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激光芯片、光探测芯片、VCSEL、硅光全球格局及市场空间
发布时间:2022-09-25 02:41:00 来源:leyu乐鱼体育在线登录 作者:leyu乐鱼全站App下载

  原标题:激光芯片、光探测芯片、VCSEL、硅光芯片全球格局及市场空间深度分析

  光芯片是光电子领域核心元器件。光电子器件(国内简称光芯片)是全球半导体行业的一 个重要细分赛道,随着光电半导体产业的蓬勃发展,光芯片作为产业链上游核心元器件, 目前已经广泛应用于通信、工业、消费等众多领域。根据 Gartner 分类,光电子器件包括 CCD、CIS、LED、光子探测器、光耦合器、激光芯片等品类。光芯片作为光电子产业核心 元器件,按照是否发生光电信号转化,可分为有源光芯片、无源光芯片两类,有源光芯片 可进一步细分为发射芯片与接收芯片;无源光芯片主要包括光开关芯片、光分束器芯片等。本篇报告中我们重点讨论激光芯片、光子探测芯片等有源光芯片的产业发展趋势、市场空 间以及国产化机遇。

  全球光电子器件市场规模持续增长,2025 年市场规模有望突破 560 亿美元。光芯片涵盖工 业用高功率激光芯片、通信用高速率激光芯片、手机人脸识别用 VCSEL 等成熟应用,以及 车用激光雷达和硅光芯片等未来有望实现爆发性增长的新领域。我们认为在通信、工业等 领域的应用深化,以及在车载激光雷达等新兴领域的拓展,光芯片市场规模有望持续增长。根据 Gartner 数据,2021 年全球光芯片(含 CCD、CIS、LED、光子探测器、光耦合器、 激光芯片等)市场规模达 414 亿美元,预计 2025 年市场规模有望达 561 亿美元,对应期 间 CAGR=9%。

  光芯片细分品类多,行业覆盖领域广。除上文中的按照有源/无源分类,光芯片还可以按照 材料体系及制造工艺的不同,分为 InP、GaAs、硅基和薄膜铌酸锂四类,其中 InP 衬底主 要包括直接调制 DFB/电吸收调制 EML 芯片、探测器 PIN/APD 芯片、放大器芯片、调制器 芯片等,GaAs 衬底包括高功率激光芯片、VCSEL 芯片等,硅基衬底包括 PLC、AWG、调 制器、光开关芯片等,LiNbO3 包括调制器芯片等。

  光芯片目前已广泛应用于通信、工业、消费、照明等领域,下游市场不断拓展。例如在光 通信领域,光芯片是光模块光发射组件、光接收组件的核心元器件,分别实现了电信号向 光信号、光信号向电信号的转化,决定着光模块的传输速率;工业领域中,光芯片同热沉、 光束整形器件等组成了光纤激光器、固体激光器的泵浦源,为激光器内的工作介质实现粒 子数反转提供能源来源;消费领域中,光芯片已广泛用于 3D 传感(手机、汽车)等场景, 以车载激光雷达为例,光芯片是发射端、接收端核心元件,决定着激光雷达的探测距离、 分辨率等多个关键性能;照明领域方面,具体产品形态主要为 LED 等。

  光模块、激光器、激光雷达等中下游环节国产化顺利,带动上游光芯片国产替代进程

  光模块、光纤激光器、激光雷达等产业链中下游环节国产化进展顺利。目前我国光模块、 光纤激光器、激光雷达等下游细分领域已具备较强竞争实力,推动相关领域国产化进展持 续迈进。光模块方面,根据 Lightcounting 于 2022 年 5 月发布的统计数据,2021 年全球前十大光模 块厂商,中国厂商占据六席,分别为旭创(与 II-VI 并列第一)、华为海思(第三)、海信宽 带(第五)、光迅科技(第六)、华工正源(第八)及新易盛(第九);相比于 2010 年全球 前十大厂商主要为海外厂商,国内仅 WTD(武汉电信器件有限公司,2012 年与光迅科技 合并)一家公司入围,体现出十年以来国产光模块厂商竞争实力及市场地位的快速提升;

  光纤激光器方面,根据由中国科学院武汉文献情报中心牵头编写的《2022 中国激光产业发 展报告》,国内市场前三大光纤激光器厂商中,IPG 市场份额由 2018 年的 49.0%下降至 2021 年的 28.1%,而锐科激光、创鑫激光市场份额由 2018 年的 17.3%/8.9%分别上升至 2021 年的 27.3%/18.3%,此外杰普特、飞博激光、GW 光惠、大族光子、热刺激光、凯普林等 国产品牌市场份额也进入前列,国产替代步伐持续迈进;

  激光雷达方面,国内完善的汽车上游零部件/光通信产业链为激光雷达产业快速发展奠定基 础。根据 Yole 发布的《2021 年汽车与工业领域激光雷达应用报告》,截至 2021 年 9 月, 在全球公开的 29 个设计中标(design win)中,中国厂商共有 7 项激光雷达设计方案,其 中速腾聚创、览沃科技、华为和禾赛科技分别为 3/2/1/1 项,合计占全球方案总数的 23%, 是全球激光雷达市场重要参与者。

  在中下游的激光器及相关设备国产化进展持续推进背景下,光芯片作为上游核心元器件是 我国光电子领域国产化下一阶段亟需突破的重点环节。从国产化进展来看,当前我国高功 率激光芯片、部分高速率激光芯片(10G、25G 等)等已处于国产化加速突破阶段;而光 探测芯片、25G 以上高速率激光芯片仍处于进口替代早期阶段,未来国产化提升空间广阔。

  光芯片工艺流程主要包括芯片设计、外延生长、晶圆制造等环节,头部厂商多采用 IDM 生 产模式。相比于大规模集成电路已形成高度的产业链分工,光芯片行业尚未形成成熟的设 计-代工-封测产业链。海外头部光芯片厂商如 II-IV、Lumentum 等多采用 IDM(Integrated Device Manufacture,垂直整合制造)模式,主要系光电子器件遵循特色工艺,相比以线宽 为基准的逻辑工艺,特色工艺的竞争能力更加综合,包括工艺、产品、服务、平台等多个 维度。光芯片技术门槛高、产品线难以标准化,厂商采用 IDM 模式可以拥有单独生产光芯 片的能力,实现生产环节协同优化,满足客户多样化需求。

  IDM 厂商具有较强的横向产品扩张能力。各类有源、无源芯片核心工艺均包括外延生长、 光刻、刻蚀、镀膜等环节,根据长光华芯《4 月 28 日投资者关系活动记录表》,三五族化合 物半导体的光电子芯片领域中约 70%的设备和工艺具备互通性,因此 IDM 模式下公司更容 易依托自身工艺平台进行产品的横向拓展。以长光华芯为例,公司依托在高功率半导体激 光芯片的研发、技术及产业化的“支点”优势,横向扩展至 VCSEL 芯片及光通信芯片等 领域,提升公司综合服务能力。

  光芯片上游材料、设备:国产化替代全面推进,设备基本实现自主可控。光芯片产业链上 游为材料及生产设备。材料方面主要为三五族化合物半导体衬底,国内科研机构、企业等 积极推进衬底国产化替代;设备方面主要包括 MOCVD 设备、光刻机、刻蚀机、溅射镀膜 机等,与数字 IC 先进制程相比,光芯片并不依赖最先进半导体工艺制程的设备,目前已基 本可实现国产化自主可控。

  II-VI、Lumentum 等厂商市场布局全面,通信、工业、消费、国防等全面布局。根据我们 的梳理,II-VI、Lumentum 等海外领先的光芯片/光器件厂商布局的市场领域较为全面,其 中 Lumentum 公司 2021 财年营收为 17.4 亿美元,同比增长 3.8%;业务结构方面,电信& 数通产品、工业&消费产品、激光器产品营收占比分别为 61%、32%、7%。II-VI 公司方面, 2021 财年营收为 31.1 亿美元,同比增长 30.5%;业务结构方面,总体可分为光子解决方 案和化合物半导体两大板块,其中化合物半导体业务所切入的下游领域中,消费电子市场、 工业市场营收贡献均约为 26%,其次分别为国防(19%)、通信(13%)、其他(包含医疗、 汽车电子等,约占 17%)。可以看到海外光芯片/光器件厂商所切入的下游市场中,通信、 工业、消费、国防等领域均实现了较为全面的布局。

  国内光芯片厂商市场布局相对单一,未来发展有望对标海外厂商,横向拓展空间广。国内 厂商方面,以长光华芯为例,除营收体量尚小的 VCSEL 业务以外,1H21 公司所布局的下 游市场包括:工业(营收占比 77%)、科研及国防(21%)、医美(1%),可以看出公司目 前下游市场尚以工业/国防等高功率应用场景为主。我们认为未来国内高功率激光芯片领先 厂商有望对标 II-VI、Lumentum 等海外厂商,业务布局横向扩展至光通信、消费等领域, 一方面由于通信等下游市场需求广阔(根据 Laser Focus World,2020 年全球激光器下游 市场中,通信与光存储市场占比 24.35%,为激光器应用第二大市场),光芯片厂商可通过 横向拓展打开成长天花板;另一方面,光通信、VCSEL 等芯片制造工艺与高功率半导体激 光芯片工艺复用程度较高,厂商基于自身技术积累有望顺利切入。

  II-VI 公司成立于 1971 年,于 1987 年登陆纳斯达克上市。II-VI 公司发展初期业务聚焦于碲 化镉等 II-VI 族化学元素相关材料,用于二氧化碳激光器中的核心光学元器件等。步入 20 世纪 90 年代后,II-VI 开始尝试通过外延并购的方式实现业务领域的扩张,早期具有里程碑 意义的收购包括 2000 年 II-VI 收购 Laser Power Optics 公司,强化了自身在红外光学领域 的竞争地位;以及 2010 年收购高意(Photop),该收购开启了 II-VI 公司进军光通信市场的 帷幕。近年来 II-VI 公司的重要收购包括 2018 年收购全球光通信领域头部公司 Finisar,以 及 2022 年收购全球激光器及激光设备领先企业 Coherent 等。下文中我们重点对 2010 年 后(即收购高意后)II-VI 公司发展历程进行复盘,分析各阶段其业绩变化背后的驱动因素 及股价表现。

  2010 年 1 月~2011 年 5 月:期间股价最大涨幅达 131%,主要系期间公司业绩取得较快成 长的驱动。公司营收由 FY2010(截至 2010 年 6 月 30 日的前 12 个月)的 3.45 亿美元增 长至 FY2011 的 5.03 亿美元,同比增速为 46%,公司的多业务部门营收均实现较快增长;净利润由 FY2010 的 0.39 亿美元增长至 FY2011 的 0.83 亿美元,同比增速为 114%,净利 润的增长一方面系公司营收规模的提升,另一方面系合并 Photop 提高了公司利润率水平。

  2011 年 5 月~2014 年 10 月:期间股价最大跌幅达 60%,主要系期间公司业绩承压。公司 营收由 FY2012的 5.03亿美元增长至 FY2014的 6.83亿美元,对应期间 CAGR为 13.05%, 增长主要系公司并购 Laser Enterprise、Network Solutions 等带来的增长及光子学业务受益 于全球通信市场需求扩张等因素的拉动;净利润由 FY2012 的 0.60 亿美元持续下滑至 FY2014 的 0.38 亿美元,主要系光伏市场及中国冶金市场需求疲软使硒、碲价格下跌,导 致公司毛利率下降,公司毛利率由 FY2011 年的 41.2%下降至 FY2014 的 33.2%;另一方 面并购带来的交易费用也导致业绩承压。为了减缓硒、碲价格持续下跌对公司造成净利润 持续下滑的影响,公司于 FY2013 停止碲的产线以及对硒进行减产,并且通过收购 Laser Enterprise 和 Network Solutions 等公司,以进一步切入光通信赛道。

  2014 年 10 月~2018 年 1 月:期间股价最大涨幅达 375%,主要系期间公司业绩复苏,且 在此阶段公司增长动能实现向光通信业务的转变。公司营收由 FY2015 的 7.42 亿美元增长 至 FY2018 的 11.59 亿美元,对应期间 CAGR 为 16.02%,其中 FY2015 营收的增长主要 系激光解决方案业务(工业市场)的增长的驱动,而自 FY2016 起激光解决方案业务出现 放缓,光子学业务快速成长受益于中国宽带网络建设、全球数据中心市场需求扩张等因素, II-VI 公司的增长动能实现由工业市场向光通信市场的切换;公司净利润由 FY2015 的 0.66 亿美元增长至 FY2018 的 0.88 亿美元,对应期间 CAGR 为 10.06%,净利润的增长一方面 系公司营收的提升,另一方面在并购业务产生的协调效应下产品组合利润率提升等因素推 动下,公司毛利率由 FY2015 年的 36.6%提升至 FY2018 的 39.9%。

  2018 年 1 月~2020 年 3 月:期间股价最大跌幅达 49%,市场主要担忧:1)公司通信领域 业务增长放缓;2)中美贸易摩擦背景下,公司在中国市场业务或受阻;3)公司 VCSEL 业务发展不及预期。期间公司营收由 FY2018 的 11.59 亿美元增长至 FY2020 的 23.58 亿 美元,对应期间 CAGR 为 42.65%,增长主要系收购 Finisar 带来营收的增长。FY2018~ FY2020 净利润分别为 0.88/1.08/-0.67 亿美元,FY2020 年净利润为负主要系受收购 Finisar 产生的收购费用所影响,毛利率也因此降低,由 FY2018 年的 39.9%降低至 FY2020 的 34.4%。公司业绩该阶段进入调整期,期间通过收购 Finisar 以强化在光通信领域竞争实力。

  2020 年 3 月~2021 年 2 月:期间股价最大涨幅达 344%,公司营收由 FY2020 的 23.58 亿 美元增长至 FY2021 的 31.06 亿美元,同比增速达 31.72%,增长主要系化合物半导体业务 中 3D 传感业务快速增长以及光子解决方案业务受益于 Finiasr 并表等因素影响,公司在通 信、消费电子、生命科学等终端市场的收入大幅度增长,通信市场光通信产品收入增长 30%, 3D 传感产品的强烈需求推动消费电子产品收入增长 119%,生命科学市场收入增长 65%;FY2021 净利润达 2.98 亿美元,同比扭亏为盈,一方面系公司营收的提升,另一方面是上 年因收购 Finisar 增加了大量的收购费用而导致毛利率水平较低,该年度毛利率显著回升, 公司毛利率由 FY2020 年的 34.4%回升至 39.2%。

  2021 年 2 月至今:期间股价最大跌幅达 53%,主要系供应链影响拖累公司业绩。根据 FY3Q22 财报显示,公司营收由 FY2021M9 的 22.98 亿美元增长至 FY2022M9 的 24.30 亿 美元,同比增速达 6%,增速较为平缓,增速平缓主要系受疫情及供应链影响,公司表示因 供应链短缺对 FY3Q22 营收的负面影响达 0.65 亿美元,预计下一季度供应链带来的负面影 响将提升至 1 亿美元;FY2022M9 净利润实现小幅度下降主要系公司研发费用及合并所耗 费的交易费用的上升。

  高功率半导体激光芯片作为光纤/固体激光器泵浦源的核心能量来源,是决定激光器性能及 成本的核心元器件。展望行业未来发展趋势,我们判断: 1) 随着激光器行业降本的持续推进,以及激光焊接、清洗、熔覆等新兴需求的涌现,我们 认为激光器行业渗透率提升空间依旧广阔,有望带动上游半导体激光芯片市场规模持续 增长。我们测算国内激光芯片(除光通信)市场规模有望由 2021 年的 9 亿元增长至 2023 年的 17 亿元,对应 2021~2023 年 CAGR 为 33.3%; 2) 在下游激光器厂商降本诉求推动下,激光芯片向更高功率快速迭代,或带动行业门槛持 续提升,头部厂商盈利能力预计维持高位; 3) 在光纤激光器行业国产替代持续推进,以及供应链安全诉求背景下,预计将进一步拉动 国产激光芯片需求。

  随着长光华芯等高功率激光芯片领域头部国产厂商技术的持续突破,技术实力已达到全球 领先水平;客户方面,长光华芯等公司已切入锐科激光、创鑫激光等头部光纤激光器厂商, 推动对 Osram、II-VI、Lumentum 等海外厂商进口替代的步伐。未来随着国产更高功率产 品的导入以及新建产能的落地,有望加速国产份额提升,我们预计国产厂商份额有望由 2020 年的 21%提升至 2025 年的 80%。

  高功率半导体激光芯片:激光器泵浦源核心上游。高功率半导体激光器芯片可用于制造光 纤激光器和固体激光器泵浦源,其工作原理是通过对激光工作物质的激励和抽运激活粒子 到高能级,从而实现粒子数反转。半导体激光泵浦源主要由 COS 芯片(激光芯片、热沉等)、 壳体及其他材料组成,根据《激光制造商情》(2020 年 08 月刊 130 期),泵浦源成本可占 光纤激光器总成本比例的 50%以上。

  光纤激光器厂商降本诉求推动下,高功率半导体激光芯片输出功率持续提升。伴随光纤激 光器的国产替代加速与激烈市场竞争,激光器价格呈逐年下降趋势。根据《2020 中国激光 产业发展报告》,以 6kw 激光器为例,2017 年国产及进口的平均价格分别为 75~120、 120~180 万元,而 2019 年国产及进口的平均价格分别下降至 30~40、55~65 万元。通过 提高单管芯片功率,可以显著减少芯片及配套器件的使用,降低泵源用的光学材料成本和 结构成本。根据创鑫激光招股书,2017 年创鑫突破 12W 单管芯片泵源,使声光调 Q 脉冲 光纤激光器自制泵源单位成本同比下降 42.43%,2018 年公司研发 18W 芯片泵源,进一步 使泵源单位成本同比下降 12.50%。

  激光芯片厂商通过持续提升产品输出功率巩固竞争实力。以国产高功率半导体激光芯片厂 商长光华芯产品发展历程来看,长光华芯成立于 2012 年,成立之初研发出 13W 以上高亮 度单管芯片;2019 年推出 15W 单管芯片,2020 年推出 18W、25W 单管芯片,2021 年实 现 30W 单管芯片量产,产品向更高功率段持续快速迭代。

  市场空间:2023 年国内激光芯片(除光通信)市场规模有望达 17 亿元

  我们测算至 2023 年,国内激光芯片(除光通信)市场规模有望由 2021 年的 8.9 亿元增长 至 17.3 亿元,对应期间 CAGR 为 33.3%。我们基于如下假设:

  2) 根据长光华芯招股书,截至 2021 年底公司单管芯片电光转换效率达 60%~65%,产品 技术水平与国外先进水平同步,我们保守估计 2021~2023 年国内光纤激光器电光转 换效率保持 60%不变。根据创鑫激光招股书,公司合束器产品耦合输出总体合束效率 超过 98%,耦合效率达国内先进水平,我们假设激光芯片耦合输出效率 2021~2023 年保持稳定,维持在 98%;

  3) 激光芯片单瓦价格方面,根据长光华芯招股书,公司 2020 年及 1H21 单管芯片单价分 别为 18.95/14.1 元,单管芯片平均功率分别为 15W/18W,即 2020/2021 年单瓦价格 分别为 1.26/0.78 元(2021 年以 1H21 价格为代表),对应的 2021 年同比降幅为 38%。未来来看,我们认为中游激光器厂商基于降本角度的考虑,以及在高功率半导体激光芯 片规模化量产、技术突破下单瓦价格预计保持下降趋势;降幅方面,我们认为经历近 年国内激光芯片价格的快速下行,以及随着激光芯片向更高功率发展背景下,行业出 货结构或向更高价值量产品倾斜,我们预计 2022~2023 年激光芯片单瓦价格降幅或 较 2021 年趋缓,假设分别同比下降 20%/15%;

  4) 根据 Laser Focus World 数据,2020 年工业用激光器占比、非工业用激光器占比(除 光通信)分别为 39%、36%。工业用激光器方面,我们认为行业市场规模有望在激光 焊接、激光清洗等新兴应用快速发展下保持稳健增长,预计 2021~2023 年国内工业 用激光器占比分别为 40%/41%/42%。非工业用激光器方面,我们假设 2021~2023 年占比保持稳定,分别为 37%/36%/35%;

  基于以上假设,我们测算 2021~2023 年国内激光芯片(除光通信)市场规模分别为 8.9/12.3/17.3 亿元,对应期间 CAGR 为 33.3%。

  2020 年国产高功率激光芯片份额占比超 20%。高功率半导体激光芯片方面,美国和欧洲起 步较早,技术上具备领先优势,传统国际巨头包括 II-VI、Lumentum、ams Osram、IPG 等(其中 IPG 主要为自用);国内半导体激光芯片行业随着技术的不断突破,处于快速发展 期,主要厂商包括长光华芯、武汉锐晶、度亘激光、华光光电、深圳瑞波等。根据长光华 芯招股书测算,2020 年长光华芯、武汉锐晶占国内高功率半导体激光芯片市场份额分别达 13.4%/7.4%,国产率近 21%。我们认为未来在长光华芯、武汉锐晶等公司持续开拓下,半 导体激光芯片国产化进程有望持续迈进。

  高速率激光芯片作为光模块发射端核心元器件,很大程度上决定了光模块的传输速率。展望高速率激光芯片行业未来,我们判断:

  1) 行业出货结构向 25G 及以上速率芯片进一步倾斜。在数通以及电信市场需求的拉动下, 我们测算全球高速率激光芯片市场规模将由 2021 年的 11 亿美元提升至 2025 年的 19 亿美元,对应期间 CAGR 为 14%;其中 25G 及以上速率芯片市场规模预计由 2021 年 的 8 亿美元提升至 2025 年的 17 亿美元,对应期间 CAGR 为 20%,出货金额的占比有 望由 2021 年的 73%提升至 2025 年的 90%,有望实现超越行业的增长,我们认为驱动 因素主要系全球移动通信、数据中心等领域通信系统向更快传输速率升级背景下,更高 速率的激光芯片需求有望快速释放。

  2) 2.5G、10G 芯片部分市场已实现进口替代,未来国产厂商有望突破 25G 核心市场。2.5G 及以下光芯片方面,我国已基本实现国产化;在 10G 芯片方面,源杰科技等国产厂商 已在部分细分市场取得领先的份额,但部分较高技术门槛市场仍依赖进口。25G 及以 上市场为我国国产化薄弱环节,根据 ICC 统计,25G 光芯片的国产化率约 20%,但 25G 以上光芯片的国产化率仍较低约 5%。我国厂商在应用于 5G 基站前传光模块的 25G DFB 激光器芯片有所突破,数据中心市场光模块企业开始逐步使用国产厂商的 25G DFB 激光器芯片。

  高速率激光芯片:光通信系统发射端核心上游元器件,为系统带宽的决定因素之一。根据 源杰科技招股书,光通信系统中的光芯片包括激光器芯片与探测器芯片,在光通信的产业 链中,光芯片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。光通信系统传输信号过程中,发射端通过激光器芯片进行电光转换,将电信号转 换为光信号,经过光纤传输至接收端,接收端通过探测器芯片进行光电转换,将光信号转 换为电信号。本章中我们重点讨论发射端中的高速率激光芯片,作为实现电信号转换为光 信号的核心上游元件,高速率激光芯片是决定信息传输速度和网络可靠性的关键元件之一。

  行业未来有望向更高调制速率发展。调制速率是衡量高速率激光芯片性能的核心指标之一, 其指的是信号被调制以后在单位时间内的变化,即单位时间内载波参数变化的次数,它是 对符号传输速率的一种度量。光芯片的调制速率较大程度上决定了光模块向高速率演进的 速度。按照调制速率的不同,高速率激光芯片可分为 2.5G、10G、25G 及以上各速率光芯 片,光芯片调制速率越高,对应的光模块单位时间传输信号量越大。随着更高速率光模块 的持续发展,预计将带动更高速率激光芯片需求的释放。

  定量测算:2025 年全球高速率激光芯片市场规模有望突破 19.37 亿美元

  我们基于源杰科技于 2022 年 5 月 7 日发布的第一轮审核问询函回复中的测算,得到 2021 年全球高速率激光芯片市场规模为 11.38 亿美元,预计至 2025 年将增长至 19.37 亿美元, 对应 2022~2025 年 CAGR 为 14.22%。具体假设如下:

  根据 LightCounting 数据:5) 2021 年全球 2.5G 及以下光模块市场规模约 5.58 亿美元,其中数据中心市场/接入网 市场(包含光纤接入和 4G/5G 移动通信网络)分别约 1.24 /4.34 亿美元;10G 光模块 市场规模约 14.40 亿美元,其中数据中心市场/接入网市场分别约 6.00/8.41 亿美元;25G 及以上速率光模块市场规模约 67.22 亿美元,其中数据中心市场/接入网市场分别 约 41.71/25.51 亿美元。6) 预测至 2025 年,全球 2.5G 及以下光模块市场规模约 0.46 亿美元,其中数据中心市 场/接入网市场分别约 0.41/0.05 亿美元;10G 光模块市场规模约 11.90 亿美元,其中 数据中心市场/接入网市场分别约 2.66/9.24 亿美元;25G 及以上速率光模块市场规模 约 140.11 亿美元,其中数据中心市场/接入网市场分别约 86.03/54.08 亿美元。

  根据源杰科技回复意见中的数据:7) 2.5G 光芯片、10G 光芯片、25G 及以上光芯片对应的光模块毛利率分别为 25%、25% 和 30%;8) 直接材料占光模块成本比例为 80%;9) 光芯片(含发射芯片+探测芯片)及组件占数据中心光模块材料比例为 50%,光芯片 (含发射芯片+探测芯片)及组件占接入网光模块材料比例为 85%;10) 光芯片(含发射芯片+探测芯片)占光芯片及组件材料比例为 70%。

  竞争格局:部分 2.5G/10G 市场已实现国产化,25G 市场进口替代空间广阔

  部分 2.5G/10G 市场已实现国产化,25G 市场进口替代空间广阔。海外光通信企业凭借先 发优势积累核心技术及生产经验,逐步实现产业闭环建立起较高的行业壁垒。国内方面, 近年来伴随相关产业政策的扶持以及企业加大创新投入,逐渐涌现出源杰科技、云岭光电、 武汉敏芯等一批优秀光芯片国产企业。当前 2.5G/10G 激光芯片已实现国产化突破,25G 及以上高速率光芯片国产化率仍多依赖进口,未来伴随国产厂商技术的进一步提升,对高 速率光芯片的进口替代有望持续推进。2.5G 及以下产品已实现国产化。2.5G 及以下速率光芯片方面,我国光芯片企业已基本掌握 核心技术,2.5G 光芯片市场已基本实现国产化。根据 ICC 统计,2021 年全球 2.5G 及以下 DFB/FP 激光器芯片市场中,国产厂商占比较高,其中,占比超过 10%的较为领先的厂商 包括武汉敏芯(份额为 17%)、中科光芯(份额为 17%)、光隆科技(份额为 13%)、光安 伦(份额为 11%)。

  25G 及以上速率产品进口替代空间广阔。25G 及以上光芯片包括 25G、50G、100G 激光 器及探测器芯片。随着 5G 建设推进,我国光芯片厂商在应用于 5G 基站前传光模块的 25G DFB 激光器芯片有所突破,数据中心市场光模块企业开始逐步使用国产厂商的 25G DFB 激光器芯片,根据 ICC 统计,25G 光芯片的国产化率约 20%,但 25G 以上光芯片的国产 化率仅为 5%。

  车载激光雷达有望为光探测芯片行业带来新的发展机遇。目前光探测芯片已广泛应用于手 机、光通信、智能家电(扫地机器人等)等场景,随着车载激光雷达产业的快速发展,我 们认为光探测芯片作为激光雷达接收端核心元器件,有望迎来新的发展机遇。从技术方案 来看,SPAD/SiPM 相比 APD 具有更强的探测灵敏度(倍增能力),同时 SiPM 为阵列形式 更易于与阵列光源相匹配,且更易集成 CMOS 工艺降低成本,故 SPAD/SiPM 有望是激光 雷达接收端芯片的未来之选。衬底材料方面,出于成本优势及技术成熟度考量,硅基材料 在目前及未来一段时间内引领市场。

  光电探测器主要实现光信号向电信号转换,光探测芯片是其中核心。光电探测器能够检测 光信号并完成光信号向电信号的转换,具体而言,光通信系统传输信号时,发射端通过激 光器芯片进行电光转换,经过光纤传输至接收端,接收端通过探测器芯片进行光电转换, 将光信号转换为电信号。光探测芯片是光电探测器内部的核心元器件,因器件结构的不同, 使得由其构成的探测器在应用领域上有所区别。光电探测器广泛应用于军用与民用领域,我们重点关注光通信和激光雷达应用。光电探测 器在军用以及民用领域均有广泛用途,可以应用在光通信、自动驾驶(激光雷达)、消费电 子、医疗器械、物联网、检验检测、安防等领域。本篇报告中我们主要讨论其在光通信和 车载激光雷达等民用领域中的应用。根据 2022 年维科网及前瞻产业研究数据,光器件在光 模块中成本占比 73%,而在光器件中,光接收次模块 ROSA(以探测芯片为主)成本占比 32%。根据 2022 年 Icbank 半导体行业观察数据,光探测芯片在激光雷达的成本中占 20%~30%。

  光探测芯片可分为 PIN、APD、SPAD、SiPM 四类。依据器件结构方案可以将光探测芯片 分为 PIN-PD 光电二极管、APD 雪崩二极管、SPAD 单光子雪崩二极管以及 SiPM(或称 MPPC,滨松根据其原理命名)硅光电倍增管等。PIN、APD 工作在线性模式下,偏置电压 低于雪崩电压,对入射光电子起到线性放大作用,增益能力较低;SPAD、SiPM(SPAD 的一种阵列衍生)工作在盖革模式下,该模式偏置电压高于雪崩电压,增益能力高,单个 光子吸收即可使探测器输出电流达到饱和。

  1)光通信领域:APD 较 PIN 应用更广泛,SPAD 不适用 。主流方案是 APD 与 PIN,APD 使用更广泛。PIN 方案只能实现光电转换功能,没有倍增能 力,输出光电流较弱,因此对环境要求高,仅适用于低灵敏度、中短距离的场景。APD 除 了可以实现光电转换功能外,还具有一定的倍增能力,以及更高的灵敏度、更好的环境适 配性等,作为代价 APD 在成本上比 PIN 更高。对于多数场景来说是比 PIN 更可靠的方案, 因为广泛应用于光通信领域。

  2)激光雷达领域:APD 是现行成熟方案,SPAD/SiPM 是未来发展趋势 。APD 目前应用最广泛,而 SPAD 和 SiPM 是未来之选。对于激光雷达领域,APD 也是目前 应用最广泛的探测芯片方案,因其具备 10-100 倍的增益能力,能在低光强环境下完成有效 探测。激光雷达未来会更倾向于 SPAD/SiPM(SiPM 本质上是 SPAD 的阵列形式),原因是:SPAD/SiPM 相对 APD 具备两大优势:1)SPAD/SiPM 是工作在盖革模式下的雪崩二极管, 理论上的增益能力是 APD 的 100 万倍以上,可在更低的光强环境下完成探测任务;2)SiPM 是多个 SPAD 的阵列形式,与未来的阵列式光源契合,并可获得更高的可探测范围,也更 易集成 CMOS 工艺。国外知名激光雷达厂商 Ouster、ibeo、Opsys 等均已在布局 VCSEL+SPAD 方案的激光雷达,预计将于未来三年内陆续推出。

  全球光探测芯片市场规模 45.6 亿美元,APD 市场 CR3 为 45%。根据 Gartner 数据及预测, 2021 年全球光探测芯片市场规模为 45.6 亿美元,基于光电探测器在光通信、视频成像、激 光雷达、医学探测领域的广泛应用前景,预计 2022E-2025E全球光探测芯片市场保持 10.0% 的年均复合增速,至 2025 年市场规模达 66.7 亿美元。APD 作为目前主流技术方案,根据 QYResearch 数据,2020 年,First-sensor、滨松和 Kyosemi 为市场份额前三名,CR3 达 到 45%,市场较为集中,但新晋企业也能占据一定的份额。

  全球 SiPM 市场集中度较高。根据 QYResearch 数据,全球 SiPM 市场主要集中于头部企 业,2020 年以安森美、滨松、博通为首的头部厂商合计市占率达到 83%,SiPM 产品技术 难度大,进入门槛高,且业内收购事件频繁,新进入者较难立足。

  光探测芯片整体国产化率低系生产体系的不完整、不稳定。国内厂商在光探测芯片领域的 市占率较低,根本在于没有完整、稳定的生产加工体系。根据中国电子元件行业协会发布 的《中国光电子器件产业技术发展路线 年)》以及电子工程世界研究,我国 SPAD 等光芯片发展高度依赖生产工艺及封装测试。比如目前在 SPAD 领域做的较好的安 森美拥有大批量封装测试经验(并外延收购 SPAD 厂商)、CIS/CCD 玩家佳能、索尼(拥 有完善的生产体系)。然而,我国厂商生产工艺较不成熟,且缺少本土优质代工平台,因而 在芯片流片加工上严重依赖如美国、新加坡、德国等国家的代工厂,加之熟悉相关工艺的 技术人员稀缺,造成关键技术发展缓慢、芯片研发周期较长、效率较低等,因而与海外技 术存在差距。

  海外巨头产品成熟布局全面,已在下游广泛应用。海外方面,滨松、First Sensor、博通等 厂家布局全面,实现从 PD、APD 到 SPAD/SiPM 的光探测芯片产品全覆盖,滨松已在积极 转移战略重心,自 APD 向 SPAD/SiPM 的转化。此外安森美、Lumentum、II-VI、Kyosemi、 索尼、佳能、Excelitas 等企业也在各自涉猎领域实力出众,引领行业发展。

  国内公司规划分明,APD 厂商相对成熟,创新性企业重点布局 SPAD/SiPM

  国产替代方兴未艾,创企重点布局 SPAD/SiPM。国内目前参与厂商较散,产品体系丰富度、 成熟度低,厂商对于探测芯片方案的选择较为分明,以光迅科技、光森电子、三安光电为 首的公司选择传统成熟的 PIN-PD、APD 领域,产品较多运用于光通信产业链中;以芯视 界、灵明光子、阜时科技为首的一众创企较多选择布局未来方向的 SPAD/SiPM,国产 SPAD/SiPM 探测器正陆续应用于消费电子、激光雷达、AR/VR、医疗等领域。

  VCSEL 基于量产成本低、波长稳定等优势,随着 VCSEL 功率密度等性能持续提升,有望 成为半固态/固态激光雷达发射端核心元器件。展望 VCSEL 芯片行业未来发展趋势,我们 判断:1)需求端有望伴随全球车载激光雷达出货量快速提升而释放。我们测算国内激光雷 达用 VCSEL 芯片市场规模有望由 2022 年的 0.26 亿元增长至 2025 年的 10.14 亿元,对应 2023~2025年CAGR为238.3%;2)目前海外龙头 Lumentum、II-IV 占据市场主要份额(2020 年合计占比 80%),而长光华芯等头部国内厂商有望在技术不断成熟、客户认证推进等背景 下加速进口替代步伐。

  车载激光雷达有望催生 VCSEL 行业新机遇。相较 LED 和 EEL 等其他光源,VCSEL 激光 器具有许多优势,例如量产成本低(晶圆级工艺)、波长稳定性高(温漂小)、易于二维集 成、低阈值电流、可高频调制、没有腔面阈值损伤等。根据 Yole《VCSEL 市场及技术趋势 报告》,自 2017 年苹果在 iPhoneX 中引入 3D 传感功能后,VCSEL 在消费电子领域快速发 展,主要应用领域逐渐由 850nm 器件的高速数据通信应用转向 940nm 器件的 3D 传感应用。近年来伴随汽车“智能化“进程推进,车载激光雷达市场呈快速增长,VCSEL 有望迎来第 二个大规模应用机遇。2021 年禾赛科技发布首个 VCSEL 车规级长距半固态激光雷达。近年来伴随技术的发展, VCSEL光源的功率密度和亮度实现了大幅提高,为其在车载激光雷达领域的应用提供可能, 2021 年禾赛科技和 Lumentum 合作发布业界首个基于 VCSEL 打造的车规级长距半固态激 光雷达 AT128,其中每台 AT128 包含 128 个 VCSEL 阵列,在 10%反射率情况下探测距离 可达 200 米。我们认为未来在低成本、高效率等优势推动下,VCSEL 有望激光雷达领域获 得更大的应用市场。

  市场空间:2025 年国内激光雷达用 VCSEL 芯片市场有望达 10.14 亿元

  根据我们于 2022 年 7 月 14 日发布的《长光华芯:光耀中国芯,激光芯片国产化领军者》中 的测算,2022 年国内激光雷达用 VCSEL 芯片市场规模有望达 0.26 亿元,预计至 2025 年达 到 10.14 亿元,对应 2023~2025 年 CAGR 为 238.3%。

  多结 VCSEL 技术发展推动 VCSEL 在车载激光雷达领域的应用。车载激光雷达应用要求 VCSEL 需具有较高的功率密度以实现长距离探测,目前常用的提升功率密度的办法为多结 VCSEL 技术。多结 VCSEL 技术在结构上通过周期性垂直地将几个 PN 结叠在一起,实现了 更高的光学效率、更高的功率密度和更高的斜率效率,有效降低器件的热负荷和封装尺寸。2022年4月VCSEL巨头Lumentum发布五结/六结VCSEL,最高功率密度超过1400W/mm2, 国内方面纵慧芯光、长光华芯等公司均已实现五结 VCSEL 产品突破。

  从各公司公开资料来看,EEL 方面,欧司朗产品最高功率密度接近 60000W/mm2;VCSEL 芯片方面,海外厂商 Lumentum 2022 年 4 月发布 M51-100 产品最高功率密度超过 1400W/mm2,国内厂商长光华芯的《投资者关系活动记录表(5 月)》显示公司 VCSEL 功率 密度已达 1200W/mm2。伴随 VCSEL 供应商不断改进多结 VCSEL 技术,VCSEL 亮度有望 继续缩小与 EEL 的差距,依靠其低成本优势获取广泛市场。

  国内厂商研发与制造水平与国际领先水平尚有一定差距,国产化替代进程有望持续推进。目 前,海外龙头 Lumentum、II-IV 凭借技术优势主导芯片市场,根据 Yole 数据,Lumentum、 II-IV 两家公司 2019、2020 年市场份额合计占比分别为 67.7%和 79.6%。在生产模式上, Lumentum 将外延环节外包,II-VI 自产外延片。国内传感应用类 VCSEL 企业主要包括长光 华芯、纵慧芯光、睿熙科技、博升光电、柠檬光子、瑞识科技等,多为创业型企业,其中长 光华芯等头部厂商采用 IDM 模式,打造核心竞争力。

  VCSEL 产业链主要由结构设计、外延生长、晶圆制造、封装测试四个环节组成,产业链高度 细分、专业化程度高、拥有较高的技术门槛。相较边发射激光器在光刻、镀膜等环节的核心 工艺门槛,VCSEL 的多层外延结构对外延环节的技术要求很高。目前海外厂商在产业链各 环节占据主导地位,国内厂商不断跟进。

  硅光芯片具有高集成度、低成本、高速光运输的特点,在光子集成化背景下发展前景广阔。硅光芯片下游应用场景丰富,主要可以分为三大应用领域:连接(用于数据中心和电信领 域的光通信连接)、传感(用于环境测量或识别,如激光雷达)和计算(用于新一代计算的 量子光学),目前硅光芯片多用于光通信领域,未来有望在 FMCW 激光雷达、光子计算等 领域进一步延拓。硅光产业链方面,目前海外厂商占主导地位,国内厂商仍处于持续跟进 的阶段,我国在硅光器件研究方面与国际先进国家同时起步,研究水平也相当,但在硅光 芯片产业化发展和产业链方面,国内厂商与海外头部厂商仍有较大差距。

  光子集成大势所趋,硅光芯片发展前景广阔。光子芯片根据基材的不同,大致可分为两类:一种是在以 InP 为代表的“有源材料”上集成制作元件的光芯片;另一种则是在以硅为代 表的“无源材料”上制作的,即硅光芯片。硅光是以硅光子学为基础的低成本、高速的光 通信技术,利用基于硅材料的 CMOS 微电子工艺实现光子器件的集成制备,融合了 CMOS 技术的超大规模逻辑、超高精度制造的特性以及光子技术超高速率、超低功耗的优势,把 原本分离器件众多的光、电元件缩小集成到至一个独立微芯片中,实现高集成度、低成本、 高速光传输。与分立器件光模块相比,硅光子器件无需 ROSA 或 TOSA 封装,集成度更高, 更加适应未来高速流量传输处理需要,与此同时更紧密的集成方式降低了光模块的封装和 制造成本,基于以上优势,硅光芯片技术广受关注。

  下游应用领域广泛,预计硅光芯片全球市场规模 2020~2025 年 CAGR 为 52.4%。硅光芯 片是基于硅晶圆开发出的光子集成芯片,在尺寸、速率、功耗等方面具有独特优势,可广 泛应用于光通信(5G)、数据中心、人工智能、医疗检测、高阶计算、自动驾驶、国防等领 域。根据 Yole 预测,全球硅光市场规模有望从 2019 年的 4.8 亿美元增长至 2025 年的 39.5 亿美元,2020~2025 年 CAGR 达 52.4%。

  5G 时代带来数据流量快速增长,硅光芯片以低成本解决传输速率问题。数据中心处理高速 率流量需求不断的提升对光通信性能提出了更高要求,要求光通信行业技术持续迭代升级 以提高光通信产品的适应性和技术性。原有的Ⅲ-V 族半导体激光芯片成本较高,并且能承 受的调制带宽受限,50Gbps 成为单通道传输速率瓶颈,无法满足更高带宽的需求。与传统 光模块方案相比,硅光芯片将多路激光器、调制器、探测器等光/电芯片都集成在硅光芯片 上,硅光模块在高速率下,仍具有器件小、稳定性强和硅材料能耗低的特性,较传统光模 块具有一定优势,硅光子技术能够解决 400G 通信时代需要面对的 PAM4 电调制方案带来 的巨大损耗和 8*50G 的 QSFP-DD 方案引发的器件数量增加与工作带来温度提升带来的温 漂等挑战性问题。硅光方案目前被部分数据中心所采用,硅光产业有望得到快速发展。

  硅光以其集成化优势,有效解决 FMCW 可靠性验证难度大、成本较高的问题。FMCW 路 线的兴起与硅光技术的发展密不可分,早期的 FMCW 激光雷达都是由各种分立器件堆叠起 来,组件调试和器件成本都非常高,很难达到大规模商业化落地需求。但随着硅半导体产 业的成熟,基于硅 CMOS 半导体生态发展起来的硅光技术平台,可有效把这些分立的器件 集成到同一块芯片上,乃至理想状态下在 FMCW 中能将光学镜头和扫描部件芯片化,保障 性能的同时降低成本,有望有效解决 FMCW 解决方案的可靠性验证难度大、成本较高的问 题。芯片级封装、图像级分辨率,硅光 FMCW 有望成为激光雷达关键技术路径之一。

  以硅光芯片为基础的光计算有望逐步取代电子芯片计算场景。据 OpenAl 统计,自 2012 年 以来,每 3-4 个月人工智能的算力需求将翻倍,摩尔定律带来的算力增长已无法满足需求, 硅光芯片更高计算密度与更低能耗的特性能有效的解决极致算力的应用需求。在数据搬运 方面,光通信具有较大的优势;运行速率方面,目前大数据 AI 以线性运算为主,光的矩阵 乘法并行能力较强,延时低于电芯片,并且在传播的过程中不会发热。根据达摩院预测, 未来 5-10 年以硅光芯片为基础的光计算将逐步取代电子芯片的部分计算场景。

  海外大厂抢先布局,国内厂商持续跟进。目前全球硅光领域产业化较领先的玩家包括思科、 Intel 和 Inphi。近几年来包括思科、华为、Ciena、Juniper 等巨头纷纷通过收购布局硅光 技术。目前 Intel、IBM、NEC、NTT、Fujitsu 等企业都针对硅光芯片产业进行了布局,Marvell、 思科、诺基亚等斥资百亿美元先后并购 Inphi、Acacia、Elenion 等硅光领域的创新企业。目前,Intel 和台积电均大力开发硅光子制造工艺技术,已经形成了较为完整的硅光芯片产 业链。我国在硅光器件研究方面与国际先进国家同时起步,研究水平也相当,但在硅光芯 片产业化发展和产业链方面,国内厂商与海外头部厂商仍有较大提升空间。

  深耕高功率半导体激光芯片,纵向+横向打造激光产业“中国芯”。公司系国内少数具备高 功率激光芯片量产能力的企业之一,实现了高功率激光芯片的国产化与进口替代。根据公 司招股书测算,2020 年公司占国内高功率半导体激光芯片市场份额的 13.4%,位居国产厂 商第一位,2021 年公司已实现 30W 单管芯片量产,技术实力全球领先。在产品布局上, 一方面,公司通过纵向延伸打通芯片→器件→模组→半导体激光器产业链条,实现了在高 功率单管系列、高功率巴条领域的全产业链布局;另一方面,公司基于高功率半导体激光 芯片的技术优势以及设计和量产能力,切入 VCSEL 及光通信芯片赛道,已建立了 VCSEL 产品包含外延生长、条形刻蚀、端面镀膜、划片裂片、特性测试、封装筛选和芯片老化的 完整工艺线。

  优质高速率半导体光芯片供应商,进入国内外知名运营商网络供应体系。公司聚焦于光芯 片行业,主要产品包括 2.5G、10G、25G 及更高速率激光器芯片系列产品等。经过多年研 发和产业化积累,公司已拥有多条覆盖 MOCVD 外延生长、光栅工艺、光波导制作等全流 程自主可控的生产线、海信宽带、中际旭创、博创科技、铭普光磁等国际 前十大以及国内主流光模块厂商批量供货,产品最终应用于中国移动、中国联通、中国电 信、AT&T 等国内外知名运营商网络中,已成为国内领先的光芯片供应商。由于下游客户在 选择光芯片产品时需要经过较长的验证过程,公司率先进入供应商体系,建立了较高的客 户资源壁垒。

  专注中高端光芯片市场,拥有自主知识产权。武汉云岭光电有限公司由国际领先的芯片专 家团队与华工科技于 2018 年 1 月共同发起设立,承载近 20 年的技术探索与市场实践,专 注于中高端光通信半导体光芯片产品,是拥有完全自主知识产权,具备全流程生产能力的 IDM 光芯片企业。云岭光电主营业务为 2.5G/10G/25G 全系列激光器(LD)和探测器(PD)光芯片及封装类 产品。公司建有光芯片研制平台,拥有 MOCVD 材料生长,器件工艺制备,和后端测试封 装的完整生产线,从海外引入具有国外光芯片大厂多年工作经验的核心技术团队,掌握 10G/25G 高速率光收发芯片设计、高质量材料生长、关键工艺制备、和封装测试的核心技 术。公司具备年产芯片 7500 万颗、TO 7200 万只的生产能力,致力于成为世界一流的光芯 片企业,为全球光通信企业提供优质全系列光芯片。

  武汉敏芯:致力成为国内光通信器件领域的头部芯片供应商。武汉敏芯半导体股份有限公 司成立于 2017 年 12 月,是一家从事半导体光电芯片研发、制造和销售的高新技术企业。产品涉及光通信、工业激光、传感和消费等领域。作为光通信领域国内首家独立的全系列 光芯片供应商,公司主营业务为 2.5G/10G/25G/50G 全系列激光器和探测器光芯片及封装 类产品。

  创始人研发实力强,公司技术储备丰富。福建中科光芯光电科技有限公司(简称中科光芯), 成立于 2011 年,由中科院福建物质结构研究所课题组组长、博士生导师,拥有二十多年半 导体激光器研发及光电子集成制程平台经验的苏辉博士创立。产品线完整,长期承担国家项目。公司拥有完整的外延生长、芯片微纳加工及器件封装产 业线,现有产品包括外延片、芯片、TO 器件、光器件、模块等,是一家真正拥有独立自主 知识产权的,能够独立设计并量产光芯片和器件的高新技术企业。中科光芯还长期承担科 技部定向专项、科技部重点研发计划、863 计划和其他国家级项目,福建省重大科技专项、 企业横向项目等,重点开发高可靠性和高性能激光和探测器件芯片。

  聚焦单光子探测器赛道,dToF 技术优势明显。灵明光子创立于 2018 年,致力于单光子探 测器(SPAD)赛道,为手机、激光雷达、机器人、无人机、VR/AR 设备等应用提供自主 研发的高性能 dToF 深度传感器芯片。dToF(direct time-of-flight,直接测量飞行时间)直 接向测量物体发射光脉冲,测量反射光脉冲和发射光脉冲之间的时间间隔来计算待测物体 的距离。dToF 可以单点测距,也可以配合扫描或光学镜头进行成像,为未来元宇宙中物理 世界和数字信息世界的实时交互填补 3D 智慧感知拼图。三大产品线针对性设计,核心技术壁垒较高。灵明光子 SPAD 产品三大产业线包括硅光倍 增管(SiPM)、有限点 dToF 芯片及模组、单光子成像阵列(SPADIS)及 dToF 模组。公 司掌握国际领先的 SPAD 器件设计和工艺能力,基于波长 905nm 处的单光子探测效率(PDE) 达到 25%,为世界纪录级别,远超行业平均的 5%-18%,可以实现探测距离更远、功耗更 低、体积更小。同时,灵明光子也拥有国内唯一、全球稀缺的成熟 3D 堆叠 dToF 芯片设计 和工艺能力,并已成功研发多款 3D 堆叠 SPADIS 芯片。

  先进的光电转换器件设计及单光子检测成像技术,在技术和实用性上处于领先地位。visionICs(芯视界前身)于 2016 年在美国硅谷 Santa Clara 市成立,成立之初即开始 dToF 研发,并坚持走单光子直接 ToF 的技术路线。公司拥有芯片级的光电转换器件设计和单光 子检测成像技术,主营基于单光子探测的一维和三维 ToF 传感芯片。硅谷的海外研发机构 为芯视界提供技术支撑。单光子检测方案显著降低能耗。芯视界发布全球领先的基于单光子检测的激光测距 ToF 芯 片,在低成本 CMOS 工艺上实现了高灵敏度、高分辨率单光子检测阵列,集成了自主研发 的高精度测距电路和抗干扰数字算法。相比较于目前修改 CMOS 像素图像传感器而实现的 间接 ToF 三维测距,基于单光子像素(SPAD)阵列的直接 ToF 拥有超高的光电探测灵敏 度,实现低激光功率下的远距离探测,降低整体系统的功耗和成本。

  阜时科技 2017 年 11 月底成立于深圳,重点研发生物传感及机器视觉系列芯片及配套算法 SDK,为手机集成商、方案商及终端品牌客户提供高性能的系统级完整解决方案,致力于 推动人机交互智能化升级。公司目前已积累积累了 SPAD、光学传感和人脸识别三大产品线, 产品和技术已经服务了 10 多个行业,为手机、IoT、自主移动设备、汽车等终端提供芯片 及完整的技术解决方案,旗下共有超过 50 款不同型号的六大类芯片产品。服务配套完善,覆盖一线厂商。公司一边自主开发有广阔市场前景的、可实现商业价值的 芯片,一边为一线品牌厂商定制芯片,且从调试、测试、算法验证到售后配套,均提供高 品质的一条龙服务。具有完整的芯片设计、软硬件支持、核心算法开发等能力,已成功量 产应用于一线厂商。

  掌握自主知识产权 VCSEL 芯片技术。纵慧芯光(Vertilite)成立于 2015 年,是一家创新型 的光电半导体企业,致力于为全球客户提供高功率以及高频率 VCSEL 解决方案,主要研发 生产 VCSEL 芯片、器件及模组等产品。公司由来自业界的经验丰富的科学家和工程师组成, 已成功发布了高性能产品,适用于 3D 传感,光通信,工业自动化,生物医学应用,汽车应 用,消费电子和 LiDAR 解决方案的多样化应用。研发实力领先,产品性能先进。公司拥有卓越的研发团队,世界顶尖的科技研发实力。公 司主要以研发生产 VCSEL 芯片、器件及模组为主营业务(650 到 1000 纳米波段)。公司产 品性能已达到世界先进水平,在国内处于绝对领先地位。公司产品广泛应用在 3D 感知、虚 拟现实/增强现实、自动驾驶、生物医疗传感器和高速光通信等领域,目前已与国内顶尖的 手机终端厂商和模组厂商深度合作,具有广阔的市场前景。(报告出品方/作者:华泰证券,余熠、黄乐平、高名垚)返回搜狐,查看更多

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