炬光科技专题报告.docx

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1、炬光科技专题报告1、产生光子+调控光子协同布局，元器件商向集成商华丽转身随着 “产生光子”和“调控光子”的技术能力逐步成熟，公司成为高功率半导 体激光器行业领军企业。公司于2007年9月在西安成立，是激光行业上 游龙头企业。公 司以半导体激光器为起点，持续专注光子技术基础科学的研发, 并不断向先进制造、医疗健康等潜在应用领域拓展。2008年，公司首次推出 半导体激光器产品，此后公 司持续投入在半导体激光器领域，不断积累核心技 术，并于2015年主导制定相关国 家标准，行业技术领先地位突出。2017年，公司并购德国激光光学元器件、光子应 用模块和系统研发及生产 商LIM0,将自身“产生光子”的能

2、力与LIMO “调控光子”的能力结合，进 一步提升了在微光学领域的技术，实现了 “产生光子”结合“调控光 子”的战 略布局，微光学技术不断成长。2018年2月，公司旗下德国LIMO荣获“光电子行业奥斯卡 PrismAwards。凭借持续的技术研发与创新，公司持续为 固体激光器、光纤激光器生产企业和科研院所、光刻机核心部件生产商、激光 雷达整机企业、医疗美容设备、工业制造设备、半导体和平板显示设备制造商等提供核心元器件及应用解决方案，产品逐步被应用于先进制造、汽车应用、 医疗健康、科学研究、信息技术等领域。1.1、 产生光子+调控光子协同布局，光子技术解决方案商水到渠成公司围绕“产生光子、调控光

3、子和提供光子技术应用解决方案”建立了九项核心 技术，集成能力不断提升，逐步由上游单一元器件供应商向高度集成化的光子 应用模 块供应商和综合技术解决方案提供商转型。公司将“产生光子”和“调 控光子”的技术能力相结合，相继开拓、完善了半导体激光元器件业务与激光 光学元器件业务。其主要产品包括开放式器件、光纤耦合模块、医疗美容器件 和模块、工业应用模块、光 束准直转换系列产品等。上时，DMS会及时对驾驶员做出提醒。汽车智能化趋势下，车辆行驶过程的安全 性愈发受到车企及终端消费者的关注。VCSEL具有光束集中，光斑对称等特点，性能优势显著，正在2D和3D传感器 方 案中逐步推广，其规模有望随DMS渗透

4、率不断提升而扩大。DMS通过部署在 方向盘、转仪表盘或A柱等位置的光学摄像头、红外摄像头等，主动获取驾 驶员的眼部状态、头部姿态、打哈欠、打电话、抽烟等行为的图像或视频信息, 并利用深度学习 算法对获取的信息进行分析，判断驾驶员当前所处状态，实现 驾驶员监测的目的。当 前，可为DMS摄像头提供800-lOOOnm波段的近红外 光源主要有三种，即红外LED、 红外LD-EEL和VCSEL。其中，红外LED 因成本低廉、便于安装、产业成熟度高而 成为当前的主流方案。但LED没有 谐振腔，光束发散，必须输入更多的电流来克服损失，因此功耗较高。与此同 时，LED分辨率也因其不能快速调制而受到限制。车

5、企和供应商不断探索新的光源技术。相比于红外LED和EEL, VCSEL的出 射光更 集中、光斑更对称，在温度漂移和腔面反射率上也更占优势，VCSEL还 能够实现二 维阵列。目前光源供应商们正在研发车规级的VCSEL光源技术， 未来有望逐步获得推广。据佐思汽研数据，2019年我国主动DMS系统的乘 用车新车安装量为10,170套，同比增长174%,而2020第一季度安装量 则达到了 5,137套，同比增长360%, 增长潜力可观。而据Yole咨询预 测数据，从2022年开始，3D感知的DMS系统开 始装车， 到2024年3D摄像头将迎来快速增长期。预计新车市场中DMS搭载量将从2020年的450

6、万套，增长至2025年的5760万套，其中2D摄像头方案占80%, 3D摄像头方案占据20%o 3、元器件销售收入稳定增长，模块化集成再添成长动力半导体激光集成模组销售增长，光刻产品有望成新收入增长点公司“产生光子”和“调控光子”的技术能力日益精进，为其元器件、模组的生 产、销售奠定坚实基础，半导体激光集成化模块订单有望持续增长。基于“光 子应用解 决方案”理念，公司不断强化旗下产品的竞争力，开放式器件、光纤 耦合模块、医疗 美容器件和模块等主要细分产品线内均取得持续的业绩增长。 在集成化模块方面， 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自2018年起

7、开始获得量产，获以全球知名医疗美容设备 公司以色列飞顿为首的一众国内外重要客户青睐，订单持续增长，收入相应增加。随着公司集成能力进一步提升，以及 下游客户规模不断扩大，公司产品收入有 望持续提升，由此形成的规模效应将进一步降低单位成本，提升公司利润水平。 2017年至2020年，公司半导体激光业务主营业务收入分别为 16,133.25 万元、21,535.86 万元、21,249.32 万元和 9,545.96 万 元，占主营业务收入的比重分别为 62.45%、61.34%、64. 53%和 36.58%。与此同时，公司持续投资、拓展高潜力新兴业务，旗下预制金锡薄膜陶瓷热沉产 品开始获得国内外

8、 光纤激光器厂商批量订单，将成为公司半导体激光业务未来 新的业务增长点。在各类激光器中，半导体激光器拥有最佳的能量转化效率， 同时还拥有体积小、寿命长的优势。随着光束整形技术的不断发展、半导体激 光技术在功率、效率、亮度、调制速率等方面的不断突破，原本局限半导体激 光器应用范围的光束质量得以大幅提升，使得半导体激光器可被直接应用于激光设备的领域进一步扩大。公司光束准直转换系列产品收入规模持续扩张，光刻机用光场匀化器已进入荷 兰ASML供应链，有望成新收入增长点。公司激光光学业务收入主要系销售激光 光学 相关产品的收入，主要包括光束准直转换系列、光场匀化器等相关产品。 2017年至2020Q3,

9、公司销售激光光学相关产品收入分别为6,890. 19万元、 11,018.21万元、9,407. 12万元和13,661.25万元，占主营业务收入的 比重分别为26.67%、31.38%.28. 57%和52. 34%O公司该部分业务收入持续增长主要受益于高速发展的光纤激光器市场。尽管光纤激光器企业通常使用自产泵浦源，但公司通过与此类企业的深入合 作，为其提供光束准直转换系列产 品，相应地扩大了该业务的收入规模。随着光纤激光器市场进一步扩大，公司光束准直转换系列产品销售收入有望提 升。与此同时，公司现已进入了全球最大光刻机生产商荷兰ASML的供应链， 为其上游供应商提供光刻机用光场匀化器，属光

10、刻机关键零部件，对芯片制造 有着较为重要的意义。凭借晶圆级同步结构化激光光学制造技术与光场匀化技 术，公司在实现大规模量产的同时，还有效地降低生产成本，提升产品性能。 预计在很长一段时间内，芯片需求仍将处于高位，公司有望持续受益，收入、 毛利率将同步提升。根据公司公告，2017年至2020年，公司半导体激光业 务与激光光学业务毛利率总体呈上升趋势。公司于2019年完成对子公 司LIM0的并购整合，凸显了协同效应，激光光学业务毛利率获得显著提 升。 未来，随着公司技术持续发展、生产工艺提升，产品良率有望持续上升，相关 产品毛利率将得到进一步提升。3.1、 激光雷达发射模块方案商，获多方合作加速车

11、载业务发展公司汽车应用相关产品与服务可划分为三个层次，即微光学元器件、发射端光源 模 块、组装制造服务和解决方案。其中，作为微光学元器件供应商，公司为包 括激光雷达在内的多种汽车应用行业提供独特的微光学元器件；作为光源模块 和模组供应商， 公司为汽车行业多家客户和合作伙伴提供基于EELVCSEL等 光源技术的模组，主要包括应用于半固态线扫描式激光雷达技术路线的线光斑 光源模组和应用于Flash固态激光雷达技术路线的面光斑光源模组；作为解决 方案和服务提供商，公司为客户提供激光雷达发射端光源模块、激光雷达整机 的批量组装制造服务等。3.1.1、 固体激光雷达发射模块规模化量产，华为入股加速激光雷

12、达业务腾飞 基于产生光子、调控光子的技术，公司积极向中游拓展，紧跟汽车智能化发展趋 势，切入车载激光雷达供应链。在半导体激光业务与激光光学业务屡获技术突破，为公 司带来稳步增长收入的同时，公司紧跟智能汽车发展潮流，把握市场 机会，积极布局 汽车业务。与激光上游产业不同，中游行业多提供光子应用模 块与系统性的解决方案。2017年，公司正式确认将以激光雷达应用为主的汽 车应用市场作为未来战略市 场方向。基于公司现有半导体激光器和微光学领域的多年技术与产品积累，公司积 极开 展面向智能驾驶激光雷达、智能座舱内驾驶员监控系统等汽车创新应用场景 的 车规级核心技术研发，现已通过IATF16949质量管理

13、体系认证、德国汽车 工业协会VDA6. 3过程审核，拥有车规级激光雷达发射模组设计、开发、可靠 性验证、批量生产等核心能力。自2016年起，公司开始研发高峰值功率固 态激光雷达光源模块，并于2019年获得批量供应合同。2020年，公司已 完成自动化产线建设、产品可靠性验 证等开发工作，产品进入量产爬坡和交付 阶段。项目落成后，公司将成为行业内首次 实现固体激光雷达发射模块规模化量产的 供应商。Flash面光源激光模块AL01产品 系列是公司典型产品，拥有高峰 值功率、大视场角、高集成度、车规级可靠性等独特优势，其峰值功率可达百 千瓦至兆瓦级，是Flash汽车激光雷达系统的核心组件。公司在汽车应

14、用行 业的积极进展，也吸引了于近年来在智能汽车领域动作频频的华为。2020年9月，华为控股的哈勃投资以5,000万元认购公司增发 的200万股股份。华为智能汽车业务加速扩张，入股公司后有望助力公司激光雷达业务腾飞。依托 其深厚的ICT技术储备，华为近年来智能汽车业务加速扩张，已经从业务探 索期(2013- 2015)、合作研发期(2016-2019)逐步走向产品落地阶段(2019- 至今)。2020年，华 为携车载三大计算平台CDC、MDC、VDC,鸿蒙操作系统、 AR-HUD,激光雷达、七合一电驱动系统、TMS、云服务 Octopus等多款产品以智能汽车增量供应商身份亮相上海车展，将汽车业务

15、上升至战略地位。华为自2016年开始研发激光雷达，2021年华为宣布其车规级激光雷达率先 搭载于北汽ARCFOX极狐HBTo华为所发布的96线中长距激光雷达，不仅 在性能上较行业内其他激光雷达有了大幅的提升，生产 成本也从数万美元降低 至1000美元以下，引领了激光雷达行业降本增效的趋势。当前，华为 以Tierl供应商的身份，与包括北汽、长安、广汽在内的多家车企达成合 作，推动智能汽车行业发展。华为以激光雷达Tierl身份向公司投资，有利于公司进一步 深入激光雷达市场，扩大激光雷达相关元器件产品业务规模。3.1.2、 切入 Velodyne等Robotaxi产品供应链，激光雷达业务再下一城凭借

16、在激光雷达领域的技术积累与量产能力，公司与VelodyneLiDAR.Luminar, 福特 ArgoAI等达成合作协议，产品将应用于多个Robotaxi产品。 截至2020年9月末，公司已与北美、欧洲、亚洲多家知名企业达成合作 意向或建立合作项目，包括美 国纳斯达克激光雷达上市公司VelodyneLiDAR. Luminar、福特旗下知名无人驾驶公 司ArgoAI等。截至2020 年10月 末，公司已交付超过5,000套激光雷达应用产品。在公司合作客户中，Velodyne是美国老牌激光雷达厂商，为生产机械式激光雷达的代表企业，其旗 下产品包括32线激光雷达HDL-32E. 64线激光雷达HD

17、L-64E等。近年来，随着激光雷达固态化趋势逐渐成为行业热度较高的话题，Velodyne亦布 局 固态激光雷达，并于2020年11月发布了最新款固态激光雷达VelarrayH800,突破性地采用了自有专利微型激光雷达阵列架构(而50-1 idararrayarchitecture, MLA),专门针对汽车级性能而设计。据Velodyne官网显示，VelarrayH800结构紧凑，同时具有高达200米 的远距离感知和广阔的视场，专为高级驾驶辅助系统(ADAS)和自 动驾驶的安 全导航和防碰撞应用而设计。2021年2月，Velodyne宣布与北京主线 科技达成战略合作，将共同开发下一代自主重卡，并

18、确认将搭载VelarrayH800传感器，有望加速无人驾驶卡车在中国物流市场的商业化 进程。相比Velodyne, Luminar则为 激光雷达领域的后起之秀。作为全球1550纳米固态激光雷达领域的领军者，Luminar在乘用车和Robotaxi领 域都吸引了较多客户，其首先与沃尔沃汽车正式签署多年供 应协议，约定将在 其2022年上市的汽车自动驾驶系统中使用激光雷达传感器。2021年3月, Luminar又与上汽集团达成合作，后者计划在其新款R品牌汽车上安装Luminar的激光雷达传感器和软件。同年5月，Luminar与小马智行联合 发布一体式 自动驾驶传感系统，搭载Iris系列激光雷达，实

19、现360全方 位多传感器融合方案， 赋能Robotaxio激光雷达在Robotaxi领域的逐步放 量，有望推动公司激光雷达相关产品销售规模，进一步提升公司营收。公司紧扣汽车配置DMS的市场需求，集成了车规级VCSEL芯片，已向欧洲、亚 太 地区多家客户送样，后续将进入量产阶段。在近几年欧洲和国内的法律法规 的要求 和牵引下，DMS已经逐渐成为商用车和乘用车的主流配置，渗透率将进 一步提升。采用VCSEL光源的DMS方案已逐渐成熟，有望抢占原有基于摄像头方案的DMS方案的市场份额。公司紧扣市场需求，已经发布了 AT01/AT02系列VCSEL光源模 块，集成了车规级的VCSEL芯片和独有 的车规

20、级玻璃光束匀化扩散器，正在向欧洲、 亚太地区的Tierl客户 和DMS集成商客户送样验证，预计后续将进入量产，未来有 望拓展公司汽车 应用业务广度，为公司带来收入增长。3.2、 IP0募资扩产，加码微光学应用及激光雷达发射模组项目公司于2021年2月在科创板申报IP0,所募资金将投入微光学及应用项 目与激光雷 达发射模组产业化项目，有望加速向中游领域拓展步伐。2021年2月4日，公司在科创板申报IPOo据公司招股书信息，本次 募集的资金将用于炬光科技东莞微光学及应用项目（一期工程）、激光雷达发 射模组产业化项目、研发中心建设项目和补充流 动资金项目，计划募得资金101,021.45万元，项目总

21、投资额为103,175. 15万元，其 中第一年投资71,474.23万元，第二年投资31,700.92万元。公司募集资金所投资的四个项目均与当前业务密切相关，其中，炬光科技东莞微 光学及应用项目（一期工程）将助力公司提升激光光学元器件生产能力。据公 司招股 书，该项目是在公司自有产能基础上的扩张和升级，将建设激光光学元 器件生产基地，设计年产能为年产激光光学元器件2,600万只，预计年产值 可达25,250. 00万元。 该项目实施过程中，通过引进国内外先进机器设备、 新建生产线、改进提高制造工艺水平，公司可实现规模效应以降低成本，从而 提升利润水平，进一步巩固自身市场竞争力。项目达成后，将

22、进一步提高公司 激光光学元器件生产线产能，为公司未来更好 地满足国内外对激光光学元器件 产品日趋增长的市场需求提供保障。据公司招股书数据，项目税后内部收益率 为21.21%,税后静态投资回收期为6. 10年（含建设期）。激光雷达发射模组产业化项目系公司为紧抓智能汽车产业发展重大机遇，实现战 略发展目标所设立。作为半导体激光和激光光学结合产生的新兴业务，车载激 光雷达 是公司近年来战略布局的重点产品之一，公司目前已与多个汽车一级供 应商合作，为其车载激光雷达系统研发相关技术。通过生产创新性的激光雷达 发射模组和光源光学组件，公司有望在该领域抢占高地，获得先发优势。公司 所募资金将用于建设激 光雷

23、达发射模组生产基地，通过引进一系列国内外先进 生产及检测设备，招募并配备相应的生产和技术人员，实现对公司激光雷达发 射模组产品的产业化生产，以更 好地满足市场对车载激光雷达发射模组的需求, 加速公司激光雷达业务发展，进一步扩大激光雷达业务收入规模。公司激光雷 达发射模组产业化项目设计产能为年产激光雷达发射模组3,069,917台，投 产后预计平均实现年销售收入29,840. 17万元，税后内部收益率为19.33%, 税后静态投资回收期为7. 54年（含建设期）。4、风险提示光子应用模块技术进度不及预期，智能汽车等行业景气度下滑。其中，开放式器件是基于单个或多个激光二极管芯片封装 而成，主要用于

24、固体 激光器泵浦，最终应用于科学研究、工业加工和医学成像等领域 中。此外，公 司自主研发的共晶键合技术、热管理技术、界面材料与表面工程技术， 突破了 高功率半导体激光元器件功率过高导致的散热问题瓶颈，大幅提高了半导体 激 光元器件的散热能力，提升产品性能和可靠性，为公司产品拓宽了应用领域，获 得 客户的广泛认可。随着“产生光子”和“调控光子”的技术能力逐渐成熟， 并逐步实现相应的元器件规模生产、销售，公司开始注重提升自身集成能力。 公司逐步由上游元器件供应商向中游光子应用模组供应商和综合解决方案提供商 转型，实现业务的 纵向一体化。在公司半导体激光、激光光学、汽车应用和光 学系统四大业务中，公

25、司产品以模块、组件形式出现的频率明显提升。例如，汽车应用业务相关产品中，公司 当前生产的产品均结合了多项核心技术, 以模组形式对外销售。其中，激光雷达面光 源模组通过将光源和面光斑光束整 形元器件集成，产生面光斑脉冲激光，可提供给 激光雷达整机厂商，用于其智 能驾驶中短距激光雷达产品中。公司集成能力的提高，增强了公司的多元化程 度，产品的市场竞争能力也同步得以提升。根据公司公告，公 司车载应用业务 收入持续上涨，集成化的模组产品为公司带来可观收入。此外，通过 这一转型, 公司与产业链下游客户联系更为密切，更便于公司了解下游市场变化，高 效调 整研发和生产节奏，进一步提升公司竞争优势。1.2、

26、高功率半导体激光器打破国外垄断，“无锢技术”助力性能提升公司120kW高功率半导体激光打破国外企业垄断，“无锢化技术”助力量产， 产品 性能同步大幅提升。半导体激光器是固体激光器、光纤激光器核心元器件, 其性能直接决定终端激光设备的质量。随着激光器应用领域的拓展，市场对于 激光功率的要 求逐步提升，半导体激光元器件厂商与激光器厂商对于高功率激 光器的研发需求进一步扩大。公司成立伊始便专注于高功率半导体激光器的研 发，在行业内广受认可， 牵头承担了多项国家重大科技项目与半导体激光器相 关国家标准制定项目。公司所 研发的120kW半导体激光器，令我国成为继美 国和法国后第三个能够制备百千瓦级半导体

27、激光器的国家，未来有望打破国外 企业在此领域的垄断，进一步提高我国半导体激光行业实力。当前，公司的高功率半导体激光产品被应用于有“人造太阳”之 称的国家惯性 约束可控核聚变试验装置重大项目。在工艺设计、改进方面，公司从传 统通用 的高功率半导体激光器键合界面原材料金属锢中寻找突破口，用金锡(AuSn) 合成材料代替金属锢，创造性地使用“无锢化技术”。锢焊料具有热 疲劳，高电流下易产生电迁移和电热迁移等缺陷，影响半导体激光器的可靠性。 公司通过在衬底材 料、绝缘材料间采用金锡焊料键合封装，解决了由于锢的热 疲劳、电热迁移和氧化导致的高功率半导体激光器可靠性差和使用寿命短的瓶 颈问题。公司所生产的

28、激光器叠阵中的每个巴条可在更高结温、更高输出功率 下工作，整体体积也变得更为小巧，封装后重量仅为2.3克。公司还自主研发了制备金锡薄膜界面材料的工艺技术，实现 了批量生产。1.3、 微光学晶圆降本、光场匀化技术全球领先，应用场景进一步拓宽公司于2017年5月收购LIMO,获其光子调控能力加持，技术协同性进一 步提升。LIMO公司成立于1992年，位于德国多特蒙德，是世界领先的微光 学供应商。在25年的企业发展历程中，LIMO为各种类型的激光器提供折射微 光学和光学整形系统， 确立了折射微光学领域的全球市场领导者地位。凭借将 光学设计与激光系统和材料 加工技术相结合的核心竞争力，LIMO成为各行

29、业专 业激光解决方案重要且可靠的提供商。2017年5月9日，公司宣布完 成对德国LIMO的收购，正式将LIMO的光 子调控技术纳入自身技术体系，进 一步增强了公司技术覆盖领域的全面性程度。由 于光束质量是目前限制高功率半导体激光器在市场上广泛应用的关键因素之 一，微光学与光束整形技术可使激光发出的光子恰当地用在需要的地方，改善 了光束质量 问题。公司对LIMO的收购，可有效地将自身半导体激光封装技术 与LTMO拥有的全球领先的微光学与光束整形技术相结合，发挥协同效应，为客户提供高度定制的激光解决方案，最大程度地开发半导体激光器的市场应用 潜力。1.3.1、 深耕激光光学多年，高精度、强稳定的光

30、子调控技术全球领先LIMO深耕激光光学多年，具有全球领先的光子调控技术，光束转换系统有效提 升30%产能。LIMO纳米级精度折射型微透镜阵列（ROE）技术，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。基于此技术所形成的微光学产品，相较于其他 衍射光学元件（DOE）,没有零级衍射效应，对光能量的利用率超90%o与此同时，公司所生产的微光学产品能够在任意玻璃材料上实现二维甚至三维 自由度的微米级、纳米级结构，实现对激光器的快轴准直、慢轴压缩、光束耦 合等功能，大幅提升了激光光束质量。此外，光束转换技术可将半导体激光器快慢轴两

31、个方向光束质量极不对称的光束转换为两 个方向具有基本相近光束质 量的光斑。基于此技术，LIMO自研了光束转换系统，可将高斯剖面转化为一条 长达1000mm,宽30Hm的线光斑，其亮度远超于行业普遍使用的宽50Hm 以内的光斑。在亮度得到大幅提升的同时，光束转换系统也将产能提高 了 30%, 同时显著延长激光器使用寿命，提高处理速度，并可作为工具模块直接灵活改 造制造商的生产系统。光场匀化技术等核心技术为公司研制光场匀化器、光束转换器等激光光学产品奠 定基础，激光光学产品关键参数显著优于同行业海外巨头。光场匀化器是多项 光学高端设备如光刻机的重要核心器件，可将光刻机中准分子激光器出射光束 均匀地

32、照射在被加工处理的集成电路晶圆上。公司所研发的光场匀化器采用晶 圆级同步结构化激光光学制造技术在微光学晶圆的上、下表面加工微纳结构， 经过几何光学及物理光学双重设计考量，实现对激光光束的高度匀化，从而实 现激光光束在半导体晶圆表面的均匀曝光，确保光刻机能高精度完成半导体晶圆加工和集成电路芯片制造。公司光场匀化器性能卓越，应用于国内主要光刻 机研发项目和样机中，进入ASML、台积电等厂商的供应链。据招股说明书，公司在光束转换器、光场匀化器等多项关键 参数指标内显著优 于多个国际巨头公司。其中，公司基于光束转换技术所生产的光 束转换器，快 轴剩余发射角不大于6毫弧度，同等pitch下显著低于瑞士

33、FISBA和美 国EdmundOptics,具有优于后两者的光束转换效果。此外，公司研制的固体激 光退火(SLA)紫外线光斑系统已于2020年交付第一台样机，未来有望打破 美国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，随着公司逐步向中游拓 展进程加快，公司产品有望开拓更为广泛的应用场景。1.3.2、 12英寸玻璃微光学晶圆全球唯一制造商，单位成本显著下降Wafer-level核心技术助力公司成为12英寸玻璃微光学晶圆全球唯一制造商, 高精度玻璃微光学器件规模化应用在即。公司通过晶圆级同步结构化激光光学 制造技术 (waf

34、er-level)这一独特加工工艺，实现一次成型最大12英寸 (SOOmmxSOOnim)的 玻璃微光学晶圆，且同一晶圆上既可实现相同结构，也可实 现不同结构的微光学。此外，这一技术令微光学结构器件在晶圆上一次成形， 单位时间内可生产更大尺寸的玻璃微光学晶圆，大幅提升了生产效率。凭借这 一技术，公司成为了全球唯一能稳定 批量生产12英寸玻璃微光学晶圆的供 应商，仅用一块玻璃微光学晶圆即可生产2.5万个标准尺寸的高精度FAC透 镜。与此同时，12英寸玻璃微光学晶圆的量产使玻璃微光学器件的成本大幅 降低，第一次接近低成本的高分子光学器件，使得高精度的玻璃微光学器件能 够在对价格敏感的领域实现规模化

35、应用。2、材料加工与光刻需求持续扩张，车载传感器潜力亟待开拓激光器是大量光学材料和元器件组成的综合系统，居于整个激光产业链的核心中 枢 位置，主要由光学系统、电源系统、控制系统和机械机构四个部分组成，其中光学系 统主要由泵浦源（激励源）、增益介质（工作物质）和谐振腔等光学 器件材料组成。光子通过吸收了泵浦源能量的增益介质而产生，在光学谐振腔 内不断反射，往复运 动，从而不断放大，最终通过反射镜射出激光，形成激光 束。激光器的性能往往直接决定激光设备输出光束的质量和功率，是下游激光 设备的核心部件。全球激光器行业有望持续受益于下游激光设备规模增长，材料加工与光刻仍是最 大 应用领域，仪表与传感器

36、行业规模增速可观，随着高功率半导体激光元器件 国产替代进程加快，国产厂商迎来发展良机。激光设备对于推动我国经济转型 升级具有不可替代的作用，市场需求广阔。作为激光设备必不可少的激光元器 件，激光器行业将 持续受益。据LaserFocusWorld数据，2015年至2020年，全球激光器销售收入由97. 1亿美元增长至160.1亿美元， CAGR为10.52%。预计2021年该市场规模将达到184.8亿美元，同比增 长率约为15%o当前，我国低、中功率激光核心元器件已基本 完成国产替代， 高功率半导体激光器核心元器件国产替代未来可期。国内激光厂商 已掌握大部 分器件制造技术，但部分核心器件如高功

37、率半导体激光芯片等仍依赖进 口。而国外激光器龙头企业，例如美国相干公司、美国IPG光电、美国nLight和 法国Lumibird等，则依靠全产业链整合实现产品低成本、高性能及高稳定性。 根据LaserFocusWorld数据，2019年全球激光器应用领域中，材料加工与光 刻是全球激光主要 应用市场，占比40. 94%；其余应用领域中，仪表和传感器 行业内激光器市场规模增速较快，由2016年6. 15亿美元增至14.41亿美元，CAGR约为23.72%,较其他行业领先。近年来，随着激光雷达、3D传感、生物医学仪器等细分行业的快速发展，仪表和传感器市场规 模有望进一步扩大，从而拉动激光器元器件及相

38、关光学应用模组与解决方案的 市场需求增长。2.1.光纤激光器占比持续提升，光刻是激光器最高端应用场景材料加工与光刻行业是激光器下游应用领域中规模最大的行业，光纤激光器占比 持续提升。材料加工与光刻行业所涉及的激光器主要为工业激光器，包括用于 所有类 型金属加工（焊接、切割、退火、钻孔）的激光器；用于半导体和微电 子制造（光刻、 刻划、缺陷修复、钻孔）的激光器；用于所有材料打标的激光 器；以及用于其他材料 加工（切割和焊接有机物、快速成型、微加工和光栅制 造）的激光器等。2016年至2019年，全球材料加工与光刻行业内激光器的 市场规模从49.49亿美元增长至61.42亿美元。稳定、高精准的光源

39、控制与光场匀化技术将直接影响光刻机性能，在芯片制造中 起重要作用。芯片制造流程复杂，主要有芯片设计、晶片制作、封装制作、成 本测试等环节。芯片的原料是晶圆，成分是从石英砂钟所精炼而得的硅，通常 需要提纯至99. 999%的纯度。随后这些纯硅将会被打造成硅棒，成为制造集成 电路的石英半导体 材料，将其切片就成为了芯片制作具体需要的晶圆。晶圆越 薄，生产的成本越低，但对工艺的要求也随之提升。晶圆经过切割、抛光等一 系列工艺流程后，就进入了前道程序，光刻是其中的关键环节。光刻是将掩膜 板上的图形转移到涂有光致抗蚀剂（或称光刻胶）的硅片上，通过一系列生产 步骤将硅片表面薄膜的特定部分除去的一种图形转移

40、技术。在实际工艺内，一个芯片需要经历几十次的光刻才能完成。据晶瑞科技招股书, 光刻是芯片制造的核心，其成本占据了整体加工成本的30%,耗费时间 约占整 体加工时间的40%-60%o作为此步骤的关键设备，光刻机也成为了芯片制造 最 为重要的设备之一，同时也是当前国内集成电路产业最受限制的上游核心设 备。高端光刻机制造难度较大，当前全球仅有四家公司有能力提供，其中炬光 科技所供货的荷兰ASML公司是规模最大、技术最先进的光刻机设备制造商。 由于芯片精度与光源的效率、光线稳定性及准确性高度相关，且此类依靠经验 累积而成的技术壁垒较高，因此炬光科技凭借先进的光线调控、光场匀化技术 在芯片光刻环节技术领

41、先优势显著、壁垒高企。2. 2、车载激光雷达前装量产元年已至，激光发射模组居关键地位 智能化正接替电动化成为汽车下一阶段的发展方向，配备先进传感器的高阶自动 驾 驶更是国内自主厂商借助智能化弯道超车的重点。其中，激光雷达因其探测 距离远、 探测精度高、响应速度快、受环境干扰影响较少及可近似全天候工作 等优势，成为大部分整车厂迫切想提高汽车智能驾驶水平的主流选择。激光雷 达技术路线多样，主 要包括以Velodyne为代表的机械式激光雷达，以Luminar.法雷奥、大疆、华为等代表的半固态式激光雷达，以及性能优越 但技术仍处瓶颈期的固态激光雷达。与特斯拉等领先厂商相比，在软件和算法 落后的背景下，

42、其他整车厂商更倾向于选择激光雷达+高精度地图作为L3级 别自动驾驶的解决方案。随着华为、大疆等跨界玩家的入局，在大幅提升激光 雷达性能的同时，有效将成本降低至万元以内，整车厂激光雷 达前装意愿大幅 提升，我们预计2021年将是车载激光雷达前装上车元年，规模化量产的拐 点即将到来。激光雷达主要分为激光发射模块、扫描系统、接收模块及信息处理四个部分，发 射及接收模块成本占比高达60%o发射模块包括激励源、激光器、光束控制器 与发射光学系统；扫描系统通过旋转电机、扫描镜、准直镜头与窄带滤光片等 形式实现改变激光束的空间投射方向的功能（Flash激光雷达方案不包括扫描 方案）；接收模块则主 要为光电探

43、测器；后端信息处理部分则与放大器、FPGA （主控单元）芯片、模拟芯片密不可分，其主要实现对激光发射模块、接收模块 和扫描模块的控制以及数据处 理和传输。据汽车之心，发射、接收模块占据激 光雷达成本的60%左右。发射模块 中所需要的微光学器件包括激光器准直元器 件、耦合元器件、光束形态转换元器件、 光场匀化扩束器等。这些器件的性能 将直接影响激光光源的形成、激光雷达光束探测距离、分辨率、均匀度，是整 个发射模块的技术关键。其中，激光器作为车载激光雷达发射系统的核心器件之一，正由EEL向VCSEL 演进。激光器的选择需综合考虑实际应用环境、技术方案、性能需求以及成本 需求。目 前常见的激光器主要

44、包括半导体边发射激光器（EEL）、半导体垂直腔面发射激光器 （VCSEL）以及光纤激光器等。EEL作为光源具有高发光功率密度 的优势，但EEL激光器发光面位于半导体晶圆的侧面，生产中需进行切割、翻 转、镀膜、再切割的工艺步骤，往往只能通过单颗一一贴装的方式与电路板整 合。与此同时，每颗激光器需独立手工装调，对产线工人的手工装调技术依赖性较 大，生产成本高且一致性难以保障。有别于EEL, VCSEL的光源发射方向与芯 片垂直，一方面使得其可直接在晶圆上进行光斑测试，测试成本较EEL更低, 另一方面VCSEL大多采用直接调制，腔长短、集成难度低，在传感领域的性能及量产能力都更为突出。近年来，国内外

45、多家VCSEL激光器公司纷纷开发 多层结VCSEL激光器，据禾赛科技招股书，多层结VCSEL激光器将发光功率密 度提升了 510倍。未来，VCSEL有望逐渐取代EEL成 为主流激光元器件。ADAS、无人驾驶成为激光雷达下游主要应用场景，激光雷达市场空间广阔。激光 雷达下游应用领域广泛，主要可分为无人驾驶、高阶辅助驾驶、服务机器人和 车联网行业。随着激光雷达在车载领域的推进，针对测试与高精地图测绘领域 的激光雷达市 场将迎来顶峰，乘用车前装量产成为未来主要发展方向。据Frost&SuHivan预测，2025年高级辅助驾驶、无人驾驶、车联网和服务 机器人领域分别占激光雷达市场总 规模的34.64%

46、、26.30%、33. 81%和5.26%。 2025年全球激光雷达市场规模将达135.4亿美元（折合人民币近1000亿 元），2019-2025年CAGR为64.5%。与此同时，据我 们测算，2025 年国 内面向L3及以上的前装高线束车载激光雷达市场规模将超100亿元。考 虑到高阶自动驾驶渗透率仍然较低，且无人机、车联网等领域的应用需求有 望随激光雷达成本下降而持续释放，预计未来我国激光雷达市场将超千亿。2.3、DMS增长潜力可观，VCSEL性能优势突出有望成为主流方案DMS （DriverMonitorSystem,驾驶员监控系统）可以实现对驾驶员的驾驶疲劳、 分心以及其他危险行为的检测。当检测到驾驶员的注意力无法保持在驾驶行为