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乐动体育app在线网址:聚焦激光行业长光华芯:国产替代+激光雷达双引擎驱动高成长

发布时间:2022-08-21源自:本站作者:超级管理员阅读(4)

  乐动体育app在线网址:聚焦激光行业长光华芯:国产替代+激光雷达双引擎驱动高成长原标题:聚焦激光行业,长光华芯:国产替代+激光雷达双引擎驱动高成长

  长光华芯成立于2012年,公司聚焦于半导体激光行业,始终专注于半导体激光芯片的研发、设计及制造。

  1)完善的产品体系,如激光芯片产品横向覆盖单管芯片、VCSEL、光通信,纵向延伸至器件、模块、直接半导体激光器;

  3)先进的工艺体系,如已建成覆盖芯片设计、外延生长、晶圆处理工艺(光刻)、解理/镀膜、封装测试、光纤耦合等 IDM 全流程平台和 3 吋、6 吋量产线。

  基于此,公司在激光芯片领域已经打破国外垄断,成长为国内激光芯片龙头企业。

  王俊先生是国家重大人才工程专家、科技部评审专家,作为公司的董事、常务副总经理,研发并掌握了外延、镀膜、封装、老化测试等核心技术,领导公司实现以芯片为主的产业化,建立国内领先、国际先进、国内规模较大的高功率半导体激光芯片生产线;

  闵大勇先生是享受国务院特殊津贴专家,作为公司的董事长、总经理,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;

  廖新胜先生是国家重大人才工程专家,作为公司的董事、副总经理,早期主导创建了公司半导体激光器研发、生产基地;

  潘华东先生是国家科技部评审专家,作为公司的副总经理,主导参与了公司高性能光纤耦合模块科研平台与量产线,在光电领域拥有长达 16 年的从业经验及对半导体激光器产品与应用的深刻理解。

  其中半导体激光器也称激光二极管,是指使用半导体材料作为工作物质,采用半导体工艺实现激光输出的激光器。

  半导体激光器具有电光转换效率高、体积小、可靠性高、寿命长等优点,因此既被直接使用,亦被作为光纤激光器和固体激光器等其他激光器最理想的泵浦源,属于其核心器件及关键器件。

  半导体激光芯片是半导体激光器构成中发出激光的核心元件,其原理是半导体材料构成的增益介质在通电条件下发生受激辐射进而产生激光,实现电光转换。其中增益介质与衬底主要为掺杂 III-V 族化合物的半导体材料,如 GaAs(砷化镓)、InP(磷化铟)等。

  边发射激光芯片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,而面发射激光芯片是在芯片的上下两面镀光学膜形成谐振腔,由于光学谐振腔与衬底垂直,能够实现垂直于芯片表面发射激光。

  面发射激光芯片有低阈值电流、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,但输出功率及电光转换效率较边发射激光芯片低。

  典型的 VCSEL 结构自上而下分别是:电流注入所使用的欧姆接触、P 型的顶部分布布拉格发射镜(DBR),多量子阱有源区、N 型的底部分布布拉格发射镜以及最底部的 N 型基质。

  顶部与底部的 DBR 构成激光谐振腔,长度为数微米,与激光波长在同一数量级。

  工作时载流子被注入有源区的量子阱中,产生辐射跃迁,经过谐振腔的选模,在垂直于衬底的方向上输出圆形的激光光束。

  VCSEL 工艺高难度主要体现在 VCSEL 谐振腔短(仅几微米长),导致其单程增益长度也极短,因此就要求制作的分布布拉格反射镜(DBR)材料质量必须良好,还要求 DBR 的发射率极高(一般要求 99%以上),目前如何获得高质量的 DBR 是 VCSEL 制作过程最主要的难点。

  根据《垂直腔面发射激光器——原理、制备及测试技术》一书介绍,VCSEL 不同的结构和制造工艺决定了其具有诸多不同于 EEL 的特点,这些特点也为 VCSEL 带来了许多技术上 的优势。

  1)低阈值电流:VCSEL 仅需要亚毫安量级的阈值电流,以及在一些实际应用只需要毫瓦量级的输出功率 时,VCSEL 只需要很小的驱动电流,这大大降低了器件的功耗,并使得驱动部分的电路设计更简单容易。

  2)波长稳定性:VCSEL 激射波长随温度的变化率仅为 EEL 的 1/5,VCSEL 的激射波长由谐振腔的光学厚度决定,而材料的折射率和热膨胀系数随温度变化很小,使得温度对光学厚度的影响较小,进而波长随温度的变化较小。

  EEL 的激射波长由材料的增益谱峰值决定,而材料的增益随温度的变化较明显,因而波长随温度的变化较大。VCSEL 激射波长随温度的漂移率只有 0.07nm/K,而 EEL 为 0.2nm/K。

  3)高调制带宽:得益于 VCSEL 极小的谐振腔尺寸,可以得到较大的弛豫振荡频率,因此调制带宽较宽,调制带宽已远远大于 20GHz。

  4)光束质量:由于 VCSEL 可以反射出圆形光斑,因此,通过适当结构设计的 VCSEL 可以发出单横模光束。与 EEL 相比,这种优异的光束质量大大降低了光束耦合和光束整形系统的复杂性和成本,与光纤耦合效率高。

  5)易于制作二维集成器件:VCSEL 的一个关键优势是可以制作单片集成的二维阵列用于高功率输出,而 EEL 无法实现这一点。

  6)可大批量生产:VCSEL 的制备和封装工艺基本上与 LED 互相兼容,良品率较高。

  7)可靠性:VCSEL 不受光学灾变损伤的影响,其可靠性远高于 EEL,VCSEL 的寿命已高于107 h。

  VCSEL 最初被广泛应用于光通信领域,目前最主要应用市场是消费电子(占比达七成),未来在汽车市场(激光雷达、DMS 等)有望获得新的增长。

  VCSEL 最初主要应用于光通信领域,2017 年苹果公司在 iPhone X 中取消标志性的 Touch ID,转而采用创新的 Face ID,该技术实现了 3D 传感功能,实现该功能的核心器件便是 VCSEL,自此 VCSEL 开始大规模应用于消费电子领域,随后安卓市场也纷纷将 VCSEL 应用于其产品的深度传感系统。

  根据 Yole 数据,2021 年 VCSEL 应用市场中,消费电子占比 63.9%,为主要应用领域,其次为电信及基础设施领域,占比 34.5%,汽车和移动设备领域占比仅为 0.1%,但 Yole 预测到 2026 年汽车和移动设备领域占比将提升至 2.4%。

  VCSEL 在汽车市场的应用包括激光雷达、DMS、AR HUD、激光大灯等,在车载激光雷达市场中 VCSEL 激光雷达将凭借探测距离、人眼安全等方面优势逐步替代 EEL 激光雷达,在 DMS(驾驶员监测系统)中 VCSEL 在隐私保护、受环境光照干扰等方面显著优于 LED,因此未来随着汽车智能化不断推进, VCSEL 在汽车市场的应用将迎来新的增长。

  公司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,应用领域包括: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、直接半导体激光输出加工应用、国家战略高技术及科研、医美、激光雷达、消费电子、3D 传感等领域。

  公司产品中,单管系列、巴条系列、光通信芯片系列均属于边发射激光芯片,高效率 VCSEL 系列属于面发射激光芯片。公司成立初始专注于边发射单管芯片的研发生产,2018 年后逐 步横向拓展至面发射激光芯片领域,目前面发射激光芯片方面公司已获得量产订单。

  1)高功率单管系列产品包括单管芯片、单管器件、光纤耦合模块、直接半导体激光器。

  单管芯片只有一个发光单元,巴条芯片经过钝化、解膜后,可解理为单个发光单元的单管芯片,单管芯片主要用于工业泵浦、激光装备等。光纤耦合模块通常是由单管芯片经过光学整形合束耦合封装而成,主要用于光纤激光器、固体激光器泵浦源等。

  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,巴条器件及阵列模块是由巴条芯片封装而成。高功率巴条系列产品主要用于工业泵浦、科研、固体激光器泵浦等。

  PS 系列是小功率 VCSEL 芯片,可用于接近式传感器领域,替代传统的 LED 光源。TOF 系列是 TOF VCSEL 激光器,通过飞行时间传感技术(D-TOF、i-TOF)还原光源照射物的 3D 形状,用于辅助摄像、激光雷达等。

  SL 系列是结构光 VCSEL 激光器,通过分析照射物的反射光斑形变,计算物体距离、形状等信息,用于人脸识别等。

  光通信传输过程中,发射端将电信号转换成激光信号,然后调制激光器发出的激光束,通过光纤传递,在接收端接收到激光信号后再将其转化为电信号,经调制解调后变为信息,其中,需要光通信芯片来实现电信号和光信号之间的相互转换,光通信芯片是光电技术产品的核心,广泛应用于 5G 前传、光接入网络等场景。

  单管系列产品方面,公司的主要客户是锐科激光、创鑫激光,二者均为光纤激光器行业头部企业,2021 年中国光纤激光器市场中,锐科激光占据 27.3%份额,创鑫激光占据 18.3% 份额,二者在国产厂商中排名分列第一、二位。

  VCSEL 系列产品方面,公司的主要客户是战略股东以及知名激光雷达厂商。光通信芯片方面,公司的主要客户是战略股东。综合来看,公司各系列产品面向客户均是相关领域知名厂商,稳定的头部客户有助于公司在行业内保持持续竞争力。

  公司营业收入及利润保持高增长态势。收入端,2018-2021年公司营业收入从 0.92 亿元增长至 4.29 亿元,CAGR 达 66.82%。

  分产品看,单管系列产品占主营业务收入的比重始终在 70%以上,是公司主营业务收入最主 要的组成部分,2018-2021 年 CAGR 达 71.26%。

  2018年以来,中美贸易摩擦升级,使得国内半导体产业链企业客观上减少了对外资企业半导体激光芯片的采购,并在主观上培养国内的芯片供应商。因此公司的客户数量及单个客户销售量均呈现上升趋势,进而使得公司营业收入增长较快;

  公司在半导体激光芯片领域地位突出,是唯一的 IDM 厂商,产品在技术参数、运行质量、工作可靠性等方面具有优势,部分客户逐年增加了对公司产品的采购,带动了营业收入增长,如 2021 年上半年,创鑫激光向公司采购金额 5084 万元,较 2020 年全年增长 26%,锐科 激光向公司采购金额 2743 万元,较 2020 年全年增长 365%。

  利润端,2019 年公司归母净利润为负主要系股份支付费用较大所致(2019 年股份支付费用 1.33 亿元),2020 年公司归母净利润实现扭亏为盈,2021 年归母净利润大幅增至 1.15 亿元,同比增长 3.4 倍。

  2018-2022Q1 公司综合毛利率分别为 30.97%、36.03%、31.35%、52.82%、50.19%,总体呈上升趋势,2021 年毛利率大幅上升原因主要系一方面单管系列产品毛利率提升(高毛利的单管芯片收入占比提高所致),另一方面高毛利率的巴条系列产品收入占比上升(从 2020 年的 10.37%提升至 2021 的 12.97%)。

  分产品看,巴条系列产品毛利率最高,2019 年后其稳定在 70% 以上水平。VCSEL 系列产品毛利率次之,在 60%以上。

  单管系列产品毛利率最低,但 2021H1 仍保持 45%的高水平,进一步拆分,单管系列产品主要由单管芯片和光纤耦合模块构成,其中单管芯片2021H1毛利率为67.58%,光纤耦合模块 2021H1 毛利率为 15.96%,故除光纤耦合模块外,公司多数产品毛利率维持较高水平,公司盈利能力突出。

  此外,随着公司营业收入持续高增长,费用占比有所下滑,使得公司净利率有所提升,2021 年后维持在 25%左右。

  公司无实际控制人,员工持股比例达 4%以上,覆盖员工人数占公司总人数 20%以上。

  第一大股东华丰投资持有公司24.51%的股权,持股比例未超过 30%,对股东大会不形成控制。第二大股东苏州英镭持股19.76%,为公司核心管理团队持股平台,其合伙人包括王俊、廖新胜、闵大勇、潘华东,出资比例分别为50.40%、25.80%、13.38%、10.42%。其他股东中苏州芯诚和苏州芯同为员工持股平台,合计持有公司4.08%的股权,涉及员工人数71 人,占公司总人数比例超 20%。

  公司第三大股东长光集团持有公司 8.72%的股权,其是中科院长光所全资的事业单位资产管理公司。哈勃投资是华为旗下主要的投资机构,根据招股书介绍,哈勃投资因供应安全战略需要,以战略投资者身份增资入股,截至招股书披露日,持有公司 4.98%股权。

  激光器是产生激光的核心装置,主要是由泵浦源、增益介质、谐振腔等光学器件材料组成。激光器的核心原理是利用泵浦源激励增益介质发生粒子数反转进而使其受激辐射产生光并通过谐振腔对光进行调整输出形成激光。

  在激光器构成中,泵浦源的作用是激励增益介质发生并维持粒子数反转,激励的方式由增益介质的特性决定,一般包括电激励、光学激励、化学激励和核能激励等,泵浦源激励的过程即是激光器吸收能量的过程,而增益介质发生粒子数反转后输出激光的过程是释放能量的过程,因此泵浦源激励方式即是激光器能量转换方式;

  增益介质的作用是吸收泵浦源的能量发生受激辐射产生激光,增益介质可以是固体、气体、半导体和液体等,其特点是具有合适的能级结构和跃迁特性;

  谐振腔通常是由两块反射镜组成,主要用来使受激辐射光子在腔内多次反射形成相干的持续振荡,并对腔内往返振荡光束的方向和频率进行限制,以保证输出激光具有一定的单向性和单色性。

  (1)按照增益介质种类分类,激光器可以分为气体激光器、液体激光器、固态激光器,其中固态激光器又可分为固体激光器、光纤激光器、半导体激光器等。

  a)气体激光器:增益介质是气体的激光器,一般通过放电得到激发,常见的气体激光器有氦氖激光器、CO2 激光器、准分子激光器;

  b)液体激光器:所采用的增益介质主要包括两类,一类是有机荧光染料溶液,另一类是含有稀土金属离子的无机化合物溶液,其中金属离子(如 Nd)起工作粒子作用,而无机化合物液体(如 SeOCl2)则起基质的作用;

  c)固体激光器:增益介质一般是晶体或玻璃,一般由半导体激光器阵列光照泵浦得到激发,包括最常用的固体激光器 Nd:YAG 激光器(掺钕钇铝石榴石)、增益介质为 Yb:YAG(掺镱钇铝石榴石)的碟片激光器(适用于高功率输出)等,固体激光器具有峰值功率高、热效应小、加工精度高的特点,一般主要用于薄性、脆性材料和非金属材料的精细微加工领域;

  d)半导体激光器:也称激光二极管,增益介质一般是砷化镓(GaAs)、硫化镉(CdS)、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS) 等等材料制成的半导体面结型二极管,应用较广的是性能较好的具有双异质结构的 GaAs 二极管激光器;

  e)光纤激光器:增益介质为掺杂稀土元素的玻璃光纤,属于固态激光器的一种,具有输出激光束质量好、能量密度高、电光转换效率高、使用方便、可加工材料范围广、综合运行成本低等诸多优势,被广泛应用于宏观加工领域的金属材料切割、焊接、钻孔、烧结等,在工业应用中占主要地位,根据 Laser Focus World,2020 年全球工业激光器销售收入中光纤激光器占比达 52.7%;根据《2021中国激光产业发展报告》,2020 年中国工业激光器市场规模中光纤激光器占比达 67%。

  (2)按照泵浦方式分类,激光器可以分为光泵浦激光器、电泵浦激光器、化学泵浦激光器、热泵浦激光器、核泵浦激光器等。

  由于增益介质的特性不同,其发生粒子数反转的条件也不同,因此需要用不同的方式泵浦。 几乎全部的固体激光器、光纤激光器均采用光泵浦;大部分气体激光器及一般常见的半导体激光器均采用电泵浦;一些特殊的激光器采用化学或核泵浦。固体激光器、光纤激光器通常用半导体激光器作泵浦源。

  (3)按照输出激光波长分类,激光器可以分为红外激光器、可见光激光器、紫外激光器。不同结构的物质吸收的光波长范围不同,因此不同材料或不同场景下的激光加工需要不同波长的激光器。

  a)红外激光器主要应用于“热加工”,将材料表面的物质加热并使其汽化(蒸发),以除去 材料;

  b)在薄膜非金属材料加工,半导体晶圆切割,有机玻璃切割、钻孔、打标等领域,高能量的紫外光子直接破坏非金属材料表面的分子键,使分子脱离物体,这种方式不会产生高热量反应,因此通常被称为“冷加工”,紫外激光器在微加工领域具有不可替代的优势。

  由于紫外光子能量大,难以通过外激励源激励产生一定高功率的连续紫外激光,故紫外激光一般是应用晶体材料非线性效应变频方法产生,因此目前广泛应用工业领域的紫外激光器主要是固体紫外激光器。

  (4)按照运转方式分类,激光器可分为连续激光器、脉冲激光器,其中脉冲激光器按脉宽又可以分为毫秒激光器、微秒激光器、纳秒激光器、皮秒激光器、飞秒激光器等。

  a)连续激光器:工作特点是激光输出可以在一段较长的时间范围内以连续方式持续进行,大部分光纤激光器和以连续电激励方式工作的气体激光器及半导体激光器均属于此类,连续激光器工作稳定、热效应高,适合于金属材料的连续高速切割、焊接,以及表面热处理、激光熔覆、激光快速成形等宏观加工;随着输出功率的逐渐增加,对诸如钛合金、钨合金、特种钢材等高强度、高硬度材料的加工速度和加工质量越来越高;

  b)脉冲激光器:主要特点是峰值功率高、热效应少、可控性好、光束精细发散小,适合于打标、钻孔、硅片及玻璃划片、精密加工等领域。对于不同脉宽的脉冲激光器而言,脉冲时间越短,单一脉冲能量越高,加工速度越快;波长越短,作用半径越小,加工精度可以越高。

  (5)按照输出功率分类,可将光纤激光器分为小功率(1kW)、中功率(1kW-3kW)、高功率(3kW),对于固体激光器,一般将 10W 以下的归类为低功率,10W 以上为中高功率。

  目前绝大多数厂商均使用多传感器融合技术,即通过不同种类的传感器遍布车身,实现 360 度无死角和远中近扫描,获取海量数据,融合分析后形成驾驶决策辅助驾驶员或控制汽车。

  激光雷达兼具测距远、角度分辨率优的特点,可显著提升自动驾驶系统可靠性,被众多车厂、Tier1 认为是 L3 及以上自动驾驶必备的传感器。

  激光雷达单车搭载量将随自动驾驶等级上升,Yole 预计 L3 等级汽车至少需要 1 台激光雷达,L4 和 L5 则分别需要 2 台和 4 台。

  中国:高工智能产业研究院监测,2018 年乘用车新车中 L1 级别渗透率约 14%,L2 仅 5%左右,而 IDC 最新报告显示国内市场自动驾驶渗透率提升迅速,2022Q1 L2 级自动驾驶在乘用车市场的新车渗透率已达 23.2%。《智能网联汽车技术路线 版)》对我国自动驾驶长期发展作出指引,2025 年 L2 和 L3 超过 50%;2030 年 L2 和 L3 超过 70%,L4 达到 20%。

  Velodyne 最早推出的车载激光雷达售价高达数万美元(HDL-64 售价约 7.5 万美元),Innoviz 曾预计激光雷达均价有望在 2025 年降至 1000 美元,2030 年降至 500 美元。

  从产业近期的变化来看,激光雷达厂商尤其是国内厂商的降本幅度明显,例如 Livox HAP 激光雷达的样件采购价已接近 1000 美元(7999 元),上量采购应当更低。

  结合产业动向,可以预期激光雷达单价有望在 2025 年降至 500 美元,2030 年降至 300 美元,价格下沉将进一步推动激光雷达渗透率提升。

  预计 2025 年全球车载激光雷达市场规模达 80 亿美元,中国市场规模达 23 亿美元。参考《智能网联汽车技术路线 版)》和 Yole 对国内外自动驾驶渗透率的预测,以及激光雷达降价的趋势,对乘用车激光雷达市场进行测算。

  出货量方面,预计 2025 年全球市场出货量有望达到 1598 万台,2030 年增至 9230 万台;中国市场 2025 年出货量有望达到 450 万台,2030 年增至 2700 万台。

  市场规模方面,预计 2025 年全球达到 80 亿美元,2030 年增至 277 亿美元。中国有望在 2025 年达到 23 亿美元,2030 年增至 81 亿美元。

  激光发射端与激光雷达的成本、探测性能及可靠性都息息相关。为了实现高线束的扫描,一颗激光雷达内往往需要配备数颗分立激光器或者集成的激光器阵列。

  根据 CIOE 数据,目前激光雷达 BOM 组成中,激光发射模块占 30%。进入纯固态阶段后,激光雷达不需要单独的扫描部件,激光器成本占比有望进一步上升,同时在其上形成的技术壁垒将成为各厂商的核心优势。

  目前,多家头部激光雷达厂商已开启上游激光器技术布局,以加强核心技术积累。

  车载激光雷达激光器技术路线包含 EEL(边发射激光器)、VCSEL(垂直腔面发射器)和光纤激光器。按照增益介质的不同,激光器可以分为气体激光器、固态激光器、光纤激光器、半导体激光器(激光二极管)和液体激光器五大类。

  EEL 与 VCSEL 均属于半导体激光器,光纤激光器主要用半导体激光器做泵浦源。EEL 功率密度高适合远距探测;VCSEL 易于集成降本,未来有望替代 EEL。

  EEL 具有功率密度高的性能优势,但其发光面位于半导体晶圆的侧面,使用过程中需要进行切割、翻转、镀膜、再切割的工艺步骤,极其依赖产线工人的手工装调技术,生产成本高且一致性难以保障。

  此外 EEL 只有切割晶圆后才能完全产生激光,在生产过程中无法进行测试。VCSEL 的发光面与半导体晶圆平行,具有面上发光的特性,发射光束窄且圆,所形成的激光器阵列易于与平面化的电路芯片键合,在精度层面由半导体加工设备保障,且易于和面上工艺的硅材料微型透镜进行整合,提升光束质量。

  近年来国内外多家 VCSEL 激光器公司纷纷开发了多层结 VCSEL 激光 器,将其发光功率密度提升了 5~10 倍,这为应用 VCSEL 开发长距激光雷达提供了可能。

  VCSEL 能耗比光纤激光器更小,对于以电池作为能源的自动驾驶车辆吸引力更强。

  VCSEL 由于是半导体激光器,其电光转换效率相比光纤激光器更高,因此激光雷达采用 VCSEL 的技术路线比采用光纤激光器的技术路线更为省电。因此,对于以电池作为主要能源的自动驾驶车辆,VCSEL 激光雷达能耗优势更大,但光纤激光器的优势在于其波长范围(1550nm)对人眼更安全。

  细分应用领域来看,消费电子领域 VCSEL 市场规模将从 2021 年的约 8 亿美元增长至2026 年的 17 亿美元,CAGR 为 16.4%,高于整个 VCSEL 行业增速;通信基础设施、工业领域不是未来 VCSEL 主要的增长方向,因此 CAGR 仅为 5.6%、6.3%;医疗、国防领域尽管增速较快,但整体规模较小,预计 2026 年占整个 VCSEL 行业比例均不超过 0.5%;汽车领域是未来 VCSEL 应用增速最快的方向,预计市场规模将从 2021 年的 110 万美元增至 2026 年的 5700 万美元,CAGR 高达 121.9%。(报告来源:远瞻智库)

  从整个半导体激光行业来看,美国和欧洲起步较早,技术上具备领先优势,半导体激光芯片及器件厂商仍以国外企业为主,主要是贰陆集团(Ⅱ-Ⅵ)、朗美通(Lumentum)、IPG、恩耐(nLight)等国际巨头,上述企业同时从事下游的广泛业务,综合实力相对较强。国内厂商主要有长光华芯、武汉锐晶、华光光电、纵慧芯光等。

  国外企业恩耐、IPG 自产芯片仅用于生产自身下游产品,不对外销售;武汉锐晶是锐科激光关联方,其生产的激光芯片主要向锐科激光销售。

  根据长光华芯招股书估算,2020年长光华芯在全球市场的占有率为3.88%,在国内市场的占有率为13.41%,武汉锐晶在全球市场的占有率为2.15%,在国内市场的占有率为7.43%。长光华芯在国内市场占有率第一,居于国内领先位置。

  但放眼全球,一方面,与国际企业贰陆集团、朗美通在全球范围内相比,长光华芯等国内厂商收入体量较小,反应其综合实力仍有较大空间提升,但从长光华芯收入占主要三家企业合计营收比例来看,长光华芯在全球市场占有率逐年稳步提高;另一方面,在中国市场上与国际企业对比,长光华芯等国内厂商开始逐步占有一定市场份额,在国产替代的大背景下未来有望优先在国内市场实现较大增长。

  从产品性能指标来看,长光华芯的高功率单管芯片性能指标已经接近世界领先企业水平。915nm、976nm(975nm)波长的单管芯片主要用于下游光纤激光器的制造,而光纤激光器占工业激光器市场规模的比重较高,因此,这两种波长的单管芯片下游需求较大,是半导体激光行业的主流产品。

  激光芯片在一定的条宽范围下,功率及电光转换效率越高,波长种类越多,反映出技术水平越高,下游应用越广泛。

  根据公司招股书提供数据,其高功率单管芯片在 190-230μm 的条宽范围内,公司目前高功率单管芯片输出功率可达到 30W,电光转换效率可达 63%,技术处于世界领先水平。

  国产替代背景叠加公司产品竞争力不断提升促使市场需求迅速增长,但此前公司产能受限,市占率提升受到制约,随着公司在科创板顺利上市,部分募集资金用于新建 6 吋线 月,据公司公开披露,新扩 6 吋生产线产能已经完成爬坡,产能已达到 500 万颗/月。

  VCSEL 市场目前仍是国外企业占主导,国内厂商纵慧芯光、长光华芯等已经掌握 VCSEL 制造工艺技术并实现量产,正逐步追赶国际先进水平。

  Yole 将 VCSEL 市场描述为“由两个巨头领导”,这是因为根据 Yole 数据,2019年朗美通和贰陆集团两家公司占据全球市场 68%的市场份额,而到2020年这一数值增长到 80%,其中贰 陆集团 2019 年和2020年收入增速分别为 92%、62%,均高于朗美通(2019年 35%,2020 年 19%),贰陆集团收入迅速赶上朗美通得益于苹果和 Finisar 之前强大的供应关系,而 Finisar 于2019年被贰陆集团收购。

  另据 Semiconductor 数据,2019 年全球 VCSEL 市场中,美国厂商合计占比 72%,居于绝对主导地位,欧洲厂商合计占比 20%,国产厂商仅纵慧芯光上榜,市占率为 2%,纵慧芯光是华为 Mate 30 Pro 中 VCSEL 的主要供应商。

  在激光雷达领域,VCSEL 易于集成降本,且能耗更低,未来有望替代 EEL 及光纤激光器。VCSEL 相比 EEL 具有阈值电流低、更易二维集成、成本低、尺寸小、温飘小等优点,其功率较低的不足目前已经通过采用多结的方式克服,此外 VCSEL 作为半导体激光器,其比光纤激光器电光转换效率更高,故能耗更低。因此,未来 VCSEL 有望取代 EEL 及光纤激光器,成为激光雷达的主流激光器。

  2021年后,多款车型采用激光雷达作为自动(辅助)驾驶系统的传感器之一,截止2022年 7月,已发布的搭载激光雷达的车型中,国产车型过半,且多采用国产激光雷达厂商(华为、禾赛、速腾等)作为激光雷达供应商。

  未来随着中国市场更多自动驾驶车型的落地验证,国产厂商在自动驾驶及激光雷达领域有望引领全球,而激光雷达 VCSEL 芯片的国产供应商将势必受益其中。

  与国内其他 VCSEL 厂商相比,公司最大的优势在于其是唯一一家覆盖芯片设计、制造、封测等全流程的 IDM 公司,其他厂商多仅专注于设计,公司凭借 IDM 属性在供应链安全、产品成本、迭代速率、定制化满足能力等方面均具有显著优势,故未来随着激光雷达市场爆发,公司 VCSEL 系列产品收入将迎来较快增长。

  长光华芯专注于高功率半导体激光芯片的研发设计制造及销售,技术和人才资源积累深厚,产品已进入各领域头部客户,未来有望受益于“国产替代+激光雷达”双引擎驱动。

  公司聚焦于半导体激光行业,主营高功率半导体激光芯片,是国内唯一一家 IDM 的激光芯片公司。公司产品主要分为边发射(EEL)和面发射(VCSEL)两大类,目前边发射产品贡献绝大部分收入,在国内市占率约 10%-20%,此前公司满产满销,产能相对不足。

  公司为满足国产替代背景下的激光芯片国产化需求,2022年上市后即新增 6 吋产线 月公司已完成新增产能释放,未来市占率有望进一步提升;公司面发射产品目前主要用于消费电子和车载激光雷达,公司面发射产品在消费电子领域已成为战略股东的主要供应商,在车载激光雷达领域已与国内头部厂商建立合作,随着激光雷达市场爆发,公司面发射产品收入有望迎来较大增长。

  公司产品处于激光行业产业链上游,其需求直接受到下游工业激光器、激光加工设备、激光雷达及消费电子等市场发展态势的影响。

  如果疫情反弹超预期,引起未来宏观经济发生剧烈波动,导致工业激光器等终端市场需求下降,或者激光雷达、消费电子需求下滑、应用场景不成熟等因素导致无人驾驶、人脸识别等技术应用不及预期,将对公司的业务发展和经营业绩造成不利影响。

  近年来,在产业政策和地方政府的推动下,国内半导体激光行业呈现出较快的发展态势,市场参与者数量不断增加。与此同时,国外企业也日益重视国内市场。在国际企业和国内新进入者的双重竞争压力下,公司面临市场竞争加剧的风险。如竞争对手采用低价竞争等策略激化市场竞争形势,可能对公司产品的销售收入和利润率产生一定负面影响。

  若未来市场竞争激烈或公司采取价格策略,则毛利率存在波动降低风险,若毛利率降低为 45%、45%、45%,则公司归母净利润也将预计降低为 1.60 亿元、2.74 亿元、3.73 亿元,可能对公司利润造成不利影响。

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