2022年长光华芯发展现状及产品布局分析 高功率单管系列是长光华芯营收的主要来源

1、 长光华芯：半导体激光芯片龙头快速成长，如日方升

1.1、 半导体激光芯片行业老牌劲旅，VCSEL 和光通信新贵崛起

长光华芯是国内半导体激光芯片稀缺龙头，产品序列完整，综合实力强劲。公司主 要从事半导体激光芯片、器件及模块等激光行业核心元器件的研发、制造及销售。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 系列产品以及光 通信芯片系列产品等。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、直接半导体激光输出加工应用，激光雷达、3D 传感与摄像，高速光 通信等领域。公司具备半导体激光芯片 IDM 全流程工艺平台，产品打破海外禁运， 高功率激光器芯片技术指标达到全球领先水平。客户覆盖如飞博激光、创鑫激光、锐 科激光、大族激光、光惠激光等多家知名激光器厂商。

1.2、 业绩靓丽再上新台阶，芯片占比提升增厚利润

受益单管系列产品迅速放量，公司收入在近年实现快速成长。2018-2021 年，受益于 半导体激光芯片整体市场规模扩大，进口替代进程加快，公司单管系列产品销量提 升拉动业绩增长，营业收入由 0.92 亿元增至 4.29 亿元，年复合增速 67.07%。高功率 单管系列是公司营收的主要来源，受益于国产替代进程加速和下游激光器市场的快 速发展，2021 年公司单管系列取得营收 3.61 亿元，同比增加 65.9%，带动公司整体 营收增加。

受益单管系列产品迅速放量，公司收入在近年实现快速成长。2018-2021 年，受益于 半导体激光芯片整体市场规模扩大，进口替代进程加快，公司单管系列产品销量提 升拉动业绩增长，营业收入由 0.92 亿元增至 4.29 亿元，年复合增速 67.07%。高功率 单管系列是公司营收的主要来源，受益于国产替代进程加速和下游激光器市场的快 速发展，2021 年公司单管系列取得营收 3.61 亿元，同比增加 65.9%，带动公司整体 营收增加。

芯片份额提升，营收结构改善，拉动毛利率向上。公司建立之初，国内激光芯片市场 被海外厂商垄断，国产芯片导入困难重重。为了求生存谋发展，长光华芯不得不“曲 线救国”，将单管芯片封装成光纤耦合模块进行销售。因此在 2020 年之前，光纤耦 合模块在单管系列中一直占据着七成左右的份额。2021 年，公司高功率 30W 单管芯片量产，同时受益于国产替代进程加速，下游厂商如锐科激光、创鑫激光等对裸芯片 的采购量增加，因此 2021 年上半年公司单管芯片占单管系列的份额从 2020 年的 21.43%快速提升至 54.77%，首次超过光纤耦合模块成为核心收入来源。由于高毛利 单管芯片收入占比提高，公司营收结构改善，整体毛利率从 2020 年的 31.35%提升到 2021 上半年的 52.82%。

营收结构优化叠加规模效应，公司盈利能力大幅改善。随着公司收入体量的扩大， 规模效应凸显，2018 年至 2021 年，公司销售、管理和财务费用率分别从 9.25%、 9.47%、0.95%下降至 5.13%、5.58%、0.67%（剔除 2018-2020 年管理费用中股份支付 项），盈利能力显著提升。利润方面，2019 年发生一笔 1.33 亿元的大额股份支付费 用，致使当年营业利润被冲减至负数，2020 年起公司净利率全面由负转正开始盈利。 在营收结构改善和产能增加带来规模效应的双重影响下，公司 2021 年实现归母净利 润 1.15 亿元，同比增长 340.49%，未来随着公司体量的扩大，盈利能力有望进一步 提升。

1.3、 研发实力铸就深厚壁垒，股权激励稳定核心人才

重视科研投入，吸纳优质研发人才。2018-2021 年，公司研发费用分别为 3718.98 万元、5270.65 万元、6033.18 万元及 8592.92 万元，呈稳定上升趋势。半导体激光行业 作为技术密集型行业，研发人员在产品结构设计、优化工艺、提升产品良率等方面具 有举足轻重的作用。截止 2021 年上半年，长光华芯的研发人员共 106 人，占员工总 数的 30.46%，高水平的研发团队是长光华芯研发实力的重要保障。

管理层深耕行业多年经验丰富，核心技术人员引领公司实现高水平发展。经过多年 的稳健运营，公司通过外部引进和内部培养等方式构建了一批高层次的人才队伍， 为企业后续的发展提供了有力的人力资源保障。其中，核心技术人员王俊、闵大勇、 廖新胜、潘华东等均为半导体激光行业的资深技术专家，具有多年激光从业经验，主 持参与多项国家与省部级项目，在科研领域各有所长，对公司核心技术的研发、提 升、产业化起到核心引领作用。

股权激励稳定核心人才，华为哈勃作为战略投资者增资入股。公司设立三大员工间 接持股平台，分别为苏州英镭、苏州芯诚、苏州芯同，持股比例分别为14.82%、1.59%、 1.47%，共计 17.88%。其中，苏州英镭为核心管理团队持股平台；苏州芯诚和苏州芯 同为骨干员工持股平台。股权激励的实施有利于吸引和稳定核心技术人员和管理人 才，提高公司凝聚力和创新力。哈勃投资是华为的全资子公司，专注于投资国产芯片 产业链。2020 年 12 月，华为哈勃出资 7600 万元，直接持有公司对其定向增发的 506.50 万股，上市后持股比例为 3.74%。哈勃的注资凸显公司核心竞争力，同时也有 望导入华为优质的产业链资源，帮助公司实现良性成长。

1.4、 IDM 模式奠定长期发展壁垒

IDM 具有三大核心优势，为长光华芯铸就高护城河：设计端和生产端协同，加快产 品开发；从上至下统筹协调，产业链安全可控；固定资产投入大，资金设备壁垒高， 阻挡潜在竞争者。半导体行业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、封装测试等环节，半导体行业的经营模式主要分为 Fabless（无晶圆厂）模式与 IDM（Integrated Device Manufacture，垂直整合制造）模式。Fabless 模式下的企业主要从事芯片设计及销售业务，将晶圆制造、封装测试等 生产环节委托给第三方企业完成。

IDM 模式下的企业独立从事芯片设计、晶圆制造、 封装测试等全部环节。由于光电子器件遵循特色工艺，器件价值的提升依靠功能的 增加，核心竞争点在于工艺的成熟度和稳定性，以及工艺平台的多样性，IDM 模式 更有优势。因此在半导体激光器件领域，老牌优质公司如欧美激光巨头贰陆公司、 IPG、恩耐集团均不约而同采用了 IDM 模式。新进企业由于资源有限，为了将资源 集中到设计和研发环节，大多采用 Fabless 模式，不参与晶圆制造和封装测试环节。

IDM 的第一大优势在于能够实现设计和生产工艺的融合，加快技术向产品的转化。 上游电子元器件制备工艺环环衔接，丝丝入扣，各技术工艺之间相互影响，牵一发而 动全身，上下游或各环节间一旦统筹不佳或沟通不畅，很容易顾此失彼，左支右绌。 因此，为了研制出性能更好的半导体激光器，设计、工艺和生产环节需要协同配合， 多管齐下，同步优化。

输出功率、电光转化效率、长期运行可靠性是高功率激光器最 重要的三个指标。要实现这三大性能的提升，首先需要在设计端发力，包括结构的优 化设计以及工艺制备流程的设计等；其次需要具备低缺陷密度的高质量外延材料生 长工艺能力；同时需要低缺陷低应力的器件制备工艺，尤其是高功率工作条件下的 腔面抗损伤镀膜/钝化工艺等；最后采用合适的封装技术来解决热应力热稳定性等问 题亦尤为重要。因此采用 IDM 模式是实现上述芯片性能的基础。

IDM 的第二大优势在于供应链相对安全。由于在晶圆制造领域的技术仍存在瓶颈， 当前我国高端芯片严重依赖进口。近年来中美博弈愈演愈烈，国际半导体产业链面 临诸多不稳定因素，在“卡脖子”的芯片环节，仍面临海外断供风险。激光芯片作为 下游诸多器件和设备的核心亦需要拥有稳定的本土供应链。IDM 模式下芯片设计、 制造、封装和测试技术均有涉及，产业链更加安全可控。

此外 IDM 需要重资产投入，无形中抬高行业门槛，提升自身壁垒。IDM 模式重资产 投入，厂商前期需要投入大量的资金建造厂房和产线，因此营收增幅往往慢于 Fabless。 以长光华芯 IPO 募投项目为例，采购的设备中电子束光刻机、溅射腔面镀膜机、外 延 MOCVD、离子注入设备等单台价格均超千万。再加上厂房购置、产线建设等，前 期的资金投入较高，高昂的市场进入成本使得许多新进厂商对 IDM 模式望而却步。 而激光芯片相比数字或模拟芯片市场规模相对有限，具备先发优势的 IDM 厂商无疑 具备显著的优势。

长光华芯采用外延片、晶圆、芯片封装等在内的垂直一体化 IDM 模式，有利于提升 生产效率，加快推行新技术。经过多年研发和产业化积累，公司已掌握半导体激光芯 片核心制造工艺的关键环节，建成覆盖芯片设计、外延片制造、晶圆制造、芯片加工 及器件封装测试的全流程工艺平台。公司采用 IDM 模式一方面能够实现设计、技术 等环节的协同优化，理解终端用户的客户需求，生产不同功能的激光芯片及其器件， 提升生产的弹性和效率；另一方面能够在下游终端客户的引领下，快速迭代，持续开 展技术和产品创新，有助于公司更好地进行技术及应用积累，率先开发并推行新技 术。

2、 百舸争流，奋楫者先：壁垒深厚，强者恒强

2.1、 技术积累丰富，产品性能跻身全球前列

储备多项技术，不断进行技术积累以应对复杂的发展趋势和下游多元的应用场景， 打造自身核心竞争力。长光华芯储备了器件设计及外延生长技术、FAB 晶圆工艺技 术、腔面钝化处理技术及高亮度合束及光纤耦合技术等诸多核心技术。覆盖单管芯 片、巴条芯片、VCSEL 芯片、光纤耦合模块、InP(磷化铟)材料体系等。

（1）器件设 计及外延生长技术提高外延材料质量，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）半导体激光器设计四个部分。通过以上自研技术，成功突破了外延技术 的行业难点，实现大功率工作条件下的载流子平衡均匀分布，增加输出功率的同时 保证器件寿命，为半导体激光芯片的制造提供高质量的外延晶体材料。

（2） FAB 晶 圆工艺提升晶圆良率，包括低损伤刻蚀工艺技术和薄膜氧化热处理工艺技术两个部 分，有利于提高半导体激光芯片性能的一致性和可靠性，提高晶圆良率。

（3）腔面钝 化处理技术提高芯片功率和寿命，能够降低激光器腔面的激光吸收从而减少热量产 生，提高芯片抗损伤阈值、功率和寿命，实现了半导体激光芯片的产业化应用。

（4） 高亮度合束及光纤耦合技术优化模块输出性能，包括高亮度光谱合束技术和高质量 光纤耦合技术这两个部分。公司利用高亮度光谱合束技术，采用光栅+外腔结构进行 波长选择性反馈，实现波长锁定，通过选择光栅参数将波长选择性反馈调整至合理 的范围。高质量光纤耦合技术将光纤耦合模块出射激光进行光束整形、合束，然后耦 合进光纤，提高光纤耦合模块的输出性能。

长光华芯作为国内半导体激光芯片龙头，在可实现功率和电光转换效率等性能指标 上已达到国内领先、国际先进水平。高功率单管和巴条芯片的功率及电光转换效率 越高，波长种类越多，技术水平越高，下游应用领域越广泛。目前长光华芯高功率单 管芯片可量产功率达到 30W，波长范围覆盖 808-1064nm，电光转换效率达到 60-65%， 具有高功率、高效率、高可靠性特点，已成功导入锐科激光、创鑫激光及大族激光等 主流激光器及激光设备厂商。

2021 年在研项目中单管芯片有望实现 40w 功率输出。 巴条领域，在 100μm 条宽附近，长光华芯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，在 200μm 条宽附近，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%，性能达到国际先进水平。同时 公司的产品线也在不断扩充，产品种类日益丰富，综合竞争力不断增强。

2.2、 产能扩充突破规模瓶颈，业绩成长进入快车道

公司积极扩产业绩进入快速发展期。公司客户需求旺盛，产能成为近年制约公司规 模扩大的主要瓶颈。2021 年 1 月，公司导入业内最大 6 寸晶圆生产线，芯片产能显 著提升。公司单管芯片 2020 年产量为 484 万颗，2021 年仅上半年产量就达到 796 万 颗，是 2020 全年水平的 1.6 倍。公司巴条芯片 2020 年产量为 4.6 万颗，2021 年上半 年产量为 4.99 万颗，超过 2020 全年水平。在本次募投项目中，公司再次投资 5.99 亿 元开展高功率激光芯片、器件、模块产能扩充项目，生产基地的建设及配套设备的购 置将扩大公司产能规模，有望推动公司业绩进入快速成长期。

规模效应叠加良率提升有望进一步增强公司核心竞争力。公司已经建成 3 寸和 6 寸 半导体激光芯片量产线，构建了磷化铟、砷化镓两大材料体系和 EEL 和 VCSEL 发 射两大工艺技术和制造平台。半导体激光行业内 3 寸量产线为主流产线规格，6 寸线 是行业最大尺寸产线，相当于硅基 12 寸量产线水准。公司导入 6 寸产线后，规模效 应进一步显现，相关芯片生产成本显著下降。2021 年上半年，单管芯片单位成本从 7.37 元/颗下降到 4.37 元/颗，降幅达 40.65%；巴条芯片生产成本从 51.64 元/颗下降 到 34.86 元/颗，降幅达 32.48%。同时，大尺寸晶圆的应用使得材料利用率更高，技 术提升使得产品波长和稳定性更加可控，2018 至 2020 年公司激光芯片生产的良率不 断提高，复合增长率达到 33.40%。未来随着 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，产品良率有望进一步提升，有力提升公司核心竞争 力。

3.3、 横向拓展，纵向延伸，打开成长空间

“一平台、一支点、横向拓展、纵向延伸”，市场空间全面打开。长光华芯以苏州半 导体激光创新研究院为平台，攻坚半导体激光芯片领域尖端技术。以目前已经实现 大规模量产出货的高功率半导体激光芯片为支点，横向向工艺、设备等均有较高复 用性的 VCSEL 激光芯片及光通信芯片拓展，并建立了砷化镓和磷化铟两大材料体 系。在 VCSEL 芯片方面，公司目前已经拓展了替代 LED 光源的 PS 系列、用于距 离探测的 TOF 系列、以及用于产生结构光的 SL 系列产品。目前，公司的 VCSEL 产 品已经通过有关客户的工艺认证，并在 2021 年上半年开始陆续量产交付，产品应用 拓展到了激光雷达和 3D 传感领域。而在通信领域，光通信芯片是光电信号转换的核 心，公司也已经具备了包含外延生长、光栅制造、条形刻蚀、封装筛选等完整工艺产 线。未来公司有望在 3D 传感、激光雷达、光通信等领域广阔的市场中崭露头角。与 此同时，基于高技术壁垒的芯片，公司也在逐步向市场规模更加广阔的激光器件、模 块及直接半导体激光器等中下游器件、模组拓展，进一步打开成长空间。

公司 IPO 募资围绕“一平台、一支点、横向拓展、纵向延伸”的发展战略，扩充产 能产品布局，增强技术储备，全面提升竞争力。（1）“高功率激光芯片、器件、模块 产能扩充项目”拟投入 5.99 亿元扩充高功率芯片产能，提升市占率。（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”，拟投资 3.05 亿元研发 并生产 VCSEL 激光芯片及光通信激光芯片，拓宽产品线。（4）“研发中心建设项目”， 有望进一步夯实科研实力，巩固技术领先地位，实现可持续发展。

（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。）