长光华芯研究-半导体激光芯片等激光行业核心元器件

长光华芯研究：半导体激光芯片等激光行业核心元器件1.研发标签鲜明的半导体激光企业长光华芯专注于半导体激光芯片、器件及模块等激光行业核心元器件的研发、制造及销售。已形成由半导体激光芯片、器件、模块及直接半导体激光器构成的四大类、多系列产品矩阵，为半导体激光行业的垂直产业链公司。从半导体激光芯片1出发，横纵向扩展业务布局。1）针对半导体激光行业核心的芯片环节：公司已建成覆盖芯片设计、外延生长、晶圆处理工艺（光刻）、解理/镀膜、封装测试、光纤耦合等IDM全流程工艺平台。已建成3吋、6吋量产线，应用于多款半导体激光芯片开发。公司已突破一系列关键技术，是少数研发和量产高功率半导体激光芯片的公司之一。2）业务横向扩展：建立了高效率VCSEL激光芯片和高速光通信芯片两大产品平台。3）业务向下游延伸：开发器件、模块及终端直接半导体激光器。公司产品可广泛应用于光纤激光器、固体激光器、超快激光器等泵浦源。这些可以应用于激光智能制造装备、国家战略高技术、科学研究、医学美容、激光雷达、3D传感、人工智能、高速光通信等领域。公司所处行业为典型的技术和知识密集型行业，持续的研发创新是保持行业竞争力的关键。长光华芯是一家典型的研发导向的企业，在研发的各个环节进行资源倾斜，助力公司在竞争激烈的市场中站稳脚跟的同时不断向前突破。1.1由上而下的研发队伍在公司管理层中，闵大勇、王俊、廖新胜、潘华东四人为公司核心技术人员。技术背景深厚，主导了公司相关产品的研发和生产基地建设。长光华芯成立于2012年，公司四位核心技术人员分别于2012-2017年加入公司至今，均为技术背景出身。他们在半导体激光行业有着多年深厚的积累，帮助公司在半导体激光产品的技术研发、成果转化以及生产基地的建设管理各方面做出了贡献。公司管理层中，四位核心技术人员持股比例与薪酬水平均为第一梯队。这有信号意义，彰显公司对于技术人员的重视。公司对关键核心技术员工实行较好年薪制、年薪制。2020年四位核心技术人员薪酬均接近百万元，间接持有公司股权比例为众多管理层中较高。长光华芯自2012年成立以来，围绕研发创新获得多项市级、省级、国家级荣誉，彰显公司研发团队实力强劲。从研发团队建设来看，除了四位核心技术人才，公司还建成江苏省博士后创新实践基地、江苏省研究生工作站、国家级博士后工作站分站等，强化高质量技术人才的吸纳和培养。在员工配置上，截至2021H1，长光华芯员工中31%为研发人员。截至2021H1，公司总员工数为348人，其中106人为研发人员。据长光华芯董事长、总经理闵大勇先生介绍，公司研发技术队伍中硕士博士占比超过50%，团队更多次获得各级部门重大创新团队和领军人才殊荣。上市前即准备得体的人才激励机制。1）为了鼓励员工积极参与公司的建设，激发员工的积极性、创造性，公司制定了《人才激励制度》。在待遇层面，对一般员工实行基础工资加项目工资的薪资制度，对关键核心技术员工实行高薪制、年薪制。2）根据公司《科技成果转化的组织实施与激励奖励制度》，公司将研发人员和有特殊贡献的员工纳入股权激励范围。对于撰写及申请专利、发表科研论文等在知识产权方面做出贡献的员工，给予一定额外奖励。3）通过苏州英镭、苏州芯诚、苏州芯同对员工实行股权激励。苏州英镭为公司核心管理团队间接持有公司股份的持股平台，苏州芯诚、苏州芯同为公司骨干员工间接持有公司股份的持股平台，发行后三个持股平台分别持有公司股份14.82%、1.59%、1.47%。1.2既分工又协作的研发机制公司建立了以研发中心为核心，既分工又协作的研发组织结构。公司建立了以研发中心为核心，以工程部为辅助的研发组织结构，其中研发中心以技术中心办公室及分析中心为辅助两翼，以外延技术部、光学技术部、器件技术部、巴条技术部、VCSEL技术部及光通信技术部为主体。研发中心各个部门有机协调，既保障了研发进度的统筹规划和成果管理，又让各个条线产品都得到重视，为科研提供了灵活的空间和有力的组织保障。项目制研发管理模式。结合自身业务结构、行业特点及市场情况，确定研发方向。根据研发方向，由相应部门成立研发项目组。研发活动由研发项目主管牵头，项目经理、工程师等参与执行。1.3高技术转化率：毛利率减研发费用率提升！公司核心技术均为自主研发，涵盖从外延生长、晶圆工艺处理、镀膜、到封装和测试等全流程芯片制造技术。截至2021年9月30日，发行人已获授权专利61项，其中发明专利22项、实用新型专利34项、外观专利5项。公司采用IDM模式进行半导体激光芯片的研发、生产与销售，掌握半导体激光芯片核心制造工艺技术关键环节。已建成3吋及6吋半导体激光芯片量产线，构建了GaAs（砷化镓）和InP（磷化铟）两大材料体系。建立了边发射和面发射两大工艺技术和制造平台，具备各类以GaAs（砷化镓）和InP（磷化铟）为衬底的半导体激光芯片的制造能力。2018年至今，长光华芯几乎所有收入来自公司核心技术产品。公司已经形成了从技术开发到产业化落地的顺畅路径。2018年以来，研发投入占收入比重稳定下降，彰显研发投入效果逐步释放，带动收入增速快于研发投入增速。尤其在2020年，公司研发投入绝对值依然保持增长的情况下，研发投入收入占比大幅下降14pct，收入端爆发增长潜力显现。这一趋势在2021年上半年得到延续。2018-2021年，公司毛利率-研发费用率的差值由负转正，正值不断拉大。2020年，公司整体上扭亏为盈，毛利率-研发费用率差值转正是公司扭亏为盈的关键因素。梳理公司历史发展，公司产品创新升级的时间线初步呈现出类指数趋势，前期静心积淀，后期加速爆发。1）2012-2017年，公司建成芯片设计、封装测试、光纤耦合等工艺产线，后续实现光纤耦合、阵列模块的全面量产。这一时期为从0到1阶段，公司深入研究并突破核心技术难题，为后续爆发蓄力。这一时期，6大类核心技术中4大类已有专利布局。2）2017年之后，公司每年均有多项重要突破，实现快速从1到N的产品矩阵扩展。短短几年时间，长光华芯便解决了外延生长技术、腔面钝化技术以及器件制作工艺水平等方面的多个技术难题，这也使长光华芯能够在最短的周期内成为全球少数几家、国内唯一一家研发并量产高功率半导体激光器芯片的公司，打破了核心半导体激光芯片长期被国外芯片制造商垄断的局面。截至2021年9月30日，公司共有已获授权专利61项，其中77%来自2017年及之后。2.半导体激光芯片：自主供应大势所趋2.1高功率半导体激光芯片：下游国产化先行，拉动上游公司几大产品系列中，高功率单管系列和高功率巴条系列产品为绝对收入来源。2018年以来，这两大产品系列占公司收入比重合计超过9成，其中高功率单管产品收入占比超过7成。高功率半导体激光芯片系列产品位于激光产业链中上游。激光行业产业链上游是利用半导体原材料、高端装备以及相关的生产辅料制造激光芯片、光电器件等，是激光产业的基石。产业链中游是利用上游激光芯片及光电器件、模组、光学元件等作为泵浦源进行各类激光器的制造与销售，包括直接半导体激光器、二氧化碳激光器、固体激光器、光纤激光器等。下游行业主要指各类激光器的应用领域，包括工业加工装备、激光雷达、光通信、医疗美容等应用行业。2021年全球激光器市场规模预计约185亿美元，同比增长15%。根据LaserFocusWorld，2019年，全球激光器销售收入达147.3亿美元，较上年增长7.05%。根据《2021年中国激光产业发展报告》，2020年全球激光器销售额为160.10亿美元，2021年全球激光器销售总额有望继续取得15%左右的增长，达到184.80亿美元。随着全球智能化发展，智能设备、消费电子、新能源等领域对激光器的需求不断增长，以及医疗、美容仪器设备等新兴应用领域的持续拓展，全球激光器的市场规模将继续保持稳定增长。公司生产的高功率半导体激光芯片是产业链中游各类光泵浦激光器的核心泵浦光源，包括光纤激光器、固体激光器、液体激光器等，属于激光器生产制造的核心元器件，广泛应用于激光加工、激光切割、科研与军事、生物医疗等领域。2020年光纤激光器在工业激光器中占比提升至53%，是最主流的一类激光器。按照增益介质的不同，激光器主要可以分为液体激光器、气体激光器、半导体激光器和固体激光器等。根据锐科激光招股书，光纤激光器属于新一代固体激光器的一种，具有光电转换效率高、结构简单、光束质量好等特点，目前已成为激光技术发展主流方向和激光产业应用主力军。据LaserFocusWorld，工业激光器的市场规模从2015年的28.66亿美元增长至2020年的51.57亿美元。其中，光纤激光器市场规模从2015年的11.68亿美元增至2020年的27.17亿美元，占比从2015年的40.8%提升至2020年的52.68%，是市场份额最大的工业激光器。在国内市场，下游高功率光纤激光器市场国产化进程过半，赋予上游高功率半导体激光芯片国产化较大机遇。从我国激光器市场来看，国产光纤激光器逐步实现由依赖进口向自主研发、替代进口到出口的转变。根据《2021年中国激光产业发展报告》，我国光纤激光器市场预计由2018年77.40亿元增长到2021年的108.60亿元，复合增长率达到11.95%。根据《2020年中国激光产业发展报告》，2020年我国小功率（<100w），中功率（≤1.5kw），大功率（>1.5kw）光纤激光器渗透率分别预计达到99.54%，61.19%。57.58%，其中小功率已经基本完成国产化自给，中高功率国产化程度还有部分提升空间，但进程也过半。反观上游高功率半导体激光芯片等核心元器件仍依赖进口，通过下游带动上游，上游芯片环节的国产化将逐步展开。主要假设如下：1）2020年全球激光器销售额：根据《2021年中国激光产业发展报告》，2020年全球激光器销售额为160.10亿美元，2021年全球激光器销售总额有望继续取得15%左右的增长，达到184.80亿美元。2）使用高功率半导体激光芯片的激光器市场占比：2020年全球激光器市场中，材料加工与光刻市场、通信与光存储市场、科研与军事市场、医疗与美容市场、仪器与传感器市场及娱乐、显示与打印市场占比分别为39.60%、24.50%、13.80%、5.70%、12.60%及3.80%，其中主要使用高功率半导体激光芯片的市场为材料加工与光刻市场、科研与军事市场、医疗与美容市场，合计占比为59.10%。3）激光器行业平均毛利率：根据国内第一大激光器厂商锐科激光的销售毛利率，激光器行业平均毛利率为30.00%。4）泵浦源占激光器成本占比：根据《激光制造商情》（2020年08月刊130期）,泵浦源（光纤耦合模块）是激光器的核心器件之一，占光纤激光器成本比例高达50%。5）泵浦源平均毛利率：按照公司泵浦源（光纤耦合模块）平均15%的毛利率计算。6）激光芯片占泵浦源成本占比：按照10%测算。根据公司招股书测算，2020年我国高功率半导体激光芯片市场规模约为5.29亿元人民币。根据《2021年中国激光产业发展报告》，2020年我国光纤激光器市场规模为94.20亿元。根据StrategiesUnlimited，2009年至2019年，光纤激光器在工业激光器中的市场份额由14.00%迅速增加至53.00%，因此工业激光器的整体市场规模约为177.74亿元。按照以上相同的假设可得到，2020年我国国内市场激光芯片的市场规模约为：62.21*

（1-15%）*10%=5.29亿元。公司在高功率半导体激光芯片领域的国内市场占有率第一，居于国内领先位置。通过以上测算，公司高功率半导体激光芯片在国内市场的占有率为13.41%，在全球市场的占有率为3.88%。可比公司如武汉锐晶，从事高功率半导体激光芯片的研发