半导体激光芯片龙头长光华芯研究报告

一、长光华芯：国内半导体激光芯片龙头

公司成立于 2012 年，聚焦半导体激光芯片的研发、设计及制造。公司产品覆盖半导体激光芯片、器件、模块及直接 半导体激光器四大类，已建成 IDM 全流程工艺平台和 3 寸、6 寸量产线，是全球半导体激光行业少数具备高功率激光 芯片量产能力的企业之一。公司产品应用领域包括工业激光器泵浦、激光先进制造装备、生物医学及美容、高速光通 信、机器视觉与传感、国防建设等，下游客户包括锐科激光、创鑫激光、大族激光、杰普特、飞博激光等行业龙头及 多家国家级骨干单位。2021H1，公司营业收入 1.91 亿元，其中高功率单管系列占比 75.35%，为公司主营业务收入 最主要的组成部分。

公司主要产品包括高功率单管、高功率巴条、高效率 VCSEL 及光通信芯片四类系列。以高功率半导体激光芯片为依 托，向横纵两个方向不断拓展。纵向包括下游器件、模块及直接半导体激光器；横向扩展 VCSEL 芯片及光通信芯片 等半导体芯片。

在产业链方面，公司位于激光行业的上游和中游，产品以半导体激光芯片、器件及模块为主。公司的半导体激光芯片 产品位于产业链上游，同时也直接进行中游产品半导体激光器的研发、生产和销售。公司的上游供应商为原材料厂商，包括各类芯片原材料、光纤材料及机加工件等。下游则为工业加工装备、激光雷达、光通信、医疗美容等激光器应用 行业。

公司为半导体激光行业的垂直产业链公司，采用 IDM 经营模式，进行半导体激光芯片及其器件、模块等产品的研发、 生产和销售。生产经营过程覆盖芯片设计、外延片制造、晶圆制造、芯片加工及器件封装测试全流程。在生产方面， 公司采用“订单式”生产为主，“库存制”生产为辅的生产方式。主要以客户订单为标准，根据客户订单和全年预计 销售意向进行排产安排；同时根据需求预测进行合理备货，以满足客户日益提升的差异化需求。

公司产品具备客户资源优势，高功率半导体激光芯片领域的国内市场占有率第一。在工业激光器、激光加工设备等领 域，公司积累了包括锐科激光、创鑫激光、大族激光、杰普特、飞博激光等行业龙头及知名企业客户。在高能激光器 的应用方面，公司为高功率光纤激光器和高功率全固态激光器提供泵浦源，已广泛服务于多家国家级骨干单位。受公 司下游集中度高且公司产能有限影响，当前公司主要客户收入较为集中。2021H1，公司前五大客户销售收入占比 82.26%，分别为创鑫激光（26.66%）、客户 A2（18.16%）、飞博激光（16.88%）、锐科激光（14.38%）、华日精密 （6.19%）。公司销售模式以直销为主，2018-2021H1 直销收入占比均在 99%以上。

公司无控股股东和实际控制人，华为哈勃投资入股。华丰投资持股数量 2493 万股，持股比例为 24.51%，是公司第 一大股东。苏州英镭、长光集团和上海国投创投分别持有公司 19.76%、8.72%和 7.88%的股份。其中华丰投资系财 务投资人，不参与公司日常经营管理工作，对股东大会不形成控制。第二大股东苏州英镭是公司核心管理团队设立的 持股平台。2020 年 12 月，公司引入华为控股的哈勃投资，持有公司 4.98%的股份。

2018-2021 公司营业收入从 0.92 亿增长到 4.29 亿元，CAGR+67.07%,营业收入快速扩大的原因在于:1）半导体激光 芯片整体市场规模扩大，2）中美贸易摩擦使得国产替代进程加速，3）公司产品在半导体激光芯片领域具备核心竞争 优势，客户份额提升。

从产品类型看，公司营业收入主要来源为高功率单管和高功率巴条系列产品，2021 年收入占比分别为 84.1%和 13.1%。 高功率单管是收入主要组成部分，占主营业务后入比重始终在 70%以上。高功率巴条是主营业务的重要组成部分，收 入呈现一定波动，主要受巴条产品主要使用方客户 A2 具体科研进度的影响。在高效率 VCSEL 系列和光通信芯片产 品方面，公司目前收入规模较少，属于“横向扩展”战略内容。

从应用领域看，公司高功率单管芯片产品主要应用于工业加工领域，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。

不同产品毛利率差距较大，综合毛利率稳中有升。2018-2021 公司综合毛利率分别为 30.97%、36.03%、31.35%和 52.82%，存在一定波动。2021 毛利率大幅上升的原因主要在于：1）毛利率较高的单管芯片产品收入占高功率单管 系列收入占比上升，使得高功率单管系列产品毛利率从 2020 年的 25.8%增长到 2021H1 的 44.8%，2）毛利率较高 的高功率巴条系列收入占比从 2020 年的 10.5%增长到 2021H1 的 13.1%。

分业务来看，受经营模式、核心芯片的差异影响，公司不同产品类型毛利率差异较大，2021H1 公司高功率单管系列、 高效率巴条系列、VCSEL 系列的毛利率分别为 52.92%、44.84%、77.81%。

公司成本结构稳定，直接材料费用是营业成本的主要组成部分。2018-2021H1，公司直接材料费用占营业成本的比 例在 50%以上。直接人工和制造费用占比有所下降，主要是随着公司销售规模扩大，生产的规模效应显现导致。 2021 年 1 月，公司将 3 寸晶圆生产线更换为材料利用率更高的 6 寸晶圆生产线，降低了芯片类产品的单位成本。

2020 年公司归母净利润转正，2021 年迅速增长。2018-2021 公司归母净利润分别为-0.14/-1.29/0.26/1.15 亿元，扣 非归母净利润分别为-0.29/-0.18/-0.15/0.72 亿元，非经常性损益主要来自股份支付及政府补助，2019 年两者差异较 大是 1.32 亿元的股权支付所致。

公司预计 2022Q1 营业收入区间为 9000 万元~1.1 亿元，同比增长 16.20%~42.02%；预计 2022Q1 归属母公司股东 净利润为 2000 万元至 3000 万元，同比增长 5.50%~58.25%；预计 2022 年 1 季度可实现扣除非经常损益后归属母 公司股东净利润为 1300 万元至 2000 万元，同比增长率 7.15%至 64.84%。

研发费用稳定上升，研发费用占营业收入比例高于同行。2018-2021 公司研发费用从 0.37 亿元增长到 0.86 亿元，占 营业收入的比例从 40.23%下降到 19.67%。公司研发费用占营业收入的比例高于同行业可比公司，原因在于 1）公司 在半导体激光芯片、器件及模块等方面持续进行研发投入；2）公司仍处于快速发展期，业绩规模较小，仍处于以研 发为导向的快速成长阶段，研发投入相对较大。

公司重视研发团队建设，核心技术人员实施股权激励政策保障成长。公司拥有一批高层次人才队伍，研发人员 106 人，占员工总数比重为 30.46%。核心技术人员王俊、闵大勇、廖新胜及潘华东获“国家级重大人才计划”、 “国务院特殊津贴专家”、“高新区领军人才”等多项奖项荣誉。公司对核心技术人员进行股权激励，股权激励 政策有利于维护核心技术人员稳定，维护公司长期稳定发展。

公司在半导体激光芯片领域拥有多项核心技术。公司构建了 GaAs（砷化镓）和 InP（磷化铟）两大材料体系， 建立了边发射和面发射两大工艺技术和制造平台。公司采取“纵向延伸、横向拓展”战略，一方面持续开发开 发器件、模块及直接半导体激光器下游产品；一方面在 VCSEL 及光通信激光芯片领域进行拓展。

产品多项指标优于同行，处于国内领先地位。公司主要产品性能指标包括一定的条宽、光纤芯径、发光点数下 的功率、波长范围及电光转换效率。以高功率单管芯片为例，公司高功率单管芯片输出功率达到 30W，电光转 换效率达到 63.00%，波长种类较多，技术水平较高。（报告来源：未来智库）

二、国内高功率半导体激光芯片稳定增长，VCSEL 及光通信芯片前景广阔

1、半导体激光器：下游应用领域拓展，市场规模稳定增长

激光器是整个激光产业链的核心中枢，其性能决定了激光设备输出光束的质量和功率。激光器通过受激辐射的方式产 生可见光或不可见光，其构造复杂，技术壁垒较高，是大量光学材料和元器件组成的综合系统。激光器光学系统中的 增益介质通过吸收泵浦源产生的能量，使得增益介质先从基态跃迁到激发态，再释放能量回归到基态的稳态。在释能 的过程中，增益介质产生出能量、波长、方向高度一致的光子，通过光学谐振腔的反射放大最终形成激光束。

根据 LaserFocus World 和《2020 年中国激光产业发展报告》，2019 年全球激光器销售收入达 147.3 亿美元，较上年 增长 7.05%。2020 年全球激光器销售额为 160.10 亿美元，2021 年全球激光器销售总额有望继续取得 15%左右的增 长，达到 184.80 亿美元，。随着全球智能化发展，智能设备、消费电子、新能源等领域对激光器的需求不断增长，以 及医疗、美容仪器设备等新兴应用领域的持续拓展，全球激光器的市场规模将继续保持稳定增长。

从行业分布来看，2020 年材料加工与光刻市场、通信与光存储市场、科研与军事市场、医疗与美容市场、仪器与传 感器市场及娱乐、显示与打印市场占比分别为 39.60%、24.50%、13.80%、5.70%、12.60%及 3.80%，其中主要使 用高功率半导体激光芯片的市场为材料加工与光刻市场、科研与军事市场、医疗与美容市场，合计占比为 59.10%。

从技术发展方向来看，未来激光器将朝着更高功率、更好光束质量、更短波长及更快频率方向发展。在工业激光器领 域，光纤激光器对功率的指标要求不断提高。器件厂商需要不断地提高核心器件性能，光纤激光器功率的提高还需要 先进的合束和功率合成等激光调制技术。另外，更短波长、更多波长、更快（超快）激光器的发展也是重要方向，主 要应用于集成电路芯片、显示、消费电子、航空航天等精密微加工，以及生命科学、医疗、传感等领域。

根据增益介质的不同，激光器可以分为固态（含固体、半导体、光纤、混合）、液体激光器、气体激光器等，固态激 光器具有稳定性好、功率较高、维护成本低的特点，在应用占绝对优势。

半导体激光器有电光转换效率高、体积小、可靠性高、寿命长、波长范围广、可调制速率高等显著优点，一方面可以 作为光纤激光器、固体激光器等多种光泵浦激光器的核心泵浦源使用，另一方面，随着半导体激光技术在功率、效率、 亮度、寿命、多波长、调制速率等方面的不断突破，半导体激光器被广泛直接应用于材料加工、医疗、光通信、传感、 国防等领域。根据 LaserFocus World 预计，2021 年全球二极管激光器即半导体激光器与非二极管激光器的收入总额 为 184.80 亿美元，其中半导体激光器占总收入的 43%。

下游应用领域拓展，泵浦源需求起量，全球半导体激光器市场规模稳定增长。根据 LaserFocusWorld 测算，2020 年 全球半导体激光器市场规模为 67.24 亿美元，较上年增长 14.20%。随着全球智能化发展，智能设备、消费电子、新 能源等领域对激光器的需求不断增长以及医疗、美容仪器设备等新兴应用领域的持续拓展，半导体激光器可作为光泵 浦激光器的泵浦源，其市场规模将继续保持稳定增长。预计 2021 年全球半导体激光器的市场规模为 79.46 亿美金， 市场增长率为 18.18%。

常见半导体激光芯片分为边发射激光芯片和面发射激光芯片，其中边发射激光芯片可以分为单管和巴条，面发射激光 芯片主要是 VCSEL。其中激光器单管仅有一个发光区，易于进行光纤耦合，因此常用作光纤激光器的泵浦源。由于 没有串联热干扰的影响，单管的散热特性好，使用寿命长，且结构简单，成本低。巴条由于发光点多，具有更高的发 光功率，因此常用作大功率光纤激光器、全固态激光器的泵浦源或直接发光，在医美、军工等领域也有较多应用。

2、半导体激光芯片：多类下游需求增长，国产替代空间广阔

1）高功率半导体激光芯片：下游需求拓展叠加国产替代，国内半导体激光芯片需求稳定增长

高功率半导体激光芯片是产业链中游各类光泵浦激光器的核心泵浦光源，包括光纤激光器、固体激光器、液体激光器 等，属于工业激光器生产制造的核心元器件，广泛应用于激光加工、激光切割、科研与军事、生物医疗等领域。

在激光加工和激光切割领域，制造业的自动化、智能化驱动高功率光纤激光器需求增长，半导体激光器可作为其泵浦 源。中国激光产业也逐渐进入高速发展期，受益于各类金属及非金属部件加工的旺盛需求，激光加工设备市场迎来持 续稳定的增长。2019 年，中国激光设备市场销售总额收入为 658 亿元，较 2018 年同比增长了 8.8%。

在科研与军事领域，许多技术和武器的研究对激光器的需求不断提高。尤其在高端制造、精密材料、制导、雷达及光 电对抗、激光武器等领域。预计到 2024 年，全球定向能激光源和军事激光市场将从 2019 年的 89 亿美元增长到 146 亿美元，CAGR 为 10.41%。全球各国对科研和军事经费的不断投入将促进激光器在科研与军事领域的稳定发展。

在生物医疗领域，激光器的需求长期处于稳定上升阶段。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、临床治疗与手术等方面。根据 Allied Market Research 发布的数据，2018 年全球医疗激光市场规模为 69.47 亿美元，预计到 2026 年将达到 162.3 亿美元，年复合增长率为 11.19%。随着全球医美经济和生物医疗技术的 持续推动，激光技术在生物医疗领域将加速发展。

以光纤激光器为例，高功率光纤激光器泵浦源是半导体激光器的主要应用领域，高功率半导体激光芯片与模块是光纤 激光器的重要元器件。我国国产光纤激光器正逐步实现由依赖进口向自主研发的转变，核心元器件进口替代正当时。 由于光纤激光器的性能及效率不断提升，近两年国产主流中高功率光纤激光器出货量显著提高。根据 2020 年中国激 光产业发展报告，我国光纤激光器市场从 2015 年的 40.7 亿元增长到 2019 年的 82.6 亿元，预计 2020 年将小幅增长 到 85.6 亿元。其中，低功率激光器已经几乎完全实现国产替代，中功率激光器国产化率迅速提高，高功率尤其万瓦 级激光器国产化率亟待提高。

低功率激光器：低功率光纤激光器近几年出货迅猛，国产 100W 及以下光纤激光器的出货量从 2013 年的 1.3 万 台增长至 2019 年 12 万台，2020 年将达到 13 万台，基本已完全实现国产替代。

中功率激光器：中功率光纤激光器出货量增幅有所放缓。2019 年国产中功率光纤激光器出货量达到 1.6 万台以 上，2020 年国外厂商份额将被再次压缩，预计出货量很难再有大幅度提升。

高功率激光器：2019 年国产 1.5kW 以上光纤激光器出货量近 4000 台，在 3-6kW 产品段，国内市场的竞争将趋 白热化，进口与国产品牌的出货数量旗鼓相当。在万瓦级以上的市场，国内厂商将逐渐参与到竞争当中。

高功率半导体激光芯片等核心元器件仍依赖进口，以半导体激光芯片为核心的激光器上游元器件正在逐步实现国产化。

全球高功率半导体激光芯片市场规模测算：根据公司招股书测算，2021 年全球激光器销售总额有望达到 184.80 亿美 元，主要使用高功率半导体激光芯片的下游市场为材料加工与光刻市场、科研与军事市场、医疗与美容市场，合计占 比为 59.10%，市场规模为 94.62 亿美元（615.03 亿人民币），按照激光器行业平均 30.00%的毛利率以及泵浦源（光 纤耦合模块）占激光器 BOM 成本的 50.00%测算，2020 年全球光纤耦合模块的市场规模约为：615.03*（1-30%） *50%=215.26 亿元，按照公司泵浦源（光纤耦合模块）平均 15%的毛利率以及激光芯片占泵浦源（光纤耦合模块） BOM 成本的 10%测算，2020 年全球高功率半导体激光芯片的市场规模约为：215.26*（1-15%）*10%=18.30 亿元。

国内高功率半导体激光芯片市场规模测算：2020年我国光纤激光器市场规模为94.20亿元，根据Strategies Unlimited， 2009 年至 2019 年，光纤激光器在工业激光器中的市场份额由 14.00%迅速增加至 53.00%，因此工业激光器的整体 市场规模约为 177.74 亿元。按照行业平均 30.00%的毛利率以及泵浦源（光纤耦合模块）占激光器 BOM 成本的 50.00% 测算，2020 年光纤耦合模块的市场规模约为：177.74*（1-30.00%）*50.00%=62.21 亿元，按照公司泵浦源（光纤 耦合模块）平均 15%的毛利率以及激光芯片占光纤耦合模块 BOM 成本的 10%测算，2020 年我国国内市场激光芯片 的市场规模约为：62.21*（1-15%）*10%=5.29 亿元。

2）VSCEL 芯片：3D 传感及激光雷达应用驱动行业成长

VCSEL 有效率高、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， 是激光雷达和 3D 传感等模组的核心部件。根据 Yole 预测，2020 年，VCSEL 激光器全球市场规模约为 11 亿美元， 预计到 2025 年将增长至 27 亿美元，年复合增长率达到 19.67%。随着 3D 传感技术在各领域的深度应用，将持续推 动 VCSEL 激光器市场的快速发展。

激光雷达领域：VSCEL 有望逐渐取代 EEL 激光发射器

无人驾驶车队规模扩张、高级辅助驾驶渗透率增加、服务型机器人和车联网行业的发展带来激光雷达市场快速增长。 根据沙利文的统计及预测，全球激光雷达市场规模至 2025 年将为 135.4 亿美元，较 2019 年可实现 64.63%的年均复 合增长率。

激光雷达系统主要包括发射模块、接收模块、扫描模块（如有）、主控模块。EEL/VCSEL 等半导体激光器位于发射 模块中。

激光发射器分为半导体激光器、光纤激光器，半导体激光器主要应用于 905nm 波长的激光雷达中，半导体激光器可 分为 EEL（边发射激光器）和 VCSEL（垂直腔面发射器）。目前 EEL 的技术比较成熟，在激光雷达中应用更广泛， VCSEL 主要在纯固态方案中有少量应用。

EEL（边发射激光器）：优点是技术很成熟、功率密度高，市面上有多样化的、成熟的解决方案，因此目前追求 高功率密度的扫描型激光雷达（机械式、混合固态式）大多使用 EEL 方案。缺点是 1）不易集成化和小型化、2） 生产成本高且一致性低。EEL 在生产过程中需要进行切割、翻转、镀膜、再切割的工艺步骤，往往只能通过单颗 一一贴装的方式和电路板整合，而且每颗激光器需要使用分立的光学器件进行光束发散角的压缩和独立手工装调， 极大地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。

VCSEL（垂直腔面发射激光器）：优点是易于集成、规模量产后成本低、寿命和可靠性更高，因此目前大部分追 求高集成度和可靠性、探测距离较短的 Flash 方案厂商都倾向于选择 VCSEL 方案，如 OusterOS 系列、IbeoNEXT 都是基于 VCSEL 和 SPAD（单光子阵列）的紧凑型纯固态 Flash 激光雷达。VCSEL 的缺点是功率密度低于 EEL 方案。

多结技术推动 VCSEL 功率密度提升，未来 VCSEL 在车载激光雷达中渗透率有望提升。多结 VCSEL 技术就是 通过增多发光量子层部分来提升单位电流下的光功率，从而提高器件的光功率密度。各大 VCSEL 厂商纷纷发布 多结 VCSEL 技术方案，如 Lumentum 在 2021 年 3 月发布了新款高功率、高效率的五结和六结垂直腔面发射激 光器（VCSEL）阵列，主要应用于高端消费电子、汽车激光雷达等领域。预计未来 5-10 年 VCSEL 将逐步取代 现在主流的 EEL 方案。

传感消费电子市场领域：VCSEL 发射器具有显著技术和成本优势

3D 传感通常由多个摄像头与深度传感器组成，通过投射特殊波段的主动式光源、计算光线发射和反射时间差等方式， 获取物体的深度信息。3D 传感可应用于人机交互、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。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，其中 VCSEL 在技术和成本上有明显优势。

技术优势：VCSEL 线宽较窄且波长对温度漂移较小，测量精度高，抗环境光干扰；阈值电流也较小，在相同的 输出功率下具有更高的效率，特别适用于手机等电量“紧缺”的移动设备。

成本优势：调整准直 VCSEL 更加容易，这样就能够生产低成本的基于 VCSEL 的收发器；制造工艺与发光二极 管（LED）兼容，批量制造成本较低。

苹果的示范效应给消费电子 3D 传感市场带来大规模消费契机，市场需求不断增长。2017 年，苹果将 3D 结构光技术 应用于 iphoneX，使得 iphoneX 成为率先大规模使用 3D 传感功能的消费电子终端。随着苹果的示范效应，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。除手机市场外，AR/VR、物联网、自动驾驶等使用 场景对 3D 机器视觉的需求也在不断增长。根据 Yole，2019 年全球 3D 传感市场规模约为 50 亿美元，预计 2025 年 将增长至 150 亿美元，年复合增长率达 20.09%。

分行业来看，2020 年 VCSEL 在移动和消费领域的营收占比达 78%，是当前最主要的应用方向。当前 VCSEL 激光 器在移动和消费领域的应用主要集中于旗舰机型上，市场空间依旧广阔。以 3D 相机在智能手机的应用为例，截止到 2019 年，3D 相机在智能手机的渗透率还不到 20%，随着 3D 技术的进一步发展，未来五年渗透率有望达到 70%， 尚有 3.5 倍的增长空间。

3）光通信芯片：光通信行业发展驱动芯片需求增长

光器件位于光通信行业的上游，通过核心光电元件实现光信号的发射、接收、信号处理等功能，是光通信系统的核心。 光电芯片是光器件的核心元件，根据材料的不同可分为 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、调制器芯片。

随着互联网、物联网、大数据、云计算、5G 等新一代信息技术的快速崛起，共同推动了全球数据量的爆发式增长。 根据 IDC 预测，预计到 2025 年，全球数据总量将从 2018 年的 33ZB 增长到 175ZB，年复合增长率约为 26.91%。 同时，边缘计算的数据量也将呈快速增长趋势，预计 2025 年平均每人每天进行 5000 次数据交互，是目前交互数量 的 7 倍。海量的数据流和交互量的高速增长对网络的连接速率和基础设施提出了较高的挑战。

面对数据洪流的挑战，以及 5G 技术快速发展带来的机遇，全球正在步入“光进铜退”的时代，由于光通信在传输速度、 衰减、抗干扰、抗腐蚀、重量体积等性能指标方面更具有优势，光通信技术将成为推动网络变革的终极方案，光通信 行业也迎来了快速发展的新机遇。在光通信技术的不断突破和海量数据的背景下，光通信行业及其上游核心元器件有 望保持稳定增速持续发展。（报告来源：未来智库）

三、公司：国内半导体激光芯片龙头，横向+纵向拓展市场

1、激光芯片国产替代加速，公司为高功率半导体激光芯片龙头

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、朗美通、IPG 光电等国际巨头，同时从事下游的广泛业务，综合实力相对较强。国内公司包 括长光华芯、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封装生产模块为主。

国内激光芯片加速国产替代。国内激光器行业处于快速成长阶段，国产化程度逐年上升，但高功率半导体激光芯片等 核心元器件仍依赖进口，2018 年以来，中美贸易摩擦升级，使得国内半导体产业链企业在主观上培养国内的芯片供 应商，以半导体激光芯片为核心的激光器上游元器件正在逐步实现国产化，一方面提升国产激光器上游元器件的市场 规模，另一方面，随着上游核心元器件的国产化，可提高国内激光器厂商参与国际竞争的能力。

公司是国内高功率半导体激光芯片龙头，份额位列国内第一。公司高功率半导体激光芯片的销售分为两个方面：一方 面直接进行激光芯片的销售，另一方面通过器件及模块类产品的销售实现一定量的激光芯片销售。根据招股书测算， 2020 年公司高功率半导体激光芯片在国内市场的占有率为 13.41%，在全球市场的占有率为 3.88%，公司在高功率半 导体激光芯片领域的国内市场占有率第一。

在工业激光器领域，公司生产的高功率半导体激光单管芯片、器件及光纤耦合模块等光电器件产品，已作为泵浦 源应用于下游工业激光器的量产。公司半导体激光单管芯片具有高功率、高效率及高可靠性的特性，公司已与锐 科激光、创鑫激光、大族激光、飞博激光、华日精密及贝林激光等国内主要的激光器厂商建立合作关系。

在材料加工领域，公司生产的直接半导体激光器产品，已应用于下游激光成套设备厂商，广泛应用于 3C 消费类 电子、机械五金、医疗器械及激光再制造等领域。公司已与华工激光、大族激光、帝尔激光等厂商建立合作关系。

在国家战略高技术及科学研究领域，公司的高功率巴条系列产品可实现连续脉冲（CW）50-250W 激光输出，准 连续脉冲（QCW）500-1000W 激光输出，电光转换效率 63%以上，广泛应用于固体激光器等激光器的研制，已 服务于多家国家级骨干单位。

2、横向扩张+纵向延伸，打开成长空间

公司采用 IDM 模式，具备全流程工艺技术。公司拥有半导体激光芯片设计、外延生产、晶圆制造、芯片加工及封装 测试等全流程工艺技术，并且依靠公司核心技术成功实现高功率半导体激光芯片的产业化，公司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、封装技术及高亮度合束及光纤耦合技术等。

纵向延伸开发器件、模块及直接半导体激光器等下游产品。公司基于自身单管芯片核心技术，基于客户需求拓展下游 产品。

公司高功率单管系列产品主要包括单管芯片、单管器件、光纤耦合模块和直接半导体激光器。其中，单管芯片系 核心产品，单管器件、光纤耦合模块和直接半导体激光器系通过单管芯片封装、耦合制成。

公司高功率巴条系列产品包括巴条芯片、巴条器件和阵列模块，并能根据客户的技术参数需求提供定制化的产品， 主要应用于生物医疗、科学研究与国家战略高技术等领域。

VCSEL 及光通信芯片属于公司的“横向扩展”战略，将成为公司未来的利润增长点之一。基于公司成熟的高功率半 导体激光芯片研发和工艺量产平台，公司横向扩展战略布局，成功构建了 GaAs（砷化镓）和 InP（磷化铟）两大材 料体系，具备边发射和面发射 VCSEL 两大制造工艺及产品体系，建立了国内全制程 6 寸 VCSEL 产线，为公司未来 在 3D 智能传感、光通信、激光雷达市场的开拓打下坚实基础。

中美贸易摩擦加速公司 VCSEL 订单进展。中美贸易摩擦升级使得相关客户 VCSEL 芯片供应量出现波动，相关客户 有意指定其集中采购商向公司采购 VCSEL 芯片。2020 年 3 季度前，公司主要与相关客户进行商务接洽，目前已获 得相关客户的工艺认证。2020 年 4 季度，相关客户的集中采购商向公司采购 VCSEL 芯片设计及开发服务，为后续 VCSEL 芯片量产订单进行工艺准备，使得 2020 年 VCSEL 芯片实现收入 340.60 万元。2021 年 1-6 月，公司部分高 效率 VCSEL 订单落地并量产交付。

四、募投项目：扩充产能，加速 VCSEL 及光通信芯片产业化

公司拟首次公开发行不超过 3390 万股人民币普通股，占发行后股份总数的 25.00%，拟募集资金 13.48 亿元，实际 募集资金 27.39 亿元，扣除发行费后余额投向高功率半导体激光芯片的横向拓展和纵向延伸业务，助力公司开发器件、 模块及终端直接半导体激光器，同时建立高效率 VCSEL 激光芯片和高速光通信芯片产品平台，提高供公司在半导体 激光行业综合实力。具体投向为“高功率激光芯片、器件、模块产能扩充项目”、“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”、“研发中心建设项目”三项。

1. 高功率激光芯片、器件、模块产能扩充项目：通过对高功率半导体激光芯片及相关产品生产基地的建设及配套设 备的购置，整体扩大公司高功率半导体激光芯片、器件、模块产品的产能规模。

2. 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：通过对垂直腔面发射半导体激光芯片及 光通信芯片生产基地的建设及配套设备的购置，研发并生产垂直腔面发射半导体激光芯片及光通信激光芯片系列 产品。

3. 研发中心建设项目：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研究课题进行前瞻性开发。

1、高功率激光芯片、器件、模块产能扩充项目

受现有生产场地、设备及人力资源的限制，目前公司在高功率半导体激光芯片、器件、模块上的产能已达到超负荷状 态。本项目通过对公司高功率半导体激光芯片、器件、模块产品的产能扩张，有效解决公司目前的产能瓶颈问题，满 足国内外市场对高功率半导体激光芯片产品的旺盛需求，扩大市占率。

激光行业已成为国家政府重点扶持和鼓励的国家战略新兴产业，系列国家政策的提出为项目建设提供了政策保障。 2016 年 2 月，《国家重点基础研究发展计划》将“激光器的研制”列入国家重点基础研究发展计划中。2016 年 8 月 《“十三五”国家科技创新规划》提出对高功率、长寿命激光器核心功能部件技术与装备的研制。2017 年，科技部和 工信部先后提出《“十三五”先进制造技术领域科技创新专项规划》和《高端智能再制造行动计划（2018-2020 年）》， 均强调了国家对激光产业的大力支持，并为实现行业创新与发展及核心部件国产替代提供了充分的保障。

国内外下游市场广阔的发展空间为项目新增产能提供了强大的需求支撑。近年来高功率半导体激光芯片、器件、模块 产业链的下游应用市场不断扩张。根据 LaserFocusWorld 的最新数据，全球激光器的市场规模将从 2019 年的 147.3 亿美元增长到 2020 年的 162 亿美元。其中光纤激光器及固体激光器在 2018 至 2023 的年复合增长率分别可达 4.4% 和 5.4%。与此同时，激光技术在工业光纤激光器泵浦、工业固体激光器泵浦、激光智能制造装备、机器视觉与传感、 生物医学美容、科研等下游领域的应用迅速增加。核心部件的广阔需求为新增产能项目提供了市场支持。

2、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

垂直腔面发射激光器（VCSEL）具有易于二维集成、极低阈值、较小远场发散角、圆形发射光束等优点。公司快速 抓住市场机遇，进行 VCSEL 产业化拓展的“横向拓展”战略，但截止 2020 年 12 月 31 日，公司尚未在 VCSEL 产 品实现收入。本项目通过厂房设备购置等工程，助力公司在产品技术及生产工艺上的突破与提升，增强产品竞争力，将业务扩展至消费电子和光通信领域。

3、研发中心设备与系统建设项目本项目

旨在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。该项目基于公司现有业务及未来发展战略规划， 对激光领域前沿技术进行深度研究，研发高功率半导体激光芯片产品并优化其生产工艺，是在现有技术基础上，顺应 行业技术发展趋势进行的前瞻性研究储备，项目建设与公司主营业务高度相关，是公司主营业务发展的必要措施和重 要保障。

五、投资分析

1、盈利预测

长光华芯主营业务为高功率单管系列、高功率巴条系列、VCSEL 芯片系列，我们根据招股书中对公司业务的拆分， 综合行业供需关系、竞争格局、公司研发及产品布局情况，对各业务的收入和毛利率进行了初步预测。我们预测公司 2021-2023 年总收入 4.29/6.17/8.02 亿元，同比增长 73.7%/43.9%/29.8%，毛利率为 52.8%/49.0%/47.4%。

（1）高功率单管系列

公司高功率单管系列产品主要包括单管芯片、单管器件、光纤耦合模块和直接半导体激光器，单管系列产品收入主要 受单管芯片和光纤耦合模块这两块业务的收入变动影响，单管器件和直接半导体激光器收入占比较少且其波动受少数 特定客户需求影响。在单管芯片方面，2020 年 3 季度开始，受国外新冠疫情爆发使得国产替代进程加速、公司 18W 单管芯片通过认证等原因，创鑫激光、锐科激光加大了芯片的采购量，使得 2020H2~2021 单管芯片收入快速增长。 据公司招股书测算，2020 年公司占国内高功率半导体激光芯片市场份额 13.4%，仍然有很大增长空间，预计 2022~2025 年单管芯片收入将保持较高增速。在光纤耦合模块方面，公司 2019 年光纤耦合模块业务拓展取得较大突 破，当期不仅新增了光惠激光、大科激光等行业内知名厂商，原有客户的订单量亦有所上升；2021H1 光纤耦合模块 部分客户处于小规模起量阶段，收入占比显著降低，我们预计 2022~2025 年随着部分客户订单起量，光纤耦合模块 收入将稳定增长。综合来看，我们预计 2021-2023 年公司高功率单管系列产品收入分别为 3.61/5.43/7.10 亿元，同比 增长 65.6%/50.5%/30.6%。

毛利率方面，随着 6 寸晶圆生产线投产、现有产线自动化程度加深、生产工艺日趋完善，公司芯片产能及良率将逐步 提高，这一方面将带动单管芯片及后续单管件、光纤耦合模块、直接半导体激光器的生产成本降低，另一方面将提高 毛利率较高的单管芯片的收入占比。同时考虑产品价格降低带来的影响，我们预测 2021-2023 年公司高功率单管系 列产品毛利率为 48.5%/46.0%/45.0%。

（2）高功率巴条系列

公司高功率巴条系列产品主要应用于生物医疗、科学研究与国家战略高技术等领域，包括巴条芯片、巴条器件和阵列 模块，能根据客户的技术参数需求提供定制化的产品，巴条芯片和阵列模块收入占比较低，收入波动主要系巴条器件 的影响。公司巴条器件产品主要使用方为客户 A2，产品最终用于其科学研究。

我们保守预计 2021-2023 年公司高功率巴条系列产品收入分别为 0.56/0.58/0.60 亿元，由于主要客户系科研、国家战 略高技术等单位，其采购公司巴条系列产品主要用于国家科研项目等，较为关注技术指标而对价格敏感度较低，因此 公 司 在 报 价 中 保 证 了 相 对 较 高 的 毛 利 率 ， 我 们 预 测 2021-2023 年 公 司 高 功 率 巴 条 系 列 产 品 毛 利 率 为 79.5%/75.0%/75.0%。

（3）VCSEL 芯片系列

VCSEL 及光通信芯片属于公司的“横向扩展”战略，下游主要是 3D 智能传感、光通信、激光雷达市场。2020 年 3季度前，公司主要与相关客户进行商务接洽，目前已获得相关客户的工艺认证。2020 年 4 季度，相关客户的集中采 购商向公司采购 VCSEL 芯片设计及开发服务，为后续 VCSEL 芯片量产订单进行工艺准备，使得 2020 年 VCSEL 芯 片实现收入 340.60 万元。2021 年 1-6 月，公司部分高效率 VCSEL 订单落地并量产交付。我们预计 2021-2023 年公 司 VCSEL 芯片系列产品收入分别为 0.08/0.16/0.32 亿元，同比增长 166.7%/100.0%/100.0% ， 毛 利 率 为 60.0% /55.0%/50.0%。

期间费用：

随着公司收入增长，股权激励费用影响减少，我们预计 2022-2024 年期间费用率逐渐下降

我们预测长光华芯 2021-2023 年归母净利润为 1.15/1.66/2.10 亿元。公司本次公开发行股票 3390 万股，发行股份占 本次公开发行后公司股份总数的比例为 25.00%，本次公开发行后总股本为 1.3559 亿股。2022-2024 年考虑发行股本 摊薄的 EPS 为 0.85/1.23/1.55 元。

（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。）