（报告出品方/作者：国海证券，杨阳、郑奇）

1、 国内半导体激光芯片龙头，营收业绩增速较高

1.1、 公司概况：半导体激光芯片平台型企业，股权激 励稳定核心人才

长光华芯是国内半导体激光芯片全工艺流程的平台型企业。长光华芯成立于 2012 年，聚焦半导体激光器行业，专注于半导体激光芯片、器件、模块及激光 器等激光行业核心器件的研发、制造及销售。公司是 IDM 厂商，2012 年建成包 括芯片设计、封装测试、光纤耦合等工艺产线，2013 年实现光纤耦合模块、阵 列模块的全面生产，2018 年成立 VCSEL 事业部建立 VCSEL 芯片 6 吋线，2019 年推出各系列直接半导体激光器，2020 年推出 VCSEL 面发射半导体激光芯片， 2021 年导入 6 吋晶圆生产线、实现 30W 高功率半导体单管芯片的量产。长光 华芯注重在芯片设计、晶圆制造、芯片加工及封装测试环节核心技术的研发积累 并屡获突破，建有 3 吋、6 吋芯片量产线，是国内首家、全球第二家引入 6 吋高 功率半导体激光芯片晶圆垂直整合产线的公司。长光华芯是国内半导体激光芯片 全工艺流程的平台型企业。

长光华芯围绕“一平台、一支点、横向扩展、纵向延伸”战略实施产业布局。 长光华芯以公司与苏州高新区政府共建的苏州半导体激光创新研究院为平台，以 已具备的高功率半导体激光芯片的核心技术及全流程制造工艺为支点，横向拓展 研发 VCSEl 芯片和光通信芯片，纵向延伸至激光器件、模块及直接半导体激光 器领域。横纵双向产业布局形成了长光华芯在激光芯片领域的综合服务能力，更 贴近客户、满足客户需求，持续提升公司在国内外市场的竞争力。

长光华芯无控股股东、无实际控制人。长光华芯首次公开发行前总股本为 10170 万股，首次公开发行 3390.00 万股占比发行后总股本 25%。公司第一大股东华 丰投资在上市前持有 24.51%股份，在首次公开发行后被稀释到 18.38%仍为第 一大股东。公司无股东持股比例超过 30%，无股东可控制股东大会，且不存在 单一股东提名的董事人数超董事会一半的情况。持股 5%以上的股东均不存在一 致行动关系，长光华芯无控股股东、无实际控制人。长光华芯首次公开发行后持 股 5%以上的股东有 4 家，其中华丰投资（18.38%）和国投创投（5.91%）为公 司的财务投资者，苏州英镭（14.82%）为公司的核心管理层持股平台，长光集 团（6.54%）是中科院长光所全资子公司、为公司的国有股东。

长光华芯核心管理层人员均为技术出身、掌握公司核心技术且持有公司股份， 有助于公司长久发展。董事长兼总经理闵大勇、常务副总经理王俊、副总经理廖 新胜、副总经理潘华东是长光华芯的核心管理层人员、核心技术人员，且均为半 导体激光行业国家级技术专家，从业多年、参与过多项国家级科研项目。闵大勇、 王俊、廖新胜、潘华东及其他部分高管间接持有长光华芯股份，管理层与股东利 益一致，有助于公司长久发展。

长光华芯实施股权激励制度，核心管理层人员持股比例较高。长光华芯通过苏 州英镭、苏州芯诚、苏州芯同设立三大员工持股平台，持股比例分别为 14.82%、 1.59%、1.47%。其中苏州英镭为核心管理团队持股平台，苏州芯诚、苏州芯同 为骨干员工持股平台，核心管理层人员持股比例较高。实施股权激励制度有助于 公司吸引和稳定核心技术骨干和管理人才，维护公司长期稳定发展。由于实施股 权激励，公司于 2019 年、2020 年和 2021 年 1-6 月确认当期股份支付的金额分 别为 13294.60 万元、525.66 万元和 572.84 万元，2019-2021 年度股份支付费 用分别为 13294.60 万元、67.34 万元、130.95 万元。

1.2、 主营业务：以半导体激光芯片为中心拓展VCSEL、 光通信业务，核心技术储备丰富

长光华芯产品矩阵覆盖激光行业上中游，半导体激光芯片的技术全球领先。长 光华芯以半导体激光芯片产品为核心，纵向发展相关器件、模块及直接半导体激 光器业务，横向发展 VCSEL 芯片和光通信芯片，产品矩阵涉猎激光行业产业链 上中游。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、光通信芯片系列产品，被广泛应用于光纤激光器、固体激光 器及超快激光器等光泵浦激光器泵浦源、国家战略高技术、3D 传感、激光雷达、 高速光通信、激光智能制造装备、医学美容、人工智能、科学研究等领域。其中， 公司的半导体激光单管芯片和半导体激光巴条芯片产品性能指标同步国外先进 水准，打破国外技术封锁和芯片禁运，具备全球领先的技术水平。

高功率单管系列和高功率巴条系列是长光华芯的主要收入来源，高功率 VCSEL 系列于 2020 年起实现营收，光通信芯片系列的完整工艺线已建成。长光华芯的 四大系列产品中，同属半导体激光芯片业务的高功率单管系列和高功率巴条系列 产品是公司的主要收入来源，2021 年高功率单管系列产品收入占比总营收 84.12%、高功率巴条系列产品收入占比总营收 12.97%。(1)高功率单管系列产 品主要包括高功率单管芯片、高功率单管器件、光纤耦合模块、直接半导体激光 器，其中高功率单管芯片和光纤耦合模块是主要的收入来源。产品广泛应用于工 业泵浦、科学研究、生物医学、激光装备及直接材料场景，主要收入来自工业加 工领域。（2）高功率巴条系列产品主要包括高功率巴条芯片、高功率巴条器件、 阵列模块，其中巴条器件是主要的收入来源。产品广泛应用于工业、生物医学、 科学研究、激光装备场景，主要收入来自科研与国家战略高技术。（3）高功率 VCSEL 系列产品以芯片为主，主要应用于 3D 传感消费电子、激光雷达及汽车 电子领域，2020 年首次实现营收。（4）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、城域网、数据中心等领域，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线，具备光通信芯片的制造能力。

长光华芯在激光行业领域积累多项核心技术，核心技术产品收入占比营业收入 的 98%以上，实现了高功率激光芯片的研发和量产。长光华芯以 GaAs(砷化镓) 和 InP(磷化铟)两大材料体系为基础建立了边发射和面发射两大工艺技术和制造 平台，在高功率半导体激光芯片、VCSEL 及光通信激光芯片领域持续开发器件、 模块及直接半导体激光器等下游产品，积累多项核心技术。长光华芯已掌握的核 心技术包括高功率高效率高亮度芯片结构设计、分布式载流子注入技术、 MOCVD 外延生长技术、多有源区级联的垂直腔面发射(VCSEL)半导体激光器设 计、低损伤刻蚀工艺技术、薄膜氧化热处理工艺技术、高功率芯片腔面技术/高 COMD 阔值的腔面保护技术、大功率半导体激光器芯片封装技术、高亮度光谱 合束技术、高质量光纤耦合技术、激光镀膜技术。公司的核心技术已覆盖芯片器 件设计、外延、刻蚀、镀膜、封装测试、光纤耦合等工艺流程，生产的核心技术 产品包括半导体激光芯片及器件、模块、直接半导体激光器，2018-2020 年核心 技术产品收入占比营业收入的 98%以上，实现了高功率激光芯片的研发和量产。

1.3、 财务分析：盈利能力持续提升，期间费率持续降 低

长光华芯营收增长迅速，业绩逐渐改善。2018-2021 年长光华芯实现营业收入 分别为 0.92 亿元、1.39 亿元、2.47 亿元、4.29 亿元，年均复合增速为 66.82%； 公司尚处成长阶段，主要以直销的方式面向国内市场（代销、经销面向国外市场）， 营业收入均来自主营业务。2018-2021 年长光华芯实现归母净利润分别为-0.14 亿元、-1.29 亿元、0.26 亿元、1.15 亿元，扣非归母净利润分别为-0.29 亿元、 -0.18 亿元、-0.15 亿元、0.72 亿元；2019 年公司因执行股权激励计划确认支付 股份费用 1.33 亿元致使同期净利为负，另外 2018-2021 年公司获得政府补助分 别为 0.17 亿元、0.24 亿元、0.44 亿元、0.49 亿元对公司扣非归母净利润影响较 大。随着公司规模逐渐扩大，盈利能力逐渐改善，2020 年长光华芯归母净利润 实现扭亏为盈、2021 年实现归母净利润与扣非归母净利润双盈利。

长光华芯营业收入结构细分来看，高功率单管系列产品是主要的收入来源且放 量迅速，高功率巴条系列产品增长稳健，高效率 VCSEL 系列刚刚起步。 (1)高功率单管系列产品收入占比公司总营收 70%以上，是长光华芯的主要收入 来源。2018-2021 年，高功率单管系列产品收入从 0.72 亿元增长至 3.61 亿元， 年均复合增速为 71.26%，主要来自单管芯片和光纤耦合模块产品的增长。半导 体激光器整体市场规模的增加带动了公司客户采购量的增加、中美贸易摩擦加速 国产替代进程致使公司客户数量及销量均上升、公司产品在半导体激光芯片领域 具备竞争优势和自主创新能力吸引了更多客户更多数量的采购。长光华芯的高功 率单管系列产品主要应用于工业加工领域，2021 年 1-6 月在工业加工领域的收 入占比达 95.99%。 (2)高功率巴条系列产品增长稳健，2018-2021 年收入从 0.19 亿元增长至 0.56 亿元，年均复合增速为 42.38%，收入增长主要来自巴条器件产品。巴条器件产 品主要需求来自客户 A2，销量受客户 A2 的科研进度影响。2020 年公司的巴条 芯片产品获准出口德国的半导体激光器生产商 Jenoptik AG，因此 2021H1 巴条 芯片收入增长较多。高功率巴条系列产品主要应用于科研与国家战略高技术领域， 2021 年 1-6 月在该领域收入占比达 77.86%。 (3)高效 VCSEL 业务刚刚起步，收入占比较小，2021 年实现收入 819.67 万元， 同比增长 140.65%。2020 年长光华芯获得了相关客户的工艺认证和对公司 VCSEL 芯片设计及开发服务的采购，为后续长光华芯 VCSEL 芯片量产订单进 行工艺准备。

长光华芯营业成本的结构趋势与营业收入的结构趋势一致，其中直接材料费用 占比最大；公司规模效应逐渐显现，更换 6 吋晶圆生产线降低了芯片类产品的 单位成本。长光华芯的营业成本均来自主营业务，2018-2021 年营业成本从 0.64 亿元增长至 2.02 亿元，年均复合增速为 46.84%，其中高功率单管系列产品成 本占比最多在 86%以上，营业成本的结构趋势与营业收入结构趋势一致。按照 会计准则划分来看，直接材料在主营业务成本中占比最大 2018-2021H1 分别为 53.89%、57.34%、65.03%、61.75%；随着公司收入增加规模效应逐渐显现， 直接人工和制造费用占比整体降低、直接材料占比整体提高。长光华芯的生产规 模通常下半年大于上半年，并且在 2021 年初公司导入 6 吋晶圆生产线降低了芯 片类产品的平均单位成本，使得 2021H1 直接材料在营业成本中的占比较 2020 年度有所下降。

长光华芯综合毛利率增长迅速，各个系列产品的毛利率存在差距。2018-2021 年长光华芯综合毛利率分别为 30.97%、36.03%、31.35%、52.82%。其中高功 率单管系列的毛利占比最多、高功率巴条系列的毛利率最高，二者毛利合计占比 公司总毛利的 90%以上；高效率 VCSEL 系列毛利率较高但业务刚刚起步规模较 小。2021 年长光华芯受益于高功率单管系列的毛利率提高、高功率巴条系列的 收入占比提升，实现综合毛利率 52.82%较上年增长 21.47pct。

(1)长光华芯的高功率单管系列中单管芯片毛利率最高。单管芯片是单管系列产 品中的核心部件，长光华芯应用外延生长、FAB 晶圆工艺、腔面钝化处理等多 种芯片制造工艺生产单管芯片，技术附加值较高，毛利率相对较高。单管器件、 光纤耦合模块、直接半导体激光器是在单管芯片基础上搭配外购部件并按照客户 需求进行封装、耦合；外购部件的材料成本较高，使单管器件、光纤耦合模块、 直接半导体激光器的毛利率较低。 单管芯片和光纤耦合模块对高功率单管系列的毛利贡献较大。在单管芯片方面， 2019 年长光华芯主要客户锐科激光因自身产品结构调整减少了对 15W 单管芯 片的采购、增加了 18W 单管芯片需求，而 18W 单管芯片的导入需要验证周期； 2020 年新冠疫情的发生加速了国产替代进程、公司 18W 单管芯片通过认证，单 管芯片客户认可度逐渐提高，2020、2021 年创鑫激光、锐科激光加大了对长光 华芯芯片的采购。在光纤耦合模块产品方面，2018 年长光华芯实现量产但产量 小、制造费用率高；2019 年规模效应显现、制造费用率降低，并且公司签约了 光惠激光、大科激光等新客户以及原有客户订单量增加，光纤耦合模块的毛利率 和毛利均有提升。

(2)长光华芯高功率巴条系列各个产品的毛利率均比较高，其中巴条芯片的毛利 率最高。公司巴条芯片发光功率稳定，巴条系列产品运用了芯片设计、晶圆制造、 芯片加工和封装测试等多种核心技术，技术附加值较高；产品主要客户是生物医 疗、科研、国家战略高技术领域的单位，对产品的技术要求更高、价格敏感度较 低，定制化的技术需求较多；因此公司在报价中争取到了相对较高的毛利率。 巴条芯片和巴条器件对高功率巴条系列的毛利率贡献较大。2018 年公司产能未 完全释放、产品生产成本较高，收入占比较高的阵列模块产品毛利率较低； 2019-2021 年巴条器件产品收入占比超过 70%且毛利率稳定；2020 年长光华芯 获得德国半导体激光器生产商 Jenoptik AG 认证并于 2021 年向其出口巴条芯片， 与此同时客户 A2 根据自身项目发展进程对长光华芯的巴条器件产品进行验收。

(3)长光华芯的高效率 VCSEL 系列产品毛利率较高，发展刚刚起步。VCSEL 产 品的设计开发较依赖技术人才的手艺，直接人工费用占比成本较多，具备较高的 技术附加值，产品毛利率相对较高。长光华芯于 2020 年起实现高效率 VCSEL 系列产品的创收，2020、2021H1 毛利率分别为 67.32%、61.40%，2021 年由 于部分 VCSEL 芯片量产订单落地，所以毛利率有所下降。 (4)其他业务毛利率逐年上升。公司其他产品收入比重占比较低，主要包括设计 开发费、维修费、配件销售和代工费，2018 至 2021 年上半年毛利率分别为 2.52%、 25.11%、51.94%、69.14%。长光华芯其他业务产品业务逐渐从高成本的低水 平工艺向高毛利的专用配件转变，并且 2021 年公司向激光行业厂商 SLD Laser Inc 提供高毛利的晶圆代工业务，因此长光华芯其他业务产品毛利率逐年上升。

长光华芯的综合毛利率在2021年之前低于同业可比公司，2021年起迅速增长。 经过对比分析行业产品特点、经营规模及发展阶段，筛选出国内外同业可比公司 包括贰陆集团、朗美通、炬光科技。长光华芯 2018-2020 年综合毛利率低于可 比公司，主要原因在于：(1)公司自身毛利率水平偏低：2018 年长光华芯规模尚 小、投入较大、单位产品边际成本较高，2020 年受新冠疫情影响公司毛利率水 平较高的巴条器件采购量下降；(2)同业可比公司毛利率水平上升：朗美通进行 了生产经营策略调整、关闭了部分低毛利的产品线；炬光科技进行了战略性结构 重组和管理优化，提升生产效率并增加了产品的附加值。2021、2022H1 长光华 芯综合毛利率分别为 52.76%、53.43%，略低于炬光科技的毛利率水平(54.00%、 55.38%)。2021 年公司主要客户创鑫激光、锐科激光采购了较多高毛利芯片类 产品，并且客户 A2 对公司毛利较高的巴条产品进行验收，推动了长光华芯综合 毛利率的增长。

长光华芯期间费用率受股权激励影响较大，剔除股权支付费用后期间费用率稳 步下降。2018-2021 年长光华芯期间费用分别为 0.55 亿元、2.06 亿元、0.91 亿 元、1.35 亿元，分别占比同期营业收入的 59.90%、148.78%、36.81%、31.41%。 2019 年公司因实施股权激励计划，确认股份支付金额为 1.33 亿元，产生了较多 的期间费用；若剔除股份支付金额，公司 2019 年期间费用率为 52.80%，则期 间费用率随公司规模的扩张逐渐下降。

长光华芯销售费用与管理费用有所增加，但不考虑股份支付情况下二者费率均 有所下降。其中销售费用主要包括售后维修费、职工薪酬、市场拓展费、股份支 付费用和样品费等，各项费用随公司经营规模的扩大而有所增加；管理费用主要 包括股份支付、职工薪酬、咨询服务费和办公费，若不考虑股份支付额，管理费 用金额逐渐增加但管理费率下降，公司治理的规模效应逐渐显现。

长光华芯研发费用逐年增加，占营业收入比例较大，研发费用率高于同业可比 公司。长光华芯研发费用与研发人员薪酬、研发项目数量、研发投入进度相关， 2018-2021 年研发费用分别为 0.37 亿、0.53 亿、0.60 亿、0.86 亿，年均复合增 速 32.20%，分别占比同期营业收入的 40.23%、38.05%、24.41%、20.03%， 研发费用金额及占营业收入比例较大。长光华芯目前业绩规模较小，仍处于以研 发为主导的快速成长阶段，公司围绕半导体激光芯片、器件及模块等产品持续加 大研发投入力度。与同业公司相比长光华芯研发投入相对较大，研发费率高于同 业可比公司。

2、 高功率激光芯片业务有望受益于国产化率提升， 传感应用拓展 VCSEL 市场空间

2.1、 高功率半导体激光芯片：下游需求扩张+国产替代 加速

2.1.1、 行业现状：激光器市场扩张迅速，国内企业持续抢占市场份额

激光器是发射激光的装置，激光芯片是激光器的核心部件。激光器是激光的发 射装置，主要由光学系统、电源系统、控制系统、机械系统四个部分组成，其中 光学系统包括泵浦源（激励源）、增益介质（工作物质）和谐振腔等光学器件。 激光器的工作原理是：增益介质通过吸收泵浦源产生的能量从基态跃迁到不稳定 的激发态，然后释放能量回归到稳定的基态，在释能过程中增益介质产生光子， 谐振腔调节光子特性（频率、相位、运行方向）并控制腔内光子振荡将光子通过 发射镜射出，形成激光光束。其中，以激光芯片为核心的器件、模块应用于泵浦 源，是激光器的核心部件。

根据增益介质、运转方式、输出波长、泵浦方式可对激光器进行分类。（1）激 光器的增益介质种类包括固体、液体、气体、自由电子，其中固体激光器具备稳 定性好、功率较高、维护成本低的优势。（2）按照转运方式可分为连续激光器和 脉冲激光器，连续激光器可在较长的一段时间内连续输出激光但热效应较明显， 脉冲激光器间断输出激光、可控性好、热效应小。（3）按照波长可分为红外光激 光器、可见光激光器、紫外激光器、深紫外激光器等，其中应用最广泛的红外光 激光器核紫外激光器分别多用于“热加工”和“冷加工”领域。（4）激光器按照 泵浦方式可分为电泵浦、光泵浦、化学泵浦激光器，不同的泵浦方式对工作物质 奖励的方式有差别，其中半导体激光器多以电流注入的方式对增益介质进行奖励、 是光泵浦激光器的核心泵浦光源。

光纤激光器是当下的主流激光器。目前市场上的激光器主要包括光纤激光器、半 导体激光器、固体激光器、气体激光器，其中光纤激光器凭借优异的性能、较强 的使用能力迅速提升市场份额。据 Strategies Unlimited 统计，中国各类激光器 中光纤激光器的市场份额为 51%，半导体激光器、固体激光器、气体激光器市 场占比分别为 17%、16%、16%。

半导体激光器在各类激光器中拥有较优的转换效率，是光纤激光器、固体激光 器等多种光泵浦激光器的核心泵浦源。半导体激光器效率高、体积小、寿命长、 低能耗、波长范围广、可调制速率高，可为下游激光器提供不同类型的光子能量； 半导体激光器是光纤激光器、固体激光器等其他激光器最理想的泵浦源，是其核 心器件，被广泛应用于激光加工、激光切割、医疗、通讯、国防等领域。

全球激光器市场增长稳步，中国激光器市场快速扩张。受益于智能设备、消费 电子需求增长及医美行业新兴领域的拓展，激光器市场规模增长稳步。据 Laser Focus World 数据，全球激光器市场规模 2015 年为 97.1 亿美元，预计 2021 年 有望增长至 184.80 亿元，2015-2021 年均复合增速为 11.32%；其中二极管激 光器（即半导体激光器）有望从 2015 年的 41.75 亿美元增长至 2021 年的 79.46 亿美元，预计 2021 年占比全球激光器市场规模的 43%。中国激光技术逐渐趋于 成熟和产业化，国产激光设备的技术和服务逐渐提高。据 2022 年中国激光产业 发展报告数据，中国光纤激光器市场规模 2014 年为 28.6 亿元，预计 2022 年有 望达 138 亿元，2014-2022 年均复合增速为 21.74%。据 Strategies Unlimited 统计中国激光器市场中光纤激光器占比 51%、半导体激光器占比为 17%，我们 预计 2022 年中国激光器市场规模为 270.59 亿元、其中半导体激光器市场规模 为 46 亿元。

中国光纤激光器市场格局方面，中国本土品牌持续扩大市场份额，国外品牌再 度下降。据《中国激光产业发展报告》统计，2018 年海外光纤激光器企业在中 国市场占比超过 60%，其中 IPG 位居第一占比超 49%、相干、恩耐分别位居第 四、第五。随着中国本土激光行业的发展，国内光纤激光器厂商崛起、国产替代 不断深化，海外企业在中国的市场份额持续下降。2020 年 IPG 仍位居第一但市 场占比下滑至 34.6%，相干下降至第六位；位居第二、第三位的中国本土企业 锐科激光、创鑫激光积极抢占市场份额，2021 年市场占比分别为 27.30%、 18.30%，市场占有率较 2020 年均有所增长。

行业规模测算：2020 年全球高功率半导体激光器市场规模为 615.03 亿元，全 球高功率半导体激光芯片的市场规模为 18.30 亿元；中国高功率半导体激光器 市场规模为 177.74 亿元，中国高功率半导体激光芯片的市场规模为 5.29 亿元。 （1）据《2021年中国激光产业发展报告》数据，2020年全球激光器销售额160.10 亿美元、其中以高功率半导体激光器为主的应用市场占比 59.10%，假设人民币 兑换美元的汇率为 1:6.50，那么 2020 年全球高功率半导体激光器市场规模为 160.10*59.10%*6.5=615.03亿元；据锐科激光统计激光器行业平均毛利率30%， 据《激光制造商情》统计泵浦源（光纤耦合模块）在激光器中成本占比达 50%， 那 么 2020 年 全 球 高 功 率 半 导 体 激 光 泵 浦 源 的 市 场 规 模 为 615.03*(1-30%)*50%=215.26 亿元；按照公司泵浦源平均毛利率 15%、激光芯 片占泵浦源成本比例 10%测算，2020 年全球高功率半导体激光芯片的市场规模 为 215.6*(1-15%)*10%=18.30 亿元。（2）据《2021 年中国激光产业发展报告》 数据， 2020 年中国光纤激光器市场规模为 94.2 亿元， 据 Strategies Unlimited2019 年光纤激光器占比工业激光器 53%的份额，工业激光器以高功率 半导体激光器为主，假设 2020 年光纤激光器占比工业激光器仍为 53%的份额， 那么 2020 年中国高功率半导体激光器市场规模为 94.2/53%=177.74 亿元；2020 年中国高功率半导体激光泵浦源的市场规模为 177.74*(1-30%)*50%=62.21 亿 元；2020 年中国高功率半导体激光芯片的市场规模为 62.21*(1-15%)*10%=5.29 亿元。

2.1.2、 发展趋势：未来有望受益下游需求扩张+国产替代加速

激光器行业未来有望受益于下游需求增长而实现放量。激光器广泛应用于材料 加工、通信、传感、研发、军事、医疗等领域。据《2020 中国激光产业发展报 告》数据，全球激光器应用前三大市场材料加工与光刻市场、通信与光储存市场、 科研与军事市场 2019 年销售规模分别为 60.30 亿美元、39.80 亿美元、17.70 亿美元，2018-2020 年三者历年合计占比均超 77%。激光器行业有望受益于下 游的工业制造领域、科研军事领域、生物医疗领域的需求增长而实现放量。

（1） 在工业制造领域，产业升级下带动激光器、激光芯片的需求持续扩张。 激光加工比传统加工工艺具备适用对象广、材料变形小、加工精度高、 能耗低、污染小、加工无接触且自动化的优势，可处理硬度大、熔点高 等传统工艺方法难以加工的材料。激光加工的工艺类型包括激光切割、 激光打标、激光雕刻和激光焊接等，广泛应用于航空航天、汽车、船舶、 钢铁、显示面板制造、半导体芯片制造、消费电子产品制造等领域。据 《中国激光产业发展报告》预计，2018-2022 年全球激光设备市场规模 有望从 137.6 亿美元增长至 232 亿美元，年均复合增速为 13.95%；中 国地区是全球市场收入的主要来源，2021 年占比达 61.40%；2018-2022 年中国激光设备市场规模有望从 605 亿元增长至 876 亿元、年均复合增 速为 9.70%。激光加工设备的稳步增长带动了激光器、激光芯片的需求 上升，未来制造技术及自动化技术的升级换代有望延续，激光技术或将 进一步迭代传统制造技术，持续推动工业激光器及激光芯片的市场需求。

（2） 激光器是科研军事领域实现研发创新的必要条件。在军事领域诸多技术 和武器的研发均需要激光器，未来在高端制造、精密材料、制导、雷达 及光电对抗、激光武器等领域的研究项目对激光器的需求不会降低。据 《Lasers：Global Markets to 2024》预计，2019-2024 年全球定向激光 源和军事激光市场有望从 89 亿美元增长至 146 亿美元，年均复合增速 10.41%。未来全球各地区在科研军事领域持续投入将促进激光器的稳定 发展。

（3） 医美技术和生物医疗技术的不断进步有望推动激光技术在生物医疗领域 的持续深耕。在生物医疗领域激光器主要应用于光谱技术、干涉技术、 临床标本或组织的检测和诊断、临床治疗与手术等。据 Allied Market Research 预计，2018-2026 年全球医疗激光市场规模有望从 69.47 亿美 元增长至 162.3 亿美元，年均复合增速达 11.19%。未来医美技术和生物 医疗技术的不断进步有望推动激光技术在生物医疗领域的持续深耕，生 物医疗领域或将长期稳定驱动激光器的市场需求。

高功率光纤激光器逐步实现国产化，高功率半导体激光芯片国产化率有望持续 提升。半导体激光器的主要用途是作为光纤激光器的泵浦源，高功率半导体激光 芯片及其模块是高功率光纤激光器的核心元件。据《2020 中国激光产业发展报 告》数据，自 2017 年以来小功率和中功率的光纤激光器国产化率分别保持在 97%、54%以上，2019 年分别达 99.01%和 56.74%，光纤激光器逐渐实现国产 化；大功率光纤激光器的国产化进程也在逐步推进，2013-2019 年实现“从无到 有”，预计 2020 年有望达 57.85%。并且据前文所述，中国本土企业逐步抢占光 纤激光器的市场份额，市占率分列二、三位的锐科激光与创鑫激光均是因旗下高 功率光纤激光器产品而获得市场认可。高功率光纤激光器正在逐步实现国产化， 高功率半导体激光芯片的国产化率有望持续提升。

2.2、 VCSEL 芯片：激光雷达&3D 传感开拓需求空间

2.2.1、 行业现状：传感市场需求旺盛，市场规模有望快速提升

半导体激光芯片包括 EEL 和 VCSEL 两类。根据谐振腔制造工艺的不同半导体 激光芯片被分为边发射激光芯片（EEL：Edge Emitting Lasers）和面发射激光 芯片（VCSEL：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）。边发射激光芯片是以 GaAs(磷化镓)为原材料制造，沿平行于衬底表面发射激光，面发射激光芯片是 以 InP(磷化铟)为原材料制造，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，但输出功率及电光效率较边发射激光芯片低。长光华芯的单 管芯片产品、巴条芯片产品、光通信芯片产品是边发射激光芯片，VCSEL 芯片 产品是面发射激光芯片。

朗美通和贰陆集团是 VCSEL 领域的主要玩家，中国资本开始布局 VCSEL 产业 链各环节。VCSEL 的产业链主要包括外延、代工/制造、芯片/器件、模组/系统、 终端/整机，其中外延、晶圆制造、芯片加工是核心环节。朗美通(Lumentum)和 贰陆集团(II-VI Inc.)作为苹果主要的供应商占据市场大部分份额，业务覆盖产业 链核心技术环节；近些年在“中国芯”的浪潮带动下越来越多的中国资本纷纷进 入布局 VCSEL 产业链各环节，中国 VCSEL 供应商尚处成长期。

多结、可寻址的 VCSEL 是未来发展方向。在下游需求驱动下，全球主要厂商纷 纷重点布局多结 VCSEL 阵列产品。与单结 VCSEL 相比多结 VCSEL 具备提升 电光转换效率、提供更高的功率密度、提高斜率效率、提供更高的峰值功率、降 低激光器每瓦成本的优势，可以降低功耗、扩大测距范围，有利于光学系统的设 计和激光驱动的应用。2020、2021 年，全球主要厂商陆续发布了双结和三结 VCSEL 产品，而领头羊 Lumentum 则在 2021 年 3 月发布了五结和六结 VCSEL 阵列，每个发射孔的光功率超过 2W，1 平方毫米 VCSEL 阵列的峰值功率超过 800W。多结、可寻址成为 VCSEL 未来的发展方向。

行业规模测算：2025 年 VCSEL 激光器全球市场规模有望达 26.46 亿元。据麦 姆斯咨询统计，2020 年全球 VCSEL 市场中传感应用占比最大为 75%，主要厂 商有朗美通、贰陆集团、纵慧芯光等。据 Yole 数据，2020 年 VCSEL 激光器全 球市场规模 11 亿美元，其中移动和消费领域收入为 8.44 亿美元、占比全球市场 的 75%以上，是 VCSEL 市场主要的应用方向。未来随着汽车等各领域对智能化 需求的提高、3D 传感技术在各领域的深度应用，VCSEL 激光器市场有望继续保 持高速增长。Yole 预计 2025 年 VCSEL 激光器全球市场规模有望达 27 亿美元， 2020-2025 年年均复合增速为 18.4%。

2.2.2、 发展趋势：未来有望受益车载激光雷达&3D 传感技术需求

VCSEL 芯片有望受益于下游激光雷达需求增加、在激光雷达发射端逐渐取代 EEL 而实现放量。智能汽车逐渐向更高级别的自动驾驶升级，激光雷达是智能 汽车实现 L3、L4、L5 级自动驾驶功能不可或缺的元件。半导体激光器是激光雷 达的激光发射系统的核心器件，发射端有 EEL 和 VCSEL 两种类型。由于传统 的 VCSEL 激光器存在发光功率密度低的缺陷，因此多数制造商采用 EEL。而多 阶层的 VCSEL 激光器的开发使器发光功率密度提升 5 至 10 倍，具备了应用于 长距激光雷达的能力。与 EEL 相比 VCSEL 具备效率高、光束质量好、精度高、 功耗低、小型化、高可靠、调制速率快、可大量生产、制造成本低等优势，可使 激光雷达有效降低成本、提升性能。激光雷达发射端或将逐渐采用平面化的激光 器器件。VCSEL 芯片未来有望受益于下游激光雷达需求增加、在激光雷达发射 端逐渐取代 EEL 而实现放量。我们预计 2021-2025 年，全球车载激光雷达市场 规模有望从 16.9 亿元增长至 501.8 亿元，年均复合增速为 133.37%；中国车载 激光雷达市场规模有望从6.4亿元增长至258.4亿元，年均复合增速为151.64%。

VCSEL 有望受益于 3D 传感技术在多领域的应用需求而实现放量。3D 传感广泛 应用于人机交互、机器视觉、人脸识别、三维建模、AR/VR、安防和辅助驾驶等 多个领域。2017 年苹果公司率先将 3D 结构光技术应用于 iPhone X 就此打开了 3D 传感在消费电子领域应用的大门。随着苹果的示范效应，手机、AR/VR、物 联网、自动驾驶等使用场景对 3D 机器视觉的需求逐渐放大。用于 3D 成像的红 外发射器有 LED 和 VCSEL，其中 VCSEL 在技术和成本上具备测量精度高、对 温度漂移较小、输出效率高、制造工艺与 LED 兼容、制造成本低等优势。VCSEL 未来有望受益于 3D 传感技术在国防、工业、医疗、消费电子等各个领域的应用 需求而实现放量。据 Yole 预测，2019-2025 年全球 3D 传感市场规模有望从 50 亿美元增长至 150 亿美元，年均复合增长率约 20%。

2.3、 竞争格局：海外企业主导市场，长光华芯是国内 稀缺龙头

半导体激光芯片及器件的市场由海外厂商主导，中国厂商起步较晚、处于追赶 状态。在激光行业领域，欧美地区起步早、技术领先，具备先发优势；中国地区 起步较晚，半导体激光产业的雏形初现。目前海外企业主导半导体激光芯片及器 件的市场，主要企业包括贰陆集团、朗美通、IPG 光电等，综合实力较强，业务 已拓展至下游；国内厂商包括武汉锐晶、华光光电、纵慧芯光、炬光科技、凯普 林、星汉激光等，其中武汉锐晶、华光光电有从事半导体激光芯片业务，纵慧芯 光主要从事 VCSEL 芯片的研发及设计业务，炬光科技、凯普林、星汉激光主要 以对外采购高功率半导体激光芯片进行模块的封装生产为主。

长光华芯在国内高功率半导体激光芯片市场占有率位居第一。2020 年长光华芯 高功率半导体激光芯片收入为 7091.18 万元，2020 年高功率半导体激光芯片的 中国市场规模为 5.29 亿元、全球市场规模为 18.30 亿元，长光华芯在高功率半 导体激光芯片国内外市场的占有率分别为 13.41%和 3.88%。国内高功率半导体 激光芯片市场长光华芯的市场占有率位居第一，未来随着激光芯片国产化程度的 加深长光华芯的市场份额有望进一步扩张。

3、 平台型研发制造商、产品性能与量产优势凸显， 募投项目加速 VCSEL 业务产业化

3.1、 IDM 模式运营工艺成熟稳定，技术积累丰富

长光华芯掌握半导体激光芯片核心制造工艺技术关键环节，采用 IDM 模式运营， 紧贴客户需求。半导体产业链主要包括芯片设计、晶圆制造、封装测试等环节， 根据是否从事晶圆制造、封装测试等生产环节，半导体行业的经营模式主要分为 IDM(垂直整合制造)模式与 Fabless(无晶圆厂)模式，IDM 模式下企业从事全部业 务环节。长光华芯掌握半导体激光芯片从设计到量产的关键环节技术，采用 IDM 模式运营，贴近下游终端客户，理解客户需求、按需生产不同功能的激光芯片及 器件，生产具备弹性和效率。

长光华芯储备的核心技术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、封装技术、高亮度合束及光纤耦合技术等。在器件设计及 外延生长方面，公司突破外延技术行业难点、可生产高质量的外延晶体材料；在 晶圆制造方面，公司实现 30W 高功率半导体激光芯片的量产，电光转换效率达 到 60%-65%，技术水平与国际先进水平同步，提升了半导体激光芯片的产量及 良率，实现了半导体激光芯片的产业化应用；在工业激光器泵浦源应用方面，长 光华芯实现 700W 光源输出，为下游高功率光纤激光器提供稳定泵浦源。

3.2、 产品性能优势凸显，导入 6 吋生产线扩产降本

与可比公司的产品相比，长光华芯高功率单管芯片、高功率巴条芯片的性能参 数处于行业领先地位。长光华芯 190-230μm 条宽的高功率单管芯片输出功率达 30W，电光转换效率达 63%，性能高于可比公司产品，技术水平较高；长光华 芯 100μm 条宽的高功率巴条芯片可实现 100W 连续激光输出及 300W 准连续激 光输出，200μm 条宽高功率巴条芯片可实现 200W 连续激光输出及 700W 准连 续激光输出，电光转换效率最大可达 63%，性能参数高于可比公司产品，处于 业内领先水平。

长光华芯进入快速成长期，2021 年起导入 6 吋晶圆生产线，扩产加速、成本降 低，规模效应逐渐显现。2021 年起长光华芯导入 6 吋晶圆生产线且利用率高于 原有的 3 吋晶圆生产线，产能和成本均大幅改善。2021 年上半年高功率单管芯 片产能达 806.4 万颗远超去年全年产能（460.8 万颗），其他产品产能产量均有 增长；导入 6 吋晶圆生产线后单管芯片、巴条芯片的单位成本分别下降了 40.65%、 32.48%，规模效应逐渐显现。晶圆 6 吋生产线是行业最大生产线，与硅基 12 寸生产线处于同一水准。随着 6 吋晶圆生产线投产、原有产线自动化程度加深、 生产工艺日趋完善，长光华芯芯片产能及良率有望逐步提高。

3.3、 募投项目扩充产能，加速 VCSEL 业务产业化

长光华芯于 2022 年 4 月 1 日成功登录科创板首发上市，募集资金 13.48 亿元， 用于产能建设、研发中心建设、补充流动资金。（1）长光华芯计划投入 5.99 亿 元用于建设“高功率激光芯片、器件、模块产能扩充项目”。项目建成后将新增 公司高功率半导体激光芯片的产能规模、提升公司生产效率和市占率，有望实现 年均 11.68 亿元的新增营业收入。（2）长光华芯计划投入 3.05 亿元用于建设“垂 直腔面发射半导体激光器(VCSEL)及光通讯激光芯片产业化项目”。项目建成后 将助力公司向消费电子和光通信领域拓展，丰富公司整体的产品结构，有望实现 年均 2.88 亿元的新增营业收入。（3）长光华芯计划投入 1.44 亿元用于建设“研 发中心建设项目”。此项目将针对半导体激光芯片及高效泵浦技术、高能固体激 光泵浦源技术、光纤耦合半导体激光器泵浦源模块技术和大功率高可靠性半导体 激光器封装技术等激光领域前沿技术进行研究，巩固公司的技术领先地位，持续 强化公司的创新研发能力和核心竞争力。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库】。系统发生错误