源杰科技研究报告本土高速激光芯片领军，厚积薄发驰骋广阔天地

（报告出品方/作者开源证券，任浪、刘翔）

1、 高速光芯片龙头，“一平台、两方向、三关键”迈向杰出

本土高速半导体激光芯片领军，IDM 模式助力公司行稳致远。公司成立于 2013 年，近 10 年专注高速半导体芯片的研发，拥有独立自主的包含半导体晶体生长、晶 圆工艺、芯片测试与封装在内的一体化 IDM 全流程业务体系。产品打破海外垄断， 实现 2.5G 到 25G 磷化铟激光器芯片的批量出货，在研 100G EML等高端激光器芯片。 客户包含海宽带、中际旭创、博创科技、铭普光磁等全球知名光模块厂商，经中 通讯、诺基亚等通讯设备厂商最终应用于中国移动、中国联通、AT&T 等全球运营 商网络。据 C&C 统计，2020 年在磷化铟半导体激光器芯片产品对外销售的国内厂 商中，公司收入排名第一，其中 10G、25G 激光芯片出货量在国内同行中排名第一。

1.1、 全波段、多品类高速激光芯片供应商，向更高技术水平进发

产品布局完善，向更高速率进发。公司在光纤接入、移动通网络、数据中心 等领域拥有丰富的产品布局，在 2.5G、10G 市场为光模块厂商提供全波段、多品类 的产品，并通过低成本的集成化方案等方式实现差异化竞争，在 25G 及更高速率芯 片市场，公司攻克技术难关，打破海外垄断，不断实现新的产品突破。

1.2、 国资、产业背景股东云集，助力公司长期发展

国资、产业背景股东云集，助力公司长远发展。创始人 ZHANG XINGANG 先 生直接持有公司 12.58%的股权，通过一致行动人等合计控制公司 28.40%的股权，股 权结构较为稳健。股东阵营中包含华为控股的哈勃投资、中际旭创控股的宁波创泽 云、以及博创科技控股的嘉兴泽景等下游应用领域投资方，同时也包含对光电、硬 科技较为关注的陕西先导光电等产业投资基金，多方加持助力公司实现长远发展。

1.3、 收入快速成长，高壁垒带来高毛利，盈利能力表现突出

收入体量波动向上，面向蓝海空间广阔。公司收入从 2019 年的 0.81 亿元提升至 2021 年的 2.32 亿元，2019-2021 同比增速分别为 15.48%、187.11%、-0.54%，呈现 波动上升态势。其中，光纤接入业务实现稳步增长，主要由于光纤接入市场受益光 纤到户覆盖率的提升以及国内外向 10G-PON 等新技术演进而持续扩容，公司凭借优 异产品不断扩大收入体量。移动通网业务呈现波动，主要由于 2020 年运营商采用 高带宽方案基站，对 25G 光芯片需求激增，公司在国内率先实现 25G 芯片规模化量 产，完美承接市场需求；2021 年 5G 基站建设频段方案调整，对光芯片的采购方案 调整为成熟的 10G 产品，叠加 2020 年下游客户积压较高库存，需求缩水致 2021 年 公司移通网业务萎缩，但长期来看，5G 建设对 25G 光芯片的需求有望逐步提升。 数据中心业务呈现稳健态势，主要由于公司 25G CWDM4 波段 DFB 激光芯片产品逐 步得到客户认可。

高壁垒带来高毛利率，工艺成熟推动产品毛利率进一步提升。毛利率来看，2.5G 产品毛利率先降后升，主要由于 2020 年公司推进工艺切换致良率小幅度下降，2021 年随着工艺成熟度的上升，单位成本下降，产品毛利率也随之回升。10G 产品整体 毛利率呈上升态势，2022 年下滑主要由于 TO（将芯片封装后的组件，公司委外并以 芯片价格叠加封装费的形式对外销售）形态产品占比提升。25G 产品毛利率变化主 要由于 2019-2020 年产品形式主要为价格较高且用于 5G 建设的 25G CWDM 6/LWDM 12/MWDM 12 芯片，而 2021 年 25G 产品以用于数据中心的 25G CWDM 4 为主，平均售价下降，同时 2022 年自产封装占比提升，带来板块毛利率的下滑。整 体而言，公司综合毛利率维持较高水平，单产品线毛利率通常随着工艺的不断成熟 呈上升态势，彰显强大技术壁垒。

费用管控效果优异，盈利能力表现突出。费用率来看，剔除股份支付后公司的 销售、研发、管理费用率维持相对稳健状态。得益于优秀的费用管控能力和产品的 高毛利率，公司的盈利能力表现优异。据公司招股说明书显示，2019-2022H1 公司净 利率分别达到 16.24%、33.78%、41.05%、39.94%。

1.4、 “一平台、两方向、三关键”战略推动公司扎实前行

“一平台、两方向、三关键”，战略布局面向未来。“一平台”是指公司在加强 光芯片产业资源整合的基础上，着力打造良性的人才梯队，加速成果转化。“两方向” 是指纵向延拓和横向发展并行。纵向延拓方面，在现有的光通领域中继续深耕， 推出更高速率的激光芯片产品；横向发展方面，不断扩容光芯片应用场景，向激光 雷达、消费电子等领域布局探索。“三关键”是指继续培训教育并夯实开发通激光 芯片所需的三大关键技术能力前瞻设计开发与知识产权、晶圆工艺开发梯队、高 端设备应用与相应制程技术。战略部署将帮助公司进一步形成扎实的内生增长动力， 同时推动公司实现业务的全面发展，前景可期。

2、 光通芯片需求快速成长，本土厂商空间广阔

2.1、 产生能量和传播息是激光应用的两大重要方向

根据光子应用的不同，激光可以分为能量光子和息光子以及显示光子。半导 体激光器具有光电转换效率高、体积小、可靠性高、寿命长、可调制速率高等显著 优点，应用领域广泛，根据光子应用方式的不同，可以分为能量光子、息光子和 显示光子。能量光子主要以光作为能量源来改变物体的物理特性，息光子主要将 光作为息的载体实现息的传输和存储，显示光子主要通过光来进行成像、照明 等。目前，能量光子和息光子是激光应用的主要方向。

面向不同的应用领域，半导体激光器的材料体系以及结构和制造工艺显著不同。 结构和制造工艺通领域拥有 DFB、EML 等诸多特殊的芯片结构设计以实 现相应功能。能量光子更多注重激光芯片发光的功率，而息光子要求激光芯片具 有更高的调制速率。不同的性能要求，带来两类芯片的微观结构和制造工艺重点的 不同。对高功率半导体激光芯片而言，芯片前道工艺生产完毕后，芯片的解理镀膜、 腔面钝化等工艺直接决定芯片的发光功率上限。而通芯片领域，需要采用特定的 结构如 DFB、EML 等形式来保证发出的激光具有较窄的线宽和较好的调制效果。以 国内领先激光芯片厂商长光华芯和源杰科技为例，双方在发展的过程中各自不断推 出更高功率和更高速率的激光芯片，实现竞争力的不断提升。

材料体系材料决定半导体激光芯片的发光波长，InP 材料体系是光通领域 的主角。与所有激光器结构相同，半导体激光芯片也由增益介质、谐振腔、和泵浦 源构成。其采用半导体芯片制造工艺，以电激励源方式，以半导体材料为增益介质， 将注入的电能激发，从而实现谐振放大选模输出激光，实现光电转换。而不同的增 益介质材料拥有不同的禁带宽度，因此会产生不同波长的激光。如 GaAs 基器件的发 光波长范围大约为 610-1300nm，InP 基器件的发光波长范围为 1250-1700nm。在通 领域，除去早期被人们发现并投入应用的 850nm 波段激光之外，行业更多的专注 于将 1260nm-1625nm 区域的激光用作光纤通，在这个波段，光在光纤中的传播损 耗更低并具有更小的光纤色散效应（带来更高的噪比），显然 GaAs 和 InP 材料体 系具有较为合适的发光波长，叠加这两类材料还具有高频、高低温性能好、噪声小、 抗辐射能力强等特点，因此被广泛应用于通场景中，这其中 InP 由于发光波长更 适于在光纤中传播，成为远距离通领域光芯片的主流材料体系。

2.2、 高价值量叠加高技术壁垒，光芯片是光通皇冠上的明珠

2.2.1、 光芯片位于光通产业链的最上游，是现代高速通网络的核心

光芯片是现代高速通网络的核心环节。光通是以光号为载体，以光纤作 为传输介质，实现息传递的系统。激光芯片和探测芯片分别实现电光光电的转换， 性能直接决定光通系统的传输效率，是现代高速通网络的核心。产业链来看， 光芯片位于整个光通产业的最上游，也是技术壁垒最高的环节之一。产业链中游 为光器件，包括光组件与光模块，在下游组装成为系统设备，最终应用于光纤接入、 移动通网络、数据中心等领域。 光芯片下游的直接客户为光收发模块，其通常由内含激光器芯片及隔离器的光 发射组件 TOSA、内含光探测器芯片的光接收组件 ROSA 以及电芯片和其他结构件 等封装而成。

2.2.2、 通光芯片具有较高价值量特点

光芯片在光模块中占据较高的 BOM 成本，高端光模块中这一数字可达 70%。 而从价格来看，高端通光芯片的价格也处于较高水平，观察长光华芯招股说明书 以及源杰科技公司公告，我们发现高功率单管激光芯片在 2021 年价格约为 19 元， 而 2.5/10/25G/100 芯片价格分别达到 4/14/44/88 元，高端通芯片的价格远高于其他 类型产品。

2.2.3、 通光芯片具有形态多，DFB 和 EML 适宜高速率远距离通成为市场主流

按照芯片的功能划分可分为激光芯片和探测器芯片。和众多半导体激光芯片相 同，高速光通半导体激光器可分为边发射激光器（EEL）和垂直腔面发射激光器 （VCSEL）两大类，其中边发射主要包含法布里-珀罗激光器（FP）、分布反馈激光 器（DFB）、电吸收调制激光器 EML 三大类。而探测器芯片主要有 PIN 和 APD 两类。 在激光发射芯片中

（1）VCSEL（Vertical Cavity Surface Emitting Laser，垂直腔面发射激光器） 采用垂直腔面作为谐振腔产生激光，具有窄线宽、低温漂系数、低阈值电流、生产 容易等优势。但由于材料和生产工艺的原因，目前仅适用于生产 850nm 波长的激光 器，通领域主力 1310nm 和 1550nm 波长的 VCSEL 制备困难，因此 VCSEL 主要 用于短距离号传输。

（2）FP（Fabry-Perot，法布里-珀罗激光器）是以 FP 腔为谐振腔，发出多纵 模相干光（线宽较宽）的半导体发光元器件，结构简单，但号质量一般，主要用 于短距离传输（通常 20km 以内）。

（3）DFB（Distributed Feedback Laser，分布反馈激光器）在 FP 激光器的基 础上将布拉格光栅集成到器件内部的有源层中，使得发射光子的波长高度一致，具 有窄线宽、调制速率高、波长稳定等优势。该芯片主要用于息的中长距离传输， 是数据中心、5G 和 PON 接入网络的关键发光部件。

（4）EML（Electro-absorption Moduled Laser，电吸收调制激光器）FP 和 DFB 激光器均为直调激光器（DML），即通过直接改变激光器的注入电流来控制激 光的输出强度，但电流的变化也会改变材料的有效折射率进而影响发光波长造成 号衰减。EML则由DFB激光器与EAM（电吸收调制器，Electro Absorption Modulator） 单片集成。带有独立调制器的芯片优势明显DFB 可以接收到稳定的电流而发出性 质稳定的激光，让整个 EML 芯片实现优质号输出。但 EML 在制备的过程中涉及 多次腐蚀和外延，技术难度高，成本高昂。因此 EML 适用于远距离、高速率的号 传输，如C频段（1530-1565nm）的80km城域网，或O频段用于数据中心的互联（PAM4 调制方式），或者数据中心之间互联。

未来数年内，EML 和 DFB 芯片预计仍将被广泛使用而成为通光芯片市场中的 主力产品形态。

2.2.4、 通光芯片制备难度高，芯片的光电特性、工艺实现、可靠性缺一不可

光芯片制备技术难度高，芯片的光电特性、生产工艺实现、可靠性缺一不可。 光芯片的技术研发和工艺开发需要结合高速射频电路与电子学、半导体量子力学、 半导体材料等多个学科。而其复杂结构带进一步加大制备难度，尤其高速光芯片， 尺寸已经逼近物理极限，结构设计精度、稳定性等要权衡兼顾。以 25G DFB 激光芯 片为例，据源杰科技首次问询回复描述，生产过程包含量子阱外延、光栅结构、光 波导、注入电流限制结构、减薄与高频电极设计和制造等多个核心环节，涉及超过 280 道生产工艺，在上述结构的设计和制造过程中，需要充分考虑芯片的光电特性、 产品可靠性、制备工艺可行性等相互制约因素，具有较高的壁垒。

激光芯片速率进阶的过程中需要诸多核心技术环节的突破。在高速激光芯片制 备的过程中，外延工艺和光栅制作是关键环节。外延工艺中，晶圆有源发光区的量 子阱设计和制造是关键，需要通过 MOCVD 生长多层结构。据源杰科技公告显示， 高速芯片的量子阱层数更多，且需要对每层材料的厚度、比例、电学掺杂、缺陷等 进行精确控制以提升性能和可靠性，25G DFB 芯片量子阱厚度精度误差要求小于 0.2nm，技术难度高。光栅制作方面，中低速率芯片可以采用等周期光栅结构，可以 利用全息曝光系统制作，而 25G 以上 DFB 芯片为了实现更好的单模输出性能，要 求使用非等周期的相移光栅结构，需要采用更高精度的电子束光栅工艺加工，据源 杰科技公告显示，25G 芯片光栅制备工艺精度要求达到 1nm，同时由于采用非等周 期的相移光栅，光栅相移量的理论设计复杂，要求具有更好的光电理论综合研究， 同时实现对电子束光栅工艺的整体突破，制备难度大幅度提升。

2.3、 数据驱动光芯片行业行稳致远，创新应用打开想象空间

2.3.1、 高速光芯片行业水大鱼大，2027 年市场规模超 300 亿

InP 芯片市场空间 2027 年有望超过 300 亿元。光芯片通常包含两类，一类是以 InP 材料为主的边发射芯片，包含 DFB、EML 等，另一类是以 GaAs 材料体系为主 的垂直腔面发射芯片（VCSEL）。据 Yole 数据，预计全球磷化铟激光器市场规模将 从 2021 年的 25 亿美元增长到 2027 年的 56 亿美元左右，其中用于数据中心和电 应用的光通市场仍然是主导力量，市场规模从 2021 年的 25 亿元提升至 2027 年的 52 亿美元，年化复合增速 13%。此外激光雷达和可穿戴市场成长性较好，到 2027 年将分别拥有 0.14 亿和 1.59 亿美元的市场规模，年化复合增速分别达到 189%和 30%。 同样据 Yole 数据，预计光通市场 VCSEL 芯片市场规模将从 2022 年的 7.82 亿美元 提升至 2027 年的 21 亿美元，年化复合增速 22%。

2.3.2、 数据增长为根本驱动力，数据中心、接入网、无线网三大细分市场景气持续

息技术持续发展，全球数据需求持续增长是驱动光芯片市场快速发展的底层 动力。据 Omdia 的数据，全球固网和移动网络的数据量从 2017 年的 92 万 PB 增至2020 年的 217 万 PB，年均复合增速 33.1%，预计到 2024 年将增长至 575 万 PB，年 均复合增长率为 27.6%。数据增长驱动通行业技术不断进步，市场持续扩容。光模 块作为产业链最重要的器件，市场规模持续增长，据 LightCounting 统计，2016 到 2020 年全球光模块市场从 58.6 亿美元增长到 66.7 亿美元，预计到 2025 年全球光模 块市场将达到 113 亿美元，是 2020 年的 1.7 倍，这将持续拉动光芯片市场需求。

光模块的市场需求主要来源于三大方向光纤接入、5G 移动通和数据中心。

（1）光纤接入市场 光纤接入市场对光模块的需求稳步增长。FTTx（Fiber to the x，光纤到 x）光纤 接入是全球光模块用量最多的场景之一，目前全球运营商骨干网和城域网已经实现 光纤化，部分地区接入网也在向光纤化演进。PON（无源光网络）是实现 FTTx 的最 佳技术方案之一，PON 是指 OLT（光线路终端，通常为交换机或路由器布置于局端 用于网络下传）和 ONU（光网络单元，如光猫等，位于用户侧，主要实现数据处理 和号上传）之间的 ODN（光分配网络）全部采用无源设备（通常为光分路器）接 入网络。PON 的数据下行采用的是广播方式，光分路器把下行光号广播到每个 ONU，ONU 按需选取属于自己的号。数据上行采用分时复用模式，每个 ONU 在 不同的在不同的时隙和 OLT 进行通。PON 技术传输容量大，成本低，维护简单， 可靠性、保密性好，成为光纤接入的主流方案。技术方案中，主流的 EPON/GPON 技术采用 1.5G/2.5G 光芯片，新一代的 10G-PON 采用 10G 光芯片，正加速渗透。

PON 技术中，局端的 OLT 设备和用户侧的 ONU 设备都需要实现光电转换，用 到光芯片，其中 OLT 设备下行所需的芯片要求更高。据 LightCounting 数据，2020 年全球 FTTx 光模块市场出货量约为 6289 万只，市场规模 4.73 亿美元。随着新代际 PON 应用的逐步推广，预计 2025 年全球 FTTx 光模块市场出货量将达到 9208 万只， CAGR7.92%；市场规模将达到 6.31 亿美元，CAGR5.93%。 据中国宽带发展白皮书（2022）统计，截至 2022 年 9 月，我国的光纤端口已经 达到 10 亿个，光纤用户达到 5.5 亿户，10G PON 及以上端口规模达到 1267.9 万个， 千兆以上速率固定宽带用户规模超 7603.1 万户。目前产业对“光联万物”达成共识， XR、全息等新应用不断涌现，家庭、商业、工业场景对固定宽带需求不断升级，将 推动 10G PON 等技术的进一步加速渗透，同时 50G PON 等技术也逐步形成标准， 成为下一代 PON 技术的升级方向。

欧洲、北美、东亚等主流市场电运营商将千兆网络作为差异化竞争的重要手 段，全球千兆网络覆盖人口比例持续提升。据 Omdia 预测，到 2025 年全球将有超 1.87 亿千兆固定宽带用户，占所有固定宽带用户的 16%。此外千兆光网将向家庭用 户延伸，德国、法国、英国等欧洲国家大力推进光纤到楼和到户部署，据 FTTH 欧 洲理事会预测，预计到 2027 年，光纤到楼和光纤到户网络将覆盖欧盟 27 国及英国 约 2 亿用户家庭。而据 LightCounting 数据，2022 年全球光纤接入光模块市场中 10G PON及以上的光模块占比为56.11%，预计到2025年该比例将进一步提升至70.05%。

（2）无线网市场 5G 传输速度更快、质量更稳定、传输更高频，满足数据流量大幅增长以及各类 应用的需求。5G 通网络可大致分为前传、中传、和回传网络，对于光模块速率的 需求从前传到回传依次升级。

全球加快推进 5G 建设，带动海量市场需求。据宽带白皮书数据，截至 2022 年 9 月底，我国累计建成并开通 5G 基站 222 万个，5G 网络实现在全国所有地级以上 城市覆盖，5G 移动电话用户规模达到 5.1 亿户，是 2021 年同期的 1.8 倍。未来我国 5G 网络将进一步向农村地区延伸覆盖，海外澳大利亚、日本、韩国、新加坡、泰国、 德国、芬兰等国家加快 5G 独立组网网络试验部署，预计到 2022 年底，全球 5G 独 立组网网络将达到 40 个。据 Lightcounting 的数据，全球电侧光模块市场前传、（中） 回传和核心波分市场需求将持续上升，2020 年分别达到 8.21 亿美元、2.61 亿美元和 10.84 亿美元，预计到 2025 年将分别达到 5.88 亿美元、2.48 亿美元和 25.18 亿美元。

（3）数据中心市场 数据中心作为数据汇集、处理的核心节点，在息时代获得快速发展。随着云 计算的推进，数据中心的服务器计算资源逐步被池化，部计算资源的界限逐步模糊， 同时微服务架构开始推进，诸多软件实现解耦，带来庞大的内部数据处理需求，为 了处理更多东西向数据，叶脊架构应运而生。相比传统网络的三层架构，叶脊网络 进行了扁平化，叶交换机相当于三层架构中的接入交换机，作为 TOR（Top Of Rack） 直接连接物理服务器，脊交换机相当于核心交换机实现不同叶交换机之间的交互。 脊叶方式减少延迟和流量瓶颈，同时拥有更好的扩展性，也可以降低对交换机的需 求节约成本，日益成为数据中心的主流部署形式。同时，这样的部署方式也带来光 模块需求的迅速提升。

无论传统架构的数据中心还是 AI 集群服务器数据中心（叶脊架构），对光模块 的需求都在快速提升。早在 2019-2020 年亚马逊、微软、谷歌等公司的北美超大型 数据中心内部互联已经开始商用部署 400Gb/s 光模块，而据中际旭创公告，海外云 厂商计划在 2023 年批量部署 800G 光模块，国内厂商进度稍有滞后但也快速跟进。 未来，光模块将继续向着 1.6T/3.2T 方向演进，整个产业链拥有广阔升级空间。

全球数据中心数量快速提升，带动数据中心光模块市场稳健扩容。据 Synergy Research 数据，截至 2020 年底，全球 20 家主要云和互联网企业运营的超大规模数据中心已经达到 597 个，是 2015 年的 2 倍。而据 LightCounting 数据，2019 年全球 数据中心光模块市场规模为 35.04 亿美元，预计到 2025 年该数据将增长至 73.33 亿 美元，年均复合增长率 13.09%。而据 Lightcounting 的预测，2023 年及未来，400G 和 800G 需求将逐步提升来应对不断增长的网络流量。

2.3.3、 硅光、激光雷达等新技术领域打开想象空间

硅光子技术是基于硅和硅基衬底材料，利用现有 COMS 工艺进行光器件开发和 集成的新一代技术，方案中激光器芯片仅仅作为外置光源，硅基芯片承担速率调制 功能，因此需要将激光器芯片发射的光源耦合至硅基材料中，从而实现调制功能域 与光路传导功能的集成。该方案集成度高，同时在峰值速度、能耗、成本等方面均 具有良好表现，随着芯片速率的提升，该技术方案成为未来重要的发展方向。

在通领域之外，激光雷达成为光芯片的另一块重要战场。激光雷达作为一种 能够精准测距的设备，在地质、气象、工业、机器人、以及汽车领域均有广泛应用。 而随着近年智能驾驶的推进，车载激光雷达市场亦快速成长。据 Yole 预测，激光雷 达市场有望在 2022-2027 年实现年化 22%的复合增速，其中辅助驾驶领域市场规模 更以 73%的复合增速居于首位。激光雷达日益成为光芯片公司争相布局的新领域。

905nm 波长之外，1550nm 波长的激光雷达有望凭借优异的性能占据一席之地。 905nm 波长的激光接近可见光，可穿透人眼的透明部分直达视网膜，这期间人眼屈 光介质能将入射光束汇聚成极小的光斑，灼伤风险高。而 1550nm 激光在经过人眼角 膜等部分时就被大幅吸收，不会触及视网膜，因而可采用更高的发射功率。同时， 1550nm 所在的波段太阳辐射强度相对较弱，同等条件下面临的光干扰较 905nm 更小， 带来更优噪比。更高的功率和噪比意味着更远的探测距离和更好的探测效果。 目前，采用 1550nm 方案的旗舰激光雷达产品探测距离通常在 200 米以上，最远甚至 超过 500 米，而采用 905nm 激光方案的产品探测距离通常在 150-200 米以下。激光 雷达通常起到“兜底”作用来避免视觉感知遇到无法判断的特殊情形，更优的探测 效果无疑是激光雷达的必须。当然，由于采用磷化铟等材料，1550nm 激光雷达拥有 优异的性能同时也伴随着高昂的成本。因此 1550nm 激光雷达和 905nm 将长期处于 并存状态。目前图达通、Luminar、Aeye、一径科技等玩家采用 1550nm 方案，发展 势头良好，其中图达通产品主要搭载于蔚来车型上，截至 2021 年 11 月已经累计交 付激光雷达 3.7 万台；Luminar 的产品亦配套飞凡 R7 等车型量产。

掌握研发生产一体化流程体系的 IDM 激光芯片厂商在竞争中有望赢得主动。无 论 905nm 还是 1550nm 波段的激光雷达，光源始终是重点，决定着激光雷达的核心 性能和降本潜力。在 1550nm 激光雷达中，通常采用光纤激光器作为光源，需要多种 类型激光芯片。而激光芯片自身优异的产品性能、优秀的可靠性和产品良率以及供 应商良好的批量化生产能力，对激光雷达整机厂商来说至关重要。这其中拥有 IDM 一体化生产能力的芯片玩家，有望凭借产品快速研发迭代的能力，以及优秀的量产 能力占据先机。

技术迭代紧锣密鼓，FMCW+OPA 有望成为激光雷达终局。

FMCW是一种测距方式，与 TOF 对应，相比 TOF 方案通过光的飞行时 间测距，FMCW 采用相干探测的方式测距。该测距原理和相干通相似， 首先对激光光源进行调制（调频/调幅/调相），接着将激光器发出的激光分 为两束，一束作为本振光，另一束照射到物体上返回后与本振光混频干涉 后形成新的激光号，通过对该号的测量和一系列的计算可反推出频率 差进而实现测距，同时基于光的波长变化（多普勒效应）可以测算出物体 的径向速度。FMCW 测距方式优势明显（1）噪比高，相干测量的探测 精度和距离远超 TOF；（2）抗干扰能力强；（3）发射功率进一步降低，更 容易芯片化；（4）可呈现径向速度息。

OPA（Optical Phased Array，光学相控阵）指一种光束扫描方式，运用 光的相干原理，采用多个光源组成阵列，每个光源相当于多缝干涉中的狭 缝，利用光的干涉形成类似棱镜的折射效果，通过实时调节阵列中每个单 元之间相位差即可控制激光光束的方向实现扫描。实现光学相控阵的方法 有很多，目前以硅基光子集成技术为主。该方案通常将激光直接输入至光 波导芯片，经过分光器构成的功分网络将光束分散到各个移相器中，利用 介质材料的热光/电光（载流子色散）效应对经过每个移相器的光进行调制， 再传导至波导光栅形成的天线阵列对外发射。该种方案优势显著（1）纯 固态，体积小，易过车规，去掉了所有的机械扫描部件甚至光学元器件；（2） 标定简单，安装校准成本几乎可以忽略不计；（3）扫描频率高，一般可达 到 MHz 甚至 GHz 级别；（4）扫描精度高，可以达到千分之一度量级以上； （5）探测灵活，目前对感兴趣的目标区域可以进行高密度扫描，安全性提 高，节约算力；（6）降本潜力大，可以采用半导体工艺规模化生产，同时 结合硅光技术可以很容易和芯片化的收发部件结合，替代复杂的光路、透 镜、收发模组等，进一步降低成本。

FMCW 测距方式和 OPA 扫描方式性能优异且集成度高，易过车规且降本空间 大，有望成为激光雷达的终局。这其中 FMCW 有望在较快时间内实现，行业龙头 Aeva 已经将光接收、发射、光学元器件集成到单颗硅光 FMCW 芯片上，并向媒体 表示新一代 FMCW 激光雷达产品预计将于 2024 年实现量产交付。而 OPA 受制于其 技术成熟度，将在更长期的维度实现。

激光雷达技术和通行业高速相似，产业链有望互相借鉴。FMCW 和 OPA 所面 临的问题主要为技术难度高，实现困难。FMCW 测距方式需要可线性调频的窄线宽 激光器，以及高灵敏度的调制器、接收端元器件等。OPA 则需要对天线阵列进行诸 多设计和优化，制备上依赖硅光工艺的成熟，此外如何将三五族的激光芯片和硅光 芯片完美结合，亦是需要突破的方向。但可以明确观察到的是，无论 FMCW 的相干 探测，还是 OPA 所需的硅光工艺，均和通光芯片行业存在千丝万缕的联系，通 领域的技术、元器件和工艺，可以一定程度上移植到激光雷达领域，纵观诸多 FMCW 和 OPA 路线激光雷达厂商，创始人多具备通、硅光行业背景。未来，通光芯片 产业链相关公司有望在激光雷达领域开辟新天地。

2.4、 激光芯片本土玩家大有可为，技术突破初现曙光

2.4.1、 光模块市场本土玩家跻身全球前列，给本土光芯片发展提供良好机会

在光模块领域，国产玩家积极突破取得了优异成绩，为光芯片的国产替代打下 良好基础。近年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 球的份额迅速提升。以中际旭创、华为、光迅科技、新易盛、海宽带、华工正源 为首的龙头公司跻身全球前十行列，其中 2021 年光模块市场中，中际旭创和 II-VI 并列第一，华为紧随其后，本土光模块厂商的快速发展为本土通光芯片的发展奠 定良好基础。

2.4.2、 光芯片领域巨星云集，本土玩家如雨后春笋

海外巨头公司积淀深厚，产品性能遥遥领先。光芯片领域巨星云集，住友电工、 三菱机电等公司均为诞生几十甚至上百年的老牌日企，技术积累深厚，产品覆盖广 泛。而博通、Coherent、Lumentum 等公司在通、激光领域深耕多年，技术领先， 通过并购形成了完善的产品谱系覆盖广泛的下游应用如汽车、通、消费电子等。 其中 Coherent 整合了激光领域垂直一体化巨头贰陆公司、光模块和器件以及芯片的 全球领军 Finisar 公司，以及在准分子激光等领域独步全球的相干公司（Coherent）； Lumentum 本身在激光芯片、VCSEL 芯片等领域具有全球领先地位，收购 Oclaro 之 后形成了强有力的光通模块和器件产品布局，同时即将完成收购 NeoPhotonics（新 飞通），有望进一步强化公司在相干、硅光领域实力，形成从光通中的有源器件到 无源器件，再到商用激光器中的超快激光器、调 Q 激光器，并延伸至二极管激光器 的全面的产品格局，应用于云和网络、先进制造、3D 传感等领域。目前，海外公司 基本形成 100G 速率芯片批量出货，200G 速率芯片即将量产的格局，性能相比本土 玩家领先一个身位。

本土玩家如雨后春笋，由低端到高端逐步发力。经过多年发展，本土玩家中涌 现出一批如海宽带、源杰科技、海思光电、云岭光电等优秀的光芯片公司，他们 通常采用 IDM 模式，积极跟进行业需求完善产品布局，目前普遍具有 2.5G、部分 10G、25G 芯片量产能力，并进一步向更高速率产品进发。

2.4.3、 国产光芯片上攻高端，三方独立供应商中源杰科技份额领先

据 ICC 预测，2021 年 2.5G 芯片市场国产化率已经达到 90%；10G 芯片国产化 率达到 60%，部分难度较大的芯片如 10G VCSEL/EML 产品国产化率不到 40%；25G 光芯片国产化率约为 20%；25G 以上芯片国产化率仅为约 5%。具体而言

（1）2.5G 光芯片 我国已经基本实现国产化，本土企业占据主要市场份额。2.5G 芯片主要用于光 纤接入市场，部分可靠性要求高、生产难度较高的产品如 PON（GPON）领域用作 数据下传光模块使用的 2.5G 1490nm DFB 激光芯片，国内可批产供货的玩家有限。 据 C&C 统计，该产品源杰科技在 2020 年占有 80%的市场份额。

（2）10G 光芯片 本土玩家基本掌握核心技术，部分型号产品仍存在较高壁垒。在光纤接入市场， 10 GPON 上传芯片仍然实现较高水平国产替代，用作数据下传的 10G 1577nm EML 激光芯片主要为博通、住友电工、三菱电机等少数头部厂商供货，本土厂商中，华 为、海宽带可实现部分自产自用。移动通市场中，由于 5G 基站在 2021 年使用 升级的 10G 芯片方案，技术成熟，格局稳定，玩家主要为三菱电机、朗美通、海 宽带、光迅科技等。数据中心市场，10G 芯片主要用于 40G 光模块，依然为非常成 熟的方案，本土源杰科技、武汉敏芯等均有出货能力但光模块厂商在综合考虑成本、 可靠性等因素情况下，国产替代仍需时间。

（3）25G 及以上芯片 25G 及以上芯片市场空间广阔，LightCounting 预测 2021 年该板块市场规模 107.55 亿元，但该领域国产化率较低。其中移动网市场中，5G 前传用到的 25G DFB 芯片已经为源杰科技所突破，而中回传用到的 25G EML 芯片，仍主要为海外厂商供 应。数据中心市场中，海外公司前期主要使用 100G 光模块，2020 年开始向 200/400G 产品升级，本土亿 40/100G 为主，2022 年开始向 200/400G 升级，目前 100G 光模块 仍占数据中心市场的60%，主要采用4颗25G DFB激光器或1颗50G EML通过PAM4 技术调制为 100G。目前 25G DFB 产品以国外厂商供货为主，本土厂商亦有突破， 而数据中心用 EML 产品工艺复杂，仍以海外厂商为主。

3、 全流程一体化芯片工艺布局，不断推出新产品助业绩腾飞

3.1、 平台型三五族芯片制造公司打通长期发展道路

三五族半导体材料要求芯片与晶圆制造环节相互反馈与验证，以实现产品的高 性能指标和高可靠性。同时相比硅基半导体行业，三五族半导体产业相对封闭。因 此 IDM 模式是实现突破的有效途径，一方面可及时响应客户需求，实现灵活的产品 设计和工艺调整；另一方面，也能够使得设计和制造结合，通过平台工艺提升光器 件的特色功能，以提升产品性能和稳定性。

3.1.1、 芯片设计和生产工艺齐头并进，IDM 模式构筑深厚壁垒

源杰科技目前已经掌握芯片设计、晶圆制造、芯片加工测试的全 IDM 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、自动化测试、芯片高频测试、可靠性测试验证等全流程自主可控的产线。 是行业内稀缺的本土 IDM 高速光芯片生产商，产品性能和自主程度均行业领先。

3.1.2、 多年积累，核心技术构筑护城河

公司经过的研发和产业化积累，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”两大平台，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”等八大技术，可实现激光器芯 片的高速调制、高可靠性、高噪比、高光电转换、高耦合效率、抗反射等多种特 性，并实现有效降本，是公司能够不断推出有竞争力新产品的基础。

以两大激光芯片制造平台为例，存在较高技术难度但对灵活打造新产品具有显 著作用。“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”指的是构 建不同结构芯片的能力。掩埋型激光芯片即将有源层材料完全包覆于激光芯片中， 过程中需要将波导（包含有源层部分）进行刻蚀，再对波导两侧做外延形生长高折 射率的材料形成阻挡层，将载流子和光场限制在有源区域。该型结构激光器具有更 高的光电转换效率、更低的阈值电流和更好的光斑质量（更偏圆形），但工艺复杂， 晶圆的台阶刻蚀、多次外延技术难度较大。而脊波导型激光器相对加工简单，但对 脊波导的尺寸需要精确控制，公司突破高精度电子束光栅曝光工艺、高精度低缺陷 脊波导刻蚀工艺等，同时突破相移光栅等非周期性光栅结构的设计加工难点，推出 了 10G、25G 相应产品的出货，有效满足客户的需求。

3.1.3、 高可靠产品性能、稳定供货能力，形成稳定的客户群体

光芯片的终端客户主要为运营商及互联网厂商，设备投资大，在产品满足性能 的前提下，往往更关注产品的可靠性和长期使用的稳定性。光芯片涉及的应用场景 可能会面临高温、高湿、低温等环境，下游客户对产品通常要进行耗时长久维度丰 富的测试，如高温大电流长时间（5000 小时）老化测试、高低温循环验证等。稳健、 优质的产品性能往往会让供应商和客户之间形成正向循环。公司目前产品稳定性优 异，已经获得诸多行业龙头公司的认可，目前已经向海宽带、中际旭创、博创科 技、铭普光磁、等国际厂商批量供货，建立了良好的客户资源壁垒。

3.2、 多元产品前瞻布局受益电和数通市场国产替代

3.2.1、 多元产品+高效开发能力，有效把握市场机会

公司能够迅速推出满足市场需求的产品。以接入网产品为例，公司的产品几乎 覆盖所有接入网所需的波段，2020 年公司凭借 2.5G 1490nm 的 DFB 激光芯片成为客 户 A 在该领域的主要供应商，凭借 10G 1270nm DFB 激光芯片，公司在出口海外的10G-PON（XGS-PON）市场中已经实现批量供货，而公司 10G 1577nm EML 激光器 芯片正处于工程测试阶段，量产后，公司的产品可以覆盖接入网几乎所有产品谱系， 有效满足客户需求。2020 年公司凭借 25G MWDM12 波段 DFB 激光器芯片，成为满 足中国移动相关 5G 建设方案批量供货的厂商，助力公司业绩在 2020 年实现快速成 长，公司完善的产品布局将助力公司不断获得新的订单和业绩。

3.2.2、 传统产品持续发力助力公司成长

在公司所布局的 2.5G/10G/25G 芯片领域，随着接入网全球“光进铜退”以及 10GPON 等新兴技术渗透率不断提升，预计公司 2.5G 和 10G 等产品仍将保持快速成 长态势，此外在 25G 芯片领域，公司的 25G DFB 产品已经开始供货北美某大客户， 未来有望持续受益该产品在数据中心领域的市场拓展。传统产品的全面布局和客户 任的充分积累，将支撑公司业绩实现稳健成长。

3.2.3、 多款新产品布局，有望打开远期成长空间

公司新品繁多，除去 1577nm 用于 10G PON 下行传输光模块的激光芯片之外， 公司还布局了诸多新型产品。如可用于数据中心主流使用的400G/800G光模块的50G、 100G 速率芯片以及 EML 芯片产品，同时着力推动硅光直流光源大功率激光器芯片 产品的商用推进，新产品将助力公司驰骋于广阔的 25G 以上光芯片市场，带动业绩 腾飞。此外公司也在气体检测、激光雷达等领域实现了广泛产品布局，未来有望进 一步打开成长空间。

3.2.4、 募投项目扩产紧锣密鼓，业绩放量指日可待

公司 IPO 拟募资近 10 亿投入产能建设和研发中心建设。具体而言，目前光纤 接入、移动通需求旺盛，公司 10G、25G 产品获得下游客户广泛认可、但产能已 经接近极限，“10G、25G 光芯片产线建设项目”将有助于解决公司目前面临的 10G、 25G 产能受限问题。而据 Omdia 预测，高速光芯片市场增速将远高于中低速率市场， 而国内 50G 以上高速芯片市场亦亟待发展。“50G 光芯片产业化建设项目”有望推动 高端芯片本土化进程。而“研发中心建设项目”，将确保公司研发技术水平处于行业 领先，同时进行高功率硅光激光器、激光雷达光源、激光雷达接收器等前瞻研究推 动公司向更长远目标发展。

4、 盈利预测

关键假设 我们预计随着国内外接入网的持续渗透以及 10G PON 等技术的不断升级，叠加 公司 10G 1577nm 芯片的量产落地，预计 2.5G 和 10G 芯片仍将在一段时期内保持快 速增长态势。而随着 5G 建设进一步完善，以及 25G 芯片在数据中心的推广，公司 25G 产品线将维持稳健较快速度增长。此外远期伴随公司硅光产品、激光雷达产品 以及更高速率芯片逐步放量，其他业务板块将实现较高成长速度。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关息，请参阅报告原文。）

详见报告原文。   

精选报告来源【未来智库】