国内高功率半导体激光芯片领域龙头企业，“纵向+横向”业务布局双向发力：长光华芯核心主营产品为高功率半导体激光芯片，当前正逐步往器件、模块、直接半导体激光器进行产业链纵向延伸，同时实现业务横向扩展，建立高效率VCSEL激光芯片和高速光通信芯片两大产品平台，形成了“纵向+横向”的业务布局。
　　传统高功率激光芯片，产能扩张+技术升级助力稳健增长：公司传统主业高功率激光芯片主要应用于工业领域与特种领域，当前不断推进产品技术升级与产能扩张，提升盈利能力。1）技术升级方面：公司不断提升高功率激光芯片产品功率，满足下游客户更高指标产品需求。2）产能扩张方面，公司2022年开始逐步将6.0亿元募集资金投入高功率激光芯片、器件、模块产能扩充项目，预计产能达产后有望实现年均11.7亿元的新增营业收入。下游工业及特种激光器需求逐步提升，同时国内高功率激光芯片国产化替代诉求强烈，公司高功率激光芯片业务收入有望实现稳健增长。
　　前瞻布局VCSEL芯片与光芯片，有望充分受益下游行业高增长：公司多结VCSEL芯片产品与国内多个头部车载激光雷达公司开展合作，目前处于客户验证和导入阶段，多款方案产品在合作研发与测试，根据IMARCGroup数据，2022年，全球VCSEL激光器市场的规模达17亿美元，预计到2028年，将增长至45.0亿美元，2023-2028年CAGR为17.4%，公司作为上游激光芯片核心厂商有望实现业绩高增长。光通信产品方面，公司光芯片产品结构完善，同时提供发射端和接收端的产品。公司已经成功量产100GEML及50GVCSEL芯片产品，根据Omdia数据，2025年高速光通信芯片市场规模有望达到43.4亿美元，公司作为国内少数领先量产高速率光芯片产品的厂商，有望充分受益下游行业需求高速增长。
　　盈利预测与投资评级：公司作为国内激光芯片领军企业，持续推进“纵向+横向”扩张的业务布局，多产品领域拓展客户，有序扩张产能，蓄力长期发展，在国产替代的浪潮下有望凭借自身竞争优势充分受益，我们预计公司2023-2025年归母净利润为0.8亿元/1.4亿元/2.6亿元，同比增速为-34%/84%/81%。当前市值对应2023-2025年PE分别为144/78/43倍，首次覆盖，给予“买入”评级。
　　风险提示：1）下游需求增长不及预期2）技术升级迭代风险3）产品价格下降的风险
　　

研究报告全文：证券研究报告公司深度研究半导体长光华芯688048高功率激光芯片国内领军者布局光芯片打2023年09月27日开长期成长空间证券分析师马天翼买入首次执业证书S0600522090001matydwzqcomcn研究助理王润芝TableEPS盈利预测与估值2022A2023E2024E2025E执业证书S0600122080026营业总收入百万元386433613937wangrzdwzqcomcn同比-10124253归属母公司净利润百万元11979144262股价走势同比3-348481长光华芯沪深30030每股收益-最新股本摊薄元股0680450821492316PE现价最新股本摊薄9510144377849433192-5关键词TableTag进口替代新产品新技术新客户-12-19-26TableSummary-33投资要点2022927202312620235272023925国内高功率半导体激光芯片领域龙头企业纵向横向业务布局双向发力长光华芯核心主营产品为高功率半导体激光芯片当前正逐步市场数据往器件模块直接半导体激光器进行产业链纵向延伸同时实现业务收盘价元6434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形成了纵向横向的业务布局一年最低最高价575013580市净率倍356传统高功率激光芯片产能扩张技术升级助力稳健增长公司传统主流通A股市值百业高功率激光芯片主要应用于工业领域与特种领域当前不断推进产品509035技术升级与产能扩张提升盈利能力1技术升级方面公司不断提升万元高功率激光芯片产品功率满足下游客户更高指标产品需求产能总市值百万元21134185扩张方面公司2022年开始逐步将60亿元募集资金投入高功率激光芯片器件模块产能扩充项目预计产能达产后有望实现年均亿117基础数据元的新增营业收入下游工业及特种激光器需求逐步提升同时国内高功率激光芯片国产化替代诉求强烈公司高功率激光芯片业务收入有望每股净资产元LF1806实现稳健增长资产负债率LF756总股本百万股17628前瞻布局VCSEL芯片与光芯片有望充分受益下游行业高增长公司流通A股百万股7912多结VCSEL芯片产品与国内多个头部车载激光雷达公司开展合作目前处于客户验证和导入阶段多款方案产品在合作研发与测试根据相关研究IMARCGroup数据2022年全球VCSEL激光器市场的规模达17亿美元预计到2028年将增长至450亿美元2023-2028年CAGR为公司作为上游激光芯片核心厂商有望实现业绩高增长光通174信产品方面公司光芯片产品结构完善同时提供发射端和接收端的产品公司已经成功量产100GEML及50GVCSEL芯片产品根据Omdia数据2025年高速光通信芯片市场规模有望达到434亿美元公司作为国内少数领先量产高速率光芯片产品的厂商有望充分受益下游行业需求高速增长盈利预测与投资评级公司作为国内激光芯片领军企业持续推进纵向横向扩张的业务布局多产品领域拓展客户有序扩张产能蓄力长期发展在国产替代的浪潮下有望凭借自身竞争优势充分受益我们预计公司2023-2025年归母净利润为08亿元14亿元26亿元同比增速为-348481当前市值对应2023-2025年PE分别为1447843倍首次覆盖给予买入评级风险提示1下游需求增长不及预期2技术升级迭代风险3产品价格下降的风险129东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分公司深度研究内容目录1高功率半导体激光器芯片龙头企业纵向横向布局蓄力长期成长511深耕高功率半导体激光器芯片领域VCSEL光通信横向拓展512激光器领域营收放缓引进6英寸产线生产成本下降813新引进6英寸晶圆产线扩大产能打造全系列化合物半导体光电子平台92工业特种激光领域需求带动高功率激光芯片发展1121激光产业核心部件激光芯片迎来国产替代1122特种激光系统构筑激光芯片新需求增量1323激光芯片技术壁垒高长光华芯引领产业发展143布局VCSEL芯片打开长期成长空间1731多结VCSEL逐步替代EEL受益车载激光雷达需求规模快速增长1732VCSEL芯片技术优势行业领先有望受益国产化替代红利194深耕光通信领域技术产能提升保障长期发展2241下游数据中心等应用带动光通信芯片需求2242光芯片持续技术升级IDM生产模式保障长期发展235盈利预测与投资建议256风险提示27229东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分公司深度研究图表目录图1公司发展历程5图2长光华芯业务布局情况6图3公司股权结构及控股参股公司截至2023年9月4日7图4公司营业收入及同比增速8图5公司归母净利润及同比增速8图62018-2023H1公司分业务营收情况百万元8图72023H1各业务营收占比8图82018-2023H1年公司归母净利率和毛利率情况9图92018-2023H1年公司各费用率情况9图10激光器构成示意图11图11半导体激光器与光纤激光器对比11图122021年中国激光设备应用市场占比12图132015-2021年中国工业激光器销售结构12图14光纤激光器结构示意图12图15半导体泵浦源元器件示意图12图16国内光纤激光器市场情况亿元13图17国内激光设备市场情况亿元13图18低慢小无人机危害13图19战场上的无人机蜂群式攻击等13图202021-2029全球反无人机市场规模亿美元14图21特种激光系统在反无人机作战中的优势14图22长光华芯芯片亮度提升示意图15图23230m发光宽度芯片的功率曲线15图24290m发光宽度芯片的功率效率曲线15图25长光华芯与武汉锐晶部分量产激光芯片参数对比16图26公司产品纵向布局16图27多结VCSEL结构及优势18图28不同级别智能驾驶汽车传感器用量个18图29全球智能驾驶领域激光雷达交付量及增速万台18图30公司VCSEL芯片核心技术19图31长光华芯3D与激光雷达领域芯片产品布局20图32激光雷达用VCSEL芯片性能测试条件tp5nsD05Top2521图338结VCSEL阵列的短脉冲测试性能aLIV曲线b光谱曲线c远场光斑的CCD图像d远场光斑强度分布21图34VCSEL芯片主要客户21图35长光华芯通过IATF16949质量管理体系认证21图36光通信传输过程22图37有源光通信芯片分类22图38全球数据中心市场规模情况亿美元22图39全球光芯片市场规模亿美元22图40全球25G及以下光芯片市场份额23图41全球10G光芯片市场份额23329东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分公司深度研究图42长光华芯光通信激光芯片23图43公司光芯片布局进程24图44公司IDM模式24图45公司分业务营收预测单位百万元26图46可比公司估值截至2023年9月27日26表1公司核心管理层介绍截至2023年9月4日7表2首次公开发行募集资金投资项目及投入进展9表3公司扩产计划情况10表4VCSEL技术和EEL技术对比17429东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分公司深度研究1高功率半导体激光器芯片龙头企业纵向横向布局蓄力长期成长11深耕高功率半导体激光器芯片领域VCSEL光通信横向拓展国内高功率半导体激光芯片领域龙头企业纵向横向业务布局双向发力长光华芯于2012年3月设立2022年在科创板上市主要聚焦于高功率半导体激光芯片器件模块直接半导体激光器的研发设计及制造同时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形成了纵向横向的业务布局自2012年成立以来公司不断进行业务纵向延伸逐步迭代高功率巴条芯片和光纤耦合模块制造技术推出各系列直接半导体激光器在芯片国产化替代进程中率先突破高功率半导体单管芯片量产15W技术瓶颈已经实现50W高功率激光芯片量产是目前市场上量产功率最高的半导体激光芯片2018年以来开始进行横向业务拓展进入VCSEL芯片和光通信芯片领域两大产品均已进入量产阶段22年公司通过IATF16949质量体系认证获得进入汽车激光雷达市场准入资质顺利完成激光雷达与3D传感芯片的横向扩展图1公司发展历程数据来源公司公告东吴证券研究所高技术壁垒形成强竞争力海外和激光雷达领域开拓新客户双向布局蓄力公司长期成长长光华芯目前形成了高功率单管系列高功率巴条系列高效率VCSEL系列及光通信芯片系列四大产品线下游应用领域从工业泵浦科学研究工业加工生物医学等延伸拓展到激光雷达与3D传感光通信等领域未来将进一步布局激光显示529东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分公司深度研究硅光芯片等领域1纵向业务高功率单管高功率巴条公司不断突破国外技术封锁形成较高技术壁垒具有国内唯一一条全球第二条6英寸高功率半导体激光芯片晶圆垂直整合生产线产品技术指标国内领先主要客户为创鑫激光锐科激光飞博激光和各大国家科研院所等未来将就激光器领域着力开拓海外市场迎接全球客户需求2横向业务高效率VCSEL光通信芯片VCSEL芯片产品基本实现对主流市场覆盖高功率密度芯片助力VCSEL在激光雷达领域应用公司全面进军车载激光雷达领域有望受益于禾赛速腾聚创图达通等激光雷达领域新客户光通信芯片已实现小批量供货23年发布的56GPAM4EML光通信芯片为当前400G800G超算数据中心互连光模块的核心器件开展属于国内空白领域基于GaN的蓝绿光激光器技术研发支持激光显示领域的新布局在23年上半年公司通过全资子公司激光研究院入股特殊领域行业领先激光器企业中久大光投资持股比例1进行长期深度的战略合作未来双方将联合研发多个重点项目提升特殊领域研发能力蓄力长期发展图2长光华芯业务布局情况数据来源公司官网招股说明书东吴证券研究所多元化结构注入新生活力员工持股激发团队创造力公司股权结构相对分散多元化涵盖公司董事高层管理人员员工国有企业下游客户等无控股股东和实际控制人核心成员之间不存在亲属关系作为半导体制造行业公司多元化的股权结构有助于获得更多资源进行技术研发开展员工股权激励建立发行人员工持股平台苏州芯诚159苏州芯同207实现骨干员工共享公司发展成果有利于提高629东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分公司深度研究稳定性和凝聚力激发创造力图3公司股权结构及控股参股公司截至2023年9月4日数据来源公司公告东吴证券研究所公司管理层均为技术背景出身高级管理人员闵大勇王俊廖新胜潘华东等均有深厚的技术背景在半导体激光芯片光纤耦合模块泵浦源等领域为产品研发技术迭代产业化建设和市场转化等做出了突出贡献引领公司核心技术不断向前表1公司核心管理层介绍截至2023年9月4日姓名职务主要经历2000年7月毕业于华中科技大学自动控制理论与应用专业硕士学历高级工程师享受国务院特殊津贴专家曾担任中国光学学会激光加工专业委员会等协会委员常务委闵大勇董事长总经理员副主任委员截至2021年9月30日在职期间共申请专利31项授权专利13项具有多年激光行业管理经验主要负责公司研发成果的市场转化及激光应用工艺开发1997年7月毕业于加拿大McMaster大学工程物理方向博士学历二级教授国家重大人才工程专家科技部评审专家截至2021年9月30日在职期间共申请国家专利副董事长常务副总95项授权专利33项研发并掌握了半导体芯片外延镀膜封装老化测试等核心王俊经理技术多次率先提高半导体激光器的电光转换效率功率寿命领导公司实现以芯片为主的产业化建立高功率半导体激光芯片生产线以此带动相关器件模块及系统的产业化升级2003年3月毕业于中科院长光所凝聚态物理专业博士学历研究员国家重大人才工程专家科学技术部科技创新领军人才国家光辐射安全与激光设备标准化委员会委廖新胜董事副总经理员截至2021年9月30日在职期间共申请专利36项授权专利16项早期主导创建了公司半导体激光器研发生产基地2010年7月毕业于复旦大学工商管理专业硕士学历国家科技部评审专家截至2021年9月30日在职期间共申请专利55项授权专利16项研发并掌握了封装测试光潘华东副总经理束整型合束与光纤耦合等半导体激光模块核心技术主导参与了公司高性能光纤耦合模块产品线的建设与产业化不断带动公司光纤耦合产品技术的提高数据来源公司公告东吴证券研究所729东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分公司深度研究12激光器领域营收放缓引进6英寸产线生产成本下降营收随下游激光器行业需求低迷放缓VCSEL激光雷达放量在即未来业绩有望回归稳健增长高功率单管系列业务近三年营收占比80左右为公司支柱业务2018年来中美贸易摩擦升级使得半导体芯片国产替代进程加速高功率单管系列业务收入大增拉动公司整体业务高速增长2021年整体营收增至429亿18-21年CAGR达到672019年归母净利润为负且同比减速较多为实施股权激励支付金额133亿元导致费用过高2020年扭亏为盈归母净利润持续增长次年增至115亿同比增速3402022年由于疫情反复激光器下游行业去库存放缓需求疲软营业收入同比下降投入使用新厂房和加大研发力度导致费用增加公司业绩受到影响营收放缓利润微增2023年上半年公司营收同比下降主要受到下游激光器市场需求低迷公司价格策略调整以及产能利用率不足带来的高额摊销费用影响后续伴随下游工业需求逐步回暖同时新产品VCSEL芯片光芯片等放量在即业绩回调可期图4公司营业收入及同比增速图5公司归母净利润及同比增速营业收入百万元同比增速归母净利润百万元同比增速500100150400450802004001006035005030040-2002502002000201820192020202120222023H1-400150-50-20-600100-4050-100-8000-60201820192020202120222023H1-150-1000数据来源公司公告东吴证券研究所数据来源公司公告东吴证券研究所图62018-2023H1公司分业务营收情况百万元图72023H1各业务营收占比11其他业务高功率VCSEL系列8高功率巴条系列高功率单管系列500高功率单管系列450400350300高功率巴条系列250200150高功率VCSEL系列100500其他业务201820192020202120222023H190数据来源公司公告东吴证券研究所数据来源公司公告东吴证券研究所829东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分公司深度研究短期产能利用率较低拉低整体毛利率后续有望逐步回升2023年上半年由于下游工业激光器市场需求低迷影响公司产能利用率公司整体毛利率和净利率均出现了一定程度的下降当前公司正不断调整产品结构并且布局下游应用扩张盈利水平有望逐步回升图82018-2023H1年公司归母净利率和毛利率情况图92018-2023H1年公司各费用率情况销售毛利率销售净利率销售费用率研发费用率管理费用率100505040030201820192020202120222023H120-5010-1000201820192020202120222023H1-150-10数据来源公司公告东吴证券研究所数据来源公司公告东吴证券研究所注2019年管理费用率为剔除股份支付影响后数值13新引进6英寸晶圆产线扩大产能打造全系列化合物半导体光电子平台2022年公司募资1348亿元募集资金主要用于高功率激光系列产品VCSEL系列产品和光通讯芯片的生产基地建设及配套设备购置建立研发中心进行技术创新研发以及应对技术研发需求进行流动资金补充募集投资项目有利于公司形成完善的纵向横向产品布局提高技术壁垒和核心竞争力目前所有项目累计投入进度均大于60新增产能正逐步释放表2首次公开发行募集资金投资项目及投入进展截至23H1累计投入募集投资项目项目规划拟投入金额亿元资金总额亿元高功率激光芯片器件模块产能生产基地建设及配套设备购置建599444扩充项目设期3年垂直腔面发射半导体激光器生产基地建设及配套设备购置建VCSEL及光通讯激光芯片产业305184设期3年化项目对激光技术和芯片器件模块的工研发中心建设项目144096艺进行创新研发建设期3年应对未来技术研发的资金需求提补充流动资金300301升产品性能指标及维持技术优势合计13481025数据来源公司公告东吴证券研究所929东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分公司深度研究公司以一平台一支点横向扩展纵向延伸为基本方针坚持落实扩产计划公司以苏州长光华芯半导体激光创新研究院为一平台新引进6英寸高功率半导体激光芯片晶圆垂直整合生产线产线上每个晶圆芯片数目增加5倍将有效解决产能不足的问题公司以高功率激光芯片为支点目前已构建砷化镓GaAs磷化铟InP和氮化镓GaN三大材料体系具备边发射EEL和面发射VCSEL两大制造工艺及产品体系23年计划投入10亿建设先进化合物半导体光电子平台项目提升以GaNGaAsInP三大化合物为基础的芯片和器件制造能力拟达到年产值6亿年产能1亿颗芯片500万器件的目标预计2025年投产表3公司扩产计划情况拟投入金额投资项目项目规划扩产进度亿元22年3月投入使用22年新引进6英寸高功率半导体激光芯片晶圆垂6月完成产能爬坡已达直整合生产线高功率半导体激光芯片产能苏州长光华芯半导体激光创新研究院500500万颗芯片月22年Q3在原有1500万颗芯片年125万颗月基础完成搬迁产能预计释放上计划提升5-10倍2-3倍提升全系列化合物半导体器件研发和生产能力平台建成后具备GaNGaAsInP等激先进化合物半导体光电子平台项目光器和探测器芯片的产线建设及6-8英寸器10002023年开工2025年投产件封装能力目标年产值6亿年产能1亿颗芯片500万器件数据来源公司公告东吴证券研究所1029东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分公司深度研究2工业特种激光领域需求带动高功率激光芯片发展21激光产业核心部件激光芯片迎来国产替代激光器是利用受激辐射原理发射激光的器件其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泵浦源激励源增益介质工作物质和谐振腔等光学器件材料组成其中高功率激光芯片是构成泵浦源激励源的核心部件根据增益介质激光器分为固体激光器气体激光器半导体激光器光纤激光器等其中半导体激光器具有效率高体积小寿命长低能耗等优点不仅可以直接应用于激光加工医疗通讯等领域还可以作为固体激光器和光纤激光器等其他激光器的核心泵浦光源促进整个激光产业的技术进步图10激光器构成示意图图11半导体激光器与光纤激光器对比增益发光机应用介质理半导半导直接的激光光纤通讯激光加工军体体材电光转事国防安全医疗器械作为激料换其他激光器的泵浦源等光器光需要用激光测距激光雷达激光通纤光泵浦信激光模拟武器激光警激光纤光光转戒激光制导和跟踪引燃引光换爆自动控制检测仪器等器数据来源长光华芯招股说明书东吴证券研究所数据来源瑞丰光电东吴证券研究所激光器下游应用广阔可应用于工业信息商业医学以及科研等领域目前主要以工业用途为主根据中国科学院武汉文献情报中心数据显示2021年工业领域激光设备市场占比最大达62其次为信息领域激光设备市场占比达22商业领域占比7医学领域占比4科研领域占比5工业激光器中以光纤激光器为主根据LaserFocusWorld发布的数据光纤激光器在工业激光器中占比逐年增加2021年达53是中国市场份额最大的工业激光器气体激光器达16固态激光器达15半导体准分子激光器达161129东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分公司深度研究图122021年中国激光设备应用市场占比图132015-2021年中国工业激光器销售结构半导体准分子激光器固态激光器气体激光器光纤激光器54工业领域100790信息领域807060商业领域22504062医学领域3020科研领域1002015201620172018201920202021数据来源中国科学院武汉文献情报中心东吴证券数据来源LaserFocusWorld东吴证券研究所研究所激光芯片是光纤激光器核心元器件光纤激光器采用掺杂的玻璃光纤作为增益介质利用光纤耦合半导体激光器作为泵浦源将产生的光线通过多模耦合器入射到光学谐振腔的特种光纤能级跃迁后以辐射形式从激发态跃迁回基态释放的能量以准直激光束的形式输出光纤激光器的泵浦源为半导体激光芯片其数量随激光器功率等要求增长作为泵浦源能够发射激光的功能物质激光芯片是泵浦源最核心的元器件每个泵浦源需要偏振分束合束器聚焦透镜和光纤头激光芯片使用数量取决于泵浦源的功率和单芯片功率图14光纤激光器结构示意图图15半导体泵浦源元器件示意图数据来源光电汇东吴证券研究所数据来源炬光科技东吴证券研究所下游工业领域发展以及国产化浪潮带动上游激光器激光芯片需求由于中美贸易摩擦以及疫情冲击激光产业链关键环节国产替代加速推进同时随着中国制造业自动化智能化生产发展趋势激光设备需求持续稳定的增长规模效应使得激光产业的应用普及2021年我国光纤激光器市场破百亿达到125亿元较上年增长32激光设备市场销售收入821亿元较上年增长19此外随着激光器涉及应用场景越来越复杂目前向更高功率更好光束质量更短波长及更快频率方向演变而光纤激光器1229东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分公司深度研究提高功率需要增加泵浦源的数量激光芯片作为泵浦源核心构成带动激光芯片需求量的增长图16国内光纤激光器市场情况亿元图17国内激光设备市场情况亿元销售收入亿元增长率销售收入亿元增长率1603510002590014030800201202570010020600158050015604001030040102005520100000020182019202020212022E20182019202020212022E数据来源2022中国激光产业发展报告东吴证数据来源2022中国激光产业发展报告东吴证券研究所券研究所22特种激光系统构筑激光芯片新需求增量无人机快速发展带来一定负面影响反制无人机系统产品需求强烈无人机的快速发展也带来了一定的负面影响无人机违规飞行事件屡发对公共安全已经造成了极大隐患如前几年国外发生的无人机擅闯白宫飞越巴黎地标建筑携带放射性物质坠入日本首相官邸以及国内发生的无人机干扰机场航班等系列事件因此无人机探测与反制需求呼之欲出在军民用机场重大活动保障核心基础设施大型场馆监狱边防等领域反无人机系统产品需求强烈图18低慢小无人机危害图19战场上的无人机蜂群式攻击等数据来源东吴证券研究所整理数据来源军事文摘东吴证券研究所反无人机市场急剧增长特种激光系统为最优解决方案迄今为止越来越多的无人机攻击事件导致了市场对安全的需求据PolarisMarketResearch预测2021年全球反无人机市场规模843亿美元预计在以27的年均复合增长率增长至2029年达571329东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分公司深度研究亿美元军事国防商业政府分别占据反无人机市场应用的5825和13相较于导弹技术微波武器技术和常规火力毁伤技术战术激光系统具有精度高速度快效费比高抗电子干扰能力强等优点成为反无人机装备的最佳选择之一图202021-2029全球反无人机市场规模亿美元图21特种激光系统在反无人机作战中的优势市场规模亿美元同比增速60355030254020301520101050020212022E2023E2024E2025E2026E2027E2028E2029E数据来源PolarisMarketResearch东吴证券研究所数据来源东吴证券研究所整理激光器功率决定特种激光系统最远击打距离更高功率是特种激光系统的长期发展趋势激光芯片作为泵浦源发射激光的功能物质实现电能到光能的转化高功率激光器需求下推动核心激光芯片单片功率以及在激光器中用量的提升特种激光系统在国内外加速列装叠加激光系统功率提升双重因素驱动下特种领域高功率激光芯片市场需求规模将实现持续增长23激光芯片技术壁垒高长光华芯引领产业发展激光芯片的生产工艺要求高具有技术壁垒半导体激光芯片一般包括衬底光限制层有源层包层接触层钝化层以及电极等其中与有源层对应的位置用于发光能量光子注重激光芯片发光的功率通常需要在半导体激光芯片两端面镀膜其中出光面镀低反射膜AR提高透光率减小对出射光线的削弱而后端面则镀高反射膜HR减少漏光以提高输出功率在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长光华芯开发了一种新型的高亮度激光器结构采用优化的非均匀接触金属层来改变热导率曲线1429东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分公司深度研究图22长光华芯芯片亮度提升示意图数据来源公司官网东吴证券研究所公司激光芯片产品不断升级占据全球领先水平公司自2019年量产高功率激光芯片不断提升产品性能在2020年实现18W25W在2021年实现30W在2022年实现35W高功率半导体单管芯片量产2023年进一步突破50W高功率激光芯片技术当前已经实现50W高功率激光芯片量产出货是目前市场上量产功率最高的半导体激光芯片该芯片的功率亮度性能是230m条宽下高功率激光芯片已知报道的最高水平2023年2月公司推出最大功率超过66W的单管宽条宽半导体激光芯片芯片条宽290m最大效率超过70工作效率超过63是迄今已知报道的条宽在400m以下高功率激光芯片的最高水平图23230m发光宽度芯片的功率曲线图24290m发光宽度芯片的功率效率曲线数据来源公司公告东吴证券研究所数据来源公司公告东吴证券研究所国产激光芯片布局长光华芯以技术优势占据最高市场份额国内半导体激光芯片主要厂商包括长光华芯武汉锐晶度亘激光华光光电深圳瑞波等2020年长光华芯国内市场占有率达134在全球市场约占39位居国内第一武汉锐晶从事高功率半导体激光芯片的研发制造及销售业务2020年国内市场的占有率为74公司当前激光芯片技术不断突破未来发展有望对标海外厂商II-VILumentumIPG等1529东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分公司深度研究图25长光华芯与武汉锐晶部分量产激光芯片参数对比单管产品巴条产品波段功率波段功率976nm30W940nm200W武汉锐晶915nm35W808nm200W976nm35W940nm700W长光华芯915nm35W808nm500W数据来源各公司公告东吴证券研究所公司纵向延伸布局拓展客户范围公司在芯片的技术优势上业务向下游延伸开发器件模块及终端直接半导体激光器公司生产的高功率半导体激光芯片器件及模块等产品已作为泵浦源广泛应用于工业激光器的量产并且在国家战略高技术科学研究医学美容激光雷达及3D传感等领域得到了产业化应用下游客户包括锐科激光创鑫激光大族激光飞博激光等主流的激光器厂商图26公司产品纵向布局数据来源公司公告东吴证券研究所1629东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分公司深度研究3布局VCSEL芯片打开长期成长空间31多结VCSEL逐步替代EEL受益车载激光雷达需求规模快速增长VCSEL激光器相较于EEL激光器装配成本更低产品发光性能更优更易集成二维阵列EEL和VCSEL都是主要的车载激光雷达激光器芯片技术方案当前EEL激光器凭借成熟的产业链高发光功率密度等优势是目前的主流应用选择但相比于EELVCSEL拥有着更加突出的优势1装配成本更低EEL技术发光面位于晶圆侧面制作封装工艺步骤较为复杂往往只能单颗一一贴装且极大依赖手工装调技术VCSEL技术垂直于芯片表面发射激光使激光器阵列易于与平面化的电路芯片键合节省了手工装调成本产品一致性程度较高适用于大规模量产2光束质量较高VCSEL技术使芯片易于和面上工艺的硅材料微型透镜进行整合发光性能更优3更易集成小体积大型二维阵列EEL激光器数量普遍为4-8颗需二维转镜集成线束VCSEL生长结构能够将数百个VCSEL激光器集成至一颗芯片上成为线光源仅需结合一维振镜即可实现等效点云数量产品可靠性更高易过车规安全冗余度更高即便内部某个激光器发生失效依然可以进行整体感知但VCSEL技术还存在着成熟度和标准化较低特别是发光功率较低的痛点目前并没有成为各激光雷达厂商采用的主流方案表4VCSEL技术和EEL技术对比VCSELEEL作用原理图光束发散角小发散角圆形对称光斑易于准直中等程度发散角椭圆形光斑低最高10W可通过多结VCSEL峰值功率高高达120W技术提高集成化易于实现二维阵列仅一维阵列成本低较高体积小较大封装简单复杂技术成熟度较低较高标准化程度较低较高数据来源MEMS长光华芯东吴证券研究所多结VCSEL技术解决VCSEL功率较低核心短板有望在905nm逐步替代EEL技术VCSEL技术相对于EEL技术的主要缺点就在于产品功率密度和峰值功率较小限制了激光雷达有效探测距离而多结VCSEL技术能够有效解决该问题EEL激光器的功率密度一般为几十千瓦平方毫米多结VCSEL技术的加速成熟使VCSEL功率密度实现重大突破让其功率密度从几十瓦平方毫米或几百瓦平方毫米进入了几千瓦平1729东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分公司深度研究方毫米阵列目前5个结的905nmVCSEL的峰值功率密度已经做到超2KWmm2行业龙头Lumentum已经率先发布五结和六结VCSEL阵列1平方毫米VCSEL阵列的峰值功率超过800WVCSEL激光器与EEL激光器的功率密度差距正不断缩小多结VCSEL有望加速替代EEL激光器图27多结VCSEL结构及优势数据来源和弦产业研究中心东吴证券研究所车载激光雷达市场规模迎来高速增长带动上游VCSEL芯片需求提升受无人驾驶车队规模增加高级辅助驾驶ADAS系统升级智能驾驶汽车渗透率不断提升且逐步向L3级高阶趋势发展带动车载激光雷达传感器量价齐升整体市场预计将呈现高速发展态势据Yole预测至2027年全球车载激光雷达交付量约为468万台22-27五年年复合增长率高达82作为核心器件激光发射器中的VCSEL激光芯片也将凭借其成本更加低廉量产规模更大质量与可靠性更高安全性能更强的优势有望解决高阶智能驾驶量产难点从而受益于激光雷达市场空间的释放未来市场规模将持续提升图28不同级别智能驾驶汽车传感器用量个图29全球智能驾驶领域激光雷达交付量及增速万台自动驾L12L3L45驶级别RoboticcarsADAS同比增速雷达和500250450激光雷1-34-77-13400200达数量350摄像头300150模组数12-46-8250200100量150融合传100500-111感器5000单车价100-3506001150-12502019202020212022E2023E2024E2025E2026E2027E值量数据来源StrategyAnalysis东吴证券研究所数据来源Yole东吴证券研究所1829东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分公司深度研究32VCSEL芯片技术优势行业领先有望受益国产化替代红利依托IDM模式形成的综合平台基础致力于高性能VCSEL芯片的设计研发生产及销售公司不断创新和优化生产工艺承接高性能VCSEL芯片技术研究项目攻克器件设计晶体外延生长晶圆工艺处理等多项处于产业链高价值地位的核心技术在VCSEL领域先后获得8项专利进而实现6时VCSEL产线的高良率生产技术储备产线储备和性能指标等方面对标甚至超越国外公司形成高技术壁垒的护城河图30公司VCSEL芯片核心技术技术类别核心技术名称技术介绍先进性具体表征通过模拟计算器件的光斑及载流子分提高芯片的效率功率光束质量布对器件结构进行优化综合考虑器件电性能和可靠性电光转换效率可高功率高效率高亮度器件设计光斑载流子量子阱能带结构对器达60至65芯片可靠性超过芯片结构设计件阈值斜率电压量子效率等参数20000小时的影响进行最优化设计包括外延工艺MOCVD外延设备改进得到高质量外延晶体材料MOCVD外延生长技工艺如针对温度场气场分布与IIIV术比等进行调整并建立高铟组分应变量外延生长子阱外延生长动力学模型技术多节VCSEL的设计让VCSEL的多个实现低电流下成倍功率增长器件多有源区级联的垂直有源发光区通过隧道结串联起来共用效率大大提高VCSEL芯片电光腔面发射VCSEL上下点极和DBR层转换效率超过60可提供更佳的半导体激光器的设计激光光源建立步进式自动化光刻程序化全自动可进行3英寸6英寸外延晶圆流低损伤刻蚀工艺技术湿法刻蚀自动清洗等标准自动化工序片可提高芯片的性能和可生产性FAB晶圆在外延片背面沉积了一层氧化硅氮化通过调节材料的厚度和应力水平工艺技术硅三氧化二铝等介质材料降低外延片的翘曲程度提升薄膜薄膜氧化热处理工艺密排垂直腔面发射激光器制作中技术的光刻精度从而实现薄膜密排垂直腔面发射激光器的制备数据来源公司公告东吴证券研究所多结VCSEL芯片产品性能行业领先公司高效率VCSEL系列产品从主要应用于消费电子与3D传感领域的接近传感器结构光及飞行时间TOF等类型扩展到用于车载激光雷达的多结VLR系列基本实现了主流市场VCSEL芯片需求的覆盖在多结VCSEL领域公司研发多有源区级联半导体激光器技术该技术让各个小数量的量子阱堆叠分布在周期性光场的每一个峰的中心每一组量子阱堆叠所占据的都是更靠近光场峰值的位置有利于增加腔内增益降低器件阈值和材料内损耗同时相邻两有源区之间通过势垒层连接显著提高VCSEL激光器功率和转换效率目前公司多结VCSEL芯片产品包含5-6结甚至8-10结功率超75W功率密度已达1200-1800Wmm光电转换效率超60斜率效率达83WA性能指标对标国际领先水平在芯片国产1929东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分公司深度研究替代进程中技术优势明显图31长光华芯3D与激光雷达领域芯片产品布局类别产品图片产品介绍关键指标应用领域小功率VCSEL芯片可功率5-100mW短距离传感用于接近式传感器领PS系列电光转换效率453D传感域替代传统的LED光波长850940nm生物医学源TOFVCSEL激光器功率15-20W人脸识别通过飞行时间传感技术电光转换效率42辅助摄像TOF系列D-TOFi-TOF还原光波长8088509406nm激光雷达源照射物的形状发散角223DARVR结构光SLVCSEL激功率15-20W光器通过分析照射物人脸识别SL系列电光转换效率42的反射光斑形变计算ARVR波长850940nm物体距离形状等信息功率超过75W功率密度1216Wmm用于车载激光雷达的大波长9059406nm客户多结5功率多结VCSEL芯片定制结VCSEL车载激光雷达拥有5个PN结温漂系数007nm芯片wddddsasccc脉冲宽度42ns16A下峰值功率76W效率25功率75W激光雷达用于车载激光雷达的大电光转换效率20VLR系列功率高可靠性低发散远场发散角18车载激光雷达6结角的6结VCSEL芯片波长9059406nm客户定制功率5001200W斜率效率3344WA用于车载激光雷达的大激光雷达快轴发散角24车载激光雷达功率高可靠性低发散EEL系列慢轴发散角8机器人传感角的3结EEL芯片温漂系数03nm波长905nm数据来源公司公告东吴证券研究所2029东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分