要系公司 18W 單管芯片通過認證，主要客戶創(chuàng)鑫激光、銳科激光加大了采購量。同時 2020 年公司 VCSEL 芯片獲得相關(guān)客戶工藝認證，2021 年部分高效率 VCSEL 訂單落地并量產(chǎn)交付。隨著公司技術(shù)不斷豐富、市場競爭

8、力加強，公司在著力布局高毛 利巴條系列產(chǎn)品的同時，原有產(chǎn)品品類盈利能力也顯著提升。2021H1 公司高功率單管系 列產(chǎn)品毛利率相比上年由 25.84%提升至 44.84%，主要原因系單管芯片中高毛利產(chǎn)品占 比提升，以及導入 6 吋晶圓生產(chǎn)線后生產(chǎn)成本下降。分產(chǎn)品來看： 高功率單管系列產(chǎn)品：截止 2021H1 公司高功率單管系列產(chǎn)品中，單管芯片和光纖耦合 模塊占比分別為 54.77%、41.96%，為該系列最高占比的兩類產(chǎn)品，同時自 2018 年起， 司單管芯片和光纖耦合模塊產(chǎn)品收入整體呈現(xiàn)增長趨勢，主要原因系產(chǎn)品自身技術(shù)指標 優(yōu)秀、下游半導體激光器市場規(guī)模持續(xù)增加以及中美科技摩擦導致的國家化替

9、代進程加 速。值得注意的是，單管芯片收入在 2019 年有一定的回落，主要是由于公司主要客戶銳 科激光對于功率要求變動，導致公司新產(chǎn)品進入驗證周期。高功率巴條系列產(chǎn)品：巴條芯片是由多個發(fā)光單元并成直線排列的激光二極管芯片，具 有高功率和生產(chǎn)容錯率低的特點。目前巴條系列產(chǎn)品主要以巴條器件為主，截止 2021H1 收入占比 77.69%，2020 年起巴條芯片開始批量供應德國 Jenoptik AG，并在 2020、 2021H1 分別實現(xiàn) Jenoptik AG 巴條芯片收入 22.18 萬、709.21 萬，放量顯著。公司研發(fā)投入逐年增加，研發(fā)團隊規(guī)?？捎^。2018-2022Q1 公司研發(fā)投入

10、分別為 3719 萬元、5271 萬元、6033 萬元、8593 萬元和 2093 萬元，研發(fā)投入資金逐年增加。由于 公司采用 IDM 模式，生產(chǎn)人員占比最高，研發(fā)人員僅次于生產(chǎn)人員，團隊規(guī)模達百人以 上。公司研發(fā)團隊綜合實力強勁，已獲批為江蘇省“雙創(chuàng)團隊”和姑蘇重大創(chuàng)新團隊。6 吋線導入，成本優(yōu)化顯著。根據(jù)公司招股書，自 2021 年 1 月導入 6 吋線后，截止 2021H1，單管芯片成本較 2020 年下降 40.65%；巴條芯片成本較 2020 年下降 32.48%。1.3 國有股東參股，核心技術(shù)人員掌舵公司股權(quán)結(jié)構(gòu)分散，國有股東參股。公司第一大股東為蘇州華豐投資，持股占比 18.38

11、%， 公司無控股股東、實際控制人。長光集團為公司國有股東，隸屬于中科院長光所，持股 占比 6.54%。核心技術(shù)人員均為公司“掌舵人”。公司核心技術(shù)人員均名校背景出身，且有多年激光行 業(yè)產(chǎn)業(yè)工作經(jīng)驗，負責研發(fā)工作的同時，也是公司高管團隊重要成員。公司首席技術(shù)官 王俊為公司常務副總經(jīng)理，核心技術(shù)人員閔大勇為公司董事長、總經(jīng)理。募集資金支持“一平臺、一支點、橫向擴展、縱向延伸”戰(zhàn)略。公司本次 IPO 募集資金 13.48 億元，其中：募集資金擬投入高功率激光芯片、器件、模塊產(chǎn)能擴充項目 5.99 億元，主要用于 擴大公司高功率半導體激光芯片、器件、模塊產(chǎn)品的產(chǎn)能規(guī)模，實施戰(zhàn)略中“一支 點”部分；募集

12、資金擬投入垂直腔面發(fā)射半導體激光器（VCSEL）及光通訊激光芯片產(chǎn)業(yè)化項 目 3.05 億元，主要用于推動研發(fā)并生產(chǎn)垂直腔面發(fā)射半導體激光芯片及光通信激 光芯片系列產(chǎn)品，實施戰(zhàn)略中“橫向擴展”部分； 募集資金擬投入研發(fā)中心建設項目 1.44 億元，主要用于針對半導體激光芯片及高 效泵浦技術(shù)、高能固體激光泵浦源技術(shù)、光纖耦合半導體激光器泵浦源模塊技術(shù)和 大功率高可靠性半導體激光器封裝技術(shù)等激光領(lǐng)域前沿技術(shù)研究課題進行前瞻性開 發(fā)，實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。二、激光：多應用領(lǐng)域的百億市場激光是通過人工方式，用光或放電等強能量激發(fā)特定的物質(zhì)而產(chǎn)生的光，激光技術(shù)起源 于 20 世紀 60 年代初期。由于激光

13、具有完全不同于普通光的性質(zhì)，很快被廣泛應用于各 個領(lǐng)域，并深刻地影響了科學、技術(shù)、經(jīng)濟和社會的發(fā)展及變革。是 20 世紀與原子能、 半導體、計算機齊名的四項重大發(fā)明之一。從產(chǎn)業(yè)鏈來看：上游是產(chǎn)業(yè)基石，主要包含半導體原材料、高端裝備以及相關(guān)的生產(chǎn)輔料制造激光 芯片、光電器件等。 中游利用上游激光芯片及光電器件、模組、光學元件等作為泵浦源進行各類激光器 的制造與銷售，包括直接半導體激光器、二氧化碳激光器、固體激光器、光纖激光 器。下游主要為行業(yè)應用，包含工業(yè)加工裝備、激光雷達、光通信、醫(yī)療美容等。 公司產(chǎn)品主要集中于產(chǎn)業(yè)鏈中上游部分，涉及激光芯片、激光器件、光纖耦合模塊、直 接半導體激光器等。激光

14、芯片：構(gòu)成激光器的核心部件。在激光產(chǎn)業(yè)中，激光器的地位舉足輕重，是下游激 光設備最核心的部件。作為終端設備的核心光學系統(tǒng)，激光器的性能直接決定激光設備 輸出光束的質(zhì)量和功率。激光器主要由由（激勵源）、增益介質(zhì)（工作物質(zhì)）和諧振腔等 光學器件材料組成，是大量的光學材料和元器件組成的綜合系統(tǒng)，通常結(jié)構(gòu)復雜且技術(shù) 壁壘較高。其中高功率激光芯片是構(gòu)成泵浦源（激勵源）的核心部件。半導體激光芯片根據(jù)諧振腔制造工藝的不同分為 EEL 和 VCSEL。EEL 是在芯片的兩側(cè)鍍 光學膜形成諧振腔，沿平行于襯底表面發(fā)射激光，而 VCSEL 是在芯片的上下兩面鍍光學 膜，形成諧振腔，能夠?qū)崿F(xiàn)垂直于芯片表面發(fā)射激光。

15、VCSEL 有低閾值電流、穩(wěn)定單波 長工作、可高頻調(diào)制、容易二維集成、沒有腔面 閾值損傷、制造成本低等優(yōu)點，但輸出 功率及電光效率較邊發(fā)射激光芯片低。激光器分類方式眾多，細分品種各具特色。通常來說可以按照增益介質(zhì)、輸出波長、運 轉(zhuǎn)方式、泵浦方式進行分類，不同細分的激光器對應的相關(guān)技術(shù)路線以及應用場景也各 不相同。例如：光纖激光器在高功率切割市場逐漸蠶食 CO2激光器市場份額，并且在性 價比上替代了傳統(tǒng)的機械加工設備，2018 年市場占比首次超過 50%；固體激光器中紫 外固體冷激光器在精細打標等微加工領(lǐng)域應用拓展，尤其在消費電子領(lǐng)域迅速拓展，紫 外及飛秒技術(shù)逐漸打開應用市場。激光下游應用領(lǐng)域廣

16、闊，包括大功率的工業(yè)加工和中小功率的微加工。激光下游應用領(lǐng) 域包括激光切割、激光打標、激光焊接、激光清洗、激光熔覆、激光 3D 打印、激光顯 示、激光測量、激光武器、激光美容醫(yī)療等。1000W 以上的大功率主要應用在鈑金切割 等工業(yè)領(lǐng)域，1000W 以內(nèi)小功率主要應用在打標和微加工領(lǐng)域。激光設備行業(yè)代表企業(yè) 包括通快、大族激光、華工科技等，通快通過一體化布局，自制激光器并應用于自制的 激光設備，目前大族激光也進行產(chǎn)業(yè)鏈延伸，向上布局激光器的自制能力。 2019 年在眾多下游應用中，材料加工和光刻領(lǐng)域份額占比最大。根據(jù)2020 年中國激 光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告，2019 年材料加工和光刻領(lǐng)域激光器銷售額

17、約為 60.30 億美元，占比 40.94%為主要的應用場景，其次分別為通訊與光存儲、科研和軍事、醫(yī)療和美容領(lǐng)域。三、長光華芯：國內(nèi)龍頭半導體激光芯片企業(yè)3.1 高功率激光器芯片全國市占率第一全球激光器市場快速增長，高功率應用領(lǐng)域占比 59%。根據(jù)2021 年中國激光產(chǎn)業(yè)發(fā) 展報告，2020 年全球激光器應用領(lǐng)域中，高功率半導體激光芯片的下游激光器市場包 括：材料加工與光刻市場、科研與軍事市場、醫(yī)療與美容市場，合計占比為 59.10%，通 過 2020 年全球激光器規(guī)模 160.10 億美元可以計算出高功率半導體激光器份額為即94.62 億美元，按照 6.5 匯率計算折合 615.03 億人民

18、幣。3.2 IDM 全流程工藝覆蓋，持續(xù)兌現(xiàn) 6 吋芯片產(chǎn)線潛力IDM 全流程工藝覆蓋，攻克核心環(huán)節(jié)技術(shù)。立足 IDM 模式，公司擁有半導體激光芯片 設計、外延生產(chǎn)、晶圓制造、芯片加工及封裝測試等全流程工藝技術(shù)，完成高功率半導 體激光芯片產(chǎn)業(yè)化。在器件設計及外延生長、FAB 晶圓工藝技術(shù)、腔面鈍化處理技術(shù)、 高亮度合束及光纖耦合技術(shù)、激光系統(tǒng)與應用技術(shù)等環(huán)節(jié)具備核心技術(shù)，擁有多項獲批 專利及在申專利，部分環(huán)節(jié)技術(shù)具體應用如下：器件設計及外延生長：公司通過自主研發(fā)的高功率高效率高亮度芯片結(jié)構(gòu)設計、分 布式載流子注入技術(shù)、MOCVD 外延生長技術(shù)、多有源區(qū)級聯(lián)的垂直腔面發(fā)射（VCSEL） 半導體激

19、光器的設計等技術(shù)的應用，成功突破了外延技術(shù)的行業(yè)難點，為半導體激 光芯片的制造提供高質(zhì)量的外延晶體材料。FAB 晶圓工藝技術(shù)：公司自主研發(fā)了低損傷刻蝕工藝技術(shù)、薄膜氧化熱處理工藝技 術(shù)、高功率芯片腔面技術(shù)/高 COMD 閾值的腔面保護技術(shù)等，在諸多應用技術(shù)的支 撐下，成功實現(xiàn) 30W 高功率半導體激光芯片的量產(chǎn)，電光轉(zhuǎn)換效率達到 60%-65%， 技術(shù)水平與國際先進水平同步，提升了半導體激光芯片的產(chǎn)量及良率，實現(xiàn)了半導 體激光芯片的產(chǎn)業(yè)化應用。工業(yè)激光器泵浦源應用：公司開發(fā)了大功率半導體激光器芯片封裝技術(shù)、高亮度光 譜合束技術(shù)、高質(zhì)量光纖耦合技術(shù)等等，通過以上技術(shù)，將公司高功率半導體激光 芯片

20、進行合束，可實現(xiàn) 700W 光源輸出，為下游高功率光纖激光器提供穩(wěn)定泵浦源。技術(shù)工藝橫縱擴展，未來發(fā)展方向廣闊。公司技術(shù)布局橫向擴展，在材料方面從 GaAs 擴 展到 InP 材料體系，產(chǎn)品覆蓋波段范圍持續(xù)擴大。依托成熟 EEL 技術(shù)，橫向拓展 VCSEL 技術(shù)，搭建 EEL+VCSEL 兩大技術(shù)工藝平臺和產(chǎn)品體系，產(chǎn)品線橫向拓展至高功率激光 芯片、VCSEL 激光芯片、光通訊芯片，并已經(jīng)在高功率半導體激光領(lǐng)域縱向向下游直接 半導體激光器布局，用于直接半導體材料加工。根據(jù)技術(shù)路線，未來公司技術(shù)橫向有望 向激光顯示與照明芯片、射頻芯片等方向持續(xù)拓展，發(fā)展空間廣闊。制程產(chǎn)線先進，引入全國首條 6

21、吋高能半導體激光芯片產(chǎn)線。公司制程產(chǎn)線先進，具備 3 吋、6 吋晶圓量產(chǎn)線，目前 3 吋量產(chǎn)線為半導體激光行業(yè)內(nèi)的主流產(chǎn)線規(guī)格，而 6 吋 量產(chǎn)線為半導體激光行業(yè)內(nèi)最大尺寸的產(chǎn)線，相當于硅基半導體的 12 吋量產(chǎn)線。（1） 2018 年公司建立 VCSEL 芯片 6 吋產(chǎn)線，激光芯片良品量率不斷提高，2018-2020 年 CAGR+33.40%；（2）根據(jù)蘇州高新區(qū)官宣傳，2021 年公司于蘇州引入國內(nèi)首條、全球 第二條 6 吋高能芯片晶圓垂直生產(chǎn)線，較公司原有產(chǎn)線（3 吋）可以在每個晶圓上制造 的芯片數(shù)目增加 5 倍，材料成本降低 40%左右，次品率降低 1/3，總產(chǎn)能將提高 5-10 倍

22、。根據(jù)公司招股說明書，2021H1 公司單管芯片/巴條芯片平均成本較 2020 年分別40.65%/-32.48%，降本+增效+放量下空間廣闊。3.3 商用化產(chǎn)品性能指標優(yōu)異，達到國際先進全國領(lǐng)先水平行業(yè)海外公司具有主導地位。長光華芯主營業(yè)務為半導體激光芯片、激光器件、模塊等， 目前從全球范圍內(nèi)來看，由于具有一定額先發(fā)優(yōu)勢，目前半導體激光芯片及器件廠商仍 以貳陸集團、朗美通、IPG 光電等國外企業(yè)為主。目前國內(nèi)在半導體激光芯片領(lǐng)域主要 競爭對手為武漢銳晶、華光光電，VCSEL 芯片領(lǐng)域主要競爭對手有縱慧芯光。打破技術(shù)封鎖實現(xiàn)國產(chǎn)化，產(chǎn)品性能指標優(yōu)異。公司打破國外技術(shù)封鎖和芯片禁運，實 現(xiàn)半導體

23、激光芯片國產(chǎn)化，芯片類產(chǎn)品性能優(yōu)異，其中商業(yè)化單管芯片輸出功率達 30W， 巴條芯片連續(xù)輸出功率達 250W（CW），準連續(xù)輸出 1000W（QCW），VCSEL 芯片最高 轉(zhuǎn)換效率達 60%以上。IDM 模式下，公司在激光器件封裝、光束整合、合束耦合、直接 半導體機關(guān)器系統(tǒng)等領(lǐng)域均積累了豐富的產(chǎn)品研制和生產(chǎn)經(jīng)驗，成功開發(fā)了多款光纖耦 合模塊及直接半導體激光器等產(chǎn)品。高功率單管芯片：公司高功率單管芯片覆蓋波長種類包括 808/880/915/976nm,，其中 915/976nm 波長主要用于下游光纖激光器制造，光纖激光器占工業(yè)激光器市場規(guī)模的比 重較高，915/976nm 波長的單管芯片下游需求較大，為半導體激光行業(yè)的主流產(chǎn)品。公 司高功率單管芯片功率及電光轉(zhuǎn)換效率高、波長種類多、技術(shù)水平高，在 190-230m 的 條寬范圍內(nèi)，輸出功率達 30W，光電轉(zhuǎn)換效率達 63%。單管激光芯片輸出功率持續(xù)提升，公司