本土半导体激光芯片领军，IDM模式深筑壁垒
　　本土高速半导体激光芯片领军，深厚技术壁垒助力公司长期稳健成长。公司建立了独立自主的高速激光芯片一体化IDM全流程服务体系，产品打破海外垄断，实现2.5G到25G激光芯片的批量出货，积累了诸多如中际旭创、海信宽带等全球知名光模块厂商客户。未来公司将继续巩固“一平台、两方向、三关键”战略布局，强化内生竞争力，同时积极扩产助推业绩持续成长。预计公司2022-2024年归母净利润分别为1.09/1.49/2.07亿元，对应EPS分别为1.82/2.48/3.45元/股，对应PE分别为71.0/52.1/37.5倍，首次覆盖，给予“买入”评级。
　　高速光芯片市场水大鱼大，本土厂商大有可为
　　高速光芯片生产难度高，市场一片蓝海，本土玩家发展空间大。光芯片位于光通信产业的最上游，拥有高价值量和高技术壁垒，制备过程中光电特性、生产工艺、可靠性缺一不可。据Yole统计，全球磷化铟激光器市场将从2021年的25亿美元增长至2027年的56亿美元，年化复合增速达14%。未来，全球接入网、无线网、数据中心领域对光模块的需求仍将持续上行，在此背景下，光芯片将进一步实现产品升级和市场扩容。而在竞争格局上，海外巨头积累多年拥有领先技术和丰富产品线，芯片处于100G量产，200G即将量产的节点。本土玩家产品多集中于2.5G至25G区间，未来提升空间广阔。
　　传统产品受益行业发展稳步增长，新产品逐步放量打开成长空间
　　公司传统产品有望继续受益市场旺盛需求稳健增长，新产品逐步推出打开新成长空间。公司2.5G芯片依靠小发散角等差异化优势在接入网市场持续提升竞争力，10G速率芯片市场中产品出货量全球领先，25G速率芯片市场中面向数据中心的产品蓄势待发。此外公司布局诸多10G、50G、100G等速率新品研发，未来有望进一步扩大在细分市场份额，在25G及以上芯片市场占据一席之地，此外公司亦瞻布局激光雷达、硅光等新兴技术领域，为远期发展打开成长空间。
　　风险提示：下游需求不及预期、市场竞争激烈、产品研发进度不及预期等。
　　

研究报告全文：中伐谋-中小盘首次覆盖报告小盘研源杰科技688498SH本土高速激光芯片领军厚积薄发驰骋广阔天地究2023年01月10日中小盘首次覆盖报告投资评级买入首次任浪分析师刘翔分析师renlangkyseccnliuxiang2kyseccn证书编号S0790519100001证书编号S0790520070002日期202319本土半导体激光芯片领军模式深筑壁垒当前股价元12936IDM中本土高速半导体激光芯片领军深厚技术壁垒助力公司长期稳健成长公司建立小一年最高最低元1321811433了独立自主的高速激光芯片一体化全流程服务体系产品打破海外垄断盘总市值亿元7762IDM首实现到激光芯片的批量出货积累了诸多如中际旭创海信宽带等全25G25G次流通市值亿元1639覆总股本亿股060球知名光模块厂商客户未来公司将继续巩固一平台两方向三关键战略盖流通股本亿股013布局强化内生竞争力同时积极扩产助推业绩持续成长预计公司2022-2024报近3个月换手率24581年归母净利润分别为109149207亿元对应EPS分别为182248345元股告对应PE分别为710521375倍首次覆盖给予买入评级高速光芯片市场水大鱼大本土厂商大有可为中小盘研究团队高速光芯片生产难度高市场一片蓝海本土玩家发展空间大光芯片位于光通信产业的最上游拥有高价值量和高技术壁垒制备过程中光电特性生产工艺可靠性缺一不可据Yole统计全球磷化铟激光器市场将从2021年的25亿美元增长至2027年的56亿美元年化复合增速达14未来全球接入网无线网数据中心领域对光模块的需求仍将持续上行在此背景下光芯片将进一步实现产品升级和市场扩容而在竞争格局上海外巨头积累多年拥有领先技术和开源丰富产品线芯片处于100G量产200G即将量产的节点本土玩家产品多集证中于25G至25G区间未来提升空间广阔券传统产品受益行业发展稳步增长新产品逐步放量打开成长空间证券公司传统产品有望继续受益市场旺盛需求稳健增长新产品逐步推出打开新成长研空间公司25G芯片依靠小发散角等差异化优势在接入网市场持续提升竞争力究报10G速率芯片市场中产品出货量全球领先25G速率芯片市场中面向数据中心的告产品蓄势待发此外公司布局诸多10G50G100G等速率新品研发未来有望进一步扩大在细分市场份额在25G及以上芯片市场占据一席之地此外公司亦瞻布局激光雷达硅光等新兴技术领域为远期发展打开成长空间风险提示下游需求不及预期市场竞争激烈产品研发进度不及预期等财务摘要和估值指标指标2020A2021A2022E2023E2024E营业收入百万元233232289380516YOY1870-05246315357归母净利润百万元7995109149207YOY4970209148363389毛利率682652646638660净利率338411378392401ROE153155151171192EPS摊薄元131159182248345PE倍984815710521375PB倍1511261078972数据来源聚源开源证券研究所请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明137中小盘首次覆盖报告目录1高速光芯片龙头一平台两方向三关键迈向杰出511全波段多品类高速激光芯片供应商向更高技术水平进发512国资产业背景股东云集助力公司长期发展613收入快速成长高壁垒带来高毛利盈利能力表现突出614一平台两方向三关键战略推动公司扎实前行82光通信芯片需求快速成长本土厂商空间广阔821产生能量和传播信息是激光应用的两大重要方向822高价值量叠加高技术壁垒光芯片是光通信皇冠上的明珠10221光芯片位于光通信产业链的最上游是现代高速通信网络的核心10222通信光芯片具有较高价值量特点11223通信光芯片具有形态多DFB和EML适宜高速率远距离通信成为市场主流12224通信光芯片制备难度高芯片的光电特性工艺实现可靠性缺一不可1423数据驱动光芯片行业行稳致远创新应用打开想象空间15231高速光芯片行业水大鱼大2027年市场规模超300亿15232数据增长为根本驱动力数据中心接入网无线网三大细分市场景气持续15233硅光激光雷达等新技术领域打开想象空间2024激光芯片本土玩家大有可为技术突破初现曙光26241光模块市场本土玩家跻身全球前列给本土光芯片发展提供良好机会26242光芯片领域巨星云集本土玩家如雨后春笋27243国产光芯片上攻高端三方独立供应商中源杰科技份额领先293全流程一体化芯片工艺布局不断推出新产品助业绩腾飞3031平台型三五族芯片制造公司打通长期发展道路30311芯片设计和生产工艺齐头并进IDM模式构筑深厚壁垒30312多年积累核心技术构筑护城河30313高可靠产品性能稳定供货能力形成稳定的客户群体3132多元产品前瞻布局受益电信和数通市场国产替代31321多元产品高效开发能力有效把握市场机会31322传统产品持续发力助力公司成长32323多款新产品布局有望打开远期成长空间32324募投项目扩产紧锣密鼓业绩放量指日可待334盈利预测和估值345风险提示34附财务预测摘要35图表目录图1公司自建立以来不断开发新产品满足下游客户需求5图2股权结构清晰股东产业基金国资云集6图3公司目前收入规模超过2亿元7图4光纤接入业务占据公司收入的主要部分7图510G芯片带来主要业绩增量25G产品存在波动7图6产品结构优化推动毛利率中枢上移7图7净利润维持高速增长态势8请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明237中小盘首次覆盖报告图8优秀费用管控带来优异盈利能力8图9长光华芯和源杰科技激光芯片向着不同的技术升级方向演进9图10泵浦源增益介质和谐振腔是产生激光的要素10图11半导体激光器通过多层量子阱结构实现发光10图12通过采用不同材料可以让半导体激光器覆盖广泛波长范围10图13通信使用在光纤中传输损耗较小的OESCLU波段激光10图14光芯片完成光电转换是光通信的核心环节11图15光模块是光芯片的直接下游11图16光芯片位于整个光通信产业链的最上游11图17光芯片在光模块的成本占比随速率提升而提高12图18高速光芯片价格远高于其他产品12图19激光器芯片有多重类别分别对应不同的产品特点和应用领域13图20DFB和EML芯片仍将在未来占据主要的光芯片市场13图21光芯片生产工艺繁多技术壁垒高14图22高速率激光芯片在外延光栅制作等环节拥有诸多技术壁垒15图23Yole预计InP激光芯片市场广阔15图24全球固网和移动网的数据量持续增长16图25全球光模块快速扩容16图26PON无源光网络是实现FTTx的最佳方案之一16图27全球FTTx市场光模块需求稳定增长17图28中国10GPON以上端口数量持续提升17图295G网络大致可分为前传中传和回传部分18图305G光模块需求从前传到中传到回传依次升级18图31我国5G建设推进顺利18图32全球电信侧光模块不含FTTx将稳健增长18图33叶脊架构日益成为主流数据中心部署形式19图34传统数据中心网络架构下光模块实现快速升级19图35AI集群服务器对光模块的需求亦持续升级19图36数据中心光模块不断升级19图37全球数据中心光模块市场预计将快速度成长20图38高速率的光模块需求将逐步提升20图39硅光芯片具有高度集成的结构20图40激光雷达市场有望在2022-2027年实现22的复合增速21图411550nm激光对人眼伤害更小22图421550nm波长所在波段可见光的辐射相对较弱22图43图达通激光雷达搭载于蔚来汽车实现批量交付22图44图达通猎鹰灵动版激光雷达采用1550nm激光22图45图达通激光雷达采用转镜扫描方式22图46图达通激光雷达光源采用光纤激光器22图47TOF方案直接测量飞行时间测距23图48FMCW采用调频连续波实现距离探测23图49FMCW直面阳光仍然有较好的探测效果24图50激光雷达公司Aeva已经将光接收发射光学元器件集成到单颗硅光FMCW芯片上24图51中科院半导体所开发光学相控阵芯片由分束器移相器光学天线构成24图52MIT和UCberkeley联合开发硅光OPA芯片25请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明337中小盘首次覆盖报告图53美国众多机构布局OPA芯片的研究25图54OPAFMCW方式将多种光学元件集成于一身25图55Lumentum形成三大产品系列面向三大市场27图56本土激光芯片厂商面向高端市场持续发力27图5725G激光芯片领域本土化程度较高29图5810G激光芯片本土化程度较低源杰科技领先29图59源杰科技积累了完整的芯片设计制造测试产线30图60脊波导和掩埋异质结型结构各有优势31图61公司实现电子束光栅工艺突破产品性能显著提升31表1公司在光纤接入移动通信网络数据中心硅光领域具有广泛的产品谱系5表2信息光子和能量光子是激光最主要的两大应用方向8表3材料体系决定半导体激光器发光波长10表4不同类别的芯片具有不同的性能和特点DFB和EML是通信行业主流13表51550nm产品探测距离显著高于905nm产品21表6FMCW相比TOF性能优秀但技术成熟度低23表7FMCW公司繁多创始人具备较强技术背景25表8本土光模块厂在全球取得骄人成绩27表9全球龙头根基深厚产品性能遥遥领先28表10本土玩家如雨后春笋国产替代指日可待28表11两大平台八大技术构筑深厚护城河30表12多元产品高效开发能力有效把握市场机会接入网不同标准所需要的芯片32表13公司在研项目丰富面向广阔下游市场32表14募投项目着力扩产和推动新产品研发33表15可比公司估值参考34请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明437中小盘首次覆盖报告1高速光芯片龙头一平台两方向三关键迈向杰出本土高速半导体激光芯片领军IDM模式助力公司行稳致远公司成立于2013年近10年专注高速半导体芯片的研发拥有独立自主的包含半导体晶体生长晶圆工艺芯片测试与封装在内的一体化IDM全流程业务体系产品打破海外垄断实现25G到25G磷化铟激光器芯片的批量出货在研100GEML等高端激光器芯片客户包含海信宽带中际旭创博创科技铭普光磁等全球知名光模块厂商经中通讯诺基亚等通讯设备厂商最终应用于中国移动中国联通ATT等全球运营商网络据CC统计2020年在磷化铟半导体激光器芯片产品对外销售的国内厂商中公司收入排名第一其中10G25G激光芯片出货量在国内同行中排名第一图1公司自建立以来不断开发新产品满足下游客户需求资料来源公司招股说明书开源证券研究所11全波段多品类高速激光芯片供应商向更高技术水平进发产品布局完善向更高速率进发公司在光纤接入移动通信网络数据中心等领域拥有丰富的产品布局在25G10G市场为光模块厂商提供全波段多品类的产品并通过低成本的集成化方案等方式实现差异化竞争在25G及更高速率芯片市场公司攻克技术难关打破海外垄断不断实现新的产品突破表1公司在光纤接入移动通信网络数据中心硅光领域具有广泛的产品谱系应用领域产品速率产品类型具体应用产品形态1310nmDFB激光器芯片PONGPON1490nmDFB激光器芯片PONGPON25G光纤接入1270nmDFB激光器芯片10G-PONXG-PON1550nmDFB激光器芯片40km80km10G1270nmDFB激光器芯片10G-PONXG-PON1310FP激光器芯片4G10G1310DFB激光器芯片4G5GCWDM6波段DFB激光器芯片5G移动通信网络CWDM6波段DFB激光器芯片5G25GLWDM12波段DFB激光器芯片5GMWDM12波段DFB激光器芯片5G数据中心25GCWDM4波段DFB激光器芯片100G光模块请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明537中小盘首次覆盖报告LWDM4波段DFB激光器芯片100G光模块50GPAM4CWDM4波段DFB激光器芯片200G光模块1270129013101330nm大功率255070mW激光器数据中心硅光直流电源芯片100200400G资料来源公司招股说明书开源证券研究所12国资产业背景股东云集助力公司长期发展国资产业背景股东云集助力公司长远发展创始人ZHANGXINGANG先生直接持有公司1258的股权通过一致行动人等合计控制公司2840的股权股权结构较为稳健股东阵营中包含华为控股的哈勃投资中际旭创控股的宁波创泽云以及博创科技控股的嘉兴泽景等下游应用领域投资方同时也包含对光电硬科技较为关注的陕西先导光电等产业投资基金多方加持助力公司实现长远发展图2股权结构清晰股东产业基金国资云集资料来源公司公告开源证券研究所13收入快速成长高壁垒带来高毛利盈利能力表现突出收入体量波动向上面向蓝海空间广阔公司收入从2019年的081亿元提升至2021年的232亿元2019-2021同比增速分别为154818711-054呈现波动上升态势其中光纤接入业务实现稳步增长主要由于光纤接入市场受益光纤到户覆盖率的提升以及国内外向10G-PON等新技术演进而持续扩容公司凭借优异产品不断扩大收入体量移动通信网业务呈现波动主要由于2020年运营商采用高带宽方案基站对25G光芯片需求激增公司在国内率先实现25G芯片规模化量产完美承接市场需求2021年5G基站建设频段方案调整对光芯片的采购方案调整为成熟的10G产品叠加2020年下游客户积压较高库存需求缩水致2021年公司移通信网业务萎缩但长期来看5G建设对25G光芯片的需求有望逐步提升数据中心业务呈现稳健态势主要由于公司25GCWDM4波段DFB激光芯片产品逐步得到客户认可请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明637中小盘首次覆盖报告图3公司目前收入规模超过2亿元图4光纤接入业务占据公司收入的主要部分2520000250215000200151000015015000100050000500-50000002019202020212022H12019202020212022H1营业收入yoy光纤接入移动通信网络数据中心数据来源Wind开源证券研究所数据来源Wind开源证券研究所高壁垒带来高毛利率工艺成熟推动产品毛利率进一步提升毛利率来看25G产品毛利率先降后升主要由于2020年公司推进工艺切换致良率小幅度下降2021年随着工艺成熟度的上升单位成本下降产品毛利率也随之回升10G产品整体毛利率呈上升态势2022年下滑主要由于TO将芯片封装后的组件公司委外并以芯片价格叠加封装费的形式对外销售形态产品占比提升25G产品毛利率变化主要由于2019-2020年产品形式主要为价格较高且用于5G建设的25GCWDM6LWDM12MWDM12芯片而2021年25G产品以用于数据中心的25GCWDM4为主平均售价下降同时2022年自产封装占比提升带来板块毛利率的下滑整体而言公司综合毛利率维持较高水平单产品线毛利率通常随着工艺的不断成熟呈上升态势彰显强大技术壁垒图510G芯片带来主要业绩增量25G产品存在波动图6产品结构优化推动毛利率中枢上移250100200806865646015045401002005000002019202020212022H12019202020212022H1公司总体毛利率10G激光器芯片系列25G10G25G其他25G激光器芯片系列25G激光器芯片系列数据来源Wind开源证券研究所数据来源Wind开源证券研究所费用管控效果优异盈利能力表现突出费用率来看剔除股份支付后公司的销售研发管理费用率维持相对稳健状态得益于优秀的费用管控能力和产品的高毛利率公司的盈利能力表现优异据公司招股说明书显示2019-2022H1公司净利率分别达到1624337841053994请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明737中小盘首次覆盖报告图7净利润维持高速增长态势图8优秀费用管控带来优异盈利能力12060000160014001005000012004000008010003000080006020000600040400100002000200000002019202020212022H1000-10000-2002019202020212022H1销售费用率管理费用率归母净利润yoy研发费用率财务费用率数据来源Wind开源证券研究所数据来源Wind开源证券研究所管理费用剔除股份支付14一平台两方向三关键战略推动公司扎实前行一平台两方向三关键战略布局面向未来一平台是指公司在加强光芯片产业资源整合的基础上着力打造良性的人才梯队加速成果转化两方向是指纵向延拓和横向发展并行纵向延拓方面在现有的光通信领域中继续深耕推出更高速率的激光芯片产品横向发展方面不断扩容光芯片应用场景向激光雷达消费电子等领域布局探索三关键是指继续培训教育并夯实开发通信激光芯片所需的三大关键技术能力前瞻设计开发与知识产权晶圆工艺开发梯队高端设备应用与相应制程技术战略部署将帮助公司进一步形成扎实的内生增长动力同时推动公司实现业务的全面发展前景可期2光通信芯片需求快速成长本土厂商空间广阔21产生能量和传播信息是激光应用的两大重要方向根据光子应用的不同激光可以分为能量光子和信息光子以及显示光子半导体激光器具有光电转换效率高体积小可靠性高寿命长可调制速率高等显著优点应用领域广泛根据光子应用方式的不同可以分为能量光子信息光子和显示光子能量光子主要以光作为能量源来改变物体的物理特性信息光子主要将光作为信息的载体实现信息的传输和存储显示光子主要通过光来进行成像照明等目前能量光子和信息光子是激光应用的主要方向表2信息光子和能量光子是激光最主要的两大应用方向光子类型激光器类型应用领域打标雕刻切割焊接金属3D打印等材料加工领域应用于航空航天汽车制造光纤激光器泵浦船舶制造钢铁冶金3C电子国防等精密切割打孔剥离去除划片调阻调频微纳结构加工应用于半导体微电子固体及超快激光器泵浦能量光子显示面板与照明航空航天汽车太阳能3C电子3D增材制造等焊接熔覆淬火表面热处理应用于汽车制造发电设备3C电子航空航天高直接半导体激光器铁钢铁冶金等生物医学用激光器医美理疗手术光动力定向能用激光器科研与国防军事请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明837中小盘首次覆盖报告光子类型激光器类型应用领域光通信激光器接入网主干网数据中心5G物联网硅光芯片数据传输与运算信息光子激光雷达与探测器3D人脸识别与辅助摄像探测跟踪安防监控无人驾驶机器视觉测距和尺吋测量传感器液体气体等物质传感器接近传感器等中远红外太赫兹激光器检测与影像光电对抗显示光子红绿蓝三色激光器激光电视激光投影汽车车灯激光照明等资料来源长光华芯招股说明书开源证券研究所面向不同的应用领域半导体激光器的材料体系以及结构和制造工艺显著不同结构和制造工艺通信领域拥有DFBEML等诸多特殊的芯片结构设计以实现相应功能能量光子更多注重激光芯片发光的功率而信息光子要求激光芯片具有更高的调制速率不同的性能要求带来两类芯片的微观结构和制造工艺重点的不同对高功率半导体激光芯片而言芯片前道工艺生产完毕后芯片的解理镀膜腔面钝化等工艺直接决定芯片的发光功率上限而通信芯片领域需要采用特定的结构如DFBEML等形式来保证发出的激光具有较窄的线宽和较好的调制效果以国内领先激光芯片厂商长光华芯和源杰科技为例双方在发展的过程中各自不断推出更高功率和更高速率的激光芯片实现竞争力的不断提升图9长光华芯和源杰科技激光芯片向着不同的技术升级方向演进资料来源长光华芯官网源杰科技官网开源证券研究所材料体系材料决定半导体激光芯片的发光波长InP材料体系是光通信领域的主角与所有激光器结构相同半导体激光芯片也由增益介质谐振腔和泵浦源构成其采用半导体芯片制造工艺以电激励源方式以半导体材料为增益介质将注入的电能激发从而实现谐振放大选模输出激光实现光电转换而不同的增益介质材料拥有不同的禁带宽度因此会产生不同波长的激光如GaAs基器件的发光波长范围大约为610-1300nmInP基器件的发光波长范围为1250-1700nm在通信领域除去早期被人们发现并投入应用的850nm波段激光之外行业更多的专注于将1260nm-1625nm区域的激光用作光纤通信在这个波段光在光纤中的传播损耗更低并具有更小的光纤色散效应带来更高的信噪比显然GaAs和InP材料体系具有较为合适的发光波长叠加这两类材料还具有高频高低温性能好噪声小抗辐射能力强等特点因此被广泛应用于通信场景中这其中InP由于发光波长更适于在光纤中传播成为远距离通信领域光芯片的主流材料体系请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明937中小盘首次覆盖报告图10泵浦源增益介质和谐振腔是产生激光的要素图11半导体激光器通过多层量子阱结构实现发光资料来源激光器原理基础知识资料来源高功率氮化镓基蓝光激光器表3材料体系决定半导体激光器发光波长材料体系禁带宽度eV发光波长nm应用领域GaAs基14610-1300激光显示的红光基色大功率半导体激光器850nm数据通信的光源InP基131250-1700覆盖1310和1550nm是光通信的核心光源GaN基InGaAlNAlGaN339GaN220-530实现深紫外到绿光的输出实现绿蓝紫及紫外等场景下的应用碲化物2000-4000气体探测有机物分析等资料来源半导体激光器研究进展开源证券研究所图12通过采用不同材料可以让半导体激光器覆盖广泛图13通信使用在光纤中传输损耗较小的OESC波长范围LU波段激光资料来源蓝宇激光官网资料来源L-COM诺通官网22高价值量叠加高技术壁垒光芯片是光通信皇冠上的明珠221光芯片位于光通信产业链的最上游是现代高速通信网络的核心光芯片是现代高速通信网络的核心环节光通信是以光信号为载体以光纤作为传输介质实现信息传递的系统激光芯片和探测芯片分别实现电光光电的转换性能直接决定光通信系统的传输效率是现代高速通信网络的核心产业链来看光芯片位于整个光通信产业的最上游也是技术壁垒最高的环节之一产业链中游为光器件包括光组件与光模块在下游组装成为系统设备最终应用于光纤接入移动通信网络数据中心等领域光芯片下游的直接客户为光收发模块其通常由内含激光器芯片及隔离器的光发射组件TOSA内含光探测器芯片的光接收组件ROSA以及电芯片和其他结构件等封装而成请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明1037中小盘首次覆盖报告图14光芯片完成光电转换是光通信的核心环节图15光模块是光芯片的直接下游资料来源光隆科技招股说明书资料来源光隆科技招股说明书图16光芯片位于整个光通信产业链的最上游资料来源源杰科技招股说明书各公司官网开源证券研究所222通信光芯片具有较高价值量特点光芯片在光模块中占据较高的BOM成本高端光模块中这一数字可达70而从价格来看高端通信光芯片的价格也处于较高水平观察长光华芯招股说明书以及源杰科技公司公告我们发现高功率单管激光芯片在2021年价格约为19元而251025G100芯片价格分别达到4144488元高端通信芯片的价格远高于其他类型产品请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明1137中小盘首次覆盖报告图17光芯片在光模块的成本占比随速率提升而提高图18高速光芯片价格远高于其他产品8677807010080438860506040144418952040340300200低端器件中端器件高端器件光芯片成本占比随光模块速率提升而提高20202021数据来源光谷产业投资公众号开源证券研究所数据来源源杰科技公司公告长光华芯招股说明书等开源证券研究所223通信光芯片具有形态多DFB和EML适宜高速率远距离通信成为市场主流按照芯片的功能划分可分为激光芯片和探测器芯片和众多半导体激光芯片相同高速光通信半导体激光器可分为边发射激光器EEL和垂直腔面发射激光器VCSEL两大类其中边发射主要包含法布里-珀罗激光器FP分布反馈激光器DFB电吸收调制激光器EML三大类而探测器芯片主要有PIN和APD两类在激光发射芯片中1VCSELVerticalCavitySurfaceEmittingLaser垂直腔面发射激光器采用垂直腔面作为谐振腔产生激光具有窄线宽低温漂系数低阈值电流生产容易等优势但由于材料和生产工艺的原因目前仅适用于生产850nm波长的激光器通信领域主力1310nm和1550nm波长的VCSEL制备困难因此VCSEL主要用于短距离信号传输2FPFabry-Perot法布里-珀罗激光器是以FP腔为谐振腔发出多纵模相干光线宽较宽的半导体发光元器件结构简单但信号质量一般主要用于短距离传输通常20km以内3DFBDistributedFeedbackLaser分布反馈激光器在FP激光器的基础上将布拉格光栅集成到器件内部的有源层中使得发射光子的波长高度一致具有窄线宽调制速率高波长稳定等优势该芯片主要用于信息的中长距离传输是数据中心5G和PON接入网络的关键发光部件4EMLElectro-absorptionModuledLaser电吸收调制激光器FP和DFB激光器均为直调激光器DML即通过直接改变激光器的注入电流来控制激光的输出强度但电流的变化也会改变材料的有效折射率进而影响发光波长造成信号衰减EML则由DFB激光器与EAM电吸收调制器ElectroAbsorptionModulator单片集成带有独立调制器的芯片优势明显DFB可以接收到稳定的电流而发出性质稳定的激光让整个EML芯片实现优质信号输出但EML在制备的过程中涉及多次腐蚀和外延技术难度高成本高昂因此EML适用于远距离高速率的信号传输如C频段1530-1565nm的80km城域网或O频段用于数据中心的互联PAM4调制方式或者数据中心之间互联请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明1237中小盘首次覆盖报告图19激光器芯片有多重类别分别对应不同的产品特点和应用领域资料来源源杰科技招股说明书菲魅通信公众号开源证券研究所表4不同类别的芯片具有不同的性能和特点DFB和EML是通信行业主流产品类别VCSELFPDFBEML工作波长800-900nm1310-1550nm1270-1610nm1270-1610nm传输速率中低中高传输距离极近近中远工艺难度中简单中难窄线宽低功耗调调制速率高稳定性调制速率高成本窄线宽调制速率制速率高耦合效率好传输距离长高产品特性低耦合效率低线高波长稳定耦合高传输距离短线成本性度差效率低性度差500米以内短距离中低速无线接入短中长距离传输如长距离传输高速传输如数据中心机距离市场部分应用FTTx接入网传输率远距离电信骨干应用场景柜内部传输消费电场景逐步被DFB取网无线基站数据网城域网和数据中子3D感应等代中心内部互联等心互联资料来源公司招股说明书亿渡数据中国光芯片行业研究报告开源证券研究所未来数年内EML和DFB芯片预计仍将被广泛使用而成为通信光芯片市场中的主力产品形态图20DFB和EML芯片仍将在未来占据主要的光芯片市场资料来源宸元资本公众号开源证券研究所请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明1337中小盘首次覆盖报告224通信光芯片制备难度高芯片的光电特性工艺实现可靠性缺一不可光芯片制备技术难度高芯片的光电特性生产工艺实现可靠性缺一不可光芯片的技术研发和工艺开发需要结合高速射频电路与电子学半导体量子力学半导体材料等多个学科而其复杂结构带进一步加大制备难度尤其高速光芯片尺寸已经逼近物理极限结构设计精度稳定性等要权衡兼顾以25GDFB激光芯片为例据源杰科技首次问询回复描述生产过程包含量子阱外延光栅结构光波导注入电流限制结构减薄与高频电极设计和制造等多个核心环节涉及超过280道生产工艺在上述结构的设计和制造过程中需要充分考虑芯片的光电特性产品可靠性制备工艺可行性等相互制约因素具有较高的壁垒图21光芯片生产工艺繁多技术壁垒高资料来源源杰科技公司公告激光芯片速率进阶的过程中需要诸多核心技术环节的突破在高速激光芯片制备的过程中外延工艺和光栅制作是关键环节外延工艺中晶圆有源发光区的量子阱设计和制造是关键需要通过MOCVD生长多层结构据源杰科技公告显示高速芯片的量子阱层数更多且需要对每层材料的厚度比例电学掺杂缺陷等进行精确控制以提升性能和可靠性25GDFB芯片量子阱厚度精度误差要求小于02nm技术难度高光栅制作方面中低速率芯片可以采用等周期光栅结构可以利用全息曝光系统制作而25G以上DFB芯片为了实现更好的单模输出性能要求使用非等周期的相移光栅结构需要采用更高精度的电子束光栅工艺加工据源杰科技公告显示25G芯片光栅制备工艺精度要求达到1nm同时由于采用非等周期的相移光栅光栅相移量的理论设计复杂要求具有更好的光电理论综合研究同时实现对电子束光栅工艺的整体突破制备难度大幅度提升请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明1437中小盘首次覆盖报告图22高速率激光芯片在外延光栅制作等环节拥有诸多技术壁垒资料来源源杰科技公司公告开源证券研究所23数据驱动光芯片行业行稳致远创新应用打开想象空间231高速光芯片行业水大鱼大2027年市场规模超300亿InP芯片市场空间2027年有望超过300亿元光芯片通常包含两类一类是以InP材料为主的边发射芯片包含DFBEML等另一类是以GaAs材料体系为主的垂直腔面发射芯片VCSEL据Yole数据预计全球磷化铟激光器市场规模将从2021年的25亿美元增长到2027年的56亿美元左右其中用于数据中心和电信应用的光通信市场仍然是主导力量市场规模从2021年的25亿元提升至2027年的52亿美元年化复合增速13此外激光雷达和可穿戴市场成长性较好到2027年将分别拥有014亿和159亿美元的市场规模年化复合增速分别达到189和30同样据Yole数据预计光通信市场VCSEL芯片市场规模将从2022年的782亿美元提升至2027年的21亿美元年化复合增速22图23Yole预计InP激光芯片市场广阔资料来源讯石光通讯网232数据增长为根本驱动力数据中心接入网无线网三大细分市场景气持续信息技术持续发展全球数据需求持续增长是驱动光芯片市场快速发展的底层动力据Omdia的数据全球固网和移动网络的数据量从2017年的92万PB增至请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明1537中小盘首次覆盖报告2020年的217万PB年均复合增速331预计到2024年将增长至575万PB年均复合增长率为276数据增长驱动通信行业技术不断进步市场持续扩容光模块作为产业链最重要的器件市场规模持续增长据LightCounting统计2016到2020年全球光模块市场从586亿美元增长到667亿美元预计到2025年全球光模块市场将达到113亿美元是2020年的17倍这将持续拉动光芯片市场需求图24全球固网和移动网的数据量持续增长图25全球光模块快速扩容120100806040200全球光模块市场亿美元数据来源源杰科技招股说明书开源证券研究所数据来源源杰科技招股说明书开源证券研究所光模块的市场需求主要来源于三大方向光纤接入5G移动通信和数据中心1光纤接入市场光纤接入市场对光模块的需求稳步增长FTTxFibertothex光纤到x光纤接入是全球光模块用量最多的场景之一目前全球运营商骨干网和城域网已经实现光纤化部分地区接入网也在向光纤化演进PON无源光网络是实现FTTx的最佳技术方案之一PON是指OLT光线路终端通常为交换机或路由器布置于局端用于网络下传和ONU光网络单元如光猫等位于用户侧主要实现数据处理和信号上传之间的ODN光分配网络全部采用无源设备通常为光分路器接入网络PON的数据下行采用的是广播方式光分路器把下行光信号广播到每个ONUONU按需选取属于自己的信号数据上行采用分时复用模式每个ONU在不同的在不同的时隙和OLT进行通信PON技术传输容量大成本低维护简单可靠性保密性好成为光纤接入的主流方案技术方案中主流的EPONGPON技术采用15G25G光芯片新一代的10G-PON采用10G光芯片正加速渗透图26PON无源光网络是实现FTTx的最佳方案之一资料来源CSDN网开源证券研究所请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明1637中小盘首次覆盖报告PON技术中局端的OLT设备和用户侧的ONU设备都需要实现光电转换用到光芯片其中OLT设备下行所需的芯片要求更高据LightCounting数据2020年全球FTTx光模块市场出货量约为6289万只市场规模473亿美元随着新代际PON应用的逐步推广预计2025年全球FTTx光模块市场出货量将达到9208万只CAGR792市场规模将达到631亿美元CAGR593据中国宽带发展白皮书2022统计截至2022年9月我国的光纤端口已经达到10亿个光纤用户达到55亿户10GPON及以上端口规模达到12679万个千兆以上速率固定宽带用户规模超76031万户目前产业对光联万物达成共识XR全息等新应用不断涌现家庭商业工业场景对固定宽带需求不断升级将推动10GPON等技术的进一步加速渗透同时50GPON等技术也逐步形成标准成为下一代PON技术的升级方向欧洲北美东亚等主流市场电信运营商将千兆网络作为差异化竞争的重要手段全球千兆网络覆盖人口比例持续提升据Omdia预测到2025年全球将有超187亿千兆固定宽带用户占所有固定宽带用户的16此外千兆光网将向家庭用户延伸德国法国英国等欧洲国家大力推进光纤到楼和到户部署据FTTH欧洲理事会预测预计到2027年光纤到楼和光纤到户网络将覆盖欧盟27国及英国约2亿用户家庭而据LightCounting数据2022年全球光纤接入光模块市场中10GPON及以上的光模块占比为5611预计到2025年该比例将进一步提升至7005图27全球FTTx市场光模块需求稳定增长图28中国10GPON以上端口数量持续提升10000070014005600120048000010005008003600004006002400140000300200200002000010000202020212022E2023E2024E2025EFTTx光模块用量万个10GPON及以上端口数FTTx光模块市场规模百万美元千兆光网具备覆盖家庭能力数据来源源杰科技招股说明书开源证券研究所数据来源中国宽带发展白皮书2022开源证券研究所2无线网市场5G传输速度更快质量更稳定传输更高频满足数据流量大幅增长以及各类应用的需求5G通信网络可大致分为前传中传和回传网络对于光模块速率的需求从前传到回传依次升级请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明1737中小盘首次覆盖报告图295G网络大致可分为前传中传和回传部分图305G光模块需求从前传到中传到回传依次升级资料来源5G承载需求白皮书资料来源5G承载需求白皮书全球加快推进5G建设带动海量市场需求据宽带白皮书数据截至2022年9月底我国累计建成并开通5G基站222万个5G网络实现在全国所有地级以上城市覆盖5G移动电话用户规模达到51亿户是2021年同期的18倍未来我国5G网络将进一步向农村地区延伸覆盖海外澳大利亚日本韩国新加坡泰国德国芬兰等国家加快5G独立组网网络试验部署预计到2022年底全球5G独立组网网络将达到40个据Lightcounting的数据全球电信侧光模块市场前传中回传和核心波分市场需求将持续上升2020年分别达到821亿美元261亿美元和1084亿美元预计到2025年将分别达到588亿美元248亿美元和2518亿美元图31我国5G建设推进顺利图32全球电信侧光模块不含FTTx将稳健增长2502040003500200153000150102500100200055015000010005000中国基站数量万个5G全球电信侧光模块市场百万美元含无线前传中国5G基站密度个万人回传及核心波分不含FTTx数据来源中国宽带发展白皮书2022开源证券研究所数据来源源杰科技招股说明书开源证券研究所3数据中心市场数据中心作为数据汇集处理的核心节点在信息时代获得快速发展随着云计算的推进数据中心的服务器计算资源逐步被池化部计算资源的界限逐步模糊同时微服务架构开始推进诸多软件实现解耦带来庞大的内部数据处理需求为了处理更多东西向数据叶脊架构应运而生相比传统网络的三层架构叶脊网络进行了扁平化叶交换机相当于三层架构中的接入交换机作为TORTopOfRack直接连接物理服务器脊交换机相当于核心交换机实现不同叶交换机之间的交互脊叶方式减少延迟和流量瓶颈同时拥有更好的扩展性也可以降低对交换机的需求节约成本日益成为数据中心的主流部署形式同时这样的部署方式也带来光模块需求的迅速提升请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明1837中小盘首次覆盖报告图33叶脊架构日益成为主流数据中心部署形式资料来源鲜枣课堂公众号无论传统架构的数据中心还是AI集群服务器数据中心叶脊架构对光模块的需求都在快速提升早在2019-2020年亚马逊微软谷歌等公司的北美超大型数据中心内部互联已经开始商用部署400Gbs光模块而据中际旭创公告海外云厂商计划在2023年批量部署800G光模块国内厂商进度稍有滞后但也快速跟进未来光模块将继续向着16T32T方向演进整个产业链拥有广阔升级空间图34传统数据中心网络架构下光模块实现快速升级图35AI集群服务器对光模块的需求亦持续升级资料来源800G光模块白皮书资料来源800G光模块白皮书图36数据中心光模块不断升级资料来源5G承载与数据中心光模块白皮书全球数据中心数量快速提升带动数据中心光模块市场稳健扩容据SynergyResearch数据截至2020年底全球20家主要云和互联网企业运营的超大规模数请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明1937中小盘首次覆盖报告据中心已经达到597个是2015年的2倍而据LightCounting数据2019年全球数据中心光模块市场规模为3504亿美元预计到2025年该数据将增长至7333亿美元年均复合增长率1309而据Lightcounting的预测2023年及未来400G和800G需求将逐步提升来应对不断增长的网络流量图37全球数据中心光模块市场预计将快速度成长图38高速率的光模块需求将逐步提升800070006000500040003000200010000全球数据中心光模块市场百万美元数据来源源杰科技招股说明书开源证券研究所资料来源800G白皮书233硅光激光雷达等新技术领域打开想象空间硅光子技术是基于硅和硅基衬底材料利用现有COMS工艺进行光器件开发和集成的新一代技术方案中激光器芯片仅仅作为外置光源硅基芯片承担速率调制功能因此需要将激光器芯片发射的光源耦合至硅基材料中从而实现调制功能域与光路传导功能的集成该方案集成度高同时在峰值速度能耗成本等方面均具有良好表现随着芯片速率的提升该技术方案成为未来重要的发展方向图39硅光芯片具有高度集成的结构资料来源硅光芯片后摩尔时代的高速信息引擎在通信领域之外激光雷达成为光芯片的另一块重要战场激光雷达作为一种能够精准测距的设备在地质气象工业机器人以及汽车领域均有广泛应用而随着近年智能驾驶的推进车载激光雷达市场亦快速成长据Yole预测激光雷达市场有望在2022-2027年实现年化22的复合增速其中辅助驾驶领域市场规模更以73的复合增速居于首位激光雷达日益成为光芯片公司争相布局的新领域请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明2037