杏彩体育平台app·长光华芯研究报告：中国激光芯助力激光产业崛起

时间：2024-03-26 07:44:32 来源：杏彩体育官网app 作者：杏彩体育官网登录入口

　　半导体激光器性能优、应用广，2021 年全球市场规模 79.46 亿美元。半导体激光 器在各类激光器中拥有最佳的能量转化效率，一方面可以作为光纤激光器、固体激光器 等多种光泵浦激光器的核心泵浦源使用；另一方面，随着半导体激光技术在功率、效率、 亮度、寿命、多波长、调制速率等方面的不断突破，直接半导体激光器被广泛直接应用 于材料加工、医疗、光通信、传感、国防等领域。根据公司招股书援引 Laser Focus World 预计，2021 年全球半导体激光器的市场规模为 79.46 亿美元，同比增长 18.18%。

　　随中国激光产业蓬勃发展，2020年高功率光纤激光器的国产渗透率预计达 57.58%， 但高功率半导体激光芯片仍依赖进口。近年来，国家不断推出相关政策推动光电子器件 行业的发展，国务院、国家发改委、工信部等部门以及相关行业协会陆续颁布与光电子 器件及下业发展相关的主要产业政策。

　　长光华芯是国内激光芯片的龙头企业。公司深耕半导体激光行业，兼备边发射和面 发射产品线，业务覆盖半导体激光芯片、器件及模块和激光器全产业链，广泛应用于工 业、光通和传感等领域。2020 年公司核心产品高功率半导体激光器芯片国内市占率达 13.41%，逐步实现了半导体激光芯片的国产化。（报告来源：未来智库）

　　公司核心管理人员具备较强的行业和产业经验。长光华芯目前核心高管包括闵大勇 （前华工科技总经理）、廖新胜（前恩耐激光副总经理，国家科技部高技术中心战略性先 进电子材料专业组总体专家）、王俊（前华工科技技术总监、兼职教授）等。

　　公司无实际控制人，核心高管持股比例较高，产业背景雄厚。上市前，公司第一大 股东华丰投资持有 18.38%的股权，其合伙人徐少华担任法人的江苏新恒通投资集团为 锐科激光股东。第二大股东苏州英镭直接持有公司 14.82%的股份，核心高管王俊、廖 新胜、闵大勇、潘华东持股比例分别为 50.4%、25.8%、13.38%和 10.42%。第三大股 东是由中科院长光所 100%持股的长光集团，直接持有公司 6.54%的股份。华科创投是 华工科技的控股投资公司，持有公司 3.46%的股份。苏州芯诚和苏州芯同为员工持股平 台，分别持有公司 1.59%和 1.47%的股份。

　　募投资金投向激光研发和生产领域。公司首次公开发行数量为 3390 万股，占发行 后股份总数的 25.00%。发行募集资金重点投向科技创新领域的项目为“高功率激光芯 片、器件、模块产能扩充项目”、“垂直腔面发射半导体激光器（VCSEL）及光通讯激 光芯片产业化项目”及“研发中心建设项目”，以上项目拟投入募集资金 10.48 亿元。

　　2022 年 4 月 1 日长光华芯上市，发行价格 80.80 元/股，募资资金总额 27 亿元（净 额为 25 亿元）。其中华泰创新和长光华芯员工资管计划参与战略配售，获配金额分别 为 8217 万元和 1.34 亿元。

　　公司聚焦半导体激光行业，专注于半导体激光芯片的研发、设计及制造。公司主要 产品包括高功率单管系列产品、高功率巴条系列产品、高效率 VCSEL 系列产品及光通 信芯片系列产品等。 公司产品可广泛应用于工业、光通和传感等领域。公司产品主要应用于光泵浦激光 器泵浦源、直接半导体激光输出加工、激光智能制造装备、国家战略高技术、科学研究、 医学美容、激光雷达、机器视觉定位、智能安防、消费电子、3D 传感与摄像、人脸识 别与生物传感等领域。

　　公司采用 IDM 模式，横纵双向拓宽业务。公司已建成覆盖芯片设计、外延生长、晶 圆处理工艺（光刻）、解理/镀膜、封装测试、光纤耦合等 IDM（垂直整合）全流程工艺 平台和 3 寸、6 寸量产线，是少数研发和量产高功率半导体激光芯片的公司之一。依托 公司高功率半导体激光芯片的技术优势，公司业务横向扩展，建立高效率 VCSEL 激光 芯片和高速光通信芯片两大产品平台。公司向下游延伸业务，开发器件、模块及终端直 接半导体激光器，上下游协同发展，在半导体激光行业的综合实力逐步提升。 目前，公司已逐步实现高功率、高可靠性、高效率、宽波长范围单管芯片的国产化， 可量产功率达到 30W，波长范围覆盖 808-1064nm，电光转换效率达 60%至 65%，产 品技术水平与国外先进水平同步。

　　公司费用基本保持平稳。2018-2021 年公司销售费用分别为 0.09 亿元、0.10 亿元、 0.17 亿元和 0.22 亿元，呈稳步上升；财务费用分别为 88 万元、41 万元、-35 万元和 287 万元；管理费用分别为 0.09 亿元、1.43 亿元、0.14 亿元和 0.24 亿元，2019 年股 份支付费用为 1.33 亿元影响。扣除股份支付费用后，公司的管理费用基本保持平稳。

　　公司近年来员工规模快速扩张，研发生产员工占比近 9 成。2018 年-2021 年 H1， 公司员工人数从 185 人快速提升至 348 人。截至 2021 年 6 月，公司研发和生产员工达 到 309 人，分别占比 30.46%和 58.33%，管理和销售人员占比分别为 8.33%和 2.87%。

　　激光是先进生产力的代表，应用领域不断拓展。作为继原子能、计算机、半导体之 后，人类的又一重大发明，激光被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”。 由于激光具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性的特性，相对传统加工方式，激 光综合优势明显。伴随激光技术的不断进步和成本的降低，激光的应用领域也快速从材 料加工、通信、光存储向科研军事、仪器传感等多领域拓展。

　　激光器中，激光主要由增益介质、泵浦源、光学谐振腔三个部分协同产生。增益介 质是激光光子产生的源头，增益介质可以是固体（如 YAG、半导体、光纤）、气体（如 CO2）或液体（化学溶液）。根据增益介质的不同，可以区分为固体激光器、液体激光 器、气体激光器。泵浦源是激光能量的源头，根据能量守恒定律，激光器输出激光能量 束，需要在产生激光时输入能量，泵浦源即是起到对增益介质进行能量激励的作用。激 光器工作时，由泵浦源向增益介质注入能量进行激励，增益介质的原子受到能量激励后 发生能级跃迁，由基态（能级 1）跃迁至激发态（能级 2），由于激发态相较于基态是 非稳定状态，原子会自发地回归到基态，并放出（能级 2 与能级 1 能量差额的）光子。 无数光子在谐振腔中统一运动方向，往复运动，不断叠加，最终输出性质一致、高能量 的激光束。

　　光纤激光器是近年来受到广泛关注和使用的一类激光器。与其他激光器相比，光纤 激光器拥有结构简单、转换效率高、光束质量好、维护成本低、散热性能好等优点，光 纤激光器已成为金属切割、焊接和标记等传统工业制造领域的主流光源，并广泛应用于 医疗美容、航空航天和军事应用等领域。 根据激光制造网援引凯普林光电，相比光纤激光器，直接半导体激光器能量更均匀、 光电转换效率更高。直接半导体的光斑更接顶分布而不是光纤激光器的高斯分布， 在实际焊接应用中得到的效果比传统激光器更加优越。

　　目前激光产业链的融合趋势进一步明显。激光产业链包括上游元器件和材料、中游 激光设备，下游激光加工服务，产业链融合趋势显著。以锐科激光为例，该公司 2019 年并购国神光电 51%股权，进入超快激光器领域，并由子公司睿芯光纤、关联公司锐晶 科技等布局特种光纤和上游芯片等领域。大族激光主要从 IPG 采购光纤激光器，同时也 积极布局自有的光纤激光器及固体激光器产业，进一步增强产业协同等能力；华工激光 以自有激光设备业务为主，但也先后投资了上游公司锐科激光、华日激光、云岭光电等。

　　激光产业链中，上游元器件和材料的市场占比约为 20%。根据前瞻产业研究院数 据，2018 年元器件和材料、激光设备和激光加工服务市场分别占激光产业链市场的 20%、42%和 38%。 泵浦源占光纤激光器成本的主要部分。根据锐科激光招股说明书，2017 年公司激 光器的 BOM 成本主要包括光学材料、电学材料和机械件等，其中光学材料占比最高， 达 65.43%。光学材料中核心部件为泵浦源，占 BOM 总成本的 34.62%；电学材料和机 械件则分别占比 16.21%和 15.13%。（报告来源：未来智库）

　　半导体激光器按发光分为面发射和边发射，按调制分为直接调制和外调制。不同类 型的激光器可对光芯片作如下分类：（1）根据发光类型，可分为面发射与边发射。面 发射型激光主要为 VCSEL（垂直腔面发射激光器）；边发射型激光主要包括 FP（法布 里-珀罗激光器）、DFB（分布反馈式激光器）及 DBR（分布式布拉格反射激光器）。 （2）根据调制类型，可分为直接调制与外调制。DML（直接调制激光器）由电路直接 控制激光的开闭状态，外调制类型由外电路控制来实现激光的开闭状态，较为常见的是 由 DFB 激光器和电吸收调制器 EAM 组成的 EML（电吸收调制激光器）。

　　传统的 FP 激光器芯片具有损耗大、传输距离短的缺点，应用较为广泛的激光芯片 主要有以下三种：VCSEL、DFB 和 EML。 （1）VCSEL 具有单纵模、圆形输出光斑、价格低廉和易于集成等特点，功率较低， 传输距离较短，适用于 300m 内的短距离传输。主要应用场景包括：数据中心内部、消 费电子领域等。 （2）DFB 是在 FP 的基础上通过内臵布拉格光栅，使激光呈高度单色性，降低了损耗，提升了传输距离，从而满足中长距离传输的要求，属于最常用的直接调制激光器。 主要应用场景包括：FTTx 接入网、传输网、无线基站、数据中心内部互联等。 （3）EML 激光通过在 DFB 的基础上增加外调制器电吸收片，啁啾与色散性能均 优于 DFB，适用于更长距离传输。主要应用场景主要包括：高速率、远距离的电信骨干 网、城域网和数据中心互联（DCI 网络）等。

　　相比于边发射半导体激光器，VCSEL 具有显著优势，包括易于二维集成构建 激光阵列、圆形光斑易于实现与光纤的有效耦合、可以实现高速调制、有源区 尺寸极小、可实现高封装密度和低阈值电流、激光波长的温度依赖性很低、晶 圆级制造工艺、适合大规模生产制造等。此前，VCSEL 的应用场景主要受限于其较低的输出光功率。近年来，国内外 激光器厂商基于多结技术将 VCSEL 激光器的性能显著提升：更高的转换效率， 以降低整体热负荷；更高的功率密度，以减小芯片和封装尺寸，简化光学设计 和系统架构；更高的斜面效率，以降低所需电流，提高驱动器开关速度。根据 Lumentum 官网介绍，其单个多结 VCSEL 发射器的光功率超过 4W，在 125° C 和 0.1%占空比下，每平方毫米 VCSEL 阵列的峰值功率超过 1KW。

　　全球激光器市场规模稳定增长，半导体激光器稳定占比超四成。根据公司招股书援 引 Laser Focus World 预计，2021 年全球半导体激光器与非半导体激光器的收入总额 为 184.80 亿美元，其中半导体激光器占总收入的 43%，市场规模为 79.46 亿美元，同 比增长 18.18%。随着全球智能化发展，智能设备、消费电子、新能源等领域对激光器 的需求不断增长以及医疗、美容仪器设备等新兴应用领域的持续拓展，半导体激光器可 作为光泵浦激光器中的光泵浦，其市场规模将继续保持稳定增长。

　　材料加工和光通讯等为重要的下游市场。 2019 年材料加工和光刻市场销售额最高，为 60.30 亿美元，占比 40.94%；通讯与光存 储市场 39.80 亿美元，占比 27.02%；科研和军事市场 17.70 亿美元，占比 12.02%； 医疗和美容领域 13.30 亿美。