2022年长光华芯业务布局分析.docx

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1、2022年长光华芯业务布局分析一、长光华芯聚焦半导体激光行业，打造“中国激光芯”1.1 横向拓展与纵向延伸并举，打造“中国激光芯”公司是半导体激光行业全球少数具备高功率激光芯片量产能力的企业之一。公司成立于 2012 年，2013 年实现光纤耦合模块、阵列模块的全面量产，随后连续推出光纤激光器 泵浦方案、巴条芯片、高功率单管芯片、直接半导体激光器等产品，业务延伸至开发器 件、模块及终端直接半导体激光器，上下游协同发展。公司在纵向延伸业务的同时，也 在横向拓展产品品类，2018 年成立 VCSEL 事业部，先后建立高效率 VCSEL 激光芯片和 高速光通信芯片两大产品平台。公司在半导体激光行业综

2、合实力逐渐提升，逐步实现高 功率半导体激光芯片的国产化。公司已形成由半导体激光芯片、器件、模块及直接半导体激光器构成的四大类、多系列 产品矩阵，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，其中：（1）高功率单管系列产品 公司高功率单管系列包括高功率单管芯片、高功率单管器件、光纤耦合模块、直接半导 体激光器等覆盖激光行业上游产业链的多个品类，单管芯片只有一个发光单元，目前， 公司半导体激光单管芯片可实现 30W 的高功率激光输出。（2）高功率巴条系列产品 公司高功率巴条系列产品包括高功率巴条芯片、高功率巴条器件、阵列模块等，巴条芯 片

3、是由多个发光单元并成直线排列的激光二极管芯片，目前，公司半导体激光巴条芯片 可实现 50-250W 的连续激光输出及 500-1000W 的准连续激光输出，广泛应用于固态 激光器、碱金属激光器的研制等。（3）高效率 VCSEL 系列产品 公司高效率 VCSEL 系列产品包括 PS 系列、TOF 系列和 SL 系列，目前，公司研发的面发 射高效率 VCSEL 系列产品已通过相关客户的工艺认证，并获得相关客户 VCSEL 芯片 量产订单，产品应用领域扩展至激光雷达及 3D 传感领域。（4）光通信芯片系列 公司光通信芯片系列产品包括 DFB 系列、PD 系列和 EML 系列，光通信芯片用来实现电 信

4、号和光信号之间的相互转换，是光电技术产品的核心，目前，公司已建立包含外延生 长、光栅制作、条形刻蚀、端面镀膜、划片裂片、特性测试、封装筛选和芯片老化的完 整工艺线，具备光通信芯片的制造能力。公司产品应用场景广泛。公司四大类、多系列产品可广泛应用于光纤激光器、固体激光 器及超快激光器等光泵浦激光器泵浦源、国家战略高技术、3D 传感、激光雷达、高速光 通信、激光智能制造装备、医学美容、人工智能、科学研究等领域。公司采用垂直一体化 IDM 生产模式。由于光电子器件遵循特色工艺，其核心竞争点在 于工艺的成熟度、稳定性和工艺平台的多样性，因而包括欧美激光芯片巨头在内的光电 子器件企业多采用 IDM 模式

5、。公司目前掌握半导体激光芯片核心制造工艺技术关键环 节，覆盖芯片设计、外延片制造、晶圆制造、芯片加工及器件封装测试全流程，可实现 设计、制造等环节协同优化。1.2 业绩强势高增，盈利能力显著提升21 营收及净利强势高增，规模扩张及国产替代效应彰显。公司 2018-2021 营业收入由 分 0.92 亿元增长至 4.29 亿元，CAGR 67.07%。2022Q1 公司实现营收 1.12 亿元，同比 增长 43.56%。2018-2021 归母净利润由-0.14 亿元扭亏并增长至 1.15 亿元，其中 2021 年归母增速为 340.49%。2022Q1 归母净利润实现 0.28 亿元，同比增长

6、 45.73%。一方 面，半导体激光芯片市场规模扩大，公司收入规模扩张；另一方面，受益于进口替代进 程加快，公司高毛利率芯片类产品销量提升，这些因素共同驱动 21 年度营收及净利高速 增长。公司 2019 年归母净利显著为负主要系大额股份支付的影响。公司毛利率大幅提升，规模经济效应突出。2018-22Q1 公司毛利率分别为 30.97%、 36.03%、31.35%、52.82%和 50.19%，21 年度公司毛利大幅提升，主要系单管芯片产 品中高毛利产品占比提升，公司盈利能力进一步加强。2018-22Q1 公司期间费用率稳中 有降，其中 2019 年管理费用率较高，主要系该年度公司实施股权激

7、励，确认股份支付金 额 1.33 亿元，剔除股份支付的影响后，2019 年管理费用率为 7.35%，随着公司收入规 模快速增长，规模效应显现，公司盈利能力有望进一步提升。高功率单管系列营收占比维持高位，VCSEL 芯片系列开启放量。2018-2021 年，公司高 功率单管系列产品营收贡献始终在 70%以上，且 2020 年呈现增长态势（占比同比提升 13.81 pct），主要系公司 18W 单管芯片通过认证，主要客户创鑫激光、锐科激光加大了采购量。同时 2020 年公司 VCSEL 芯片获得相关客户工艺认证，2021 年部分高效率 VCSEL 订单落地并量产交付。随着公司技术不断丰富、市场竞争

8、力加强，公司在着力布局高毛 利巴条系列产品的同时，原有产品品类盈利能力也显著提升。2021H1 公司高功率单管系 列产品毛利率相比上年由 25.84%提升至 44.84%，主要原因系单管芯片中高毛利产品占 比提升，以及导入 6 吋晶圆生产线后生产成本下降。分产品来看： 高功率单管系列产品：截止 2021H1 公司高功率单管系列产品中，单管芯片和光纤耦合 模块占比分别为 54.77%、41.96%，为该系列最高占比的两类产品，同时自 2018 年起， 司单管芯片和光纤耦合模块产品收入整体呈现增长趋势，主要原因系产品自身技术指标 优秀、下游半导体激光器市场规模持续增加以及中美科技摩擦导致的国家化替

9、代进程加 速。值得注意的是，单管芯片收入在 2019 年有一定的回落，主要是由于公司主要客户锐 科激光对于功率要求变动，导致公司新产品进入验证周期。高功率巴条系列产品：巴条芯片是由多个发光单元并成直线排列的激光二极管芯片，具 有高功率和生产容错率低的特点。目前巴条系列产品主要以巴条器件为主，截止 2021H1 收入占比 77.69%，2020 年起巴条芯片开始批量供应德国 Jenoptik AG，并在 2020、 2021H1 分别实现 Jenoptik AG 巴条芯片收入 22.18 万、709.21 万，放量显著。公司研发投入逐年增加，研发团队规模可观。2018-2022Q1 公司研发投入

10、分别为 3719 万元、5271 万元、6033 万元、8593 万元和 2093 万元，研发投入资金逐年增加。由于 公司采用 IDM 模式，生产人员占比最高，研发人员仅次于生产人员，团队规模达百人以 上。公司研发团队综合实力强劲，已获批为江苏省“双创团队”和姑苏重大创新团队。6 吋线导入，成本优化显著。根据公司招股书，自 2021 年 1 月导入 6 吋线后，截止 2021H1，单管芯片成本较 2020 年下降 40.65%；巴条芯片成本较 2020 年下降 32.48%。1.3 国有股东参股，核心技术人员掌舵公司股权结构分散，国有股东参股。公司第一大股东为苏州华丰投资，持股占比 18.38

11、%， 公司无控股股东、实际控制人。长光集团为公司国有股东，隶属于中科院长光所，持股 占比 6.54%。核心技术人员均为公司“掌舵人”。公司核心技术人员均名校背景出身，且有多年激光行 业产业工作经验，负责研发工作的同时，也是公司高管团队重要成员。公司首席技术官 王俊为公司常务副总经理，核心技术人员闵大勇为公司董事长、总经理。募集资金支持“一平台、一支点、横向扩展、纵向延伸”战略。公司本次 IPO 募集资金 13.48 亿元，其中：募集资金拟投入高功率激光芯片、器件、模块产能扩充项目 5.99 亿元，主要用于 扩大公司高功率半导体激光芯片、器件、模块产品的产能规模，实施战略中“一支 点”部分；募集

12、资金拟投入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 3.05 亿元，主要用于推动研发并生产垂直腔面发射半导体激光芯片及光通信激 光芯片系列产品，实施战略中“横向扩展”部分； 募集资金拟投入研发中心建设项目 1.44 亿元，主要用于针对半导体激光芯片及高 效泵浦技术、高能固体激光泵浦源技术、光纤耦合半导体激光器泵浦源模块技术和 大功率高可靠性半导体激光器封装技术等激光领域前沿技术研究课题进行前瞻性开 发，实施可持续发展战略。二、激光：多应用领域的百亿市场激光是通过人工方式，用光或放电等强能量激发特定的物质而产生的光，激光技术起源 于 20 世纪 60 年代初期。由于激光

13、具有完全不同于普通光的性质，很快被广泛应用于各 个领域，并深刻地影响了科学、技术、经济和社会的发展及变革。是 20 世纪与原子能、 半导体、计算机齐名的四项重大发明之一。从产业链来看：上游是产业基石，主要包含半导体原材料、高端装备以及相关的生产辅料制造激光 芯片、光电器件等。 中游利用上游激光芯片及光电器件、模组、光学元件等作为泵浦源进行各类激光器 的制造与销售，包括直接半导体激光器、二氧化碳激光器、固体激光器、光纤激光 器。下游主要为行业应用，包含工业加工装备、激光雷达、光通信、医疗美容等。 公司产品主要集中于产业链中上游部分，涉及激光芯片、激光器件、光纤耦合模块、直 接半导体激光器等。激光

14、芯片：构成激光器的核心部件。在激光产业中，激光器的地位举足轻重，是下游激 光设备最核心的部件。作为终端设备的核心光学系统，激光器的性能直接决定激光设备 输出光束的质量和功率。激光器主要由由（激励源）、增益介质（工作物质）和谐振腔等 光学器件材料组成，是大量的光学材料和元器件组成的综合系统，通常结构复杂且技术 壁垒较高。其中高功率激光芯片是构成泵浦源（激励源）的核心部件。半导体激光芯片根据谐振腔制造工艺的不同分为 EEL 和 VCSEL。EEL 是在芯片的两侧镀 光学膜形成谐振腔，沿平行于衬底表面发射激光，而 VCSEL 是在芯片的上下两面镀光学 膜，形成谐振腔，能够实现垂直于芯片表面发射激光。

15、VCSEL 有低阈值电流、稳定单波 长工作、可高频调制、容易二维集成、没有腔面 阈值损伤、制造成本低等优点，但输出 功率及电光效率较边发射激光芯片低。激光器分类方式众多，细分品种各具特色。通常来说可以按照增益介质、输出波长、运 转方式、泵浦方式进行分类，不同细分的激光器对应的相关技术路线以及应用场景也各 不相同。例如：光纤激光器在高功率切割市场逐渐蚕食 CO2激光器市场份额，并且在性 价比上替代了传统的机械加工设备，2018 年市场占比首次超过 50%；固体激光器中紫 外固体冷激光器在精细打标等微加工领域应用拓展，尤其在消费电子领域迅速拓展，紫 外及飞秒技术逐渐打开应用市场。激光下游应用领域广

16、阔，包括大功率的工业加工和中小功率的微加工。激光下游应用领 域包括激光切割、激光打标、激光焊接、激光清洗、激光熔覆、激光 3D 打印、激光显 示、激光测量、激光武器、激光美容医疗等。1000W 以上的大功率主要应用在钣金切割 等工业领域，1000W 以内小功率主要应用在打标和微加工领域。激光设备行业代表企业 包括通快、大族激光、华工科技等，通快通过一体化布局，自制激光器并应用于自制的 激光设备，目前大族激光也进行产业链延伸，向上布局激光器的自制能力。 2019 年在众多下游应用中，材料加工和光刻领域份额占比最大。根据2020 年中国激 光产业发展报告，2019 年材料加工和光刻领域激光器销售额

17、约为 60.30 亿美元，占比 40.94%为主要的应用场景，其次分别为通讯与光存储、科研和军事、医疗和美容领域。三、长光华芯：国内龙头半导体激光芯片企业3.1 高功率激光器芯片全国市占率第一全球激光器市场快速增长，高功率应用领域占比 59%。根据2021 年中国激光产业发 展报告，2020 年全球激光器应用领域中，高功率半导体激光芯片的下游激光器市场包 括：材料加工与光刻市场、科研与军事市场、医疗与美容市场，合计占比为 59.10%，通 过 2020 年全球激光器规模 160.10 亿美元可以计算出高功率半导体激光器份额为即94.62 亿美元，按照 6.5 汇率计算折合 615.03 亿人民

18、币。3.2 IDM 全流程工艺覆盖，持续兑现 6 吋芯片产线潜力IDM 全流程工艺覆盖，攻克核心环节技术。立足 IDM 模式，公司拥有半导体激光芯片 设计、外延生产、晶圆制造、芯片加工及封装测试等全流程工艺技术，完成高功率半导 体激光芯片产业化。在器件设计及外延生长、FAB 晶圆工艺技术、腔面钝化处理技术、 高亮度合束及光纤耦合技术、激光系统与应用技术等环节具备核心技术，拥有多项获批 专利及在申专利，部分环节技术具体应用如下：器件设计及外延生长：公司通过自主研发的高功率高效率高亮度芯片结构设计、分 布式载流子注入技术、MOCVD 外延生长技术、多有源区级联的垂直腔面发射（VCSEL） 半导体激

19、光器的设计等技术的应用，成功突破了外延技术的行业难点，为半导体激 光芯片的制造提供高质量的外延晶体材料。FAB 晶圆工艺技术：公司自主研发了低损伤刻蚀工艺技术、薄膜氧化热处理工艺技 术、高功率芯片腔面技术/高 COMD 阈值的腔面保护技术等，在诸多应用技术的支 撑下，成功实现 30W 高功率半导体激光芯片的量产，电光转换效率达到 60%-65%， 技术水平与国际先进水平同步，提升了半导体激光芯片的产量及良率，实现了半导 体激光芯片的产业化应用。工业激光器泵浦源应用：公司开发了大功率半导体激光器芯片封装技术、高亮度光 谱合束技术、高质量光纤耦合技术等等，通过以上技术，将公司高功率半导体激光 芯片

20、进行合束，可实现 700W 光源输出，为下游高功率光纤激光器提供稳定泵浦源。技术工艺横纵扩展，未来发展方向广阔。公司技术布局横向扩展，在材料方面从 GaAs 扩 展到 InP 材料体系，产品覆盖波段范围持续扩大。依托成熟 EEL 技术，横向拓展 VCSEL 技术，搭建 EEL+VCSEL 两大技术工艺平台和产品体系，产品线横向拓展至高功率激光 芯片、VCSEL 激光芯片、光通讯芯片，并已经在高功率半导体激光领域纵向向下游直接 半导体激光器布局，用于直接半导体材料加工。根据技术路线，未来公司技术横向有望 向激光显示与照明芯片、射频芯片等方向持续拓展，发展空间广阔。制程产线先进，引入全国首条 6

21、吋高能半导体激光芯片产线。公司制程产线先进，具备 3 吋、6 吋晶圆量产线，目前 3 吋量产线为半导体激光行业内的主流产线规格，而 6 吋 量产线为半导体激光行业内最大尺寸的产线，相当于硅基半导体的 12 吋量产线。（1） 2018 年公司建立 VCSEL 芯片 6 吋产线，激光芯片良品量率不断提高，2018-2020 年 CAGR+33.40%；（2）根据苏州高新区官宣传，2021 年公司于苏州引入国内首条、全球 第二条 6 吋高能芯片晶圆垂直生产线，较公司原有产线（3 吋）可以在每个晶圆上制造 的芯片数目增加 5 倍，材料成本降低 40%左右，次品率降低 1/3，总产能将提高 5-10 倍

22、。根据公司招股说明书，2021H1 公司单管芯片/巴条芯片平均成本较 2020 年分别40.65%/-32.48%，降本+增效+放量下空间广阔。3.3 商用化产品性能指标优异，达到国际先进全国领先水平行业海外公司具有主导地位。长光华芯主营业务为半导体激光芯片、激光器件、模块等， 目前从全球范围内来看，由于具有一定额先发优势，目前半导体激光芯片及器件厂商仍 以贰陆集团、朗美通、IPG 光电等国外企业为主。目前国内在半导体激光芯片领域主要 竞争对手为武汉锐晶、华光光电，VCSEL 芯片领域主要竞争对手有纵慧芯光。打破技术封锁实现国产化，产品性能指标优异。公司打破国外技术封锁和芯片禁运，实 现半导体

23、激光芯片国产化，芯片类产品性能优异，其中商业化单管芯片输出功率达 30W， 巴条芯片连续输出功率达 250W（CW），准连续输出 1000W（QCW），VCSEL 芯片最高 转换效率达 60%以上。IDM 模式下，公司在激光器件封装、光束整合、合束耦合、直接 半导体机关器系统等领域均积累了丰富的产品研制和生产经验，成功开发了多款光纤耦 合模块及直接半导体激光器等产品。高功率单管芯片：公司高功率单管芯片覆盖波长种类包括 808/880/915/976nm,，其中 915/976nm 波长主要用于下游光纤激光器制造，光纤激光器占工业激光器市场规模的比 重较高，915/976nm 波长的单管芯片下游

24、需求较大，为半导体激光行业的主流产品。公 司高功率单管芯片功率及电光转换效率高、波长种类多、技术水平高，在 190-230m 的 条宽范围内，输出功率达 30W，光电转换效率达 63%。单管激光芯片输出功率持续提升，公司已完成 30W 产品商用化。2020 年相关研究指出， 单管芯片输出功率 2015 年在实验室水平下可达到 29.5W，输出功率提升推动激光技术 加工领域的应用进程。目前公司已完成最大输出功率达 30W 的单管芯片商业化，经中国 光学光电子行业协会鉴定，公司长寿命高功率高亮度半导体激光单管芯片中，230m 条 宽产品最高功率超过 30W、200m 条宽产品最高电光转换效率超过

25、70%，处于国内领 先国际先进水平。高功率巴条芯片：公司高功率巴条芯片产品覆盖波长种类包括 808/946nm，在 100m 条宽附近，公司高功率巴条芯片可实现 100W 连续激光输出及 300W 准连续激光输出， 在 200m 条宽附近，公司高功率巴条芯片可实现 200W 连续激光输出及 700W 准连续 激光输出，电光转换效率最大可达 63%。 经第三方检测，公司 940nm 室温准连续巴条 芯片 700W，电光转换效率超过 66%，最高电光效率超过 70%；808nm 准连续巴条芯片 500W，电光转换效率超过 60%，最高电光效率超过 68%，处于国内领先国际先进水 平。光纤耦合模块：公司光纤耦合模块覆盖波长种类包括 915/976nm，可比公司中凯普林与 星汉激光通过对外采购高功率半导体激光芯片进行光纤耦合模块的生产和销售，覆盖波 长包括 915/976/980nm。公司 135m 光纤芯径产品，输出 915/976nm 波长激光功率均 可达到260W；200m 光纤芯径产品，输出 915/976nm 波长激光功率分别达到680/630W， 功率及技术均处于行业领先水平。阵列模块：公司阵列模块覆盖波长种类包括 808/940nm，最高可实现 700W 激光输出， 最大可封装 60 个巴条，单 bar 功率较高、可封装巴条器件数量较多，技术水平较高。