【中泰电子】长光华芯深度：半导体激光芯片第一股，引领国产光子应用新时代

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 报告摘要

成立近十载，聚焦高功率半导体激光芯片国产替代。自2012年成立，公司始终专注于半导体激光行业，目前公司已建成3 寸、6 寸半导体激光芯片量产线，同时拥有一套完整从外延生长、晶圆制造，到封装测试、可靠性验证的专业设备，主要产品性能指标与国外先进水平同步，打破国外技术封锁。同时，公司以苏州半导体激光创新研究院为“平台”，以高功率半导体激光芯片为“支点”，“横向扩展”至VCSEL芯片及光通信芯片，“纵向延伸”至激光器件、模块及直接半导体激光器等产品，不断增强规模与竞争优势。2021年公司实现营收4.3亿元，2018-21年的CAGR达66.8%，22Q1实现1.1亿元，同比+43.6%；2021年归母净利润达1.2亿元，同比+341%，22Q1达0.3亿元，同比+45.7%。随着规模效应显现，加上高功率巴条芯片和VCSEL芯片等高毛利产品营收占比提升，盈利能力亦持续增强，2021年毛利率达到52.8%，同比+21.5pct，净利率达到26.9%，同比+16.3pct；22Q1毛利率50.2%，净利率24.7%，同比基本持平。

国产半导体激光芯片第一股，高功率半导体激光芯片国内市占率第一。高功率半导体激光器在效率、可靠性、成本、尺寸等各方面都具有明显优势，主要作为固体和光纤激光器的泵浦源进行应用，也可直接应用于焊接、激光剥离和退火、激光雷达等领域。据Strategies Unlimited预测，2019-2025年全球高功率半导体激光器的市场规模将从16.4亿美元增长至28.2亿美元，CAGR达到9.4%。目前我国已突破激光器大部分器件制造技术，但高功率半导体激光芯片等核心器件仍依赖进口。公司已实现最大输出功率达 30w的单管芯片商业化应用，打破国外技术封锁，在国内高功率半导体激光芯片的市场占有率达13.4%，在全球市场的占有率约为3.9%，市占率位居国内第一。为满足客户国产替代需求，公司投资5亿元建设苏州半导体激光创新研究院扩建产能，建成后半导体激光芯片及模块产能将提升5-10倍，大幅提升规模竞争力。

拓展VCSEL芯片和光通信芯片，打造未来新增长点。为进一步扩大业务规模和增强产品竞争力，公司将产品线扩展至VCSEL芯片和光通信芯片。其中，VCSEL芯片主要面向激光雷达和3D传感应用，公司于2018年成立VCSEL事业部并开始建立6寸生产线，成为国内少数具备VCSEL芯片量产制造能力的厂商，2021年已实现部分高效率VCSEL订单落地并量产交付。光通信芯片是光器件的核心元件，公司已建立了包含外延生长、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产线，具备光通信芯片的量产制造能力。随着智能驾驶对激光雷达搭载需求的提升、3D传感在消费电子领域的应用增多以及数据中心对光通信基础设施的推动，公司凭借在半导体激光芯片制造领域的技术优势，逐渐导入新客户、新市场，有望将VCSEL芯片和光通信芯片打造成未来新的增长点。

投资建议

预计2022-24年公司实现归母净利润1.9/2.7/4.0亿元，对应PE分别为65/45/30倍，2022年可比公司平均PE为47倍，考虑到公司在国内高功率半导体激光芯片行业的稀缺性，以及切入VCSEL芯片和光通信芯片带来的长期增长潜力，首次覆盖，给予“买入”投资评级。

风险提示

技术迭代升级不及预期；订单交付进度不及预期；研究报告使用的公开资料可能存在信息滞后或更新不及时的风险；市场需求/规模测算不及预期风险等。

盈利预测与财务指标

目录

1. 国产半导体激光芯片第一股，逐渐打破国外技术垄断

2. 技术创新推动高功率半导体激光芯片国产替代，产能扩充满足下游客户需求     

3. 面向激光雷达和3D 传感布局VCSEL 芯片，打造未来新增长点

3.1 智能驾驶迎来风口，激光雷达乘风而起

3.2 3D传感成为手机功能升级重要方向，VCSEL应用优势明显

4. 布局光通信芯片，进一步拓宽产品应用

5. 盈利预测与投资建议

6. 风险提示

01

国产半导体激光芯片第一股，

逐渐打破国外技术垄断

聚焦半导体激光行业近十年，成为全球少数具备高功率半导体激光芯片量产能力的企业之一。公司成立于2012年，始终专注于半导体激光芯片的研发、设计及制造，形成了由半导体激光芯片、器件、模块和直接半导体激光器构成的四大类、多系列产品矩阵，实现在半导体激光行业的垂直化布局。2021年，公司成功实现30W高功率半导体单管芯片的量产，波长范围覆盖 808-1064nm，电光转换效率达到60%-65%，技术水平与国际先进水平同步，成功导入锐科激光、创鑫激光和大族激光等下游主流客户，基本实现高功率激光芯片的国产替代。目前公司已建成 3 寸、6 寸半导体激光芯片量产线，同时拥有一套完整从外延生长、晶圆制造，到封装测试、可靠性验证的专业设备，并突破晶体外延生长、晶圆工艺处理等关键核心技术及工艺，芯片功率、效率等重要指标达到国际先进水平。

半导体激光器引领光子时代，激光芯片是其核心元件。半导体激光芯片以半导体材料为增益介质，通过电激励的方式实现谐振放大选模输出激光，从而完成电光转换。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。

1）按制造工艺不同，激光芯片可分为边发射（EEL）和面发射（VCSEL）激光芯片：a）EEL激光芯片在芯片两侧镀光学膜形成谐振腔，激光沿平行于衬底表面发射；b）VCSEL激光芯片在芯片上下面镀光学膜形成谐振腔，激光沿垂直于芯片表面发射。VCSEL激光芯片具备易二维集成、制造成本低等优点，但输出功率和电光效率相比EEL较低，产业应用仍处于不断完善的阶段。

2）按发光单元数量，激光芯片可分为单管芯片和巴条芯片：a）单管芯片只有一个发光单元；b）巴条芯片由多个发光单元并成直线排列，经过钝化、镀膜后，可解理为单个发光单元的单管芯片。

公司持续专注半导体激光行业，秉承“一平台、一支点、横向扩展、纵向延伸”发展战略。公司以苏州半导体激光创新研究院为“平台”，打造可持续的研发创新能力，将高功率半导体激光芯片作为“支点”产品，同时“横向扩展”至VCSEL芯片及光通信芯片，将应用领域拓展至消费电子、激光雷达、网络通信等领域，“纵向延伸”至激光器件、模块及直接半导体激光器等产品，不断提升综合竞争能力。其中，高功率半导体激光芯片和光通信芯片属于边发射激光芯片，VCSEL芯片属于面发射激光芯片。

高功率单管系列产品为公司主要收入来源，营收占比超过80%。2018-2021年，高功率单管系列产品的收入从0.7亿元增长至3.6亿元，CAGR达到71.3%，2021年营收占比达到84%；高功率巴条系列产品的收入从0.2亿元增长至0.6亿元，CAGR达到42.4%，2021年营收占比达到13%。VCSEL芯片自2020年开始产生收入，2021年达到820万元，同比+140.5%，营收占比约为2%。从盈利能力来看，2021年高功率巴条系列产品的毛利率为72.9%，VCSEL芯片的毛利率为67.3%，远高于高功率单管系列产品的25.8%。随着高功率巴条系列产品和VCSEL芯片产品的收入占比提升，公司的毛利率具备较大提升空间。

整体营收规模快速扩大，盈利能力明显抬升。公司具备超高功率边发射激光器芯片和VCSEL芯片的量产制造能力，在高功率半导体激光芯片领域的国产替代过程中具备稀缺性优势，自2018年起营收规模开始快速扩大。2018年公司营收规模达到0.9亿元，同比+193%；之后保持快速增长趋势，2021年实现营收4.3亿元，2018-21年的CAGR为66.8%。同时，由于前期研发投入过多导致公司2018-19年处于亏损状态，随着高毛利的高功率巴条系列产品和VCSEL芯片产品量产，加上2018年以来芯片生产良率不断提升，2018-20年的良率复合增长率达到33.4%，从而抬高公司整体盈利能力。2020年公司实现扭亏为盈，归母净利润达到0.3亿元，2021年进一步达到1.2亿元，同比+341%。对应2021年毛利率达到52.8%，同比+21.5pct；净利率达到26.9%，同比+16.3pct。

持续投入研发保持技术优势，期间费用率随着营收规模扩大而下降。随着公司整体营收的持续扩大，规模效应显现，期间费用率呈逐年下降趋势，销售、管理、研发和财务费用率合计从2018年的59.9%下降至2021年的31.4%。其中，2019年公司管理费用率高达103.3%，主要是因为在2019年实施股权激励计划，确认股份支付金额1.3亿元，若剔除股份支付影响，2019年管理费用率仅为7.4%。此外，公司仍处于快速发展期，围绕半导体激光芯片、器件及模块等产品加大研发投入，同时自2018H2起增大自研和改造设备投入，2018-2021年研发费用从0.37亿元增长至0.86亿元，CAGR为32.2%。

主要产品性能指标与国外先进水平同步，打破国外技术封锁。公司研发重心覆盖半导体激光行业最核心领域，包括器件设计及外延生长技术、FAB 晶圆工艺技术、腔面钝化处理技术以及高亮度合束及光纤耦合技术等。相比其他竞争对手，公司目前商业化单管芯片输出功率达到 30W，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，VCSEL 芯片的最高转换效率达60%以上，产品性能指标与国外先进水平同步，打破国外技术封锁，在性能、功耗、成本等各方面均具备国内领先优势。

获华为哈勃投资入股，核心管理层拥有多年技术研发和运营管理经验，通过苏州英镭持有公司约15%股权。公司董事长兼总经理闵大勇先生为高级工程师、享受国务院特殊津贴专家，先后在华工科技、锐科激光、华日精密等公司担任重要管理职位；首席技术官兼常务副总经理王俊先生拥有丰富的专业背景，先后在SL-Industries,Inc.、Spectra-Physics,Inc.、Lasertel Inc.、nLIGHT,Inc.、Mighty Lift, Inc.等公司的主要技术岗位任职，是国家重大人才工程专家。苏州英镭为公司核心管理层持股平台，上市后闵大勇、王俊、廖新胜、潘华东先生通过苏州英镭持有公司14.8%的股权。苏州芯诚、苏州芯同是公司骨干员工持股平台，上市后分别持有公司1.59%和1.47%的股权。借助员工持股平台，公司绑定核心技术与管理人才，维持长期竞争优势，同时华为旗下的哈勃投资通过增资入股持有公司3.74%的股权，助力公司发展。

02

技术创新推动高功率半导体激光芯片国产替代，

产能扩充满足下游客户需求

激光器是激光设备最核心部件，其性能决定激光设备输出光束的质量和功率，居于激光产业链的核心中枢位置。激光器利用受激辐射原理产生可见光或不可见光，主要包括光学系统、电源系统、控制系统和机械机构四大部分，其中光学系统最为关键。光学系统主要由泵浦源（激励源）、增益介质（工作物质）和谐振腔等光学器件材料组成，增益介质通过吸收泵浦源产生的能量产生光子，并在光学谐振腔内不断反射、放大，最终形成输出激光束。目前国内厂商已突破激光器大部分器件制造技术，但高功率半导体激光芯片等核心器件仍依赖进口，实现高功率半导体激光芯片的国产替代，有助于进一步提高国内激光器厂商的国际竞争力。

激光器种类多样，下游应用领域众多。按照增益介质、输出波长、运转方式、泵浦方式的不同，激光器具备多种不同的分类，固体激光器由于稳定性好、功率较高、维护成本低，目前应用最广泛、市场占有率最高。固体激光器中的半导体激光器可直接应用于下游领域，也可以作为固体激光器（以晶体为增益介质）、光纤激光器等其他激光器的核心泵浦光源。激光器可广泛用于工业加工装备、激光雷达、光通信、医疗美容等下游应用行业，其中材料加工与光刻市场的应用占比最高，2020年达到39.3%。

全球激光器市场规模持续扩大，半导体激光器占比约为43%。据Laser Focus World统计，2015-2021年全球激光器的总收入从97.1亿美元增长至184.8亿美元，整体保持稳定增长。半导体激光器具有电光转换效率高、体积小、寿命长、低能耗等优点，随着智能化设备以及医疗美容等新兴应用领域的持续拓展，半导体激光器的直接应用和作为泵浦源的应用规模持续增长，2015-2021年的市场规模从41.8亿美元增长至79.5亿美元，CAGR达到11.3%，对应2021年在全球激光器市场的规模占比为43%。 

半导体激光器应用功率不断提升，高功率半导体激光器应用市场持续扩容。半导体激光器可以分为低功率半导体激光器（输出功率≤1W）和高功率半导体激光器（输出功率>1W）。高功率半导体激光器在效率、可靠性、成本、尺寸等各方面都具有明显优势，但由于光束质量较差，主要作为固体和光纤激光器的泵浦源进行应用，通过微光学透镜进行整形，也可直接应用于焊接、激光剥离和退火、激光雷达等领域。据Strategies Unlimited预测，2019-2025年全球高功率半导体激光器的市场规模将从16.4亿美元增长至28.2亿美元，CAGR达到9.4%。其中，直接应用类器件/系统的市场规模将从7.7亿美元增长至12.7亿美元，CAGR为8.7%；用于固体激光器泵浦源的市场规模将从4.3亿美元增长至7.3亿美元，CAGR为9.1%；用于光纤激光器核心器件的市场规模将从4.4亿美元增长至8.3亿美元，CAGR为11.0%。

我国在中小功率激光器领域已逐步实现进口替代，未来高功率激光器将成为主要替代方向。以激光器应用最为广泛的光纤激光器为例，2013-2020年国产小功率光纤激光器（小于100W）的出货量从1.3 万台增长至13 万台，基本已完全实现国产替代；国产中功率光纤激光器（≤1.5kw）的出货量从200台增长至超过1.7万台，国产化率从16.7%提高至60%以上，正逐步实现国产化；国产高功率光纤激光器（＞1.5kw）的出货量从5台增长至3800台，国产化率从0.8%提高至57.6%。我国在高功率激光器的出货量主要集中在3-6kw产品段，万瓦级激光器的国产化率仍然较低，随着光纤激光器的应用功率持续提升，国内厂商将逐渐进入万瓦级激光器市场的竞争中。

公司立足上游高功率半导体激光芯片，向下延伸至激光器件、模块以及直接半导体激光器等产品，助力高功率半导体激光器国产替代。美国、德国等海外企业在中游激光器领域占据主导优势，伴随下游应用需求的增加和技术持续突破，目前我国在激光器领域正在实现快速替代。而半导体激光芯片是中游各类激光器的核心泵浦光源，但我国在高功率半导体激光芯片等核心器件方面仍依赖进口。公司位于激光器产业链上游，聚焦国内稀缺的半导体激光芯片，逐渐打破海外厂商垄断，并纵向延伸至激光器件、模块，以及性能突出、光电转化效率高的中游直接半导体激光器，助力国内高功率半导体激光器的国产替代。

激光芯片功率不断提升，公司已实现30w半导体激光单管芯片商业化。中科院长光所指出，2015年单管芯片输出功率在实验室水平下可以达到29.5w，为半导体激光芯片功率的进一步提升指明了方向。目前，公司最大输出功率可达 30w的单管芯片已实现商业化，产品性能指标与国外先进水平同步，打破了国外在高功率半导体激光芯片的技术封锁，逐步实现了半导体激光芯片的国产化。

公司产品供应国内下游主流激光器厂商，在国内高功率半导体激光芯片的市场占有率第一。公司主要客户包括飞博激光、创鑫激光、锐科激光、大族激光和光惠激光等国内知名激光器厂商，21H1来自前五大客户的营收占比达到82.3%，客户集中度较高。2020年，公司主要客户锐科激光和创鑫激光在国内光纤激光器的市场份额分别为25%和17%，分别位居第二和第三。目前，国内具备高功率半导体激光芯片量产能力的公司较少，据公司披露，公司在国内高功率半导体激光芯片市场的占有率约为13.4%，在全球市场的占有率约为3.9%，市占率位居国内第一。未来随着半导体激光芯片的国产化程度加深和公司扩张产能的释放，公司的市场占有率将进一步提升。

自研核心技术，持续提高产品竞争力。截止21年6月，公司拥有研发人员106人，占员工总数的30.5%；拥有专利61项，其中发明专利22项，核心储备技术中6寸高功率芯片、高效率巴条、高亮度光纤耦合模块已进入客户送样Beta阶段，其余处于客户送样Alpha阶段。随着公司核心技术的持续创新突破，加上产线世代升级后进一步提高产能和芯片良率，使得芯片的制造成本大幅下降，公司在半导体激光芯片领域的产品竞争力持续增强。

公司建设激光研究院扩充产能满足市场和客户需求，建成后半导体激光芯片及模块产能将提升5-10倍。目前，公司已建成从芯片设计、 MOCVD（外延）、光刻、解理/镀膜、封装测试、光纤耦合等完整的工艺平台和量产线。截止21H1，公司在高功率单管芯片/高功率巴条芯片/单管及巴条器件/光纤耦合及阵列模块/直接半导体激光器的产能分别达到806.4万颗/5.8万颗/88.3万个/4.9万个/500台。由于公司仍处于快速发展阶段，当前产能尚不足以实现芯片制造的规模效应，同时考虑到国内高功率半导体激光芯片的广阔替代空间，公司与苏州高新区政府合建苏州半导体激光创新研究院，项目总投资5亿元，扩建3万平方米厂房及超净生产线，建成后公司半导体激光芯片及模块产能将提升5-10倍，大幅提升公司的规模竞争力。

03

面向激光雷达和3D 传感布局VCSEL 芯片，

打造未来新增长点

面向激光雷达和3D传感，产品横向扩展VCSEL。VCSEL芯片具有效率高、光束质量好、精度高、小型化、高可靠、制造成本低等优势，是激光雷达和3D传感等模组产品的核心部件。为进一步扩大业务规模和增强产品竞争力，公司采取横向扩展战略，于2018年成立VCSEL事业部并开始建立6寸生产线，积极布局面发射高效率VCSEL芯片系列产品，成为国内少数具备VCSEL芯片量产制造能力的厂商，2021年已实现部分高效率VCSEL订单落地并量产交付。

VCSEL应用市场规模持续扩大，打造公司未来新增长点。公司基于成熟的高功率半导体激光芯片的技术积累，开展 VCSEL 的研发工作，已经具备VCSEL芯片的制造能力，并且已为相关客户提供 VCSEL 芯片的技术开发服务，产品工艺得到相关客户验证。根据 Yole 预测，2020 年VCSEL 激光器全球市场规模约为 11.4亿美元，预计到 2025 年将增长至 26.5亿美元，CAGR达到 18.4%。2020年公司的高效率VCSEL系列产品收入达到341万元，2021年达到820万元，同比+140.5%，VCSEL业务有望成为公司未来的新增长点。

3.1 智能驾驶迎来风口，激光雷达乘风而起

激光雷达应用领域多元，具备广阔发展空间。激光雷达应用领域广泛，可应用于无人驾驶、高级辅助驾驶、服务机器人和智慧城市等各个领域。随着智能化技术的持续突破和升级，受无人驾驶车队规模扩张、高级辅助驾驶中激光雷达应用渗透率提升、以及服务型机器人及智能交通建设等领域需求的推动，预计激光雷达市场规模将实现快速扩容。据沙利文预测，2025 年全球激光雷达市场规模将达到135.4 亿美元，2019-2025年的CAGR为64.6%。

自动驾驶技术的发展和普及，推动激光雷达市场规模扩大。激光雷达是目前精度最高的传感器，精度达到毫米波雷达的10倍，且相比摄像头受到的环境干扰更小，可以精准地得到外界的环境信息并进行3D建模，在对信息精度具备苛刻要求的高级别自动驾驶中具备不可替代的优势。2022年包括奔驰S、宝马ix、蔚来ET7、小鹏G9、理想L9等多款搭载激光雷达的高级别智能车开启交付，高级别智能车的落地将加速激光雷达量产上车。根据Yole 预测，2020-2025年全球激光雷达在无人驾驶市场的出货量将从 14 万个增长至 130 万个，CAGR达到56.2%，预计到 2032 年将达到 740 万个；在高级辅助驾驶系统市场的出货量将从20万个增长至340万个，CAGR达76.2%，预计到2032年将达到2660万个。从销售额来看，2020 年全球激光雷达在无人驾驶市场的销售额约为 12亿美元，在高级辅助驾驶系统市场的销售额约为0.95亿美元，预计到 2032 年将分别超过 82/96亿美元。

激光雷达多技术路线全面开花，中国厂商份额占比提升。激光雷达按照激光器、探测器、扫描方式以及测距方式的不同可以分为多种技术路线。目前转镜式、MEMS等半固态方案的产品成熟度较高、易过车规，成为车企的主流选择，长期来看激光雷达将朝着小型化、高性能、低成本的纯固态方案演进。以Velodyne、禾赛科技、速腾聚创等为代表的激光雷达厂商，选择从机械式起步，逐渐向固态过渡；以 Luminar、Innoviz、华为、大疆为代表的激光雷达厂商，则是直接对准半固态和固态方案进行研发。据 Yole 统计，2021年全球车载激光雷达领域法雷奥市场占有率第一，达28%；速腾聚创、大疆、图达通、华为、禾赛科技等 5 家国内厂商合计市场份额约 26%，在全球范围内占据较大市场份额。

激光雷达目前主要采用EEL半导体激光器，未来可能转向VCSEL和光纤激光器。激光雷达发射系统端的激光产生来自于激光发射器，可以分为 EEL、VCSEL 和光纤激光器，EEL和VCSEL主要发射激光波长为905nm，光纤激光器主要发射激光波长为1550nm。EEL激光器具备高发光功率密度，缺点是工艺复杂、成本高、产品易碎。光纤激光器以半导体激光器为主要泵浦源，通过玻璃光纤作为增益介质，可以获得更高功率和质量的光束，但成本也更加高昂。因此半导体激光器逐渐转向可靠性和生产成本都大幅改善的多结VCSEL激光器。

公司VCSEL芯片研发技术国内领先，多结VCSEL设计解决低功率难题。针对VCSEL激光器功率较小、探测距离受限的问题，公司采用多结VCSEL设计，让 VCSEL 的多个有源发光区通过隧道结串联起来共用上下点极和 DBR（分布式布拉格反射镜）层，实现低电流下成倍的功率增长，大幅提高器件效率，VCSEL 芯片的电光转换效率超过 60%，可提供更佳的激光光源。未来激光雷达技术路线逐渐转向VCSEL方案，加上国内激光雷达整机厂的兴起，公司凭借在VCSEL的国内技术领先优势，有望实现产品的快速上量。

3.2 3D传感成为手机功能升级重要方向，VCSEL应用优势明显

苹果率先应用3D结构光技术，3D 传感迎来大规模商用契机。VCSEL 自诞生以来，技术上取得了长足的进步，应用VCSEL技术的3D立体成像功能可以将二维成像升级至三维，能够有效增强图片层次感，可用于人脸识别、VR/AR等功能。2017年苹果发布的iPhone X采用结构光前摄用于人脸识别，是3D摄像在手机的首次应用。2020 年，苹果在新款 iPhone 12 Pro 搭载后置 3D d-TOF Lidar，成为继 2017 年后的又一次创新升级。在整个消费电子领域，包括手机、AR/VR、物联网等使用场景对 3D 机器视觉的需求不断增长。根据 Yole 预测，2019 年全球 3D 传感市场规模约为 50 亿美元，到 2025 年将增长至 150 亿美元，CAGR达到 20%。

苹果示范效应下，3D 摄像头已经成为手机功能升级的重要方向。在苹果的示范效应下，华为、三星、Oppo 等手机厂商陆续在旗舰机摄像头模块中采用 3D 方案。根据Yole数据，2020年前摄3D和后摄3D渗透率分别为14.6%和5%，预计2026年前摄和后摄3D渗透率将达到30.5%和22%，2026年手机3D 摄像头市场规模将增长至68.2亿美元，2020-26年CAGR达14.6%。

3D传感主流方案包括结构光和ToF两大类，dToF方案逐渐受手机厂商青睐。结构光具有小型化、功耗低、精度高等优点，但易受环境光干扰，且测距较短，主要用于前摄人脸识别；ToF方案功耗大、边缘精度低，但具备测距远、不易受环境光干扰等优点，主要用于后摄。ToF正逐渐成为手机3D摄像的核心方案，集微咨询预计22年ToF模组在3D模组中的占比将提升至50%。ToF技术根据发射信号调制形式，又可分为dToF（Direct-ToF，直接飞行时间测量）和iToF (Indirect-ToF，间接飞行时间测量)。iToF集成较简单、技术较成熟，但功耗大且易受干扰，相比之下，dToF具备精度高、反应速度快、功耗低等优势，且支持多物体同步精确检测，成像效果更佳。目前安卓旗舰机的ToF 3D摄像头大多是基于iToF技术，2020年苹果首次推出dToF方案，21年小米11 Ultra亦开始采用dToF对焦系统，其他安卓系也正在加快布局研发。

在3D传感应用中，VCSEL相比LED在技术和成本方面具备明显优势。3D 成像必须主动发射特殊波段的红外光，用于成像的红外发射器主要有 LED 和 VCSEL 两类。相比于LED，VCSEL主要具备以下优势：1）VCSEL在低功耗应用、电池驱动应用中更有优势，同等驱动电流下，VCSEL反射式光电开光探测距离是LED的7倍，相同感应距离下VCSEL的功耗只有LED的1/5~1/10；2）VCSEL适合实时性高和高速数据传输的应用场景，其上升下降时间更短，响应速度更快；3）VCSEL 电光转换效率（PCE）高达30-60%，远高于LED 的10-30%。

04

布局光通信芯片，进一步拓宽产品应用

光通信芯片位于光通信行业上游，是光器件的核心元件。光通信产业链主要包括光器件、光纤线缆和光设备。其中，光器件又可以分为光芯片、有源器件、无源器件和光模块，实现光信号的发射、接收、信号处理等功能。光芯片是光器件的核心元件，根据材料不同可分为 InP、 GaAs、Si/SiO2、SiP、LiNbO3、MEMS 等芯片；根据功能不同可分为激光器芯片、探测器芯片和调制器芯片。

美日巨头把控高端光通信芯片技术，国内厂商加速自研。目前，以高速率为主要特征的高端光芯片技术仍然由美日企业掌握，我国高速率光芯片国产化率仅3%左右。相比于海外巨头厂商，国内光通信企业大多只能生产低端芯片，仅有光迅科技、海信、华为等少数厂商具备中高端芯片生产能力，但市场占比不足1%。近年来，随着我国大力发展集成电路产业，光通信芯片的本土研发也开始兴起，以华为、烽火（光迅科技）、中兴、大唐等传统通信巨头，以及华工科技、海信等为代表的国内企业，逐渐通过收购与成立子公司的方式进行相关技术布局。

数据中心市场快速发展，传输数据量攀升带动光通信基础设施需求。光通信主要应用于电信、数据中心、消费电子等市场，其中电信市场是光通信最早突破的市场，市场规模大、收入占比高，数据中心市场是光通信增速最高的市场，未来有望超过电信市场规模。据 IDC 预测，2018-2025 年全球数据总量预计将从33ZB增长至175ZB，CAGR约为26.9%。同时，边缘计算的数据量呈快速增长趋势，预计 2025 年平均每人每天进行5,000 次数据交互，是目前交互数量的 7 倍。随着数据流和交互量的急剧攀升，5G基站加快建设以应对海量数据的快速传输，进一步加大了对光通信基础设施的需求。根据《2020 全球 5G 和新基建产业展望》数据，2019 年我国完成5G 基站建设 13 万个，2022 年建设量有望达到110 万个。 

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盈利预测与投资建议

盈利预测：公司聚焦半导体激光行业近十年，秉承“一平台、一支点、横向扩展、纵向延伸”发展战略，以高功率半导体激光芯片为 “支点”，“横向扩展”至VCSEL芯片及光通信芯片，“纵向延伸”至激光器件、模块及直接半导体激光器等产品。随着公司在高功率半导体激光芯片的国产替代份额持续提升，加上新拓展的VCSEL芯片和光通信芯片创造增量空间，我们预计2022-24年公司实现营业收入6.7/9.7/13.7亿元，同比增长55%/46%/40%；实现归母净利润1.9/2.7/4.0亿元，同比增长61%/46%/49%。

分业务收入拆分：

1）高功率单管系列产品：随着下游客户加大国产芯片采购量，加上公司新扩产能的持续释放，我们预计2022-24年公司高功率单管系列产品收入为5.8/8.8/12.5亿元，同比增长62%/50%/42%。

2）高功率巴条系列产品：目前主要应用于国防、科研等领域，我们预计2022-24年公司高功率巴条系列产品将保持稳健增长，实现收入0.60/0.64/0.68亿元，同比增长7%/7%/7%。

3）VCSEL芯片系列产品：目前收入体量较小，随着在激光雷达、消费电子3D传感等应用领域的客户开拓和产品放量，公司的VCSEL芯片系列产品有望实现快速增长，我们预计2022-24年实现收入0.16/0.27/0.45亿元，同比增长100%/65%/65%。

分业务毛利率拆分：

1）高功率单管系列产品：跟随公司产能爬坡和释放节奏，我们预计2022-24年高功率单管系列产品的毛利率分别达到47.4%/48.0%/49.5%。

2）高功率巴条系列产品：随着产品成熟后价格下降，我们假设高功率巴条系列产品的毛利率每年略有下滑，预计2022-24年分别达到78.2%/77.7%/77.5%。

3）VCSEL芯片系列产品：VCSEL产品仍处于发展初期，收入规模较小，我们假设毛利率基本保持稳定，预计2022-24年分别为60%/60%/60%。

综上，我们预计公司2022-24年的整体毛利率将分别达到50.6%/50.4%/51.3%。

期间费用率预测： 随着公司规模不断扩大，规模效应显现，加上产线自动化水平和内部管理增效水平的持续提升，我们预计公司的期间费用率将实现稳中有降，预计2022-24年公司的销售费用率分别为4.6%/4.1%/4.0%，管理费用率分别为5.4%/5.2%/5.1%，研发费用率分别达到15.0%/13.0%/11.0%。

投资建议：我们预计2022-24年公司实现营业收入6.7/9.7/13.7亿元，同比增长55%/46%/40%；实现归母净利润1.9/2.7/4.0亿元，同比增长61%/46%/49%，对应EPS分别为1.37/1.99/2.98元，对应PE分别为65/45/30倍，2022年可比公司平均PE为47倍，考虑到公司在国内高功率半导体激光芯片行业的稀缺性，以及切入VCSEL芯片和光通信芯片带来的长期增长潜力，首次覆盖，给予“买入”投资评级。

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风险提示

1）技术迭代升级不及预期：公司多项技术研发正在进行中，特别是VCSEL和光通信产品仍处于起步阶段，若技术研发不及预期，可能无法成为未来收入的新增长点。

2）订单交付不及预期：多地散点疫情以及外部环境不确定性，若公司产品生产和客户订单交付受到影响，可能最终影响公司的业绩表现。 

3）研究报告使用的公开资料可能存在信息滞后或更新不及时的风险：报告中涉及企业、行业资料范围较广，企业批量信息的情况不统一，信息的时效性存在一定风险。

4）市场需求/规模测算不及预期风险：报告中市场需求/规模测算基于一定前提假设，有不及预期的风险。

作者：王芳/张琼

文章来源：中泰电子2022/6/2发布的报告《长光华芯深度：半导体激光芯片第一股，引领国产光子应用新时代》

团队成员

王芳，SAC执业证号：S0740521120002，中泰证券副所长兼电子行业首席，8年从业经验，曾任职民生证券研究所所长助理兼电子首席、东方证券研究所联席电子首席、涛石股权投资有限公司。2020 年获新财富最具潜力分析师、新浪金麒麟新锐分析师第二名。曾作为团队核心成员获2018年度 II(机构投资者大陆)分析师团队第一名。获得中国科学技术大学理学学士，上海交通大学上海高级金融学院硕士。

杨旭，SAC执业证号：S0740521120001，电子行业分析师，曾供职于民生证券股份有限公司、东方证券股份有限公司，复旦大学理学博士。

赵晗泥，电子行业研究助理，曾供职于民生证券股份有限公司、外资行业研究，爱丁堡大学经济学硕士，复旦大学经济学学士。

游凡，电子行业研究助理，威斯康星大学麦迪逊分校计量经济学硕士。

李雪峰，电子行业研究助理，曾供职于国元证券股份有限公司，南加州大学计量经济学硕士。

张琼，电子行业研究助理，曾供职于民生证券股份有限公司，电子科技大学工学、金融学双学士，西南财经大学中国金融研究中心硕士。

刘博文，电子行业研究助理，曾供职于毕马威会计师事务所，民生证券股份有限公司投行部，西南财经大学金融硕士。

徐嘉诚，电子行业研究员助理，伦敦大学学院电子与电气工学硕士。

 延伸阅读

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