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1、激光行业之炬光科技研究报告：激光产业先行者_受益激光雷达大潮公司概况：激光元器件龙头，从上游向中游扩展发展历程：十四年专注激光，从光源到器件，从上游到中游炬光科技专注激光领域长达十四年，起步于“产生光子”后拥有“调控光子”的能力。炬光 科技成立于 2007 年 9 月，最初主要从事激光行业上游的高功率半导体激光元器件（“产生 光子”）的研发、生产和销售。2017 年炬光科技成功收购了 LIMO，并致力于拓展激光光 学元器件的新兴应用领域，目前可涵盖从深紫外到远红外的广阔波长范围。目前公司正在 拓展激光行业中游的光子应用模块和系统（“提供解决方案”，包括激光雷达发射模组和 UV-L 光学系统等）
2、的研发、生产和销售。主营业务与业绩：光源与光学器件业务稳定，中游业务或迎来快速增长炬光科技主要从事激光行业上游的高功率半导体激光元器件（“产生光子”）、激光光学 元器件（“调控光子”）的研发、生产和销售，目前正在拓展至激光行业中游的光子应用模 块和系统（“提供解决方案”，包括激光雷达发射模组和 UV-L 光学系统等）的研发、生产和 销售。“产生光子”方面，其主要产品是半导体激光器，也就是将激光二极管芯片和热沉（散 热器）进行封装，成为完整可用的半导体激光器，可用于充当光纤激光器或固体激光器的 泵浦源，也可以单独使用。“调控光子”方面，其主要产品包括各类光学元器件，例如光 场匀化器、准直镜等。2
3、018 年公司实现营收 3.55 亿元，但由于当年大额研发投入以及整合前一年并购的德 国 LIMO 公司等原因，公司归母净利润仅 1867 万。2019 年公司在持续加大研发投入拓展 中游业务的同时，更大力度推进对海外子公司 LIMO 的战略性结构重组，归母净利润受到 较大影响，转为-8043 万元。2020 年，研发与整合初见成效，归母净利润达到 3487 万元， 远超 2018 年水平，公司的盈利拐点初现。2021 年公司业绩持续增长，前三季度营收 3.43 亿元，几乎与 2020 年全年营收持平，同时公司在跨过盈亏平衡点后营收弹性大于费用弹 性，2021 年前三季度归母净利润达到 569
4、0 万元，已经大幅超越 2020 全年。根据业绩快 报，公司 2021 年营收/归母净利润达到 4.76/0.68 亿元，同比大幅增长 32.2%/94.3%。分业务营收方面，2018-2019 年公司以半导体激光业务为主，2020 年受疫情影响， 半导体激光业务下游需求减少，半导体激光业务营收占比有所下降，但受益于公司对 LIMO 的成功整合，激光光学业务收入迅速增长，占比上升到 51.37%，有效弥补了半导体激光 业务的下滑，同时公司前期研发投入取得积极进展，一方面激光雷达发射模组、家用医美 等获得收入增长，另一方面，半导体激光业务中的预制金锡材料产品开始获得批量订单，成为半导体激光业务新
5、的增长点。2020 年和 2021 年 1-6 月，激光雷达发射模组和光学系 统业务收入占比逐年上升，且随着新签协议交付有望迎来爆发式增长。毛利率方面，2020 年公司主营业务毛利率较 2019 年上升 12.93pcts，一方面系激光 光学业务由于公司对 LIMO 进行战略性结构重组，东莞炬光新增光束准直转换系列产品的 后端生产线，大幅提升了运营效率，拉动毛利率大幅提升，另一方面由于公司强化了对国 内客户的技术支持力度，拓展了国内的市场，其销售占比大幅上升。光学元件产品由于加 工难度高，且大多需要针对每一款产品进行定制，单规格出货量较少，因此毛利率处于较 高水平。而激光雷达与光学系统相对更加
6、标准化，因而毛利率比光学元件低。股权架构与管理层：股权结构稳固，管理层技术背景深厚公司股权结构稳固，激励长期发展。根据炬光科技招股书，截止到公司上市前，刘兴 胜与王东辉、西安宁炬、西安新炬、宋涛、李小宁、延绥斌、侯栋、田野、西安吉辰为一 致行动人，合计持有炬光科技 14.27%的股权。刘兴胜通过直接持有和一致行动协议约定， 控制了炬光科技 31.99%的表决权，为炬光科技的控股股东和实际控制人。管理团队齐聚多位专家，专业背景深厚。公司组建了一支专业从事高功率半导体激光 元器件、激光光学元器件、光子应用模块和系统领域高效的技术研发团队。团队成员拥有 丰富的研发、设计和生产经验，覆盖产品生产所必需
7、的封装、测试、光学、失效分析和质 量管理等技术领域。公司的研发技术团队充分了解激光产业的发展演进过程、当前市场态 势及未来发展趋势，针对客户需求不断强化并完善产品和技术整体版图。截至 2021 年 6 月 30 日，公司员工总数为 668 人，其中研发人员为 154 人，占比达 23%， 研发人员 拥有丰富的研发经验。激光雷达：千亿市场迎来拐点，炬光技术壁垒独特在炬光科技业务覆盖的诸多领域之中，激光雷达的发展空间最为广阔。预计激光雷达 将在未来三年成为公司主要的增长来源，并逐步成为第一大营收贡献来源。行业趋势：激光雷达成为必选组件，未来渗透空间巨大在自动驾驶领域，激光雷达是重要的传感器以及研发
8、方向之一。我国的汽车驾驶自 动化分级编制说明中提到，驾驶自动化技术是国际公认的未来发展方向和关注焦点之一。 该分级的制定不仅对于汽车产业的技术革新与升级具有重大意义，在其相关产业生态链、 价值链体系的重塑中也担任至关重要的角色。美国、欧洲、日本等国家也将自动驾驶技术 作为交通领域的重要发展方向，从国家层面进行战略分析和布局。智能化成为汽车产业的发展趋势，配备先进传感器以及多传感器融合的路线逐渐成为 国内外自主厂商实现高阶驾驶的必经之路。其中，激光雷达作为现阶段蓬勃待发的领域之 一，具有巨大的潜力。激光雷达能够补足其它主流传感器的缺点，并拥有众多优点。当前，市场大多数观点认为，多传感器融合才能尽
9、可能提高安全性，纯摄像头方案难 以保证安全，激光雷达成为融合感知方案中，高阶自动驾驶落地的必由之路。根据公共数 据库 tesladeaths 汇编的数据，2019 年有 50 多人死于涉及特斯拉汽车的交通事故中，特 斯拉的“纯视觉路线”的安全性与技术难度使得其他主机厂转向使用传感器融合感知的技 术路线。在传感器方面，特斯拉 Model Y 搭载了前、侧、后共 8 枚摄像头，12 个超声波 传感器。摄像头是唯一能够分辨颜色和具体图形的感知原件；虽然技术层面上利用不同摄 像头之间的夹角可以判断出某个物体的相对距离，但是在某些情况下仍会出现判断失误。 此外，摄像头受其硬件本身的局限性，只能够捕捉到
10、2D 层面上的图像，以此进行推断、 计算出实际的场景。在 L4 级自动驾驶传感器选型上，纯视觉方案会存在精度、稳定性和视野等方面的局 限性，无法满足高级自动驾驶对于传感器的性能要求。特斯拉的几次重大安全事故频繁发 生在白色大型货车相关的场景中，主要原因在于单目或三目摄像头无法像双目摄像头一样 通过视觉差判断距离，纯靠 AI 算法穷举会在新场景上遇到 Corner case，很有可能对距离判断失误。与此同时，静止不动的物体会在算法上被毫米波雷达忽视。摄像头和毫米波双 双可能遇到失效的场景，使得特斯拉频繁出现与白色静止货车相撞的事故。例如近年的一 起车祸起因就是汽车未能成功判断出与路前方的厢型车的
11、准确距离，而车上的超声波雷达 在高速驾驶环境下效果不佳导致的。自动驾驶到目前为止尚未达到真正通用的程度，其发展路线也还存在诸多变数。但是， 受益于 ROBOTAXI 等行业的发展，2017-2019 年我国激光雷达产量增长了 46.07%，经历 了快速放量前的市场技术积累成熟期。从应用时间上来看，2017 年后激光雷达开始小批量的应用于 Robotaxi 与 ADAS 场景 中，在工业上亦有小规模应用；但无论规模还是技术成熟度，2022 年都是显著的分水岭。 随着大批量的乘用车开始装配激光雷达作为车规级 ADAS 传感器，激光雷达的生态链条已 经成熟，投资开始进入回报周期。2021 年以来，大
12、量搭载激光雷达的车型上市，2022 年预计同样有大量车型搭载激光 雷达。随着激光雷达在汽车上逐渐普及，预计未来几年将迎来出货量的大幅增长。从当前搭载激光雷达的车型中，我们可以看到，单车激光雷达数量在 1-3 个，不同车 型差异较大。根据 Yole 预测，随着自动驾驶级别提高，车辆需要的传感器数量将普遍提高。 全车方案中最核心的激光雷达为前向主激光雷达，承担了主要的前向驾驶信号感知的工作， 车企会选用线束高能力强的激光雷达，当前这一主激光雷达的价格仍然高达 800-1000 美 金。进入 L4 自动驾驶等级后，部分车企方案中加设了 1-2 个侧向的激光雷达，目的为了 覆盖前向激光雷达的死角，侧向
13、激光雷达的探测距离只需要在 100m 左右，主要用于处理 侧向死角的变道车辆，因此价格会下降到 500 美金左右，是主激光雷达的一半。从长城的 沙龙机甲龙来看，还有可能在尾部加设 1-2 个激光雷达，单价预计与侧向激光雷达近似或 略低，但是当前主流解决方案中并没有采取这一设计。同时，未来，高级别自动驾驶车辆占比料将不断提高，给激光雷达打开巨大的市场空 间。Strategy Analytics 预测 2025 年 L2 级别自动驾驶将占相当大的比例。如按照全球汽 车年销量 8000 万辆计算，四分之一具备 L2 级别自动驾驶功能，L2 级别每辆车配备 2 台 激光雷达，出货将有 4000 万台，
14、对比如今是千倍的提高。如按照 100 美元/台的单价计算 （velodyne 最新一代产品 velobit，探测距离 60 米的固态激光雷达售价 100 美元，未来主 力长距离激光雷达价格可能下降到这一水平），预计 2025 年市场空间将超过 40 亿美元。 如产品价格或单车装配数量更高，则市场空间将更大，长期来看有望达到数百亿美元规模。竞争格局：国内整机行业三大梯队，炬光跟随头部厂商成长激光雷达按照技术路线分为诸多流派，不同流派的工作原理不同，因而具有不同的成 本和技术特征，占据了不同的市场，形成了如今的市场格局。从工作原理来看，激光雷达由激光发射、激光接收、信息处理、扫描系统四大基础系 统
15、构成，这四大系统相互协作，进而短时间内获取大量的位置点信息，并根据这些信息实 现三维建模。其中 激光发射系统：激励源周期性地驱动激光器，发射激光脉冲，激光 调制器通过光束控制器控制发射激光的方向和线数，最后通过发射光学系统，将激光发射 至目标物体； 激光接收系统：经接收光学系统，光电探测器接受目标物体反射回来的 激光，产生接收信号； 信息处理系统：接收信号经过放大处理和数模转换，经由信息 处理模块计算，获取目标表面形态、物理属性等特性，最终建立物体模型。 扫描系统： 以稳定的转速旋转起来，实现对所在平面的扫描，并产生实时的平面图信息。目前产业界技术路线的不同主要体现在扫描系统的扫描方式、激光器
16、的波长、测量原 理方面。按照扫描方式的不同，有 Velodyne 为代表的机械式激光雷达，以 Luminar、Valeo、 大疆、华为等代表的半固态式激光雷达（半固态也称为混合固态，当中又分为以速腾聚创、 Innoviz 为代表的 MEMS 路线和以 Innovusion、华为、Luminar 为代表的转镜路线），以 Ouster、ibeo 等为代表的 flash 激光雷达，以及理论性能优越但技术尚未完全成熟的相控 阵激光雷达等。目前，机械式激光雷达由于成本高、体积大、扫描速度慢、机械部件寿命 短易损坏等缺点，基本已经不作为前装激光雷达的主流选择，通常用在后装市场，市场规 模较小。Flash
17、激光雷达由于需要脉冲式发光照亮一个大面积，测量距离较短，但可以同 时测量大范围内的目标，因此是侧向激光雷达的最佳选择。而半固态式激光雷达目前技术 较为成熟的同时兼顾了测量距离和速度，已经是前装前向激光雷达的主流选择。按照光源波长的不同，有 1550nm（Luminar、Innovusion 图达通等）和 905nm（大 多数厂商）两种路线。905nm路线与消费电子共用产业链（比如苹果手机的 3D传感器等）， 应用规模较大，因此成本较低；1550nm 此前主要用于光通信，应用规模稍小，成本和成熟度方面不如 905nm 路线，但具有对人眼伤害小，对雨雪雾的穿透性更强等优点。按照测量原理，则可以分为
18、大多数激光雷达厂商采用的 ToF 方案（测量回波时间用以 计算距离）和 Aeva 等少数厂商采用的 FMCW 方案（调频连续波，测量回波时间和相位， 可同时获取距离和瞬时速度）。FMCW 是毫米波雷达的主流方案，但由于激光波长较短（可 以认为是微米波，比毫米波短 3 个数量级以上），因此如采用 FMCW 方案就需要高精度 ADC，成本较高，成熟度还不够。短期内业界主流仍是 ToF 方案。目前来看，国内激光雷达行业的发展快于国外，国内公司的技术和成熟度已经处于较 为领先的水平。国外公司的优势并不明显，曾经的行业先驱 Velodyne 也由于技术路线变 更失去了领先地位。从行业普遍发展规律来讲，激
19、光雷达发展成熟通常需要 5 年左右的时间。而这五年之 中，又分为 2+2+1 三个部分。第一个 2 是指研发出产品需要 2 年，第二个 2 是指与车企 进行联合研发测试需要 2 年，而最后一个 1 是指量产需要 1 年。因此，国内已经获取较多 定点的激光雷达公司，相比尚未获取定点的公司优势在逐步扩大，我们认为激光雷达参与 者虽多，但是行业集中度会很高，速腾、华为、禾赛三家领跑的趋势已经非常明显。而炬光科技已经是头部厂商的核心供应商，未来有望获得较大的市场份额。产业链定位：激光雷达上游，提供发射模块与光学整形根据激光雷达工作原理，激光雷达产业链上游包括发射器、接收器、扫描器、信息处 理四大领域。
20、目前炬光科技提供的激光雷达上游产品主要有激光发射模块（发射端）、准 直镜、光束扩散器，均属于发射器领域，其中激光发射模块中包含激光器和热沉等部件。激光发射模块方面，炬光科技提供了用于驾驶舱内监控的 AT 系列（视场角可达 160 度）、用于 flash 激光雷达的 AL01 系列、AX02 系列，以及用于扫描式激光雷达的 LX01 系列和 BeamRazor LE02 系列。光学部件方面包括用于扫描式激光雷达的准直镜以及用 于 flash 激光雷达的面透镜。发射模组由激光器和光学器件组成。激光器的作用比较直观容易理解，即充当光源。 炬光科技所生产的半导体激光器（又称激光二极管）由激光二极管芯片
21、、激光二极管热沉、 相关结构件等封装而成。而属于光束控制器范畴的准直镜（大多为快轴准直镜）、光束扩 散片的作用需要进一步说明。要理解这些“控制光子”的元件在激光雷达内部所发挥的作 用，则需要先理解激光器的特性。在大多数人印象中，激光器发出的激光是一道笔直的光束，即使过了很远的距离也仍 然是一个又小又亮的光点。但实际情况并非如此，激光器发出的激光是发散的，经过准直 才变成了笔直的光束。激光的产生首先需要一些处于激发态的粒子，这些粒子会随机自发 跃迁到基态，从而发出光子，这样的光子碰到其他处于激发态的粒子后，会让这个激发态 粒子跃迁到基态，并发出一个跟当前光子一模一样的光子。如果这样的激发态粒子足
22、够多， 那么将很快产生大量相同的光子，激光也就由此产生。但需要注意的是，自发跃迁产生的 光子的方向可能朝向各个方向，并不能沿着指定方向飞行，因此，我们需要谐振腔来对特 定方向的光子进行放大，从而能够产生指定方向的激光。谐振腔就是一对面对面的反射镜， 光子在其中来回反射，符合谐振腔方向的光子能够在镜面之间来回反射，从而不断遇到谐 振腔中的激发态粒子，使得该方向的光束不断加强，而不符合谐振腔方向的光子则会从谐 振腔侧面飞出，不能获得强化，从而逐渐消失。由此方可产生指定方向的激光。在半导体激光器中，我们通常用晶体断裂处自发形成的解理面作为反射镜面，也可以 在目标位置沉积反射层用来提高反射率。但无论如
23、何设置反射镜面，通常半导体激光器的体积都是非常小的（半导体激光器又 称激光二极管，其典型尺寸往往只有毫米量级），因此谐振腔的长度也非常有限，难以实 现特别理想的光子方向筛选效果，有很多方向稍微偏斜的光子也能够在谐振腔中得到加强。 因为上述原因，半导体激光器发射的激光是有一定发散角的，其输出的光斑往往呈现纵向 的椭圆形。在半导体激光领域，这个椭圆形的长轴方向通常称为快轴，短轴方向通常称为 慢轴。一般的半导体激光器长轴发散角可达 20 度以上，短轴发散角可达 5 度以上。如果 我们直接使用这样的激光进行长距离测量，可想而知在远处将形成相当大的光斑，十分不 利于形成精确的点云图像。因此，必须对光束进
24、行准直。所谓准直，可以理解为聚焦，是将光源放在焦点上，使得射出去的光线成为平行的细 光束的过程。由于半导体激光器射出的光斑为椭圆形，经常需要使其成为圆形，因而常使 用柱面镜对其进行准直（快轴方向光斑更长，所以快轴准直镜用得更多，是高功率光学系 统的第一个也是最重要的一个光学元件），有时也会使用三棱镜或球面镜对其进行准直。与准直镜相反，光束扩散器常用于将较窄的光束发散到更宽广的角度，这类使用场景 包括 flash 类型的激光雷达、车内驾驶员状态监测等场景。此外热沉也是一个非常影响激光器性能的部件。所谓热沉（heat sink），是指温度不 随传递到它的热能的大小变化而变化的物体，它可以是大气、大
25、地等物体，在电子领域通 常指散热器。比如 LED 当中，由于 LED 发光时会产生大量热量，因此经常将 LED 散热基 板装在铜片上，此时铜片就是 LED 的热沉。同理，大功率激光的发热量也是非常大的，而 且半导体激光器的性能受到温度影响极大，因此需要在芯片表面增加散热层，也就是热沉。2020 年和 2021 年 1-6 月，公司预制金锡薄膜陶瓷热沉产品开始获得国内外光纤激光 器厂商批量订单，有望成为公司半导体激光业务未来新的业务增长点。综上所述，炬光科技目前已经基本全面覆盖激光雷达发射端的技术，在激光雷达产业 链中占据了重要地位。核心优势：热管理与精密加工技术领先，团队技术背景出色在激光雷达
26、领域，炬光科技的核心竞争力在于技术方面。不同产品的技术优势不尽相 同，炬光科技目前掌握大功率激光系统的热管理技术，子公司 LIMO 掌握光学元件精密加 工技术，并且炬光科技也通过在国内设立光学元件生产线的方式进行了技术自主化。半导体激光器方面，炬光科技主要掌握了共晶键合技术、热管理技术、热应力控制技 术、界面材料与表面工程技术、测试分析诊断技术。其中大多数技术都与高功率激光器的 高发热特性相关。共晶键合（Eutectic bonding），也称为共晶焊接，即两种不同的金属在远低于各自的 熔点温度下按一定的重量比例形成合金。在共晶结合中使用的最常见的金属/合金是 Al-Ge, Au-Sn 和 A
27、u-In。硅与金属(如 Au)形成合金的能力也可以作为共晶结合的基础。与传统的 焊接或粘接相比，共晶焊接能够达到高热导率、低电阻和高可靠性，因而对于高功率激光 器而言十分重要。表面工程技术能够提高产品强度和长期可靠性。炬光科技采用共晶键合 以及表面工程技术大大提高了激光器的工作寿命和环境适应性。热管理和热应力控制技术对与产品性能十分重要，能够大大降低热应力，提高均匀性， 对光谱集中度以及偏振度都有提高，同时在复杂的温度环境下，能够保证核心零部件不受热膨胀系数失配而可能导致的失效的影响。这是炬光科技的传统强项和核心技术，公司创 始人及董事长刘兴胜博士及其科研团队曾经撰写过高功率半导体激光器封装专
28、著，同时公 司官网也展示了科研团队的二十余篇相关论文，绝大多数均关于热管理与热应力方面。激光器测试方面，炬光科技同样积累深厚。公司于 2013 年至 2018 年牵头承担了科 技部国家重大科学仪器设备开发专项半导体激光器测试与分析仪器开发和应用，项目 “成功研制了具有测试、分析、诊断并能提出解决方向的半导体激光器动态综合测试分析仪 器，开发了 LIV 和光谱、Smile、远场、近场、偏振、空间光谱、空间偏振、空间光束轮 廓及老化等重要光电参数测试与表征的 9 种功能模块，为提升高功率半导体激光器研发能 力奠定基础，有效促进了高功率半导体激光器性能大幅提升，推动高功率半导体激光器应 用和产业化。
29、”光学器件方面，公司掌握光束转换、光场匀化、线光斑整形、激光光学制造技术。公 司拥有自主编写开发物理光学设计程序的能力，基于晶圆级同步结构化激光光学制造技术 制备 12 英寸（300mm300mm）玻璃微光学晶圆、纳米级精度折射型微透镜阵列（ROE） 的技术能力，能够实现在零维（点）、一维（线）、二维（面）三个维度对多种类型激光光 束的精准整形和调控，以满足不同的应用需求。在基于晶圆工艺的生产中，所需的高精度 工具是由 LIMO 自己的专家设计和制造的。这些工具可集成到主要组件也由 LIMO 开发的 生产系统中，经过调整以满足特定的工艺需求。公司核心工艺由 LIMO 专家自行开发和优 化，所有
30、透镜都是在晶圆基板上同时进行制作和抛光的，基于晶圆级同步结构化激光光学 技术使得 LIMO 能够提供当前光学器件制造业中最快的处理速度。公司的光场匀化器产品应用于国内主要光刻机研发项目和样机中，并供应给世界顶级 光学企业 A 公司，最终应用于 ASML 光刻机。公司开发的超高速像素控制 3D 打印线光斑 系统（Pixeline）相比于传统的单点金属 3D 打印，打印速率提高了上百倍。公司设计开发 的广角光束扩散器正逐步应用于知名汽车一级供应商的激光雷达发射模组中。公司技术优势来源于优秀的技术团队和长期的技术积累。炬光科技董事长刘兴胜博士 及科研团队曾撰写高功率半导体激光器封装专著，由著名出版商
31、 Springer 出版，公司科研 团队还发表了大量有关热管理的技术论文。子公司 LIMO 从 1992 年成立以来一直专注光 束整形领域，技术积累深厚。其他业务：医美+泛半导体打开增长空间，光源与器 件优势明显除激光雷达外，炬光科技在医美、泛半导体等领域也有着巨大的潜在增长空间，并且 在传统的激光精密加工等领域也维持着国内领先的地位。医美：脱毛溶脂空间广阔，炬光提供定制模块医疗美容是一个正在快速发展的行业，近年来在中国的受欢迎程度提升。按服务收入 计，中国医疗美容市场的市场规模自 2016 年的 776 亿元增至 2020 年的 1,549 亿元，年 复合增长率为 18.9%。全球医疗美容市
32、场的市场规模自 2016 年的 1,149 亿美元增至 2020 年的 1,255 亿美元，年复合增长率为 2.2%。从年龄结构来看，根据 Frost&Sullivan（转自爱美客港股招股书）数据，医美消费人 群主要集中在 20-35 岁的年轻消费者，2020 年 20-35 岁消费者占比约 76%，未来随着这 部分人群的需求成长和消费升级有望为行业单价水平的持续提升带来支撑。对标成熟市场，我国医美渗透率提升空间大。据 Frost&Sullivan（转自爱美客港股招 股书）数据，我国医美渗透率显著低于韩、美、巴西和日本，医美行业在我国尚处于前期 快速发展阶段。此外，从政策端来看，2021 年以
33、来有多款医美产品获批，进一步丰富了合规供给。 如 21 年 4 月，华东医药旗下“少女针”、长春圣博玛旗下“童颜针”、艾尔建美学旗下的乔雅 登质颜相继获批上市；21 年 6 月，爱美客旗下的含左旋乳酸-乙二醇共聚物微球的交 联透明质酸钠凝胶获批，锦波生物的重组型人源化胶原蛋白冻干纤维获批。整体来看，医美行业兼具高成长性和广阔发展空间，而激光在医美当中的应用也将同 步发展。基于“提供光子技术应用解决方案”，炬光科技不断强化医疗美容器件和模块等主要产 品线竞争力，推动业绩的持续增长。2018 年以来，公司 Vsilk 系列专业用激光脱毛模块、 Fariy 系列专业用激光无创溶脂模块产品获得量产，获
34、得 OPTOPRIM 集团、以色列飞顿、 M 公司、北京宏强富瑞技术有限公司、北京凯尔斯科技开发有限公司等一系列国内外客户 的青睐，订单数量持续增加。根据公司招股说明书，炬光科技 Vsilk 系列专业级脱毛高功率半导体激光器全面升级， 有效能量（峰值功率 x 脉冲宽度 x 频率）提高，相同治疗时间内更多有效能量作用于毛囊， 并且提高了峰值功率、更窄脉宽，使得脱毛过程痛感降低。此外，全系标配微光学准直透 镜，准直的光束可以获得更大的皮肤穿透深度，带来更好的临床效果。炬光科技不仅提供 激光器，还提供整体解决方案。产品涵盖基于微通道制冷技术的 Vshiny 系列激光器、基 于传导冷却制冷技术的 Vs
35、ilk 系列激光器、LPS 系列配套电源、F-pure 系列配套滤芯。炬光科技无创溶脂解决方案采用模块化设计，是集激光光源、光束整形模块、半导体 制冷、皮肤接触监测于一身的新型激光科技。其原理是利用 1064nm 激光穿透皮肤到达脂 肪层，对脂肪细胞进行选择性加热。在激光的作用下脂肪细胞分解成甘油和脂肪酸，并通 过血液和淋巴代谢，从而减少脂肪细胞数量，起到减肥塑型的功效。该技术已通过美国 FDA 认证，是新一代安全、有效的减肥方式。此外，家用医美也是一个重要场景。目前利用半导体激光技术脱毛等主要应用在专业 的医疗机构、美容机构。而炬光科技研发出家用的激光脱毛与激光嫩肤产品，通过特殊的 光学设计
36、，采用 1470nm 波长非剥脱点阵技术，可以形成单点、多点或者点阵的光斑，提 高治疗效率和效果，根据客户需求，炬光科技也可提供定制化产品。根据公司招股说明书， 公司与家用医美巨头 Cyden 已签订 8 亿元订单的框架协议。技术方面，炬光科技产品同样领先，在功率、封装、准直、密封等方面均为业界领先。激光溶脂领域，炬光科技产品的光斑尺寸与均匀性也占据优势。综上，炬光科技在医美领域多项产品已具较好的技术优势和市场定位，未来有望获得 更多市场份额。泛半导体：激光剥离与激光退火，与半导体显示产业协同发展炬光科技在泛半导体领域布局广泛。泛半导体领域既包含了传统的半导体集成电路领 域，又包含了半导体显示
37、、半导体照明等领域。炬光科技开发了激光剥离线光斑和激光退 火线光斑产品。从技术路线来看，炬光科技产品均采用固体激光光源，用以取代国外的主流技术 准分子激光光源。固体激光和准分子激光的特点可以从相干公司和炬光科技的对比看出， 准分子激光均匀性高，较为稳定，但成本高，而固体激光相对成本明显较低。从应用领域来看，炬光科技产品主要包含激光剥离和激光退火两大类。激光剥离：柔性 OLED 生产关键环节，第三代半导体也有应用激光剥离（Laser lift-off，LLO）通常用于分离两层不同材料构成的薄膜，可应用于 OLED、LED、半导体晶圆等多个领域。OLED 显示领域，激光剥离是柔性 OLED 面板生
38、产中的关键工艺流程之一。OLED 显 示面板虽然是柔性面板，但往往需要先有一块大型玻璃基板，然后在玻璃基板上沉积一层 柔性有机聚合物薄膜，此后再在这层薄膜上进行 OLED 及其控制电路（薄膜晶体管）的沉 积和加工。聚合物薄膜上层这些加工完成后，有两种处理方式，第一种是保留玻璃基板， 此时显示面板就成为刚性显示面板，通常用在中低端机型上；第二种是去除玻璃基板，此 时显示面板将可以自由弯曲，即柔性显示面板，通常用在中高端机型上，如现在的折叠屏、 瀑布屏都采用柔性显示面板。在生产线中，通常利用激光从玻璃基板背面进行照射，利用激光能量实现玻璃基板与 OLED 器件的分离。为了提高效率，通常采用线光斑或
39、面光斑对整个基板进行快速扫描。在柔性显示激光剥离领域，炬光科技可提供线光斑和面光斑解决方案，能够根据特定 应用需求设计和制备不同长度（从数百微米至数米长）、宽度（从数十微米至数毫米宽） 和长宽比（高达 3 万比 1）的光斑形状，功率密度可达到百万瓦每平方厘米，均匀度大于 95%，提高了各类激光器的工作效率、普及率及可用性。公司固体激光剥离紫外线光斑系 统已取得国际主流面板厂商生产线中初步市场份额。公司已经为为韩国 LG 电子、京东方 （直接客户为集成商韩国 APS）、日本夏普（直接客户为集成商韩国 DE&T）等国际知名 半导体和平板显示设备制造商提供固体激光剥离紫外线光斑系统。2021 年上半
40、年公司再 次对 LG 进行出货，展现出一定的竞争力。而近年来，随着消费电子产品在屏幕端不断改进，新的产品形态更多，采用柔性屏的 终端产品数量显著增加，这一趋势在手机端尤其明显。因此激光剥离设备的需求量有望大 幅增加，炬光科技有望从中受益。此外，激光剥离在半导体双面加工以及 LED 芯片生产过程当中也有应用。在半导体晶圆生产过程中，经常需要在晶圆背面刻蚀电路，而半导体设备通常只能从 晶圆上方进行加工，因此在背面加工的过程中就需要将晶圆翻转过来，并将原先的正面贴 合在洁净的玻璃基板上，以避免加工过程中的污染和损坏。而在背面加工完成后，需要将 原先正面的玻璃基板与晶圆进行分离，此时就需要用到激光剥离
41、。随着制程微缩愈发困难，诸多半导体厂商已开始各种新尝试，在晶圆背面刻蚀电路就 是一种有效手段。例如 Intel 在架构日上提出了新的制程命名规则，将现有的 10nm SuperFin 制程节点改称为 Intel 7，而其后是 Intel 4、Intel 3、Intel 20A，也首次将制程名 称达到埃米量级。在 20A 制程中，由于微缩难度较大，即使借助最新的大数值孔径 EUV 光刻机也较难完成，因此 Intel 提出了 PowerVia 技术来实现超高的晶体管密度。这种技术 将原来位于晶圆正面最顶层的金属层转移到晶圆背面，位于晶体管下方，这些金属层是线 宽较宽的电源线和地线，此举大大简化了正
42、面的布线，有效提高了晶体管密度。随着先进 制程的发展，这类技术将越来越多，激光剥离技术在半导体领域也将迎来更广泛的应用。此外，第三代半导体也是激光剥离技术的一个重要应用场景。GaN 晶圆通常是在蓝宝 石衬底上生长 GaN 外延层，因此在加工过程中也需要将衬底进行分离，也需要使用激光 剥离技术。近年来，第三代半导体的应用不断扩展，产值不断增加，激光剥离技术有望受益于第 三代半导体应用的发展。激光退火：LTPS 面板与半导体晶圆生产必备，受益于新技术占比提升退火（Annealing）是一种广泛存在于各类材料加工中的工艺（在炼钢、单晶硅棒的制 造、瓷器制造等场景都有应用），即将材料加热到一定温度，保
43、持一定时间，随后以一个 适宜的速度进行冷却。这一过程的目的在于，高温能够让材料内部粒子之间的化学键不再 稳定，从而能够产生内部结构的变化；而随后以特定速度进行冷却的过程，就是让原子之 间的化学键按照一定速度逐渐恢复，从而完成材料内部结构的调整。这一过程可用于消除 材料内部的应力和缺陷，增加材料延展性，稳定材料尺寸，减少内部裂纹，使材料便于切 削加工等。半导体芯片在经过离子注入以后就需要退火。因为往半导体中注入杂质离子时，高能 量的入射离子会与半导体晶格上的原子碰撞，使一些晶格原子发生位移，结果造成大量的 空位，将使得注入区中的原子排列混乱或者变成为非晶区，所以在离子注入以后必须把半导体放在一定
44、的温度下进行退火，以恢复晶体的结构和消除缺陷。同时，退火还有激活施 主和受主杂质的功能，即把有些处于间隙位置的杂质原子通过退火而让它们进入替代位置。显示面板的薄膜晶体管加工流程中也经常需要进行退火，这也是激光退火最常用的场 景之一。具体来说，是用于给显示面板中的薄膜晶体管电路进行退火。显示面板由诸多像 素构成的网格阵列组成，而每一个像素除了发光点之外，还有背后的诸多晶体管所构成的 控制电路，用来控制这个像素的工作。在显示面板中，这些晶体管都做得很薄，但长宽尺 寸比 CPU 中的电路要明显更大，因此一般称为薄膜晶体管（Thin-film transistor，TFT）。为何要给显示面板中的 TF
45、T 进行退火？因为这些 TFT 可以选用不同的硅材料制成。 根据物质状态，硅分为晶体硅和非晶体硅（amorphous silicon，简称 a-Si），而晶体硅又 分为单晶硅（C-Si）和多晶硅（P-Si）。从非晶硅到多晶硅再到单晶硅，性能越来越好，但 成本也越来越高，对于显示面板来说，通常只使用非晶硅和多晶硅。当前随着高刷新率屏 幕的普及，传统的非晶硅 TFT 的速度已经不够用了，因此现阶段中高端手机普遍使用多 晶硅 TFT（多晶硅 TFT 的电子迁移率是 a-Si TFT 的 100 倍以上，因而开关速度也有巨大 提升）。此外，由于 OLED 使用电流驱动，因此 OLED 通常不使用 a-
46、Si TFT，只能使用多 晶硅或氧化物 TFT。而要生产多晶硅 TFT，需要先在基板上沉积 a-Si TFT，随后经过退 火，使 a-Si 变为多晶硅。那么为何选择激光退火？因为激光能够在加热 TFT 的同时避免下层的玻璃基板和聚 合物薄膜温度过高而损坏。根据生产工艺，多晶硅分为低温多晶硅（LTPS）和高温多晶 硅（HTPS）。通常，非晶硅转化为多晶或者单晶硅，所需温度需要超过 1200，远高于 玻璃衬底所能承受的范围。面对大规模的工业生产，常规的退火方式，难以满足产品的制 造需求。而激光退火可以在面板垂直方向保持一个较大的温度梯度。给非晶硅薄膜加热的 同时，不会影响到玻璃衬底。另外通过激光退
47、火，以往驱动像素的 TFT 所使用的非晶硅（a-Si） 熔融并重新结晶（多晶），形成易于导电的多晶硅（p-Si），可改善 TFT 的电气特性。其中， 准分子激光器大规模应用于低温晶体硅面板的制备工艺已经有超过 15 年的历史。随着 OLED 的普及与 LTPS 产品占比不断提高，激光退火技术在平板显示领域扮演着越来越重 要的作用。炬光科技开发的高功率固体激光退火（SLA）紫外线光斑系统 2020 年已交付第一台 样机，此举可能打破相干公司准分子激光退火过去十年来在该领域的全球优势地位，成为 柔性显示行业低温多晶硅退火工艺的全新解决方案。未来随着国产显示面板份额进一步提 升，炬光科技也有望在激光
48、退火市场占据更重要的地位。此外，炬光科技开发的用于集成电路晶圆退火的高功率半导体激光器模块已取得初步 成功，于 2020 年下半年取得国内领先半导体设备集成商上海微电子装备（集团）股份有 限公司和北京华卓精科科技股份有限公司的订单。公司上述产品研发成功前，国内尚无该 领域同类产品。此外，公司 2021 年取得台积电订单，未来借助产业链机会，公司半导体 激光器销量有望持续增长。光源与光学器件：国产替代，优势明显炬光科技作为激光器产业链的上游，预计将跟随我国和全球激光产业一同发展。下游 激光器厂商通常购买炬光科技的光源、准直镜等部件，有望拉动炬光科技的传统业务增长。 2019-2025 年全球高功
49、率半导体 激光元器件市场规模将从 16.40 亿美元快速增长到 28.21 亿美元。据武汉文献情报中心统计，2018-2020 年，在中国光纤激光器市场中，IPG 和相干公 司市场份额分别下滑 15.5pcts、1.3pcts，而锐科激光、创鑫激光等国内企业市场份额分别 上升 6.6pcts、4.3pcts，国产替代已成为愈演愈烈的大趋势，使得国内从事激光器行业的 企业在行业增长基础上获得更大加速度。炬光科技产品技术领先，其激光器产品连续功率和准连续功率超越美国相干公司和法 国 Lumibird 等公司，准直镜发散角、光场匀化器不均匀度、光束扩散器视场角等参数都处 于国际领先水平，超越国际竞争对手，因而有望在国产激光器崛起的过程中获得更多份额。盈利预测盈利预测激光雷达：