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行業(yè)深度研究2023年04月20日AI算力系列之光通信用光芯片：受益流量增長(zhǎng)和全球份額提升作者：分析師

唐海清

SAC執(zhí)業(yè)證書(shū)編號(hào)：S1110517030002分析師

康志毅

SAC執(zhí)業(yè)證書(shū)編號(hào)：S1110522120002行業(yè)評(píng)級(jí)：強(qiáng)于大市（維持評(píng)級(jí)）上次評(píng)級(jí)：強(qiáng)于大市請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明1每日免費(fèi)獲取報(bào)告1、每日微信群內(nèi)分享7+最新重磅報(bào)告；2、每日分享當(dāng)日華爾街日?qǐng)?bào)、金融時(shí)報(bào)；3、每周分享經(jīng)濟(jì)學(xué)人4、行研報(bào)告均為公開(kāi)版，權(quán)利歸原作者所有，起點(diǎn)財(cái)經(jīng)僅分發(fā)做內(nèi)部學(xué)習(xí)。掃一掃二維碼關(guān)注公號(hào)回復(fù)：研究報(bào)告加入“起點(diǎn)財(cái)經(jīng)”微信群。。摘要光芯片重要性凸顯及未來(lái)成長(zhǎng)性：磷化銦光芯片及組件是光模塊中最大的成本項(xiàng)，其性能直接決定光模塊的傳輸速率，是光通信產(chǎn)業(yè)鏈的核心之一。根據(jù)Yole預(yù)測(cè)，磷化銦器件預(yù)計(jì)到2026年下游應(yīng)用規(guī)模將達(dá)到約52億美元，20-26年復(fù)合增長(zhǎng)率為16%。國(guó)產(chǎn)化率低、成長(zhǎng)空間廣闊：國(guó)內(nèi)廠商在2.5G及以下、10G光芯片上具有一定優(yōu)勢(shì)，但25G光芯片的國(guó)產(chǎn)化率約20%，25G以上光芯片的國(guó)產(chǎn)化率仍較低約5%。生產(chǎn)工藝是核心壁壘：光芯片的制造成本中制造費(fèi)用占比最高，良率決定各家能力。生產(chǎn)流程中，量子阱、光柵、光波導(dǎo)、鍍膜等環(huán)節(jié)成為競(jìng)爭(zhēng)關(guān)鍵。涉及上市公司：源杰科技（與電子團(tuán)隊(duì)聯(lián)合覆蓋）、仕佳光子、光迅科技、長(zhǎng)光華芯、光庫(kù)科技。風(fēng)險(xiǎn)提示：人才及技術(shù)更新風(fēng)險(xiǎn)；下游需求不達(dá)預(yù)期風(fēng)險(xiǎn)；競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致毛利率下降風(fēng)險(xiǎn)；潛在競(jìng)爭(zhēng)的風(fēng)險(xiǎn)；全球化、國(guó)產(chǎn)替代不及預(yù)期；報(bào)告中引用22年業(yè)績(jī)快報(bào)僅為上市公司初步核算數(shù)據(jù)，請(qǐng)以公司最終公告為準(zhǔn)。涉及上市公司股票代碼股票名稱(chēng)市值（億元）2023-04-19159歸母凈利潤(rùn)(億元)P/E2021A2022A2023E2024E2021A2022A2023E2024E688498.SH

源杰科技688313.SH

仕佳光子002281.SZ

光迅科技688048.SH

長(zhǎng)光華芯300620.SZ

光庫(kù)科技0.951.001.481.92166.60158.75107.1082.74780.505.671.151.310.666.351.251.181.127.352.241.581.508.313.422.15154.9339.64117.4635.4469.7130.6168.5972.0451.8127.0645.0452.85225154114133.5186.93123.0596.52請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明wind一致預(yù)測(cè)；資料來(lái)源：wind，天風(fēng)證券研究所2除源杰科技外，其余公司盈利預(yù)測(cè)來(lái)自目錄1.光通信用光芯片的分類(lèi)及下游2.磷化銦光芯片市場(chǎng)規(guī)模及競(jìng)爭(zhēng)格局3.光芯片成本分析以及技術(shù)壁壘4.涉及上市公司請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明31光通信用光芯片的分類(lèi)及下游請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明41.1.不同類(lèi)型半導(dǎo)體材料的應(yīng)用領(lǐng)域◆

半導(dǎo)體材料包括三大類(lèi)：?1、單元素半導(dǎo)體材料，即以單一元素構(gòu)成的半導(dǎo)體材料，主要包括硅（

Si）、鍺（Ge），其中硅基半導(dǎo)體材料是目前產(chǎn)量最大、成本最低、

應(yīng)用最廣的半導(dǎo)體材料；?

2、III-V族化合物半導(dǎo)體材料，即以

III-V族元素的化合物構(gòu)成的半導(dǎo)體材料，主要包括砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP），具有電子遷移率高、光電性能好等特點(diǎn)，是當(dāng)前僅次于硅之外最成熟的半導(dǎo)體材料，在

5G通信、數(shù)據(jù)中心、光纖通信、新一代顯示、人工智能、無(wú)人駕駛、可穿戴設(shè)備、航天方面有廣闊的應(yīng)用前景；?3、寬禁帶半導(dǎo)體，以氮化鎵（GaN）和碳化硅（SiC）等為代表，具有高禁帶寬度、耐高壓和大功率等特點(diǎn)，在通信、新能源汽車(chē)等領(lǐng)域前景廣闊，但目前成本較高。單元素半導(dǎo)體材料III-V族化合物半導(dǎo)體材料寬禁帶半導(dǎo)體材料項(xiàng)目硅鍺砷化鎵磷化銦氮化鎵碳化硅分子式SiGeGaAslnPGaNSiC導(dǎo)熱性好、光電轉(zhuǎn)換效率高、光纖傳輸效率高電子遷移率、空穴

光電性能好、耐熱、特點(diǎn)儲(chǔ)量大、價(jià)格便宜先進(jìn)制程芯片高頻、耐高溫、大功率遷移率高抗輻射應(yīng)用領(lǐng)域空間衛(wèi)星LED器、射頻模組光通信充電器、高鐵電動(dòng)汽車(chē)大功率半導(dǎo)體激光器；手機(jī)、電腦射頻器件；新一代顯示；面部識(shí)別；激光雷達(dá)5G基站光模塊；數(shù)據(jù)中心光模塊；激

快速充電芯片；高

新能源汽車(chē)；充電光雷達(dá)；可穿戴設(shè)備空間衛(wèi)星太陽(yáng)能電池面板部分主要應(yīng)用場(chǎng)景CPU、內(nèi)存鐵芯片樁圖：不同半導(dǎo)體材料的主要特點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域5請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明資料來(lái)源：北京通美公告，天風(fēng)證券研究所1.2.

光通信用光芯片分類(lèi)◆

光芯片按功能可以分為激光器芯片和探測(cè)器芯片，其中激光器芯片主要用于發(fā)射信號(hào)，將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)，探測(cè)器芯片主要用于接收信號(hào)，將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。◆

激光器芯片按出光結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步分為面發(fā)射芯片和邊發(fā)射芯片，面發(fā)射芯片包括

VCSEL芯片，邊發(fā)射EEL芯片包括

FP、

DFB和

EML芯片；探測(cè)器芯片，主要有

PIN和

APD兩類(lèi)。◆

激光器芯片按照材料體系劃分，可以分為砷化鎵GaAs和磷化銦Inp兩套材料體系。圖：光芯片在光通信系統(tǒng)中應(yīng)用圖：激光器芯片和探測(cè)器芯片特點(diǎn)6請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明資料來(lái)源：源杰科技公告，天風(fēng)證券研究所1.3.

磷化銦光芯片：分類(lèi)及下游應(yīng)用◆

按導(dǎo)電性能，InP襯底主要分為半導(dǎo)電和半絕緣襯底?半導(dǎo)體襯底分為N型和P型半導(dǎo)電襯底：1）N型摻SnInP主要用于激光二極管。2）N型摻S的InP不僅用于激光二極管，而且還用于光探測(cè)器。3）P型摻ZnInP主要用于高功率激光二極管。?半絕緣襯底按照是否摻雜分為摻雜半絕緣襯底和非摻雜半絕緣襯底，半絕緣襯底主要用于制作射頻器件。◆

從全球磷化銦襯底應(yīng)用情況來(lái)看，據(jù)Yole數(shù)據(jù)顯示，2020年光模塊器件、傳感器件、高端射頻器件三者銷(xiāo)量占比分別為83%、4%和14%。光模塊器件和高端射頻器件是磷化銦下游主要的應(yīng)用。4%摻Sn摻S激光二極管14%N型半導(dǎo)電襯底激光二極管和光探測(cè)器半導(dǎo)電襯底半絕緣襯底高功率激光二極管P型半導(dǎo)電襯底摻Zn磷化銦襯底摻雜半絕緣襯底摻Fe2P射頻器件83%非摻雜半絕緣襯底高純單晶襯底通過(guò)高溫退火光模塊器件高頻射頻器件傳感器件圖：磷化銦襯底的分類(lèi)及用途圖：

2020年全球磷化銦襯底下游市場(chǎng)銷(xiāo)量結(jié)構(gòu)情況7請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明資料來(lái)源：Yole，華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院公眾號(hào)，半導(dǎo)體照明網(wǎng)，天風(fēng)證券研究所1.4.

光通信系統(tǒng)中的光芯片位置及應(yīng)用結(jié)構(gòu)圖◆

光通信是以光信號(hào)為信息載體，以光纖作為傳輸介質(zhì)，通過(guò)電光轉(zhuǎn)換，以光信號(hào)進(jìn)行傳輸信息的系統(tǒng)。光通信系統(tǒng)傳輸信號(hào)過(guò)程中，發(fā)射端通過(guò)激光器芯片進(jìn)行電光轉(zhuǎn)換，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，經(jīng)過(guò)光纖傳輸至接收端，接收端通過(guò)探測(cè)器芯片進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。◆

光芯片加工封裝為光發(fā)射組件（TOSA）及光接收組件（ROSA），再將光收發(fā)組件、電芯片、結(jié)構(gòu)件等進(jìn)一步加工成光模塊。光芯片的性能直接決定光模塊的傳輸速率，是光通信產(chǎn)業(yè)鏈的核心之一。圖：光芯片在光通信系統(tǒng)中應(yīng)用圖：光模塊結(jié)構(gòu)示意圖（SFP+封裝）8請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明資料來(lái)源：源杰科技公告，天風(fēng)證券研究所1.5.

光芯片及組件：光模塊中最大的成本項(xiàng)◆

根據(jù)中際旭創(chuàng)披露的2016年1-8月光模塊成本構(gòu)成，芯片成本占60-70%（光芯片及組件占50%，比重最大；電芯片成本占15%），人工和其他成本占23%；◆

光模塊中的芯片包含：光芯片（激光器芯片和探測(cè)器芯片）、電芯片（LD驅(qū)動(dòng)芯片、TIA跨阻放大芯片、CDR時(shí)鐘和數(shù)據(jù)電路、DSP、MUX&DeMUX等）。人力及其他成本23%電力1%光芯片及組件50%結(jié)構(gòu)件11%集成電路芯片15%圖：

中際旭創(chuàng)2016年1-8月光模塊成本構(gòu)成9請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明資料來(lái)源：中際旭創(chuàng)公告，天風(fēng)證券研究所2磷化銦光芯片市場(chǎng)規(guī)模及競(jìng)爭(zhēng)格局請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明102.1.

全球磷化銦芯片市場(chǎng)規(guī)模◆

根據(jù)Yole預(yù)測(cè)，磷化銦器件應(yīng)用領(lǐng)域正從傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信和電信市場(chǎng)向C端消費(fèi)市場(chǎng)擴(kuò)展，預(yù)計(jì)到2026年下游應(yīng)用規(guī)模將達(dá)到約52億美元，2020-2026年年均復(fù)合增長(zhǎng)率為16%。◆

數(shù)據(jù)通訊和電信仍然將是磷化銦最大應(yīng)用領(lǐng)域，骨干網(wǎng)全光化和數(shù)據(jù)中心內(nèi)的400G/800G光模塊等對(duì)磷化銦激光器件帶來(lái)持續(xù)需求，而消費(fèi)電子領(lǐng)域應(yīng)用增速更快，如3D傳感、可穿戴設(shè)備、無(wú)開(kāi)孔屏幕傳感等。圖：2020-2026年全球磷化銦裸芯片光學(xué)應(yīng)用市場(chǎng)預(yù)測(cè)11請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明資料來(lái)源：中芯晶研官網(wǎng)，Yole，天風(fēng)證券研究所2.2.1.

數(shù)通市場(chǎng)：400G、800G逐步成為主力◆

超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商對(duì)400G的部署反映了用戶(hù)對(duì)云服務(wù)需求的不斷增長(zhǎng)，以及對(duì)更高帶寬的需求，以支持高要求的應(yīng)用，包括人工智能（AI）、機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）和視頻處理。

根據(jù)LightCounting和中際旭創(chuàng)預(yù)計(jì)，從2023年開(kāi)始數(shù)據(jù)中心800G光模塊將有更多需求，之后逐漸增量，2024年800G需求將進(jìn)一步提升，銷(xiāo)售額有望超過(guò)400G。◆

數(shù)通產(chǎn)品激光器芯片方案：?

100G光模塊以4*25GDFB或EML為主，也有單通道100G方案；?

200G光模塊以4*50GDFB或EML為主；?

400G光模塊以4*100GEML為主。數(shù)據(jù)中心主要光模塊類(lèi)別對(duì)應(yīng)速率主要模塊產(chǎn)品激光器芯片方案FR4：4*25GDFB；LR4：4*25GDFB；ER4：4*25GEML；FR1：100GEML/硅光CW光源。100GFR4QSFP28100GLR4QSFP28100GER4QSFP28100GFR1QSFP28100G光模塊200GFR4QSFP-DDFR4：4*50GDFB/EML；400GDR4QSFP-DD400GDR4：4*100G400GFR4QSFP-DDEML/硅光CW光源；200G及以上速率光模塊2*200GFR4OSFPFR4：4*100GEML。表：數(shù)通光模塊對(duì)應(yīng)的激光器芯片方案圖：常見(jiàn)3層數(shù)據(jù)中心架構(gòu)及光互連速率演進(jìn)12請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明資料來(lái)源：訊石光通訊網(wǎng)，源杰科技公告，天風(fēng)證券研究所2.2.2.

電信市場(chǎng)：光纖寬帶、基站傳輸升級(jí)◆

光纖寬帶PON技術(shù)是一種基于無(wú)源ODN網(wǎng)絡(luò)的寬帶接入技術(shù)，10GPON技術(shù)已經(jīng)大規(guī)模商用，可為用戶(hù)提供高達(dá)1Gbps的帶寬，實(shí)現(xiàn)千兆網(wǎng)絡(luò)的覆蓋；而下一代PON預(yù)計(jì)為25G/50GPON，而50G和100G/200GPON已經(jīng)被IEEE、ITU、FSAN和其他標(biāo)準(zhǔn)組織視為10GPON的后續(xù)演進(jìn)技術(shù)。◆

5G前傳網(wǎng)絡(luò)方面，C-RAN組網(wǎng)模式大量部署，25Gb/sxWDM光模塊已廣泛應(yīng)用。針對(duì)未來(lái)更高通道MassiveMIMO基站、U6G頻段基站、毫米波基站等應(yīng)用場(chǎng)景，前傳網(wǎng)絡(luò)帶寬需求將進(jìn)一步提升，在保留現(xiàn)有端口數(shù)量和節(jié)約光纖資源的前提下，業(yè)界已啟動(dòng)50Gb/s及更高速率的下一代5G前傳光模塊技術(shù)研究。圖：PON速率演進(jìn)表：5G前傳需求演進(jìn)13請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明資料來(lái)源：深圳市進(jìn)洋聯(lián)合科技有限公司網(wǎng)站，世界光通信之都公眾號(hào)，天風(fēng)證券研究所2.3.

磷化銦芯片市場(chǎng)規(guī)模◆

從光模塊市場(chǎng)反推光芯片市場(chǎng)，源杰科技推算2021年光芯片市場(chǎng)總體在150億元左右，其中光纖接入、移動(dòng)通信、數(shù)據(jù)中心分別為14億、70億、63億元。根據(jù)C&C的預(yù)測(cè)，2020-2025年全球光芯片市場(chǎng)的年復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到12.59%，主要受益于5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和應(yīng)用，以及相應(yīng)數(shù)據(jù)中心、接入網(wǎng)、城域骨干網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的全面升級(jí)。◆

根據(jù)ICC預(yù)測(cè)2019-2024年，

中國(guó)光芯片廠商銷(xiāo)售規(guī)模占全球光芯片市場(chǎng)的比例將不斷提升，中高速率光芯片增長(zhǎng)更快。2.5G及以下光芯片市場(chǎng)被國(guó)內(nèi)光芯片企業(yè)占據(jù)主要市場(chǎng)份額；10G光芯片我國(guó)企業(yè)已基本掌握核心技術(shù)，但部分型號(hào)產(chǎn)品仍存在較高技術(shù)門(mén)檻，依賴(lài)進(jìn)口；25G及以上激光器芯片以海外供應(yīng)商為主。億美元光纖接入移動(dòng)通信數(shù)據(jù)中心合計(jì)87.219.9767.22光模塊全球市場(chǎng)規(guī)模其中：10G及以下速率光模塊其中：25G及以上速率光模塊6.226.2232.036.5248.957.2325.5141.71中低速率光模塊-毛利率高速率光模塊-毛利率25%30%直接材料成本光芯片及組件占光模塊成本比例光芯片占光芯片及組件材料比例80%85%80%85%70%80%50%光芯片市場(chǎng)（億美元）光芯片市場(chǎng)（億人民幣）2.2214.3310.8369.849.6962.5322.7146.7表：光通信用光芯片市場(chǎng)細(xì)分測(cè)算圖：中國(guó)光芯片廠商銷(xiāo)售規(guī)模占全球光芯片市場(chǎng)的比例趨勢(shì)14請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明資料來(lái)源：

ICC，源杰科技公告，天風(fēng)證券研究所2.4.各速率廠商份額◆

2.5G及以下光芯片：主要應(yīng)用于光纖接入市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)光芯片企業(yè)已經(jīng)占據(jù)主要市場(chǎng)份額。◆

10G光芯片：主要應(yīng)用在光纖接入市場(chǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)和數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)。我國(guó)光芯片企業(yè)已基本掌握

10G光芯片的核心技術(shù)，但部分型號(hào)產(chǎn)品仍存在較高技術(shù)門(mén)檻，依賴(lài)進(jìn)口。◆

25G及以上光芯片：主要應(yīng)用于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)和數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)，包括25G、50G、100G激光器及探測(cè)器芯片。根據(jù)

LightCounting并結(jié)合行業(yè)數(shù)據(jù)測(cè)算，2021全球25G及以上光芯片市場(chǎng)規(guī)模為107.55億元。根據(jù)ICC統(tǒng)計(jì)，25G光芯片的國(guó)產(chǎn)化率約20%，但25G以上光芯片的國(guó)產(chǎn)化率仍較低約5%。武漢敏芯源杰科技其他22%17%20%其他41%中電13所4%中科光芯17%住友電工15%源杰科技7%仕佳光子9%云嶺光電光隆科技武漢敏芯2%6%光安倫11%13%三菱電機(jī)

中科光芯4%6%中電13所6%圖：全球10GDFB激光器芯片市場(chǎng)份額圖：全球2.5G及以下DFB/FP激光器芯片市場(chǎng)份額15請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明資料來(lái)源：ICC，源杰科技公告，天風(fēng)證券研究所2.5.

車(chē)載激光雷達(dá)應(yīng)用◆

Yole預(yù)測(cè)，汽車(chē)ADAS激光雷達(dá)市場(chǎng)將在未來(lái)5年迎來(lái)飛速增長(zhǎng)，年均復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)73%，到2027年，ADAS激光雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模將從2021年的3800萬(wàn)美元增至2027年的20億美元，成為激光雷達(dá)行業(yè)最大的應(yīng)用領(lǐng)域。與此同時(shí)，無(wú)人駕駛出租車(chē)市場(chǎng)也將以28%的年均復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，到2027年市場(chǎng)規(guī)模將從2021年的1.2億美元增長(zhǎng)至6.98億美元。◆

激光雷達(dá)發(fā)射光源的波長(zhǎng)主要包括905nm、1550nm、1064nm等。2021年在公開(kāi)定點(diǎn)量產(chǎn)的激光雷達(dá)產(chǎn)品中，905nm是為首選波長(zhǎng)，排名第一，占比為69%，排在第二位的為1550nm，排名第二，占比達(dá)到14%。1550nm相比905nm來(lái)說(shuō)，探測(cè)距離更遠(yuǎn)，探測(cè)精度更高，并且在同等功率水平下，1550nm產(chǎn)品對(duì)人眼安全性更高。1550nm激光雷達(dá)采用的光纖激光器，其種子光源為磷化銦材料體系開(kāi)發(fā)。其他7%885nm3%1064nm7%1550nm14%905nm69%圖：2021年全球激光雷達(dá)各波長(zhǎng)的定點(diǎn)量產(chǎn)項(xiàng)目數(shù)量占比圖：全球激光雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)16請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明資料來(lái)源：Yole，蓋世汽車(chē)社區(qū)公眾號(hào)等，天風(fēng)證券研究所3光芯片成本分析以及技術(shù)壁壘請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明173.1.

光芯片的制造成本構(gòu)成◆

成本中，制造成本占比達(dá)59%、人工成本占24%、材料成本占17%（源杰2021年各速率產(chǎn)品成本合并統(tǒng)計(jì)）??（1）制造費(fèi)用主要包括折舊費(fèi)、裝修費(fèi)攤銷(xiāo)、水電費(fèi)、光柵加工費(fèi)等其他費(fèi)用。（2）光芯片的原材料包括襯底、金靶、特殊氣體（主要包括高純氫、磷化氫、液氮等）、三甲基銦、光刻膠、封裝材料（包括管帽等）和其他材料等，其他原材料包括顯影液、光刻掩模板、異丙醇、砷化氫等材料，其他原材料品種較多且占比較低。（3）襯底供應(yīng)商為通美、住友、云南鍺業(yè)等。?17%31%33%5%24%59%6%4%6%5%6%3%襯底金靶高純氫管帽磷化氫其他液氮三甲基銦

光刻膠材料費(fèi)用人工制造費(fèi)用圖：光芯片成本中材料費(fèi)用的構(gòu)成（源杰21年數(shù)據(jù)）圖：光芯片成本構(gòu)成（源杰2021年各速率產(chǎn)品成本合并統(tǒng)計(jì)）18請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明資料來(lái)源：源杰科技公告，天風(fēng)證券研究所3.2.

磷化銦光芯片的生產(chǎn)流程及產(chǎn)業(yè)鏈◆

磷化銦產(chǎn)業(yè)鏈上游為晶體生長(zhǎng)、襯底和外延片的生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)。從襯底生產(chǎn)的原材料和設(shè)備來(lái)看，其中原材料包括金屬銦、紅磷、坩堝等；生產(chǎn)設(shè)備涉及晶體生長(zhǎng)爐、研磨機(jī)、拋光機(jī)、切割機(jī)、檢測(cè)與測(cè)試設(shè)備等。產(chǎn)業(yè)鏈中游包括集成電路設(shè)計(jì)、制造和封測(cè)環(huán)節(jié)。產(chǎn)業(yè)鏈下游應(yīng)用主要涉及光通信、

無(wú)人駕駛、人工智能、可穿戴設(shè)備等多個(gè)領(lǐng)域。◆

各環(huán)節(jié)廠商：1）襯底廠商：北京通美、

日本

JX、Sumitomo及少數(shù)國(guó)內(nèi)廠商。2-1）外延廠商：IQE、

臺(tái)灣聯(lián)亞光電、

臺(tái)灣全新光電、臺(tái)灣英特磊等，2-2）器件廠商包括Finisar、

Lumentum、

AOI等。3）IDM模式廠商：國(guó)內(nèi)的源杰科技、仕佳光子、長(zhǎng)光華芯等。圖：化合物半導(dǎo)體生產(chǎn)流程圖：磷化銦產(chǎn)業(yè)鏈19請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明資料來(lái)源：北京通美公告，天風(fēng)證券研究所3.3.

磷化銦襯底市場(chǎng)及競(jìng)爭(zhēng)格局◆

根據(jù)

Yole統(tǒng)計(jì)顯示，到

2026年全球光模塊器件磷化銦襯底（折合兩英寸）預(yù)計(jì)銷(xiāo)量將超過(guò)

100萬(wàn)片，

2019年-2026年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)13.94%，

2026年全球光模塊器件磷化銦襯底預(yù)計(jì)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到

1.57億美元。◆

2020年全球前三大廠商占據(jù)磷化銦襯底市場(chǎng)

90%以上市場(chǎng)份額，其中

Sumitomo為全球第一大廠商，

占比為

42%；

北京通美位居第二，占比

36%。◆

化合物半導(dǎo)體單晶生長(zhǎng)的制備方法有水平布里奇曼法（HB）、垂直布里奇曼法（VB）、液封切克勞斯基法（

LEC）、垂直梯度冷凝法（

VGF），磷化銦單晶批量生長(zhǎng)的技術(shù)主要包括后三種。北京通美和Sumitomo分別使用

VGF和

VB技術(shù)可以生長(zhǎng)出直徑

6英寸磷化銦單晶，日本

JX使用

LEC技術(shù)可以生長(zhǎng)出直徑

4英寸的磷化銦單晶。9%13%42%36%Sumitomo北京通美日本

JX其他圖：2020年全球磷化銦襯底競(jìng)爭(zhēng)格局圖：?jiǎn)尉Ьw制備工藝示意圖20請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明資料來(lái)源：北京通美公告，天風(fēng)證券研究所3.4.

磷化銦光芯片制造工藝流程的幾個(gè)難點(diǎn)◆

1、量子阱外延層的設(shè)計(jì)和制造：通過(guò)MOCVD生長(zhǎng)量子阱外延片多層結(jié)構(gòu)。該環(huán)節(jié)是激光器芯片的設(shè)計(jì)和制造的核心工藝之一，影響產(chǎn)品光電轉(zhuǎn)化效率與高速性能，是激光器芯片調(diào)制速率能否達(dá)到25G及以上的關(guān)鍵工藝之一。◆

2、光柵結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制造：利用高精度的電子束光柵系統(tǒng)，在晶圓中制造多條寬度約100nm的變相位周期布拉格光柵掩膜，再利用高精度刻蝕技術(shù)，將光柵掩膜圖樣轉(zhuǎn)移至晶圓，然后利用MOCVD進(jìn)行光柵刻蝕層的覆蓋生長(zhǎng)，最終在晶圓上形成多周期布拉格光柵結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)激光器發(fā)射的單縱模輸出和特定的發(fā)光波長(zhǎng)及單色性。◆

3、光波導(dǎo)的設(shè)計(jì)和制造：光波導(dǎo)，即光在激光器里傳輸?shù)耐ǖ馈２捎霉饪碳夹g(shù)制作微米級(jí)光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，利用波導(dǎo)材料與周?chē)牧系恼凵渎什町悾龑?dǎo)光子傳輸路徑，使得光子在諧振腔內(nèi)往復(fù)諧振，實(shí)現(xiàn)光子的穩(wěn)定單模態(tài)輸出。◆

4、光學(xué)端面鍍膜的設(shè)計(jì)和制造：晶圓解離成巴條后，需對(duì)暴露的激光器芯片諧振腔兩側(cè)的出光端進(jìn)行光學(xué)鍍膜，一側(cè)背光端面為高反射鍍膜，另一側(cè)出光端面為高透射鍍膜，利用納米級(jí)光學(xué)膜層的厚度設(shè)計(jì)與制備工藝，控制芯片兩側(cè)的出光比例，形成單端高強(qiáng)度出光。圖：25G激光器芯片生產(chǎn)流程21請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明資料來(lái)源：源杰科技公告，天風(fēng)證券研究所3.5.磷化銦光芯片制作中量子阱和光柵工藝◆

量子阱工藝：晶圓有源發(fā)光區(qū)的量子阱設(shè)計(jì)和制造是激光器芯片的核心。（1）量子阱外延片共包含20～30層結(jié)構(gòu)，每層量子阱厚度4～10nm不等。相較于中低速率激光器芯片，

25GDFB激光器芯片有源區(qū)量子阱堆疊層數(shù)更多。（2）

每層量子阱的材料比例誤差會(huì)造成量子阱發(fā)光波長(zhǎng)的偏差、

量子阱各層間的應(yīng)力偏差，影響產(chǎn)品最終性能與可靠性，

25GDFB激光器芯片要求對(duì)每層材料厚度、

比例、電學(xué)摻雜、缺陷控制等參數(shù)的精準(zhǔn)控制。◆

光柵工藝：主要在涂有光刻膠的基板上定義出光柵結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的掩膜圖形，再利用刻蝕技術(shù)將掩膜上的圖形轉(zhuǎn)移至襯底上形成最終的光柵結(jié)構(gòu)。光柵工藝主要分為兩種，一種是全息光柵工藝，即利用兩束激光的干涉條紋定義周期性掩膜圖形，全息光柵工藝在

2.5G激光器芯片生產(chǎn)中廣泛使用；另外一種是電子束光柵工藝即利用電磁場(chǎng)控制電子形成電子束，利用電子束定義掩膜圖形，該工藝技術(shù)較全息光柵工藝更為先進(jìn)，能大幅提高光柵的控制精度。項(xiàng)目工藝復(fù)雜度光功率全息光柵工藝電子束光柵工藝適中復(fù)雜功率離散30%-50%<±3nm功率一致性好50%-90%<±2nm>50%單模良率產(chǎn)品特性芯片波長(zhǎng)極限工作溫度<30%高頻特性差好表：兩種光柵工藝對(duì)比圖：10G及25G光芯片量子阱數(shù)量22請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明資料來(lái)源：源杰科技公告，天風(fēng)證券研究所4涉及上市公司請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明234.1.

源杰科技：25G已批量，50G、100G在路上◆

公司成立于2013年，聚焦于光芯片行業(yè)，公司已實(shí)現(xiàn)向主流光模塊廠商批量供貨，產(chǎn)品最終成功應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外知名運(yùn)營(yíng)商。2020年在磷化銦（InP）半導(dǎo)體激光器芯片產(chǎn)品對(duì)外銷(xiāo)售的國(guó)內(nèi)廠商中，公司收入排名第一，其中10G、25G激光器芯片系列產(chǎn)品的出貨量在國(guó)內(nèi)同行業(yè)公司中均排名第一，其中10GDFB在全球出貨量同樣排名第一，約占20%，超越住友電工、三菱電機(jī)；25GDFB產(chǎn)品源杰已實(shí)現(xiàn)突破，在5G基站前傳、數(shù)通市場(chǎng)兩個(gè)市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了批量出貨。高速率的50G、100G產(chǎn)品，公司預(yù)計(jì)從明年至后年開(kāi)始經(jīng)過(guò)送樣測(cè)試等各環(huán)節(jié)，后續(xù)有望放量增加。◆

除在光通信的應(yīng)用外，在激光雷達(dá)、傳感等領(lǐng)域均有市場(chǎng)前景。源杰科技基于現(xiàn)有磷化銦材料體系，構(gòu)建了多業(yè)務(wù)的拓展能力，在激光雷達(dá)領(lǐng)域研發(fā)生產(chǎn)1550nm激光雷達(dá)種子源，氣體傳感領(lǐng)域布局甲烷傳感器，這些有望成為下一個(gè)增長(zhǎng)點(diǎn)。300.00250.00200.00150.00100.0050.00282.91600%500%400%300%200%100%0%100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%0.28%2.57%9.71%10.66%11.65%14.43%11.73%497%233.37232.1151.33%90.00%187%100.2895.2977.69%73.84%81.3178.8470.4146.10%15%-15%21%-1%22%5%15.5313.210.00-100%2018A營(yíng)業(yè)總收入2019A2020A2021A營(yíng)收增速2022E2019202020211H2022歸屬母公司股東的凈利潤(rùn)凈利潤(rùn)增速光纖接入4G/5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心圖：公司收入、凈利潤(rùn)及增速（百萬(wàn)元，22年數(shù)據(jù)來(lái)自業(yè)績(jī)圖：公司收入結(jié)構(gòu)快報(bào)）24請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明資料來(lái)源：Wind，源杰科技公告，天風(fēng)證券研究所4.2.

仕佳光子：無(wú)源強(qiáng)者，有源25G光芯片在驗(yàn)證◆

公司聚焦光通信行業(yè)，主營(yíng)業(yè)務(wù)覆蓋光芯片及器件、室內(nèi)光纜、線纜材料三大板塊。公司系統(tǒng)建立了覆蓋芯片設(shè)計(jì)、晶圓制造、芯片加工、封裝測(cè)試的

IDM全流程業(yè)務(wù)體系。光芯片及器件產(chǎn)品包括

PLC分路器芯片系列產(chǎn)品、AWG芯片系列產(chǎn)品、DFB激光器芯片系列產(chǎn)品、光纖連接器、隔離器和平行光組件系列產(chǎn)品。◆

數(shù)據(jù)中心AWG系列有100G/200G/400G/800G高速光模塊的AWG組件和平行光組件；用于數(shù)據(jù)中心之間互聯(lián)的400GZR相干傳輸?shù)腄WDMAWG模塊。400GAWG已有小批量應(yīng)用，800GAWG組件及平行光組件正在送樣驗(yàn)證。◆

激光器芯片產(chǎn)品有2.5GDFB和10GDFB，CWDFB（硅光用大功率），特殊波長(zhǎng)光源等。2.5G、10G激光器芯片處于可量產(chǎn)階段，截止到22年6月25G激光器芯片正在客戶(hù)的驗(yàn)證中。AWG芯片系列產(chǎn)1,000.00800.00600.00400.00200.000.00100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%品19%903.19817.34線纜材料26%87%671.60546.32517.90PLC分路器芯片系列產(chǎn)品43%14%32%32%66.1750.1622%38.0723%-11.97-1.582018A8%2019A5%2020A2021A2022E11%光纖連接器室內(nèi)光纜27%6%-200.00DFB激光器芯片系隔離器2%列產(chǎn)品6%其他光器件類(lèi)營(yíng)業(yè)總收入歸屬母公司股東的凈利潤(rùn)營(yíng)收增速凈利潤(rùn)增速0%圖：公司收入、凈利潤(rùn)及增速（百萬(wàn)元，22年業(yè)績(jī)來(lái)自業(yè)績(jī)圖：2022年上半年公司收入結(jié)構(gòu)快報(bào)）25請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明資料來(lái)源：Wind，天風(fēng)證券研究所4.3.

光迅科技：光芯片光模塊一體化◆

公司主要產(chǎn)品有光電子器件、模塊和子系統(tǒng)產(chǎn)品，按應(yīng)用領(lǐng)域可分為傳輸類(lèi)、接入類(lèi)、數(shù)據(jù)通信類(lèi)。公司擁有從芯片、器件、模塊到子系統(tǒng)的垂直集成能力，擁有光芯片、耦合封裝、硬件、軟件、測(cè)試、結(jié)構(gòu)和可靠性七大技術(shù)平臺(tái)，支撐公司有源器件和模塊、無(wú)源器件和模塊產(chǎn)品。◆

截至2022年8月DFB低速率芯片全部自供；25GDFB大概70%可以自供，20%+外購(gòu)，但有些特殊波長(zhǎng)、功率還需要外購(gòu)；25GEML內(nèi)部測(cè)試通過(guò)，在做商業(yè)化和良率提升；25Gvcsel芯片已量產(chǎn)。◆

有源光芯片的研發(fā)方向包括25G/50G的DFB/EML以及高端探測(cè)器。7,000.006,000.005,000.004,000.003,000.002,000.001,000.000.0040.0%35.0%30.0%25.0%20.0%15.0%10.0%5.0%6,486.30其他主營(yíng)業(yè)務(wù)6,046.02

36%1%5,337.925,280.804,929.05接入和數(shù)據(jù)40%16%13.3%11.7%8%8.3%8.3%8%7.3%傳輸59%0%332.72567.27487.38492.140.0%357.70-5.0%2018A營(yíng)業(yè)總收入圖：公司收入、凈利潤(rùn)及增速（百萬(wàn)元）2019A2020A2021A營(yíng)收增速2022前三季凈利潤(rùn)增速歸屬母公司股東的凈利潤(rùn)圖：2021年公司收入結(jié)構(gòu)26請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明資料來(lái)源：Wind，天風(fēng)證券研究所4.4.

長(zhǎng)光華芯：短期砷化鎵，長(zhǎng)期定位綜合性廠商◆

公司聚焦半導(dǎo)體激光行業(yè)，專(zhuān)注于半導(dǎo)體激光芯片的研發(fā)、設(shè)計(jì)及制造，主要產(chǎn)品包括高功率單管系列產(chǎn)品、高功率巴條系列產(chǎn)品、高效率

VCSEL系列產(chǎn)品及光通信芯片系列產(chǎn)品等，逐步實(shí)現(xiàn)高功率半導(dǎo)體激光芯片的國(guó)產(chǎn)化，已建成覆蓋芯片設(shè)計(jì)、外延生長(zhǎng)、晶圓處理工藝（光刻）、解理/鍍膜、封裝測(cè)試、光纖耦合等

IDM全流程工藝平臺(tái)和

3吋、6吋量產(chǎn)線，應(yīng)用于多款半導(dǎo)體激光芯片開(kāi)發(fā)。◆

磷化銦芯片方面：10G1577nm的高功率EML處于量產(chǎn)階段，可批量供貨，并已建成了一條完整的25GEML激光器芯片和TO-CAN封裝的研發(fā)和生產(chǎn)線，具備從晶圓級(jí)MOCVD外延材料生長(zhǎng)、晶圓流片、解理鍍膜、封裝和器件級(jí)的所有測(cè)試驗(yàn)證全流程的能力。公司已推出APD產(chǎn)品，該產(chǎn)品適用于10G光接收機(jī)，在主要指標(biāo)方面與國(guó)際水平相近。◆

車(chē)載雷達(dá)光芯片：VCSEL與EEL材料體系相同（砷化鎵），工藝重合度在70%以上，設(shè)備可復(fù)用。22年12月完成了車(chē)規(guī)體系16949的認(rèn)證，今年通過(guò)了車(chē)規(guī)級(jí)AEC-Q102認(rèn)證。500.00400.00300.00200.00100.000.00400%200%0%340%74%429.09VCSEL芯片系列廢料銷(xiāo)售0.7%386.261.9%其他主營(yíng)業(yè)務(wù)0.3%120%高功率巴條系列13.0%78%9%-10%50%247.18-200%-400%-600%-800%-1000%138.51125.12115.3292.4326.182018A-14.402019A-795%-128.892020A2021A2022E-100.00-200.00高功率單管系列84.1%營(yíng)業(yè)總收入歸屬母公司股東的凈利潤(rùn)營(yíng)收增速凈利潤(rùn)增速圖：公司收入、凈利潤(rùn)及增速（百萬(wàn)元，22年業(yè)績(jī)來(lái)自業(yè)績(jī)圖：2021年公司收入結(jié)構(gòu)快報(bào)）27請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明資料來(lái)源：Wind，天風(fēng)證券研究所4.5.

光庫(kù)科技：鈮酸鋰調(diào)制器有望份額提升◆

公司是專(zhuān)業(yè)從事光纖器件、鈮酸鋰調(diào)制器件及光子集成器件的設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售。包括三大產(chǎn)品系列：1）光纖激光器件主要產(chǎn)品包括隔離器、合束器、光纖光柵、激光輸出頭等，主要應(yīng)用于光纖激光器、激光雷達(dá)、無(wú)人駕駛等領(lǐng)域。2）光通訊器件包含兩個(gè)部分，隔離器、波分復(fù)用器等用于密集波分，跳線、尾纖、MPO連接器等用于數(shù)通。3）鈮酸鋰調(diào)制器件主要產(chǎn)品包括

400/600Gbps、100/200Gbps鈮酸鋰相干調(diào)制器、10Gbps零啁啾強(qiáng)度調(diào)制器等，主要應(yīng)用于超高速干線光通信網(wǎng)、超高速數(shù)據(jù)中心等。◆

鈮酸鋰電光調(diào)制器主要用在

100Gbps以上直至

1.2Tbps的長(zhǎng)距骨干網(wǎng)相干通訊和單波

100/200Gbps的超高速數(shù)據(jù)中心上。由于電信級(jí)鈮酸鋰高速調(diào)制器芯片及器件產(chǎn)品設(shè)計(jì)難度大，工藝較為復(fù)雜，截止22年8月全球僅有三家主要供應(yīng)商可批量供貨，主要為富士通、住友以及公司。同時(shí)公司在建8萬(wàn)件鈮酸鋰調(diào)制器芯片及器件產(chǎn)能。800.00700.00600.00500.00400.00300.00200.00100.000.00140%120%100%80%60%40%20%0%667.80

121%其他主營(yíng)業(yè)務(wù)5%鈮酸鋰調(diào)制器15%491.60493.90390.78289.28

33%26%35%36%26%光纖激光器件3%1%130.8155%89.9879.9257.48-28%59.21-8%-20%光通訊器件25%-40%2018A2019A2020A2021A前三季2022營(yíng)業(yè)總收入歸屬母公司股東的凈利潤(rùn)營(yíng)收增速凈利潤(rùn)增速圖：公司收入、凈利潤(rùn)及增速（百萬(wàn)元）圖：2021年公司收入結(jié)構(gòu)28請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的信息披露和免責(zé)申明資料來(lái)源：Wind，天風(fēng)證券研究所風(fēng)險(xiǎn)提示?

1.人才及技術(shù)更新風(fēng)險(xiǎn)：光芯片行業(yè)具備高壁壘、高投入特點(diǎn)，若相關(guān)企業(yè)不能保持人才及技術(shù)優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)品迭代、性能突破可能受阻。?

2.下游需求不達(dá)預(yù)期風(fēng)險(xiǎn)：磷化銦光芯片主要下游為光模塊，主要應(yīng)用于電信以