1.1.1. 光芯片为激光器、探测器核心组成
激光运用广泛，其事情有赖于激光器与探测器。得益于方向性好、单色性好、能量 密度高，激光不仅在光纤通信、工业制造等传统领域运用广泛，更在 3D 传感、车载激 光雷达等新型领域日益遍及。激光的输出有赖于激光器，根据增益介质的不同，激光器 可分为气体激光器、液体激光器与固态激光器，而半导体激光器是固态激光器的范例形 态；激光的吸收则有赖于探测器，其又被称为光敏二极管。 激光器、探测器的核心构成部分为光芯片，光芯片核心功能为光电旗子暗记转换。光芯 片紧张包括激光器芯片与探测器芯片：激光器芯片运用于半导体激光器中，实现电旗子暗记 向光旗子暗记的转换，将电旗子暗记蕴含的信息通过激光输出；探测器芯片则在探测器中不可或 缺，实现光旗子暗记向电旗子暗记的转换。
1.1.2. 激光器芯片
1）事情事理：电勉励为泵浦源，半导体为增益介质，输出激光
激光的发出有赖于泵浦源、增益介质、谐振腔三大部件。激光的输出须要外界供应 能量，泵浦源（又称勉励源）即卖力向增益介质中的粒子供应能量，常见的泵浦办法有 电泵浦、光学泵浦、核能泵浦等；增益介质用来供应向高能级跃迁的粒子，常用材料有 氖气、有机染料、红宝石、半导体、光纤等；谐振腔指使光波在个中来回反射从而供应 光能反馈的空腔，其浸染是使腔内的光子具有同等的频率、相位和运行方向，使激光具 有良好的方向和相关性，同时还能放大受激辐射的强度。 激光器芯片将电勉励作为泵浦源，以半导体材料为增益介质，通过谐振腔选模放大， 进而输出激光，完成光电转换。
2）激光器芯片分类：谐振腔制造工艺差异，适用不同场景
按照谐振腔制造工艺差异，激光器光芯片可分为边发射激光器芯片（EEL）与面发 射激光器芯片（VCSEL）两类。EEL 在芯片两侧镀光学膜形成谐振腔，光子经谐振腔选 模放大后，将沿平行于衬底表面的方向形成激光；VCSEL 在芯片高下两面镀光学膜形 成谐振腔，由于谐振腔与衬底垂直，光子经选模放大后将垂直于芯片表面形成激光。EEL 与 VCSEL 各具上风，EEL 的输出功率、电光转化效率更高，而 VCSEL 具有阈值电流 低、单波长事情稳定、可高效调制、易二维集成、无腔面阈值损伤、制造本钱低等优点。
EEL 进一步分为 FP/DFB/EML 三类，运用处景相异。FP、DFB 为独立器件，通过 掌握电流的有无来调制信息输出激光，故被称为直接调制激光器芯片（DML）。在 DML 中，FP 激光器出身较早，紧张用于低速率短间隔传输；DFB 在 FP 激光器的根本上发展 而来，采取光栅滤光器件实现单纵模输出，紧张用于高速中长间隔传输。DML 通过调 制注入电流来实现旗子暗记调制，然而注入电流的大小会改变激光器有源区的折射率，造成 波长漂移（啁啾）从而产生色散，限定了传输间隔；同时，DML 带宽有限，调制电流大 时激光器随意马虎饱和，难以实现较高的消光比。 电接管调制激光器芯片（EML）较好地缓解了啁啾色散问题，它由 EAM 电接管调制器与 DFB 激光器集成而来，旗子暗记传输质量高，易实现高速率长间隔的传输，不过价 格与能耗相对较高。
3）激光器芯片材料：三五族化合物为主流，光学特性较硅更优
三五族化合物泛指由元素周期表的三族与五族元素构成的合金化合物，种类丰富， 如砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）、砷化铟镓（InGaAs），根据所含元素种类数又可分为 二元化合物如 InP，三元化合物如 1−，四元及更高化合物等。硅是目前工业中 最紧张的半导体材料，广泛用于集成电路，但在光电器件领域，三五族化合物却因具有 更好的光学特性而更为主要。 三五族化合物具有直接带隙，进而电子在高低能级间跃迁时效率更高，进而使芯片 输出激光的效率更高。带隙是电子从低能级（价带）跃迁高能级（导带）所需接管的最 小能量，对应的是价带顶部与能带底部的能量差距。直接带隙是指在能量-波矢图中，元素电子的价带底与导带顶对应的波矢相同，反之，若二者波矢有异，则称为间接带隙。
对付直接带隙构造，电子在价带与导带间的跃迁只需知足能量守恒；对付间接带隙 构造，由于价带顶与导带底的波矢不同，需在水平方向施加动量方可使电子完成跃迁， 也即：电子跃迁过程涉及声子的接管与发射——一方面，由低向高能级的跃迁必须要有 声子参与，这导致跃迁发生的概率降落，间接带隙构造发生电子跃迁的概率约为直接间 隙构造的 1/1000；另一方面，跃迁开释的大部分能量会转换为声子而非光子。此二成分 决定了直接间隙构造中电子在高低能级间的跃迁效率更高。 如前所述，对付激光器芯片而言，输出激光的关键在于“半导体中的电子接管能量， 由低能级向高能级跃迁—电子由不稳定的高能级回落至低能级，在这一过程中以光子形 式开释能量”，可见，电子跃迁的效率是激光输出效率的本源，故直接带隙构造的半导 体更适用于制作激光器芯片。三五族化合物大都为直接间隙半导体材料，如 GaAs、GaN、 InP 等，少部分三五族化合物如 GaP 及 Ge、Si 则属于间接带隙构造，这是 GaAs、InP 等三五族化合物在激光器芯片制备中运用普遍的根本。
三五族化合物可形成三元及以上化合物作为外延材料，通过调度各组分元素的比例, 可得到期望的激光输出波长，知足多样化的场景需求。激光器芯片输出的激光源于从导 带层回落至价带层时开释的光子，故激光的波长紧张由开释光子的波长决定，而光子的 波长与光子的频率进而光子的能量成反比，故输出激光的波长将紧张由“电子由导带底 回落至价带顶开释的能量大小”决定，即半导体材料的带隙。对付 Si、Ge 而言，除电 子跃迁效率较低外，它们为单一材料，带隙固定，故只能发出单一波长的光；对三五族 化合物而言，单个化合物的带隙同样固定，但它们可按照不同比例进行稠浊，形身分歧 的三元及以上化合物，由此可得多种带隙。需指出，光芯片的衬底常日还是二元化合物， 三元及以上化合物一样平常作为从衬底上成长出的外延材料。
三五族化合物中，InP 与 GaAs 两类材料在激光器光芯片衬底中居于主流。GaAs 是目前研究得最成熟、生产量最大的化合物半导体材料，具有电子迁移率高、禁带宽度 大等优点，适宜于制造高频、高速的器件与电路；InP 则具有高电光转换效率与高电子 迁移率、抗辐射等品质，二者各具上风。前述 VCSEL 面发射激光器芯片紧张以 GaAs 材 料为衬底，而 FP、DFB、EML 三类边发射激光器芯片紧张以 InP 材料为衬底。
1.1.3. 探测器芯片
1）事情事理：依托光电效应将光旗子暗记转为电旗子暗记
探测器芯片又称光电二极管(PD)，通过光电效应识别光旗子暗记，转化为电旗子暗记。光电 效应是指在光照下，材料中的电子接管光子的能量，若接管的能量超过材料的逸出功， 电子将逸出材料形成光电子，同时产生一个带正电的空穴。光电二极监工作时，在其双 极加上反向电压——无光照射时，由于二极管反向高电阻的特性，电路中只存在很小的 反向电流；有光照射时，由光电效应产生的空穴将前往外接电压的负极，光电子前往外 接电压的正极，从而增大二极管中的反向电流，由此实现对光旗子暗记的探测。
2）范例探测器芯片：PIN、APD、SPAD 运用最广泛，灵敏度渐增
PIN 光电二极管（PIN-PD）、APD（雪崩光电二极管）、SPAD（单光子雪崩二极管） 的利用最为广泛，三者灵敏度逐次提升。传统的 PN-PD 二极管的根本部件是 PN 结，P 层由 P 型材料构成，空泛居多（带正电），N 层由 N 型材料构成，电子居多（带负电）， 当 PN 结受到光照时即可产生光电效应。PIN-PD 则是在 P 层与 N 层间引入了 I 层——I 层为掺杂有极少量 P 型材料或 N 型材料的纯净本征半导体构成。相较传统的 PN-PD， 当施加反向电压时，I 层将为 PIN-PD 供应更宽的耗尽区，从而提高光电转化的效率。
APD 在 PIN 根本上增长了高掺杂的 P+与 N+层，该构造随意马虎发生雪崩倍增效应。 APD 在较高的反向电压下事情，接管了光子形成的自由电子与空穴能被加速，进而能获 得更多能量，与晶格碰撞产生一对新的电子-空穴对，连锁反应，使光电流陡增——此即 雪崩倍增效应，从而带来电流增益，提高了光电二极管的相应度与信噪比，紧张利用在 长间隔或光功率受其他限定而较小的光纤通信系统。
SPAD 在高于击穿电压的反向电压下事情，这一状态高度不稳定，单个光子即可引 发大量的电子-空穴对雪崩进而产生电流，理论上可实现单光子探测。由于构造上的特 点，当给 SPAD 施加高于击穿态的偏置电压时，二极管将处于亚稳态，旗子暗记放大浸染很 大，乃至只探测到单光子也会引起雪崩效应进而涌现电流脉冲。
3）探测器芯片衬底：Si/Ge/InGaAs 占主流
探测器光芯片材料的选择以材料光谱相应特性为根本，Si/Ge/InGaAs 霸占主流。光 谱相应特性是指保持入射光强度不变的情形下，不同波长的光照射材料产生的光电流与 入射光波长之间的关系，可以用相应度刻画一种光芯片材料面对各种波长入射光时的工 作效率——相应度越高，材料对该种波长的检测就越灵敏。当前激光器芯片事情波长以 800nm-1600nm 居多，Si、Ge、InGaAs 材料在探测器中霸占主流，且由三种材料的光谱 相应曲线来看，Si 材料适用于 800-1000nm 波长的光探测，Ge、InGaAs 适用于对 1000- 1600nm 波长的光探测中。
1.2. 家当链：衬底代价量大，外延为核心
1.2.1. 光芯片制造：工艺繁芜，外延为核心，IDM 模式为主流
相较逻辑芯片，光芯片生产各工艺综合性更强，龙头厂商多采取 IDM 经营模式。对付逻辑芯片厂商，新进入的企业多采取 Fabless 模式，以此减少大规模成本投入，从 而将更多资源集中投入电路优化、版图设计等研发环节。对付光芯片行业，厂商多采取 IDM 模式，紧张由于光电子器件遵照特色工艺，器件代价提升不完备依赖尺寸的缩小， 而有赖于功能的增加。而特色工艺所需能力更加综合，包括工艺、产品、做事、平台等 多个维度。IDM 模式使各环节相互合营，综合提升芯片性能，更灵敏回应客户需求。 光芯片制造工艺流程繁多，晶体外延环节最关键。光芯片的工艺流程可分为外延结 构设计、晶圆制造（晶圆外延构造成长、光栅制作、波导光刻与金属化制程）、芯片加工 和测试（解理镀膜、自动化芯片测试、芯片高频测试、可靠性测试验证）三大部分。
外延为光芯片生产最紧张和技能门槛最高环节，难点源自工艺壁垒及时间投入壁垒。 就外延工艺上而言，通过 MOCVD 进行精准的半导体材料精准堆叠掌握时，尤其是在有 源区中，常哀求多层堆叠的构造每层厚度在 10 纳米以下级别，做到对这一厚度水平的 均匀精准掌握是一大壁垒。从根本性韶光投入而言，外延开拓需厂商投入大量韶光调试 机台条件参数，海内企业在这一领域大都仍处于基本工积累阶段。 外延工艺外洋公司较为成熟，国内外差距较大，国产加速追赶。外洋领先光芯片公 司可自行完成芯片设计、晶圆外延等关键工序，能量产 25G 及以上速率光芯片。海内厂 商普遍具有除晶圆外延环节外的后端加工能力，而在外延这一核心技能领域并不成熟， 需向国际厂商采购高端外延片。我国 25G 激光器芯片仅少部分厂商实现批量供货，25G 以上速率激光器芯片大部分厂商尚处研发或小规模试产阶段。
1.2.2. 光芯片上游：衬底为核心原材料，外洋厂商仍为主导
衬底为光芯片核心原材料，本钱占比最高、对芯片品质影响力最大。光芯片所需原 材料包括衬底、金靶与分外气体等。从本钱看，根据源杰科技招股书，衬底在光芯片原 材料本钱中的占比每每高于 30%，其供需将在较大程度影响光芯片制造厂商的生产本钱。 从对芯片品质影响力来看，衬底材料一方面决定了激光器芯片发射光的波长，另一方面决定探测器芯片对入射光的相应度，且核心工艺——外延成长将在衬底材料上完成，故 衬底材料的品质将在很大程度上影响光芯片的参数与可靠性。
衬底供应以外洋厂商为主，海内厂商替代率逐步提升。由于衬底对光芯片品质影响 较大，光芯片厂商方向于向外洋厂商采购衬底，如住友电工。与此同时，外洋领先的衬 底公司也供应外延成长等业务，故而受到海内厂商青睐。但近年海内衬底厂商逐步提升 衬底品质，优化衬底制造技能，凭借其性价比上风受到越来越多海内光芯片制造企业的 青睐。根据源杰科技招股书，2018-2020 年其采购衬底的单价从 785.69 元/片持续低落至 2020 年的 754.57 元/片，一大主要缘故原由即是增大了海内厂商在衬底采购中的占比。
1.2.3. 光芯片下贱：光模块运用广泛
光芯片经加工封装后得到光器件/光模块，集成程度提升，单位代价量升高。光芯片 经加工后形成激光器、探测器产品，同时可与别的电子器件、无源器件结合，封装形成 光发射组件（TOSA）与光吸收组件（ROSA），进一步加工形成光模块。封装为光模块 后，一个光模块具备多个通道，进而可搭载多个光芯片，由此使一个光模块的信息通报 速率将为光芯片信息传输速率的多少倍，更贴合下贱客户的需求。
得益于优秀特性，光芯片下贱运用广泛。由于旗子暗记传输速率快、损耗小且稳定性高， 光纤通信在电信与数据中央根本举动步伐的培植中已不可或缺，而其根本正是光芯片。与此 同时，得益于激光波长集中、能量高的特点，光芯片被广泛地运用于工业制造、医疗、消费、汽车电子等领域。当前，光通信与消费电子是光芯片紧张的运用下贱，而随着智 能驾驶的遍及，以激光雷达为紧张产品的汽车电子将迎来需求的迅猛增长。
1.3. 家当趋势：光子替代电子大势所趋
1）光通信领域：“光进铜退”趋势延续
“光进铜退”紧张是指实现以“窄带+铜缆”为主网络向以“宽带+光纤”的网络转 变的模式，实质是光纤宽带设备端口不断下移、不断靠近用户的培植思想。比拟铜缆， 光纤具有明显的上风：频带宽，信息容载量更大；最大传输间隔更远；原材料（石英,SiO2） 资源丰富；光缆纤芯直径比铜缆更小；损耗低，中继间隔远；光纤为非金属材料，不受 电磁及频道滋扰；传输保密性能更好。“光进铜退”成为网络升级下的大势所趋。
随着海内网络根本举动步伐的不断升级，“光进铜退”成为主要的计策发展方向： （1）2000-2010 年以来，海内上网以铜线为主，ADSL 是当时主流的上网办法，在 该期间还短暂涌现过 VDSL 技能，网速已经达到 10Mbps。提高根本网络覆盖率是这一 期间的重点，到 2009 年，我国网和颜悦色数已有 3.84 亿，宽带遍及率达 98.3%。 （2）2011-2015 年，FTTH 开始渗透，2013 年 8 月，国务院发布《“宽带中国”战 略及履行方案》，首次在国家层面明确宽带网络的计策性公共根本举动步伐地位。受益于“宽 带中国”计策，该期间是“光进铜退”发展最快的阶段，光纤光缆渗透率在这一期间得 到明显提升。2015 年底，海内 FTTH 用户数达 1.2 亿户，FTTH/O 渗透率达 59.3%。 （3）2016 年以来，“光进铜退”趋势依然在不断演进，光纤接入已步入成熟阶段， FTTH/O 对 xDSL 的替代已基本完成。2021 年底，我国互联网宽带接入端口达 10.2 亿 个，FTTH/O 用户达 5.06 亿户，渗透率为 94.3%。
2）光传感领域：硅光芯片+FMCW 技能路线赋能车规市场
硅光的高度集成性和超高兼容性非常契合激光雷达的制造需求，硅材料的价格上风 和集成工艺有助于降落激光雷达成本。环球范围内，Aeva、Mobileye 以及 Aurora（收购Blackmore）是三家硅光芯片+FMCW 技能路线的激光雷达代表企业，Mobileye 在 2021 年宣告将自主研发硅光 FMCW 技能路线，Aeva 已于今年年初发布首款汽车级 4D 激光 雷达传感器。而在中国市场，洛微科技已经进入产品化和验证阶段，2021 年初，洛微科 技发布了第二代 FMCW SoC 芯片，为实现硅光 FMCW 4D 激光雷达产品供应了核心技 术。随着干系技能的不断成熟，硅光芯片有望持续赋能汽车自动驾驶，带动激光雷达产 品的性能提升和本钱优化。 此外，光能够照射到组织和血管上以监测、检测和量化生物标记，因此光子学还能 够赋能无创医疗监测办理方案，用于小尺寸医疗设备和消费电子市场的可穿着设备。
3）光打算领域：看好硅光打算长期替代
在打算领域，据 OpenAI 统计，自 2012 年起，每 3-4 个月人工智能算力需求就会翻 倍，电子芯片的发展已日趋逼近摩尔定律极限，难以知足高性能打算不断增长的数据吞 吐需求。而硅光芯片用光子替代电子进行传输，可以承载更多信息、传输更远间隔，同 光阴子彼此间滋扰少，能够供应相较于电子芯片高两个数量级的打算密度和低两个数量 级的能耗，能够作为打破传统微电子打算极限的办理方案。因而，从趋势上看，以硅光 芯片为根本的光打算有望持续取代电子芯片在部分打算场景中的运用。
目前，光打算的干系研究仍旧处于初期阶段，办理方案和系统架构仍旧在探索中。 如何将光打算领悟到现有的通用打算中，并且更好地将光打算芯片化、集成化，是未来 的研究方向，实现成熟的光打算技能和家当链仍需时日。当前，Intel、IBM 等巨子以及 MIT、UCSB 等机构都在积极开拓大规模光子集成芯片，海内也呈现出曦智科技、光子 算数等行业领先企业。随着硅基光子学技能的不断成熟，光打算的上风将逐步彰显。
2. 市场空间：数通领域复苏，激光雷达支撑远期发展2.1. 概览：激光雷达市场接力数据中央需求
电信、数据中央、消费电子、车载激光雷达是光芯片最紧张的运用领域。电信领域技能已较为成熟，海内市场干系产品覆盖率较高，未来增量空间紧张来自速率升级需求； 数据中央市场朝阳东升，云打算厂商加大投资的步伐未减，市场中短期将坚持较快增速； 消费电子领域当前市场参与者紧张为苹果，安卓厂商运用 3D 传感仍有空间；车载激光 雷达领域潜力较大，随着智能驾驶技能成熟、激光雷达成本低落，激光雷达装车量有望 大幅提升，远期需求星辰大海。
2.2. 电信领域：光纤入户、5G 基站培植、现有基站升级三大驱动力
电信领域光芯片发挥的紧张浸染为光电旗子暗记转换。激光器芯片将电旗子暗记调制为光信 号，探测器芯片的功能则相反，通过光电转换，信息可经由光纤实现高速稳定的通报。 光纤通信在不同层级通信网络中均不可或缺，为光芯片创造广阔运用需求。由于传 输间隔较长，骨干网、城域网中的汇聚层一样平常采取光纤通信。对付有线接入网，其可分 为铜缆接入、光纤同轴稠浊接入、光纤接入，由于光纤具有信息损耗小、带宽高的特性， “光进铜退”亦已成为有线接入网的发展趋势。对付无线接入网，基站内部有源天线单 元（AAU）与分布单元（DU）的连接同样须要利用光纤，这持续接被称为前传网络。
2.2.1. 下贱趋势：海内光纤入户、5G 基站高渗透，环球仍具发展潜力
光纤入户海内遍及率已处高位，存量市场速率升级。光纤接入可分为 FTTB（光纤 到楼）、FTTC（光纤到路边）、FTTH（光纤入户）等，统称为 FTTx，个中光纤入户 FTTH 是用户接入光纤的最直接办法，被用以衡量光纤接入的成熟程度。我国光纤入户遍及率 已处高位——截至 2022 年 9 月尾，我国光纤接入（FTTH/O）端口在所有宽带接入端口 中的占比已达 95.5%，且根据 Omida 发布的光纤发展指数报告，中国已连续两年排行 环球第四。光纤入户安装保持着 10%的同比增速，但随着遍及率逐步攀高，需求的增量 空间较小。从存量升级看，我国正履行“双千兆”发展计策，截至 2022 年 9 月尾，千 兆光纤宽带用户数为 7603 万，在所有固定宽带用户中占比 13.1%，仍存较大发展空间。 光纤入户速率升级将是短期内的需求推动力。
环球市场光纤入户占比相对不高，光纤网络发展空间较大。截至 2021 年 9 月尾， 德国有 95%的固定宽带用户仍采取电缆接入，法国、英国的光纤接入用户霸占线接入的 比例分别为 34%、56%，美国光纤接入用户占比则为 14%。光纤入户能大幅提升通信速 率与安全性、稳定性，是有线接入的一定发展趋势，各国政府、企业也均拟定时间表完 善光纤入户布局，譬如欧盟操持在 2030 年使千兆光纤网络覆盖所有家庭，美国估量在 2027 年使光纤入户覆盖家庭数由当下的 4400 万户增长至 8200 万户。由此来看，欧洲及 美国两大紧张市场的光纤网络还具有较大扩展空间。
5G 基站培植领域，海内整体渗透率已处较高水平，但各个城市内的覆盖率尚存提 升空间，小基站培植推动城市内覆盖率提升，也使 5G 基站新增数目坚持高速增长。2020 年我国新增 5G 基站超 60 万站，21 年净新增超 65 万站、2022 年前三季度已净新增 79.5 万站，基站数目的高速增长为光芯片创造了广阔需求。 2020 年我国已宣告所有地级以上城市实现 5G 全覆盖，2021 年时实现 5G 覆盖超过 98%的县城城区与 80%的州里街区，基站培植正由宏基站向小基站过渡，实现区域内部 更深度的 5G 覆盖。
2.2.2. 运用种类：光纤入户 2.5G 占主流，移动通信10G/25G 占主流
以工艺划分，电信领域激光器紧张采取 VCSEL、DFB、EML 三种光芯片，VCSEL 紧张用于 500 米以内的短间隔传输，DFB 紧张用于中长间隔传输，如 FTTx 接入网、无 线基站等，EML 紧张用于长间隔传输，如高速率远间隔的骨干网与城域网等。目前 EML 激光器芯片大规模商用的最高速率已达到 100G，DFB、VCSEL 激光器芯片大规模商用 的最高速率为 50G。以速率划分，光纤接入紧张运用 2.5G 光芯片，移动通信领域紧张 运用 10G、25G 光芯片。从市场规模看，2021 年环球移动通信领域光模块的运用情形 为：10G 及以下速率光模块占比 33.3%，25G 及以上速率光模块占比 66.7%，这一占比 与移动通信领域 10G/25G 光芯片的分布大体同等。 2021 年海内 5G 培植为 10G 光芯片创造的需求最多，但展望未来，25G 光芯片创 造的需求或将回暖。2020 年 5G 基站培植伊始，对 25G 光芯片的需求提升；但由于电信 运营商基站培植目标的调度，2021 年 5G 基站培植所需的光芯片逐渐从以 25G 高速率 为主变成以 10G 为主，对 25G 光芯片的采购减少。
各运营商逐步在小基站领域展开培植布局。小基站旨在中短间隔下供应较高带宽， 从而为医院、酒店、大型阛阓等场所供应旗子暗记赞助。其对覆盖范围哀求较低，对所需带 宽则提出更高标准，25G 光芯片或与小基站培植的需求更为契合。
2.2.3. 电信领域光芯片市场规模
基于 Lightcounting 对 FTTx（光纤接入）、移动通信光模块市场规模的打算，以及源 杰科技、中际旭创等公司表露的本钱资料，电信领域光芯片市场规模测算如下，我们预 计 2025 年电信领域光芯片市场规模将达 13.96 亿美元，2021-2025CAGR 达 8.1% 。
2.3. 数据中央：光模块速率持续提升，成本开支驱动增长
数据中央是一种拥有许多存储并处理大量信息的打算机的举动步伐，基于数据中央云计 算商可为客户供应云做事，例如利用户无需购买、拥有和掩护数据中央及做事器即可获 得打算能力、存储、数据库等技能做事。云打算厂商会努力在环球各地支配根本举动步伐， 例如在环球各地设立可用区，于个中支配边缘站点与区域性缓存站点，而客户可以在位 于当地的数据中央上运营做事，从而取得更快的相应速率，同时确保运营数据能保留在 海内。在这一领域，光芯片紧张用于实现数据在大型数据中央内部、数据中央间的传输， 这与光芯片在电信领域实现的功能十分附近。
2.3.1. 下贱趋势：云打算厂商营收与 CAPEX 高速增长
受益于经济回暖、数字化趋势、更多家当逐渐上云，云打算巨子营收规模增长迅猛。 2016-2021 年 ， Amazon/Google/Microsoft/ 阿 里 云 的 营 收 规 模 CAGR 分 别 为 38.5%/47.5%/21.2%/69.7%。一方面，数字化正成为越来越多的家当的发展趋势，云可以 使各种公司轻松调用已有技能，更快地进行创新，还能根据实际需求预置资源，将公司 原来用于数据中央和物理做事器等设备的固定支出转变为按实际用量付费的可变支出， 优化公司的本钱；另一方面，各公司力求在后疫情时期扩大规模并提高灵巧度，故加紧 行动，比原来更积极地利用云根本举动步伐与云做事产品。
云打算巨子 CAPEX 坚持较高增速，且各厂商大量投资数据中央的态度武断，这将 为光芯片创造出大量需求。2015-2021 年，Amazon/Google/Microsoft/阿里云 CAPEX 的 CAGR 分别为 52.6%/19.3%/20.4%/39.4%，数据中央领域，光芯片增长的驱动力紧张有： 第一，新建可用区、增长基站带来的数据中央数目增量；第二，数据中央升级改造，服 务器与交流机速率提升创造的增量。而各巨子大多认为当前云打算尚处家当早期，表示 会连续加大投资，进而将为光芯片带来稳定的需求增量。
2.3.2. 运用种类：VCSEL 与 EEL 互补，速率需达到 50G 及以上
从衬底与工艺看，InP 衬底用于制作 FP、DFB、EML 边发射激光器芯片和 PIN、 APD 探测器芯片，它们适用于中长间隔的数据中央间传输。GaAs 用于制作 VCSEL 芯 片，紧张用于数据中央之内的传输。 从速率看，数据中央对光芯片的哀求在通信领域排名最高。当前数据中央所需光芯 片以 25G、50G、100G 的速率为多。随着数据中央流量快速增长，更高速率光模块的市 场需求将不断凸显，而传统技能紧张通过多通道方案实现 100G 以上光模块速率的提升， 而若数据中央进入 400G 及更高速率的平台，每一通道所需的激光器芯片速率也将随之 提升至 100G。传统的 DFB 激光器芯片短期内无法同时知足高带宽、高良率的哀求，故 需考虑采取 EML 激光器芯片，从而实现单波长 100G 的高速传播。 当前海内云打算公司与国外公司利用的光模块速率尚存差距，进而影响该领域海内 外下贱市场对光芯片的需求。外洋互联网公司前期紧张利用 100G 及光模块，2020 年起 开始大规模向 200G/400G 光模块过渡。海内互联网公司目前紧张利用 40G/100G 光模块， 并从 2022 年开始推进 200G/400G 光模块批量支配。
2.3.3. 数通领域光芯片市场规模
受益于数据中央增量需求与存量升级改造的需求，我们预测光模块总发卖额在 2021-2027 间或实现 CAGR=14%。光模块需求坚持较快增长的驱动力，一是厂商做事地 域扩大，可用区、数据中央数目增多；二是数据中央升级改造，迭代为更高速率光模块。
我们预测2021-2027年云打算公司为光芯片创造的需求将稳步增长，CAGR=16%， 2027 年市场规模达 22.2 亿美元。这一打算包含两类假设：①随着 25G 及以上高速率光 模块国产化率提升，其价格低落，毛利率有所低落；②直接材料占光模块本钱比例、光 芯片及组件占光模块材料本钱比例、光芯片占光芯片及组件的本钱比例变革较小。
2.4. 消费电子：苹果主导，940 nm VCSEL 为主流
相较普通摄像头，3D 传感（包含双目立体测距、构造光、TOF）可探测环境的深 度特色，广泛运用于消费电子领域。3D 传感常日由多个摄像头与深度传感器组成，通 过投射分外波段的主动式光源、打算光芒发射和反射韶光差等办法，获取物体的深度信 息。3D 传感摄像头可实现人脸识别、手势识别、三维建模等多项功能，可适用于移动设 备、机器人、安防监控等多种终端，人脸识别为当前 3D 传感摄像头最主流的功能。
光芯片用于发射激光作为测距根本，在构造光方案、TOF 方案中均不可或缺。对付构造光传感器，其紧张由激光投影模组、光学成像模组、图像处理芯片组成，个中激光 投影模组用于向待测物体投射光斑，包含激光发射器、透镜、衍射光学元件等部件，光 芯片即用于构成激光发射器。对付 TOF 方案，激光器芯片紧张用于发射激光脉冲，同 时 SPAD 等探测器光芯片也有运用。
2.4.1. 下贱趋势：苹果主导，安卓阵营中渗透率有望提升
苹果产品为 3D 传感消费电子市场增长紧张驱动力。2016、2017 年前后，苹果与安 卓阵营的华为、遐想引入 3D 传感摄像头，后不同的安卓厂商也作此考试测验，但只有苹果 坚持迭代发展至今。苹果在手机前后均采取 3D 摄像头，并使旗下产品具有超高精度 3D 面部识别的功能。2021 年，苹果销量大涨，推动 3D 传感消费电子领域的发卖达 36 亿 元/3.26 亿台，安卓则未有明显推进。
当前 3D 传感器在安卓产品中渗透率不高，但消费者习气将逐渐养成，渗透率将逐 渐提升。根据 Yole 剖析，安卓当前未广泛采取 3D 传感的缘故原由紧张是 1）对特定的功能， 如生物识别，屏下指纹比 3D 传感对应的人脸识别性价比更高；2）后置摄像头上的 3D 传感器暂无足够精良的运用与之匹配，当前只有少量 AR 游戏和功能不常用的 APP。未 来随着消费者认同感增强，安卓阵营 3D 传感有提升空间。我们估量受苹果销量增加及 3D 传感渗透率上升驱动，消费电子 3D 传感市场规模将稳步增长。
2.4.2. 运用种类：940nm VCSEL 芯片在消费电子领域占主流
从工艺看，构造光方案中多用 EEL、VCSEL 光芯片。EEL 产品一样平常体积较大，用 于较大丈量范围的运用处景；VCSEL 体积小，用于较小丈量范围运用处景。TOF 方案 也多以 VCSEL 芯片充当激光器，SPAD 芯片作探测器。从波长看，运用于消费电子领 域光芯片以 940 nm 的 VCSEL 光芯片为主流；但未来若更多移动设备厂商发展屏下摄 像头，13xx/14xx nm 波长将成为主流，这一波长的 VCSEL 芯片将以 InP 作为衬底。
2.4.3. 消费电子光芯片市场规模
基于对安卓、苹果产品未来 3D 传感渗透率的剖析及 2020-2022 苹果的销量数据， 对消费电子领域光芯片的市场规模可做出测算。我们估量 2025 年消费电子领域光芯片 将有 13.70 亿美元的市场规模，2021-2025 年 CAGR=14.6%。
2.5. 车载激光雷达：光芯片的新蓝海
光芯片为激光雷达供应激光脉冲发射与吸收。激光雷达是一种综合的光探测与丈量 系统——激光器勉励源驱动激光器向目标发射激光脉冲，扫描系统以稳定的转速旋转， 实现对平面的扫描，而光电探测器吸收目标反射回的激光，吸收旗子暗记经处理系统放大处 理、转换、打算后得到目标物体表面形态、物理属性等特色。激光雷达紧张包括激光发 射、扫描系统、激光吸收和信息处理四大系统，相辅相成，个中激光发射系统紧张包括 半导体激光器、激光器勉励源、激光调制器，是激光雷达的核心系统。而半导体激光器 作为激光发射系统的核心器件，为全体激光雷达供应激光脉冲。
2.5.1. 下贱趋势：车载雷达为光芯片最快增速支点
受益于高等赞助驾驶/自动驾驶技能逐渐成熟，激光雷达前景广阔，大势所趋。高等 赞助驾驶/自动驾驶的实现方案中，当前存在“纯视觉”与“多传感器领悟”两种方案， 个中特斯拉采取前者,别的车企大都采取后者。首先，随着高等赞助驾驶/自动驾驶技能 逐渐成熟，搭载自动驾驶功能的汽车将不断放量，从总量上为激光雷达创造大量需求。 其次，纯视觉方案须要极强的数据与算法积累，故除特斯拉外，别的车企较难选择这一 方案，再加上多传感器领悟办法将为汽车增长安全冗余——少许传感器的故障能由互补 传感器填补，故“多传感器方案”或将成为未来车企主流。当前囿于本钱，搭载高精度 激光雷达的产品不多，但随着激光雷达成本低落，高品质激光雷达渗透率将进一步提升。
2.5.2. 运用种类：EEL/VCSEL 运用广泛，905/1550 或将共存
按工艺划分，EEL、VCSEL 激光雷达光芯片中运用最为广泛。EEL 采取纳米堆叠技能（P-N 结相互堆叠），紧张优点是在小区域/小尺寸内供应高功率激光输出，这使其 成为远程激光雷达的首选技能。从供应厂商来看，欧司朗的 EEL 光芯片在汽车电子中获 主流运用，Lumentum 的 EEL 芯片则紧张用于消费级别。VCSEL 芯片也具备激光雷达 所需的优秀性子，同时制造工艺与 EEL 相兼容，大规模制造的本钱较低。由于欧司朗掌 握着 EEL 光芯片的主要专利技能，别的光芯片厂商紧张从 VCSEL 芯片寻求打破， Lumentum、Finisar、II-VI、长光华芯等国内外巨子在这一领域均有布局。 按波长划分，905nm 为激光雷达光芯片首选波长。905nm 激光器可搭配硅基光电探 测器来吸收激光，由于根据前述光谱相应曲线，硅能在 905nm 波长处接管光子；而 1550nm 激光器则需 InGaAs 探测器，后者的成熟度较低且本钱更高。此外，由于当前 VCSEL 光芯片下贱领域中消费电子占主体，故其制造厂商的产能以 940nm 居多。在车 载激光雷达尚未放量之际，为节约本钱，部分厂商也将 940nm 的 VCSEL 激光器用于激 光雷达，其可在短距雷达中发挥效力。
在半导体激光器之外，1550nm 光纤激光器亦得到关注。上述 EEL、VCSEL 光芯片 均属于半导体激光器，以半导体材料为泵浦源；光纤激光器则是另一种固体激光器，以 光作为泵浦源，换言之，半导体激光器除了直接发光外，还可作为其泵浦源。由于 1550nm 阔别人眼接管的可将光波长，相较于 905nm，同等功率的 1550nm 能使对人眼的安全性 提升40倍，故可用更大的功率来提升穿透能力。此外，1550nm合营调频连续波（FMCW） 技能不仅可检测间隔，还可利用多普勒频移来丈量物体速率。但相较于主流的 905nm 激 光雷达，1550nm 的激光器与探测器的本钱更高、体积更大、供应链成熟度较低，这些 为其广泛运用增长了本钱。我们估量 1550nm 未来将与 905nm 激光器共存，其紧张用于 以安全性为核心卖点、价位和品牌定位较为高档的车辆，或是用于重卡等有分外定位的 车辆。根据 Yole 统计，2021 年 905nm/1550nm 所占市场份额分别为 69%/14%。
2.5.3. 激光雷达光芯片市场规模
基于对乘用车激光雷达市场规模的测算、不同扫描办法激光雷达市场占比、不同激 光雷达中光芯片+探测器光芯片本钱占比数据的搜集，2022-2025 年车载激光雷达领域光芯片的市场规模得以测算，我们估量 2025 年环球激光雷达市场创造的光芯片市场规模 为 12.31 亿美元（包含激光器与探测器）。这一测算包含两个假设：①扫描办法的演进： 机器式激光雷达的份额将逐渐减小，半固态式、固态式份额上升；②激光反射、探测单 元在激光雷达中的本钱占比变革幅度较小。
3. II-VI、lumentum 复盘：光芯片和器件龙头的发展之路3.1. Lumentum：消费电子 VCSEL 龙头，车规彰显实力
Lumentum 是一家专业的激光器厂商，拥有环球领先的 VCSEL 技能、EEL 技能和 光通信激光器技能。其发展历史可追溯至 1979 年景立的光传输产品供应商 Uinphase。 1999 年，Uniphase 与另一家成立于 1981 年的光纤网络产品供应商 JDS Fitel Inc.合并为 JDSU，成为环球光网络领域的领导者。2015 年，Lumentum 从 JDSU 等分离出来，成为 一家独立的上市公司，并继续商业光学业务。Lumentum 紧张分为光通信和激光器两大 业务部门，紧张产品类型包括光芯片、光器件、光模块、商用激光器等，产品运用领域 涵盖电信、数通、消费和工业等板块，客户包括苹果、Cisco、Amazon 等国际龙头企业。
Lumentum业务收入近年来整体呈现增长趋势，FY16-FY22营收CAGR为11.3%。 FY2022 公司营收同比-0.02%为 17.1 亿美元，个中营收比重较高的光通信业务同比-6.3% 至 15.2 亿美元，紧张系电信产品材料和部件短缺所致，光通信业务的收入低落也导致公 司 FY22 营收的低落，激光器业务同比+59.0%至 1.9 亿美元，紧张系复工复产后客户对 千瓦级光纤激光器的需求规复。
除 FY2019 收购 Oclaro 带来净利润的短期承压外，公司利润水平近年来呈现出稳 中向好的发展趋势。FY2022，公司实现归母净利润 4.2 亿美元。毛利率处于较高水平， 并已实现连续4年增长，FY2022达到46.05%，净利率则由于研发用度的增长而在FY2022 涌现一定下滑。公司看重技能创新，研发用度率长期坚持在较高水平。FY2022，公司研 发用度率为 15.5%，同比+3.2pct。 公司前瞻布局 VCSEL 产品及 3D 传感，在 VCSEL 产品市场形成领先上风。2005 年和 2007 年，JDSU 分别收购了 Agility Communication,Inc 和 Picolight,Inc，为公司带来 了面向企业、数据中央和 3D 传感等领域 VCSEL 产品的主要技能，也拓展了 Lumentum 光通信和激光器业务的深度和广度。早在 2010 年，Lumentum 就开始布局 3D 传感市场， 截至 2020 年，已累计发货超过 8.5 亿颗 3D 激光器芯片，个中 EEL 5000 万颗，VCSEL 超 8 亿颗。2017-2021 年，Lumentum 在 VCSEL 市场的份额均在 40%以上，VCSEL 产品也为公司带来大量营收。根据 Yole 供应的数据打算，2018 年 VCSEL 产品的收入 增速超过 100%，紧张系 Lumentum 开始向苹果供应 VCSEL 芯片所致；2021 年，公司 的 VCSEL 产品市场规模达到 5.2 亿美元。
智好手机人脸识别功能改写 3D 传感行业格局，为 Lumentum 的 VCSEL 产品带来 广阔市场。2017 年之前，3D 传感紧张运用于工业传感、激光打印、光学鼠标等。2017 年 11 月，苹果公司发布的 iPhone X 产品放弃了触摸式指纹解锁（Touch ID），首创性地 采取 3D 人脸识别（Face ID），并通过搭载 VCSEL 实现人脸识别功能，iPhone X 因此成 为环球首款大规模利用 3D 传感功能的消费电子终端。在此之后，全体家当生态快速成 熟，3D 传感在人脸支付、虚拟现实（VR）、安防监控和机器人等市场领域陆续得到运用， VCSEL 户外利用波长稳定的特性也为使其成为移动 3D 传感的热门选择。
自 2018 年向 iPhone 供应 VCSEL 芯片以来，苹果就成为 Lumentum 的第一大客 户，来自于苹果的收入份额稳定在 20%以上。2020 年，苹果发布的新款 iPad 和 iPhone 首次搭载了基于 dToF 的激光雷达，个中可寻址 VCSEL 阵列由 Lumentum 供应。根据 打算，FY18-FY22，Lumentum 来自苹果的收入分别为 3.7/3.3/4.4/5.3/4.9 亿美元。 Lumentum 常采取互助的办法拓展 VCSEL 市场，与其他领域的头部企业共同开拓 具有市场前景的产品。从运用处景看，侧重于 3D 传感和汽车激光雷达。此外，Lumentum 也长期采取并购和产品开拓提高在光芯片市场的核心竞争力。
Lumentum 股价整体呈上升趋势，下贱市场景气度、收购旗子暗记的发布以及产品供 应形势的变革是 Lumentum 股票价格影响的紧张成分。
3.2. II-VI：光芯片+碳化硅，持续收购注入增长动能
II-VI 公司成立于 1971 年，并于 1987 年在纳斯达克上市，是工程材料和光电元件 的环球领导者。2022年7月，II-VI完成对Coherent的收购，合并后的公司更名为Coherent， 并重新划分了材料部门、网络部门和激光部门，我们将重点剖析收购 Coherent 前的业务 情形。II-VI 产品体系健全，下贱市场广阔。2019 年 II-VI 收购 Finisar 后，公司将激光 办理方案、光子学和性能产品重新整合，形成光子学办理方案和化合物半导体两大部门。
紧张产品包括收发器、ROADM、工程材料、前辈光学设备、激光设备和系统，等 等。公司生产的工程材料、光电元件和器件在通信、工业、汽车、半导体成本设备、生 命科学、航空航天及国防、消费电子等领域得到广泛运用，各奇迹部均积累了大量的优 质客户资源。截至 2022 年，II-VI 已在环球 24 个国家的 130 个地区建址，环球员工数量 超过 28000 名。 持续增长的营收规模是 II-VI 的一大亮点。从 II-VI 长期营收数据看，从 1995 年至 今的 28 年以来，除 FY2002 和 FY2009 外，公司营收规模持续增加，FY2001 打破 1 亿 美元，FY2018 打破 10 亿美元，FY2022 实现 33.2 亿美元营收。FY1995-2008 营收 CAGR 为 20.5%，FY2009-2022 CAGR 为 20.6%。II-VI 能在近 30 年韶光持续稳定增长，主要 缘故原由在于长期外延并购，并以此获取关键产品和技能，捉住市场机遇，实现竞争上风。
II-VI 公司发展的主要阶段始终伴随关键并购的发生。自 1995 年起，公司就开始了 “外延并购”的进程，并将并购视作实现公司长期发展的主要计策： （1）II-VI 在 20 世纪末完成两项收购（Virgo Optics、Lightning Optical），帮助公 司拓展了微型光学器件市场，两项收购也帮助 II-VI 在 1997 年实现 5270 万美元的收入， 险些是 3 年前收入总额的三倍； （2）2001 年，II-VI 收购了一家生产用于工业和军事二氧化碳激光器的公司 Laser Power，该公司近一半的发卖额都来自与军方的条约。通过对 Laser Power 收购，II-VI 顺 利开拓了国防军事领域市场，使公司在 2001 财年的收入增加了 66%； （3）2004 年 12 月，II-VI 签署了对 Marlow 公司的收购协议，巩固了公司在光学 和光电元件方面的领先地位，并带来未来数年营收的持续增长； （4）2009 年 12 月，II-VI 收购了中国激光机光学产品生产商 Photop（高意），该 公司在光电产品与系统模块、消费电子等业务上具有环球领先地位。这次收购开启了 IIVI 进军光通信市场的帷幕，帮助公司走出环球性的金融危急并在 FY2010 迅速旋转营收颓势，并带动 FY2011 收入增加 46%，此举也开拓了公司在中国的市场；（5）2014 年，II-VI 收购了 Laser Enterprise 和 Network Solutions 公司，加之受 益于环球光通信市场的需求扩展，FY2014 公司营收实现快速增长； （6）2019 年 9 月，II-VI 收购了环球光通信领域巨子 Finisar，有效拓展了化合物 半导体和光子学办理方案平台。Finisar 拥有适用于 3D 传感和激光雷达的领先 GaAs 平 台，在收购时已具备 25G、100G、400G 数据中央收发模块、940nm DFB 激光器、VCSEL 阵列等产品的生产能力。在完成对 Finisar 收购后，II-VI 营收曲线陡升，收入体量得到 显著扩大，FY2020 营收规模达 23.8 亿美元，增速为 75%，首创历史新高； （7）2022 年 7 月，II-VI 完成对 Coherent 的收购，II-VI 在材料方面的技能知识与 Coherent 在激光系统方面的规模形成互补，增长了公司业务类型的多样性，并很大程度 拓展了公司的经营规模，进而实现公司在材料、网络和激光领域的环球领导地位。
收购旗子暗记的开释是 II-VI 公司的股价变动的一个主要成分。从 II-VI 长期的股价表 现来看，当宣告进行收购时，常日能够带来公司股价短期的回升。此外，下贱行业（如 数通市场、3D 传感等）的市场景气度也会对公司股价产生较为显著的影响。近年来公 司完成了多项大型收购，股价颠簸较为明显。
II-VI 公司的毛利率、净利率长期保持稳定。公司毛利率长期保持在 35%以上的较 高水平，除 FY2020 由于收购 Finisar 产生收购用度造成净利润为负外，公司净利率长期 保持在 7%旁边。FY2022，公司毛/净利率分别为 38.1%、7.1%。从研发用度率曲线的走 势来看，公司对产品和技能开拓的重视程度在不断提高。FY2020，公司加大了对 5G 技 术、3D 传感、磷化铟、激光雷达等新兴市场产品的开拓力度，研发用度率达 14.3%，为 历史最高水平，FY2022 研发用度率为 11.4%。根据公司公告，截至 2022 年 7 月，II-VI 工程和技能员工超过 4400 名，专利数量超过 3000 份。
3.3. 商业模式磋商：需求变革快、盈利不稳定，把握上行周期
光通信行业的需求端存在明显的“脉冲式”特色，各阶段光芯片的需求重心不一致， 干系企业的盈利情形受市场刚性需求的影响较大。以源杰科技为例，2020 年我国 5G 基 站大幅培植并积极采取 25G 光芯片，公司捉住了发展机遇，2020 营收同比增长高达 187%， 而当 2021 年 5G 基站调度为 10G 光芯片方案后，同年公司收入涌现下滑。2017 年底苹 果采取 VCSEL 芯片实现人脸识别功能后，苹果占 Lumentum 营收份额迅速飙升至 30%， 也能在一定程度上表示光芯片行业的需求脉冲性。 在 4G 基站大规模培植、5G 基站大规模培植、数据中央大规模培植三个明显的阶段 中，II-VI、Lumentum 股价也随市场需求重心变革呈现出“脉冲式”特色，在三个阶段 的初期，股票价格都会迎来上升期，随着市场成熟，竞争加剧，股票价格会涌现一定程 度的颠簸和低落。
另一方面，当前下贱光模块的市场驱动力已从骨干网络培植、光纤入户转变为数据 中央的培植需求。详细来看，数据中央市场也存在需求迭代，目前正处于需求升级的关 键期间。国内外互联网公司对光模块的速率哀求从 100G 升级至 200G/400G，相应地， 数通领域的光芯片速率正从 25G 向 50G 迭代，50G 及以上高速率光芯片正处于上行期，干系产品需求估量将呈现迅猛增长。
光芯片和光通信器件毛利率常日呈现出先升高后降落的趋势。在新产品刚研制完成 时，由于工艺水平尚不成熟，加之产品良率较低，毛利率也相对不高；随着技能水平的 提升和产能的提升，毛利率迎来增长期；此后干系产品的市场竞争日趋饱和，毛利率将 涌现回落。因此，为实现长期良好的利润水平，光芯片公司须要持续开拓契合市场需求 的产品，把握利润水平的上行期。 产品开拓须要投入一定本钱，市场开拓和客户关系的确立也须要花费一定韶光，若 在市场开释新的需求旗子暗记后再开拓新产品，可能会错过上行期，即当产品终极投入市场 时，产品的利润水平可能已处于回落阶段。因此，具备一定资金实力的企业会选择通过 并购的办法快速得到技能、产品和客户资源，以此遇上上行期。由此，光芯片厂商欲实 现长期发展，可通过持续的并购和技能研发开启良性的发展循环，看重“计策适配性” 以更好地迎合市场需求。II-VI 和 Lumentum 均采取了该发展逻辑，通过持续的计策收购 和产品开拓应对光通信行业的“脉冲性”特色，实现了行业内领先的发展能力。
产品体系健全度和家当链整合能力也是影响光通信企业增长稳定性的主要成分。 II-VI、Lumentum 以及海内领先光芯片厂商源杰科技纷纭采取 IDM 设计生产模式， 在该模式下，芯片设计、制造、封装到测试都由制造商卖力，进而可实现对全体家当链的覆盖。我们认为，光芯片厂商采取 IDM 模式，能够（1）有效发挥核心材料供应链运 营联动，弱化供应商原材料供应对生产经营的约束，同时霸占供应链多生态位也削弱了 “牛鞭效应”对公司产能方案和库存管理的影响，保障公司增长的稳健性；（2）设计、 制造、封装全环节协同优化，担保产品从设计到制造环节的一体性，降落产品良率下滑 对公司古迹的影响；（3）IDM 厂商产品速率更快，增强了企业抵御市场颠簸和需求变革 的能力，保障企业增长的稳定性。 II-VI 和 Lumentum 都拥有丰富的产品体系和广阔的下贱市场。从办法上看，两家 公司都采取了收购来拓宽产品体系。II-VI 近期收购了 Coherent，Lumentum 则收购了 NeoPhotonics，只管在收购完成后 II-VI 的业务构造更加分散，而 Lumentum 则更加集中， 但收购行为无疑都拓宽了公司的产品和市场。我们认为，提升产品体系丰富度，能够： （1）通过多样化的产品种类布局知足客户差异化需求，拓展了公司的下贱市场，多元化 的收入来源平衡了光通信行业需求“脉冲性”造成的收入及利润变动，提升公司的运营 稳健型；（2）丰富的产品构造也提高了公司为客户供应系统办理方案的能力和对客户需 求变革的相应能力，为公司带来潜在的发展和增长机遇。
4. 国产化展望：远期趋势确定，立足光通信，切入车规4.1. 政策扶持，光芯片国产化稳步推进
海内光芯片企业正加速研发进度，光芯片国产化趋势保持乐不雅观。光芯片的国产替代 呈现出“从下贱向上游传导，从低端向高端过渡，政策手段有效扶持”的特色。
（1）从下贱向上游传导： 在光通信家当链中，下贱海内头部光模块厂商已具备较强实力和较大规模。据 Lightcounting 统计，2010 年环球十大光模块厂商中海内厂商仅有 1 家，2021 年有 5 家 海内光模块厂商跻身 TOP10，个中旭创科技与 II-VI 并列第一位。我国光模块龙头企业 的环球市场竞争力突飞年夜进，外洋厂商逐渐趋于劣势地位，光模块国产替代已基本完成。
2021 年跻身环球十大光模块厂商的 5 家海内企业都着力布局光芯片，家当链纵向 布局。①中际旭创全资子公司苏州旭创 2021 年开始“激光器芯片技能”研发，包括 DFB、 EML、VCSEL 芯片技能、50G PAM5 技能等；②华为早在 2013 年便通过收购比利时硅 光子公司 Caliopa 进入光芯片市场；③海信宽带旗下芯片奇迹部具备业内领先的从外延 成长到激光器芯片全体链条的制造工艺能力，2021 年芯片的展品包括 10G/25G DFB、 25G LAN-WDM/ MWDM/ CWDM DFB Chips、56Gbaud PAM4 EML、10G/25G Tunable、 High Power 等激光器芯片；④新易盛完成了对 Alpine Optoelectronics 的收购，并借此深 入硅光子芯片技能的市场竞争。⑤光迅科技已实现 10G 及以下光芯片批量供货，25G 光 芯片规模出货，目前正加大研发力度，稳步提升 25G 光芯片产品工艺。 我们认为，随着海内光模块厂商环球份额持续提升、光芯片技能不断成熟及光模块 运用领域拓宽，海内光芯片家当链有望进一步优化整合，随之迎来国产替代机遇。
（2）从低端向高端过渡：中低速率光芯片（10G 及以下）：海内厂商霸占较高市场份额，由于本钱竞争等因 素，干系市场已基本被我国光芯片产品厂商替代，海内光芯片厂商具备较强竞争力。根 据《光通信用光芯片市场调查报告 2020》，10G 及以下速率光芯片已基本实现替代，用 于接入网 PON 模块的 10G 及以下速率的光芯片已实现险些 100%的自主供应，10G DFB激光器芯片、PIN PD 探测器芯片、VCSEL 芯片均已实现完备国产化替代。源杰科技公 司公告中也指出，我国光芯片企业已基本节制 2.5G、10G 光芯片核心技能，除少数技能 门槛较高的产品型号对入口存在一定依赖外，已基本实现国产化。海内已呈现出源杰科 技、中科光芯、仕佳光子、武汉敏芯、云岭光电等企业，在部分中低速率光芯片产品的 市场中霸占了较高份额。 高速率光芯片（25G 及以上）：国产化率仍处于较低水平，海内头部厂商已先后开 展研发生产，市场参与度有待进一步提高。根据 ICC 统计，2020 年 25G 光芯片国产化 率约为 20%，25G 以上光芯片国产化率则低至 5%。随着数通市场的持续繁荣，目前国 内厂商正加速 25G 及以上光芯片的开拓节奏。近年来，海内头部厂商的高速率芯片进展 态势乐不雅观，源杰科技、光迅科技、仕佳光子、云岭光电、武汉敏芯等企业已具备 25G 及 以上部分光芯片产品生产能力。
（3）政策手段有效扶持： 国家对光电子技能家当给予了高度重视，政策方法持续聚焦光芯片及其下贱运用领 域的发展。“东数西算”计策的逐步落地，“5G 培植”的持续投入，有效推动了海内数通 和电信市场的发展，从家当链下贱为海内光芯片市场注入了强大动能，对光芯片开拓的 直接推动政策和干系哀求也持续发布，我国光芯片厂商正逐步缩小与外洋厂商的差距。 与此同时，工信部于 2022 年 6 月启动了《中国光电子器件家当技能发展路线图（2023- 2027 年）》的体例，估量未来国家政策将持续高度重视光电子技能家当，光芯片家当生 态圈有望进一步拓宽。
4.2. 干系公司梳理
4.2.1. 长光华芯：平台型激光芯片龙头，VCSEL 布局领先
长光华芯专注半导体激光芯片、器件及模块等激光行业核心元器件的研发、生产与 发卖，是半导体激光行业环球少数具备高功率激光芯片量产能力的企业之一。公司于 2018 年景立 VCSEL 奇迹部，依托 IDM 模式在海内率先建立 VCSEL 芯片 6 吋线，并于 2020 年推出 VCSEL 光芯片，建立了针对 VCSEL 及光通信芯片的完全工艺线，为客户 供应 VCSEL 芯片的技能开拓做事。当前，公司的 VCSEL 芯片产品包含 PS、TOF、SL 系列、波长涵盖 808nm、850nm、940nm，电光转换效率最高可达 60%以上。 公司营收长期坚持高速增长，18-21 年 CAGR 达到 66.9%，紧张受益于半导体激光 芯片赛道需求快速增长。VCSEL 产品营收体量尚小，2021 上半年为 189 万元，占比 1.89%。
公司综合毛利率稳定在 50%旁边，个中 VCSEL 芯片毛利率坚持在 60%以上。随着 公司在 VCSEL 芯片市场的进一步拓展及份额的提高，公司综合毛利率有望进一步提升。
4.2.2. 光迅科技：光电器件及模块巨子，家当链布局构建核心竞争力
光迅科技成立于 2001 年，2009 年在厚交所上市，成为海内首家上市的光电子器件 公司。公司于 2013 年收购丹麦光芯片公司 IPX，于 2016 年收购法国 Almae，通过持续 的并购整合和技能积累，形成了面向电信市场和数通市场的从芯片、器件、模块到子系 统等垂直集成能力。根据《证券日报》援引公司领导的说法，光迅科技目前实现了 10G 及以下速率光芯片批量供货、25G 光芯片规模出货，个中 25G VCSEL 基本可以自供， 25G DFB 约 60%可以自供。 打通“芯片-器件-模块”家当链，光迅科技营收和利润保持了长达 10 余年的稳定成 长。公司在光芯片家当链各个环节都有投入和参与，营收体量一贯保持增长态势，近年 来增速坚持在 10%旁边，2021 年营收规模达 64.9 亿元；另一方面，公司的毛利率 10 余 年来一贯保持在 20%-25%范围内，净利率则稳定在 7%旁边。公司已成为光通信行业的 环球龙头，根据 Omida 统计，截至 2021 年三季度，公司的环球市场霸占率为 7.8%，排 名位居环球第四。
4.2.3. 源杰科技：聚焦光芯片开拓，把握数通市场上行期实现快速增长
源杰科技成立于 2013 年，主营业务为光芯片的研发、设计、生产与发卖，已建立 了包含芯片设计、晶圆制造、芯片加工和测试的 IDM 全流程业务体系。 公司持续推出激光器芯片产品：①2013 年，推出 2.5G 1310nm DFB 作为第一款产 品；②2016 年，首次推出 10G DFB 激光器；③2019 年，推出无线和数据中央 25G DFBCWDM/LWDM 产品；④2020 年，推出硅光大功率 CW 激光器产品；⑤2021 年，完成 开拓 50G DFB 产品。当前，公司的紧张产品包括 2.5G、10G 和 25G 及更高速率激光器 芯片系列产品等，产品体系涵盖 2.5G 到 50G 磷化铟激光器芯片，紧张运用于光通信行 业，紧张包括光纤接入、4G/5G 移动通信、数据中央三大下贱领域，个中，25G 及以上 光芯片紧张运用于数据中央。
在中低速率及 25G 光芯片市场中，公司已形成一定的规模，在国产光芯片厂商中 具备领先上风：（1）根据 ICC 统计，2021 年公司 2.5G 及以下 DFB/FP 激光器芯片、10G DFB 激光器芯片发货量在环球市场份额的占比分别为 7%、20%（环球第一）；（2）根据 C&C 统计，2020 年在磷化铟半导体激光器芯片产品对外发卖的国产厂商中，公司收入 排名第一，个中 10G、25G激光器芯片系列产品出货量在海内同行业公司中均排名第一。
除 2020 年外，源杰科技数据中央收入与 25G 光芯片收入高度靠近，结合数据中央 对光芯片的速率哀求，可知当前公司 25G 光芯片终极运用处景为 100G 数通光模块。 数通市场上行期，公司古迹有望增厚。200G/400G 光模块前景广阔，公司 50G PAM 4 波段 DFB 激光器芯片已进入设计验证测试阶段，该产品可运用于 200G/400G 数据中 心，估量该产品的成功研发和商用推进将为公司带来新一轮的高增长。100G 光模块市 场较为成熟，短期无法完备被更高速率光模块替代，未来短期内公司仍有望通过 100G数通光模块市场得到可不雅观收入。
4.2.4. 仕佳光子：从“无源+有源”走向光电集成
仕佳光子聚焦光通信领域，采取 IDM 模式布局芯片开拓，具备有源和无源两大工艺 平台，紧张光芯片产品包括 PLC 分路器芯片系列、AWG 芯片系列、DFB 激光器芯片系 列产品。2022 年前三季度，公司实现营收 6.85 亿元，同比增长 21.2%；归母净利润 0.67 亿元，同比增长 148.1%。
（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需利用干系信息，请参阅报告原文。）
精选报告来源：【未来智库】。「链接」
