1. 国内高功率半导体激光器芯片龙头， “纵向+横向”扩大版图

1.1 纵向深耕高功率半导体激光器芯片，横向拓展 VCSEL+光通信

长光华芯成立于 2012 年，是国内高功率半导体激光器芯片龙头企业。公司主营半导体激光芯片的研 发、生产及销售，产品用于光纤激光器、固体激光器等光泵浦激光器泵浦源，以及直接半导体激光器等， 并在下游应用于激光智能制造装备、激光雷达、医学美容、通信、消费电子等领域。具体来看，公司围绕 “一平台、一支点、横向扩展、纵向延伸”战略，纵向延伸方面，公司围绕半导体激光器芯片拓展器件、 模块及直接半导体激光器等；横向拓展方面，2018 年起公司成立 VCSEL 事业部并建立产线，2020 年公司 导入 InP 光通信芯片制造工艺和产线，下游拓展至激光雷达和光通信领域。2022 年，公司登录科创板上市。

产品来看，目前公司已建立边发射和面发射两大芯片结构工艺技术和制造平台，其中高功率半导体激 光芯片和光通信芯片属于边发射激光芯片，而 VCSEL 芯片属于面发射激光芯片。具体来看， 1）半导体 激光器芯片方面，公司产品主要包括单管和巴条系列两个系列，其中包括芯片，器件，模块及直接半导体 激光器产品；2）VCSEL 系列方面，公司主要包括 TOF，SL 系列等产品，除激光雷达用 VCSEL 芯片外， 2023 年公司布局开发车载 EEL 边发射激光器等产品，完善激光雷达解决方案；3）光通信方面，公司产品 主要包括探测器所需 APD 系列芯片和发射端所需边发射激光器芯片，包括 EML、DFB、PD 系列等。

1.2 下游需求导致公司业绩承压，研发费用稳步提升

业绩端，2020-23Q1-3 公司营收分别 2.47/4.29/3.86/2.19 亿元，同比分别 78.5%/73.6%/-10.1%/-30.9%； 归母净利润分别 0.26/1.15/1.19/-0.22 亿元，同比分别 120.3%/340.5%/3.4%/-123.6%。2022 年后公司业绩与 利润承压主要系下游激光器市场需求较为低迷，公司亦采取一定降价措施应对竞争，给公司短期业绩与利 润带来扰动。后续来看，公司为国内半导体激光器芯片龙头厂商，一方面受益于国产激光器渗透率继续提 升，同时 VCSEL 下游激光雷达和光通信领域景气度高增需求广阔，有望带动公司业绩回暖。

分产品来看，高功率单管系列贡献公司主要营收且占比仍在提高，2020-23H1 高功率单管系列营收分 别 2.18/3.61/3.45/1.28 亿元，占营收比分别 88.04%/84.12%/89.53%/90.16%；高功率巴条系列营收分别 25.62/55.66/29.98/11.71 百 万 元 ， 占 营 收 比 分 别 10.37%/12.97%/7.77%/8.24% ； VCSEL 芯 片 营 收 分 别 3.41/8.20/3.94/1.00 百 万 元 ， 占 营 收 比 分 别 1.38%/1.91%/1.02%/0.70% ； 其 他 业 务 占 营 收 比 分 别 0.22%/0.27%/1.67%/0.90%。

具体来看，公司高功率单管和巴条主要用于工业加工、科研及医疗美容等领域，其中高功率单管主要 应用于工业加工领域，巴条主要应用于科研领域。综合来看，工业加工领域营收占公司营收 7 成以上，科 研营收占比约 2 成，2018-2021H1 工业加工占比分别 75.34%/72.45%/87.40%/77.46%，科研领域占比分别 18.92%/24.32%/10.73%/21.22% ， 医 疗 美 容 占 比 分 别 5.72%/3.20%/1.71%/1.32% ， 其 他 占 比 分 别 0.01%/0.02%/0.16%/0.00%。

毛利率分产品看，2020-2022 高功率单管系列毛利率分别 25.84%/48.16%/48.80%，高功率巴条系列分 别 72.90%/77.81%/79.37%/79.92%，VCSEL 芯片系列分别 67.32%/61.40%/62.48%/26.75%，其他业务毛利率 分别 51.94%/69.14%/82.27%/83.34%。高功率单管系列毛利率 2021 年起有明显提升，主要由于其中单管芯 片产品占比提升，且单管芯片毛利率较高；高功率巴条系列毛利率提高亦主要系巴条芯片占比提升所致； VCSEL 芯片系列营收及占比仍低，毛利率不具有代表性。

盈利能力来看，2020 年后公司毛利率净利率稳步提升，2023 年有明显下滑。公司 2020-2023Q1-3 毛利 率分别 31.35%/52.82%/51.57%/34.60%，净利率分别 10.59%/26.87%/30.93%/-10.20%，2023 年盈利能力下挫 主要系公司下游工业激光器需求不振，公司采取降价措施应对且产能利用率不足导致；2024 年后随科研领 域巴条系列业务占比提升，叠加工业领域价格企稳，公司毛利率净利率有望恢复至均值及以上水平。期间 费用率方面，公司销售与管理费用率相对稳定，公司注重研发实力，研发费用率持续提升：2020-23Q1-3 公司销售费用率分别 6.87%/5.13%/5.87%/6.72%，管理费用率分别 5.68%/5.58%/8.19%/12.50%，研发费用率 分别 24.41%/20.03%/30.65%/39.37%。

研发费用具体来看，2020 年后公司研发费用保持高速增长，2023 年增速有所放缓。公司 2020-2023Q1-3 研发费用分别 60.33/85.93/118.17/86.37 百万元，同比分别 14.47%/42.43%/37.52%/7.76%。根据公 司招股书，选取华光光电、凯普林、杰普特、源杰科技、炬光科技作为公司可比公司，2020-2022 年研发 费用率平均为 13.88%/12.56%/12.41%，公司研发费用率明显高于可比公司。客户方面，公司客户主要为生产工业用光纤激光器等产品的激光器厂商，包括国内龙头创新激光、锐 科激光等。近年来公司前五大客户营收占比保持下降，大客户依赖风险降低。

1.3 股权结构分散，核心人员经验丰富

公司股权结构相对分散，无控股股东和实际控制人。公司董事长、总经理及副总经理王俊、潘华东、 廖新胜通过苏州英镭和直接持股方式分别对公司进行持股，同时公司设立苏州芯诚和苏州芯同两大员工持 股平台鼓励员工；此外，公司主要股东还包括国有法人等，赋予公司多重活力。公司主要管理人员均为专业背景出身，技术储备及经验丰富。董事长闵大勇毕业于华中科技大学自动 化专业，曾在华工激光、华工科技产业股份有限公司、锐科激光、华日精密等担任高级管理人员，副总经 理王俊、潘华东等均有深厚技术背景，多年产业从业经验，为公司发展奠定坚实基础。

目前公司主要下设两家子公司，分别进行半导体激光器研发生产和投资咨询业务，并通过联营方式持 有武汉华日精密 19.55%股权，进行工业级固体/光纤超快激光器的研发生产。

2. 以 IDM 全平台为基，高功率半导体芯片纵向拓展

2.1 半导体激光器受益于国产替代，工业与科研为主要下游市场

激光器是利用受激辐射方法产生可见光或不可见光的器件，居于整个激光产业链的核心中枢位置。激 光器的光学系统主要由泵浦源（激励源）、增益介质（工作物质）和谐振腔等组成，其中增益介质是光子 产生的源泉；泵浦源（激励源）为增益介质提供能量激励，使增益介质受激后产生光子从而生成并放大激 光；谐振腔是光子特性（频率、相位和运行方向）的调节场所。

按照增益介质进行分类，激光器可分为固态（含固体、 半导体、光纤、混合）、液体激光器、气体激 光器等，其中固态激光器由于稳定性好、功率较高、维护成本低占据绝对优势。在固态激光器中，光纤激 光器相较于其他激光器具有输出激光光束质量好、能量密度高、电光效率高、使用方便、可加工材料范围 广、综合运行成本低等诸多优势，因此应用范围较广，将成为未来激光器的主流；半导体激光器具有电光 转换效率高、体积小、寿命长等特点，但直接产生的光由于光束质量差，因此除可在特定领域直接使用外， 也经常作为光纤激光器和固体激光器的泵浦源使用，根据炬光科技招股书显示，光纤激光器成本中半导体 激光器泵浦源 BOM 成本占比可达 30%以上。

从行业空间来看，半导体激光器市场主要受到半导体激光器直接应用需求拉动及下游光纤激光器等市 场拉动。全球来看，根据炬光科技招股书，2025 年半导体激光器规模将达到 28.66 亿美元，CAGR 9.4%， 其中作为光纤激光器核心器件占比约 45%；我国来看，根据《2022 中国激光设备行业研究报告》，2026 年 我国光纤激光器市场规模将达到 395 亿元， 2023 至 2026 年 3 年 CAGR28%。

从下游应用来看，根据《2022 中国激光设备行业研究报告》，我国激光设备下游应用以工业居多，占 63.00%，其次信息占 23.00%，商业/科研/医学分比分占 6.00%/4.60%/3.40%，公司下游主要覆盖领域工业和科研合计占激光应用整体接近 70%。格局来看，行业增量逻辑主要来源于国产替代：欧美等发达国家作 为传统的激光技术强国，相干、IPG 等公司长期占据全球激光器市场绝大部分份额的国际巨头；近年来， 我国本土激光器厂商市占率不断扩大，目前国内龙头企业在光纤激光器市场市占率已基本和国外龙头持平。 根据《2022 中国激光设备行业研究报告》，2021 年锐科激光/创新激光/杰普特在我国光纤激光器市占率分 别为 27.30%/18.30%/5.60%，与 IPG/相干市占率 28.10%/2.80%基本持平。

2.2 国内半导体激光器芯片空间测算：4 年 CAGR 接近 30%

从半导体激光器芯片来看，根据公司招股书给出的测算方式，假设 1）泵浦源（光纤耦合模块）占光 纤激光器 BOM 成本比为 50%；2）行业平均毛利率为 30%；3）激光芯片占泵浦源（光纤耦合模块） BOM 成本比为 10%；此外根据《2022 中国激光设备行业研究报告》，2022 年工业和科研领域占激光器下游总应 用比仅为 67.4%，由于光纤激光器性能优于其他，未来下游渗透率将进一步提升，因此假设 4）2023 年后 工业和科研领域占激光器下游总应用比为 70%。根据前文给出的全球及我国激光器市场规模，测算得到乐 观/中性/悲观情况下 2023 年我国激光器芯片市场规模约为 8.12/7.85/7.57 亿元，2026 年分别可达 17.37/16.78/16.18 亿元，4 年 CAGR 27.9%。

2.3 IDM 模式自主可控，产品性能位于同业前列

IDM 模式奠定公司研发生产基础。公司采用 IDM 模式，突破外延生长、芯片制造、封测各环节关键 技术及工艺，构建了砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）和氮化镓（GaN）三大材料体系。目前公司拥有 3 吋 和 6 吋量产线，其中 3 吋量产线为半导体激光行业内的主流产线规格，而 6 吋量产线为该行业内最大尺寸 的产线，相当于是硅基半导体的 12 吋量产线，基于以上产线公司构建了边发射和面发射两大芯片结构技 术和工艺生产平台，实现纵向与横向产品的延伸拓展。

公司高功率半导体芯片性能优异，相较于同业公司竞品在波长、功率、条宽及转换效率方面均位于前 列。截至 2021 年 8 月 21 日，公司已可生产 808、880、915、976nm 波长的单管芯片，其中 915nm、 976nm（975nm） 波长的单管芯片主要用于下游光纤激光器的制造，因此需求较大， 为半导体激光行业的 主流产品；同一条宽下，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， 根据对比可知，在 190-230μm 的条宽范围内，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%，高于竞品水平。

公司深耕研发，核心产品持续创造业界记录。2023 年 2 月，公司基于在 photonics，west 报道的芯片 技术开发了更高功率及条宽半导体激光芯片，在业内首次推出最大功率超过 66W 的单管芯片（ 热沉温度 为室温）， 芯片条宽 290μm， 最大效率超过 70%，工作效率超过 63%， 为迄今已知报道的条宽在 400μ m 以下高功率激光芯片的最高水平；此外，公司上半年推出了 9XXnm 50W 高功率半导体激光芯片， 在宽 度为 330μm 发光区内产生 50W 的激光输出，光电转化效率高（大于等于 62%），目前已实现大批量生产、 出货，是目前市场上量产功率最高的半导体激光芯片。另外，公司 9XXnm 光纤激光器泵浦源功率提升至 1000W、 8XXnm 固体激光器泵浦源功率提升至 500W，单瓦材料成本有效减少。

纵向方面，公司产品已拓展至器件、光纤耦合模块、阵列及直接半导体激光器等，产品应用于工业泵 浦、工业加工、科研等多领域，下游主要客户包括创鑫激光、锐科激光、华日精密等国内知名激光器厂商。 根据公司招股书，2020 年高功率半导体激光芯片在国内市场的占有率为 13.41%，位居第一，在全球市场 的占有率为 3.88%，随公司纵向产品布局完善及激光芯片国产化程度加深，公司在国内及全球市占率有望 进一步提升。

3. 横向拓展激光雷达与光通信领域，产品迭代持续突破

3.1 攻克 VCSEL 芯片技术壁垒，受益于汽车激光雷达增量可期

3.1.1 VCSEL 芯片优势明显，可用于自动驾驶等领域

半导体激光芯片根据谐振腔制造工艺的不同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）两种。边发射激光芯片是在芯片的 两侧镀光学膜形成谐振腔，沿平行于衬底表面发射激光，而面发射激光芯片是在芯片的上下两面镀光学膜， 形成谐振腔，由于光学谐振腔与衬底垂直，能够实现垂直于芯片表面发射激光。相较于边发射激光器，面 发射激光器具有效率高、光束质量好、精度高、功耗低、调制速率快、可大量生产、易于二维集成等优势， 在激光雷达等下游应用中具有明显优势。另一方面，由于 VCSEL 芯片结构复杂，且工艺流程长，包括外延 工艺、氧化工艺、保护绝缘等工艺均需要深厚的技术积累，尤其外延生长技术为其生产的核心壁垒，除制 备难度高外，良率水平直接影响企业生产成本，因此 VCSEL 芯片供应主要以国外芯片龙头为主。根据 YOLE，2021 年 Lumentum、II-IV 在 VCSEL 市占率分别 42%/37%，Trumpf、arms、Broadcom、Vertilite 占 比分别 6%/4%/3%/1%，我国相对起步较晚，目前长光华芯、纵慧芯光在技术与下游应用上均有明显突破， 带领国内厂商逐步实现国产替代。

应用上来看，VCSEL 芯片可主要用在自动驾驶、消费电子、电信、工业等领域。根据 YOLE，至 2027 年 VCSEL 市场规模将由 2022 年的 16 亿美元达到 39 亿美元，5 年 CAGR 17.2%；其中自动驾驶领域 最快，将由 2022 年 180 万美元增长至 2027 年 5300 万美元，5 年 CAGR 96.6%；消费电子为市场规模最大 的领域，将由 2022 年 8.4 亿美元增长至 2027 年 19 亿美元，5 年 CAGR 15.7%。

3.1.2 汽车激光雷达行业高增，固态搭配 VCSEL 为主流发展方向

从自动驾驶领域来看，VCSEL 主要可用作激光雷达发射端激光器芯片。从产业链来看，激光雷达产 业链主要包括上游元器件，中游产品和下游无人驾驶等应用领域。上游方面，激光雷达主要由发射端、接 收端、扫描系统和信息处理系统组成，其中半导体激光器为发射端核心器件，工作时，激光器激励源驱动 激光器，向目标发射激光脉冲，扫描系统以稳定的转速旋转，实现对平面的扫描，产生实时平面信息，激 光接收系统中的光电探测器接受目标反射回来的激光，产生接受信号，信号经处理系统放大处理和转换， 并经信息模块计算，获取目标表面形态，物理属性等特征，最终建立物体模型。

从市场规模来看，激光雷达市场规模保持高增，且汽车激光雷达增速最快且占比快速提高。根据速腾 聚创科技招股书，全球激光雷达市场规模将由 2022 年 120 亿元增加至 2030 年 1.26 万亿元，2022-2030 CAGR 为 78.8%；其中汽车激光雷达市场规模将由 2022 年 34 亿元增加至 2030 年约 1 万亿元，市场份额由 2022 年 28.7%提高至 2030 年 79.8%，2022-2030 CAGR 为 103.2%。

激光雷达按硬件根据扫描方式不同可分为固态激光雷达和机械激光雷达，且汽车领域固态激光雷达未 来有望成为主流应用方案。从市场规模来看，固态激光雷达市场规模至 2030 年将达到 7500 亿元，市场份 额由 2022 年 9.2%提高至 2030 年 85.3%，2022-2030 CAGR 为 129.5%；机械式激光雷达市场规模至 2030 年预计为 1300 亿元，市场份额由 2022 年 90.8%下降至 2030 年 14.7%，2022-2030 CAGR 为 38.4%。

相较机械激光雷达，固态激光雷达更加可靠、尺寸更小、能够满足车规级要求且由于集成程度提高， 成本将大大缩减；另一方面，由于固态激光雷达单点扫描面积相较机械式更大，可能面临光束质量下降的 问题，因此随固态激光雷达占比提高，发射端由 EEL 激光器转向 VCSEL 激光器的技术路线成为主要趋势。

3.1.3 公司为国内首家量产 VCSEL 的 IDM 公司，多结技术促进下游合作

VCSEL 芯片方面，公司已具备外延生长、FAB 晶圆工艺等多项核心技术，建立了国内全制程 6 吋VCSEL 产线，是国内首家具备 VCSEL 芯片量产化制造能力的 IDM 公司。

公司 VCSEL 芯片包括接近式传感器、飞行时间 TOF 及结构光等系列，目前公司 VCSEL 芯片主要用 于三大方向：1、消费电子，主要用于手机、AR/VR 等终端应用、3D 传感领域；2、光通信，应用于数据 中心短距离传输； 3、车载激光雷达芯片。 此外，在车载激光雷达方面，公司积极布局开发车载 EEL 边发 射激光器及 1550nm 光纤激光器的泵浦源产品，完善汽车激光雷达多方案应用需求。

传统 VCSEL 芯片相较于 EEL 芯片虽然功耗更低且光束质量更优，但发光密度较低，多结 VCSEL 可 有效解决发光密度的问题，使功率密度从几十瓦/平方毫米或几百瓦/平方毫米达到几千瓦/平方毫米。多结 技术是垂直将几个 PN 结叠在一起，和普通多量子阱不一样，多量子阱是一个 PN 结，几个量子阱基本上 平均分布；如果把边发射激光器三个量子阱叠在一起或三个边发射激光器串联在一起，面积立体角乘积 （Area Solid Angle）就变成了三倍，而做成多结，面积立体角乘积没有变，只是光密度和远场变成了三倍。 对于汽车激光雷达，五结及以上的 VCSEL 可以满足其成像要求，目前业界最高能做到七结以上，多结技 术有望使 VCSEL 光源在汽车激光雷达的渗透率快速提升，成为未来主流发射光源。

公司自研多结 VCSEL 技术，最高可达 8 结，在晶圆级 100Hz 10us 的宽脉冲测试条件下，VCSEL 阵 列的能量转换效率峰值高达 59.7%，斜率效率高达 8.3W/A；在器件级 10KHz 10ns 短脉冲测试条件下， VCSEL 阵列可以实现高于 110W 的峰值功率输出，对应的功率密度高于 1800W/mm2，发散角达到 21°，对标国际领先水平。

目前，公司汽车激光雷达下游客户包括禾赛、速腾、图达通等，2022 年末至 2023 年初，公司通过车 规 IATF16949 ，VCSEL 芯片通过 AECQ 认证，标志着公司成为汽车厂商合规可靠的车载激光雷达芯片供 应商，随公司新产品方案推出及项目推进，公司全套激光雷达光源方案提供商的市场地位有望进一步提高。

3.2 光通信行业有序拓展，100G EML 芯片已可量产

公司正式进入高端光通信领域，主要产品为 400G/800G 超算数据中心互连光模块所需的光芯片。从 光芯片分类上看，发射端激光器芯片可分为面发射（VCSEL）与边发射（EEL）芯片，边发射又可分为 FP， DFB，EML 芯片，其中传统 DFB 激光器芯片短期内无法同时满足下一代数据中心应用 400G/800G 传输速 率及高带宽性能、高良率的要求，需采用 EML 激光器芯片以实现单波长 100G 的高速传输特性，且目前 25G 速率及以上 EML 芯片国产化程度相对较低，因此未来高速率 EML 芯片为数据中心及超算中心的主要 攻克方向。 公司光通信产品包括 EML，DFB，PD，APD 系列等，2023 年公司单波 100G EML (56GBd EML 通过 PAM4 调制)和 50G VCSEL（ 25G VCSEL 通过 PAM4 调制） 实现量产，未来产品线有望进一步丰富。

4. 盈利预测

公司主要包括高功率单管系列产品、高功率巴条系列产品、VCSEL 芯片系列产品及其他新业务如光通 信产品等。 高功率单管系列：公司高功率单管系列产品主要应用于工业领域，近两年主要受下游需求量承压及竞 争格局恶化带来的产品价格下调影响，后续工业激光器行业整体呈现弱复苏态势，产品价格亦趋于稳定， 此外公司产品渗透率提高，产能利用率明显提升，预计出货量水平将恢复稳步增长，毛利率随规模效应增 强 提 升 。

公 司 预 计 高 功 率 单 管 系 列 2023-25 营 收 分 别 276.19/359.05/484.72 百 万 元 ， 同 比 分 别 - 20.00%/30.00%/35.00%，毛利率分别 35%/42%/50%； 高功率巴条系列：公司高功率巴条系列产品主要应用于科研及特殊领域，科研及特殊领域行业增长趋势明显，公司 24 年有望加快对下游客户出货，营收及业务占比将显著提升，毛利率随规模效应增强提升。 预计高功率巴条系列 2023-25 营收分别 31.48/157.40/236.09 百万元，同比分别 5.00%/400.00%/50.00%，毛 利率分别 50%/75%/80%；

VCSEL 芯片系列：公司 VCSEL 芯片主要应用于车载激光雷达领域，车载激光雷达有望随智能驾驶升 级迎来高增长，VCSEL 芯片作为车载激光雷达发射端芯片主流发展方向将亦将快速放量，公司下游与车载 激光雷达主要厂商达成合作，24 年后出货有望明显提升，毛利率随规模效应增强提升。未来预计 VCSEL 芯片系列 2023-25 营收分别 4.06/14.20/21.31 百万元，同比分别 3.00%/250.00%/50.00%，毛利率分别 25%/30%/40%； 其他：公司其他业务包括 EML 光芯片及新业务等，后续有望随业务布局成熟增速提高。其他业务预 计营收分别 7.73/10.05/14.57 百万元，同比分别 20.00%/30.00%/45.00%，毛利率分别 80%/80%/80%；

估值方面，选取源杰科技、炬光科技和杰普特作为可比公司，得到可比公司 2022/2023E/2024E 年平均 PE 分别为 63.96/115.10/67.80，公司为国内半导体激光器芯片龙头，IDM 模式自主可控，同时 VCSEL 芯片 和 光 通 信 芯 片 受 益 于 未 来 数 据 通 信 快 速 迭 代 及 汽 车 激 光 雷 达 放 量 ， 有 较 高 的 成 长 性 ， 对 应 2022/2023E/2024E 年平均 PE 分别为 113.77/295.46/76.03。

 

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