(報(bào)告出品方/作者:華泰證券,余熠、黃樂平、高名垚)
光芯片:光電子領(lǐng)域核心器件,國產(chǎn)替代正當(dāng)時(shí)
光電子產(chǎn)業(yè)明珠,下游應(yīng)用廣泛
光芯片是光電子領(lǐng)域核心元器件。光電子器件(國內(nèi)簡稱光芯片)是全球半導(dǎo)體行業(yè)的一 個(gè)重要細(xì)分賽道,隨著光電半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展,光芯片作為產(chǎn)業(yè)鏈上游核心元器件, 目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于通信、工業(yè)、消費(fèi)等眾多領(lǐng)域。根據(jù) Gartner 分類,光電子器件包括 CCD、CIS、LED、光子探測器、光耦合器、激光芯片等品類。光芯片作為光電子產(chǎn)業(yè)核心 元器件,按照是否發(fā)生光電信號轉(zhuǎn)化,可分為有源光芯片、無源光芯片兩類,有源光芯片 可進(jìn)一步細(xì)分為發(fā)射芯片與接收芯片;無源光芯片主要包括光開關(guān)芯片、光分束器芯片等。 本篇報(bào)告中我們重點(diǎn)討論激光芯片、光子探測芯片等有源光芯片的產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢、市場空 間以及國產(chǎn)化機(jī)遇。
全球光電子器件市場規(guī)模持續(xù)增長,2025 年市場規(guī)模有望突破 560 億美元。光芯片涵蓋工 業(yè)用高功率激光芯片、通信用高速率激光芯片、手機(jī)人臉識別用 VCSEL 等成熟應(yīng)用,以及 車用激光雷達(dá)和硅光芯片等未來有望實(shí)現(xiàn)爆發(fā)性增長的新領(lǐng)域。我們認(rèn)為在通信、工業(yè)等 領(lǐng)域的應(yīng)用深化,以及在車載激光雷達(dá)等新興領(lǐng)域的拓展,光芯片市場規(guī)模有望持續(xù)增長。 根據(jù) Gartner 數(shù)據(jù),2021 年全球光芯片(含 CCD、CIS、LED、光子探測器、光耦合器、 激光芯片等)市場規(guī)模達(dá) 414 億美元,預(yù)計(jì) 2025 年市場規(guī)模有望達(dá) 561 億美元,對應(yīng)期 間 CAGR=9%。
光芯片細(xì)分品類多,行業(yè)覆蓋領(lǐng)域廣。除上文中的按照有源/無源分類,光芯片還可以按照 材料體系及制造工藝的不同,分為 InP、GaAs、硅基和薄膜鈮酸鋰四類,其中 InP 襯底主 要包括直接調(diào)制 DFB/電吸收調(diào)制 EML 芯片、探測器 PIN/APD 芯片、放大器芯片、調(diào)制器 芯片等,GaAs 襯底包括高功率激光芯片、VCSEL 芯片等,硅基襯底包括 PLC、AWG、調(diào) 制器、光開關(guān)芯片等,LiNbO3 包括調(diào)制器芯片等。
光芯片目前已廣泛應(yīng)用于通信、工業(yè)、消費(fèi)、照明等領(lǐng)域,下游市場不斷拓展。例如在光 通信領(lǐng)域,光芯片是光模塊光發(fā)射組件、光接收組件的核心元器件,分別實(shí)現(xiàn)了電信號向 光信號、光信號向電信號的轉(zhuǎn)化,決定著光模塊的傳輸速率;工業(yè)領(lǐng)域中,光芯片同熱沉、 光束整形器件等組成了光纖激光器、固體激光器的泵浦源,為激光器內(nèi)的工作介質(zhì)實(shí)現(xiàn)粒 子數(shù)反轉(zhuǎn)提供能源來源;消費(fèi)領(lǐng)域中,光芯片已廣泛用于 3D 傳感(手機(jī)、汽車)等場景, 以車載激光雷達(dá)為例,光芯片是發(fā)射端、接收端核心元件,決定著激光雷達(dá)的探測距離、 分辨率等多個(gè)關(guān)鍵性能;照明領(lǐng)域方面,具體產(chǎn)品形態(tài)主要為 LED 等。
進(jìn)口替代星辰大海,國產(chǎn)化漸次突破
光模塊、激光器、激光雷達(dá)等中下游環(huán)節(jié)國產(chǎn)化順利,帶動上游光芯片國產(chǎn)替代進(jìn)程
光模塊、光纖激光器、激光雷達(dá)等產(chǎn)業(yè)鏈中下游環(huán)節(jié)國產(chǎn)化進(jìn)展順利。目前我國光模塊、 光纖激光器、激光雷達(dá)等下游細(xì)分領(lǐng)域已具備較強(qiáng)競爭實(shí)力,推動相關(guān)領(lǐng)域國產(chǎn)化進(jìn)展持 續(xù)邁進(jìn)。 光模塊方面,根據(jù) Lightcounting 于 2022 年 5 月發(fā)布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),2021年全球前十大光模 塊廠商,中國廠商占據(jù)六席,分別為旭創(chuàng)(與 II-VI 并列第一)、華為海思(第三)、海信寬 帶(第五)、光迅科技(第六)、華工正源(第八)及新易盛(第九);相比于 2010 年全球 前十大廠商主要為海外廠商,國內(nèi)僅 WTD(武漢電信器件有限公司,2012 年與光迅科技 合并)一家公司入圍,體現(xiàn)出十年以來國產(chǎn)光模塊廠商競爭實(shí)力及市場地位的快速提升;
光纖激光器方面,根據(jù)由中國科學(xué)院武漢文獻(xiàn)情報(bào)中心牽頭編寫的《2022 中國激光產(chǎn)業(yè)發(fā) 展報(bào)告》,國內(nèi)市場前三大光纖激光器廠商中,IPG 市場份額由 2018 年的 49.0%下降至 2021 年的 28.1%,而銳科激光、創(chuàng)鑫激光市場份額由 2018 年的 17.3%/8.9%分別上升至 2021 年的 27.3%/18.3%,此外杰普特、飛博激光、GW 光惠、大族光子、熱刺激光、凱普林等 國產(chǎn)品牌市場份額也進(jìn)入前列,國產(chǎn)替代步伐持續(xù)邁進(jìn);
激光雷達(dá)方面,國內(nèi)完善的汽車上游零部件/光通信產(chǎn)業(yè)鏈為激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展奠定基 礎(chǔ)。根據(jù) Yole 發(fā)布的《2021 年汽車與工業(yè)領(lǐng)域激光雷達(dá)應(yīng)用報(bào)告》,截至 2021 年 9 月, 在全球公開的 29 個(gè)設(shè)計(jì)中標(biāo)(design win)中,中國廠商共有 7 項(xiàng)激光雷達(dá)設(shè)計(jì)方案,其 中速騰聚創(chuàng)、覽沃科技、華為和禾賽科技分別為 3/2/1/1 項(xiàng),合計(jì)占全球方案總數(shù)的 23%, 是全球激光雷達(dá)市場重要參與者。
光芯片部分細(xì)分市場已處于國產(chǎn)化加速滲透階段
在中下游的激光器及相關(guān)設(shè)備國產(chǎn)化進(jìn)展持續(xù)推進(jìn)背景下,光芯片作為上游核心元器件是 我國光電子領(lǐng)域國產(chǎn)化下一階段亟需突破的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。從國產(chǎn)化進(jìn)展來看,當(dāng)前我國高功 率激光芯片、部分高速率激光芯片(10G、25G 等)等已處于國產(chǎn)化加速突破階段;而光 探測芯片、25G 以上高速率激光芯片仍處于進(jìn)口替代早期階段,未來國產(chǎn)化提升空間廣闊。
制造工藝壁壘高,頭部廠商多采用 IDM 生產(chǎn)模式
光芯片工藝流程主要包括芯片設(shè)計(jì)、外延生長、晶圓制造等環(huán)節(jié),頭部廠商多采用 IDM 生 產(chǎn)模式。相比于大規(guī)模集成電路已形成高度的產(chǎn)業(yè)鏈分工,光芯片行業(yè)尚未形成成熟的設(shè)計(jì)-代工-封測產(chǎn)業(yè)鏈。海外頭部光芯片廠商如 II-IV、Lumentum 等多采用 IDM(Integrated Device Manufacture,垂直整合制造)模式,主要系光電子器件遵循特色工藝,相比以線寬 為基準(zhǔn)的邏輯工藝,特色工藝的競爭能力更加綜合,包括工藝、產(chǎn)品、服務(wù)、平臺等多個(gè)維度。光芯片技術(shù)門檻高、產(chǎn)品線難以標(biāo)準(zhǔn)化,廠商采用 IDM 模式可以擁有單獨(dú)生產(chǎn)光芯 片的能力,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)協(xié)同優(yōu)化,滿足客戶多樣化需求。
IDM 廠商具有較強(qiáng)的橫向產(chǎn)品擴(kuò)張能力。各類有源、無源芯片核心工藝均包括外延生長、 光刻、刻蝕、鍍膜等環(huán)節(jié),根據(jù)長光華芯《4 月 28 日投資者關(guān)系活動記錄表》,三五族化合 物半導(dǎo)體的光電子芯片領(lǐng)域中約 70%的設(shè)備和工藝具備互通性,因此 IDM 模式下公司更容 易依托自身工藝平臺進(jìn)行產(chǎn)品的橫向拓展。以長光華芯為例,公司依托在高功率半導(dǎo)體激 光芯片的研發(fā)、技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化的“支點(diǎn)”優(yōu)勢,橫向擴(kuò)展至 VCSEL 芯片及光通信芯片等 領(lǐng)域,提升公司綜合服務(wù)能力。
光芯片上游材料、設(shè)備:國產(chǎn)化替代全面推進(jìn),設(shè)備基本實(shí)現(xiàn)自主可控。光芯片產(chǎn)業(yè)鏈上 游為材料及生產(chǎn)設(shè)備。材料方面主要為三五族化合物半導(dǎo)體襯底,國內(nèi)科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)等 積極推進(jìn)襯底國產(chǎn)化替代;設(shè)備方面主要包括 MOCVD 設(shè)備、光刻機(jī)、刻蝕機(jī)、濺射鍍膜 機(jī)等,與數(shù)字 IC 先進(jìn)制程相比,光芯片并不依賴最先進(jìn)半導(dǎo)體工藝制程的設(shè)備,目前已基 本可實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化自主可控。
他山之石——II-VI、Lumentum 啟示錄:精耕細(xì)作,橫向擴(kuò)張
II-VI、Lumentum 等廠商市場布局全面,通信、工業(yè)、消費(fèi)、國防等全面布局。根據(jù)我們 的梳理,II-VI、Lumentum 等海外領(lǐng)先的光芯片/光器件廠商布局的市場領(lǐng)域較為全面,其 中 Lumentum 公司 2021 財(cái)年?duì)I收為 17.4 億美元,同比增長 3.8%;業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)方面,電信& 數(shù)通產(chǎn)品、工業(yè)&消費(fèi)產(chǎn)品、激光器產(chǎn)品營收占比分別為 61%、32%、7%。II-VI 公司方面, 2021 財(cái)年?duì)I收為 31.1 億美元,同比增長 30.5%;業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)方面,總體可分為光子解決方 案和化合物半導(dǎo)體兩大板塊,其中化合物半導(dǎo)體業(yè)務(wù)所切入的下游領(lǐng)域中,消費(fèi)電子市場、 工業(yè)市場營收貢獻(xiàn)均約為 26%,其次分別為國防(19%)、通信(13%)、其他(包含醫(yī)療、 汽車電子等,約占17%)??梢钥吹胶M夤庑酒?光器件廠商所切入的下游市場中,通信、 工業(yè)、消費(fèi)、國防等領(lǐng)域均實(shí)現(xiàn)了較為全面的布局。
國內(nèi)光芯片廠商市場布局相對單一,未來發(fā)展有望對標(biāo)海外廠商,橫向拓展空間廣。國內(nèi) 廠商方面,以長光華芯為例,除營收體量尚小的 VCSEL 業(yè)務(wù)以外,1H21 公司所布局的下 游市場包括:工業(yè)(營收占比 77%)、科研及國防(21%)、醫(yī)美(1%),可以看出公司目 前下游市場尚以工業(yè)/國防等高功率應(yīng)用場景為主。我們認(rèn)為未來國內(nèi)高功率激光芯片領(lǐng)先 廠商有望對標(biāo) II-VI、Lumentum 等海外廠商,業(yè)務(wù)布局橫向擴(kuò)展至光通信、消費(fèi)等領(lǐng)域, 一方面由于通信等下游市場需求廣闊(根據(jù) Laser Focus World,2020 年全球激光器下游 市場中,通信與光存儲市場占比 24.35%,為激光器應(yīng)用第二大市場),光芯片廠商可通過 橫向拓展打開成長天花板;另一方面,光通信、VCSEL 等芯片制造工藝與高功率半導(dǎo)體激 光芯片工藝復(fù)用程度較高,廠商基于自身技術(shù)積累有望順利切入。
海外公司業(yè)績&股價(jià)復(fù)盤:II-VI
II-VI 公司成立于 1971 年,于 1987 年登陸納斯達(dá)克上市。II-VI 公司發(fā)展初期業(yè)務(wù)聚焦于碲 化鎘等 II-VI 族化學(xué)元素相關(guān)材料,用于二氧化碳激光器中的核心光學(xué)元器件等。步入 20 世紀(jì) 90 年代后,II-VI 開始嘗試通過外延并購的方式實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)領(lǐng)域的擴(kuò)張,早期具有里程碑 意義的收購包括 2000 年 II-VI 收購 Laser Power Optics 公司,強(qiáng)化了自身在紅外光學(xué)領(lǐng)域 的競爭地位;以及 2010 年收購高意(Photop),該收購開啟了 II-VI 公司進(jìn)軍光通信市場的 帷幕。近年來 II-VI 公司的重要收購包括 2018 年收購全球光通信領(lǐng)域頭部公司 Finisar,以 及 2022 年收購全球激光器及激光設(shè)備領(lǐng)先企業(yè) Coherent 等。下文中我們重點(diǎn)對 2010 年 后(即收購高意后)II-VI 公司發(fā)展歷程進(jìn)行復(fù)盤,分析各階段其業(yè)績變化背后的驅(qū)動因素 及股價(jià)表現(xiàn)。
2010 年 1 月~2011 年 5 月:期間股價(jià)最大漲幅達(dá) 131%,主要系期間公司業(yè)績?nèi)〉幂^快成 長的驅(qū)動。公司營收由 FY2010(截至 2010 年 6 月 30 日的前 12 個(gè)月)的 3.45 億美元增 長至 FY2011 的 5.03 億美元,同比增速為 46%,公司的多業(yè)務(wù)部門營收均實(shí)現(xiàn)較快增長; 凈利潤由 FY2010 的 0.39 億美元增長至 FY2011 的 0.83 億美元,同比增速為 114%,凈利 潤的增長一方面系公司營收規(guī)模的提升,另一方面系合并 Photop 提高了公司利潤率水平。
2011 年 5 月~2014 年 10 月:期間股價(jià)最大跌幅達(dá) 60%,主要系期間公司業(yè)績承壓。公司 營收由 FY2012的 5.03億美元增長至 FY2014的 6.83億美元,對應(yīng)期間 CAGR為 13.05%, 增長主要系公司并購 Laser Enterprise、Network Solutions 等帶來的增長及光子學(xué)業(yè)務(wù)受益 于全球通信市場需求擴(kuò)張等因素的拉動;凈利潤由 FY2012 的 0.60 億美元持續(xù)下滑至 FY2014 的 0.38 億美元,主要系光伏市場及中國冶金市場需求疲軟使硒、碲價(jià)格下跌,導(dǎo) 致公司毛利率下降,公司毛利率由 FY2011 年的 41.2%下降至 FY2014 的 33.2%;另一方 面并購帶來的交易費(fèi)用也導(dǎo)致業(yè)績承壓。為了減緩硒、碲價(jià)格持續(xù)下跌對公司造成凈利潤 持續(xù)下滑的影響,公司于 FY2013 停止碲的產(chǎn)線以及對硒進(jìn)行減產(chǎn),并且通過收購 Laser Enterprise 和 Network Solutions 等公司,以進(jìn)一步切入光通信賽道。
2014 年 10 月~2018 年 1 月:期間股價(jià)最大漲幅達(dá) 375%,主要系期間公司業(yè)績復(fù)蘇,且 在此階段公司增長動能實(shí)現(xiàn)向光通信業(yè)務(wù)的轉(zhuǎn)變。公司營收由 FY2015 的 7.42 億美元增長 至 FY2018 的 11.59 億美元,對應(yīng)期間 CAGR 為 16.02%,其中 FY2015 營收的增長主要 系激光解決方案業(yè)務(wù)(工業(yè)市場)的增長的驅(qū)動,而自 FY2016 起激光解決方案業(yè)務(wù)出現(xiàn) 放緩,光子學(xué)業(yè)務(wù)快速成長受益于中國寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、全球數(shù)據(jù)中心市場需求擴(kuò)張等因素, II-VI 公司的增長動能實(shí)現(xiàn)由工業(yè)市場向光通信市場的切換;公司凈利潤由 FY2015 的 0.66 億美元增長至 FY2018 的 0.88 億美元,對應(yīng)期間 CAGR 為 10.06%,凈利潤的增長一方面 系公司營收的提升,另一方面在并購業(yè)務(wù)產(chǎn)生的協(xié)調(diào)效應(yīng)下產(chǎn)品組合利潤率提升等因素推 動下,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:期間股價(jià)最大跌幅達(dá) 49%,市場主要擔(dān)憂:1)公司通信領(lǐng)域 業(yè)務(wù)增長放緩;2)中美貿(mào)易摩擦背景下,公司在中國市場業(yè)務(wù)或受阻;3)公司 VCSEL 業(yè)務(wù)發(fā)展不及預(yù)期。期間公司營收由 FY2018 的 11.59 億美元增長至 FY2020 的 23.58 億 美元,對應(yīng)期間 CAGR 為 42.65%,增長主要系收購 Finisar 帶來營收的增長。FY2018~ FY2020 凈利潤分別為 0.88/1.08/-0.67 億美元,F(xiàn)Y2020 年凈利潤為負(fù)主要系受收購 Finisar 產(chǎn)生的收購費(fèi)用所影響,毛利率也因此降低,由 FY2018 年的 39.9%降低至 FY2020 的 34.4%。公司業(yè)績該階段進(jìn)入調(diào)整期,期間通過收購 Finisar 以強(qiáng)化在光通信領(lǐng)域競爭實(shí)力。
2020 年 3 月~2021 年 2 月:期間股價(jià)最大漲幅達(dá) 344%,公司營收由 FY2020 的 23.58 億 美元增長至 FY2021 的 31.06 億美元,同比增速達(dá) 31.72%,增長主要系化合物半導(dǎo)體業(yè)務(wù) 中 3D 傳感業(yè)務(wù)快速增長以及光子解決方案業(yè)務(wù)受益于 Finiasr 并表等因素影響,公司在通 信、消費(fèi)電子、生命科學(xué)等終端市場的收入大幅度增長,通信市場光通信產(chǎn)品收入增長 30%, 3D 傳感產(chǎn)品的強(qiáng)烈需求推動消費(fèi)電子產(chǎn)品收入增長 119%,生命科學(xué)市場收入增長 65%; FY2021 凈利潤達(dá) 2.98 億美元,同比扭虧為盈,一方面系公司營收的提升,另一方面是上 年因收購 Finisar 增加了大量的收購費(fèi)用而導(dǎo)致毛利率水平較低,該年度毛利率顯著回升, 公司毛利率由 FY2020 年的 34.4%回升至 39.2%。
2021 年 2 月至今:期間股價(jià)最大跌幅達(dá) 53%,主要系供應(yīng)鏈影響拖累公司業(yè)績。根據(jù) FY3Q22 財(cái)報(bào)顯示,公司營收由 FY2021M9 的 22.98 億美元增長至 FY2022M9 的 24.30 億 美元,同比增速達(dá) 6%,增速較為平緩,增速平緩主要系受疫情及供應(yīng)鏈影響,公司表示因 供應(yīng)鏈短缺對 FY3Q22 營收的負(fù)面影響達(dá) 0.65 億美元,預(yù)計(jì)下一季度供應(yīng)鏈帶來的負(fù)面影 響將提升至 1 億美元;FY2022M9 凈利潤實(shí)現(xiàn)小幅度下降主要系公司研發(fā)費(fèi)用及合并所耗 費(fèi)的交易費(fèi)用的上升。
高功率激光芯片:國內(nèi)頭部廠商技術(shù)突破,國產(chǎn)替代加速
高功率半導(dǎo)體激光芯片作為光纖/固體激光器泵浦源的核心能量來源,是決定激光器性能及 成本的核心元器件。展望行業(yè)未來發(fā)展趨勢,我們判斷: 1) 隨著激光器行業(yè)降本的持續(xù)推進(jìn),以及激光焊接、清洗、熔覆等新興需求的涌現(xiàn),我們 認(rèn)為激光器行業(yè)滲透率提升空間依舊廣闊,有望帶動上游半導(dǎo)體激光芯片市場規(guī)模持續(xù) 增長。我們測算國內(nèi)激光芯片(除光通信)市場規(guī)模有望由 2021 年的 9 億元增長至 2023 年的 17 億元,對應(yīng) 2021~2023 年 CAGR 為 33.3%; 2) 在下游激光器廠商降本訴求推動下,激光芯片向更高功率快速迭代,或帶動行業(yè)門檻持 續(xù)提升,頭部廠商盈利能力預(yù)計(jì)維持高位; 3) 在光纖激光器行業(yè)國產(chǎn)替代持續(xù)推進(jìn),以及供應(yīng)鏈安全訴求背景下,預(yù)計(jì)將進(jìn)一步拉動 國產(chǎn)激光芯片需求。
隨著長光華芯等高功率激光芯片領(lǐng)域頭部國產(chǎn)廠商技術(shù)的持續(xù)突破,技術(shù)實(shí)力已達(dá)到全球 領(lǐng)先水平;客戶方面,長光華芯等公司已切入銳科激光、創(chuàng)鑫激光等頭部光纖激光器廠商, 推動對 Osram、II-VI、Lumentum 等海外廠商進(jìn)口替代的步伐。未來隨著國產(chǎn)更高功率產(chǎn) 品的導(dǎo)入以及新建產(chǎn)能的落地,有望加速國產(chǎn)份額提升,我們預(yù)計(jì)國產(chǎn)廠商份額有望由 2020 年的 21%提升至 2025 年的 80%。
高功率半導(dǎo)體激光芯片是決定激光器性能的核心元件
高功率半導(dǎo)體激光芯片:激光器泵浦源核心上游。高功率半導(dǎo)體激光器芯片可用于制造光 纖激光器和固體激光器泵浦源,其工作原理是通過對激光工作物質(zhì)的激勵(lì)和抽運(yùn)激活粒子 到高能級,從而實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。半導(dǎo)體激光泵浦源主要由 COS 芯片(激光芯片、熱沉等)、 殼體及其他材料組成,根據(jù)《激光制造商情》(2020 年 08 月刊 130 期),泵浦源成本可占 光纖激光器總成本比例的 50%以上。
技術(shù)發(fā)展:持續(xù)向更高功率快速迭代,行業(yè)門檻抬升
光纖激光器廠商降本訴求推動下,高功率半導(dǎo)體激光芯片輸出功率持續(xù)提升。伴隨光纖激 光器的國產(chǎn)替代加速與激烈市場競爭,激光器價(jià)格呈逐年下降趨勢。根據(jù)《2020 中國激光 產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》,以 6kw 激光器為例,2017 年國產(chǎn)及進(jìn)口的平均價(jià)格分別為 75~120、 120~180 萬元,而 2019 年國產(chǎn)及進(jìn)口的平均價(jià)格分別下降至 30~40、55~65 萬元。通過 提高單管芯片功率,可以顯著減少芯片及配套器件的使用,降低泵源用的光學(xué)材料成本和 結(jié)構(gòu)成本。根據(jù)創(chuàng)鑫激光招股書,2017 年創(chuàng)鑫突破 12W 單管芯片泵源,使聲光調(diào) Q 脈沖 光纖激光器自制泵源單位成本同比下降 42.43%,2018 年公司研發(fā) 18W 芯片泵源,進(jìn)一步 使泵源單位成本同比下降 12.50%。
激光芯片廠商通過持續(xù)提升產(chǎn)品輸出功率鞏固競爭實(shí)力。以國產(chǎn)高功率半導(dǎo)體激光芯片廠商長光華芯產(chǎn)品發(fā)展歷程來看,長光華芯成立于 2012 年,成立之初研發(fā)出 13W 以上高亮 度單管芯片;2019 年推出 15W 單管芯片,2020 年推出 18W、25W 單管芯片,2021 年實(shí) 現(xiàn) 30W 單管芯片量產(chǎn),產(chǎn)品向更高功率段持續(xù)快速迭代。
市場空間:2023 年國內(nèi)激光芯片(除光通信)市場規(guī)模有望達(dá) 17 億元
我們測算至 2023 年,國內(nèi)激光芯片(除光通信)市場規(guī)模有望由 2021 年的 8.9 億元增長 至 17.3 億元,對應(yīng)期間 CAGR 為 33.3%。我們基于如下假設(shè):
1) 根據(jù)《2021 中國激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》,2020 年國內(nèi)光纖激光器出貨量(工業(yè)用)為 56000 臺, 其中 1-3kW 、 3-6kW 、6-10kW 及 10kW 以上 功率激光器出 貨量分別 為 38000/14000/2400/1600 臺。我們認(rèn)為 1-3kW 光纖激光器有望受手持激光焊接市場需 求推動而實(shí)現(xiàn)快速增長,6kW 以上光纖激光器市場規(guī)模主要隨高功率市場激光器需求 持續(xù)增長,假設(shè) 2021~2023 年 1-3kW 同比增速分別為 90%/70%/60%,3-6kW 同比 增速分別為 95%/70%/60%,6-10kW 同比增速分別為 100%/95%/85%,10kW 以上同 比增速分別為 120%/105%/100%,則我們預(yù)計(jì) 2021~2023 年國內(nèi)光纖激光器出貨功 率同比增速分別為 96%/77%/69%。
2) 根據(jù)長光華芯招股書,截至 2021 年底公司單管芯片電光轉(zhuǎn)換效率達(dá) 60%~65%,產(chǎn)品 技術(shù)水平與國外先進(jìn)水平同步,我們保守估計(jì) 2021~2023 年國內(nèi)光纖激光器電光轉(zhuǎn) 換效率保持 60%不變。根據(jù)創(chuàng)鑫激光招股書,公司合束器產(chǎn)品耦合輸出總體合束效率 超過 98%,耦合效率達(dá)國內(nèi)先進(jìn)水平,我們假設(shè)激光芯片耦合輸出效率 2021~2023 年保持穩(wěn)定,維持在 98%;
3) 激光芯片單瓦價(jià)格方面,根據(jù)長光華芯招股書,公司 2020 年及 1H21 單管芯片單價(jià)分 別為 18.95/14.1 元,單管芯片平均功率分別為 15W/18W,即 2020/2021 年單瓦價(jià)格 分別為 1.26/0.78 元(2021 年以 1H21 價(jià)格為代表),對應(yīng)的 2021 年同比降幅為 38%。 未來來看,我們認(rèn)為中游激光器廠商基于降本角度的考慮,以及在高功率半導(dǎo)體激光芯 片規(guī)?;慨a(chǎn)、技術(shù)突破下單瓦價(jià)格預(yù)計(jì)保持下降趨勢;降幅方面,我們認(rèn)為經(jīng)歷近 年國內(nèi)激光芯片價(jià)格的快速下行,以及隨著激光芯片向更高功率發(fā)展背景下,行業(yè)出 貨結(jié)構(gòu)或向更高價(jià)值量產(chǎn)品傾斜,我們預(yù)計(jì) 2022~2023 年激光芯片單瓦價(jià)格降幅或 較 2021 年趨緩,假設(shè)分別同比下降 20%/15%;
4) 根據(jù) Laser Focus World 數(shù)據(jù),2020 年工業(yè)用激光器占比、非工業(yè)用激光器占比(除 光通信)分別為 39%、36%。工業(yè)用激光器方面,我們認(rèn)為行業(yè)市場規(guī)模有望在激光 焊接、激光清洗等新興應(yīng)用快速發(fā)展下保持穩(wěn)健增長,預(yù)計(jì) 2021~2023 年國內(nèi)工業(yè) 用激光器占比分別為 40%/41%/42%。非工業(yè)用激光器方面,我們假設(shè) 2021~2023 年占比保持穩(wěn)定,分別為 37%/36%/35%;
基于以上假設(shè),我們測算 2021~2023 年國內(nèi)激光芯片(除光通信)市場規(guī)模分別為 8.9/12.3/17.3 億元,對應(yīng)期間 CAGR 為 33.3%。
競爭格局:海外起步早,國產(chǎn)廠商逐漸趕超,長光華芯系國內(nèi)廠商份額第一
2020年國產(chǎn)高功率激光芯片份額占比超20%。高功率半導(dǎo)體激光芯片方面,美國和歐洲起步較早,技術(shù)上具備領(lǐng)先優(yōu)勢,傳統(tǒng)國際巨頭包括 II-VI、Lumentum、ams Osram、IPG 等(其中 IPG 主要為自用);國內(nèi)半導(dǎo)體激光芯片行業(yè)隨著技術(shù)的不斷突破,處于快速發(fā)展期,主要廠商包括長光華芯、武漢銳晶、度亙激光、華光光電、深圳瑞波等。根據(jù)長光華芯招股書測算,2020年長光華芯、武漢銳晶占國內(nèi)高功率半導(dǎo)體激光芯片市場份額分別達(dá) 13.4%/7.4%,國產(chǎn)率近 21%。我們認(rèn)為未來在長光華芯、武漢銳晶等公司持續(xù)開拓下,半 導(dǎo)體激光芯片國產(chǎn)化進(jìn)程有望持續(xù)邁進(jìn)。
高速率激光芯片:低端市場國產(chǎn)化成熟;中高端市場漸次突破
高速率激光芯片作為光模塊發(fā)射端核心元器件,很大程度上決定了光模塊的傳輸速率。展 望高速率激光芯片行業(yè)未來,我們判斷:
1) 行業(yè)出貨結(jié)構(gòu)向 25G 及以上速率芯片進(jìn)一步傾斜。在數(shù)通以及電信市場需求的拉動下, 我們測算全球高速率激光芯片市場規(guī)模將由 2021 年的 11 億美元提升至 2025 年的 19 億美元,對應(yīng)期間 CAGR 為 14%;其中 25G 及以上速率芯片市場規(guī)模預(yù)計(jì)由 2021 年 的 8 億美元提升至 2025 年的 17 億美元,對應(yīng)期間 CAGR 為 20%,出貨金額的占比有 望由 2021 年的 73%提升至 2025 年的 90%,有望實(shí)現(xiàn)超越行業(yè)的增長,我們認(rèn)為驅(qū)動 因素主要系全球移動通信、數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域通信系統(tǒng)向更快傳輸速率升級背景下,更高 速率的激光芯片需求有望快速釋放。
2) 2.5G、10G 芯片部分市場已實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代,未來國產(chǎn)廠商有望突破 25G 核心市場。2.5G 及以下光芯片方面,我國已基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化;在 10G 芯片方面,源杰科技等國產(chǎn)廠商 已在部分細(xì)分市場取得領(lǐng)先的份額,但部分較高技術(shù)門檻市場仍依賴進(jìn)口。25G 及以 上市場為我國國產(chǎn)化薄弱環(huán)節(jié),根據(jù) ICC 統(tǒng)計(jì),25G 光芯片的國產(chǎn)化率約20%,但 25G 以上光芯片的國產(chǎn)化率仍較低約 5%。我國廠商在應(yīng)用于 5G 基站前傳光模塊的 25G DFB 激光器芯片有所突破,數(shù)據(jù)中心市場光模塊企業(yè)開始逐步使用國產(chǎn)廠商的 25G DFB 激光器芯片。
高速率激光芯片:光通信系統(tǒng)核心上游元器件
高速率激光芯片:光通信系統(tǒng)發(fā)射端核心上游元器件,為系統(tǒng)帶寬的決定因素之一。根據(jù) 源杰科技招股書,光通信系統(tǒng)中的光芯片包括激光器芯片與探測器芯片,在光通信的產(chǎn)業(yè) 鏈中,光芯片可以進(jìn)一步組裝加工成光電子器件,再集成到光通信設(shè)備的收發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)廣 泛應(yīng)用。光通信系統(tǒng)傳輸信號過程中,發(fā)射端通過激光器芯片進(jìn)行電光轉(zhuǎn)換,將電信號轉(zhuǎn) 換為光信號,經(jīng)過光纖傳輸至接收端,接收端通過探測器芯片進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換,將光信號轉(zhuǎn) 換為電信號。本章中我們重點(diǎn)討論發(fā)射端中的高速率激光芯片,作為實(shí)現(xiàn)電信號轉(zhuǎn)換為光 信號的核心上游元件,高速率激光芯片是決定信息傳輸速度和網(wǎng)絡(luò)可靠性的關(guān)鍵元件之一。
行業(yè)未來有望向更高調(diào)制速率發(fā)展。調(diào)制速率是衡量高速率激光芯片性能的核心指標(biāo)之一, 其指的是信號被調(diào)制以后在單位時(shí)間內(nèi)的變化,即單位時(shí)間內(nèi)載波參數(shù)變化的次數(shù),它是 對符號傳輸速率的一種度量。光芯片的調(diào)制速率較大程度上決定了光模塊向高速率演進(jìn)的 速度。按照調(diào)制速率的不同,高速率激光芯片可分為 2.5G、10G、25G 及以上各速率光芯 片,光芯片調(diào)制速率越高,對應(yīng)的光模塊單位時(shí)間傳輸信號量越大。隨著更高速率光模塊 的持續(xù)發(fā)展,預(yù)計(jì)將帶動更高速率激光芯片需求的釋放。
定量測算:2025 年全球高速率激光芯片市場規(guī)模有望突破 19.37 億美元
我們基于源杰科技于 2022 年 5 月 7 日發(fā)布的第一輪審核問詢函回復(fù)中的測算,得到 2021 年全球高速率激光芯片市場規(guī)模為 11.38 億美元,預(yù)計(jì)至 2025 年將增長至 19.37 億美元, 對應(yīng) 2022~2025 年 CAGR 為 14.22%。具體假設(shè)如下:
根據(jù) LightCounting 數(shù)據(jù): 5) 2021 年全球 2.5G 及以下光模塊市場規(guī)模約 5.58 億美元,其中數(shù)據(jù)中心市場/接入網(wǎng) 市場(包含光纖接入和 4G/5G 移動通信網(wǎng)絡(luò))分別約 1.24 /4.34 億美元;10G 光模塊 市場規(guī)模約 14.40 億美元,其中數(shù)據(jù)中心市場/接入網(wǎng)市場分別約 6.00/8.41 億美元; 25G 及以上速率光模塊市場規(guī)模約 67.22 億美元,其中數(shù)據(jù)中心市場/接入網(wǎng)市場分別 約 41.71/25.51 億美元。 6) 預(yù)測至 2025 年,全球 2.5G 及以下光模塊市場規(guī)模約 0.46 億美元,其中數(shù)據(jù)中心市 場/接入網(wǎng)市場分別約 0.41/0.05 億美元;10G 光模塊市場規(guī)模約 11.90 億美元,其中 數(shù)據(jù)中心市場/接入網(wǎng)市場分別約 2.66/9.24 億美元;25G 及以上速率光模塊市場規(guī)模 約 140.11 億美元,其中數(shù)據(jù)中心市場/接入網(wǎng)市場分別約 86.03/54.08 億美元。
根據(jù)源杰科技回復(fù)意見中的數(shù)據(jù): 7) 2.5G 光芯片、10G 光芯片、25G及以上光芯片對應(yīng)的光模塊毛利率分別為 25%、25% 和 30%; 8) 直接材料占光模塊成本比例為 80%; 9) 光芯片(含發(fā)射芯片+探測芯片)及組件占數(shù)據(jù)中心光模塊材料比例為 50%,光芯片 (含發(fā)射芯片+探測芯片)及組件占接入網(wǎng)光模塊材料比例為 85%; 10) 光芯片(含發(fā)射芯片+探測芯片)占光芯片及組件材料比例為 70%。
競爭格局:部分 2.5G/10G 市場已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化,25G 市場進(jìn)口替代空間廣闊
部分 2.5G/10G 市場已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化,25G 市場進(jìn)口替代空間廣闊。海外光通信企業(yè)憑借先 發(fā)優(yōu)勢積累核心技術(shù)及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),逐步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)閉環(huán)建立起較高的行業(yè)壁壘。國內(nèi)方面, 近年來伴隨相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策的扶持以及企業(yè)加大創(chuàng)新投入,逐漸涌現(xiàn)出源杰科技、云嶺光電、 武漢敏芯等一批優(yōu)秀光芯片國產(chǎn)企業(yè)。當(dāng)前 2.5G/10G 激光芯片已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化突破,25G 及以上高速率光芯片國產(chǎn)化率仍多依賴進(jìn)口,未來伴隨國產(chǎn)廠商技術(shù)的進(jìn)一步提升,對高 速率光芯片的進(jìn)口替代有望持續(xù)推進(jìn)。 2.5G 及以下產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。2.5G 及以下速率光芯片方面,我國光芯片企業(yè)已基本掌握 核心技術(shù),2.5G 光芯片市場已基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。根據(jù) ICC 統(tǒng)計(jì),2021 年全球 2.5G 及以下 DFB/FP 激光器芯片市場中,國產(chǎn)廠商占比較高,其中,占比超過 10%的較為領(lǐng)先的廠商 包括武漢敏芯(份額為 17%)、中科光芯(份額為 17%)、光隆科技(份額為 13%)、光安 倫(份額為 11%)。
25G 及以上速率產(chǎn)品進(jìn)口替代空間廣闊。25G 及以上光芯片包括 25G、50G、100G 激光 器及探測器芯片。隨著 5G 建設(shè)推進(jìn),我國光芯片廠商在應(yīng)用于 5G 基站前傳光模塊的 25G DFB 激光器芯片有所突破,數(shù)據(jù)中心市場光模塊企業(yè)開始逐步使用國產(chǎn)廠商的 25G DFB 激光器芯片,根據(jù) ICC 統(tǒng)計(jì),25G 光芯片的國產(chǎn)化率約 20%,但 25G 以上光芯片的國產(chǎn) 化率僅為 5%。
光探測芯片:光通信較成熟,SPAD/SiPM 國產(chǎn)化有望從 1 到 N
車載激光雷達(dá)有望為光探測芯片行業(yè)帶來新的發(fā)展機(jī)遇。目前光探測芯片已廣泛應(yīng)用于手 機(jī)、光通信、智能家電(掃地機(jī)器人等)等場景,隨著車載激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,我 們認(rèn)為光探測芯片作為激光雷達(dá)接收端核心元器件,有望迎來新的發(fā)展機(jī)遇。從技術(shù)方案 來看,SPAD/SiPM 相比 APD 具有更強(qiáng)的探測靈敏度(倍增能力),同時(shí) SiPM 為陣列形式 更易于與陣列光源相匹配,且更易集成 CMOS 工藝降低成本,故 SPAD/SiPM 有望是激光 雷達(dá)接收端芯片的未來之選。襯底材料方面,出于成本優(yōu)勢及技術(shù)成熟度考量,硅基材料 在目前及未來一段時(shí)間內(nèi)引領(lǐng)市場。
光探測芯片:探測器核心元件,實(shí)現(xiàn)光信號轉(zhuǎn)換為電信號
光電探測器主要實(shí)現(xiàn)光信號向電信號轉(zhuǎn)換,光探測芯片是其中核心。光電探測器能夠檢測 光信號并完成光信號向電信號的轉(zhuǎn)換,具體而言,光通信系統(tǒng)傳輸信號時(shí),發(fā)射端通過激 光器芯片進(jìn)行電光轉(zhuǎn)換,經(jīng)過光纖傳輸至接收端,接收端通過探測器芯片進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換, 將光信號轉(zhuǎn)換為電信號。光探測芯片是光電探測器內(nèi)部的核心元器件,因器件結(jié)構(gòu)的不同, 使得由其構(gòu)成的探測器在應(yīng)用領(lǐng)域上有所區(qū)別。 光電探測器廣泛應(yīng)用于軍用與民用領(lǐng)域,我們重點(diǎn)關(guān)注光通信和激光雷達(dá)應(yīng)用。光電探測 器在軍用以及民用領(lǐng)域均有廣泛用途,可以應(yīng)用在光通信、自動駕駛(激光雷達(dá))、消費(fèi)電 子、醫(yī)療器械、物聯(lián)網(wǎng)、檢驗(yàn)檢測、安防等領(lǐng)域。本篇報(bào)告中我們主要討論其在光通信和 車載激光雷達(dá)等民用領(lǐng)域中的應(yīng)用。根據(jù) 2022 年維科網(wǎng)及前瞻產(chǎn)業(yè)研究數(shù)據(jù),光器件在光 模塊中成本占比 73%,而在光器件中,光接收次模塊 ROSA(以探測芯片為主)成本占比 32%。根據(jù) 2022 年 Icbank 半導(dǎo)體行業(yè)觀察數(shù)據(jù),光探測芯片在激光雷達(dá)的成本中占 20%~30%。
技術(shù)發(fā)展:APD 向 SPAD 發(fā)展;材料以硅基為主
以器件結(jié)構(gòu)方案分類:APD 主導(dǎo)現(xiàn)行應(yīng)用,激光雷達(dá)未來趨于 SPAD
光探測芯片可分為 PIN、APD、SPAD、SiPM 四類。依據(jù)器件結(jié)構(gòu)方案可以將光探測芯片 分為 PIN-PD 光電二極管、APD 雪崩二極管、SPAD 單光子雪崩二極管以及 SiPM(或稱 MPPC,濱松根據(jù)其原理命名)硅光電倍增管等。PIN、APD 工作在線性模式下,偏置電壓 低于雪崩電壓,對入射光電子起到線性放大作用,增益能力較低;SPAD、SiPM(SPAD 的一種陣列衍生)工作在蓋革模式下,該模式偏置電壓高于雪崩電壓,增益能力高,單個(gè) 光子吸收即可使探測器輸出電流達(dá)到飽和。
1)光通信領(lǐng)域:APD 較 PIN 應(yīng)用更廣泛,SPAD 不適用 。主流方案是 APD 與 PIN,APD 使用更廣泛。PIN 方案只能實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換功能,沒有倍增能 力,輸出光電流較弱,因此對環(huán)境要求高,僅適用于低靈敏度、中短距離的場景。APD 除 了可以實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換功能外,還具有一定的倍增能力,以及更高的靈敏度、更好的環(huán)境適 配性等,作為代價(jià) APD 在成本上比 PIN 更高。對于多數(shù)場景來說是比 PIN 更可靠的方案, 因?yàn)閺V泛應(yīng)用于光通信領(lǐng)域。
2)激光雷達(dá)領(lǐng)域:APD 是現(xiàn)行成熟方案,SPAD/SiPM 是未來發(fā)展趨勢 。APD 目前應(yīng)用最廣泛,而 SPAD 和 SiPM 是未來之選。對于激光雷達(dá)領(lǐng)域,APD 也是目前 應(yīng)用最廣泛的探測芯片方案,因其具備 10-100 倍的增益能力,能在低光強(qiáng)環(huán)境下完成有效 探測。激光雷達(dá)未來會更傾向于 SPAD/SiPM(SiPM 本質(zhì)上是 SPAD 的陣列形式),原因是: SPAD/SiPM 相對 APD 具備兩大優(yōu)勢:1)SPAD/SiPM 是工作在蓋革模式下的雪崩二極管, 理論上的增益能力是 APD 的 100 萬倍以上,可在更低的光強(qiáng)環(huán)境下完成探測任務(wù);2)SiPM 是多個(gè) SPAD 的陣列形式,與未來的陣列式光源契合,并可獲得更高的可探測范圍,也更 易集成 CMOS 工藝。國外知名激光雷達(dá)廠商 Ouster、ibeo、Opsys 等均已在布局 VCSEL+SPAD 方案的激光雷達(dá),預(yù)計(jì)將于未來三年內(nèi)陸續(xù)推出。
市場空間:光探測芯片全球市場規(guī)模 45.6 億美元,海外龍頭雄踞市場
全球光探測芯片市場規(guī)模 45.6 億美元,APD 市場 CR3 為 45%。根據(jù) Gartner 數(shù)據(jù)及預(yù)測, 2021 年全球光探測芯片市場規(guī)模為 45.6 億美元,基于光電探測器在光通信、視頻成像、激 光雷達(dá)、醫(yī)學(xué)探測領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用前景,預(yù)計(jì) 2022E-2025E全球光探測芯片市場保持 10.0% 的年均復(fù)合增速,至 2025 年市場規(guī)模達(dá) 66.7 億美元。APD 作為目前主流技術(shù)方案,根據(jù) QYResearch 數(shù)據(jù),2020 年,F(xiàn)irst-sensor、濱松和 Kyosemi 為市場份額前三名,CR3 達(dá) 到 45%,市場較為集中,但新晉企業(yè)也能占據(jù)一定的份額。
全球 SiPM 市場集中度較高。根據(jù) QYResearch 數(shù)據(jù),全球 SiPM 市場主要集中于頭部企業(yè),2020年以安森美、濱松、博通為首的頭部廠商合計(jì)市占率達(dá)到 83%,SiPM 產(chǎn)品技術(shù) 難度大,進(jìn)入門檻高,且業(yè)內(nèi)收購事件頻繁,新進(jìn)入者較難立足。
光探測芯片產(chǎn)業(yè)鏈:海外巨頭產(chǎn)品成熟,國產(chǎn)替代需持續(xù)磨劍
光探測芯片整體國產(chǎn)化率低系生產(chǎn)體系的不完整、不穩(wěn)定。國內(nèi)廠商在光探測芯片領(lǐng)域的 市占率較低,根本在于沒有完整、穩(wěn)定的生產(chǎn)加工體系。根據(jù)中國電子元件行業(yè)協(xié)會發(fā)布 的《中國光電子器件產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展路線圖(2018-2022 年)》以及電子工程世界研究,我國 SPAD 等光芯片發(fā)展高度依賴生產(chǎn)工藝及封裝測試。比如目前在 SPAD 領(lǐng)域做的較好的安 森美擁有大批量封裝測試經(jīng)驗(yàn)(并外延收購 SPAD 廠商)、CIS/CCD 玩家佳能、索尼(擁 有完善的生產(chǎn)體系)。然而,我國廠商生產(chǎn)工藝較不成熟,且缺少本土優(yōu)質(zhì)代工平臺,因而 在芯片流片加工上嚴(yán)重依賴如美國、新加坡、德國等國家的代工廠,加之熟悉相關(guān)工藝的 技術(shù)人員稀缺,造成關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展緩慢、芯片研發(fā)周期較長、效率較低等,因而與海外技 術(shù)存在差距。
海外公司產(chǎn)品成熟、布局全面,已在下游廣泛應(yīng)用
海外巨頭產(chǎn)品成熟布局全面,已在下游廣泛應(yīng)用。海外方面,濱松、First Sensor、博通等 廠家布局全面,實(shí)現(xiàn)從 PD、APD 到 SPAD/SiPM 的光探測芯片產(chǎn)品全覆蓋,濱松已在積極 轉(zhuǎn)移戰(zhàn)略重心,自 APD 向 SPAD/SiPM 的轉(zhuǎn)化。此外安森美、Lumentum、II-VI、Kyosemi、 索尼、佳能、Excelitas 等企業(yè)也在各自涉獵領(lǐng)域?qū)嵙Τ霰?,引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展。
國內(nèi)公司規(guī)劃分明,APD 廠商相對成熟,創(chuàng)新性企業(yè)重點(diǎn)布局 SPAD/SiPM
國產(chǎn)替代方興未艾,創(chuàng)企重點(diǎn)布局 SPAD/SiPM。國內(nèi)目前參與廠商較散,產(chǎn)品體系豐富度、 成熟度低,廠商對于探測芯片方案的選擇較為分明,以光迅科技、光森電子、三安光電為 首的公司選擇傳統(tǒng)成熟的PIN-PD、APD 領(lǐng)域,產(chǎn)品較多運(yùn)用于光通信產(chǎn)業(yè)鏈中;以芯視 界、靈明光子、阜時(shí)科技為首的一眾創(chuàng)企較多選擇布局未來方向的 SPAD/SiPM,國產(chǎn) SPAD/SiPM 探測器正陸續(xù)應(yīng)用于消費(fèi)電子、激光雷達(dá)、AR/VR、醫(yī)療等領(lǐng)域。
VCSEL:3D 傳感、激光雷達(dá)等市場需求有望推動行業(yè)高增長
VCSEL 基于量產(chǎn)成本低、波長穩(wěn)定等優(yōu)勢,隨著 VCSEL 功率密度等性能持續(xù)提升,有望 成為半固態(tài)/固態(tài)激光雷達(dá)發(fā)射端核心元器件。展望 VCSEL 芯片行業(yè)未來發(fā)展趨勢,我們 判斷:1)需求端有望伴隨全球車載激光雷達(dá)出貨量快速提升而釋放。我們測算國內(nèi)激光雷 達(dá)用 VCSEL 芯片市場規(guī)模有望由 2022 年的 0.26 億元增長至 2025 年的 10.14 億元,對應(yīng) 2023~2025年CAGR為238.3%;2)目前海外龍頭 Lumentum、II-IV 占據(jù)市場主要份額(2020 年合計(jì)占比 80%),而長光華芯等頭部國內(nèi)廠商有望在技術(shù)不斷成熟、客戶認(rèn)證推進(jìn)等背景 下加速進(jìn)口替代步伐。
VCSEL 光源優(yōu)勢突出,受激光雷達(dá)應(yīng)用推動市場規(guī)??焖僭鲩L
車載激光雷達(dá)有望催生 VCSEL 行業(yè)新機(jī)遇。相較 LED 和 EEL 等其他光源,VCSEL 激光 器具有許多優(yōu)勢,例如量產(chǎn)成本低(晶圓級工藝)、波長穩(wěn)定性高(溫漂?。?、易于二維集 成、低閾值電流、可高頻調(diào)制、沒有腔面閾值損傷等。根據(jù) Yole《VCSEL 市場及技術(shù)趨勢 報(bào)告》,自 2017 年蘋果在 iPhoneX 中引入 3D 傳感功能后,VCSEL 在消費(fèi)電子領(lǐng)域快速發(fā) 展,主要應(yīng)用領(lǐng)域逐漸由 850nm 器件的高速數(shù)據(jù)通信應(yīng)用轉(zhuǎn)向 940nm 器件的 3D 傳感應(yīng)用。 近年來伴隨汽車“智能化“進(jìn)程推進(jìn),車載激光雷達(dá)市場呈快速增長,VCSEL 有望迎來第 二個(gè)大規(guī)模應(yīng)用機(jī)遇。 2021 年禾賽科技發(fā)布首個(gè) VCSEL 車規(guī)級長距半固態(tài)激光雷達(dá)。近年來伴隨技術(shù)的發(fā)展, VCSEL光源的功率密度和亮度實(shí)現(xiàn)了大幅提高,為其在車載激光雷達(dá)領(lǐng)域的應(yīng)用提供可能, 2021 年禾賽科技和 Lumentum 合作發(fā)布業(yè)界首個(gè)基于 VCSEL 打造的車規(guī)級長距半固態(tài)激 光雷達(dá) AT128,其中每臺 AT128 包含 128 個(gè) VCSEL 陣列,在 10%反射率情況下探測距離 可達(dá) 200 米。我們認(rèn)為未來在低成本、高效率等優(yōu)勢推動下,VCSEL 有望激光雷達(dá)領(lǐng)域獲 得更大的應(yīng)用市場。
市場空間:2025 年國內(nèi)激光雷達(dá)用 VCSEL 芯片市場有望達(dá) 10.14 億元
根據(jù)我們于 2022 年 7 月 14 日發(fā)布的《長光華芯:光耀中國芯,激光芯片國產(chǎn)化領(lǐng)軍者》中 的測算,2022 年國內(nèi)激光雷達(dá)用 VCSEL 芯片市場規(guī)模有望達(dá) 0.26 億元,預(yù)計(jì)至 2025 年達(dá) 到 10.14 億元,對應(yīng) 2023~2025 年 CAGR 為 238.3%。
技術(shù)發(fā)展:多結(jié)實(shí)現(xiàn)功率密度提升
多結(jié) VCSEL 技術(shù)發(fā)展推動 VCSEL 在車載激光雷達(dá)領(lǐng)域的應(yīng)用。車載激光雷達(dá)應(yīng)用要求 VCSEL 需具有較高的功率密度以實(shí)現(xiàn)長距離探測,目前常用的提升功率密度的辦法為多結(jié) VCSEL 技術(shù)。多結(jié) VCSEL 技術(shù)在結(jié)構(gòu)上通過周期性垂直地將幾個(gè) PN 結(jié)疊在一起,實(shí)現(xiàn)了 更高的光學(xué)效率、更高的功率密度和更高的斜率效率,有效降低器件的熱負(fù)荷和封裝尺寸。 2022年4月VCSEL巨頭Lumentum發(fā)布五結(jié)/六結(jié)VCSEL,最高功率密度超過1400W/mm2, 國內(nèi)方面縱慧芯光、長光華芯等公司均已實(shí)現(xiàn)五結(jié) VCSEL 產(chǎn)品突破。
從各公司公開資料來看,EEL 方面,歐司朗產(chǎn)品最高功率密度接近 60000W/mm2;VCSEL 芯片方面,海外廠商 Lumentum 2022 年 4 月發(fā)布 M51-100 產(chǎn)品最高功率密度超過 1400W/mm2,國內(nèi)廠商長光華芯的《投資者關(guān)系活動記錄表(5 月)》顯示公司 VCSEL 功率 密度已達(dá) 1200W/mm2。伴隨 VCSEL 供應(yīng)商不斷改進(jìn)多結(jié) VCSEL 技術(shù),VCSEL 亮度有望 繼續(xù)縮小與 EEL 的差距,依靠其低成本優(yōu)勢獲取廣泛市場。
競爭格局:Lumentum、II-IV 主導(dǎo)市場,國內(nèi)廠商漸突圍
國內(nèi)廠商研發(fā)與制造水平與國際領(lǐng)先水平尚有一定差距,國產(chǎn)化替代進(jìn)程有望持續(xù)推進(jìn)。目 前,海外龍頭 Lumentum、II-IV 憑借技術(shù)優(yōu)勢主導(dǎo)芯片市場,根據(jù) Yole 數(shù)據(jù),Lumentum、 II-IV 兩家公司 2019、2020 年市場份額合計(jì)占比分別為 67.7%和 79.6%。在生產(chǎn)模式上, Lumentum 將外延環(huán)節(jié)外包,II-VI 自產(chǎn)外延片。國內(nèi)傳感應(yīng)用類 VCSEL 企業(yè)主要包括長光 華芯、縱慧芯光、睿熙科技、博升光電、檸檬光子、瑞識科技等,多為創(chuàng)業(yè)型企業(yè),其中長 光華芯等頭部廠商采用 IDM 模式,打造核心競爭力。
VCSEL 產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)崂?/strong>
VCSEL 產(chǎn)業(yè)鏈主要由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、外延生長、晶圓制造、封裝測試四個(gè)環(huán)節(jié)組成,產(chǎn)業(yè)鏈高度 細(xì)分、專業(yè)化程度高、擁有較高的技術(shù)門檻。相較邊發(fā)射激光器在光刻、鍍膜等環(huán)節(jié)的核心 工藝門檻,VCSEL 的多層外延結(jié)構(gòu)對外延環(huán)節(jié)的技術(shù)要求很高。目前海外廠商在產(chǎn)業(yè)鏈各 環(huán)節(jié)占據(jù)主導(dǎo)地位,國內(nèi)廠商不斷跟進(jìn)。
硅光芯片:光子集成大勢所趨,海外巨頭領(lǐng)先布局
硅光芯片具有高集成度、低成本、高速光運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn),在光子集成化背景下發(fā)展前景廣闊。 硅光芯片下游應(yīng)用場景豐富,主要可以分為三大應(yīng)用領(lǐng)域:連接(用于數(shù)據(jù)中心和電信領(lǐng) 域的光通信連接)、傳感(用于環(huán)境測量或識別,如激光雷達(dá))和計(jì)算(用于新一代計(jì)算的 量子光學(xué)),目前硅光芯片多用于光通信領(lǐng)域,未來有望在 FMCW 激光雷達(dá)、光子計(jì)算等 領(lǐng)域進(jìn)一步延拓。硅光產(chǎn)業(yè)鏈方面,目前海外廠商占主導(dǎo)地位,國內(nèi)廠商仍處于持續(xù)跟進(jìn) 的階段,我國在硅光器件研究方面與國際先進(jìn)國家同時(shí)起步,研究水平也相當(dāng),但在硅光 芯片產(chǎn)業(yè)化發(fā)展和產(chǎn)業(yè)鏈方面,國內(nèi)廠商與海外頭部廠商仍有較大差距。
光子芯片:以光波為載體,具備高速度、高并行性、高帶寬、低損耗特點(diǎn)
光子集成大勢所趨,硅光芯片發(fā)展前景廣闊。光子芯片根據(jù)基材的不同,大致可分為兩類: 一種是在以 InP 為代表的“有源材料”上集成制作元件的光芯片;另一種則是在以硅為代表的“無源材料”上制作的,即硅光芯片。硅光是以硅光子學(xué)為基礎(chǔ)的低成本、高速的光 通信技術(shù),利用基于硅材料的 CMOS 微電子工藝實(shí)現(xiàn)光子器件的集成制備,融合了 CMOS 技術(shù)的超大規(guī)模邏輯、超高精度制造的特性以及光子技術(shù)超高速率、超低功耗的優(yōu)勢,把 原本分離器件眾多的光、電元件縮小集成到至一個(gè)獨(dú)立微芯片中,實(shí)現(xiàn)高集成度、低成本、 高速光傳輸。與分立器件光模塊相比,硅光子器件無需 ROSA 或 TOSA 封裝,集成度更高, 更加適應(yīng)未來高速流量傳輸處理需要,與此同時(shí)更緊密的集成方式降低了光模塊的封裝和 制造成本,基于以上優(yōu)勢,硅光芯片技術(shù)廣受關(guān)注。
硅光芯片下游應(yīng)用多點(diǎn)開花
硅光芯片當(dāng)前主要應(yīng)用于光通信等領(lǐng)域
下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,預(yù)計(jì)硅光芯片全球市場規(guī)模 2020~2025 年 CAGR 為 52.4%。硅光芯 片是基于硅晶圓開發(fā)出的光子集成芯片,在尺寸、速率、功耗等方面具有獨(dú)特優(yōu)勢,可廣 泛應(yīng)用于光通信(5G)、數(shù)據(jù)中心、人工智能、醫(yī)療檢測、高階計(jì)算、自動駕駛、國防等領(lǐng) 域。根據(jù) Yole 預(yù)測,全球硅光市場規(guī)模有望從 2019 年的 4.8 億美元增長至 2025 年的 39.5 億美元,2020~2025 年 CAGR 達(dá) 52.4%。
5G 時(shí)代帶來數(shù)據(jù)流量快速增長,硅光芯片以低成本解決傳輸速率問題。數(shù)據(jù)中心處理高速 率流量需求不斷的提升對光通信性能提出了更高要求,要求光通信行業(yè)技術(shù)持續(xù)迭代升級 以提高光通信產(chǎn)品的適應(yīng)性和技術(shù)性。原有的Ⅲ-V 族半導(dǎo)體激光芯片成本較高,并且能承 受的調(diào)制帶寬受限,50Gbps 成為單通道傳輸速率瓶頸,無法滿足更高帶寬的需求。與傳統(tǒng) 光模塊方案相比,硅光芯片將多路激光器、調(diào)制器、探測器等光/電芯片都集成在硅光芯片 上,硅光模塊在高速率下,仍具有器件小、穩(wěn)定性強(qiáng)和硅材料能耗低的特性,較傳統(tǒng)光模 塊具有一定優(yōu)勢,硅光子技術(shù)能夠解決 400G 通信時(shí)代需要面對的 PAM4 電調(diào)制方案帶來 的巨大損耗和 8*50G 的 QSFP-DD 方案引發(fā)的器件數(shù)量增加與工作帶來溫度提升帶來的溫 漂等挑戰(zhàn)性問題。硅光方案目前被部分?jǐn)?shù)據(jù)中心所采用,硅光產(chǎn)業(yè)有望得到快速發(fā)展。
硅光 FMCW 或?qū)⒊蔀榧す饫走_(dá)優(yōu)質(zhì)解決方案
硅光以其集成化優(yōu)勢,有效解決 FMCW 可靠性驗(yàn)證難度大、成本較高的問題。FMCW 路線的興起與硅光技術(shù)的發(fā)展密不可分,早期的 FMCW 激光雷達(dá)都是由各種分立器件堆疊起 來,組件調(diào)試和器件成本都非常高,很難達(dá)到大規(guī)模商業(yè)化落地需求。但隨著硅半導(dǎo)體產(chǎn) 業(yè)的成熟,基于硅 CMOS 半導(dǎo)體生態(tài)發(fā)展起來的硅光技術(shù)平臺,可有效把這些分立的器件 集成到同一塊芯片上,乃至理想狀態(tài)下在 FMCW 中能將光學(xué)鏡頭和掃描部件芯片化,保障 性能的同時(shí)降低成本,有望有效解決 FMCW 解決方案的可靠性驗(yàn)證難度大、成本較高的問題。芯片級封裝、圖像級分辨率,硅光 FMCW 有望成為激光雷達(dá)關(guān)鍵技術(shù)路徑之一。
光子計(jì)算:硅光子用于量子信息處理
以硅光芯片為基礎(chǔ)的光計(jì)算有望逐步取代電子芯片計(jì)算場景。據(jù) OpenAl 統(tǒng)計(jì),自 2012 年 以來,每 3-4 個(gè)月人工智能的算力需求將翻倍,摩爾定律帶來的算力增長已無法滿足需求, 硅光芯片更高計(jì)算密度與更低能耗的特性能有效的解決極致算力的應(yīng)用需求。在數(shù)據(jù)搬運(yùn) 方面,光通信具有較大的優(yōu)勢;運(yùn)行速率方面,目前大數(shù)據(jù) AI 以線性運(yùn)算為主,光的矩陣 乘法并行能力較強(qiáng),延時(shí)低于電芯片,并且在傳播的過程中不會發(fā)熱。根據(jù)達(dá)摩院預(yù)測, 未來 5-10 年以硅光芯片為基礎(chǔ)的光計(jì)算將逐步取代電子芯片的部分計(jì)算場景。
全球硅光產(chǎn)業(yè)鏈全景:海外大廠搶先布局,國內(nèi)廠商持續(xù)跟進(jìn)
海外大廠搶先布局,國內(nèi)廠商持續(xù)跟進(jìn)。目前全球硅光領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化較領(lǐng)先的玩家包括思科、 Intel 和 Inphi。近幾年來包括思科、華為、Ciena、Juniper 等巨頭紛紛通過收購布局硅光 技術(shù)。目前 Intel、IBM、NEC、NTT、Fujitsu 等企業(yè)都針對硅光芯片產(chǎn)業(yè)進(jìn)行了布局,Marvell、 思科、諾基亞等斥資百億美元先后并購 Inphi、Acacia、Elenion 等硅光領(lǐng)域的創(chuàng)新企業(yè)。 目前,Intel 和臺積電均大力開發(fā)硅光子制造工藝技術(shù),已經(jīng)形成了較為完整的硅光芯片產(chǎn) 業(yè)鏈。我國在硅光器件研究方面與國際先進(jìn)國家同時(shí)起步,研究水平也相當(dāng),但在硅光芯 片產(chǎn)業(yè)化發(fā)展和產(chǎn)業(yè)鏈方面,國內(nèi)廠商與海外頭部廠商仍有較大提升空間。
光芯片產(chǎn)業(yè)鏈代表性公司梳理
長光華芯:光耀中國芯,激光芯片國產(chǎn)化領(lǐng)軍者
深耕高功率半導(dǎo)體激光芯片,縱向+橫向打造激光產(chǎn)業(yè)“中國芯”。公司系國內(nèi)少數(shù)具備高 功率激光芯片量產(chǎn)能力的企業(yè)之一,實(shí)現(xiàn)了高功率激光芯片的國產(chǎn)化與進(jìn)口替代。根據(jù)公 司招股書測算,2020年公司占國內(nèi)高功率半導(dǎo)體激光芯片市場份額的 13.4%,位居國產(chǎn)廠 商第一位,2021 年公司已實(shí)現(xiàn) 30W 單管芯片量產(chǎn),技術(shù)實(shí)力全球領(lǐng)先。在產(chǎn)品布局上, 一方面,公司通過縱向延伸打通芯片→器件→模組→半導(dǎo)體激光器產(chǎn)業(yè)鏈條,實(shí)現(xiàn)了在高 功率單管系列、高功率巴條領(lǐng)域的全產(chǎn)業(yè)鏈布局;另一方面,公司基于高功率半導(dǎo)體激光芯片的技術(shù)優(yōu)勢以及設(shè)計(jì)和量產(chǎn)能力,切入VCSEL 及光通信芯片賽道,已建立了 VCSEL 產(chǎn)品包含外延生長、條形刻蝕、端面鍍膜、劃片裂片、特性測試、封裝篩選和芯片老化的 完整工藝線。
源杰科技:國內(nèi)領(lǐng)先的高速率激光芯片廠商,IDM 模式鑄就核心競爭力
優(yōu)質(zhì)高速率半導(dǎo)體光芯片供應(yīng)商,進(jìn)入國內(nèi)外知名運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)體系。公司聚焦于光芯 片行業(yè),主要產(chǎn)品包括 2.5G、10G、25G 及更高速率激光器芯片系列產(chǎn)品等。經(jīng)過多年研 發(fā)和產(chǎn)業(yè)化積累,公司已擁有多條覆蓋 MOCVD 外延生長、光柵工藝、光波導(dǎo)制作等全流 程自主可控的生產(chǎn)線,實(shí)現(xiàn)向客戶 A1、海信寬帶、中際旭創(chuàng)、博創(chuàng)科技、銘普光磁等國際 前十大以及國內(nèi)主流光模塊廠商批量供貨,產(chǎn)品最終應(yīng)用于中國移動、中國聯(lián)通、中國電 信、AT&T 等國內(nèi)外知名運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)中,已成為國內(nèi)領(lǐng)先的光芯片供應(yīng)商。由于下游客戶在 選擇光芯片產(chǎn)品時(shí)需要經(jīng)過較長的驗(yàn)證過程,公司率先進(jìn)入供應(yīng)商體系,建立了較高的客 戶資源壁壘。
云嶺光電:致力于成為國際一流的光芯片供應(yīng)商
專注中高端光芯片市場,擁有自主知識產(chǎn)權(quán)。武漢云嶺光電有限公司由國際領(lǐng)先的芯片專 家團(tuán)隊(duì)與華工科技于 2018 年 1 月共同發(fā)起設(shè)立,承載近 20 年的技術(shù)探索與市場實(shí)踐,專 注于中高端光通信半導(dǎo)體光芯片產(chǎn)品,是擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán),具備全流程生產(chǎn)能力的 IDM 光芯片企業(yè)。 云嶺光電主營業(yè)務(wù)為 2.5G/10G/25G 全系列激光器(LD)和探測器(PD)光芯片及封裝類 產(chǎn)品。公司建有光芯片研制平臺,擁有 MOCVD 材料生長,器件工藝制備,和后端測試封 裝的完整生產(chǎn)線,從海外引入具有國外光芯片大廠多年工作經(jīng)驗(yàn)的核心技術(shù)團(tuán)隊(duì),掌握 10G/25G 高速率光收發(fā)芯片設(shè)計(jì)、高質(zhì)量材料生長、關(guān)鍵工藝制備、和封裝測試的核心技 術(shù)。公司具備年產(chǎn)芯片 7500 萬顆、TO 7200 萬只的生產(chǎn)能力,致力于成為世界一流的光芯 片企業(yè),為全球光通信企業(yè)提供優(yōu)質(zhì)全系列光芯片。
武漢敏芯:國內(nèi)先進(jìn)的全系列光芯片供應(yīng)商
武漢敏芯:致力成為國內(nèi)光通信器件領(lǐng)域的頭部芯片供應(yīng)商。武漢敏芯半導(dǎo)體股份有限公 司成立于 2017 年 12 月,是一家從事半導(dǎo)體光電芯片研發(fā)、制造和銷售的高新技術(shù)企業(yè)。 產(chǎn)品涉及光通信、工業(yè)激光、傳感和消費(fèi)等領(lǐng)域。作為光通信領(lǐng)域國內(nèi)首家獨(dú)立的全系列 光芯片供應(yīng)商,公司主營業(yè)務(wù)為 2.5G/10G/25G/50G 全系列激光器和探測器光芯片及封裝 類產(chǎn)品。
中科光芯:掌握完整的光芯片及器件全產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)線
創(chuàng)始人研發(fā)實(shí)力強(qiáng),公司技術(shù)儲備豐富。福建中科光芯光電科技有限公司(簡稱中科光芯), 成立于 2011 年,由中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所課題組組長、博士生導(dǎo)師,擁有二十多年半導(dǎo)體激光器研發(fā)及光電子集成制程平臺經(jīng)驗(yàn)的蘇輝博士創(chuàng)立。 產(chǎn)品線完整,長期承擔(dān)國家項(xiàng)目。公司擁有完整的外延生長、芯片微納加工及器件封裝產(chǎn) 業(yè)線,現(xiàn)有產(chǎn)品包括外延片、芯片、TO 器件、光器件、模塊等,是一家真正擁有獨(dú)立自主 知識產(chǎn)權(quán)的,能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)并量產(chǎn)光芯片和器件的高新技術(shù)企業(yè)。中科光芯還長期承擔(dān)科 技部定向?qū)m?xiàng)、科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、863 計(jì)劃和其他國家級項(xiàng)目,福建省重大科技專項(xiàng)、 企業(yè)橫向項(xiàng)目等,重點(diǎn)開發(fā)高可靠性和高性能激光和探測器件芯片。
靈明光子:國內(nèi)領(lǐng)先的光子探測芯片廠商,三大產(chǎn)線多元化布局
聚焦單光子探測器賽道,dToF 技術(shù)優(yōu)勢明顯。靈明光子創(chuàng)立于 2018 年,致力于單光子探 測器(SPAD)賽道,為手機(jī)、激光雷達(dá)、機(jī)器人、無人機(jī)、VR/AR 設(shè)備等應(yīng)用提供自主 研發(fā)的高性能 dToF 深度傳感器芯片。dToF(direct time-of-flight,直接測量飛行時(shí)間)直 接向測量物體發(fā)射光脈沖,測量反射光脈沖和發(fā)射光脈沖之間的時(shí)間間隔來計(jì)算待測物體 的距離。dToF 可以單點(diǎn)測距,也可以配合掃描或光學(xué)鏡頭進(jìn)行成像,為未來元宇宙中物理 世界和數(shù)字信息世界的實(shí)時(shí)交互填補(bǔ) 3D 智慧感知拼圖。 三大產(chǎn)品線針對性設(shè)計(jì),核心技術(shù)壁壘較高。靈明光子 SPAD 產(chǎn)品三大產(chǎn)業(yè)線包括硅光倍 增管(SiPM)、有限點(diǎn) dToF 芯片及模組、單光子成像陣列(SPADIS)及 dToF 模組。公 司掌握國際領(lǐng)先的 SPAD 器件設(shè)計(jì)和工藝能力,基于波長 905nm 處的單光子探測效率(PDE) 達(dá)到 25%,為世界紀(jì)錄級別,遠(yuǎn)超行業(yè)平均的 5%-18%,可以實(shí)現(xiàn)探測距離更遠(yuǎn)、功耗更 低、體積更小。同時(shí),靈明光子也擁有國內(nèi)唯一、全球稀缺的成熟 3D 堆疊 dToF 芯片設(shè)計(jì) 和工藝能力,并已成功研發(fā)多款 3D 堆疊 SPADIS 芯片。
南京芯視界:深耕 dToF 領(lǐng)域,SPAD 技術(shù)領(lǐng)先
先進(jìn)的光電轉(zhuǎn)換器件設(shè)計(jì)及單光子檢測成像技術(shù),在技術(shù)和實(shí)用性上處于領(lǐng)先地位。 visionICs(芯視界前身)于 2016 年在美國硅谷 Santa Clara 市成立,成立之初即開始 dToF 研發(fā),并堅(jiān)持走單光子直接 ToF 的技術(shù)路線。公司擁有芯片級的光電轉(zhuǎn)換器件設(shè)計(jì)和單光 子檢測成像技術(shù),主營基于單光子探測的一維和三維 ToF 傳感芯片。硅谷的海外研發(fā)機(jī)構(gòu) 為芯視界提供技術(shù)支撐。 單光子檢測方案顯著降低能耗。芯視界發(fā)布全球領(lǐng)先的基于單光子檢測的激光測距 ToF 芯 片,在低成本 CMOS 工藝上實(shí)現(xiàn)了高靈敏度、高分辨率單光子檢測陣列,集成了自主研發(fā) 的高精度測距電路和抗干擾數(shù)字算法。相比較于目前修改 CMOS 像素圖像傳感器而實(shí)現(xiàn)的 間接 ToF 三維測距,基于單光子像素(SPAD)陣列的直接 ToF 擁有超高的光電探測靈敏 度,實(shí)現(xiàn)低激光功率下的遠(yuǎn)距離探測,降低整體系統(tǒng)的功耗和成本。
阜時(shí)科技:掌握 SPAD 芯片核心技術(shù),切入乘用車激光雷達(dá)供應(yīng)鏈
阜時(shí)科技 2017 年 11 月底成立于深圳,重點(diǎn)研發(fā)生物傳感及機(jī)器視覺系列芯片及配套算法 SDK,為手機(jī)集成商、方案商及終端品牌客戶提供高性能的系統(tǒng)級完整解決方案,致力于 推動人機(jī)交互智能化升級。公司目前已積累積累了 SPAD、光學(xué)傳感和人臉識別三大產(chǎn)品線, 產(chǎn)品和技術(shù)已經(jīng)服務(wù)了 10 多個(gè)行業(yè),為手機(jī)、IoT、自主移動設(shè)備、汽車等終端提供芯片及完整的技術(shù)解決方案,旗下共有超過 50 款不同型號的六大類芯片產(chǎn)品。 服務(wù)配套完善,覆蓋一線廠商。公司一邊自主開發(fā)有廣闊市場前景的、可實(shí)現(xiàn)商業(yè)價(jià)值的 芯片,一邊為一線品牌廠商定制芯片,且從調(diào)試、測試、算法驗(yàn)證到售后配套,均提供高 品質(zhì)的一條龍服務(wù)。具有完整的芯片設(shè)計(jì)、軟硬件支持、核心算法開發(fā)等能力,已成功量產(chǎn)應(yīng)用于一線廠商。
縱慧芯光:深耕 VCSEL 芯片核心技術(shù),把握車載激光雷達(dá)機(jī)遇
掌握自主知識產(chǎn)權(quán) VCSEL 芯片技術(shù)??v慧芯光(Vertilite)成立于 2015 年,是一家創(chuàng)新型 的光電半導(dǎo)體企業(yè),致力于為全球客戶提供高功率以及高頻率 VCSEL 解決方案,主要研發(fā) 生產(chǎn) VCSEL 芯片、器件及模組等產(chǎn)品。公司由來自業(yè)界的經(jīng)驗(yàn)豐富的科學(xué)家和工程師組成, 已成功發(fā)布了高性能產(chǎn)品,適用于 3D 傳感,光通信,工業(yè)自動化,生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用,汽車應(yīng) 用,消費(fèi)電子和 LiDAR 解決方案的多樣化應(yīng)用。 研發(fā)實(shí)力領(lǐng)先,產(chǎn)品性能先進(jìn)。公司擁有卓越的研發(fā)團(tuán)隊(duì),世界頂尖的科技研發(fā)實(shí)力。公 司主要以研發(fā)生產(chǎn) VCSEL 芯片、器件及模組為主營業(yè)務(wù)(650 到 1000 納米波段)。公司產(chǎn) 品性能已達(dá)到世界先進(jìn)水平,在國內(nèi)處于絕對領(lǐng)先地位。公司產(chǎn)品廣泛應(yīng)用在 3D 感知、虛 擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、自動駕駛、生物醫(yī)療傳感器和高速光通信等領(lǐng)域,目前已與國內(nèi)頂尖的 手機(jī)終端廠商和模組廠商深度合作,具有廣闊的市場前景。
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