應(yīng)用升級與技術(shù)迭代并驅(qū),光通信產(chǎn)業(yè)是通信基石
光通信:以光波作為傳輸媒介的通信方式
光通信是一種以光波作為傳輸媒介的通信方式。光波和無線電波同屬電磁波,光波的頻率比 無線電波的頻率高,波長比無線電波的波長短,因此光通信具有通信容量大、傳輸 距離 遠、 信號串擾小、抗電磁干擾等優(yōu)點,是目前世界最主流的信息傳輸方式,信息時代的基 石。按 傳輸介質(zhì)的不同,光通信可分為大氣激光通信和光纖通信。大氣激光通信是利用大氣 作為傳 輸介質(zhì)的激光通信;光纖通信是以光波作為信息載體,以光纖作為傳輸介質(zhì)的一種通信方 式。 光通信技術(shù)可利用的頻譜范圍包括紅外、可見光和部分紫外波段,與射頻通信的頻譜需要分 配不同,光通信使用的頻段屬于空白頻譜,無需授權(quán)即可使用。
光通信系統(tǒng)由光發(fā)射機、通信通道和光接收機三部分組成。從物理流的角度看,光通信系統(tǒng) 分為光發(fā)射機、光纖通道、光接收機,其中光發(fā)射機的作用是將電信號轉(zhuǎn)換成光信號 ,并將 得到的光信號發(fā)射到光纖中進行傳輸;光接收機的作用是將光纖輸出端接收到的光信 號轉(zhuǎn)換 成原始的電信號。從信息流的角度看,按照不同的作用可分為光信號產(chǎn)生、光信號調(diào) 制、光 信號傳輸、光信號處理、光信號探測五大類,如光收發(fā)模塊實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換,對應(yīng)光信號 產(chǎn)生、 調(diào)制與探測作用,是光通信系統(tǒng)物理層的基礎(chǔ)構(gòu)成單元,光分路器和光放大器對應(yīng)光 信號處 理。
光通信產(chǎn)業(yè)鏈由光芯片、光器件、光模塊、光設(shè)備構(gòu)成。光芯片根據(jù)材料的不同可分為 InP、 GaAs、Si/SiO2、SiP、LiNbO3、MEMS 等芯片,根據(jù)功能不同可分為激光器芯片、探測器 芯片、調(diào)制器芯片;光器件根據(jù)是否需要電源劃分為有源器件和無源器件,有源器件 主要用 于光電信號轉(zhuǎn)換,包括激光器、調(diào)制器、探測器和集成器件等。無源器件用于滿足光 傳輸環(huán) 節(jié)的其他功能,包括光連接器、光隔離器、光分路器、光濾波器、光開關(guān)等;光模塊分為光 收發(fā)模塊、光放大器模塊、動態(tài)可調(diào)模塊、性能監(jiān)控模塊等。其中有源光收發(fā)模塊的 產(chǎn)值在 光通信器件中占據(jù)最大份額達 65%。 從全球市場競爭力上看,光設(shè)備領(lǐng)域,中國企業(yè)已成長為產(chǎn)業(yè)引領(lǐng)者,如華為、中興、烽火; 光器件領(lǐng)域,中國廠商主要集中在中低端產(chǎn)品,依靠封裝優(yōu)勢在中低端市場已形成較 強影響 力,在高端有源器件、光模塊方面提升空間大;光電芯片領(lǐng)域,高端光芯片與配套集 成電路 芯片依舊是行業(yè)瓶頸,依賴海外國家,國產(chǎn)化率不超過 10%,中國光電子企業(yè)正處于 追趕階 段。
光通信的換代升級伴隨著傳輸容量的不斷提升,每十年翻 1000 倍。光通信的發(fā)展史最早可 追溯到“烽火臺”,這是一種目視光通信;1880 年,亞歷山大·格拉漢姆·貝爾發(fā)明 了一種 利用光波作為載波傳輸話音信息的“光電話”,證明了利用光波作載波傳遞信息的可 能性,是 現(xiàn)代光通信的雛型,由于沒有可靠、高強度的光源,且沒有穩(wěn)定、低損耗的傳輸介質(zhì) ,光通 信一直未能發(fā)展至實用階段。
發(fā)展趨勢:全光網(wǎng)與葉脊架構(gòu)變革帶來量價齊升
電信市場:數(shù)據(jù)流量攀升推動光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)變革。電信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要包括寬帶網(wǎng)建設(shè)、移動通 信網(wǎng)絡(luò)、傳輸及接入系統(tǒng)等細分領(lǐng)域。隨著 5G 產(chǎn)業(yè)鏈、骨干網(wǎng)建設(shè)的推進,光纖接 入、基 站天線、無線系統(tǒng)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等細分行業(yè)均呈現(xiàn)高景氣態(tài)勢。數(shù)據(jù)流量的不斷攀 升使得 作為流量重要載體的光網(wǎng)絡(luò)需要在整體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上進行深刻變革,擴大網(wǎng)絡(luò)容量,增 加網(wǎng)絡(luò) 靈活性。 中國的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是由骨干網(wǎng)—城域網(wǎng)—接入網(wǎng)三層架構(gòu)組成。其中,骨干網(wǎng)主要是將 城市之 間連接起來的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),其作用范圍在幾十到幾千公里之間,主流的光通信技術(shù)包括 DWDM、 ASON;城域網(wǎng)即所謂的寬帶城域網(wǎng),在城市范圍內(nèi)以 IP 和 ATM 電信技術(shù)為基礎(chǔ), 以光纖 作為傳輸媒介,集數(shù)據(jù)、語音、視頻服務(wù)于一體的高帶寬、多功能、多業(yè)務(wù)接入的多 媒體通 信網(wǎng)絡(luò),主流的光通信技術(shù)包括 SDH、MSTP;接入網(wǎng)指骨干網(wǎng)絡(luò)到用戶終端之間的 所有設(shè) 備,其長度一般為幾百米到幾公里,主流的光通信技術(shù)包括 EPON、GPON。
5G 在業(yè)務(wù)特性、接入網(wǎng)、核心網(wǎng)等多個方面顯著變化,承載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)革新。5G 引入增強型 移動寬帶(eMBB)、超可靠低時延通信(uRLLC)、大規(guī)模機器類通信(mMTC)等典 型業(yè) 務(wù)場景。在無線接入網(wǎng)方面,重塑網(wǎng)元功能、互聯(lián)接口及組網(wǎng)結(jié)構(gòu);在核心網(wǎng)方面, 趨向采 用云化分布式部署架構(gòu),核心網(wǎng)信令網(wǎng)元將主要在省干和大區(qū)中心機房部署,數(shù)據(jù)面 網(wǎng)元根 據(jù)不同業(yè)務(wù)性能差異擬采用分層部署方案。
網(wǎng)絡(luò)速度需求的不斷增長催生了全新高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù),網(wǎng)絡(luò)全光化穩(wěn)步推進。全光網(wǎng)絡(luò)是指信 號只是在進出網(wǎng)絡(luò)時才進行電/光和光/電的變換,而在網(wǎng)絡(luò)中傳輸和交換的過程中 始終 以光 的形式存在。 全光網(wǎng)發(fā)展至今,分為兩大階段。第一階段為 2008-2017 年,這一階段的主要任務(wù)為“光進 銅退”,其標志性的技術(shù)為 FTTx/FTTH,2017 年,中國電信完成了 2011 年啟動的“ 寬帶中 國·光網(wǎng)城市”既定目標,即 FTTH 和百兆入戶的比例都超過了 90%,標志著全光網(wǎng) 1. 0 階 段的實現(xiàn);第二階段從 2017 年至今,該階段主要目標是在 2030 年形成一個架構(gòu)穩(wěn)定 ,全網(wǎng) 覆蓋,低碳節(jié)能、行業(yè)領(lǐng)先的全光底座。主要任務(wù)是夯實云網(wǎng)融合,其中包括全光傳 輸,全 光接種和全光交換,新一代光傳送網(wǎng)將以更高的資源利用效率和更經(jīng)濟的方式,推動 “隨需 帶寬”網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。
數(shù)通市場:超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心數(shù)量持續(xù)快速增長,預計三年內(nèi)突破 1000 個。由于應(yīng)用場景、 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復雜化,數(shù)據(jù)處理及信息交互更加頻繁,數(shù)通市場對數(shù)據(jù)中心的規(guī)模及功能 集成提 出了更高的要求。傳統(tǒng)的中小型、分散型數(shù)據(jù)中心難以滿足數(shù)據(jù)中心廠商提高整體營運效 率、 降低能耗、節(jié)約成本的需求,全球數(shù)據(jù)中心向集中化、集成化方向發(fā)展。 據(jù) Synergy Research Group 統(tǒng)計,截至 2021 年第三季度末,全球超大規(guī)模提供商 運營的 大型數(shù)據(jù)中心數(shù)量增加到 700 個,以關(guān)鍵 IT 負載來衡量,美國占這些數(shù)據(jù)中心容量的 49%, 中國排名第二,占總?cè)萘康?15%,預計運營數(shù)據(jù)中心安裝基數(shù)將在三年內(nèi)突破 1000 個,并 繼續(xù)快速增長。
數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)扁平化,新型分布式葉脊式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)興起。數(shù)據(jù)中心的基本架構(gòu)是將機柜 中的服務(wù)器與底層交換機相連,底層交換機與上層交換機相連。早期數(shù)據(jù)中心仿照接入-城域 -骨干結(jié)構(gòu)的電信網(wǎng)絡(luò),采用接入-匯聚-核心的三層架構(gòu),通過配置較高的收斂比,利 用統(tǒng)計 復用(平均 1/10 的服務(wù)器同時工作,則可只配置 1/10 的總上行帶寬,收斂比是 10: 1)節(jié)約 組網(wǎng)成本。由于網(wǎng)絡(luò)并發(fā)概率不斷提升、云計算和大數(shù)據(jù)等需求導致服務(wù)器間東西向 數(shù)據(jù)流 增加,網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)扁平化需求強烈,新型分布式數(shù)據(jù)中心葉脊式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)興起。
超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心與扁平化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),提升數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的數(shù)據(jù)流量。數(shù)據(jù)中心的超大規(guī) ?;凹苫黾恿藬?shù)據(jù)中心內(nèi)部的數(shù)據(jù)流量,同時葉脊網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)增加了數(shù)據(jù)中心內(nèi) 部設(shè)備 需求,明顯提升了連接端口數(shù)、內(nèi)部設(shè)備的連接密度、接口速率及交換容量。據(jù) Cisco 預測, 2021 年數(shù)據(jù)中心內(nèi)部數(shù)據(jù)流量占比 72%,數(shù)據(jù)中心之間的數(shù)據(jù)流量占比 14%,數(shù)據(jù) 中心與 用戶之間的數(shù)據(jù)流量占比 15%,數(shù)據(jù)中心內(nèi)部數(shù)據(jù)流量成為數(shù)據(jù)中心的主要數(shù)據(jù)量。截止到 2021 年底,全球數(shù)據(jù)中心 IP 流量將從 2016 年的每年 6.8ZB 上升到 20.6ZB,全球范 圍內(nèi)的 數(shù)據(jù)中心流量將以 25%的年復合增長率迅猛增長,云數(shù)據(jù)中心流量的年復合增長率則 會高達 27%。從 2016 到 2021 年,增長幅度達 3.3 倍。
DCI 技術(shù)市場快速增長。數(shù)據(jù)中心互連(DCI)技術(shù)是指將兩個或多個數(shù)據(jù)中心連接 在一起 共享資源。利用 DCI 技術(shù),物理上獨立的數(shù)據(jù)中心可共享資源以平衡工作負載。由于企 業(yè)、 機構(gòu)等對數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)備份的需求不斷提升,DCI 技術(shù)快速發(fā)展,疊加新冠疫情影 響與政 府政策支持,云服務(wù)蓬勃發(fā)展,全球和中國市場對數(shù)據(jù)中心互連的需求將繼續(xù)上升。據(jù) Dell'Oro Group 統(tǒng)計預測,2021 年全球數(shù)據(jù)中心互連技術(shù)市場規(guī)模達到 26.2 億美元,預計 至 2026 年將達到 30.3 億美元。
光模塊需求量價齊升,硅光布局與先進封裝成競爭關(guān)鍵
光模塊:實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的核心部件
光模塊是光通信系統(tǒng)中完成光電轉(zhuǎn)換的核心部件。光模塊由光器件、功能電路和光接口等構(gòu) 成,其中光器件是光模塊的關(guān)鍵元件,包括光發(fā)射組件(含激光器)、光接收組件(含 光探測 器),分別實現(xiàn)光模塊在發(fā)射端將電信號轉(zhuǎn)換成光信號,以及在接收端將光信號轉(zhuǎn)換成 電信號 的功能。 光模塊:通信設(shè)備間數(shù)據(jù)傳輸?shù)妮d體,實現(xiàn)傳輸媒體的光電相互轉(zhuǎn)化。在發(fā)射端,帶有信息 的電信號從發(fā)射通道的電接口輸入,經(jīng)過信號的整形和放大,驅(qū)動光發(fā)射組件內(nèi)部芯 片轉(zhuǎn)換 為光信號,耦合進光纖后進行光信號傳輸;在接收端,采集來的光信號輸入模塊后由 光接收 組件內(nèi)部光探測二極管轉(zhuǎn)換為電流信號,通過跨阻放大器后將此電流信號轉(zhuǎn)換成電 壓信 號, 經(jīng)限幅放大器放大后輸出相應(yīng)信息的電信號。
光模塊可按傳輸速率、復用技術(shù)、適用光纖類型、封裝形式分類。光模塊的型號命名方式通 常為:傳輸速度+波長+傳輸距離+單模/多模+封裝類型。按傳輸速率分類,可分為 10Gb/s、 25Gb/s、40Gb/s、100Gb/s、200Gb/s、400Gb/s 等,傳輸速率越高,技術(shù)難度越高;按復 用技術(shù)分類,可分為時分復用系統(tǒng)、波分復用系統(tǒng);按照光纖類型,可分為單模光纖 、多模 光纖,單模光纖適用于遠程通訊,多模光纖適用于短距離通訊;按照封裝形式,可分為 SFP、 SFP+、SFP28、QSFP+、QSFP28 以及 QSFP-DD 等多種,為滿足行業(yè)標準組織的 多源協(xié) 議,光模塊的封裝形式呈多樣化,SFP 表示 10G 以下光模塊的封裝類型,SFP+、XF P 表示 是 10G 光模塊的封裝類型,SFP28 表示是 25G/32G 光模塊的封裝類型,QSFP+表 示是 40G/56G 光模塊,QSFP28 代表的是 100G 光模塊的封裝類型。
中國頒布系列政策支持光模塊產(chǎn)業(yè)發(fā)展。光模塊是信息光電子技術(shù)領(lǐng)域核心的光電 子器 件, 廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心與 5G 承載網(wǎng)的建設(shè),是構(gòu)建現(xiàn)代高速信息網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)。2018 年, 中國電子元件行業(yè)協(xié)會發(fā)布《中國光電子器件產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展路線圖(2018-2022 年)》,該發(fā)展 路線圖量化了 2020 年以及 2022 年核心光模塊產(chǎn)品的發(fā)展規(guī)劃,確保 2022 年中低端 光電子 芯片國產(chǎn)化率超過 60%,高端光電子芯片的國產(chǎn)化率突破 20%;2022 年國內(nèi)企業(yè)占據(jù) 全球光 通信器件市場份額的 30%以上。中國頒布一系列政策支持光模塊產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,包括國 家加大 對光電子芯片共性關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)資金的支持、迅速提高核心器件國產(chǎn)化率和培育具 有國際 競爭力大企業(yè)等,同時政府相關(guān)部門大力支持 5G 網(wǎng)絡(luò)的改建與數(shù)據(jù)中心的升級,增 加光模 塊的市場需求。
發(fā)展趨勢:光摩爾驅(qū)動產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新,硅光布局與先進封裝成競爭關(guān)鍵
光模塊技術(shù)發(fā)展趨勢:可熱插拔、小型化、高速率、智能化、集成化。隨著光通信系統(tǒng)集成 度的不斷提升,光模塊技術(shù)不斷發(fā)展,光模塊技術(shù)升級路線按主流封裝形式可劃分 為三 代:
第一代(1995-2000):以 1X9、GBIC、SFF 形式為主流代表。1X9 是較早的光模塊應(yīng)用, 是固定的光模塊產(chǎn)品。隨后向熱插撥、小型化兩個方向演進。熱插撥方向形成了 GBIC 光模 塊,作為獨立模塊使用,無需切斷電源即可定位故障,方便了光模塊的管理與維修。 小型化 方向形成了 SFF 光模塊,SFF 光模塊采用精密光學及電路集成工藝,尺寸僅有 1X9 的 一半, 增加了通信設(shè)備端口密度,降低單位端口的功耗及成本。
第二代(2000-2028):以 SFP、QSFP、QSFP-DD/OSFP 等形式為代表。隨著數(shù)據(jù)通信網(wǎng) 絡(luò)向高速率、大容量發(fā)展,通信設(shè)備端口密度提升,推動光模塊不斷突破技術(shù)限制, 向小型 化、高速率、智能化、集成化方向發(fā)展。以目前廣泛應(yīng)用的 SFP 形式為例,其兼具 GB IC 的 熱插撥和 SFF 高集成小型化優(yōu)勢。此外,光模塊也由 10G-40G 升級到 100G/200G/400G 高 速光模塊領(lǐng)域,并且演化出數(shù)據(jù)診斷等智能化功能。
第三代(2024 年之后):以光電共封裝(CPO)形式為代表,主要采用硅光集成技術(shù)。據(jù)聯(lián) 特科技招股說明書預計到 2024 年,800G 高速光模塊會進入規(guī)模化生產(chǎn)階段,光電共封 裝、 硅光集成技術(shù)會在速率、能耗、成本方面逐漸超越傳統(tǒng)光模塊。這一時期是光模塊的 創(chuàng)新發(fā) 展時期,光模塊的產(chǎn)品成本、性能、技術(shù)等會進一步完善,以適應(yīng)新一代信息技術(shù)加 速升級 革新的發(fā)展需求,推動光模塊向超高速率、超高集成度方向發(fā)展,凸顯高端光模塊競爭 優(yōu)勢。
光摩爾定律推動技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展,光模塊每 4 年左右演進一代,比特成本下降一半,功耗下降 一半。網(wǎng)絡(luò)流量爆發(fā)式增長,網(wǎng)絡(luò)流量每 9-12 個月翻一番,骨干光通信設(shè)備每 2-3 年 升級一 次,光電領(lǐng)域的“光摩爾定律”,光模塊每 4 年左右演進一代,比特成本下降一半,功 耗下降 一半。同時微電子芯片和光電子芯片的物理極限被不斷迫近,微電子芯片內(nèi)部集成度 不斷提 高,晶體管尺寸不斷微縮導致量子效應(yīng)的影響加劇,晶體管的不可靠性顯著增加,在 微電子 和光電子產(chǎn)業(yè)的共同發(fā)展和需求引導下,硅光技術(shù)應(yīng)運而生。硅光可以實現(xiàn)芯片的高集成 度、 低成本、規(guī)模制造,是實現(xiàn)光電合封、光電集成的最佳選擇。
硅光集成技術(shù)已取得了許多進展和突破,硅光產(chǎn)業(yè)鏈不斷完善。1969 年美國貝爾實驗室提出 集成光學概念,受到技術(shù)和商用化限制,直至 21 世紀初,以 Intel 和 IBM 為首的企業(yè) 與學術(shù) 機構(gòu)才開始重點發(fā)展硅芯片光學信號傳輸技術(shù),隨著資本的投入與研發(fā)的推進,硅光 子技術(shù) 在產(chǎn)品化方面有多項突破,技術(shù)標準相繼形成,已逐漸從學術(shù)研究驅(qū)動轉(zhuǎn)變?yōu)槭袌鲂?求驅(qū)動 的良性循環(huán)。硅光技術(shù)的高度集成特性在對尺寸更加敏感的消費領(lǐng)域存在更大需求,消費電 子、智能駕駛、量子通信等領(lǐng)域有較大發(fā)展空間。
CPO(Co-packagedoptics,光電共封裝技術(shù))是一種新型的高密度光組件技術(shù),可以取代 傳統(tǒng)的前面板可插入式光模塊,將硅光電組件與電子晶片封裝相結(jié)合,使引擎盡量靠近 AS IC 以減少高速電通道損耗和阻抗不連續(xù)性,將電子晶片輸出的高速電訊號轉(zhuǎn)化為光訊號 ,以提 高互連密度,功耗減少,實現(xiàn)遠距離傳送。
CPO 是實現(xiàn)高速率、大帶寬、低功耗網(wǎng)絡(luò)的必經(jīng)之路。大數(shù)據(jù)、云計算、AI 等應(yīng)用需求的發(fā) 展,驅(qū)動數(shù)據(jù)中心規(guī)模不斷擴大,對帶寬容量與高速數(shù)據(jù)傳輸速率的需求明顯增加。 與此同 時,摩爾定律趨于平緩,芯片制造技術(shù)接近物理瓶頸,從系統(tǒng)的角度對性能優(yōu)化從而實現(xiàn)速 率提升成為必選之路。CPO 具有的功耗低、帶寬大的特點,將硅電路和光學器件并排 集成在 同一封裝上,可提升提高輸入/輸出(I/O)接口的能源效率,從而延長傳輸距離。當數(shù) 據(jù)中心 的數(shù)據(jù)傳輸在帶寬密度要求大幅提升且單通道速率超過 100Gbps,傳統(tǒng)可插拔光模塊 和板載 光學器件在成本效益方面,將很難與 CPO 技術(shù)相媲美。
預計至 2027 年全球 CPO 市場收入達 54 億美元。未來 CPO 將成為云提供商數(shù)據(jù)中心的主 導使能技術(shù),最初將應(yīng)用于超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心,據(jù) CIR 預測,至 2023 年 CPO 在超 大規(guī)模 數(shù)據(jù)中心的收入規(guī)模占總收入的比例將達到 80%;隨后低時延與高速率應(yīng)用將推動 CPO 需 求,人工智能、機器學習等領(lǐng)域有望成為主要驅(qū)動因素。據(jù) CIR 預計,至 2027 年全球 CPO 市場收入達 54 億美元,預計至 2025 年交換速率達 102.4Tbps,與傳統(tǒng)可插拔光學 器件相 比,CPO 功耗將降低 30%,每比特成本降低 40%。
光器件國產(chǎn)替代與平臺化加速,激光雷達配套成第二曲線
光器件:光模塊的重要組成部分
光器件是光模塊的重要組成部分。根據(jù)聯(lián)特科技招股書披露,光器件是光模塊的重要組成部 分,在成本中占比 37%,主要包括 TOSA、ROSA 及構(gòu)成 TOSA、ROSA 的組件, 如 TO、 波分復用器、TO 座、TO 帽、隔離器、透鏡、濾光片等配套件。
按是否需要外部電源驅(qū)動,光器件可分為有源光器件和無源光器件。據(jù) Ovum 統(tǒng)計,光通信 器件市場中,光有源器件占據(jù)大部分的市場份額,占比約為 83%,光無源器件市場份 額占比 約為 17%。 有源光器件負責光信號發(fā)射、接收,光信號轉(zhuǎn)換為電信號、電信號轉(zhuǎn)換為光信號等工 作,具 體組件包括負責發(fā)射光信號的直調(diào)激光器、外調(diào)激光器,負責接收光信號的光探測器 、光接 收器,負責調(diào)解光性能的光相位調(diào)制器、光強度調(diào)制器及相干光收發(fā)器等其他集成器 件。不 同組件從信號源頭和傳輸過程對光信號加以調(diào)整,應(yīng)用材料包括激光二極管、光電 二極 管、 半導體發(fā)光二極管等。 無源光器件運轉(zhuǎn)無需外加能源驅(qū)動,工作過程不涉及光電轉(zhuǎn)換或電光轉(zhuǎn)換,不產(chǎn)生或 接收光 信號,負責光信號調(diào)節(jié)、相干、隔離、過濾、連接等控制類工作,為光信號傳輸系統(tǒng) 設(shè)置關(guān) 鍵節(jié)點。具體組件包括拉曼光放大器、光隔離器、光濾波器(光合濾波器、光分濾波器 )、光 衰減器、波分復用器、光耦合器、光纖連接器、光纖延遲線、光分插復用器、光開關(guān) 、光背 板等。
發(fā)展趨勢:平臺化構(gòu)筑成本優(yōu)勢,橫向拓展激光雷達第二增長曲線
趨勢一:攻破高端核心技術(shù),提升核心產(chǎn)品國產(chǎn)化率。目前美國、日本等科技發(fā)達國家光器 件廠商憑借既有核心技術(shù),持續(xù)占據(jù)高端光器件市場頭部。而中國的光電子器件企業(yè) 擁有自 主知識產(chǎn)權(quán)的高端核心技術(shù)不多,對國外芯片和特種材料的依賴性較大,具有核心競 爭能力 的產(chǎn)品較少,企業(yè)整體實力仍然偏弱,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不夠合理,同質(zhì)化嚴重,所提供的產(chǎn) 品也多 集中在中低端,產(chǎn)品附加值不高,國際市場競爭能力和盈利能力還有待提高。 中國光器件廠商在發(fā)揮低成本優(yōu)勢的同時,逐漸加大對高端器件研發(fā)的投入,提升核 心產(chǎn)品 國產(chǎn)化率,同時依托產(chǎn)能突破,著手布局垂直一體化生產(chǎn)線,有望進一步替代全球光 器件行 業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈各層級產(chǎn)能,驅(qū)動中國廠商在全球范圍市場份額的擴容和議價能力的提升。
趨勢二:一站式解決方案,打造平臺構(gòu)筑成本優(yōu)勢。首先,目前設(shè)備廠商對于復雜結(jié)構(gòu)設(shè)計 的光器件專用設(shè)備較少,光器件的方案設(shè)計決定著生產(chǎn)制造設(shè)備的選型,需要廠商自主設(shè) 計、 搭建并改進產(chǎn)品設(shè)計方案,打造制造平臺能夠較大程度提高研發(fā)效率,根據(jù)生產(chǎn)快速 對產(chǎn)能 進行分配,降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本,并響應(yīng)客戶需求變化,提高研發(fā)復用率,構(gòu)筑成本優(yōu) 勢;此 外,下游供應(yīng)鏈認證程序繁雜,各大光通信廠商都有各自的供應(yīng)鏈體系,有嚴格的供 應(yīng)商資 質(zhì)審查程序,需要對供應(yīng)商的技術(shù)水平、生產(chǎn)條件、設(shè)備狀況、質(zhì)量保證體系、財務(wù) 指標等 多方面情況的進行調(diào)查,產(chǎn)品要經(jīng)過試樣、小批量供貨等環(huán)節(jié),對可靠性、穩(wěn)定性進行 評估, 再經(jīng)過多次審查反復整改后方能認定為供應(yīng)商,光器件產(chǎn)品種類多而分散,對于下游 客戶而 言,采購一站式解決方案,一方面提高自身采購效率,另一方面可綜合滿足定制化需 求,一 站式解決方案適合小批量零星采購,有助于提高下游廠商生產(chǎn)效率。
趨勢三:橫向拓展第二增長曲線,光通信廠商在光學領(lǐng)域有長期積淀,技術(shù)與產(chǎn)線有一定復 用性。 激光雷達:是以發(fā)射激光束探測目標的位置、速度等特征量的雷達系統(tǒng)。其工作原理 是向目 標發(fā)射探測信號(激光束),然后將接收到的目標回波與發(fā)射信號進行比較,作適當處理 后,就 可獲得目標的有關(guān)信息,如目標距離、方位、高度、速度、姿態(tài)、甚至形狀等參數(shù)。激光雷 達上游主要是光器件和電子元件,核心組件主要有激光器、掃描器及光器件、光電探 測器及 接收芯片等。
預計至 2025 年全球激光雷達在無人駕駛市場銷售額達 46.6 億美元。隨著自動駕駛技術(shù)的發(fā) 展和普及,激光雷達市場規(guī)模將進一步擴大,同時激光雷達單價的下降也將進一步促 進激光 雷達的使用。據(jù) Yole 統(tǒng)計及預測,出貨量方面,2020 年全球激光雷達在無人駕駛市 場的出 貨量約為 14 萬個,預計至 2025 年將增長到 130 萬個,預計至 2032 年出貨量將接近 740 萬 個;銷售額方面,2020 年全球激光雷達在無人駕駛市場銷售額約為 12 億美元,2025 年將 增長到 46.6 億美元。
光芯片是核心壁壘,亟待打造一體化國產(chǎn)替代產(chǎn)業(yè)競爭力
光芯片:光模塊的核心器件
光芯片是光模塊的核心器件,成本占比隨光模塊速率的提升而上升。光芯片的性能與傳輸速 率直接決定光通信系統(tǒng)的傳輸效率,是光模塊的核心器件。據(jù)頭豹研究院統(tǒng)計測算, 光芯片 在低端、中端、高端模塊的成本占比分別約為 30%、50%、70%,隨著光模塊速率的提 升, 光芯片在光模塊的成本占比提升。
光芯片按功能可分為激光器芯片和探測器芯片。其中激光器芯片主要用于發(fā)射信號,將電信 號轉(zhuǎn)化為光信號,探測器芯片主要用于接收信號,將光信號轉(zhuǎn)化為電信號。激光器芯 片按出 光結(jié)構(gòu)可進一步分為面發(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) 射芯片 包括 FP、DFB 和 EML 芯片;探測器芯片主要有 PIN 和 APD 兩類。
發(fā)展趨勢:多品類拓展,打造一體化國產(chǎn)替代產(chǎn)業(yè)競爭力
趨勢一:中國光芯片廠商由單品類產(chǎn)品向多品類矩陣、高端產(chǎn)品拓展
光芯片的生產(chǎn)過程包括晶圓制造和芯片制造兩個環(huán)節(jié)。晶圓制造包括晶圓外延結(jié)構(gòu)生長、光 柵結(jié)構(gòu)制作、波導光刻工藝、金屬化制程、減薄退火工藝,芯片制造包括解理鍍膜工 藝、封 測分選、可靠性驗證。光芯片生產(chǎn)環(huán)節(jié)要求芯片設(shè)計與晶圓制造環(huán)節(jié)相互反饋與驗證 ,以實 現(xiàn)產(chǎn)品的高性能指標、高可靠性。 光電子器件遵循特色工藝,對工藝的穩(wěn)定性和一致性要求苛刻。光芯片具有溫度敏感的特性, 其工作溫度每變化 1℃,激光器發(fā)射的波長會漂移 0.08nm 至 0.1nm,由于光的特殊 物理性 質(zhì),光芯片不要求先進制程,但對工藝的穩(wěn)定性和一致性要求苛刻。 IDM 生產(chǎn)模式助力工藝的穩(wěn)定性與多樣性,快速響應(yīng)客戶需求。IDM 是指包含芯片設(shè)計、芯 片制造、封裝測試在內(nèi)全部或主要業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)經(jīng)營模式。因為光電子器件遵循特色工 藝, 對工藝、產(chǎn)品、服務(wù)、平臺等多個維度有著更高要求,使得特色工藝的競爭能力更 加綜 合。 IDM 一方面可以更好的把控生產(chǎn)過程,有效控制生產(chǎn)良率、周期交付、產(chǎn)品迭代與風 險管控 等,另一方面有助于縮短產(chǎn)品研發(fā)周期,將研發(fā)技術(shù)與生產(chǎn)經(jīng)驗結(jié)合,更快提升和改 進新技 術(shù),推出新產(chǎn)品。歐美頭部光電子器件企業(yè)多采用 IDM 模式。
趨勢二:上游半導體設(shè)備與材料為卡脖子環(huán)節(jié),下一步重點突破方向
光芯片上游主要包括設(shè)備及材料供應(yīng)商。光芯片主要原材料為襯底,輔料包括金耙、特殊氣 體、三甲基銦、光刻膠、封裝材料和其他材料等,其他原材料包括顯影液、光刻掩模 板、異 丙醇、砷化氫等材料。據(jù)源杰科技招股說明書披露,襯底在原材料的占比約 30%-50% 之間, 占比最大。光芯片的主要生產(chǎn)設(shè)備包括光刻機、刻蝕機及外延設(shè)備等。
目前大規(guī)格、高品質(zhì)襯底基本為境外廠商壟斷。InP 襯底、GaAs 襯底市場集中度高,主要在 海外廠商,中國廠商在材料合成、晶體生長、材料熱處理和材料特性等方面取得了進 步,但 整體產(chǎn)能規(guī)模較小,大尺寸產(chǎn)能不足,基本被海外廠商占據(jù)。
預計至 2027 年,硅光集成技術(shù)光模塊占比有望達到 51%。據(jù) LightCounting 統(tǒng)計,2016 年 鈮酸鋰、GaAs、InP、硅光技術(shù)在光模塊里的占比分別約為 39%、12%、44%、5%。硅光集 成技術(shù)具有超高速率、超低功耗、超低規(guī)?;杀镜忍匦?,是光通信芯片廠商重點布局 領(lǐng)域, 預計至 2027 年硅光集成技術(shù)光模塊占比有望達到 51%,年復合增長率達 35%。
重點公司分析
中際旭創(chuàng): 全球光模塊龍頭廠商
全球領(lǐng)先的光模塊供應(yīng)商。公司成立于 1987 年,前身為中際智能裝備有限公司,2012 年在 深交所上市。2017 年,中際裝備以 28 億元的交易對價收購蘇州旭創(chuàng),并更名為中際旭 創(chuàng), 進軍光模塊領(lǐng)域,實現(xiàn)雙主業(yè)并行。2020 年收購成都儲翰,形成“數(shù)通+電信”雙 振格 局。 公司是全球領(lǐng)先的光模塊供應(yīng)商,集高端光通信收發(fā)模塊的研發(fā)、設(shè)計、封裝、測試 和銷售 于一體,為云數(shù)據(jù)中心客戶提供 100G、200G、400G 和 800G 等高速光模塊,為電 信設(shè)備 商客戶提供 5G 前傳、中傳和回傳光模塊以及應(yīng)用于骨干網(wǎng)和核心網(wǎng)傳輸光模塊等高 端整體 解決方案。據(jù) LightCounting 統(tǒng)計,2021 年中際旭創(chuàng)在全球光模塊廠商排名并列第一,市場 份額持續(xù)提升。
收入凈利穩(wěn)健增長,毛利率提升。公司 2021 年實現(xiàn)營業(yè)收入 77.0 億元,同比增長 41.9%, 實現(xiàn)歸母凈利潤 8.8 億元,同比增長 1.3%,綜合毛利率為 25.6%。2022 年上半年實 現(xiàn)營業(yè) 收入 42.3 億元,同比增長 28.3%,實現(xiàn)歸母凈利潤 4.9 億元,同比增長 44.5%。公司 2022 年上半年毛利率為 26.8%,同比提升 2.4pct,凈利率為 11.6%,同比提升 1.1pct。數(shù)通 領(lǐng)域, 受益于數(shù)據(jù)中心客戶流量需求的增長以及資本開支的持續(xù)投入,客戶加快部署 400G 和 200G 等高端產(chǎn)品實現(xiàn)傳輸速率升級,公司從產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)投入、供應(yīng)管理和質(zhì)量保障等 方面積 極響應(yīng)客戶需求并全面滿足交付,隨著 400G 和 200G 等高端產(chǎn)品的出貨比重增加以 及持續(xù) 降本增效;電信領(lǐng)域,5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)平穩(wěn)推進,雙千兆光網(wǎng)工程拉動 10GPON 等接入 網(wǎng)光器 件和光模塊的需求。公司營收與凈利增速快,毛利率也有所提升。隨著全球 5G 網(wǎng)絡(luò) 部署完 善,下游應(yīng)用創(chuàng)新發(fā)展,全球流量持續(xù)高增,云廠商加大資本開支投入與數(shù)據(jù)中心建 設(shè),公 司有望發(fā)揮技術(shù)、產(chǎn)品、交付等優(yōu)勢,業(yè)績有望進一步增長。
持續(xù)加大研發(fā)投入,研發(fā)體系不斷壯大完善。公司持續(xù)加大新產(chǎn)品與新技術(shù)的研發(fā)投入,2021 年公司研發(fā)費用 5.4 億元,占營業(yè)收入的 7.0%,同比增長 6.9%。截止至 2021 年年 末,公 司累計獲得國外授權(quán)專利 26 項,國內(nèi)專利 146 項,其中發(fā)明 83 項,領(lǐng)先的研發(fā)與創(chuàng) 新能力 促進了產(chǎn)品的高性價比和公司的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。加快重點產(chǎn)品的市場化進度,800G 系列光 模塊完成了向客戶的送樣、測試和認證,400G 硅光芯片 fab 良率的持續(xù)提升,為穩(wěn) 定量產(chǎn) 做好了準備;800G 硅光芯片開發(fā)成功;400GZR 和 200GZR 等用于數(shù)據(jù)中心互聯(lián)或 電信城 域網(wǎng)場景的產(chǎn)品已形成小批量生產(chǎn)和出貨;同時旭創(chuàng)產(chǎn)業(yè)研究院進行了 CPO 關(guān)鍵技 術(shù)的預 研,并持續(xù)打造先進光子芯片產(chǎn)業(yè)化技術(shù)平臺和 2.5D、3D 混合封裝平臺。
收購成都儲翰,進一步補全光通信業(yè)務(wù)布局。公司于 2020 年 4 月簽署股份轉(zhuǎn)讓協(xié)議,收購 成都儲翰 67.2%股權(quán),交易完成后成都儲翰成為中際旭創(chuàng)的控股子公司,納入合并 范圍 。成 都儲翰是專注于接入網(wǎng)光模塊和光組件、生產(chǎn)及銷售的高新技術(shù)企業(yè),擁有從芯片封 裝到光 電器件到光電模塊的垂直整合產(chǎn)品線,擁有全面的接入網(wǎng)光通信模塊產(chǎn)品及其組合, 包括傳 統(tǒng)的 G/EPON 和 10GEPON 系列產(chǎn)品和滿足混合組網(wǎng)架構(gòu)所使用的 COMBO 系列產(chǎn)品。 收購成都儲翰進一步補全公司在光通信領(lǐng)域的業(yè)務(wù)布局,未來公司將進一步強化與成 都儲翰 在供應(yīng)鏈、技術(shù)、研發(fā)、生產(chǎn)、人員和市場各個環(huán)節(jié)的整合,充分發(fā)揮協(xié)同效應(yīng),把 握接入 網(wǎng)市場持續(xù)景氣的市場機會。
新易盛:全球頭部光模塊廠商
全系列光通信應(yīng)用光模塊廠商。新易盛于 2008 年 4 月成立,總部位于四川省成都市,于 2016年在創(chuàng)業(yè)板上市,是一家專注于光通信領(lǐng)域傳輸和接入技術(shù)的國家高新技術(shù)企業(yè),致 力于高 性能光模塊的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售,高度重視新技術(shù)和新產(chǎn)品研發(fā),掌握高速率光器件 芯片封 裝和光器件封裝技術(shù),應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋了數(shù)據(jù)中心、數(shù)據(jù)通信、5G 無線網(wǎng)絡(luò)、電信傳輸 、固網(wǎng) 接入、智能電網(wǎng)、安防監(jiān)控等領(lǐng)域。 產(chǎn)品方面,目前公司已成功研發(fā)出涵蓋 5G 前傳、中傳、回傳的 25G、50G、100G、200G 系列光模塊產(chǎn)品并實現(xiàn)批量交付,同時是國內(nèi)少數(shù)批量交付運用于數(shù)據(jù)中心市場的 100G、 200G、400G 高速光模塊,已成功推出 800G 光模塊產(chǎn)品系列組合、基于硅光解決方 案的 400G 光模塊產(chǎn)品及 400GZR/ZR+相干光模塊??蛻舴矫妫九c全球主流通信設(shè)備 商及互 聯(lián)網(wǎng)廠商有著良好的合作關(guān)系。
營收凈利高增長。公司 2021 年實現(xiàn)營業(yè)收入 29.1 億元,同比增長 45.6%,實現(xiàn)歸母 凈利潤 6.6 億元,同比增長 34.6%,綜合毛利率為 32.2%。2022 年上半年實現(xiàn)營業(yè)收入 14.8 億元, 同比增長 2.6%,實現(xiàn)歸母凈利潤 4.6 億元,同比增長 42.8%,扣非歸母凈利潤為 3.6 億 元, 同比增長 18.6%。公司 2022 年上半年毛利率為 33.7%,同比提升 0.9pct,凈利率為 31.2%, 同比提升 8.8pct,扣非凈利率為 24.2%,同比提升 3.3pct。隨著全球范圍內(nèi)數(shù)據(jù)中心 市場景 氣度持續(xù)提升,全球市場對高速率光模塊產(chǎn)品的需求增加,公司不斷加強市場推廣和 客戶拓 展力度,產(chǎn)品及客戶結(jié)構(gòu)進一步優(yōu)化,營收凈利保持增長。
持續(xù)加大研發(fā)投入,毛利率企穩(wěn)。公司持續(xù)增加研發(fā)投入,2021 年公司研發(fā)費用 1.1 億元, 占營業(yè)收入的 3.7%,同比增長 27.4%。截止 2021 年 12 月 31 日,公司累計獲得授 權(quán)專利 91 項,其中發(fā)明專利 27 項,實用新型專利 63 項,外觀設(shè)計專利 1 項。公司高速率光 模塊、 硅光模塊、相干光模塊等研發(fā)項目取得多項進展,通過內(nèi)部培養(yǎng)和外部引進相結(jié)合的 方法打 造高戰(zhàn)斗力的研發(fā)團隊,與供應(yīng)商、客戶、各大專院校及科研院所加強技術(shù)交流與合 作,不 斷提高公司研發(fā)人員的技術(shù)水平和創(chuàng)新能力,并通過建立多層次激勵的薪酬體系吸引 和留住 優(yōu)秀研發(fā)人才。 生產(chǎn)方面,公司持續(xù)進行工藝優(yōu)化改良,進一步推進精益生產(chǎn)管理,實現(xiàn)“平衡生產(chǎn) 線、標 準化作業(yè)”等,使公司能靈活應(yīng)對多品種、小批量、短交期的生產(chǎn)效率管理,減少庫 存,縮 短生產(chǎn)周期時間,降低成本,保證質(zhì)量和交貨期,提高生產(chǎn)力。
光迅科技:中國首家上市通信光電子器件公司
中國首家上市的通信光電子器件公司。光迅科技源于 1976 年成立的郵電部固體器件研究所, 2001 年改制,2009 年在深交所上市,成為國內(nèi)首家上市的光電子器件公司,2013 年 公司收購高端芯片廠商丹麥 IPX 公司,切入核心芯片技術(shù)。公司從事光電芯片、器件、模塊 及子系 統(tǒng)產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、銷售及技術(shù)服務(wù),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)域可分為傳輸類產(chǎn)品、接入類產(chǎn)品、數(shù)據(jù)通信類產(chǎn)品。 公司設(shè)立有七大市場和銷售平臺,產(chǎn)品服務(wù)全球設(shè)備商、運營商、資訊商、行業(yè)網(wǎng)客 戶。公司目前與下游大型高增長、優(yōu)質(zhì)企業(yè)建立了長期穩(wěn)定的合作關(guān)系,服務(wù)的客戶主要 包 括有 Google、Infinera、華為、中興、烽火等國內(nèi)外知名客戶,出口北美、歐洲、印度、韓國 、巴西、日本等國家和地區(qū)。據(jù)公司 2022 年半年報披露,Omdia 最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)公司整體 市場份 額為 7.1%。
營收凈利保持增長。公司 2021 年實現(xiàn)營業(yè)收入 64.9 億元,同比增長 7.3%,實現(xiàn)歸 母凈利 潤 5.7 億元,同比增長 25.1%,綜合毛利率為 24.2%。2022 年上半年實現(xiàn)營業(yè)收入 35. 4 億 元,同比增長 12.9%,實現(xiàn)歸母凈利潤 3.1 億元,同比增長 6.3%。公司 2022 年上半 年毛利 率為 23.2%,同比下降 2.6pct,凈利率為 8.3%,同比下降 0.5pct。2021 年公司在 5G 前傳、 10GPON、100G/200G/400G 數(shù)據(jù)通信模塊、超寬帶光放大器、新型智能器件、相干 器件和 模塊等方面都取得了較好的進展。公司營收與凈利保持平穩(wěn)增長。
進軍光電子芯片領(lǐng)域。公司持續(xù)推進 25Gb/s、50Gb/s 高速激光器、探測器等光芯片 的迭代 開發(fā),進一步加大對氣密、非氣密、光電混合集成等光電子器件封裝技術(shù)研究,保持 對光電 子封裝新技術(shù)的敏感度和預研跟蹤。公司有 PLC(平面光波導)、III-V、SiP(硅光) 三大光 電芯片平臺。PLC 芯片有 AWG、MCS 系列;III-V 芯片有激光器類(FP 芯片、DFB 芯 片、 EML 芯片、VCSEL 芯片)、探測器類(PD 芯片、APD 芯片);SiP 芯片平臺支持直接 調(diào)制和 相干調(diào)制方案。
天孚通信:稀缺平臺型光器件廠商,順利突破激光雷達
全球光器件核心部件領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè),光器件一站式解決方案提供商。天孚通信成立于 2005 年,2015 年在創(chuàng)業(yè)板上市,是領(lǐng)先的光器件整體解決方案提供商,主要產(chǎn)品包括光組件 、光 器件等,在精密陶瓷、工程塑料、復合金屬、光學玻璃等基礎(chǔ)材料領(lǐng)域積累沉淀了多 項全球 領(lǐng)先的工藝技術(shù),形成了波分復用耦合、PLC 芯片制造測試、FAU 光纖陣列設(shè)計制造、TOCAN/BOX/芯片封測、并行光學設(shè)計制造、微光學光路模擬設(shè)計裝配、光學元件冷加工 與鍍 膜、納米級精密模具設(shè)計制造、金屬材料微米級制造、陶瓷材料成型燒結(jié)等技術(shù)和創(chuàng)新 平臺。 2018、2019、2020、2021 連續(xù)四年榮獲亞太光通信委員會和網(wǎng)絡(luò)電信信息研究院評選的“中 國光器件與輔助設(shè)備及原材料最具競爭力企業(yè) 10 強”獎項,連續(xù)多年被行業(yè)主流客 戶評為 優(yōu)秀供應(yīng)商。
營收凈利持續(xù)增長,盈利能力保持穩(wěn)定。公司 2021 年實現(xiàn)營業(yè)收入 10.3 億元,同比增長 18.2%,實現(xiàn)歸母凈利潤 3.1 億元,同比增長 9.8%,綜合毛利率為 49.7%。2022 年上半年 實現(xiàn)營業(yè)收入 5.8 億元,同比增長 17.9%,實現(xiàn)歸母凈利潤 1.7 億元,同比增長 25.5%。公 司 2022年上半年毛利率為 48.6%,同比下降 3.3pct,凈利率為 30.2%,同比提升 1.8pct。 公司營收凈利持續(xù)增長,主要受益于公司積極開發(fā)海內(nèi)外優(yōu)質(zhì)客戶以及全球數(shù)據(jù)中心 規(guī)模建 設(shè)帶動對光器件產(chǎn)品需求的持續(xù)增長,同時公司利用募集資金建設(shè)的“面向 5G及數(shù) 據(jù)中心的高速光引擎建設(shè)項目”,經(jīng)過持續(xù)的研發(fā)投入,已順利實現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)。 從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)看,電信領(lǐng)域受制于中國 5G 基站建設(shè)進程周期性波動影響,市場對產(chǎn)品 需求不增反降,光有源器件 2021 年實現(xiàn)營業(yè)收入 8499 萬元,同比下降 27.1%;數(shù)通領(lǐng)域,因流量需求增長、云計算、元宇宙場景等,市場對光器件產(chǎn)品的需求持續(xù)穩(wěn)步增長。
持續(xù)加大研發(fā)投入,明確智慧工廠戰(zhàn)略。2021 年上半年公司研發(fā)費用 6219.8 萬元,占營業(yè) 收入的比例為 10.8%,同比增長 17.9%。目前已形成以蘇州為總部研發(fā)中心,日本和 深圳為 研發(fā)分支,江西為量產(chǎn)基地,美國、深圳、武漢為技術(shù)支持分支的網(wǎng)狀布局,形成了 集研產(chǎn) 銷為一體的全球化產(chǎn)業(yè)布局。此外,公司制定了信息化建設(shè)三年發(fā)展規(guī)劃,全面升級建設(shè) ERP 、 MES、PLM、SRM、OA 等系統(tǒng),公司江西天孚新工廠 2021 年順利完成搬遷工作并 正式投 產(chǎn)使用,同時啟動建立東南亞海外生產(chǎn)基地,利用全球不同地域的差異化優(yōu)勢,深化 全球生 產(chǎn)資源布局,以長期應(yīng)對全球不同地區(qū)客戶的個性化需求。
光庫科技:全球頭部鈮酸鋰調(diào)制器廠商
光纖器件領(lǐng)先廠商,全球三家主要的鈮酸鋰調(diào)制器供應(yīng)商之一。光庫科技成立于 2000 年, 于 2017 年在創(chuàng)業(yè)板上市,總部位于珠海,是專業(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、研發(fā)、生產(chǎn)、銷售及服務(wù)的高新技術(shù)企業(yè),產(chǎn)品應(yīng)用在光纖激光、光纖通訊、 數(shù)據(jù)中心、無人駕駛、光纖傳感、醫(yī)療設(shè)備、科研等領(lǐng)域,銷往歐、美、日等 40 多個 國家和 地區(qū)。光庫科技是全球僅有的幾家海底長途光網(wǎng)絡(luò)核心器件供貨商,2020 年 公 司收 購 Lumentum 旗下的鈮酸鋰調(diào)制器產(chǎn)線,成立光子集成事業(yè)部,專注于光學芯片和集成 模塊的 研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化,進入鈮酸鋰調(diào)制器芯片新領(lǐng)域,是目前在超高速調(diào)制器芯片和模塊 產(chǎn)業(yè) 化、 規(guī)?;I(lǐng)先的三家公司之一。
鈮酸鋰募投項目穩(wěn)步推進,進入光子芯片領(lǐng)域。公司于 2019 年以現(xiàn)金方式收購 Lumentum Holdings Inc.及其附屬公司位于意大利 SanDonato 及其代工廠的 LiNbO3(鈮酸鋰) 系列高 速調(diào)制器產(chǎn)品線相關(guān)資產(chǎn);并于 2020 年定增募資 7.1 億元,用于鈮酸鋰高速調(diào)制器 芯片研 發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項目和補充流動資金;2020 年 10 月公司成立光子集成事業(yè)部,并于 2020 年 12 月正式啟動鈮酸鋰高速調(diào)制器芯片研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化募投項目建設(shè),完成中國、意大利雙 研發(fā)中 心的布局,截止至 2021 年末,募投項目已完成主體工程施工,目前正在進行內(nèi)部裝 修、配 套工程施工和工藝平臺搭建,進展順利。
成立激光雷達事業(yè)部,積極布局市場機遇。激光雷達領(lǐng)域是公司未來的重要發(fā)展方 向之 一, 2021 年公司成立激光雷達事業(yè)部,為國內(nèi)外多家基于光纖激光器 1550nm 光源方案 的激光 雷達公司提供全系列高性能、低成本、高可靠性的光纖元器件,2021 年完成了進入汽 車行業(yè) 供應(yīng)鏈必備的 IATF16949 質(zhì)量認證體系的符合性認證,并自主開發(fā)了面向 ToF 激光 雷達應(yīng) 用基于鉺鐿共摻光纖放大器的 1550nm 光源模塊。 在市場布局方面,公司積極布局 FMCW 激光雷達應(yīng)用市場,目前公司可以為 FMCW 激光雷 達提供鈮酸鋰 IQ 調(diào)制器,未來基于公司的薄膜鈮酸鋰調(diào)制器平臺,公司將開發(fā)應(yīng)用于 FM CW 激光雷達的窄線寬半導體激光器和薄膜鈮酸鋰調(diào)制器的集成光源模塊,助力 FMCW 激光雷 達的發(fā)展和市場化。
炬光科技:激光元器件領(lǐng)先企業(yè),進軍激光雷達市場
高功率半導體激光器領(lǐng)導者。炬光科技于 2007 年在西安成立,2021 年在科創(chuàng)板上市,主要 從事激光行業(yè)上游的高功率半導體激光元器件(“產(chǎn)生光子”)、激光光學元器件(“調(diào)控 光子 ”) 的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售,目前正在拓展激光行業(yè)中游的光子應(yīng)用模塊和系統(tǒng)的研發(fā)、生產(chǎn)和銷 售,形成了高功率半導體激光元器件“產(chǎn)生光子”、激光光學元器件“調(diào)控光子”、光子應(yīng)用 模塊和系統(tǒng)“提供解決方案”的戰(zhàn)略布局。公司在固體激光器泵浦源、光纖激光器核心 器件、 高端工業(yè)制造、醫(yī)療健康等領(lǐng)域的銷售收入占比較高。目前正在拓展智能輔助駕駛、 半導體 集成電路芯片制程、顯示面板制造等新興應(yīng)用領(lǐng)域。
擁有車規(guī)級汽車應(yīng)用(激光雷達)核心能力,項目有序推進。公司于 2016 年起開始研發(fā)的 高峰值功率固態(tài)激光雷達面光源已與汽車客戶簽訂供貨合同,現(xiàn)已進入批量生產(chǎn)階段。2020 年炬光科技已通過 IATF16949 質(zhì)量管理體系認證、德國汽車工業(yè)協(xié)會 VDA6.3 過程 審核,擁 有車規(guī)級激光雷達發(fā)射模組設(shè)計、開發(fā)、可靠性驗證、批量生產(chǎn)等核心能力,并通過 首個汽 車量產(chǎn)項目積累了大量可靠性設(shè)計及驗證經(jīng)驗。已與北美、歐洲、亞洲多家知名企業(yè) 達成合 作意向或建立合作項目,包括美國納斯達克激光雷達上市公司 VelodyneLiDAR、Luminar、 福特旗下知名無人駕駛公司 ArgoAI 等,其中激光雷達線光源產(chǎn)品已與多家客戶建立 新產(chǎn)品 開發(fā)項目。公司為德國大陸集團提供激光雷達發(fā)射模組已進入量產(chǎn)爬坡階段。
長光華芯:中國半導體激光芯片龍頭
中國半導體激光芯片龍頭。長光華芯 2012 年在蘇州成立,于 2022 年在科創(chuàng)板上市,公司聚 焦半導體激光行業(yè),核心產(chǎn)品為半導體激光芯片,致力于高功率半導體激光器芯片、 高速光 通信半導體激光芯片、高效率半導體激光雷達 3D 傳感芯片及相關(guān)光電器件和應(yīng)用系 統(tǒng)的研 發(fā)生產(chǎn)和銷售,產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)激光器泵浦、激光先進制裝備、生物醫(yī)學及美容 、高速 光通信、機器視覺與傳感等。長光華芯是半導體激光行業(yè)全球少數(shù)具備高功率激光芯片量產(chǎn) 能力的企業(yè)之一,打破了中國激光行業(yè)上游核心環(huán)節(jié)半導體激光芯片依賴國外進口的局面。
2020 年歸母凈利潤實現(xiàn)扭虧為盈,營收凈利高增長。公司 2021 年實現(xiàn)營業(yè)收入 4.3 億元, 同比增長 73.6%,實現(xiàn)歸母凈利潤 1.2 億元,同比增長 340.5%,綜合毛利率為 52.8%。2022 年上半年實現(xiàn)營業(yè)收入 2.5 億元,同比增長 31.3%,實現(xiàn)歸母凈利潤 0.6 億元,同 比增長 24.7%。公司 2022 年上半年綜合毛利率為 53.4%,同比提升 0.5pct,凈利率為 23.6%,同 比下降 1.2pct。
公司 VCSEL 系列產(chǎn)品應(yīng)用于消費電子及激光雷達,有望打開新的增長空間。VCSEL 具有效 率高、光束質(zhì)量好、精度高、功耗低、小型化、高可靠、調(diào)制速率快、可大量生產(chǎn)、 制造成 本低等優(yōu)勢,是激光雷達和 3D 傳感等模組的核心部件,有望成為下一波高科技主流 的必需 元器件。消費電子領(lǐng)域,VCSEL 作為 3D 傳感技術(shù)的基礎(chǔ)傳感器,受益于物聯(lián)網(wǎng)傳感 技術(shù)的 廣泛應(yīng)用,其應(yīng)用市場規(guī)模不斷增加,以 VCSEL 為發(fā)射源的 3D 立體照相機作為應(yīng) 用場景 的核心部件有望迎來高速發(fā)展。 據(jù)公司招股說明書披露,公司具備邊發(fā)射和面發(fā)射 VCSEL 兩大制造工藝及產(chǎn)品體系 ,建立 了國內(nèi)全制程 6 吋 VCSEL 產(chǎn)線,公司研發(fā)的面發(fā)射高效率 VCSEL 系列產(chǎn)品已通過 相關(guān)客 戶的工藝認證,目前已獲得相關(guān)客戶 VCSEL 芯片量產(chǎn)訂單,產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域擴展至激 光雷達 及 3D 傳感領(lǐng)域。
仕佳光子:中國領(lǐng)先的光電子核心芯片廠商
中國領(lǐng)先的光電子核心芯片供應(yīng)商。仕佳光子 2010 年成立于河南省鶴壁市,于 2020 年在科 創(chuàng)板上市,公司聚焦光通信行業(yè),主營業(yè)務(wù)包括光芯片及器件、室內(nèi)光纜、線纜材料 三大板 塊,2021 年實現(xiàn)收入占比分別為 45.4%、27.6%、27.1%。其中,光芯片及器件產(chǎn)品包括 P LC 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 和隔離 器,主要應(yīng)用于光纖接入網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心、5G 承載光網(wǎng)、骨干網(wǎng)及城域網(wǎng)等場景;室內(nèi) 光纜主 要應(yīng)用在通信設(shè)備互聯(lián)、室內(nèi)引入和布線、通信基站和數(shù)據(jù)中心等場景;線纜材料主 要應(yīng)用 于通信線纜、汽車線纜、電子電器線纜、電力線纜等產(chǎn)品的絕緣和護套材料。 PLC 分路器芯片全球市占率第一。公司于 2012 年 9 月發(fā)布 PLC 分路器芯片,并于 2013 年 開始量產(chǎn),據(jù) ElectroniCast 報告公布的市場規(guī)模推算,公司 PLC 分路器芯片 2017 年、2018 年的市場占有率分別為 45.4%、53.9%,公司 PLC 分路器芯片實現(xiàn)全球市場占有率第一。
營收凈利穩(wěn)定增長,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化。公司 2021 年實現(xiàn)營業(yè)收入 8.2 億元,同比增長 21.7%, 實現(xiàn)歸母凈利潤 0.5 億元,同比增長 31.8%,綜合毛利率為 25.32%。2022 年上半年實現(xiàn)營 業(yè)收入 4.3 億元,同比增長 18.7%,實現(xiàn)歸母凈利潤 0.3 億元,同比增長 182.7%。公司 2022年上半年毛利率為 24.7%,同比提升 3.8pct,凈利率為 7.7%,同比提升 4.0pct。 分產(chǎn)品看,2021年公司光芯片及器件業(yè)務(wù)實現(xiàn)收入 3.6 億元,同比增長 15.2%,主要 原因是 AWG 芯片系列產(chǎn)品和 DFB 芯片系列產(chǎn)品收入快速增長和占比增加,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化; 室內(nèi)光纜業(yè)務(wù)實現(xiàn)收入 2.2 億元,同比增長 21.8%,主要原因是國內(nèi)外移動及固定網(wǎng) 絡(luò)建設(shè) 覆蓋及應(yīng)用加速推進,帶動室內(nèi)光纜產(chǎn)品銷售增加;線纜材料業(yè)務(wù)實現(xiàn)收入 2.2 億元,同比 增長 36.7%,主要原因是5G和數(shù)據(jù)中心建設(shè)帶動了光纜用材料銷售收入增加,同時 公司積 極開拓汽車線纜材料和電子線纜材料等新市場。分區(qū)域看,受益于全球接入網(wǎng)市場及 數(shù)據(jù)中 心建設(shè)需求持續(xù)加速的推動,公司海外業(yè)務(wù)收入保持增長,2021 年境外收入 2.0 億元 ,占總 收入的比例為 24.9%,同比增長 17.1%。
IDM 模式控費提效,從單一 PLC 芯片拓展至系列無源芯片、有源芯片。產(chǎn)品方面,公司橫向 拓展,從單一的 PLC 分路器芯片突破至系列無源芯片(PLC 分路器芯片、AWG 芯片、VOA 芯片和微透鏡芯片)、有源芯片(DFB 激光器芯片);生產(chǎn)制造方面,公司系統(tǒng)建立了 覆蓋芯 片設(shè)計、晶圓制造、芯片加工、封裝測試的 IDM 全流程業(yè)務(wù)體系,有利于公司充分發(fā) 掘技術(shù) 潛力,也有利于公司率先開發(fā)并推行新技術(shù)。
導入海外高端客戶,客戶結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化。公司通過在美國設(shè)立子公司、收購和光同誠以及加 強銷售團隊力量等方式,加強對海外市場的市場推廣力度,陸續(xù)開拓了英特爾、AOI、索爾思 等知名客戶,公司數(shù)據(jù)中心 AWG 器件已通過英特爾、索爾思等知名客戶產(chǎn)品導入并 實現(xiàn)批 量穩(wěn)定供貨,境外業(yè)務(wù)收入逐步提升。 積極探索激光雷達領(lǐng)域發(fā)展機遇。據(jù)公司投資者關(guān)系活動記錄表披露,公司在 1550nm 附近 波長的光源開發(fā)探索,希望能在 1550nm 波長的激光雷達光源方面有所突破,主要包括 1550nmDFB 種子源、TOF 脈沖光源和調(diào)頻連續(xù)波的低噪聲 CW 光源芯片與器件,目 前在給 客戶送樣階段,此外公司也在開展激光雷達所用放大器的研究工作。
編輯:黃飛
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