光芯片是光电子领域核心元器件。光电子器件(海内简称光芯片)是环球半导体行业的一 个主要细分赛道,随着光电半导体家当的发达发展,光芯片作为家当链上游核心元器件, 目前已经广泛运用于通信、工业、消费等浩瀚领域。根据 Gartner 分类,光电子器件包括 CCD、CIS、LED、光子探测器、光耦合器、激光芯片等品类。光芯片作为光电子家当核心 元器件,按照是否发生光电旗子暗记转化,可分为有源光芯片、无源光芯片两类,有源光芯片 可进一步细分为发射芯片与吸收芯片;无源光芯片紧张包括光开关芯片、光分束器芯片等。 本篇报告中我们重点谈论激光芯片、光子探测芯片等有源光芯片的家当发展趋势、市场空 间以及国产化机遇。
环球光电子器件市场规模持续增长,2025 年市场规模有望打破 560 亿美元。光芯片涵盖工 业用高功率激光芯片、通信用高速率激光芯片、手机人脸识别用 VCSEL 等成熟运用,以及 车用激光雷达和硅光芯片等未来有望实现爆发性增长的新领域。我们认为在通信、工业等 领域的运用深化,以及在车载激光雷达等新兴领域的拓展,光芯片市场规模有望持续增长。 根据 Gartner 数据,2021 年环球光芯片(含 CCD、CIS、LED、光子探测器、光耦合器、 激光芯片等)市场规模达 414 亿美元,估量 2025 年市场规模有望达 561 亿美元,对应期 间 CAGR=9%。
光芯片细分品类多,行业覆盖领域广。除上文中的按照有源/无源分类,光芯片还可以按照 材料体系及制造工艺的不同,分为 InP、GaAs、硅基和薄膜铌酸锂四类,个中 InP 衬底主 要包括直接调制 DFB/电接管调制 EML 芯片、探测器 PIN/APD 芯片、放大器芯片、调制器 芯片等,GaAs 衬底包括高功率激光芯片、VCSEL 芯片等,硅基衬底包括 PLC、AWG、调 制器、光开关芯片等,LiNbO3 包括调制器芯片等。

光芯片目前已广泛运用于通信、工业、消费、照明等领域,下贱市场不断拓展。例如在光 通信领域,光芯片是光模块光发射组件、光吸收组件的核心元器件,分别实现了电旗子暗记向 光旗子暗记、光旗子暗记向电旗子暗记的转化,决定着光模块的传输速率;工业领域中,光芯片同热沉、 光束整形器件等组成了光纤激光器、固体激光器的泵浦源,为激光器内的事情介质实现粒 子数反转供应能源来源;消费领域中,光芯片已广泛用于 3D 传感(手机、汽车)等场景, 以车载激光雷达为例,光芯片是发射端、吸收端核心元件,决定着激光雷达的探测间隔、 分辨率等多个关键性能;照明领域方面,详细产品形态紧张为 LED 等。
入口替代星辰大海,国产化渐次打破
光模块、激光器、激光雷达等中下贱环节国产化顺利,带动上游光芯片国产替代进程
光模块、光纤激光器、激光雷达等家当链中下贱环节国产化进展顺利。目前我国光模块、 光纤激光器、激光雷达等下贱细分领域已具备较强竞争实力,推动干系领域国产化进展持 续迈进。 光模块方面,根据 Lightcounting 于 2022 年 5 月发布的统计数据,2021 年环球前十大光模 块厂商,中国厂商霸占六席,分别为旭创(与 II-VI 并列第一)、华为海思(第三)、海信宽 带(第五)、光迅科技(第六)、华工正源(第八)及新易盛(第九);比较于 2010 年环球 前十大厂商紧张为外洋厂商,海内仅 WTD(武汉电信器件有限公司,2012 年与光迅科技 合并)一家公司入围,表示出十年以来国产光模块厂商竞争实力及市场地位的快速提升;
光纤激光器方面,根据由中国科学院武汉文献情报中央牵头编写的《2022 中国激光家当发 展报告》,海内市场前三大光纤激光器厂商中,IPG 市场份额由 2018 年的 49.0%低落至 2021 年的 28.1%,而锐科激光、创鑫激光市场份额由 2018 年的 17.3%/8.9%分别上升至 2021 年的 27.3%/18.3%,此外杰普特、飞博激光、GW 光惠、大族光子、热刺激光、凯普林等 国产品牌市场份额也进入前列,国产替代步伐持续迈进;
激光雷达方面,海内完善的汽车上游零部件/光通信家当链为激光雷达家当快速发展奠定基 础。根据 Yole 发布的《2021 年汽车与工业领域激光雷达运用报告》,截至 2021 年 9 月, 在环球公开的 29 个设计中标(design win)中,中国厂商共有 7 项激光雷达设计方案,其 中速腾聚创、览沃科技、华为和禾赛科技分别为 3/2/1/1 项,合计占环球方案总数的 23%, 是环球激光雷达市场主要参与者。
光芯片部分细分市场已处于国产化加速渗透阶段
在中下贱的激光器及干系设备国产化进展持续推进背景下,光芯片作为上游核心元器件是 我国光电子领域国产化下一阶段亟需打破的重点环节。从国产化进展来看,当前我国高功 率激光芯片、部分高速率激光芯片(10G、25G 等)等已处于国产化加速打破阶段;而光 探测芯片、25G 以上高速率激光芯片仍处于入口替代早期阶段,未来国产化提升空间广阔。
制造工艺壁垒高,头部厂商多采取 IDM 生产模式
光芯片工艺流程紧张包括芯片设计、外延成长、晶圆制造等环节,头部厂商多采取 IDM 生 产模式。比较于大规模集成电路已形成高度的家当链分工,光芯片行业尚未形成成熟的设 计-代工-封测家当链。外洋头部光芯片厂商如 II-IV、Lumentum 等多采取 IDM(Integrated Device Manufacture,垂直整合制造)模式,紧张系光电子器件遵照特色工艺,比较以线宽 为基准的逻辑工艺,特色工艺的竞争能力更加综合,包括工艺、产品、做事、平台等多个 维度。光芯片技能门槛高、产品线难以标准化,厂商采取 IDM 模式可以拥有单独生产光芯 片的能力,实现生产环节协同优化,知足客户多样化需求。
IDM 厂商具有较强的横向产品扩展能力。各种有源、无源芯片核心工艺均包括外延成长、 光刻、刻蚀、镀膜等环节,根据长光华芯《4 月 28 日投资者关系活动记录表》,三五族化合 物半导体的光电子芯片领域中约 70%的设备和工艺具备互通性,因此 IDM 模式下公司更容 易依托自身工艺平台进行产品的横向拓展。以长光华芯为例,公司依托在高功率半导体激 光芯片的研发、技能及家当化的“支点”上风,横向扩展至 VCSEL 芯片及光通信芯片等 领域,提升公司综合做事能力。
光芯片上游材料、设备:国产化替代全面推进,设备基本实现自主可控。光芯片家当链上 游为材料及生产设备。材料方面紧张为三五族化合物半导体衬底,海内科研机构、企业等 积极推进衬底国产化替代;设备方面紧张包括 MOCVD 设备、光刻机、刻蚀机、溅射镀膜 机等,与数字 IC 前辈制程比较,光芯片并不依赖最前辈半导体工艺制程的设备,目前已基 本可实现国产化自主可控。
他山之石——II-VI、Lumentum 启迪录:精耕细作,横向扩展II-VI、Lumentum 等厂商市场布局全面,通信、工业、消费、国防等全面布局。根据我们 的梳理,II-VI、Lumentum 等外洋领先的光芯片/光器件厂商布局的市场领域较为全面,其 中 Lumentum 公司 2021 财年营收为 17.4 亿美元,同比增长 3.8%;业务构造方面,电信& 数通产品、工业&消费产品、激光器产品营收占比分别为 61%、32%、7%。II-VI 公司方面, 2021 财年营收为 31.1 亿美元,同比增长 30.5%;业务构造方面,总体可分为光子办理方 案和化合物半导体两大板块,个中化合物半导体业务所切入的下贱领域中,消费电子市场、 工业市场营收贡献均约为 26%,其次分别为国防(19%)、通信(13%)、其他(包含医疗、 汽车电子等,约占 17%)。可以看到外洋光芯片/光器件厂商所切入的下贱市场中,通信、 工业、消费、国防等领域均实现了较为全面的布局。
海内光芯片厂商市场布局相对单一,未来发展有望对标外洋厂商,横向拓展空间广。海内 厂商方面,以长光华芯为例,除营收体量尚小的 VCSEL 业务以外,1H21 公司所布局的下 游市场包括:工业(营收占比 77%)、科研及国防(21%)、医美(1%),可以看出公司目 前下贱市场尚以工业/国防等高功率运用处景为主。我们认为未来海内高功率激光芯片领先 厂商有望对标 II-VI、Lumentum 等外洋厂商,业务布局横向扩展至光通信、消费等领域, 一方面由于通信等下贱市场需求广阔(根据 Laser Focus World,2020 年环球激光器下贱 市场中,通信与光存储市场占比 24.35%,为激光器运用第二大市场),光芯片厂商可通过 横向拓展打开发展天花板;另一方面,光通信、VCSEL 等芯片制造工艺与高功率半导体激 光芯片工艺复用程度较高,厂商基于自身技能积累有望顺利切入。
外洋公司古迹&股价复盘:II-VI
II-VI 公司成立于 1971 年,于 1987 年上岸纳斯达克上市。II-VI 公司发展初期业务聚焦于碲 化镉等 II-VI 族化学元素干系材料,用于二氧化碳激光器中的核心光学元器件等。步入 20 世纪 90 年代后,II-VI 开始考试测验通过外延并购的办法实现业务领域的扩展,早期具有里程碑 意义的收购包括 2000 年 II-VI 收购 Laser Power Optics 公司,强化了自身在红外光学领域 的竞争地位;以及 2010 年收购高意(Photop),该收购开启了 II-VI 公司进军光通信市场的 帷幕。近年来 II-VI 公司的主要收购包括 2018 年收购环球光通信领域头部公司 Finisar,以 及 2022 年收购环球激光器及激光设备领先企业 Coherent 等。下文中我们重点对 2010 年 后(即收购高意后)II-VI 公司发展进程进行复盘,剖析各阶段其古迹变革背后的驱出发分 及股价表现。
2010 年 1 月~2011 年 5 月:期间股价最大涨幅达 131%,紧张系期间公司古迹取得较快成 长的驱动。公司营收由 FY2010(截至 2010 年 6 月 30 日的前 12 个月)的 3.45 亿美元增 长至 FY2011 的 5.03 亿美元,同比增速为 46%,公司的多业务部门营收均实现较快增长; 净利润由 FY2010 的 0.39 亿美元增长至 FY2011 的 0.83 亿美元,同比增速为 114%,净利 润的增长一方面系公司营收规模的提升,另一方面系合并 Photop 提高了公司利润率水平。
2011 年 5 月~2014 年 10 月:期间股价最大跌幅达 60%,紧张系期间公司古迹承压。公司 营收由 FY2012的 5.03亿美元增长至 FY2014的 6.83亿美元,对合时代 CAGR为 13.05%, 增长紧张系公司并购 Laser Enterprise、Network Solutions 等带来的增长及光子学业务受益 于环球通信市场需求扩展等成分的拉动;净利润由 FY2012 的 0.60 亿美元持续下滑至 FY2014 的 0.38 亿美元,紧张系光伏市场及中国冶金市场需求疲软使硒、碲价格下跌,导 致公司毛利率低落,公司毛利率由 FY2011 年的 41.2%低落至 FY2014 的 33.2%;另一方 面并购带来的交易用度也导致古迹承压。为了减缓硒、碲价格持续下跌对公司造成净利润 持续下滑的影响,公司于 FY2013 停滞碲的产线以及对硒进行减产,并且通过收购 Laser Enterprise 和 Network Solutions 等公司,以进一步切入光通信赛道。
2014 年 10 月~2018 年 1 月:期间股价最大涨幅达 375%,紧张系期间公司古迹复苏,且 在此阶段公司增长动能实现向光通信业务的转变。公司营收由 FY2015 的 7.42 亿美元增长 至 FY2018 的 11.59 亿美元,对合时代 CAGR 为 16.02%,个中 FY2015 营收的增长紧张 系激光办理方案业务(工业市场)的增长的驱动,而自 FY2016 起激光办理方案业务涌现 放缓,光子学业务快速发展受益于中国宽带网络培植、环球数据中央市场需求扩展等成分, II-VI 公司的增长动能实现由工业市场向光通信市场的切换;公司净利润由 FY2015 的 0.66 亿美元增长至 FY2018 的 0.88 亿美元,对合时代 CAGR 为 10.06%,净利润的增长一方面 系公司营收的提升,另一方面在并购业务产生的折衷效应下产品组合利润率提升等成分推 动下,公司毛利率由 FY2015 年的 36.6%提升至 FY2018 的 39.9%。
018 年 1 月~2020 年 3 月:期间股价最大跌幅达 49%,市场紧张担忧:1)公司通信领域 业务增长放缓;2)中美贸易摩擦背景下,公司在中国市场业务或受阻;3)公司 VCSEL 业务发展不及预期。期间公司营收由 FY2018 的 11.59 亿美元增长至 FY2020 的 23.58 亿 美元,对合时代 CAGR 为 42.65%,增长紧张系收购 Finisar 带来营收的增长。FY2018~ FY2020 净利润分别为 0.88/1.08/-0.67 亿美元,FY2020 年净利润为负紧张系受收购 Finisar 产生的收购用度所影响,毛利率也因此降落,由 FY2018 年的 39.9%降落至 FY2020 的 34.4%。公司古迹该阶段进入调度期,期间通过收购 Finisar 以强化在光通信领域竞争实力。
2020 年 3 月~2021 年 2 月:期间股价最大涨幅达 344%,公司营收由 FY2020 的 23.58 亿 美元增长至 FY2021 的 31.06 亿美元,同比增速达 31.72%,增长紧张系化合物半导体业务 中 3D 传感业务快速增长以及光子办理方案业务受益于 Finiasr 并表等成分影响,公司在通 信、消费电子、生命科学等终端市场的收入大幅度增长,通信市场光通信产品收入增长 30%, 3D 传感产品的强烈需求推动消费电子产品收入增长 119%,生命科学市场收入增长 65%; FY2021 净利润达 2.98 亿美元,同比扭亏为盈,一方面系公司营收的提升,另一方面是上 年因收购 Finisar 增加了大量的收购用度而导致毛利率水平较低,该年度毛利率显著回升, 公司毛利率由 FY2020 年的 34.4%回升至 39.2%。
2021 年 2 月至今:期间股价最大跌幅达 53%,紧张系供应链影响拖累公司古迹。根据 FY3Q22 财报显示,公司营收由 FY2021M9 的 22.98 亿美元增长至 FY2022M9 的 24.30 亿 美元,同比增速达 6%,增速较为平缓,增速平缓紧张系受疫情及供应链影响,公司表示因 供应链短缺对 FY3Q22 营收的负面影响达 0.65 亿美元,估量下一季度供应链带来的负面影 响将提升至 1 亿美元;FY2022M9 净利润实现小幅度低落紧张系公司研发用度及合并所耗 费的交易用度的上升。
高功率激光芯片:海内头部厂商技能打破,国产替代加速
高功率半导体激光芯片作为光纤/固体激光器泵浦源的核心能量来源,是决定激光器性能及 本钱的核心元器件。展望行业未来发展趋势,我们判断: 1) 随着激光器行业降本的持续推进,以及激光焊接、洗濯、熔覆等新兴需求的呈现,我们 认为激光器行业渗透率提升空间依旧广阔,有望带动上游半导体激光芯片市场规模持续 增长。我们测算海内激光芯片(除光通信)市场规模有望由 2021 年的 9 亿元增长至 2023 年的 17 亿元,对应 2021~2023 年 CAGR 为 33.3%; 2) 不才游激光器厂商降本诉求推动下,激光芯片向更高功率快速迭代,或带动行业门槛持 续提升,头部厂商盈利能力估量坚持高位; 3) 在光纤激光器行业国产替代持续推进,以及供应链安全诉求背景下,估量将进一步拉动 国产激光芯片需求。
随着长光华芯等高功率激光芯片领域头部国产厂商技能的持续打破,技能实力已达到环球 领先水平;客户方面,长光华芯等公司已切入锐科激光、创鑫激光等头部光纤激光器厂商, 推动对 Osram、II-VI、Lumentum 等外洋厂商入口替代的步伐。未来随着国产更高功率产 品的导入以及新建产能的落地,有望加速国产份额提升,我们估量国产厂商份额有望由 2020 年的 21%提升至 2025 年的 80%。
高功率半导体激光芯片是决定激光器性能的核心元件
高功率半导体激光芯片:激光器泵浦源核心上游。高功率半导体激光器芯片可用于制造光 纤激光器和固体激光器泵浦源,其事情事理是通过对激光事情物质的勉励和抽运激活粒子 到高能级,从而实现粒子数反转。半导体激光泵浦源紧张由 COS 芯片(激光芯片、热沉等)、 壳体及其他材料组成,根据《激光制造商情》(2020 年 08 月刊 130 期),泵浦源本钱可占 光纤激光器总本钱比例的 50%以上。
技能发展:持续向更高功率快速迭代,行业门槛抬升
光纤激光器厂商降本诉求推动下,高功率半导体激光芯片输出功率持续提升。伴随光纤激 光器的国产替代加速与激烈市场竞争,激光器价格呈逐年低落趋势。根据《2020 中国激光 家当发展报告》,以 6kw 激光器为例,2017 年国产及入口的均匀价格分别为 75~120、 120~180 万元,而 2019 年国产及入口的均匀价格分别低落至 30~40、55~65 万元。通过 提高单管芯片功率,可以显著减少芯片及配套器件的利用,降落泵源用的光学材料本钱和 构造本钱。根据创鑫激光招股书,2017 年创鑫打破 12W 单管芯片泵源,使声光调 Q 脉冲 光纤激光器低廉甜头泵源单位本钱同比低落 42.43%,2018 年公司研发 18W 芯片泵源,进一步 使泵源单位本钱同比低落 12.50%。
激光芯片厂商通过持续提升产品输出功率巩固竞争实力。以国产高功率半导体激光芯片厂 商长光华芯产品发展进程来看,长光华芯成立于 2012 年,成立之初研发出 13W 以上高亮 度单管芯片;2019 年推出 15W 单管芯片,2020 年推出 18W、25W 单管芯片,2021 年实 现 30W 单管芯片量产,产品向更高功率段持续快速迭代。
市场空间:2023 年海内激光芯片(除光通信)市场规模有望达 17 亿元
我们测算至 2023 年,海内激光芯片(除光通信)市场规模有望由 2021 年的 8.9 亿元增长 至 17.3 亿元,对合时代 CAGR 为 33.3%。我们基于如下假设:
1) 根据《2021 中国激光家当发展报告》,2020 年海内光纤激光器出货量(工业用)为 56000 台, 个中 1-3kW 、 3-6kW 、6-10kW 及 10kW 以上 功率激光器出 货量分别 为 38000/14000/2400/1600 台。我们认为 1-3kW 光纤激光器有望受手持激光焊接市场需 求推动而实现快速增长,6kW 以上光纤激光器市场规模紧张随高功率市场激光器需求 持续增长,假设 2021~2023 年 1-3kW 同比增速分别为 90%/70%/60%,3-6kW 同比 增速分别为 95%/70%/60%,6-10kW 同比增速分别为 100%/95%/85%,10kW 以上同 比增速分别为 120%/105%/100%,则我们估量 2021~2023 年海内光纤激光器出货功 率同比增速分别为 96%/77%/69%。
2) 根据长光华芯招股书,截至 2021 年底公司单管芯片电光转换效率达 60%~65%,产品 技能水平与国外前辈水平同步,我们守旧估计 2021~2023 年海内光纤激光器电光转 换效率保持 60%不变。根据创鑫激光招股书,公司合束器产品耦合输出总体合束效率 超过 98%,耦合效率达海内前辈水平,我们假设激光芯片耦合输出效率 2021~2023 年保持稳定,坚持在 98%;
3) 激光芯片单瓦价格方面,根据长光华芯招股书,公司 2020 年及 1H21 单管芯片单价分 别为 18.95/14.1 元,单管芯片均匀功率分别为 15W/18W,即 2020/2021 年单瓦价格 分别为 1.26/0.78 元(2021 年以 1H21 价格为代表),对应的 2021 年同比降幅为 38%。 未来来看,我们认为中游激光器厂商基于降本角度的考虑,以及在高功率半导体激光芯 片规模化量产、技能打破下单瓦价格估量保持低落趋势;降幅方面,我们认为经历近 年海内激光芯片价格的快速下行,以及随着激光芯片向更高功率发展背景下,行业出 货构造或向更高代价量产品倾斜,我们估量 2022~2023 年激光芯片单瓦价格降幅或 较 2021 年趋缓,假设分别同比低落 20%/15%;
4) 根据 Laser Focus World 数据,2020 年工业用激光器占比、非工业用激光器占比(除 光通信)分别为 39%、36%。工业用激光器方面,我们认为行业市场规模有望在激光 焊接、激光洗濯等新兴运用快速发展下保持稳健增长,估量 2021~2023 年海内工业 用激光器占比分别为 40%/41%/42%。非工业用激光器方面,我们假设 2021~2023 年占比保持稳定,分别为 37%/36%/35%;
基于以上假设,我们测算 2021~2023 年海内激光芯片(除光通信)市场规模分别为 8.9/12.3/17.3 亿元,对合时代 CAGR 为 33.3%。
竞争格局:外洋起步早,国产厂商逐渐赶超,长光华芯系海内厂商份额第一
2020 年国产高功率激光芯片份额占比超 20%。高功率半导体激光芯片方面,美国和欧洲起 步较早,技能上具备领先上风,传统国际巨子包括 II-VI、Lumentum、ams Osram、IPG 等(个中 IPG 紧张为自用);海内半导体激光芯片行业随着技能的不断打破,处于快速发展 期,紧张厂商包括长光华芯、武汉锐晶、度亘激光、华光光电、深圳瑞波等。根据长光华 芯招股书测算,2020 年长光华芯、武汉锐晶占海内高功率半导体激光芯片市场份额分别达 13.4%/7.4%,国产率近 21%。我们认为未来在长光华芯、武汉锐晶等公司持续开拓下,半 导体激光芯片国产化进程有望持续迈进。
高速率激光芯片:低端市场国产化成熟;中高端市场渐次打破
高速率激光芯片作为光模块发射端核心元器件,很大程度上决定了光模块的传输速率。展 望高速率激光芯片行业未来,我们判断:
1) 行业出货构造向 25G 及以上速率芯片进一步倾斜。在数通以及电信市场需求的拉动下, 我们测算环球高速率激光芯片市场规模将由 2021 年的 11 亿美元提升至 2025 年的 19 亿美元,对合时代 CAGR 为 14%;个中 25G 及以上速率芯片市场规模估量由 2021 年 的 8 亿美元提升至 2025 年的 17 亿美元,对合时代 CAGR 为 20%,出货金额的占比有 望由 2021 年的 73%提升至 2025 年的 90%,有望实现超越行业的增长,我们认为驱动 成分紧张系环球移动通信、数据中央等领域通信系统向更快传输速率升级背景下,更高 速率的激光芯片需求有望快速开释。
2) 2.5G、10G 芯片部分市场已实现入口替代,未来国产厂商有望打破 25G 核心市场。2.5G 及以下光芯片方面,我国已基本实现国产化;在 10G 芯片方面,源杰科技等国产厂商 已在部分细分市场取得领先的份额,但部分较高技能门槛市场仍依赖入口。25G 及以 上市场为我国国产化薄弱环节,根据 ICC 统计,25G 光芯片的国产化率约 20%,但 25G 以上光芯片的国产化率仍较低约 5%。我国厂商在运用于 5G 基站前传光模块的 25G DFB 激光器芯片有所打破,数据中央市场光模块企业开始逐步利用国产厂商的 25G DFB 激光器芯片。
高速率激光芯片:光通信系统核心上游元器件
高速率激光芯片:光通信系统发射端核心上游元器件,为系统带宽的决定成分之一。根据 源杰科技招股书,光通信系统中的光芯片包括激光器芯片与探测器芯片,在光通信的家当 链中,光芯片可以进一步组装加工成光电子器件,再集成到光通信设备的收发模块实现广 泛运用。光通信系统传输旗子暗记过程中,发射端通过激光器芯片进行电光转换,将电旗子暗记转 换为光旗子暗记,经由光纤传输至吸收端,吸收端通过探测器芯片进行光电转换,将光旗子暗记转 换为电旗子暗记。本章中我们重点谈论发射端中的高速率激光芯片,作为实现电旗子暗记转换为光 旗子暗记的核心上游元件,高速率激光芯片是决定信息传输速率和网络可靠性的关键元件之一。
行业未来有望向更高调制速率发展。调制速率是衡量高速率激光芯片性能的核心指标之一, 其指的是旗子暗记被调制往后在单位韶光内的变革,即单位韶光内载波参数变革的次数,它是 对符号传输速率的一种度量。光芯片的调制速率较大程度上决定了光模块向高速率演进的 速率。按照调制速率的不同,高速率激光芯片可分为 2.5G、10G、25G 及以上各速率光芯 片,光芯片调制速率越高,对应的光模块单位韶光传输旗子暗记量越大。随着更高速率光模块 的持续发展,估量将带动更高速率激光芯片需求的开释。
定量测算:2025 年环球高速率激光芯片市场规模有望打破 19.37 亿美元
我们基于源杰科技于 2022 年 5 月 7 日发布的第一轮审核问询函回答中的测算,得到 2021 年环球高速率激光芯片市场规模为 11.38 亿美元,估量至 2025 年将增长至 19.37 亿美元, 对应 2022~2025 年 CAGR 为 14.22%。详细假设如下:
根据 LightCounting 数据: 5) 2021 年环球 2.5G 及以下光模块市场规模约 5.58 亿美元,个中数据中央市场/接入网 市场(包含光纤接入和 4G/5G 移动通信网络)分别约 1.24 /4.34 亿美元;10G 光模块 市场规模约 14.40 亿美元,个中数据中央市场/接入网市场分别约 6.00/8.41 亿美元; 25G 及以上速率光模块市场规模约 67.22 亿美元,个中数据中央市场/接入网市场分别 约 41.71/25.51 亿美元。 6) 预测至 2025 年,环球 2.5G 及以下光模块市场规模约 0.46 亿美元,个中数据中央市 场/接入网市场分别约 0.41/0.05 亿美元;10G 光模块市场规模约 11.90 亿美元,个中 数据中央市场/接入网市场分别约 2.66/9.24 亿美元;25G 及以上速率光模块市场规模 约 140.11 亿美元,个中数据中央市场/接入网市场分别约 86.03/54.08 亿美元。
根据源杰科技回答见地中的数据: 7) 2.5G 光芯片、10G 光芯片、25G 及以上光芯片对应的光模块毛利率分别为 25%、25% 和 30%; 8) 直接材料占光模块本钱比例为 80%; 9) 光芯片(含发射芯片+探测芯片)及组件占数据中央光模块材料比例为 50%,光芯片 (含发射芯片+探测芯片)及组件占接入网光模块材料比例为 85%; 10) 光芯片(含发射芯片+探测芯片)占光芯片及组件材料比例为 70%。
竞争格局:部分 2.5G/10G 市场已实现国产化,25G 市场入口替代空间广阔
部分 2.5G/10G 市场已实现国产化,25G 市场入口替代空间广阔。外洋光通信企业凭借先 发上风积累核心技能及生产履历,逐步实现家当闭环建立起较高的行业壁垒。海内方面, 近年来伴随干系家当政策的扶持以及企业加大创新投入,逐渐呈现出源杰科技、云岭光电、 武汉敏芯等一批精良光芯片国产企业。当前 2.5G/10G 激光芯片已实现国产化打破,25G 及以上高速率光芯片国产化率仍多依赖入口,未来伴随国产厂商技能的进一步提升,对高 速率光芯片的入口替代有望持续推进。 2.5G 及以下产品已实现国产化。2.5G 及以下速率光芯片方面,我国光芯片企业已基本节制 核心技能,2.5G 光芯片市场已基本实现国产化。根据 ICC 统计,2021 年环球 2.5G 及以下 DFB/FP 激光器芯片市场中,国产厂商占比较高,个中,占比超过 10%的较为领先的厂商 包括武汉敏芯(份额为 17%)、中科光芯(份额为 17%)、光隆科技(份额为 13%)、光安 伦(份额为 11%)。
25G 及以上速率产品入口替代空间广阔。25G 及以上光芯片包括 25G、50G、100G 激光 器及探测器芯片。随着 5G 培植推进,我国光芯片厂商在运用于 5G 基站前传光模块的 25G DFB 激光器芯片有所打破,数据中央市场光模块企业开始逐步利用国产厂商的 25G DFB 激光器芯片,根据 ICC 统计,25G 光芯片的国产化率约 20%,但 25G 以上光芯片的国产 化率仅为 5%。
光探测芯片:光通信较成熟,SPAD/SiPM 国产化有望从 1 到 N车载激光雷达有望为光探测芯片行业带来新的发展机遇。目前光探测芯片已广泛运用于手 机、光通信、智能家电(扫地机器人等)等场景,随着车载激光雷达家当的快速发展,我 们认为光探测芯片作为激光雷达吸收端核心元器件,有望迎来新的发展机遇。从技能方案 来看,SPAD/SiPM 比较 APD 具有更强的探测灵敏度(倍增能力),同时 SiPM 为阵列形式 更易于与阵列光源相匹配,且更易集成 CMOS 工艺降落本钱,故 SPAD/SiPM 有望是激光 雷达吸收端芯片的未来之选。衬底材料方面,出于本钱上风及技能成熟度考量,硅基材料 在目前及未来一段韶光内引领市场。
光探测芯片:探测器核心元件,实现光旗子暗记转换为电旗子暗记
光电探测器紧张实现光旗子暗记向电旗子暗记转换,光探测芯片是个中核心。光电探测器能够检测 光旗子暗记并完成光旗子暗记向电旗子暗记的转换,详细而言,光通信系统传输旗子暗记时,发射端通过激 光器芯片进行电光转换,经由光纤传输至吸收端,吸收端通过探测器芯片进行光电转换, 将光旗子暗记转换为电旗子暗记。光探测芯片是光电探测器内部的核心元器件,因器件构造的不同, 使得由其构成的探测器在运用领域上有所差异。 光电探测器广泛运用于军用与民用领域,我们重点关注光通信和激光雷达运用。光电探测 器在军用以及民用领域均有广泛用场,可以运用在光通信、自动驾驶(激光雷达)、消费电 子、医疗东西、物联网、考验检测、安防等领域。本篇报告中我们紧张谈论其在光通信和 车载激光雷达等民用领域中的运用。根据 2022 年维科网及前瞻家当研究数据,光器件在光 模块中本钱占比 73%,而在光器件中,光吸收次模块 ROSA(以探测芯片为主)本钱占比 32%。根据 2022 年 Icbank 半导体行业不雅观察数据,光探测芯片在激光雷达的本钱中占 20%~30%。
技能发展:APD 向 SPAD 发展;材料以硅基为主
以器件构造方案分类:APD 主导现行运用,激光雷达未来趋于 SPAD
光探测芯片可分为 PIN、APD、SPAD、SiPM 四类。依据器件构造方案可以将光探测芯片 分为 PIN-PD 光电二极管、APD 雪崩二极管、SPAD 单光子雪崩二极管以及 SiPM(或称 MPPC,滨松根据其事理命名)硅光电倍增管等。PIN、APD 事情在线性模式下,偏置电压 低于雪崩电压,对入射光电子起到线性放大浸染,增益能力较低;SPAD、SiPM(SPAD 的一种阵列衍生)事情在盖革模式下,该模式偏置电压高于雪崩电压,增益能力高,单个 光子接管即可使探测器输出电流达到饱和。
1)光通信领域:APD 较 PIN 运用更广泛,SPAD 不适用 。主流方案是 APD 与 PIN,APD 利用更广泛。PIN 方案只能实现光电转换功能,没有倍增能 力,输出光电流较弱,因此对环境哀求高,仅适用于低灵敏度、中短间隔的场景。APD 除 了可以实现光电转换功能外,还具有一定的倍增能力,以及更高的灵敏度、更好的环境适 配性等,作为代价 APD 在本钱上比 PIN 更高。对付多数场景来说是比 PIN 更可靠的方案, 由于广泛运用于光通信领域。
2)激光雷达领域:APD 是现行成熟方案,SPAD/SiPM 是未来发展趋势 。APD 目前运用最广泛,而 SPAD 和 SiPM 是未来之选。对付激光雷达领域,APD 也是目前 运用最广泛的探测芯片方案,因其具备 10-100 倍的增益能力,能在低光强环境下完成有效 探测。激光雷达未来会更方向于 SPAD/SiPM(SiPM 实质上是 SPAD 的阵列形式),缘故原由是: SPAD/SiPM 相对 APD 具备两大上风:1)SPAD/SiPM 是事情在盖革模式下的雪崩二极管, 理论上的增益能力是 APD 的 100 万倍以上,可在更低的光强环境下完成探测任务;2)SiPM 是多个 SPAD 的阵列形式,与未来的阵列式光源契合,并可得到更高的可探测范围,也更 易集成 CMOS 工艺。国外有名激光雷达厂商 Ouster、ibeo、Opsys 等均已在布局 VCSEL+SPAD 方案的激光雷达,估量将于未来三年要地本地续推出。
市场空间:光探测芯片环球市场规模 45.6 亿美元,外洋龙头雄踞市场
环球光探测芯片市场规模 45.6 亿美元,APD 市场 CR3 为 45%。根据 Gartner 数据及预测, 2021 年环球光探测芯片市场规模为 45.6 亿美元,基于光电探测器在光通信、视频成像、激 光雷达、医学探测领域的广泛运用前景,估量 2022E-2025E环球光探测芯片市场保持 10.0% 的年均复合增速,至 2025 年市场规模达 66.7 亿美元。APD 作为目前主流技能方案,根据 QYResearch 数据,2020 年,First-sensor、滨松和 Kyosemi 为市场份额前三名,CR3 达 到 45%,市场较为集中,但新晋企业也能霸占一定的份额。
环球 SiPM 市场集中度较高。根据 QYResearch 数据,环球 SiPM 市场紧张集中于头部企 业,2020 年以安森美、滨松、博通为首的头部厂商合计市占率达到 83%,SiPM 产品技能 难度大,进入门槛高,且业内收购事宜频繁,新进入者较难立足。
光探测芯片家当链:外洋巨子产品成熟,国产替代需持续磨剑
光探测芯片整体国产化率低系生产体系的不完全、不稳定。海内厂商在光探测芯片领域的 市占率较低,根本在于没有完全、稳定的生产加工体系。根据中国电子元件行业协会发布 的《中国光电子器件家当技能发展路线图(2018-2022 年)》以及电子工程天下研究,我国 SPAD 等光芯片发展高度依赖生产工艺及封装测试。比如目前在 SPAD 领域做的较好的安 森美拥有大批量封装测试履历(并外延收购 SPAD 厂商)、CIS/CCD 玩家佳能、索尼(拥 有完善的生产体系)。然而,我国厂商生产工艺较不成熟,且短缺本土优质代工平台,因而 在芯片流片加工上严重依赖如美国、新加坡、德国等国家的代工厂,加之熟习干系工艺的 技能职员稀缺,造成关键技能发展缓慢、芯片研发周期较长、效率较低等,因而与外洋技 术存在差距。
外洋公司产品成熟、布局全面,已不才游广泛运用
外洋巨子产品成熟布局全面,已不才游广泛运用。外洋方面,滨松、First Sensor、博通等 厂家布局全面,实现从 PD、APD 到 SPAD/SiPM 的光探测芯片产品全覆盖,滨松已在积极 转移计策重心,自 APD 向 SPAD/SiPM 的转化。此外安森美、Lumentum、II-VI、Kyosemi、 索尼、佳能、Excelitas 等企业也在各自阅读领域实力出众,引领行业发展。
海内公司方案分明,APD 厂商相对成熟,创新性企业重点布局 SPAD/SiPM
国产替代朝阳东升,创企重点布局 SPAD/SiPM。海内目前参与厂商较散,产品体系丰富度、 成熟度低,厂商对付探测芯片方案的选择较为分明,以光迅科技、光森电子、三安光电为 首的公司选择传统成熟的 PIN-PD、APD 领域,产品较多利用于光通信家当链中;以芯视 界、灵明光子、阜时科技为首的一众创企较多选择布局未来方向的 SPAD/SiPM,国产 SPAD/SiPM 探测器正陆续运用于消费电子、激光雷达、AR/VR、医疗等领域。
VCSEL:3D 传感、激光雷达等市场需求有望推动行业高增长
VCSEL 基于量产本钱低、波长稳定等上风,随着 VCSEL 功率密度等性能持续提升,有望 成为半固态/固态激光雷达发射端核心元器件。展望 VCSEL 芯片行业未来发展趋势,我们 判断:1)需求端有望伴随环球车载激光雷达出货量快速提升而开释。我们测算海内激光雷 达用 VCSEL 芯片市场规模有望由 2022 年的 0.26 亿元增长至 2025 年的 10.14 亿元,对应 2023~2025年CAGR为238.3%;2)目前外洋龙头 Lumentum、II-IV 霸占市场紧张份额(2020 年合计占比 80%),而长光华芯等头部海内厂商有望在技能不断成熟、客户认证推进等背景 下加速入口替代步伐。
VCSEL 光源上风突出,受激光雷达运用推动市场规模快速增长
车载激光雷达有望催生 VCSEL 行业新机遇。相较 LED 和 EEL 等其他光源,VCSEL 激光 用具有许多上风,例如量产本钱低(晶圆级工艺)、波长稳定性高(温漂小)、易于二维集 成、低阈值电流、可高频调制、没有腔面阈值损伤等。根据 Yole《VCSEL 市场及技能趋势 报告》,自 2017 年苹果在 iPhoneX 中引入 3D 传感功能后,VCSEL 在消费电子领域快速发 展,紧张运用领域逐渐由 850nm 器件的高速数据通信运用转向 940nm 器件的 3D 传感运用。 近年来伴随汽车“智能化“进程推进,车载激光雷达市场呈快速增长,VCSEL 有望迎来第 二个大规模运用机遇。 2021 年禾赛科技发布首个 VCSEL 车规级长距半固态激光雷达。近年来伴随技能的发展, VCSEL光源的功率密度和亮度实现了大幅提高,为其在车载激光雷达领域的运用供应可能, 2021 年禾赛科技和 Lumentum 互助发布业界首个基于 VCSEL 打造的车规级长距半固态激 光雷达 AT128,个中每台 AT128 包含 128 个 VCSEL 阵列,在 10%反射率情形下探测间隔 可达 200 米。我们认为未来在低本钱、高效率等上风推动下,VCSEL 有望激光雷达领域获 得更大的运用市场。
市场空间:2025 年海内激光雷达用 VCSEL 芯片市场有望达 10.14 亿元
根据我们于 2022 年 7 月 14 日发布的《长光华芯:光耀中国芯,激光芯片国产化领军者》中 的测算,2022 年海内激光雷达用 VCSEL 芯片市场规模有望达 0.26 亿元,估量至 2025 年达 到 10.14 亿元,对应 2023~2025 年 CAGR 为 238.3%。
技能发展:多结实现功率密度提升
多结 VCSEL 技能发展推动 VCSEL 在车载激光雷达领域的运用。车载激光雷达运用哀求 VCSEL 需具有较高的功率密度以实现长间隔探测,目前常用的提升功率密度的办法为多结 VCSEL 技能。多结 VCSEL 技能在构造上通过周期性垂直地将几个 PN 结叠在一起,实现了 更高的光学效率、更高的功率密度和更高的斜率效率,有效降落器件的热负荷和封装尺寸。 2022年4月VCSEL巨子Lumentum发布五结/六结VCSEL,最高功率密度超过1400W/mm2, 海内方面纵慧芯光、长光华芯等公司均已实现五结 VCSEL 产品打破。
从各公司公开资料来看,EEL 方面,欧司朗产品最高功率密度靠近 60000W/mm2;VCSEL 芯片方面,外洋厂商 Lumentum 2022 年 4 月发布 M51-100 产品最高功率密度超过 1400W/mm2,海内厂商长光华芯的《投资者关系活动记录表(5 月)》显示公司 VCSEL 功率 密度已达 1200W/mm2。伴随 VCSEL 供应商不断改进多结 VCSEL 技能,VCSEL 亮度有望 连续缩小与 EEL 的差距,依赖其低本钱上风获取广泛市场。
竞争格局:Lumentum、II-IV 主导市场,海内厂商渐突围
海内厂商研发与制造水平与国际领先水平尚有一定差距,国产化替代进程有望持续推进。目 前,外洋龙头 Lumentum、II-IV 凭借技能上风主导芯片市场,根据 Yole 数据,Lumentum、 II-IV 两家公司 2019、2020 年市场份额合计占比分别为 67.7%和 79.6%。在生产模式上, Lumentum 将外延环节外包,II-VI 自产外延片。海内传感运用类 VCSEL 企业紧张包括长光 华芯、纵慧芯光、睿熙科技、博升光电、柠檬光子、瑞识科技等,多为创业型企业,个中长 光华芯等头部厂商采取 IDM 模式,打造核心竞争力。
VCSEL 家当链梳理
VCSEL 家当链紧张由构造设计、外延成长、晶圆制造、封装测试四个环节组成,家当链高度 细分、专业化程度高、拥有较高的技能门槛。相较边发射激光器在光刻、镀膜等环节的核心 工艺门槛,VCSEL 的多层外延构造对外延环节的技能哀求很高。目前外洋厂商在家当链各 环节霸占主导地位,海内厂商不断跟进。
硅光芯片:光子集成大势所趋,外洋巨子领先布局硅光芯片具有高集成度、低本钱、高速光运输的特点,在光子集成化背景下发展前景广阔。 硅光芯片下贱运用处景丰富,紧张可以分为三大运用领域:连接(用于数据中央和电信领 域的光通信连接)、传感(用于环境丈量或识别,如激光雷达)和打算(用于新一代打算的 量子光学),目前硅光芯片多用于光通信领域,未来有望在 FMCW 激光雷达、光子打算等 领域进一步延拓。硅光家当链方面,目前外洋厂商占主导地位,海内厂商仍处于持续跟进 的阶段,我国在硅光器件研究方面与国际前辈国家同时起步,研究水平也相称,但在硅光 芯片家当化发展和家当链方面,海内厂商与外洋头部厂商仍有较大差距。
光子芯片:以光波为载体,具备高速率、高并行性、高带宽、低损耗特点
光子集成大势所趋,硅光芯片发展前景广阔。光子芯片根据基材的不同,大致可分为两类: 一种是在以 InP 为代表的“有源材料”上集成制作元件的光芯片;另一种则是在以硅为代 表的“无源材料”上制作的,即硅光芯片。硅光因此硅光子学为根本的低本钱、高速的光 通信技能,利用基于硅材料的 CMOS 微电子工艺实现光子器件的集成制备,领悟了 CMOS 技能的超大规模逻辑、超高精度制造的特性以及光子技能超高速率、超低功耗的上风,把 原来分离器件浩瀚的光、电元件缩小集成到至一个独立微芯片中,实现高集成度、低本钱、 高速光传输。与分立器件光模块比较,硅光子器件无需 ROSA 或 TOSA 封装,集成度更高, 更加适应未来高速流量传输处理须要,与此同时更紧密的集成办法降落了光模块的封装和 制造本钱,基于以上上风,硅光芯片技能广受关注。
硅光芯片下贱运用多点着花
硅光芯片当前紧张运用于光通信等领域
下贱运用领域广泛,估量硅光芯片环球市场规模 2020~2025 年 CAGR 为 52.4%。硅光芯 片是基于硅晶圆开拓出的光子集成芯片,在尺寸、速率、功耗等方面具有独特上风,可广 泛运用于光通信(5G)、数据中央、人工智能、医疗检测、高阶打算、自动驾驶、国防等领 域。根据 Yole 预测,环球硅光市场规模有望从 2019 年的 4.8 亿美元增长至 2025 年的 39.5 亿美元,2020~2025 年 CAGR 达 52.4%。
5G 时期带来数据流量快速增长,硅光芯片以低本钱办理传输速率问题。数据中央处理高速 率流量需求不断的提升对光通信性能提出了更高哀求,哀求光通信行业技能持续迭代升级 以提高光通信产品的适应性和技能性。原有的Ⅲ-V 族半导体激光芯片本钱较高,并且能承 受的调制带宽受限,50Gbps 成为单通道传输速率瓶颈,无法知足更高带宽的需求。与传统 光模块方案比较,硅光芯片将多路激光器、调制器、探测器等光/电芯片都集成在硅光芯片 上,硅光模块在高速率下,仍具有器件小、稳定性强和硅材料能耗低的特性,较传统光模 块具有一定上风,硅光子技能能够办理 400G 通信时期须要面对的 PAM4 电调制方案带来 的巨大损耗和 850G 的 QSFP-DD 方案引发的器件数量增加与事情带来温度提升带来的温 漂等寻衅性问题。硅光方案目前被部分数据中央所采取,硅光家当有望得到快速发展。
硅光 FMCW 或将成为激光雷达优质办理方案
硅光以其集成化上风,有效办理 FMCW 可靠性验证难度大、本钱较高的问题。FMCW 路 线的兴起与硅光技能的发展密不可分,早期的 FMCW 激光雷达都是由各种分立器件堆叠起 来,组件调试和器件本钱都非常高,很难达到大规模商业化落地需求。但随着硅半导体产 业的成熟,基于硅 CMOS 半导体生态发展起来的硅光技能平台,可有效把这些分立的器件 集成到同一块芯片上,乃至空想状态下在 FMCW 中能将光学镜头和扫描部件芯片化,保障 性能的同时降落本钱,有望有效办理 FMCW 办理方案的可靠性验证难度大、本钱较高的问 题。芯片级封装、图像级分辨率,硅光 FMCW 有望成为激光雷达关键技能路径之一。
光子打算:硅光子用于量子信息处理
以硅光芯片为根本的光打算有望逐步取代电子芯片打算场景。据 OpenAl 统计,自 2012 年 以来,每 3-4 个月人工智能的算力需求将翻倍,摩尔定律带来的算力增长已无法知足需求, 硅光芯片更高打算密度与更低能耗的特性能有效的办理极致算力的运用需求。在数据搬运 方面,光通信具有较大的上风;运行速率方面,目前大数据 AI 以线性运算为主,光的矩阵 乘法并行能力较强,延时低于电芯片,并且在传播的过程中不会发热。根据达摩院预测, 未来 5-10 年以硅光芯片为根本的光打算将逐步取代电子芯片的部分打算场景。
环球硅光家当链全景:外洋大厂抢先布局,海内厂商持续跟进
外洋大厂抢先布局,海内厂商持续跟进。目前环球硅光领域家当化较领先的玩家包括思科、 Intel 和 Inphi。近几年来包括思科、华为、Ciena、Juniper 等巨子纷纭通过收购布局硅光 技能。目前 Intel、IBM、NEC、NTT、Fujitsu 等企业都针对硅光芯片家当进行告终构,Marvell、 思科、诺基亚等斥资百亿美元先后并购 Inphi、Acacia、Elenion 等硅光领域的创新企业。 目前,Intel 和台积电均大力开拓硅光子制造工艺技能,已经形成了较为完全的硅光芯片产 业链。我国在硅光器件研究方面与国际前辈国家同时起步,研究水平也相称,但在硅光芯 片家当化发展和家当链方面,海内厂商与外洋头部厂商仍有较大提升空间。
光芯片家当链代表性公司梳理长光华芯:光耀中国芯,激光芯片国产化领军者
深耕高功率半导体激光芯片,纵向+横向打造激光家当“中国芯”。公司系海内少数具备高 功率激光芯片量产能力的企业之一,实现了高功率激光芯片的国产化与入口替代。根据公 司招股书测算,2020 年公司占海内高功率半导体激光芯片市场份额的 13.4%,位居国产厂 商第一位,2021 年公司已实现 30W 单管芯片量产,技能实力环球领先。在产品布局上, 一方面,公司通过纵向延伸打通芯片→器件→模组→半导体激光器家当链条,实现了在高 功率单管系列、高功率巴条领域的百口当链布局;另一方面,公司基于高功率半导体激光 芯片的技能上风以及设计和量产能力,切入 VCSEL 及光通信芯片赛道,已建立了 VCSEL 产品包含外延成长、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 完全工艺线。
源杰科技:海内领先的高速率激光芯片厂商,IDM 模式铸就核心竞争力
优质高速率半导体光芯片供应商,进入国内外有名运营商网络供应体系。公司聚焦于光芯 片行业,紧张产品包括 2.5G、10G、25G 及更高速率激光器芯片系列产品等。经由多年研 发和家当化积累,公司已拥有多条覆盖 MOCVD 外延成长、光栅工艺、光波导制作等全流 程自主可控的生产线,实现向客户 A1、海信宽带、中际旭创、博创科技、铭普光磁等国际 前十大以及海内主流光模块厂商批量供货,产品终极运用于中国移动、中国联通、中国电 信、AT&T 等国内外有名运营商网络中,已成为海内领先的光芯片供应商。由于下贱客户在 选择光芯片产品时须要经由较长的验证过程,公司率前辈入供应商体系,建立了较高的客 户资源壁垒。
云岭光电:致力于成为国际一流的光芯片供应商
专注中高端光芯片市场,拥有自主知识产权。武汉云岭光电有限公司由国际领先的芯片专 家团队与华工科技于 2018 年 1 月共同发起设立,承载近 20 年的技能探索与市场实践,专 注于中高端光通信半导体光芯片产品,是拥有完备自主知识产权,具备全流程生产能力的 IDM 光芯片企业。 云岭光电主营业务为 2.5G/10G/25G 全系列激光器(LD)和探测器(PD)光芯片及封装类 产品。公司建有光芯片研制平台,拥有 MOCVD 材料成长,器件工艺制备,和后端测试封 装的完全生产线,从外洋引入具有国外光芯片大厂多年事情履历的核心技能团队,节制 10G/25G 高速率光收发芯片设计、高质量材料成长、关键工艺制备、和封装测试的核心技 术。公司具备年产芯片 7500 万颗、TO 7200 万只的生产能力,致力于成为天下一流的光芯 片企业,为环球光通信企业供应优质全系列光芯片。
武汉敏芯:海内前辈的全系列光芯片供应商
武汉敏芯:致力成为海内光通信器件领域的头部芯片供应商。武汉敏芯半导体股份有限公 司成立于 2017 年 12 月,是一家从事半导体光电芯片研发、制造和发卖的高新技能企业。 产品涉及光通信、工业激光、传感和消费等领域。作为光通信领域海内首家独立的全系列 光芯片供应商,公司主营业务为 2.5G/10G/25G/50G 全系列激光器和探测器光芯片及封装 类产品。
中科光芯:节制完全的光芯片及器件百口当链生产线
创始人研发实力强,公司技能储备丰富。福建中科光芯光电科技有限公司(简称中科光芯), 成立于 2011 年,由中科院福建物质构造研究所课题组组长、博士生导师,拥有二十多年半 导体激光器研发及光电子集成制程平台履历的苏辉博士创立。 产品线完全,长期承担国家项目。公司拥有完全的外延成长、芯片微纳加工及器件封装产 业线,现有产品包括外延片、芯片、TO 器件、光器件、模块等,是一家真正拥有独立自主 知识产权的,能够独立设计并量产光芯片和器件的高新技能企业。中科光芯还长期承担科 技部定向专项、科技部重点研发操持、863 操持和其他国家级项目,福建省重大科技专项、 企业横向项目等,重点开拓高可靠性和高性能激光和探测器件芯片。
灵明光子:海内领先的光子探测芯片厂商,三大产线多元化布局
聚焦单光子探测器赛道,dToF 技能上风明显。灵明光子创立于 2018 年,致力于单光子探 测器(SPAD)赛道,为手机、激光雷达、机器人、无人机、VR/AR 设备等运用供应自主 研发的高性能 dToF 深度传感器芯片。dToF(direct time-of-flight,直接丈量翱翔韶光)直 接向丈量物体发射光脉冲,丈量反射光脉冲和发射光脉冲之间的韶光间隔来打算待测物体 的间隔。dToF 可以单点测距,也可以合营扫描或光学镜头进行成像,为未来元宇宙中物理 天下和数字信息天下的实时交互补充 3D 聪慧感知拼图。 三大产品线针对性设计,核心技能壁垒较高。灵明光子 SPAD 产品三大家当线包括硅光倍 增管(SiPM)、有限点 dToF 芯片及模组、单光子成像阵列(SPADIS)及 dToF 模组。公 司节制国际领先的 SPAD 器件设计和工艺能力,基于波长 905nm 处的单光子探测效率(PDE) 达到 25%,为天下记录级别,远超行业均匀的 5%-18%,可以实现探测间隔更远、功耗更 低、体积更小。同时,灵明光子也拥有海内唯一、环球稀缺的成熟 3D 堆叠 dToF 芯片设计 和工艺能力,并已成功研发多款 3D 堆叠 SPADIS 芯片。
南京芯视界:深耕 dToF 领域,SPAD 技能领先
前辈的光电转换器件设计及单光子检测成像技能,在技能和实用性上处于领先地位。 visionICs(芯视界前身)于 2016 年在美国硅谷 Santa Clara 市成立,成立之初即开始 dToF 研发,并坚持走单光子直接 ToF 的技能路线。公司拥有芯片级的光电转换器件设计和单光 子检测成像技能,主营基于单光子探测的一维和三维 ToF 传感芯片。硅谷的外洋研发机构 为芯视界供应技能支撑。 单光子检测方案显著降落能耗。芯视界发布环球领先的基于单光子检测的激光测距 ToF 芯 片,在低本钱 CMOS 工艺上实现了高灵敏度、高分辨率单光子检测阵列,集成了自主研发 的高精度测距电路和抗滋扰数字算法。比较较于目前修正 CMOS 像素图像传感器而实现的 间接 ToF 三维测距,基于单光子像素(SPAD)阵列的直接 ToF 拥有超高的光电探测灵敏 度,实现低激光功率下的远间隔探测,降落整体系统的功耗和本钱。
阜时科技:节制 SPAD 芯片核心技能,切入乘用车激光雷达供应链
阜时科技 2017 年 11 月尾成立于深圳,重点研发生物传感及机器视觉系列芯片及配套算法 SDK,为手机集成商、方案商及终端品牌客户供应高性能的系统级完全办理方案,致力于 推动人机交互智能化升级。公司目前已积累积累了 SPAD、光学传感和人脸识别三大产品线, 产品和技能已包办事了 10 多个行业,为手机、IoT、自主移动设备、汽车等终端供应芯片 及完全的技能办理方案,旗下共有超过 50 款不同型号的六大类芯片产品。 做事配套完善,覆盖一线厂商。公司一边自主开拓有广阔市场前景的、可实现商业代价的 芯片,一边为一线品牌厂商定制芯片,且从调试、测试、算法验证到售后配套,均供应高 品质的一条龙做事。具有完全的芯片设计、软硬件支持、核心算法开拓等能力,已成功量 产运用于一线厂商。
纵慧芯光:深耕 VCSEL 芯片核心技能,把握车载激光雷达机遇
节制自主知识产权 VCSEL 芯片技能。纵慧芯光(Vertilite)成立于 2015 年,是一家创新型 的光电半导体企业,致力于为环球客户供应高功率以及高频率 VCSEL 办理方案,紧张研发 生产 VCSEL 芯片、器件及模组等产品。公司由来自业界的履历丰富的科学家和工程师组成, 已成功发布了高性能产品,适用于 3D 传感,光通信,工业自动化,生物医学运用,汽车应 用,消费电子和 LiDAR 办理方案的多样化运用。 研发实力领先,产品性能前辈。公司拥有卓越的研发团队,天下顶尖的科技研发实力。公 司紧张以研发生产 VCSEL 芯片、器件及模组为主营业务(650 到 1000 纳米波段)。公司产 品性能已达到天下前辈水平,在海内处于绝对领先地位。公司产品广泛运用在 3D 感知、虚 拟现实/增强现实、自动驾驶、生物医疗传感器和高速光通信等领域,目前已与海内顶尖的 手机终端厂商和模组厂商深度互助,具有广阔的市场前景。
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精选报告来源:【未来智库】。未来智库 - 官方网站