2025年源杰科技研究报告:国产领先光芯片厂商,高端市场蓄势待发

  • 来源:财通证券
  • 发布时间:2025/01/03
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源杰科技研究报告:国产领先光芯片厂商,高端市场蓄势待发。国内光芯片领先供应商:源杰科技深耕光芯片领域,是国内领先的光芯片IDM供应商,公司在持续深耕电信市场的同时,大力开拓数据中心领域,目前公司产品已实现向海信宽带、中际旭创、博创科技和铭普光磁等国际前十大及国内主流光模块厂商批量供货。目前传统电信市场需求逐步回暖,数据中心市场对于高速率光芯片需求快速提升,预期公司将开启新一轮业绩增长。AI驱动光通信加速迭代,高速率光芯片需求提升:AI驱动的新技术周期升级快速展开,算力中心对于高速率通信互联需求进一步增强,数据中心光模块从目前的400G向下一代800G、1.6T及更高速率升级,同时硅光、CPO、...

1 技术引领高端迈进,国内领先的光芯片制造商

产品迭代高端迈进,致力国际一流。公司成立于 2013 年陕西西安,业务全面覆盖 高速率半导体芯片设计、圆晶制造、封装测试全流程的 IDM 芯片供应商。成立 以来,产品快速迭代推进,公司于 2013 年推出首款 2.5G 1310nm DFB 产品,于 2016 年推出首款 10G DFB 激光器产品,于 2019 年推出 25G DFB CWDM/LWDM 产品。目前,公司 100G PAM4 EML、100mW 大功率 CW 芯片进入客户导入阶 段,200G PAM4 EML 的性能研发及厂内测试已初步完成。

1.1 股权结构清晰,管理层专业背景深厚

截至 3Q24,董事长 ZHANG XINGANG 为公司实际控制人,直接持股 12.36%, 此外,ZHANG XINGANG 作为员工持股平台欣芯聚源的普通合伙人间接控制公 司 1.47% 的股份,并通过与张欣颖、秦卫星、秦燕生签署的《一致行动协议》合 计控制公司 27.90%的股份,拥有较高比例的表决权,对董事会形成较强控制。同 时,中际旭创旗下宁波创泽云及其他产业资本与机构资本持有公司部分股权。

公司管理层和核心技术人员均有深厚专业背景。现任董事长、总经理 ZHANG XINGANG 先生曾任 Luminent 研发员、研发经理和 Source Photonics 研发总 监;副总经理陈文君先生曾任 Fiberxon 新产品导入工程师、RTI HK 高级产品 经理、Mellanox Technologies 亚太区市场与销售总监、博创科技副总经理等; 副总经理、核心技术人员潘彦廷先生曾任国立台湾科技大学博士后研究员和索 尔思光电公司研发工程师;公司晶圆工艺与生产总监王兴先生具有丰富的晶圆 生产经验。

1.3 产品迭代布局全面,公司营收长期向好

公司产品布局广泛。在光通信领域中,主要产品包括 2.5G、10G、25G、50G 、 100G 以及更高速率的 DFB、EML 激光器系列产品和大功率硅光光源产品,主要 应用于光纤接入、4G/5G 移动通信网络和数据中心等市场。此外公司 1550nm 激 光器芯片可用于车载激光雷达。

2024 年营收显著修复,长期增长可期。受益于全球数据中心、4G 和 5G 移动通 信、光纤接入市场较为稳定的增长需求和产品结构的改善,2019~2022 年公司营 业收入和归母净利润呈现稳健增长态势,营业收入由 0.81 亿元增至 2.83 亿元, CAGR 为 51.53%,归母净利润由 0.13 亿元增至 1.00 亿元,CAGR 为 96.57%。 2023 年,电信市场受下游客户库存及终端运营商建设节奏放缓影响,以及数 据中心市场在传统云计算领域过去多年大规模投资后,2023 年出现较为明显 的放缓和下滑,公司营收下滑至 1.44 亿元。2024 年前三季度,光芯片需求回暖,公司新产品进一步放量,实现营收 1.78 亿元,业绩抬升明显,同比增长 91.20%。

高速率产品放量可期。公司光纤接入市场 2.5G 与 10G 芯片需求占据主流,伴 随电信市场通讯速率提升,公司 10G 芯片产品占比逐渐提升,25G 芯片产品 方面,2020 年受益于 5G 移动通信旺盛的市场需求,实现营收 1.01 亿元,占 据整体营收的 43.09%。近年,受 5G 移动通信市场需求波动影响,以及 AI 数 据中心对更高速率芯片需求提升等因素影响,25G 芯片营收出现下滑。高速率 芯片产品方面, 25G EML/DFB、50G EML/DFB 、100G PAM4 EML 等产品 正在客户送样测试,CW 光源 70mW 产品 2024 年 3Q 已批量出货,2024 年 4Q 收入占比有望进一步提升,200G PAM4 EML 产品已初步完成性能研发及 厂内测试,实现营收有望持续提升。

盈利能力受中低端产品竞争格局变化而承压,伴随新产品渗透有望迎来修复。 2020-2022 年公司毛利率维持在 60%以上,2023 年降至 41.88%,2024 前三季 度毛利率为 29.69%,同比下降 9.36 pcts,主要系公司电信市场中低速率产品 的收入占比仍较高,受下游客户库存及终端运营商建设节奏放缓影响,价格竞 争日益激烈,加之生产设施的投入和生产费用增加所致。2020-2022 年,公司 净利率维持在 30%以上,2023 降至 13.49%。2024 前三季度净利率为-0.31%, 主要系 2.5G 等负毛利产品出货占比较高,随产品价格竞争加剧计提的存货减 值增加。为应对中低速率产品市场竞争加剧的情况,公司持续加大 EML、硅 光等高附加值产品研发投入,未来随着公司 EML、CW 光源等高附加值产品 出货,产品结构改善,盈利能力有望修复。 2019-2023 年公司费用率整体呈上升态势,销售费用率始终保持低位。2024 年 伴随着市场需求端回暖,前三季度公司营收同比大幅修复,费用端管控良好, 销售费用率为 4.51%,较去年同期下降 0.21pcts;管理费用率为 10.07%,较去 年同期下降 10.84 pcts;研发费用率为 20.22%,较去年同期下降 4.07 pcts。

公司研发投入呈稳定增长态势。2019-2023 年,公司研发投入由 1161.92 万元 提升至 3094.61 万元,CAGR 为 27.75%。2024 年前三季度公司研发支出为 3,602.24 万元,同比增长 59.18%。目前公司 CW 光源产品在部分客户测试通 过并开始批量交付;100G PAM4 EML 光芯片正在客户端送样测试,测试进程 符合预期;200G PAM4 EML 光芯片处于产品研发阶段,初步完成性能研发及 厂内测试,正持续优化中;面向下一代 25G/50G PON 光纤网络的 ONU 及 OLT 端光芯片产品处于积极推进研发及测试进程中。

与同行业可比公司相比,公司研发费用率总体控制较好。公司的研发主要为产 品生产工艺开发和改进,开展了较多的晶圆及芯片的投片试制,而公司采用 IDM 模式,自行试制晶圆的成本低于外购,有效控制了研发成本。同业比较, 公司研发费用率总体处于合理较低水平。

2 供需两侧双向驱动,国产光芯片市场空间可观

2.1 光芯片:光模块重要组件,光通信产业链的核心

光芯片是光通信产业的核心器件。光通信是以光信号为信息载体,以光纤作为传 输介质,通过电光转换,以光信号进行传输信息的系统。光芯片是实现光电信号 转换的基础元件,可以进一步组装加工成光电子器件,再集成到光通信设备的收 发模块实现广泛应用。光模块是由光芯片加工封装为光发射组件(TOSA)及光接 收组件(ROSA),再将光收发组件、电芯片、结构件等进一步加工而成。光芯片 的性能直接决定光模块的传输速率,是光通信产业链的核心之一。

全球光芯片市场保持快速增长。据光纤在线援引和弦产研数据,2023 年全球光芯 片市场规模达到 154 亿元人民币,2024 年全球光芯片市场规模有望增长超 50%。 2023 至 2027 年,全球光芯片市场的年复合增长率将达到 14.86%,随着 AI 的快 速发展,高性能光模块需求迅速增长。

在半导体激光器按发光类型可分为面发射和边发射,面发射激光器包括 VCSEL, 边发射激光器包括 DFB、DBR 和 FP。按调制方式可分为直接调制和外调制,直 接调制激光器包括 DML,外调制激光器包括 MZ 和 EA。其中 DFB 激光器和 EA 调制器共同组成了 EML。EML 是高速光模块中实现光电转换和电光转换的关键 组件之一,其性能直接影响光模块的传输速率和传输质量。

EML、CW 光源在高速光模块应用广泛。新一代数据中心应用 400G/800G 传输速 率方案,将带动数据传输速率大幅提升,激发中长距离传输电信市场对高速率、 高性能的光器件的迫切需求。传统 DFB 激光器芯片短期内无法同时满足高带宽性 能与高良率要求,需考虑采用 EML 激光器芯片方案。EML 具有波长啁啾低,信 号传输质量高,易实现高速传输等优势,能满足单波长 100G 的高速传输需求,是 当前中长距离传输电信市场较理想的选择。未来伴随 1.6T 及更高速率成为主流, 为适配更大带宽、更高算力的 GPU 需求,200G PAM4 EML、硅光方案中 CW 光 源等产品将成 1.6T 光模块中光芯片的主流解决方案。

CW 光源在硅光方案中具有性价比优势。即连续波光源作为外置光源,具有频率 稳定性高、相干性好、波长可调谐、使用寿命长等优势,且可一拖二或者一拖四 光路,在 400G DR4 硅光模块应用场景中,仅需 1 颗 100mW 光源即可满足要求, 有效节约成本。CW 光源通过将调制功能分离到硅基芯片上的调制器从而削减了 对调制功能的需求和要求,降低了激光器成本与光模块失效比例。目前外置 CW 光源是硅光光模块的主流方案,且可进一步应用于具有广阔市场增量的 CPO 方 案等场景,随着光通信速率需求的不断提升,硅光光模块的通道数也随之增长, CW 光源需求量有望得到进一步发展。

2.2 数通市场:AI 驱动光通信升级,光模块需求提升,硅光引领未来增 长

AI 驱动的新技术周期升级快速展开,AI 基础设施,如 AI 服务器、交换机等产品 销售额快速增长。根据 IDC 预测,到 2028 年全球数据中心市场规模将达到 2844 亿美元,2023-2028 年 CAGR=24.9%;其中服务器市场规模预计将达到 1929 亿美 元,CAGR=19.3%。

数据中心网络架构升级,催生大量光模块需求。早期的数据中心沿用了园区网络 模式,一般采用传统三层架构,通常是为了南北向流量而设计的(进出数据中心 的数据流)。面对 AI 数据中心大算力集群带来的东西向数据流量激增(数据中心 内部处理的数据流量),叶脊架构应运而生,将三层构架优化为二层架构,而在叶 脊架构下较传统架构对于光模块使用需求量预计增加数十倍。

光模块新一轮升级周期开启。目前全球主要云厂商已在数据中心内部批量部署 200G/400G 光模块,随着 AI 算力需求大幅提升,数据中心通讯升级势在必行, 800G/1.6T 光模块产品预计将持续迭代,高速率光模块出货量有望大幅提升。

传统光模块逐步向硅光模块演进。AI 数据中心对通信网络速率提升的需求日益迫 切,通信速率迭代周期持续缩短,硅光子技术基于硅和硅基衬底材料,利用现有 CMOS 工艺进行光器件开发和集成,在高集成度、性能、功耗等方面有明显优势。

共封装技术推动产品升级。CPO 通过将交换 ASIC 芯片和硅光引擎在同一高速 主板上协同封装,可以大大减少光电之间的信号转换距离和传输距离,从而降低 信号衰减、降低系统功耗、降低成本和实现高度集成。

CPO 作为下一代光通信硬件技术迭代方向,逐步开启上量周期。预计自 800G 和 1.6T 端口开始,CPO 逐步投入商业使用,2026 至 2027 年开始规模上量,主要应 用于超大型云服务商的数通短距场景。根据 lightcounting,全球 CPO 销售量预计 将从 2023 年的 5 万端口高速增长至 2027 年的 450 万端口,根据 Yole,2022 年 CPO 市场规模约为 3800 万美元,2033 年有望达到 26 亿美元规模,2022-2033 年 复合年增长率为 46%。

基于 InP 材料的激光光源对工作温度极其敏感,若过于接近热源 Switch 芯片,将 导致其自身可靠性的下降,因此目前在 CPO 以及硅光光模块激光器部分,多采用 外置光源形式。连续波(CW)光源可提供稳定和高质量的光信号,在成本端亦有 一定优势,是理想的外置光源。

2.3 光纤接入市场:PON 技术迭代升级,市场渗透空间广阔

FTTx 光纤接入是全球光模块用量最多的情景之一,据 LightCounting 数据,至 2025 年全球 FTTx 光模块市场出货量将达到 9,208 万只,2020~2025 出货量 CAGR 为 7.92%,市场规模将达到 6.31 亿美元,2020~2025 市场规模 CAGR 为 5.93%。 PON(无源光网络)技术作为实现 FTTx 最佳方案之一,其传输容量大,相对成本 低,维护简单,有很好的可靠性、稳定性、保密性,已被证实是当前光纤接入中 极具成本效益的方式。PON 技术作为光纤接入技术的主流,目前正向 10G-PON 及更高速率演化,迈入千兆时代。

《“十四五”信息通信行业发展规划》明确提出“全面部署千兆光纤网络”和加快 “千兆城市”建设,并规划到 2025 年实现:10G-PON 及以上端口数从 2021 年 底的 500 多万个增长至 2025 年底的 1,200 万个;千兆宽带用户数也扩大近十倍 至 6,000 万户。目前,我国已经建成全球规模最大的千兆网络,用户规模和占比 均为全球首位。截至到 2024 年 10 月末,我国具有千兆网络服务能力的 10G-PON 端口数量已达 2761 万个。千兆用户数量由 2019 年的 87 万户提升至 20347 万户, 占比提升至 30.4%。当前公司已有 10G 1270nm DFB、1577nm DFB 和 10G 1577nm EML 等激光器芯片产品应用于光纤接入 10G-PON 领域。

固网通信速率持续升级,第三代 25G/50G PON 逐渐成熟,50G PON 较 10G PON 带宽提升了 5 倍、时延降低了 100 倍。目前方案主要为提高单波长速率以及多波 长复用提高总速率两种,市场以由 IEEE 推进的 25G/50G 方案以及 ITU 推进的单 波 50G TDM PON 方案为主,其对于 25G/50G 光芯片需求逐步提升。根据 Omdia 预测,2024 至 2028 年,50G PON 端口出货量将不断提升,并保持每年 200%的复 合年增长率。当前公司已有 25G 1300nm DFB、1286nm DFB、1358nm EML 和 50G 1286/1342nm EML 等激光器芯片产品应用于光纤接入 25G/50G-PON 领域。

2.4 移动通信市场:5G 网络覆盖进一步推进

全球范围内 5G 建设进程与商用化进程的深化将进一步拉动光芯片产业市场需求。 相比于 4G,5G 的传输速度更快、质量更稳定、传输更高频,能满足数据流量大 幅增长的需求和实现更多终端设备接入网络并与人交互,丰富产品的应用场景。 目前我国拥有全球规模最大的 5G 独立组网网络,5G网络覆盖所有地级市城区、 县城城区,其网络深度和广度不断拓展。至 2024 年 10 月末,我国 5G 基站数量 达到 414.1 万个,在移动电话基站中占 32.80%。

随着 5G 网络的不断完善,对前传和中回传光模块的需求将持续增长。5G 移动通 信网络提供更高的传输速率和更低的时延,各级光传输节点间的光端口速率明显 提升,要求光模块能够承载更高的速率。5G 移动通信网络可大致分为前传、中传、 回传,光模块也可按应用场景分为前传、中回传光模块,前传光模块速率需达到 25G,中回传光模块速率则需达 50G/100G/200G/400G,带动 25G 甚至更高速率光 芯片的市场需求。

2.5 供给侧:国产化势在必行,高端市场持续突破

国内光模块厂商实力提升,光芯片行业将受益于国产化替代机遇。近年来,我国 光模块厂商在技术、成本、市场、运营等方面优势凸显,在全球的份额逐步提升。 据 LightCounting 统计,2023 年我国厂商中已有中际旭创、华为、光迅科技、海 信宽带、新易盛、华工正源进入全球前十大光模块厂商,光通信产业链逐步向国 内转移。目前,10G 光芯片部分型号、25G、50G、100G 及更高速率光芯片产品存在较高技术门槛,我国依赖进口。受国际竞争影响,国内光模块厂商积极寻求 国产化替代,国产光芯片产业迎来重大发展机遇。

中低速率光芯片国产化进程可观,高端市场国外厂商垄断。2.5G 及以下光芯片我 国企业已基本实现国产化并占据 90%以上的市场份额。10G 光芯片我国企业基本 掌握核心技术,部分型号产品存在较高技术门槛,依赖进口。25G 及以上光芯片 市场以海外厂商为主,国产替代空间巨大。

按应用市场拆分,固网接入市场国产化程度较高,电信市场国产光芯片具备一定 竞争力,数通市场仍依赖进口。

1)固网接入市场方面,国内光芯片厂商总体技术较成熟,部分可靠性要求高、生 产难度较高的型号如用于 PON(GPON)数据下传光模块使用的 2.5G 1490nm DFB 激光器芯片,国内可批量供货的厂商较少。 2)电信市场方面,我国可应用于 4G 通信领域的 10G 1310nm FP 激光器与 10G 1310nm DFB 激光器芯片技术相对成熟,国产光芯片在 5G 应用领域有待发力。 3)数通市场方面,国产厂商已具备用于 40G 光模块的 10G DFB 激光器芯片出货 能力。200G 及以上速率光模块主要使用 EML 激光器芯片方案,国产化率低,仍 以海外厂商为主。根据 ICC 预测,中国光芯片厂商销售规模占全球光芯片市场的 比例将不断提升,且中高速率光芯片增长更快。

3 深耕核心技术,国产光芯片高端迈进的中坚力量

3.1 IDM 模式构筑技术长城,实现全流程自主可控

坚持全流程自主可控。经过多年研发与产业化积累,公司已建立了 IDM 全流程 业务体系,拥有多条覆盖 MOCVD 外延生长、光栅工艺、光波导制作、金属化工 艺、端面镀膜、自动化芯片测试、芯片高频测试、可靠性测试验证等全流程自主 可控的生产线。光芯片生产工序较多,IDM 模式在有效保护产品设计结构与工艺 制程知识产权的同时,可以及时响应各类市场需求,灵活调整产品设计、生产环 节的工艺参数及产线的生产计划,高效精准排查产品问题点。

公司沉淀积累了大量核心技术和开发平台。经过多年研发与产业化积累,公司 形成了“掩埋型激光器芯片制造平台”、“脊波导型激光器芯片制造平台”与“光 放大器集成芯片制造平台”等开发平台,积累了“高速调制激光器芯片技术” “异质化合物半导体材料对接生长技术”“小发散角技术”“集成式光芯片高可 靠性技术”“大功率激光器高可靠性技术”“高速激光器芯片的封装技术”等核 心技术,产品竞争力持续提升。

3.2 产品水平行业一流,大力布局高端市场

公司 2.5G 激光器芯片产品技术领先。据 ICC 统计,2021 年全球 2.5G 及以下 DFB/FP 激光器芯片市场中,公司产品出货量占比为 7%。公司生产的部分产 品如 PON(GPON)数据下传光模块使用的 2.5G 1490nm DFB 激光器芯片光 电转换效率较好,光信号耦合效率较高在高温斜效率、发散角等关键指标优于 竞争厂商单品。据 C&C 统计,2020 年度公司占据 80%的单品市场份额。

公司 10G 激光器芯片性能优秀,据 ICC 统计,2021 年公司 10G DFB 出货量 占全球市场比重为 20%,已超过住友电工、三菱电机等厂商。公司生产的 10GPON(XGS-PON)数据上传光模块中的 10G 1270nm DFB 激光器芯片光电转 换效率较好,在常温/高温斜效率、发散角与带宽值等关键指标中表现优秀。

公司 25G 激光器芯片关键指标领先行业,2020 年公司产品出货量在国内同行 业公司中排名第一。产品主要应用于 5G 基站的 25G CWDM 6 波段,公司产 品在高温阈值电流、高温斜效率、高温 3dB 带宽值等关键指标均优于竞争厂 商单品或与竞争厂商单品持平,产品发光所需电流较小,光电转换效率较好, 产品调制速率对下游封装影响的容忍度较高。

公司高速 EML 芯片加速推出。人工智能应用拉动 400G、800G 等高速光模块 发展,数据传输速率提升需求迫切。100G 及以上速率 EML 激光器芯片成为 核心解决方案。国际先进的 100G PAM4 EML 激光器芯片由 DFB 激光器芯 片与电吸收调制器芯片集成而成,开发难度高,目前此领域仍以海外供应商为 主。目前公司在电吸收调制器集成技术已完成突破,100G PAM4 EML 正在客 户验证测试阶段,200G PAM4 EML 的性能研发及厂内测试已初步完成,公司 高速 EML 产品适配相关高速光模块需求,性能及可靠性等指标可对标海外同 类型产品。

研发大力投入,前瞻布局硅光 CW 光源。公司目前重点加大对高速率、大功率 芯片的研发和投入,着力提升高速率激光器芯片产品的研发能力。目前公司已 有多款大功率 CW 光源芯片产品,70mW/100mW 大功率 CW 芯片已完成产 品研发与设计定型,并在客户端送样测试,性能及可靠性等指标可对标海外同 类型产品,可应用于具有广阔市场增量的 CPO 方案。公司在研的高速 EML、 大功率激光器产品,可适配相关的高速光模块单波或是多波长的 CWDM、 LWDM 需求。

定增募资升级产品线,项目进展顺利。公司 IPO 募资主要用于“10G、25G 光 芯片产线建设项目”、“50G 光芯片产业化建设项目”、“研发中心建设项目”及 “补充流动资金”。截至 2023 年末,公司项目进展顺利,公司继续投入新产品 研发并扩大生产规模,实现多种光芯片产品的专线生产。


(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。)

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