報告出品方/作者：海通證券，余偉民）
1. 長光華芯：中國激光芯，打造激光芯片全產業鏈
1.1 中國激光芯，光耀美好生活
半導體激光器性能優、應用廣，2021 年全球市場規模 79.46 億美元。半導體激光 器在各類激光器中擁有最佳的能量轉化效率，一方面可以作為光纖激光器、固體激光器 等多種光泵浦激光器的核心泵浦源使用；另一方面，隨著半導體激光技術在功率、效率、 亮度、壽命、多波長、調制速率等方面的不斷突破，直接半導體激光器被廣泛直接應用 于材料加工、醫療、光通信、傳感、國防等領域。根據公司招股書援引 Laser Focus World 預計，2021 年全球半導體激光器的市場規模為 79.46 億美元，同比增長 18.18%。
隨中國激光產業蓬勃發展，2020年高功率光纖激光器的國產滲透率預計達 57.58%， 但高功率半導體激光芯片仍依賴進口。近年來，國家不斷推出相關政策推動光電子器件 行業的發展，國務院、國家發改委、工信部等部門以及相關行業協會陸續頒布與光電子 器件及下游行業發展相關的主要產業政策。
長光華芯是國內激光芯片的龍頭企業。公司深耕半導體激光行業，兼備邊發射和面 發射產品線，業務覆蓋半導體激光芯片、器件及模塊和激光器全產業鏈，廣泛應用于工 業、光通和傳感等領域。2020 年公司核心產品高功率半導體激光器芯片國內市占率達 13.41%，逐步實現了半導體激光芯片的國產化。（報告來源：未來智庫）
1.2 核心高管持股比例較高，核心員工參與戰略配售
公司核心管理人員具備較強的行業和產業經驗。長光華芯目前核心高管包括閔大勇 （前華工科技總經理）、廖新勝（前恩耐激光副總經理，國家科技部高技術中心戰略性先 進電子材料專業組總體專家）、王?。ㄇ叭A工科技技術總監、兼職教授）等。
公司無實際控制人，核心高管持股比例較高，產業背景雄厚。上市前，公司第一大 股東華豐投資持有 18.38%的股權，其合伙人徐少華擔任法人的江蘇新恒通投資集團為 銳科激光股東。第二大股東蘇州英鐳直接持有公司 14.82%的股份，核心高管王俊、廖 新勝、閔大勇、潘華東持股比例分別為 50.4%、25.8%、13.38%和 10.42%。第三大股 東是由中科院長光所 100%持股的長光集團，直接持有公司 6.54%的股份。華科創投是 華工科技的控股投資公司，持有公司 3.46%的股份。蘇州芯誠和蘇州芯同為員工持股平 臺，分別持有公司 1.59%和 1.47%的股份。
募投資金投向激光研發和生產領域。公司首次公開發行數量為 3390 萬股，占發行 后股份總數的 25.00%。發行募集資金重點投向科技創新領域的項目為“高功率激光芯 片、器件、模塊產能擴充項目”、“垂直腔面發射半導體激光器（VCSEL）及光通訊激 光芯片產業化項目”及“研發中心建設項目”，以上項目擬投入募集資金 10.48 億元。
2022 年 4 月 1 日長光華芯上市，發行價格 80.80 元/股，募資資金總額 27 億元（凈 額為 25 億元）。其中華泰創新和長光華芯員工資管計劃參與戰略配售，獲配金額分別 為 8217 萬元和 1.34 億元。
1.3 聚焦半導體激光行業，打造芯片+器件+模塊+激光器全產業鏈
公司聚焦半導體激光行業，專注于半導體激光芯片的研發、設計及制造。公司主要 產品包括高功率單管系列產品、高功率巴條系列產品、高效率 VCSEL 系列產品及光通 信芯片系列產品等。 公司產品可廣泛應用于工業、光通和傳感等領域。公司產品主要應用于光泵浦激光 器泵浦源、直接半導體激光輸出加工、激光智能制造裝備、國家戰略高技術、科學研究、 醫學美容、激光雷達、機器視覺定位、智能安防、消費電子、3D 傳感與攝像、人臉識 別與生物傳感等領域。
公司采用 IDM 模式，橫縱雙向拓寬業務。公司已建成覆蓋芯片設計、外延生長、晶 圓處理工藝（光刻）、解理/鍍膜、封裝測試、光纖耦合等 IDM（垂直整合）全流程工藝 平臺和 3 寸、6 寸量產線，是少數研發和量產高功率半導體激光芯片的公司之一。依托 公司高功率半導體激光芯片的技術優勢，公司業務橫向擴展，建立高效率 VCSEL 激光 芯片和高速光通信芯片兩大產品平臺。公司向下游延伸業務，開發器件、模塊及終端直 接半導體激光器，上下游協同發展，在半導體激光行業的綜合實力逐步提升。 目前，公司已逐步實現高功率、高可靠性、高效率、寬波長范圍單管芯片的國產化， 可量產功率達到 30W，波長范圍覆蓋 808-1064nm，電光轉換效率達 60%至 65%，產 品技術水平與國外先進水平同步。
2. 持續加碼研發投入，業績快速增長
2.1 營收快速增長，費用相對平穩
近年來公司營收和歸母凈利潤總體高速增長。公司 2018-2021 年營收分別為 0.92、 1.39、2.47 和 4.29 億元，2019 年、2020 年和 2021 年營收增速分別為 49.85%、78.46% 和 73.59%。2019 年歸母凈利潤主要受股份支付影響，股份支付費用為 1.33 億元。2021 年公司歸母凈利潤 1.15 億元，同比增加 340.49%。
公司以高功率單管系列產品收入為主，VCSEL 產品開始貢獻收入。2021 年高功率 單管系列產品收入占比 84.12%，高效率 VCSEL 系列產品收入占比 1.91%。2018-2021 年公司高功率單管系列產品收入分別為 0.72、1.03、2.18 和 3.61 億元，2019-2021 年 同比增速分別為+43.09%、+111.65%、+65.87%；2018-2021 年公司高功率巴條系列產 品收入為 1928、3372、2562 和 5566 萬元，2019-2021 年同比+74.85%、-24.02%、 +117.23%；2020-2021 年公司 VCSEL 芯片系列產品收入為 341、820 萬元，2021 年 同比+140.65%。
公司 2018-2021 年銷售毛利率分別為 30.97%、36.03%、31.35%和 52.82%。 2018-2021H1 公司高功率單管系列毛利率分別為 22.88%、23.58%、25.84%和 44.84%， 高功率巴條系列毛利率分別為 63.05%、72.19%、72.90%和 77.81%。高效率 VCSEL 系列產品 2020 和 2021 年上半年毛利率分別為 67.32%和 61.40%。我們認為隨公司工 藝成熟、新增產線投產和規模提升，公司的產品毛利率仍有一定提升空間。
公司費用基本保持平穩。2018-2021 年公司銷售費用分別為 0.09 億元、0.10 億元、 0.17 億元和 0.22 億元，呈穩步上升；財務費用分別為 88 萬元、41 萬元、-35 萬元和 287 萬元；管理費用分別為 0.09 億元、1.43 億元、0.14 億元和 0.24 億元，2019 年股 份支付費用為 1.33 億元影響?？鄢煞葜Ц顿M用后，公司的管理費用基本保持平穩。
2.2 持續加碼研發投入，增強產品競爭力
公司持續加大研發投入。2018-2021 年公司研發費用分別為 0.37 億元、0.53 億元、 0.60 億元和 0.86 億元，2019-2021 年研發費用同比增速分別為 41.72%、14.47%和 42.43%。截至 2021 年 9 月 30 日，公司已擁有專利 61 項，其中發明專利 22 項，正在 申請的專利共計 98 項。2018-2020 年公司人均創收分別為 50 萬元、43 萬元和 72 萬 元。2021 年上半年人均創收 55 萬元。
公司近年來員工規模快速擴張，研發生產員工占比近 9 成。2018 年-2021 年 H1， 公司員工人數從 185 人快速提升至 348 人。截至 2021 年 6 月，公司研發和生產員工達 到 309 人，分別占比 30.46%和 58.33%，管理和銷售人員占比分別為 8.33%和 2.87%。
3. 市場：賦能產業升級，工業、光通和傳感多輪驅動
3.1 行業簡介：激光為先進生產力代表，上游價值占比近 2 成
3.1.1 激光是先進生產力代表，光纖激光器應用廣泛
激光是先進生產力的代表，應用領域不斷拓展。作為繼原子能、計算機、半導體之 后，人類的又一重大發明，激光被稱為“最快的刀”、“最準的尺”、“最亮的光”。 由于激光具有高亮度、高方向性、高單色性和高相干性的特性，相對傳統加工方式，激 光綜合優勢明顯。伴隨激光技術的不斷進步和成本的降低，激光的應用領域也快速從材 料加工、通信、光存儲向科研軍事、儀器傳感等多領域拓展。
激光器中，激光主要由增益介質、泵浦源、光學諧振腔三個部分協同產生。增益介 質是激光光子產生的源頭，增益介質可以是固體（如 YAG、半導體、光纖）、氣體（如 CO2）或液體（化學溶液）。根據增益介質的不同，可以區分為固體激光器、液體激光 器、氣體激光器。泵浦源是激光能量的源頭，根據能量守恒定律，激光器輸出激光能量 束，需要在產生激光時輸入能量，泵浦源即是起到對增益介質進行能量激勵的作用。激 光器工作時，由泵浦源向增益介質注入能量進行激勵，增益介質的原子受到能量激勵后 發生能級躍遷，由基態（能級 1）躍遷至激發態（能級 2），由于激發態相較于基態是 非穩定狀態，原子會自發地回歸到基態，并放出（能級 2 與能級 1 能量差額的）光子。 無數光子在諧振腔中統一運動方向，往復運動，不斷疊加，最終輸出性質一致、高能量 的激光束。
光纖激光器是近年來受到廣泛關注和使用的一類激光器。與其他激光器相比，光纖 激光器擁有結構簡單、轉換效率高、光束質量好、維護成本低、散熱性能好等優點，光 纖激光器已成為金屬切割、焊接和標記等傳統工業制造領域的主流光源，并廣泛應用于 醫療美容、航空航天和軍事應用等領域。 根據激光制造網援引凱普林光電，相比光纖激光器，直接半導體激光器能量更均勻、 光電轉換效率更高。直接半導體的光斑更接近平頂分布而不是光纖激光器的高斯分布， 在實際焊接應用中得到的效果比傳統激光器更加優越。
3.1.2 產業鏈融合趨勢顯著，泵浦源構成光纖激光器主要成本
目前激光產業鏈的融合趨勢進一步明顯。激光產業鏈包括上游元器件和材料、中游 激光設備，下游激光加工服務，產業鏈融合趨勢顯著。以銳科激光為例，該公司 2019 年并購國神光電 51%股權，進入超快激光器領域，并由子公司睿芯光纖、關聯公司銳晶 科技等布局特種光纖和上游芯片等領域。大族激光主要從 IPG 采購光纖激光器，同時也 積極布局自有的光纖激光器及固體激光器產業，進一步增強產業協同等能力；華工激光 以自有激光設備業務為主，但也先后投資了上游公司銳科激光、華日激光、云嶺光電等。
激光產業鏈中，上游元器件和材料的市場占比約為 20%。根據前瞻產業研究院數 據，2018 年元器件和材料、激光設備和激光加工服務市場分別占激光產業鏈市場的 20%、42%和 38%。 泵浦源占光纖激光器成本的主要部分。根據銳科激光招股說明書，2017 年公司激 光器的 BOM 成本主要包括光學材料、電學材料和機械件等，其中光學材料占比最高， 達 65.43%。光學材料中核心部件為泵浦源，占 BOM 總成本的 34.62%；電學材料和機 械件則分別占比 16.21%和 15.13%。（報告來源：未來智庫）
3.2 行業趨勢：VCSEL 技術突破，成長潛力巨大
半導體激光器按發光分為面發射和邊發射，按調制分為直接調制和外調制。不同類 型的激光器可對光芯片作如下分類：（1）根據發光類型，可分為面發射與邊發射。面 發射型激光主要為 VCSEL（垂直腔面發射激光器）；邊發射型激光主要包括 FP（法布 里-珀羅激光器）、DFB（分布反饋式激光器）及 DBR（分布式布拉格反射激光器）。 （2）根據調制類型，可分為直接調制與外調制。DML（直接調制激光器）由電路直接 控制激光的開閉狀態，外調制類型由外電路控制來實現激光的開閉狀態，較為常見的是 由 DFB 激光器和電吸收調制器 EAM 組成的 EML（電吸收調制激光器）。
傳統的 FP 激光器芯片具有損耗大、傳輸距離短的缺點，應用較為廣泛的激光芯片 主要有以下三種：VCSEL、DFB 和 EML。 （1）VCSEL 具有單縱模、圓形輸出光斑、價格低廉和易于集成等特點，功率較低， 傳輸距離較短，適用于 300m 內的短距離傳輸。主要應用場景包括：數據中心內部、消 費電子領域等。 （2）DFB 是在 FP 的基礎上通過內臵布拉格光柵，使激光呈高度單色性，降低了損耗，提升了傳輸距離，從而滿足中長距離傳輸的要求，屬于最常用的直接調制激光器。 主要應用場景包括：FTTx 接入網、傳輸網、無線基站、數據中心內部互聯等。 （3）EML 激光通過在 DFB 的基礎上增加外調制器電吸收片，啁啾與色散性能均 優于 DFB，適用于更長距離傳輸。主要應用場景主要包括：高速率、遠距離的電信骨干 網、城域網和數據中心互聯（DCI 網絡）等。
多結技術助力 VCSEL 突破功率瓶頸，我們認為有望持續拓寬其應用領域。
相比于邊發射半導體激光器，VCSEL 具有顯著優勢，包括易于二維集成構建 激光陣列、圓形光斑易于實現與光纖的有效耦合、可以實現高速調制、有源區 尺寸極小、可實現高封裝密度和低閾值電流、激光波長的溫度依賴性很低、晶 圓級制造工藝、適合大規模生產制造等。此前，VCSEL 的應用場景主要受限于其較低的輸出光功率。近年來，國內外 激光器廠商基于多結技術將 VCSEL 激光器的性能顯著提升：更高的轉換效率， 以降低整體熱負荷；更高的功率密度，以減小芯片和封裝尺寸，簡化光學設計 和系統架構；更高的斜面效率，以降低所需電流，提高驅動器開關速度。根據 Lumentum 官網介紹，其單個多結 VCSEL 發射器的光功率超過 4W，在 125° C 和 0.1%占空比下，每平方毫米 VCSEL 陣列的峰值功率超過 1KW。
3.3 市場規模：全球激光產業需求向上，中國激光設備需求持續提升
全球激光器市場規模穩定增長，半導體激光器穩定占比超四成。根據公司招股書援 引 Laser Focus World 預計，2021 年全球半導體激光器與非半導體激光器的收入總額 為 184.80 億美元，其中半導體激光器占總收入的 43%，市場規模為 79.46 億美元，同 比增長 18.18%。隨著全球智能化發展，智能設備、消費電子、新能源等領域對激光器 的需求不斷增長以及醫療、美容儀器設備等新興應用領域的持續拓展，半導體激光器可 作為光泵浦激光器中的光泵浦，其市場規模將繼續保持穩定增長。
材料加工和光通訊等為重要的下游市場。 2019 年材料加工和光刻市場銷售額最高，為 60.30 億美元，占比 40.94%；通訊與光存 儲市場 39.80 億美元，占比 27.02%；科研和軍事市場 17.70 億美元，占比 12.02%； 醫療和美容領域 13.30 億美元，占比 9.03%；儀器與傳感器市場 11.80 億美元，占比 8.01%；娛樂、顯示與打印市場 4.40 億美元，占比 2.99%。
中國激光產業進入高速發展期。隨著中國經濟的發展與國家戰略的深入實施，制造 業對自動化、智能化生產模式的需求日益增長，中國激光產業也逐漸進入高速發展期。 受益于各類金屬及非金屬部件加工的旺盛需求，激光加工設備市場迎來持續穩定的增 長。2019 年，中國激光設備市場銷售收入為 658 億元，較 2018 年同比增長 8.8pp。
VCSEL 激光器在通信、傳感等領域潛力巨大。我們認為，在過去幾年中，隨著智 能手機的發展，VCSEL 完成了從數據通信時代向傳感時代的轉變，廣泛應用于 3D 傳 感、生物傳感、圖像傳感等領域。根據麥姆斯咨詢數據，2020 年 VCSEL 激光器全球市 場規模超過 11 億美元，其中傳感應用占比 75%，通信應用占比 24%。根據 Yole 預計， VCSEL 全球市場規模到 2025 年將增長至 27 億美元，2020-2025 年復合增長率達到 18.4%。
3.4 需求驅動：工業、光通和傳感市場多輪驅動
3.4.1 工業激光器：材料加工領域空間廣闊
工業激光器需求持續提升，新興激光器快速發展。根據杰普特招股說明書援引 Strategies Unlimited 發布的數據，2018 年全球各類工業激光器的銷售收入實現持續增 長，由 2017 年的 48.55 億美元增至 50.58 億美元；其中，光纖激光器 2018 年收入增長 了 6%，達到 26.03 億美元，繼續成為收入貢獻最大的一類激光器。根據立鼎產業研究 網援引 Strategies Unlimited 數據，以直接半導體激光器和準分子的激光器為代表的新興 激光器品種近年來也經歷了快速發展，2018年在工業激光器領域銷售收入為8.5億美元， 十年間復合增長率高達 36.0%，在工業領域的市場份額從 2009 年的 4.3%增長至 2018 年的 16.7%，未來發展潛力巨大。
光學系統聚焦后，通過激光束與加工工件的相對運動來實現對工件的加工，實現對材 料進行打孔、切割、焊接、熔覆等的一門加工技術。相對于傳統加工工藝，激光加工具 有適用對象廣、材料變形小、加工精度高、低能耗、污染小、非接觸式加工、自動化加 工等優點。按照不同的用途，激光加工可分為激光切割、激光打標、激光雕刻和激光焊 接等不同工藝。目前，激光加工己被廣泛應用于航空航天、汽車、船舶、鋼鐵、顯示面 板制造、半導體芯片制造、消費電子產品制造等領域。 我們認為，目前材料處理領域市場需求不斷增長，而激光系統占比仍然較低。伴隨 著高功率切割/焊接、微電子加工以及傳感等領域需求持續提升以及激光加工技術的不 斷成熟，性價比不斷提升，激光器需求前景值得期待。
3.4.2 光通信：數據增長推動光通景氣向上
全球數據增長驅動光通信景氣度持續向上。隨著互聯網、物聯網、大數據、云計算、 5G 等新一代信息技術的快速崛起，全球數據量呈現爆發式增長態勢。根據長光華芯招 股書援引 IDC 預測，預計到 2025 年，全球數據總量將從 2018 年的 33ZB 增長到 175ZB， 年復合增長率約為 26.91%。同時，邊緣計算的數據量也將呈快速增長趨勢，預計 2025 年平均每人每天進行 5000 次數據交互，是目前交互數量的 7 倍。面對數據洪流的挑戰， 傳統的銅線傳輸已無法滿足數據流量日益增長的需求。由于光通信在傳輸速度、衰減、 抗干擾、抗腐蝕、重量體積等性能指標方面更具有優勢，光通信技術將成為推動網絡變 革的終極方案，光通信行業也迎來了快速發展的新機遇。根據 Lightcounting 預測，全 球光通信市場規模在 2021-2026 年間將以 14%的年均復合增長率快速增長。
5G 建設和“東數西算”工程推動光模塊需求高增長。1）全球移動通信系統協會 GSMA 發布的《2021 中國移動經濟發展報告》預計，2020 年至 2025 年，中國國內移 動運營商將投資近 2100 億美元來建設網絡，其中 90%將投向 5G。2）根據 Mordor intelligence 數據，2020 年中國 IDC 市場規模為 299.8 億美元，預計 2026 年將達到 1556.4 億美元，2021-2026 年 CAGR 達 32.53%。我們認為，數據中心市場需求將隨 著國家重大戰略性工程“東數西算”的全面推進而迅速增長。
3.4.3 傳感：激光雷達有望成為潛在需求爆發點
VCSEL 激光器廣泛應用于 3D 傳感、生物傳感、圖像傳感、位臵傳感等領域。2017 年，蘋果率先發布了大規模使用 3D 傳感的消費電子終端 iPhone X，安卓陣營也迅速跟 進，推出多款使用 3D 傳感方案的手機，VCSEL 作為 3D 傳感技術的基礎傳感器，市場 規模迅速增大。隨著智能手機的發展，VCSEL 完成了從數據通信時代向傳感時代的轉 變。根據麥姆斯咨詢的數據，在各種傳感應用的驅動發展下，2020 年 VCSEL 激光器全 球市場規模超過 11 億美元，其中傳感和通信分別占據 75%和 24%市場份額。根據麥姆 斯咨詢預測，全球傳感應用的 VCSEL 市場將從 2020 年的 8.62 億美元增長到 2024 年
自動駕駛和高級輔助駕駛驅動激光雷達市場需求。激光雷達是一種綜合的光探測與 測量系統，通過測量激光信號的時間差和相位差來確定距離，并利用多普勒成像技術繪 制出目標清晰的 3D 圖像。隨著汽車向自動駕駛過渡，激光雷達受到產業界越來越多的 關注，被廣泛認為是 L3、L4、L5 級標準自動駕駛中不可或缺的元件。激光雷達主要包 括激光發射、掃描系統、激光接收和信息處理四大系統，其中激光發射系統是核心系統。
2025 年全球激光雷達市場達 135.4 億美元，2019-2025 年 CAGR 達 64.63%。根 據長光華芯招股書援引沙利文數據，受無人駕駛車隊規模擴張、激光雷達在高級輔助駕 駛中滲透率增加、及服務型機器人及智能交通建設等領域需求的推動，激光雷達整體市 場預計將呈現高速發展態勢，預計 2025 年全球市場規模達 135.4 億美元，2019-2025 年復合增長率達 64.63%；根據禾賽科技招股說明書援引沙利文數據，中國作為全球最 大的新車銷售市場，2025 年激光雷達市場規模將達到 43.1 億美元，2019-2025 年復合 增長率達 63.1%，其中無人駕駛和高級輔助駕駛是主要組成部分。
激光雷達有望成為 VCSEL 潛在需求爆發點之一。目前激光雷達中 EEL 激光器是 主流，但往往只能通過單顆一一貼裝的方式與電路板整合，生產成本高，且產品一致性 難以保障。相比之下，VCSEL 激光器具有面上發光的特性，更容易與平面化電路芯片 鍵合，具有功耗低、壽命長、成本低等優點，但此前其較低的發光功率密度限制了探測 距離。隨著多結 VCSEL 技術的發展，一系列高功率 VCSEL 產品相繼面世，Valeo、禾 賽科技等激光雷達廠商亦紛紛進軍 VCSEL，我們認為未來激光雷達市場有望成為 VCSEL 新的需求爆發點。
4. 競爭：技術實力突出，打造領先激光中國芯
4.1 國產替代：中國市場高需求，高功率半導體激光芯片依賴進
激光器市場亞太、歐洲、北美三足鼎立，中國市場進口替代空間大。 需求端，我們認為由于中國、日本、印度為代表的亞太地區聚集了眾多汽車業、 傳統制造業和半導體行業，制造行業的升級換代激發了市場對光纖激光器的旺 盛需求。根據中國產業信息網，2017 年亞太地區光纖激光器市場規模占全球 42.9%的市場份額。歐洲為全球第二大光纖激光器市場，2017 年歐洲地區光纖 激光器市場規模占全球 33.2%的市場份額。北美洲占 22.6%的市場份額。供給端，以光纖激光器在華市場銷售情況為例，根據中國光學期刊網，國內光 纖激光器產業化起步較晚，但中國加工制造市場對激光設備的需求旺盛，早期 國內市場份額主要由 IPG、COHERENT、SPI 為代表的海外公司占據。近年 來，銳科激光、創鑫激光等國產廠商崛起，不斷突破技術瓶頸，依托本土市場 的優勢，持續搶占市場份額。
隨著激光技術的逐步成熟和產業化，一方面，國產激光設備的質量、技術與服務在 競爭中慢慢提高，國產激光產品的崛起正在逐步取代進口的激光產品；另一方面，激光 技術的應用比許多傳統制造技術更具成本效益，使激光應用得以迅速普及。從我國激光 器市場來看，國產光纖激光器逐步實現由依賴進口向自主研發、替代進口到出口的轉變。
中低功率激光器國產占比較高，高功率激光器及核心元器件替代空間大。低功率光 纖激光器市場中，2019 年國產激光器市場份額達 99.01%；中功率光纖激光器市場中， 國產激光器滲透率近年來維持 50%以上的水平；高功率光纖激光器的國產化進程也在逐 步推進，從 2013 年到 2019 年間實現“從無到有”，并達到了 55.56%的滲透率，預計 2020 年高功率光纖激光器的國產滲透率為 57.58%。但高功率半導體激光芯片等核心元 器件仍依賴進口，以半導體激光芯片為核心的激光器上游元器件正在逐步實現國產化。
我國高功率尤其萬瓦級激光器國產化率較低。2019 年國產 1.5kW 以上光纖激光器 出貨量近 4000 臺，在 3-6kW 產品段，國內市場的競爭將趨白熱化，進口與國產品牌的 出貨數量旗鼓相當。而在萬瓦級以上的市場，隨著資本實力的增強和自主研發實力的提 高，國內廠商更多地開始關注核心元器件的生產，國產光纖激光器慢慢開始參與到競爭 當中。由于光纖激光器的性能及效率不斷提高，近兩年國產主流中高功率光纖激光器出 貨量顯著提高，3kW 和 3.3kW 共有超過 3000 臺的出貨量，并且有超過 700 臺的 6kW 國產光纖激光器投放市場，但高功率尤其萬瓦級激光器國產化率亟需提高。
半導體激光芯片領域，海外巨頭綜合實力較強。半導體激光芯片廠商仍以國外企業 為主，主要是 II-VI（貳陸集團）、Lumentum（朗美通）、IPG 光電等國際巨頭，上述 企業同時從事下游的廣泛業務，綜合實力相對較強。公司國內競爭對手包括武漢銳晶、 華光光電、縱慧芯光、炬光科技、凱普林、星漢激光等，其中武漢銳晶、華光光電有從 事半導體激光芯片業務，縱慧芯光主要從事 VCSEL 芯片的研發及設計業務，炬光科技、 凱普林、星漢激光主要以對外采購高功率半導體激光芯片進行封裝生產模塊為主。
此外，我們認為在貿易緊張的背景下，核心光部件自主可控迫在眉睫。根據創鑫激 光招股說明書，其原材料芯片和光纖從美國進口并且被國務院關稅稅則委員會列入加征 關稅清單，其中芯片自 2018 年 9 月 24 日起被加征 10%的關稅，2019 年 6 月 1 日起加 征 25%的關稅；光纖自 2018 年 8 月 23 日被加征 25%的關稅。創鑫激光芯片的主要供 應商為 Lumentum 等，受貿易糾紛的影響被加征 25%關稅。
4.2 海外龍頭公司介紹：覆蓋全產業鏈，規模優勢與技術優勢并存
4.2.1 II-VI：工程材料和光電元件的全球領導者
主營業務：II-VI Incorporated 是工程材料和光電元件的全球領導者，致力于開發和 銷售各種特定應用下的光子和電子材料及元件。公司產品主要應用于通信、工業、航空 航天和國防、半導體資本設備、生命科學、消費電子和汽車市場等領域的多樣化應用。 目前公司擁有光電器件、激光系統、激光加工工具、激光組件等 12 條產品管線。 激光器芯片：II-VI 的產品包括光學材料、芯片、激光組件和激光系統等，涵蓋激光 器全產業鏈。公司產品可以應用于高功率激光材料處理系統、軍事火情控制和導彈的制 導裝臵、光纖和無線電通信系統等。公司主要的芯片包括高功率激光二極管芯片和 VCSEL 芯片，激光組件主要包括 DPSS 激光器、激光引擎、多波長激光器模塊等。
業績情況：2017 到 2021 年，II-VI 營業收入總體增長，2017-2021 年 CAGR 達 33.07%，2021 年營收達 31.73 億美元，同比增長 14.64%。2020 財年公司歸母凈利潤 短暫承壓，主要系收購 Finisar 產生的遣散、重組等相關費用。2021 年公司扭虧為盈， 歸母凈利潤達到 2.78 億美元，2017-2021 年公司歸母凈利潤 CAGR 為 29.07%。
4.2.2 Lumentum：行業領先的光學和光子產品供應商
主營業務：Lumentum 是行業領先的光學和光子產品供應商，前身是 JDS Uniphase Corporation 的通信和光學產品業務部門。公司產品主要應用于終端市場，包括數據通 信、電信網絡、商用激光器制造和生命科學應用領域。 激光器芯片：Lumentum 主要生產高性能商用激光器，主要應用于包括汽車、消費 電器、半導體芯片等具有嚴格制造標準的行業，產品主要包括千瓦級光纖激光器和超快 固態激光器。公司為游戲和 PC 市場需要的大容量 3D 傳感應用提供二極管激光器。
業績情況：2017-2021 年，公司營收和歸母凈利潤總體增長。營業收入方面， 2017-2021 年 CAGR 為 15.22%，2021 年達 17.39 億美元，同比增長 3.43%。歸母凈 利潤方面，2019 財年歸母凈利潤短期承壓，主要系收購 Oclaro 產生的減值費用、衍生 負債等，隨后在 2020 財年扭虧為盈，2021 年實現 4.12 億美元，同比增長 165.61%。
4.2.3 IPG 光電：全球領先的光纖激光制造商
主營業務：IPG 光電是全球領先的光纖激光制造商，由 ValentinP.Gapontsev 博士 于 1991 年創建。公司產品被廣泛應用于材料加工、通信、娛樂、醫療、生物技術、科 技和先進應用中。 激光器芯片：IPG 產品包括激光器、激光系統、光束傳輸等。在激光器領域，IPG 開發了覆蓋高中低功率的連續光纖激光器、高功率 QCW 光纖激光器和可調光束模式激 光器等?；诩す馄?，IPG 開發并生產了激光焊接、切割、清洗和鉆孔等特色激光系統。
業績情況：2017 到 2021 年 IPG 光電營收總體增長，2021 年營收達 14.33 億美元， 同比增長 22.41%，近三年公司歸母凈利潤未回升至 2018 年水平。根據 IPG 年報，由 于中國競爭對手帶來的激烈競爭，公司產品單價大幅下降。2021 年公司歸母凈利潤有 所回升，達 2.63 億美元，同比增長 148.31%。
4.3 國內主要公司介紹：核心元件半導體激光器國產化方興未艾
4.3.1 炬光科技：國內領先的激光和光學元器件制造商
主營業務：炬光科技成立于 2007 年 9 月，主要從事激光行業上游的高功率半導體 激光元器件、激光光學元器件的研發、生產和銷售。公司產品主要應用于先進制造、醫 療健康、汽車應用、科學研究和信息技術等領域。公司主要產品包括半導體激光器、激 光光學元件、激光雷達發射端、VCSEL 發射模塊等。
業績情況：2017-2021 年，公司營收和歸母凈利潤總體增長，2017-2021 年營收 CAGR 為 15.91%。2019 年公司業績短期承壓，主要系發生公司重組費用等非經常性支 出所致，隨后在 2020 年扭虧為盈。2021 年公司實現營收 4.76 億元，同比增長 32.21%； 歸母凈利潤 0.68 億元，同比增長 94.33%。（報告來源：未來智庫）
4.3.2 非上市公司
武漢銳晶成立于 2015 年，主要從事半導體激光器芯片的研發、生產、銷售和技術 咨詢等，其產品廣泛運用于工業加工、醫療、安全、傳感、印刷、科研、激光顯示等領 域。公司激光器芯片產品包括單管系列和巴條系列芯片。銳晶公司為銳科激光控股股東 中國航天三江集團有限公司間接控制的公司。
華光光電成立于 1999 年，公司主營業務為半導體激光器外延材料、管芯、器件及 應用產品的開發、生產和銷售。公司產品主要用于醫療美容（激光美容儀、激光理療手表等）、儀器傳感（標線儀、測距儀、條碼掃描儀等）、顯示娛樂（舞臺燈光、城市亮 化、節日裝扮等）、激光印刷、激光夜視照明等領域。公司目前主要產品為紅光激光外 延片、單管與巴條系列芯片、高頻率疊陣激光器與光纖耦合半導體激光器等。公司曾于 2016 年開始在全國中小企業股份轉讓系統掛牌，后于 2019 年終止掛牌。
縱慧芯光成立于 2015 年，是一家創新型的光電半導體企業，致力為全球客戶提供 高功率以及高頻率 VCSEL 解決方案。公司產品主要應用于消費類電子產品、汽車應用、 光通信和醫療安防等領域。公司目前主要研發和生產 VCSEL 芯片、器件及模組等產品。
4.4 公司核心競爭力
下游應用驅動下，激光器行業需求向上，行業競爭加大帶來價格下滑。下游激光器 廠商為搶占市場份額，逐步降低激光器價格參與市場競爭，同時激光芯片作為激光器的 核心元器件的價格亦相應降低。
盡管產品價格下滑，公司產品毛利率仍穩中有升。受產業鏈整體價格下降以及國內 外廠商的競爭策略影響，2018-2021H1 公司單管芯片產品價格分別為 42.44、31.95、 18.95 和 14.10 元/顆，光纖耦合模塊產品價格分別為 3511.26、3176.64、2758.52 和 2641.23 元/個，價格呈下降趨勢。在此背景下，公司份額不斷提升，盈利水平穩步優化：收入端，2018-2021 年公司營收 CAGR 達 66.82%，不斷提升市場份額，根 據公司招股說明書測算，2020 年公司核心產品高功率激光器芯片國內市占率 達 13.41%，全球市占率達 3.88%，成為國內龍頭；利潤端，2018-2021 年公司產品整體毛利率穩中有升，主要系單管芯片、單管 器件等產品毛利率同比優化，以及高毛利產品占比提升。
我們認為，公司通過有效的鞏固和增強產品的綜合競爭力，降低產品成本?；诖?， 我們將公司的核心競爭力歸因為：產品質量過硬，技術實力領先；導入先進產線，實現 降本增產；掌握客戶資源，產品快速提量；縱橫雙向拓展，打開成長空間。
4.4.1 產品質量過硬，技術實力領先
掌握核心科技，強化技術壁壘。公司作為半導體激光芯片系列產品提供商，擁有半 導體激光芯片設計、外延生產、晶圓制造、芯片加工及封裝測試等全流程工藝技術，并 且依靠公司核心技術成功實現高功率半導體激光芯片的產業化，公司核心技術包括器件 設計及外延生長技術、FAB 晶圓工藝技術、腔面鈍化處理技術、封裝技術及高亮度合束 及光纖耦合技術等。
在器件設計及外延生長萬面，公司成功突破外延技術的行業難點。公司通過自主研 發的高功率高效率高亮度芯片結構設計、分布式載流子注入技術、MOCVD 外延生長技 術、多有源區級聯的垂直腔面發射（VCSEL）半導體激光器的設計等技術的應用，成功突破了外延技術的行業難點，為半導體激光芯片的制造提供高質量的外延晶體材料。
在晶圓制造方面，技術水平與國際先進水平同步。公司自主研發了低損傷刻蝕工藝 技術、薄膜氧化熱處理工藝技術、高功率芯片腔面技術/高 COMD 閾值的腔面保護技術 等，在諸多應用技術的支撐下，成功實現 30W 高功率半導體激光芯片的量產，電光轉 換效率達到 60%-65%，技術水平與國際先進水平同步，提升了半導體激光芯片的產量 及良率，實現了半導體激光芯片的產業化應用。
在工業激光器泵浦源應用方面，公司實現高功率光源穩定輸出，為下游高功率光纖 激光器提供穩定泵浦源。公司開發了大功率半導體激光器芯片封裝技術、高亮度光譜合 束技術、高質量光纖耦合技術等，將公司高功率半導體激光芯進行合束，可實現 700W 光源輸出，為下游高功率光纖激光器提供穩定泵浦源。
質量業界認可，助力國產替代。公司己逐步實現高功率、高可靠性、高效率、寬波 長范圍單管芯片的國產化，可量產功率達到 30W，波長范圍覆蓋 808-1064nm，電光轉 換效率達 60%至 65%，產品技術水平與國外先進水平同步；公司推出的 28W 商用單管 芯片（榮獲中國激光金耀獎新技術銀獎），30W 商用單管芯片（榮獲 OFweek2021 年 度技術創新獎），獲得行業客戶高度認可，成功導入銳科激光、創鑫激光及大族激光等 主流激光器及激光設備廠商，市場份額大幅提升，基本實現高功率激光芯片的國產化替 代；公司的高功率巴條芯片可實現連續（CW）50-250W 激光輸出，準連續脈沖（QCW）500-1000W 激光輸出，電光轉換效率 63%以上，波長包括 808、940nm，廣泛應用于 固態激光器泵浦源，服務于多家國家級骨干單位；公司推出分別針對光纖激光器、固體 激光器以及科研應用的全新一代泵浦源系列產品（600W 976nm 200μm 模塊榮獲榮格 技術創新獎）；公司還推出精密溫度反饋直接半導體激光器，推進國內直接半導體激光 器工業應用進程。
4.4.2 導入先進產線，實現降本增產
光電子器件企業半導體行業的經營模式主要分為 IDM（垂直整合制造）模式與 Fabless（無晶圓廠）模式。IDM 獨立從事芯片設計、晶圓制造、封裝測試等全部業務 環節，Fabless 主要從事芯片設計及銷售，將晶圓制造、封裝測試等生產環節委托給第 三方企業完成。包括歐美激光芯片巨頭在內的光電子器件企業多采用 IDM 模式，系光 電子器件遵循特色工藝，即器件價值的提升不完全依靠尺寸的縮小，而是通過功能的增 加。相比以線寬為基準的邏輯工藝，特色工藝的競爭能力更加綜合，包括工藝、產品、 服務、平臺等多個維度，核心競爭點在于工藝的成熟度和穩定性，工藝平臺的多樣性。
公司采用 IDM 模式，生產效率更高、技術迭代更快。公司采用 IDM 模式進行半導 體激光芯片及其器件、模塊等產品的研發、生產與銷售，優勢包括：1）更好地理解客 戶需求，按需生產不同功能的激光芯片及其器件，從而使生產更具彈性，有效提升生產 效率；2）在下游客戶引領下，快速迭代，持續開展技術和產品創新，以更好地進行技 術及應用積累，在深度及廣度上覆蓋下游客戶日益增長的新需求。
公司導入 6 寸產線，成為擁有全球少數、國內唯一的 6 寸高能芯片產線的公司。目 前 3 寸量產線為半導體激光行業內的主流產線規格，而 6 寸量產線為該行業內最大尺寸 的產線，相當于是硅基半導體的 12 寸量產線，公司突破一系列關鍵技術，成為少數研 發和量產高功率半導體激光芯片的公司之一。 6 寸線成本具備優勢，公司主要芯片生產成本大幅降低。與 3 寸線相比，6 寸線在 材料利用率和成本等方面具備優勢。2018 年公司開始建立 6 寸線，并于 2021 年 1 月 完成導入。導入后，公司的單管芯片單顆平均生產成本降低 40.65%，巴條芯片單顆平 均生產成本降低 32.48%。
公司已建成覆蓋芯片設計、外延生長、晶圓處理工藝（光刻）、解理/鍍膜、封裝 測試、光纖耦合等 IDM 全流程工藝平臺和 3 寸、6 寸量產線，并已突破外延生長、晶圓 工藝處理、封裝、測試的關鍵核心技術及工藝。根據長光華芯招股說明書，目前公司自 主研發的 6 寸高功率芯片生產技術已進入客戶送樣（Beta）階段。 產線完成擴容，新引進 6 寸高功率半導體激光芯片產線，產能有望提升 5-10 倍。 2021 年 3 月蘇州高新區與長光華芯共建的蘇州半導體激光創新研究院大樓正式投入使 用，項目總投資 5 億元，占地面積近 2.3 萬平方米。根據蘇州高新區管委會網站新聞， 長光華芯新投產的生產線讓每個晶圓上的芯片數目增加 5 倍，相應的人工成本降低了 5 倍，材料成本降低 40%左右，次品率也降低三分之一，總產能提升 5-10 倍。
未來，隨著 6 寸晶圓生產線投產、現有產線自動化程度加深、生產工藝日趨完善， 公司芯片產能及良率將逐步提高，有望帶動單管芯片及后續單管器件、光纖耦合模塊、 直接半導體激光器的生產成本降低，并提高毛利率較高的單管芯片的收入占比，使得單 管系列產品毛利率進一步提高。（報告來源：未來智庫）
4.4.3 掌握客戶資源，產品快速提量
產業方投資人背景為公司早期業績提供保障。前五大客戶中，銳科激光、中科院長 光所、華日精密為公司直接和間接產業投資股東及參股公司，在產界和業界地位顯著， 成為公司的業績保障。其中，銳科激光為間接持股 5%以上的股東徐少華擔任董事的企 業，主要采購公司產品作為泵浦源生產下游激光器產品；華日精密為公司持股 19.55% 的參股公司，主要向公司采購光纖耦合模塊用以生產固體激光器、超快光纖激光器等。 2018-2021H1，三大關聯方交易占收入比例總體呈現下降趨勢。
把握大客戶，持續進行客戶拓展。除關聯客戶外，公司積極進行產品在老客戶和新 客戶中的拓展，下游客戶包括銳科激光、創鑫激光、大族激光、飛博激光、光惠激光等 知名激光器企業和科研機構：1）2019 年，公司客戶新增光惠激光、大科激光等行業內 知名廠商，原有客戶的訂單量亦有所上升；2）2020 年，國外新冠疫情爆發使得國產替代進程加速，同時公司 18W 單管芯片通過認證，創鑫激光、銳科激光向公司加大了芯 片的采購量；3）2021 年，公司單管芯片產品客戶認可度逐漸提高，創鑫激光、銳科激 光等行業內知名企業當期向公司采購了較多毛利率較高的單管芯片產品。
公司規模效應正逐步打開，上游議價能力提升。公司主要采購的原材料包括襯底、 熱沉、光學件（如準直透鏡、耦合鏡及反射鏡）、殼體組及光纖等。根據公司招股說明 書，2018-2021H1 公司的主要原材料采購價格整體呈下降趨勢，主要原因包括隨公司 業務發展，采購量提升，公司的議價能力增強。2021H1 公司襯底平均單價提升，主要 系增加了 6 寸砷化鎵襯底的采購量。6 寸砷化鎵襯底面積為 3 寸的 4 倍，考慮晶粒間距、 邊緣無效區等參數后，對應 6 寸襯底產量為 3 寸襯底 4 倍以上，因此在單位面積和單位 晶粒對應的襯底成本方面，實際 6 寸砷化鎵成本更具優勢。
4.4.4 縱橫雙向拓展，打開成長空間
我們總結公司發展戰略：一平臺（與地方政府蘇州高新區共建半導體激光創新研究 院）、一支點（立足自研高功率半導體芯片）、橫向擴展（豐富產品線至 VCSEL 等產 品，深入布局傳感和通信市場）、縱向延伸（向下游延伸，覆蓋半導體激光全產業鏈）。
橫向拓展，豐富產品線至 VCSEL 等產品，深入布局傳感和通信市場。基于成熟的 高功率半導體激光芯片研發和工藝量產平臺，公司成功構建了 GaAs（砷化鎵）和 InP （磷化銦）兩大材料體系，具備邊發射和面發射 VCSEL 兩大制造工藝及產品體系，積 極橫向拓展以 VCSEL 為代表的 3D 傳感、激光雷達芯片和光通訊芯片等領域。根據 MEMS 微信公眾號，在 3D 傳感方面，公司 VCSEL 芯片方面已完成行業主流前沿方向 技術、產品、應用和客戶的開拓儲備；在激光雷達發射端芯片方面，公司高功率、高能量密度 VCSEL 的芯片開發進展順利，多結、多通道 EEL 芯片推動客戶驗證；在光通信 方面，公司實現更高速率產品定制開發。高能量激光方面，公司實現了長波長激光器芯 片（如 1710nm）的開發。我們認為，公司邊發射產品研發和生產經驗豐富，而 VCSEL 芯片與高能半導體激光芯片工藝重疊較多，同時公司基于已有技術積累，在 VCSEL 方 面公司進展迅速且領先，未來 VCSEL 有望構建公司第二成長曲線。
縱向拓展，立足自研半導體激光芯片，覆蓋半導體激光全產業鏈。公司產品覆蓋半 導體激光行業的全產業鏈，產品工藝流程環環相扣。公司核心產品為半導體激光芯片， 其他產品均以自產激光芯片加工生產所得。我們認為，立足自研資產的半導體激光芯片 產品，公司更為深刻地把握行業 know-how，實現產業鏈上下游協同發展。（報告來源：未來智庫）
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