(報告出品方/分析師:平安證券 付強 徐勇 徐碧云)
一、國內稀缺的半導體激光芯片 IDM 廠商
1.1 深耕半導體激光器芯片領域,不斷打造新增長極
公司成立于2012年,專注于半導體激光芯片的研發(fā)、設計及制造,現已建立 GaAs(砷化鎵)和 InP(磷化銦)兩大材料體系,并構建了邊發(fā)射和面發(fā)射兩種結構的技術工藝平臺,產品主要包括高功率單管系列、高功率巴條系列、高效率 VCSEL 系列及光通信芯片系列,產品廣泛應用于光泵浦激光器泵浦源、直接半導體激光輸出加工應用、激光智能制造裝備、特種場景、3D 傳感與攝像、激光雷達等領域。
目前公司具備完全自主可控的芯片設計、MOCVD(外延)、FAB 晶圓流片、解理/鍍膜、封裝、測試、光學耦合等工藝平臺和量產線能力,是全球少數幾家具備 6 吋線外延、晶圓制造等關鍵制程生產能力的 IDM 半導體激光器企業(yè)。
公司主要產品為單管系列和巴條系列,前者應用于工業(yè)激光器領域,后者應用于科研等特殊場景。
公司秉承“一平臺、一支點、橫向擴展、縱向延伸”發(fā)展戰(zhàn)略,依托高功率半導體激光芯片的技術優(yōu)勢,橫向上從高功率半導體激光芯片擴展至 VCSEL 芯片和光通信芯片,不斷延展應用場景,其中 VCSEL 芯片已經推出 PS 系列、TOF 系列、SL 系列三大品類,VCSEL 芯片 最高為 8-10節(jié),功率密度可達 1800 瓦每平方毫米;光通信芯片方面,56G PAM4 EML 高速率芯片于 2023 年 5 月成功發(fā)布,正式進入光芯片高端市場。
縱向上,公司將業(yè)務延伸至激光器件、模塊及半導體激光器領域,以貼近客戶,滿足客戶需 求及適應眾多激光應用。
1.2 采用 IDM 生產模式,掌握激光芯片核心制造工藝
公司采用IDM 生產模式,目前已經建立成覆蓋芯片設計、外延生長、晶圓處理工藝(光刻)、解理/鍍膜、封裝測試、光纖耦合等 IDM 全流程工藝平臺和 3 吋、6 吋量產線,是國內少數設計和量產高功率半導體激光芯片的公司之一。
IDM 生產模式可以使得公司能夠根據晶圓制造過程反饋的測試情況,改良芯片設計結構并優(yōu)化制造工藝,并有利于全生產流程的自主可控,而且不受貿易摩擦等國際環(huán)境的影響。同時,IDM 模式可讓公司能夠更好控制產線產能,能根據客戶需求安排工期,實現更快的服務響應速度,對解決我國激光芯片卡脖子問題極為重要。
此外,相比于以線寬為基準的邏輯工藝,激光芯片領域的競爭能力更加綜合,核心競爭點在于工藝的成熟度和穩(wěn)定性,工藝平臺的多樣性,因此 IDM 模式也成為高功率激光芯片廠商 的核心壁壘之一。
半導體激光器芯片行業(yè)具有極高的技術和工藝壁壘,目前公司已掌握包括高功率高效率高亮度芯片結構設計、分布式載流子注入技術、MOCVD 外延生長技術、多有源區(qū)級聯(lián)的垂直腔面發(fā)射(VCSEL)半導體激光器設計、低損傷刻蝕工藝技術、薄膜氧化熱處理工藝技術、高功率芯片腔面技術/高 COMD 闊值的腔面保護技術、大功率半導體激光器芯片封裝技術、高亮度光譜合束技術、高質量光纖耦合技術、激光鍍膜技術等行業(yè)核心技術,具備完善的技術和工藝流程能力。
1.3 核心團隊實力雄厚,下游客戶優(yōu)質豐富
公司核心團隊來自海內外知名高校,并在業(yè)內有豐富的研究和工作經驗,核心團隊在半導體激光芯片設計及工藝領域實力突出,公司產品在功率密度、電光轉換效率、壽命等方面位居國內前列。
截至 2022 年底,公司研發(fā)團隊規(guī)模為 127 人,研發(fā)人員占比 29%,其中博士 16 人、碩士 41 人,碩博累計占比 45%,共擁有 85 項發(fā)明專利。
從研發(fā)投入上看,公司近年來研發(fā)費率維持在 20%以上,每年研發(fā)費用并呈現增長態(tài)勢。
公司產品獲得客戶高度認可,目前公司邊發(fā)射單管芯片成功導入銳科激光、創(chuàng)鑫激光及大族激光等主流激光器及激光設備廠商,高功率巴條芯片廣泛應用于固態(tài)激光器泵浦源,服務于多家國家級骨干單位。
半導體激光芯片對性能和可靠性要求較高,導入下游客戶驗證周期較長,同時下游客戶更換芯片供應商的置換成本較高,雙方綁定緊密,公司率先進入供應商體系,建立了較高的客戶資源壁壘。
1.4 營收利潤穩(wěn)步增長,高功率單管系列占據主要收入來源
2019-2021 年期間,受益于我國半導體激光芯片整體市場規(guī)模擴大以及公司單管芯片在下游客戶中份額的提升,公司營業(yè)收 入從 2019 年的 1.39 億元增長至 2021 年的 4.29 億元,凈利潤從 2019 年的-1.29 億元增長至 1.15 億元,營收及利潤呈現高 速增長。
2022 年公司營收有所下滑,主要系全球經濟增速放緩,下游激光器市場需求較為疲軟導致;23 年一季度公司實現營收 0.90 億元,同比下降 19.3%、環(huán)比增長 30.4%,收入實現環(huán)比改善主要系下游工業(yè)激光器需求有所復蘇。
從公司毛利率角度看,2018 年至 2020 年期間,由于此時公司業(yè)務體量較小,公司毛利率處于相對較低的水平,隨著 2021 年業(yè)務規(guī)模的起量,公司毛利率呈現上升趨勢,2021 及 2022 年毛利率分別為 53%/52%,處于行業(yè)較高水平。
2023 年一季度公司整體毛利率為 28.86%,相較于 22 年有較大的降幅,主要系下游工業(yè)激光器需求仍較為疲軟,產品價格下降,同時稼動率低導致折舊攤銷增加;展望未來,隨著下游需求的復蘇、公司稼動率的提升以及高毛利巴條產品的放量,公司毛利率有望逐步回升。
從收入結構看,2020 年以來,公司高功率單管系列產品業(yè)務收入占比在 80%以上,貢獻公司主要收入來源;巴條系列產品下游客戶為科研院所等,需求有所波動但也呈現增長趨勢;VCSEL 芯片和光通信芯片產品目前收入占比很小,但下游激光雷達、AI 數據中心處于爆發(fā)增長階段,業(yè)務長期空間值得期待。
二、高功率激光芯片受益國產替代浪潮,光通信芯片打開想象空間
2.1 半導體激光芯片:激光器核心器件,決定著激光器的性能
半導體激光芯片處于激光器產業(yè)鏈上游,應用于激光器泵浦源,是半導體激光器的核心器件,通常激光芯片的性能決定著激光設備輸出光束的質量和功率,是整個半導體激光器的核心。
從工藝和原理上看,半導體激光芯片是采用半導體芯片制造工藝,通過電激勵源的方式,以半導體材料為增益介質,將注入電流的電能激發(fā),從而實現諧振放大選模輸出激光,實現電光轉換功能。
激光芯片增益介質與襯底主要為摻雜 III-V 族化合物的半導體材料,因此按照襯底材料劃分,主要分為 GaAs(砷化鎵),InP(磷化銦)兩大材料體系,通常前者用于高功率激光領域,后者用于高速率光通信領域。
從半導體激光器產業(yè)鏈來看,產業(yè)鏈上游包括利用半導體原材料、高端裝備以及相關生產輔料制造而成的半導體芯片、光電器件、光學元件及模組等;中游包括利用上游芯片及光電器件等作為泵浦源所制造的各類激光器,包括直接半導體激光器、二氧化碳激光器、固體激光器、光纖激光器等;下游包括主要指各類激光器的應用領域,例如工業(yè)加工裝備、激光加工、醫(yī)療、光通信以及科研實驗等。
2.2 半導體激光器市場空間廣闊,工業(yè)、科研等特殊場景為重要應用領域
隨著半導體激光器技術也在功率、效率、亮度、壽命、多波長、調制速率等方面的不斷實現突破,半導體激光器市場規(guī)模不斷擴容,根據 Laser Focus World 數據,2021 年全球激光器市場規(guī)模達到 185 億美元,較 2020 年有望增長 15.6%。
從下游應用場景來看,激光器主要應用于材料加工等工業(yè)場景、通信與光存儲、科研軍事、醫(yī)療美容、儀器傳感器以及娛樂顯示六大場景,其中工業(yè)、通信、科研占比較大,2020 年相應份額分別為39%/34%/14%。
在工業(yè)領域,激光主要應用在激光切割、激光焊接等材料加工處理領域,相較于傳統(tǒng)加工工藝,激光加工具有適用對象廣、材料變形小、加工精度高、低能耗等優(yōu)點,被廣泛應用于航空航天、汽車、船舶、鋼鐵、顯示面板制造、半導體芯片制造、消費電子產品制造等領域。
根據《2022 年中國激光產業(yè)發(fā)展報告》,2022 年國內激光設備市場規(guī)模為 876 億元,預計 2023 年增長 13.47%至 994 億元。
展望未來,伴隨著我國工業(yè)自動化和智能化水平的提高、激光技術的不斷迭代以及工業(yè)制造對加工材質、速率工藝的不同要求,激光設備應用場景和需求量有望持續(xù)上升,半導體激光器及激光芯片需求亦隨之增長。
從目前國內光纖激光器競爭格局來看,國產光纖激光器逐步實現由依賴進口向自主研發(fā)、替代進口到出口的轉變,其中 100W 及以下光纖激光器幾乎完全實現國產替代,100W-1.5KW 中功率光纖激光器國產化率已達到 60%以上,1.5KW 高功率光纖激光器國產化率相對較低。
從具體廠商份額上看,根據《2022 年中國激光產業(yè)發(fā)展報告》,2021 年海外廠商 IPG 占據國內最大份額,但其份額較 2020 年降低 6.5%,國內廠商銳科激光、創(chuàng)鑫激光市場份額位居第二、第三,份額較 2020 年分別提 升 2.9%/1.7%。
在科研與軍事領域,激光器在高端制造、精密材料、制導、雷達及光電對抗、激光武器等領域扮演重要角色,同時以上領域對激光器的性能要求更高。
根據《Lasers:Global Markets to 2024》預計數據,全球定向能激光源和軍事激光市場將從 2019 年的 89 億美元增長到 146 億美元,期間 CAGR 為 10.41%;化學激光器市場預計將從 2019 年的 28 億美元增長到 2024 年的 47 億美元,CAGR 為 10.91%;準分子激光器市場部分預計將從 2019 年的 8.9 億美元增長到 2024 年的 18 億美元,CAGR 為 15.13%。
2.3 激光芯片壁壘高、國產化率低,公司作為龍頭有望受益國產替代浪潮
從全球半導體激光器行業(yè)來看,美國和歐洲企業(yè)起步較早、技術領先,貳陸集團、朗美通、IPG 光電等國際光電巨頭在半導體激光芯片和器件領域份額較大,同時上述企業(yè)也從事下游應用產品的開發(fā),綜合實力相對較強。
國內半導體激光器上游領域廠商主要包括長光華芯、武漢銳晶、華光光電、縱慧芯光、炬光科技、凱普林、星漢激光等,其中長光華芯、武漢銳晶、華光光電主要從事半導體激光芯片業(yè)務,縱慧芯光業(yè)務以VCSEL 芯片的研發(fā)及設計為主,炬光科技、凱普林、星漢激光主要以對外采購高功率半導體激光芯片進行封裝生產模塊為主。
整體看,半導體激光芯片具有較高的技術壁壘,目前核心激光芯片等領域國產化率處于較低水平,但未來隨著長光華芯、武漢銳晶等國內企業(yè)的持續(xù)發(fā)展和開拓,半導體激光芯片國產化率有望持續(xù)提升。
公司單管芯片和巴條芯片功率密度、電光轉換效率、波長種類等核心技術參數處于行業(yè)內領先水平。
通常對于激光芯片廠商而言,功率及電光轉換效率越高,波長種類越多,激光芯片廠商技術水平越高,產品所對應的下游應用領域越廣泛;目前在 190-230μm 的條寬范圍內,公司高功率單管芯片輸出功率達到 35W,電光轉換效率達到 63.00%,技術指標處于行業(yè)領先水平。
從公司在國內市場份額上看,根據長光華芯招股書,公司 2020 年高功率半導體激光芯片在國內市場的占有率為 13.41%,在全球市場的占有率為 3.88%,目前國內從事高功率半導體激光芯片制造銷售業(yè)務的可比公司較少,其中武漢銳晶從事高功率半導體激光芯片的研發(fā)、制造及銷售業(yè)務,并且其作為銳科激光的關聯(lián)方,主要向銳科激光銷售,2020 年期在國內市場份額為 7.43%,與公司相比仍有較大差距。
整體看,公司目前在國內高功率半導體激光芯片領域,市占率居于國內領先位置,同時隨著未來激光芯片國產化進程持續(xù)加速,公司的市場占有率有望進一步提升。
2.4 募資擴充高功率芯片產能,布局 VCSEL、光通信芯片打開增長空間
公司未來發(fā)展圍繞“一平臺、一支點、橫向拓展、縱向延伸”的發(fā)展戰(zhàn)略,積極擴充高功率激光芯片、器件、模塊的產能,同時布局 VCSEL 芯片、光通信芯片等領域,豐富產品品類和技術儲備,全面提升公司平臺化能力。
擴充高功率激光芯片、器件、模塊產能,提升公司市場份額半導體激光芯片作為激光器核心部件,下游應用領域廣泛,同時下游需求日漸增加,疊加目前較低的國產化率現狀以及較少 的國產廠商,公司現有產能無法滿足下游客戶,公司高功率芯片、器件以及模塊的產能均處于超負荷狀態(tài)。
因此公司投資 5.99 億元用于高功率激光芯片、器件、模塊產能擴充項目,以擴張高功率半導體激光芯片、器件、模塊的產能,順應了下游需求和發(fā)展趨勢,有利于鞏固公司競爭優(yōu)勢,以進一步提升市場占有率和競爭力。
根據公司公告,公司高功率激光芯片產線將從過去的 3 吋線轉成 6 吋線,產線轉換后產能月產將達到 500 萬顆單管芯片,有望較過去產能提升 5 倍,這有效的解決過去產能僅能覆蓋頭部激光器廠商的問題。
VCSEL 產業(yè)化有望受益激光雷達、3D 視覺傳感等領域爆發(fā)
垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)具有易于二維集成、極低閾值、較小遠場發(fā)散角、圓形發(fā)射光束等優(yōu)點,被廣泛應用于高調制速率的通訊型激光器和空間感知的傳感型激光器。
隨著 3D 傳感、激光雷達、數據通信等領域的持續(xù)發(fā)展,全球對VCSEL 芯片的需求增長迅速,根據 Yole 預計到,2025 年將增長至 27 億美元。
目前國外廠商占據 VCSEL 領域大部分市場份額,國內高性能 VCSEL 芯片的研發(fā)與制造與國際水平仍存在一定差距。
公司是國內首家具備 VCSEL 芯片量產化制造能力的 IDM 公司,先后攻克器件設計、外延生長、芯片制造等多項技術,實現 了 6 吋 VCSEL 產線的高良率生產,用于智能手機攝像頭 3D 傳感的 VCSEL 產品已經通過了可靠性、效率、良率、壽命等 多方面嚴苛的驗證,實現消費級 3D 傳感 VCSEL 的規(guī)?;慨a。
同時公司車載 VCSEL 激光雷達芯片已先后通過車規(guī)級 AEC-Q102 認證、IATF16949 質量體系認證,產品具有高能量密度、低發(fā)散角、高效率、光學系統(tǒng)簡單、小型化和價格低等優(yōu)勢,未來有望受益車載激光雷達行業(yè)需求的持續(xù)爆發(fā)。
AIGC 催化算力基礎設施建設,光芯片需求增長顯著
全球 AI 計算、互聯(lián)網業(yè)務及應用數據處理集中在數據中心進行,使得數據流量迅速增長,而數據中心需內部處理的數據流量遠大于需向外傳輸的數據流量,使得數據處理復雜度不斷提高。
光通信技術在數據中心領域得到廣泛的應用,極大程度提高了其計算能力和數據交換能力。光模塊是數據中心內部互連和數據中心相互連接的核心部件。
我國云計算產業(yè)持續(xù)景氣,云計算廠商建設大型及超大型數據中心不斷加速。國內高速率光通信激光芯片仍存在一定技術瓶頸,進口依賴度較高,尤其是高端光通信芯片國產化率極低。
自 2010 年公司便開始布局磷化銦激光芯片產線,初期具備 2.5G FP 的批量出貨能力。
后續(xù)公司先后引進磷化銦方面行業(yè)資 深專家,組建專業(yè)研發(fā)團隊,建成完整的光通信工藝平臺和量產產線,覆蓋芯片設計、外延生長、臺面刻蝕、氧化工藝、電 鍍金、性能測試等工藝流程,已攻克材料外延生長的精確控制和穩(wěn)定性難題以及激光電流的氧化限制控制等難題。
在 2020 年,公司開展 10G APD 和 L 波段高功率 EML 的產品研發(fā),建成了高速光通信芯片的研發(fā)生產產線,兩款產品在 2022 年初通過大廠(客戶)認證,并已實現產品的批量供貨。2023 年 5 月,公司 56G PAM4 EML 高速率光芯片成功發(fā)布,正式進入光芯片高端市場。
三、盈利預測與估值
3.1 盈利預測
公司各項業(yè)務基本假設如下:
高功率單管系列:公司單管芯片系列產品性能指標位于國內前列,產品競爭力強,下游大客戶包括銳科激光、創(chuàng)鑫激光等國內頭部激光器廠商,考慮到目前高功率激光芯片國產化率較低,后續(xù)公司在下游客戶中份額仍有較大提升空間。
2023 年,國內工業(yè)激光需求有望逐步復蘇,未來激光芯片仍有較大新增需求和國產替代機遇,預計 23、24、25 年該板塊收入增速分別為 10%、30%、30%,毛利率仍維持在 48%左右。
高功率巴條系列:此部分產品主要應用于科研及特殊領域,產品需要根據下游客戶需求進行一定程度定制,早期需求存在一定波動,但隨著后續(xù)產品規(guī)?;涞兀⒖紤]到公司在下游客戶中的稀缺供應位置,后續(xù)公司該項業(yè)務有望獲得較大增長。
預計 23、24、25 年該板塊收入增速分別為 280%、80%、50%,毛利率仍維持在 75%左右。
VCSEL系列:VCSEL 系列產品應用于消費電子、激光雷達等領域,目前業(yè)務體量較小,但伴隨激光雷達等下游市場的爆發(fā)以及 VCSEL 滲透率的提升,產品有望導入到更多下游激光雷達廠商供應鏈之中,助力公司該項業(yè)務實現突破。
預計 23、24、25 年該板塊收入增速分別為 600%、100%、80%,毛利率分別為 40%、43%、45%。
結合上述基本假設,我們預計公司 2023-2025 年收入為 5.30、7.65、10.63 億元,同比分別增長 37.4%、44.4%、39.0%;歸母凈利潤分別 1.71、2.45、3.34 億元,同比分別增長 43.0%、43.8%、36.3%;綜合毛利率分別為 52.6%、54.2%、54.9%。
3.2 估值分析
公司作為國內激光芯片龍頭企業(yè),在高功率激光芯片及器件賽道布局深厚,同時也向光通信芯片領域延伸。國內主要對標企業(yè)主要包括炬光科技、仕佳光子、源杰科技等。
相較于競爭對手,公司業(yè)務更聚焦在高功率激光芯片和器件領域,技術壁壘相對較高,同時與炬光科技、源杰科技、仕佳光子處于差異化競爭狀態(tài)。
根據Wind 的盈利預測和一致預期,我們計算得到同行業(yè)可比公司 8 月 1 日收盤價對應的 2023-2025 年平均市盈率分別為 74.8、53.5、39.5 倍,公司 8 月 1 日收盤價對應的 2023-2025 年 PE 分別為 74.2、51.6 和 37.9 倍,處于行業(yè)平均水平。
我們判斷,工業(yè)激光器上游激光芯片的國產替代是必然趨勢,公司作為全球激光芯片的領先者有望深度受益,同時公司布局光通信芯片亦有望打開新的增長空間,后續(xù)公司估值存在一定提升空間。
3.3 總結
公司作為國內的重要的激光芯片供應商,產品在工業(yè)激光、特殊和科研以及VCSEL 芯片等應用上實現了批量供貨,市場規(guī)模穩(wěn)定增長。
高功率單管系列方面,公司后續(xù)將持續(xù)受益于下游工業(yè)激光器規(guī)模的增長,以及在下游客戶中份額的提升;高功率巴條系列方面,隨著下游科研和特殊應用的需求規(guī)?;?,該業(yè)務有望快速成長;VCSEL 系列方面,后續(xù)成長動力來自激光雷達需求的放量及VCSEL 滲透率的提升。
我們預計公司 2023-2025 年 EPS 分別為 0.97 元、1.39 元和 1.90 元,對應 8 月 1 日收盤價的 PE 分別為 74.2、51.6 和 37.9。我們看好公司的后續(xù)發(fā)展。
四、風險提示
(1)下游需求增長不及預期。
未來或出現光纖激光器下游行業(yè)增長趨勢放緩導致對激光芯片需求減少,公司收入及利潤將 受到不利影響。
(2)產品價格下降的風險。
行業(yè)在國際企業(yè)和國內新進入者的雙重競爭下,公司面臨市場競爭加劇的風險,如競爭對手采用低價競爭策略,則可能對公司產品的銷售收入和利潤率產生一定影響。
(3)技術升級迭代風險。
半導體激光技術產品迭代加速、應用領域不斷拓展成為行業(yè)趨勢,若公司無法保持充足的研發(fā)投入,或關鍵技術上未能持續(xù)創(chuàng)新,則公司在市場競爭將處于劣勢,將出現份額降低的情況。
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