低端赛道减成本，高端赛道拼技术，看国产光芯片企业如何竞争角逐 2020盘点

文章：梦玲

编辑：石亚琼

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国内光芯片行业目前还处于起步阶段，发展较国外还存在很大的差距，国内企业基本集中在低速光领域，仅有极少数企业实现了25G及以上芯片的量产，目前高端光通信芯片基本被国外厂商垄断，据报道，国外大厂占据了国内高端光芯片、电芯片领域市场90%以上的份额。而国内企业，大部分仅具备10G及以下中低速激光器能力，技术突破需要时间积累。

受5G和数据中心双重因素的驱动，高速光模块需求增长迅速，预计到2025年国内光模块市场规模将达到177亿美元，数据中心用光模块年复合增速为20%。受疫情影响，2020年全球芯片市场规模将有小幅下滑，预计规模为460亿美元。

行业投融资情况：

过去的一年国内光芯片行业发生了多笔投融资，金额从数千万到几个亿不等。其中：

去年3月份，鲲游光电完成了2亿元B轮融资，由愉悦资本、 招银国际资本、 元禾辰坤参与的新一轮2亿元B轮融资，老股东临港智兆、华登国际、中科创星、元璟资本、昆仲资本、晨晖创投等跟投。鲲游光电商务总监表示：此次融资将用于进一步加大研发投入、扩大生产基地，加强与客户之间的合作。

去年12月份，海光芯创获华登国际、中兴创投、中芯聚源等机构5000万元的投资。

2020年光芯片行业融资情况 资料来源：天眼查

国内光通信行业竞争格局：

陕西源杰半导体技术有限公司：

公司拥有数条从MOCVD外延生长、芯片生产、自动测试的生产线。同时拥有2.5G-25G速率自主知识产权DFB芯片，2019年Q4 25G芯片上量，2020年全面向10G、25G过渡，预计2020年实现近1亿元规模。近年来收入多来自于接入网领域，未来将会拓展数据中心、5G商用。获得国内最大的光模块厂商中际旭创认可，芯片通过国内头部网络设备提供商华为等供应商资格认证。

另外，公司与Sicoya、博创科技成立合资公司布局硅光模块，分别提供激光器芯片、硅光芯片、封装集成能力。根据公开资料及近期完成的新一轮融资，目前有金石投资、中关村瞪羚投资、博创科技、中际旭创、广发证券、中信证券、陕西先导光电集成、上海超越摩尔等参与投资。

武汉光迅科技股份有限公司：

通过加强与重要大客户的合作，5G产品出货量创新高，25G前传产品收入超亿元，有源重点高端产品中标金额过亿，100G相关产品在大客户处认证顺利。第一份额中标中国电信光模块集采项目和无源波分彩光设备集采项目，中标多省移动、联通光纤倍增集采项目。聚力开拓海外市场。全线突破北美知名数通设备商客户，拿下25G、100G、400G多款主流产品样品订单；欧洲片区客户单月订单及交付创历史新高；5G产品全面送样重点客户并拿下首批订单；配合印度客户拿下城域网项目，构筑新的业务增长点；首获韩国最大运营商厂验及认证机会，实现首笔订单突破，打通直采之路；10G接入网产品继续在日本重点客户保持大份额。研发方面25Gb光芯片开发实现全覆盖，合格率逐步提升。目前，公司25GDFB芯片已经实现量产，并交付内部产品线，实现从芯片到器件、模块、子系统全产业链布局，并调整产品结构，逐步向高端升级。

索尔思光电：

采用IDM模式，在美国加州、中国台湾新竹、成都和江苏常州建有产品研发与生产基地，逐步形成了从光芯片、OSA、光模块的整体研发与制造。聚焦10G-53Gbd EML/FP/APD/PD，10G-25G DFB。最具优势产品25G EML光芯片已实现出货。客户为亚马逊、苹果、Juniper、华为、Cisco、中兴等。

2020年6月，华西股份以1.35亿美元间接收购索尔思光电成为其第一大股东，2020年9月，索尔思完成4000万美元融资，最新的资金将用于进一步扩大公司的5G产品线，升级激光芯片生产设施，同时继续加强其低成本和先进的解决方案以及下一代技术的研发。

武汉敏芯半导体有限公司：

主营业务为2.5G/10G/25G全系列激光器和探测器光芯片及封装类产品。敏芯半导体10G以下DFB芯片已于2019年Q2、Q3转产。2019年12月发布支持中移动首创的MWDM半有源5G前传方案的25G DFB激光器系列。2020年1月份发布10G CWDM 系列DFB TO-can D10xx-xT-BAL-C0。该产品可应用于5G无源波分前传组网的10G CWDM彩光光模块。 2020年7月份发布支持中国电信主导25Gb/s LWDM 5G前传解决方案的DFB激光器系列芯片，该产品可应用于5G前传LWDM彩光光模块以及数据中心100G LR4 10Km光模块。

武汉云岭光电有限公司：

由华工科技、众投邦发起设立，主营2.5G/10G/25G全系列激光器和探测器光芯片及封装类产品的研发，在2018年实现10G光芯片量产，2019年已完成25G光芯片及器件优化设计。据了解，该公司去年年中订单总量比去年同期增长了40%，而5G光模块的国际订单数增加了一倍以上。 该公司目前已经实现10G光芯片量产，计划将25G光芯片投入量产，并且将50G光芯片的研制提上日程。

福建中科光芯光电科技有限公司：

公司现有产品覆盖InP基各类速率光芯片外延片、芯片、OSA器件、光模块。中科光芯在福州、石狮、武汉和深圳均建有研发中心、生产线，已累计销售超过5500万颗光芯片及器件，产品得到了国内主流通讯厂商的认可。

据公司介绍，目前公司建成并投用了集MOCVD外延生长（InP），芯片工艺及自动化封装测试老化一站式的生产线。公司主要产品为光芯片及光器件两大类，目前主打光猫EPON/GPON主流市场，其中EPON是主要产品，而主要核心技术是外延结构设计、外延材料生长工艺、外延精细化工程控制。其中多层高应力InGaAsP/InAlGaAs量子阱外延生长质量控制的关键技术突破，使得该公司能够大批量、规模化生产外延片。

河南仕佳光子科技股份有限公司：

公司主要产品有2.5G-25G DFB芯片、AWG芯片、PLC芯片、光缆、线缆等。2.5G、10G DFB激光器芯片和大功率CW DFB激光器芯片已经开始产品导入，25G DFB激光器芯片处于研制阶段。

公司已于去年年中在科创板上市，目前公司已构建起包括142名研发人员及10名中科院专家顾问在内的研发队伍，成功掌握了PLC分路器芯片的核心技术，并已实现PLC分路器芯片全球市场占有率第一。成功实现了PLC分路器、AWG、DFB三款芯片的国产化，部分产品实现进口替代与海外市场突破。

武汉光安伦光电技术有限公司：

主要产品为10G及以下速率的DFB、APD、FP、PIN光收发芯片。该公司于去年十月宣布10G 1577nm EML芯片达到量产能力。光安伦从2019年开始积极投入研发 25G MWDM与LANWDM系列激光器芯片，并于2020年上半年完成25GMWDM与LANWDM激光器芯片研发与初步可靠性验证，光安伦所开发的25GMWDM与LANWDM系列芯片已进入客户试样阶段。

日照艾锐光电科技有限公司：

集中在10G DML、10/25G DFB等高端激光器芯片的设计研发，同时提供相关的光组件产品、及光模块方案，重点面向10G-PON、5G无线前传、及POL工业互联网，数据中心等市场应用。公司2019年已经发布25G DFB Cooled To 及LC-TOSA产品，全面支持中国移动5G前传半有源MWDM方案，截止到2020年，艾锐光电成功推出了满足不同应用，及不同传输距离的全系列1577nm DML芯片产品，已经通过数家国际知名大公司的测试及验证。

苏州长光华芯光电技术有限公司：

全球少数几家自主研发并具备量产高功率半导体激光芯片能力的公司，产品广泛应用于工业激光器泵浦、激光先进制造装备、高速光通信等领域。公司具备半导体激光芯片的自主研发能力，为国内光纤激光器龙头企业锐科激光的主要芯片供应商之一。公司目前已建立全工艺国产化的VCSEL芯片量产线。去年六月份长光华芯完成1.5亿元C轮融资，目前该公司正在积极筹备IPO上市。

国外光芯片产业新进展：

MACOM:

5G基础设施部署是公司销售收入增长的主要驱动力，2020年第三季度公司首个100G PAM4 DSP项目完成，工程团队成功完成了设计，生产团队顺利将该产品从工程设计过渡到了生产，公司的25G FP激光器应用于300米和更困难的2公里前传中。

Lumentum:

Lumentum VCSEL已经全面通过AEC-102认证，并批量出货，是目前全球唯一通过AEC-Q102认证的VCSEL封装，可为车内DMS/OMS应用提供货架产品。面向激光雷达，Lumentum VCSEL的光功率密度已大幅提升到1000 W/mm²，用以顺利替换EEL，成为激光雷达系统设计的首选光源。目前Lumentum不仅可以提供车规级可靠性的VCSEL标品，也可以与客户进行汽车VCSEL的深度定制开发。设计出多结VCSEL，在功率和PCE（电光转换效率）上具备优势：多结VCSEL能提供更高的功率密度，对光学系统设计更加友好；其次，多结VCSEL增加了斜率效率。采用多结之后，驱动电源稍微提高，同时大幅降低芯片驱动电流，高压小电流的激光驱动器更易实现。

光通信小年切入大年，仕佳光子：厚积薄发，芯片业务有望高增长

（报告出品方/作者：国泰君安证券 王彦龙 黎明聪）

1. 行业建议

光通信小年切入大年，AWG芯片厚积薄发。

当前处于流量爆发的重要窗口期。

Facebook改名META进军元宇宙，博通有望在2022年推出 51.2T交换芯片，苹果或在2022年推出AR/VR系列产品，叠加字节等厂商切入和布局，有望带动5G应用下C端流量爆发。

在此背景下，海外主要云厂商200G/400G 需求意向旺盛。AWG芯片作为合分波组件方案因为具有极致的性价比在高速率模块渗透率快速提升。公司作为全球少数可批量供应数据中心 AWG 芯片供应商，目前已进入 Intel、索尔思、华工正源等主流模块厂商，有望直接受益。

经过测算，随着200G模块在2022年放量，全球AWG市场空间有望达15亿元。公司2021Q3起更高毛利和单价的200G AWG开始放量，有望迎来业绩拐点。

DFB芯片广空间赛道，国产替代下有望贡献业绩。

DFB激光器是光模块里重要的直调和发射元件，目前高端芯片为海外把持，国产需求迫切。

经测算，我国光芯片市场2025年约11亿美元，市场天花板还很高，目前主要光芯片企业营收规模还很少，行业整体发展大于竞争。

目前，公司2.5G/10G DFB芯片已经通过客户认证和产品认证，根据客户需求进行出货。而 25G、硅光用CW DFB芯片目前在可靠性过程中。

2021年Q3 DFB激光器出货量和营收已经超过2021年上半年。

我们认为，随着国内 10G PON 领域持续建设，以及国内 5G 建设持续回暖，公司通过验证的产品有望环比增长，带动公司盈利水平进一步增长。

IDM 模式优势明显，未来成长看两大平台拓品类。

公司是典型的全流程 IDM 模式芯片企业，核心竞争优势是具备无源和有源芯片两大工艺平台。

从公司发展历史可以看到，通过与中科院半导体所强强联合，公司从无到有开拓出无源领域 PLC 分路器、AWG、微透镜、VOA 等芯片品类，前两者已经做到全球领先。

有源领域公司具备外延生长、光栅制备等有源芯片核心制造能力，目前已开辟出 2.5G、10G、25G、CW DFB 芯片产品，未来也完全有能力开辟出 PD、SOA 等更多有源产品，有望持续突破。

我们认为未来成长的逻辑将是基于两大工艺平台实现芯片品类的有机扩张。

2. 盈利预测与估值

2.1. 盈利预测

光芯片及器件：

公司该业务包括PLC分路器芯片，AWG芯片，DFB激光器芯片，光纤连接器，隔离器及其他光器件。

PLC、AWG营收占比较高，预计2022年占比将继续提升，同时在 AWG、DFB高毛利产品带动下毛利率有所上升。

另外预测公司PLC业务有望平稳增长。

我们预测2021-2023年光芯片及器件营收yoy为20%/61%/43%，2021-2023年毛利率为28.64%/37.90%/39.30%。

室内光缆和线缆材料：

室内光缆和线缆材料为公司除芯片业务以外的传统业务，公司是国内最早制作室内光缆的的企业，当前主要应用于 5G 和数据中心领域。

随着国内下半年 5G 基站建设持续回暖，以及超大型数据中心建设，预计室内光缆和线缆材料有望稳步增长。

我们预测2021-2023年室内光缆营收yoy为10.4%/10%/9%;线缆材料2021-2023年营收yoy为25.90%/10%/9.09%。

室内光缆毛利率为18%/18%/18%，线缆材料毛利率为13%/13%/13%。

其他业务：预计2020-2022年公司其他业务营业收入yoy为-2.73%/0%/0%，毛利率为20%。

2021-2023年，公司将充分享受光通信产业及芯片业务高速增长机遇，收入预测分别为7.95 亿元、10.66亿元、13.67亿元，归母净利润预测为0.38亿元，1.19亿元，1.88亿元，对应EPS为0.08元、0.26元、0.41元。

2.2. 估值分析

1) PE估值

公司经营模式为光通信有源和无源光芯片IDM模式，即包含芯片设计、芯片生产和器件封装全工艺流程，为此选取同是芯片IDM模式的三安光电、士兰微、光库科技作为可比公司参考。

结合我们分析，数据中心AWG业务发展格局好，空间成长快；高毛利的DFB芯片在国产替代和5G/F5G建设需求下有望放量，公司在国内技术较为领先，产能、客户认证布局较早。

考虑行业平均的市盈率水平，以及公司在未来的高成长，给予2023年PE 43x，合理估值18 元。

2）PB 估值

同样选取相似行业及地位的三安光电、光库科技、士兰微作为可比公司参考。

预计2021-2023年公司每股净资产为2.60/2.86/3.27，考虑到公司IDM模式，设备、产线投入是产能和研发的重要支撑，业绩在未来两年持续释放，应参考行业平均的市净率，给予公司2023年PB 6.6x，对应合理估值21元。

综合两种估值方法，合理估值区间为18元至21元。

考虑审慎原则，我们从低取目标价，为此采用可比 PE 估值方法，目标价18元。

3. 仕佳光子：厚积薄发的芯片企业典范

3.1. 以“芯”为本，聚焦技术创新

院企合作典范，自主研发拓展产品能力圈。

2010年，仕佳光子母公司，郑州仕佳通信科技有限公司（现更名为河南仕佳信息技术有限公司，以下简称“郑州仕佳”）与中科院半导体所合作成立仕佳光子。

成立之初，面对我国和全球光纤宽带建设浪潮，公司首先瞄准PLC分路器芯片领域。

2012年，公司完成PLC分路器芯片的研制，并开始逐步批量供货。

2014年，经过与日韩巨头的价格战，以及自身产能的提升，仕佳光子成为全球最有竞争力的PLC光分路器芯片供应商。

凭借PLC平台技术，自2016年以来，公司拓展PLC技术领域，先后研制成功DWDM AWG芯片、数据中心 AWG 等无源合分波芯片，切入骨干网、城域网、数据中心等应用领域。

2018年起，公司从无源芯片切入有源芯片，陆续立项和开发出2.5G、10G、25G、大功率CW DFB激光器芯片等产品，并逐步开展市场推广和导入。

目前公司主营业务覆盖光芯片及器件、室内光缆、线缆材料三大板块，产品实现骨干网、城域网、接入网、数据中心领域全覆盖应用。

公司客户为国内外知名光器件和通信设备厂商。

公司现有英特尔、AOI、中航光电、华工正源等知名客户，且公司作为光芯片供应商，产品技术含量高、附加值大，客户一旦完成产品导入，更换供应商的成本和风险较大，除了需要耗费人力物力对新进供应商进行资质认证，还需要承担更换供应商带来的产品稳定性、可靠性方面的风险。近年来，公司海外营收占比迅速上升。

2020年末，海外营收已经达到整体的36%。

图 2：2019公司前五大客户均为知名光通信厂商 图 3：公司海外营收占比不断扩大

3.2. 营收规模不断扩大，芯片业务有望高增长

营收规模不断扩大，上市当年即扭亏为盈。

2017-2020，公司营业收入持续增长，复合增长率为11.7%。

2020年公司登陆科创板，同年公司高毛利光芯片及器件产品收入增幅明显，业绩随即由负转正。

2021年前三季度，公司营收为5.6亿元，同比增长13%，归母净利润达到0.3亿元，同比下降26%。

由于PLC分路器业务抢占市场，以及海外数据中心正从100G升级到200G/400G，原有主力产品100G AWG向200G AWG切换，预计从Q3开始公司芯片业务将迎来环比持续增长。

高毛利芯片业务占比提升，整体毛利率保持稳定。

公司光芯片及器件业务（包含PLC分路器、AWG芯片和DFB激光器芯片）规模快速上升，目前占比总营收超过30%。其中，PLC分路器是公司传统的优势产品，近年来迎接国内外宽带建设浪潮，采用竞争性的定价策略抢夺国内外市场。

AWG芯片毛利率水平在45%-55%，毛利率水平与出货规模正向相关，随着200G AWG出货持续提升，AWG芯片业务占比提高将带动芯片业务毛利率稳步向上。

DFB激光器目前2.5G已经完成大客户导入实现量产出货，2021H1毛利率水平在50%以上，随着DFB营收规模快速上升，预计未来整体毛利率上升空间较大。

图 6： 高毛利光芯片器件业务占比快速提升 图 7：芯片器件业务毛利率波动与产品结构有关

费用率整体保持稳定，研发投入确保技术优势。

公司费用率整体保持稳定，细分项目有所波动。

2021前三季度研发费用率超过10%，公司目前披露的在研项目有13项，包括高速数据中心芯片互联、合分波芯片、高速率DFB等，均为国内光通信芯片“卡脖子”或亟需技术攻关的领域，具有良好的发展前景。

管理、销售等费用随着营收规模增加，规模效应显现，预料未来会持续下降。

另外，由于募投项目正逐渐推进，部分募投资金转化为结构化存款，利息收入降低了财务费用的占比，预料未来保持平稳。

3.3. 院企合作典范，激励促进人才建设

公司第一大股东为郑州仕佳。

2010年，仕佳光子母公司，郑州仕佳与中科院半导体研究所合作成立仕佳光子。母公司为国内做室内线缆较早的一批企业，业务开展曾包括深圳仕佳光缆、杰科公司等。

2015年，公司整体变更为股份公司。

2017年，为减少关联交易，公司发行股份收购杰科公司。

2018年 7 月，为更好发展光纤连接器业务，公司收购和光同城100%股权。

2021年，为更好进行业务协同，公司使用自有资金收购杰科新材料剩余18.86%股权，完全控股该公司。

目前，公司实际控制人为葛海泉先生，并拥有 10 家控股子公司或孙公司。

为吸引和保留人才，公司成立以来已经进行多轮股权激励。

公司于2012年6月，即成立之初，仕佳有限（仕佳光子前身）同意将其持有的仕佳875万元出资额无偿赠予葛海泉、雷霆、钟飞等高管、业务骨干及外部专家顾问，并允许专家骨干们以 1元进行认购。

2015年4月，同意公司高管、业务骨干及中科院专家以1.3元/每元出资额对仕佳有限增资1200万元注册资本，2019年5月股东大会同意黄永光、朱洪亮等公司业务骨干以3.2元/股对公司进行增资。

公司通过多轮自然人直接持股的形式对骨干员工进行股权激励，让员工与公司分享利润、共担风险，有助于提升员工劳动积极性、主动性，勤勉尽责地为公司地长期发展服务。

3.4. 募投达产有望大幅提升核心芯片产能

募投项目达产将大幅提高核心AWG、激光器芯片产能。

公司2020年公开发行登陆科创板，募集约 5 亿元投入到AWG、激光器芯片、光分路器项目中。

两个项目顺利实施后，将形成每年800万件AWG芯片及器件，以及4200万件半导体激光器芯片及器件的生产能力。

根据招股说明书，2019年底，PLC分路器器件产能为500万件，数据中心AWG器件为180 万，募投达产后将有大幅度提升。

4. 光通信切入大年，芯片业务厚积薄发

光通信市场可分为接入、传输网以及数据中心，当前三大市场均朝高景气领域切换。我们认为，行业下游的高景气，可以使在接入网、数据中心、传输骨干网芯片产品全面布局的仕佳光子持续受益。

4.1. AWG芯片：数通200G/400G升级，未来有望量价齐升

AWG芯片（阵列波导光栅）是广泛应用于骨干网和数据中心合波、分波的无源芯片（器件）。

数据中心模块市场100G向200G/400G升级，AWG用量有望快速扩张。

数据中心市场，Lightcounting 预测全球前五大云厂商 200G/400G 市场规模将实现快速增长，2022 年 200G 模块市场规模超过 6 亿美元；400G 模块市场规模超过 10 亿美元。

AWG 芯片作 为合分波组件应用到模块中始于 2015 年，原有的模块合分波方案为滤波片+Z-block 方案或光纤阵列方案，虽然性能较好，但在数据中心商温级封装、对准、成本等方面存在劣势。

目前，公司作为全球可批量供应数据中心平面型 AWG 芯片主要供应商，是少数已经进入 Intel、索尔思、华工正源等主流数据中心模块的供应厂商，有望直接受益于高速率模块需求的高速增长。

图 12： 公司数据中心 AWG 已经导入主要数据中心客户

图 13： AWG 芯片持续受益于 200G/400G 数据中心模块应用

数据中心CWDM4传输技术早期主要为滤波片+Zblock方案。

随着数据中心传输速率不断提高，对于传输距离大于500米的应用场景，为了节约光纤成本，电信网中的CWDM技术被引入数据中心，通过波分复用/解复用器，在一根光纤中传输1271nm、1291nm、1311nm、1331nm四个间隔20nm的波长。

最早采用的CWDM4组件是基于薄膜滤波片TFF的Z-block技术。该方案的原理是将TFF滤波片分两组粘贴在一个斜方棱镜上。

实践中，为了对齐光路，需要用到多个准直器，而且光路对准直光束十分敏感，需要对每个准直器独立调节，组装工艺较为复杂

AWG 因为极具性价比、尺寸、封装优势有望成为主流高速模块合分波方案。

2015年起，为了简化封装工艺，以减小尺寸和降低成本，人们延续电信领域的应用，开发了可用于数据中心的小尺寸CWDM4 AWG芯片。

AWG是在电信网中早已成熟应用且用于复用/解复用DWDM光信号，信道间隔通常为200G或者100G（对应波长间隔1.6nm或者0.8nm），应用到数据中心中，波长间隔增加至20nm，技术难度降低了，但对成本、尺寸的要求要更加严格。

主要优势有三点。

一是性价比。

从成本角度考虑，100G AWG均价约为87元（参考仕佳光子招股书），而200G AWG并没有 2个100G的价格，而是在100G基础上略有提升，因此从模块BOM表的角度是极具性价比的。

二是尺寸和封装优势。

目前主流的CWDM4 AWG芯片，尺寸可以控制在2mm×10mm以内，适应于更高速率下更小 Form Factor的需求，而滤波片和Z-block相对而言器件尺寸较大。

另外在光路对准上，接收端AWG可以直接通过90度转折入射光探测器阵列，省去波导阵列与光线阵列的耦合，简化组装工艺，在数据中心普遍采用COB封装的场景更具优势。

三是适合大规模生产。

AWG芯片是PLC平面光路技术工艺的一种主要应用，通过不同的衬底和波导材料使用半导体工艺如光刻、刻蚀、生长等形成晶圆后进行切割，一个 6 寸的晶圆上可以做数百只CWDM AWG芯片，具备明显规模效应和成本优势。

应用趋势上，AWG在传统模块接收端站稳阵脚，硅光模块下应用将更加广泛。

结合产业链调研，发射端，AWG和滤波片方案都有应用，而由于滤波片在性能上更优，且组装上两种方案的TOSA生产流程没有大区别，因此早期滤波片方案更多。

但数据中心应用需要结合到成本和性能的衡量，由于AWG性能也大致满足，且成本较低，在传统方案中占比有一定提升。接收端，AWG方案具备极佳的成本优势和前述的封装优势。

损耗高的缺点可以通过设置多模波导输出来克服，因此已经完全符合接收端性能要求。

另外，随着硅光模块趋势出现，发射端一般实现MUX的集成，而接收端采AWG DeMux+探测器的形式已经成为绝对主流，在可见的未来，AWG在模块中的应用将更加广泛。

整体竞争格局良好，数据中心模块领域仕佳光子身位领先。

传统DWDM合分波场景的主要玩家有光迅科技、博创科技、仕佳光子等。

由于光迅(Ignis)、博创（原Kaiam英国PLC芯片）踏足该领域较早，仕佳光子在该领域处于追赶地位。

但在数据中心AWG应用领域，仕佳光子是国内较早开发的主要供应商，而且早期通过与Intel 等主要数通模块联合开发，通过推广效应逐渐进入更多光模块厂商认证中，如AOI、华工正源等。

目前看先发优势、认证优势已经十分明显。该领域其他竞争对手还包括天孚通信、共芯光子、安捷康光通、永鼎光电子等，

数通AWG空间测算：全球约15亿元，2022年增长较快。

我们参考LC对100G CWDM4、LWDM4、200G FR4、400G FR4/FR8市场用量，并考虑100G CWDM4收发端MUX和DEMUX大致每个模块里面合分波成本为25美金，测算下来全球市场空间约在2.4亿美元，约合15亿元。

实际上，100G LWDM、200G、400G单价或将更高，因此市场空间或将更大。

公司作为数通模块AWG主要供应商，2021年上半年报表可见 100G 逐渐升级为 200G应用浪潮，环比改善趋势明显。

公司 2020 年 AWG 业务营收规模超过1亿，主要为2018年100G AWG导入Intel等大客户以来， 2019、2020 年开始逐渐放量。

2021 年起，海外云厂商 200G/400G 模块快速增长，100G 模块需求有所下滑，因此上半年 100G AWG 营收同比有所下滑。

但三季度以来，200G AWG 出货量快速增长，带动整体单季度毛利率上升。我们预计 2022 年公司在 200G/400G AWG 业务带动下，利润水平有望环比持续提升。

4.2. DFB 激光器芯片：高毛利广空间，国产替代下加快导入

DFB激光器是光模块里重要的激光直调和发射元件。DFB是应用最为广泛的激光器，目前主要速率有2.5G、10G、25G，广泛应用在无线、固网接入、城域传输等领域。

DFB激光器毛利率较高，根据公司披露的 DFB 业务毛利率，可以达到50%以上，且速率越高，衬底材料所占的成本将越低，毛利率水平可达到60%以上。

高速率激光器芯片被海外垄断，国产替代需求迫切。

由于海外企业发展较早，产业链完备，海外主流速率已经达到 25G Baud，高端芯片如 56G Baud 或 100G PAM4 应用只有海外少数厂商如 Lumentum、Broadcom、三菱等可以提供，国内水平 25G 基本可以自给，但更高端应用场景的 50G EML 或 100G PAM4 应用仍需突破。

根据2018-2022年国家光电子路线发展规划，国内需要重点突破的激光器速率类型提出国产化要求。考虑到国内占光通信模块全球产值 60%以上，高速率光芯片的突破迫在眉睫。

光芯片市场2025年约11亿美元，市场天花板还很高，增长是主旋律。

测量假设如下：

1.中国光模块市场采用LC预测；

2.考虑模块平均毛利率为25%；

3.考虑光芯片平均成本占比25%。

测算得2020年6.7亿美元迅速增长到2025年 11 亿美元,CAGR将达到17.4%。考虑目前国内主流激光器专业厂商收入仅1-2亿元，国内发展环境依然是发展大于竞争。

图 25：我国光芯片市场测算2025年达到 11 亿美元

光模块芯片认证属于层次认证，实现量产需要下游模块厂商在终端客户认证通过。

认证的环节与产业链环节是相似的，光芯片厂商需要通过下游模块/OSA 厂商的认证，模块厂商将光芯片组装成模块后再交由下游客户如华为、中兴的设备商进行认证。

因此，在正常情况下，一款芯片从认证到量产需要较长的时间。

公司 DFB 芯片进展迅速，中低速率已经批量出货，高速率正在进行验证。

具体认证过程而言，一般存在两个认证：

客户认证和产品认证。

客户认证要求较为苛刻，需要全方位的老化、测试等多轮可靠性验证，一般时间较长。

产品认证相对简单，一般通过客户认证后即可进行产品认证，获得供应商代码，时间相对较短。

公司自2015年起便开始激光器的研发，目前2.5G/10G DFB芯片已经通过客户认证和产品认证，根据客户需求进行出货。而25G、硅光用CW DFB芯片目前在客户可靠性认证过程中。

根据公司公告，2021年 Q3 DFB激光器出货量和营收已经超过2021年上半年。

我们认为，随着国内10G PON领域持续建设，以及国内5G建设持续回暖，公司已通过验证的产品有望环比持续起量，带动公司毛利率进一步增长。

4.3. 光分路器芯片：细分赛道龙头，受益全球宽带建设

PLC光分路器芯片可应用于光纤到户建设中，公司是该细分领域龙头。

PLC分路器在网络中，可以将一根光纤中传输的光信号按既定的功率比例分给多个光纤，或者进行多个光纤耦合到一个光纤，实现信号传输的耦合、分支、分配。

公司目前销售的PLC分路器相关产品有PLC芯片晶圆、芯片、器件，在该领域业务开展已久。

根据ElectroniCast数据，2017、2018年全球PLC销量分别为3280、3348万只，公司两年芯片出货量为1488.74、1805.35万片，市占率超过40%，全球市场占有率第一。

接入侧，全球宽带建设高景气，带动PLC分路器稳步增长。

目前，全球宽带建设按区域分可为海外和国内。

海外如欧美在互联网泡沫期间进行大规模宽带建设，但当前光纤入户渗透率还比较低，2021 年我们观察主要欧美发达经济体均有宽带投入提速的计划。

而南美、东南亚等发展中国家地区宽带建设渗透率也在不断提升，整体而言海外增速较快。

国内光纤铺设比较成熟，目前正从FTTH升级到FTTR，即国内的光纤到房间，在房间内，需要采用室内分路器进行光路的划分，将是未来比较大的增量。

公司作为全球PLC芯片、分路器件的主要供应商，PLC业务是业绩稳定的重要基础，有望持续受益。

公司分路器业务迎来高景气。

经历国内光纤到户建设的高峰，2018-2020年PLC业务规模略有下滑。

但随着后疫情时代欧美对流量需求增长更为迫切，公司分路器业务有望开拓更多海外市场。

历史数据看，PLC分路器与海外光纤铺设和需求强相关。当前海外光纤宽带建设进入高景气周期，PLC业务未来景气有望维持。

5. IDM模式优势明显，芯片平台拓品类稀缺标的，公司是典型的IDM模式芯片企业，核心竞争优势是具备无源和有源两大IDM工艺平台。

从公司发展历史可以看到，通过与中科院半导体所强强联合，公司从无到有开拓出PLC分路器、AWG、DFB等芯片品类。

我们认为未来成长的逻辑将是基于有源、无源两大IDM工艺平台实现芯片品类的有机扩张，是适应未来光电芯片集成大趋势下的核心稀缺标的。

5.1. 有源平台：利润来源于工艺，IDM研发身位灵活

有源芯片是光通信中的重要元件，利润率来源于工艺水平或Knowhow。

以最主要的激光器芯片DFB为例，从产业链的角度，激光器芯片与其他光电芯片痛处光收发模块上游，毛利率水平高，业内水平可以达到50%-60%。

速率越高，材料成本占比越低，但良率同时也越低。

以单颗DFB激光芯片为例，2.5GDFB芯片单价 1 元，直接材料占比约30%，而10GDFB芯片单价 7 元，25GDFB芯片单价 40 元，但其制作的原材料都是磷化铟材料，材料成本占比将越来越少。因此，激光器芯片利润水平一方面来源于工艺的把控或Knowhow，核心指标是良率，

二是来自于量产从而摊薄单位固定成本（材料、设备折旧、电费等）。

制作工艺繁多，属高端精密制造业。传统的光芯片需要采用的是宽带隙半导体的工艺，主要为第二代半导体如GaAs、lnP等三五族半导体材料。

由于三五族半导体材料并不如集成电路可大规模标准化使用，而是需要很多生产线、工艺结构的Knowhow积累，因此各家光芯片厂商的制作方案各不相同。

但大体的制造流程，主要需要经过四大步骤：

购买衬底

外延生长-后端工艺-测试封装。

光芯片厂商主要向成熟的磷化铟、砷化镓衬底厂商购买衬底。以常见的RWG DFB激光器芯片为例，主要流程可以用两次外延、四次光刻与刻蚀、掩膜层制备、两次金属电极制备，以及减薄、解理、镀膜、耦合封装等工艺，若加上各个流程中材料准备、仪器调整、清洁等辅助流程，工艺流程超过三、四十个细分步骤。

每个步骤的良率的差距，都会导致最终产品巨大数量级良率的影响，属于高端精密的半导体制造行业。

外延生长和光栅制备是激光器芯片核心工艺，公司具备全流程工艺技术优势明显。

最影响良率的工艺为外延生长环节，如何控制组分的均匀性，长出高质量、低缺陷的晶体是重中之重。

外延工艺制作的是最为核心的光电转换区域，也是所有后端加工工艺的前置步骤，将直接决定最终芯片和器件的关键性能。

而用于通信的DFB芯片由于要求窄线宽和波长选择性和稳定性，其光栅的制作工艺如全息、电子束光刻等环节至关重要。

以5G广泛用到的CWDM、MWDM、LWDM等25G光芯片为例，其本质是通过调整光栅的结构和特性来实现波长的偏移效果，如果没有光栅的工艺，很难在较短时间内研发出相关的新产品。

业内部分芯片厂商将核心的外延步骤外包给代工厂，流程把控相对更难。

公司从2018年对DFB芯片进行大量研发投入，已建立包含外延生长、光栅制作、刻蚀、镀膜、划片、测试、老化、封装等全工艺线，是国内少数掌握MOCVD外延、电子束光栅到耦合封装全产业链的DFB激光器芯片企业，公司电子束光栅精度可以达到业内领先的10nm。

业内有源光芯片发展趋势是大功率和集成化，公司具备IDM模式研发身位灵活。

大功率DFB激光器主要应用于硅光领域，解决硅难以制作激光器的核心缺陷；目前公司已经布局大功率CW激光器，并给下游客户进行送样测试；

二是磷化铟集成化，我们常说的EML本质上是磷化铟衬底上集成了EAM调制器与DFB激光器，也是一种集成。而在未来集成化要求集成更多的器件，如将激光器、调制器、SOA等集成到PIC上，该领域主要为海外Lumentum、Infinera等垄断。

国内需要在磷化铟等材料体系中获得突破，具备从外延、光刻到封装IDM全流程能力是重中 之重。

另外，公司的竞争优势还体现在产品已经克服多个壁垒，进入测试和量产期。

我们认为一家良好的光芯片厂商至少需要经过以下几个阶段：

一是工艺和材料的积累阶段，大概需要2-4年将工艺的流程、原材料供应链等打通；

二是产线建设和调试，大规模产线的建设和调试大约需要一年时间。

三是研发出样品到认证成功后量产，大概也需要一年或更长的时间。我们认为，每一个阶段的各种要素的积累都必不可少。

公司当前已经走过了技术、设备、客户等门槛，从2018年起从无到有建立起全流程的有源平台产线，当前多项产品进入测试和量产的阶段，是重要的竞争优势。

图 34：光芯片厂商竞争能力体现在全生命周期中的“厚积薄发”

5.2. 无源平台：工艺厚积薄发，有望持续优化品类

公司以PLC平面光波导技术起家，工艺积累深厚，多个品类做到领先。

2010年10月公司厂区奠基，较早投入的研究方向即为PLC分路器芯片。

凭借中科院等团队骨干的日夜专研和打磨，仅花一年左右时间，2012年，公司便正式发布国内首款PLC分路器芯片，打破了长久以来海外厂商垄断的局面。

此后，公司芯片逐步量产销售，经过不断优化，产品熬过了日韩巨头价格战和激烈的市场竞争。

2014年公司的产能快速提升，在2015年一跃成为最具竞争力的PLC光分路器芯片供应商。

随后，公司进入AWG电信网络和数据中心领域，同样实现国产自研的突破。

当前公司AWG芯片产品覆盖数据中心（4通道O波段）、骨干和城域网（40/48通道）、5G 前传（20通道AWG产品），并且在2019年7月起开始批量供应数据中心100G AWG器件，成为该领域主要供应商。

PLC 工艺平台还可以制作更多无源器件，以及其集成方案。

传统上，基于平面光波导技术解决方案的器件包括：分路器（Splitter）、星形耦合器（Star coupler）、可调光衰减器（Variable Optical Attenuator,VOA）、光开关（Optical switch）、光梳（Interleaver）和阵列波导光栅（Array Waveguide Grating,AWG）等。

基于对硅基工艺平台的积累，公司还开发可调光衰减器VOA，以及硅基微透镜等品类。

以硅基微透镜为例，使用半导体工艺来批量生产透镜，逐步取代原来的玻璃透镜。

其中，单颗硅透镜主要应用于发射(TX)端，放置于DML/EML等激光器后方，起光束准直或者 会聚作用;阵列硅透镜主要应用于接收(RX)端，放置于探测器前方，起光束会聚作用。

又以可调光衰减器 VOA 为例，该器件主要应用于骨干网波分场景，或可与 DWDM AWG 进行集成，在合分波器件上提供更加集成的方案。

5.3. 总结：IDM模式身段灵活，未来有源+无源拓展可期

我们认为，公司是典型的IDM模式芯片企业，核心竞争优势是具备前述无源和有源两大IDM 工艺平台，可以实现芯片品类的有机扩张，是适应未来光电芯片集成大趋势下的核心稀缺标的。

该类企业有两大特征。

一是IDM模式下产品拓展能力强。

无论是有源还是无源光芯片，均离不开光刻、刻蚀、镀膜等核心工艺。公司有望依托无源及有源两大工艺平台，布局有源/无源大规模光电子集成芯片研发。

有源方面，公司目前主要产品为DFB激光器，但基于磷化铟衬底为基础的有源材料体系从技术上可以拓展到DFB+EAM芯片，探测器PD芯片，SOA光放大器等。

无源方面，凭借深厚的积累，典型产品PLC分路器芯片已经做到全球市占率第一，AWG产品在数通领域也具有较高的市占率。结合公司在研项目，基于PLC或IDM工艺平台拓展的项目有VOA（可调光衰减器，骨干网场景）、硅基微透镜等（光模块领域）。

二是IDM模式下盈亏平衡点后盈利弹性较大。

通过观察财务报表发现，公司AWG 2021H1营收规模有所下滑，对应毛利率也有一定下滑，主要原因是IDM模式下，固定成本例如设备折旧、人员等是主要成本，可变边际成本是较低的。

随着高毛利的DFB、AWG芯片业务有望持续增长，公司盈利水平边际弹性变化将更加显著。

6. 风险提示

（1）5G、数据中心发展不及预期风险：

公司所处光通信产业链上游，若未来5G网络和数据中心建设未达预期，运营商以及相关云计算厂商投入规模不足，可能出现公司下游应用领域需求放缓等情况，对公司的经营业绩及未来的发展造成不利影响。

（2）市场竞争导致毛利率下降风险：

AWG行业存在竞争者，若未来市场竞争情况恶化，或更多供应商得到模块厂商认证，可能存在毛利率水平下降的风险。

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