源杰科技研究报告光芯片IDM厂商有望迈入高景气度通道

　　（报告出品方作者：德邦证券，郭晓月）1。国产光芯片IDM厂商，产品升级驱动新一轮成长
　　1。1。历史沿革及股东情况
　　陕西源杰半导体科技股份有限公司成立于2013年，总部位于陕西省西咸新区，是国内领先的光芯片IDM厂商。公司专注于光芯片的研发、设计、生产与销售，公司已建立了包含芯片设计、晶圆制造、芯片加工和测试的IDM全流程业务体系，是一家已形成工业化规模生产的的高科技企业。公司拥有完整且独立的知识产权，产品覆盖从2。5G到50G的磷化铟激光器芯片，并且下游应用场景广泛，目前主要包括光纤接入、4G5G移动通信网络、数据中心等领域。经过多年的稳健发展，公司产品的技术先进性、市场覆盖率和性能稳定性位居行业前列。公司凭借其全流程自主可控的生产线，已向中际旭创、海信宽带、铭普光磁、博创科技等国际前十大以及国内主流光模块厂商进行批量供货，并且最终在中国移动、中国电信、中国联通、ATT等国内外知名运营商网络中得以应用。
　　公司在2021年被中国国际光电博览会（CIOE）评为中国光电博览奖金奖，其12波MWDM激光器芯片荣获2020年最具影响力光芯片产品。公司已成为国内领先的光芯片供应商，并且于2022年在科创板挂牌上市。
　　2013年2016年：光纤接入市场布局，推出2。5G、10G激光器芯片。公司在2013年推出第一款产品2。5G1310nmDFB激光器芯片，开启光纤接入市场布局；公司在2014年推出2。5G14901550nmDFB激光器芯片；在2015年完成完成100万颗DFB激光器出货。20172019年：开启4G5G移动通信网络布局，推出25G激光器芯片。公司在2017年完成完成高端芯片的设计定型；2019年，推出5G通信的超高速率激光器，用于5G通信的超高速率激光器芯片完成工业化试生产，开启5G移动通信网络领域布局。2020至今：开启数据中心领域布局，推出硅光激光器芯片。公司在2020年推出硅光大功率CW激光器产品；公司5G彩光大批量发货，并且完成5G前传彩光超百万级别25GDFB发货。公司于2022年12月在科创板挂牌上市。
　　公司股权结构较为分散，前十大股东持股49。65。公司控股股东及实际控制人为董事长ZHANGXINGANG，直接持股12。58，通过欣芯聚源间接持有公司1。50的股权，合计持股14。08，ZHANGXINGANG是员工持股平台欣芯聚源的普通合伙人。秦燕生、秦卫星、张欣颖分别持股5。48、5。33、3。50。张欣颖、秦卫星、秦燕生已与ZHANGXINGANG签署《一致行动协议》，ZHANGXINGANG合计控制公司28。39的股权，在公司股东大会上拥有较高比例表决权，且对董事会拥有较强控制力。其他持股5以上股东均已出具书面承诺，不谋求公司的实际控制权。
　　公司管理层拥有多年产业经验，专业背景深厚。公司董事长、总经理ZHANGXINGANG本科毕业于清华大学，南加州大学材料科学博士研究生学历，曾担任Luminent研发员、研发经理，SourcePhotonics研发总监。董事会成员潘彦廷曾担任中国台湾国立台湾科技大学博士后研究员，索尔思光电股份有限公司研发工程师。董事会成员邓元明毕业于美国南加州大学电子工程专业，博士研究生学历，曾任扬州华夏集成光电有限公司经理、芯片厂厂长。
　　1。2。公司聚焦2。5G、10G、25G激光器芯片，更高速率产品未来可期
　　公司专注于激光器芯片的研发、设计、生产与销售，主要产品是2。5G、10G、25G及更高速率的激光器芯片系列产品。公司目前产品主要应用在光通信领域，主要作用是将电信号转换为光信号，来完成以光信号作为基载的信息传输。1）2。5G激光器芯片：公司2。5G激光器芯片产品类型包括1310nmDFB激光器芯片、1490nmDFB激光器芯片、1270nmDFB激光器芯片、1550nmDFB激光器芯片。主要应用在光纤传输的光通信系统中，光网络单元（ONU）与光线路终端（OLT）之间的光信号传输。根据CC，2020年公司2。5G激光器芯片系列产品的出货量，在磷化铟（InP）半导体激光器芯片产品对外销售的国内厂商中排名领先。并且2。5G1490nmDFB激光器芯片已成为公司大客户在该领域的主要芯片供应商。
　　2）10G激光器芯片：公司10G激光器芯片产品类型包括1270nmDFB激光器芯片、1310nmFP激光器芯片、1310nmDFB激光器芯片、CWDM6波段DFB激光器芯片，其中除了1270nmDFB激光器芯片应用在光纤接入10GPON（XGSPON）之外，其余类型芯片全部应用在4G5G移动通信网络。电信运营商在接入层建设大量通信基站，将用户数据转换为光信号，并通过汇聚层、核心层网络回传至骨干网。公司凭借其10G1270nmDFB激光器芯片，实现在海外10GPONXGSPON）市场的批量导入。根据CC，2020年公司10G激光器芯片系列产品的磷化铟（InP）半导体激光器芯片产品对外销售的国内厂商中收入排名第一。
　　3）25G激光器芯片：公司25G激光器芯片产品类型中，CWDM6波段DFB、LWDM12波段DFB、MWDM12波段DFB激光器芯片主要应用在5G移动通信网络领域，CWDM4波段DFB、LWDM4波段DFB激光器芯片主要应用在互联网公司、云计算建设的大型数据中心内部的数据传输、数据中心之间的数据传输。在25G激光器芯片市场国产化低的背景下，公司凭借自主研发的技术以及IDM模式，打破国外巨头的垄断，实现25G激光器芯片系列产品的大批量供货。根据CC，2020年公司25G激光器芯片系列产品的磷化铟（InP）半导体激光器芯片产品对外销售的国内厂商中收入排名第一。公司凭借其25GMWDM12波段DFB激光器芯片，成功入围中国移动相关5G建设方案批量供货厂商。
　　4）其他高速率激光器芯片：公司50GPAM4CWDM4波段DFB激光器芯片应用在数据中心200G速率产品，硅光直流光源1270129013101330nm大功率255070mW激光器芯片主要应用在数据中心100G200G400G高速率产品。随着公司未来研发投入的提升以及研发进展的加速，高速率产品占比有望进一步提升，为公司打破国外巨头垄断提供弹药。
　　1。3。公司财务情况
　　受益于国家5G政策的推动以及公司产品更新迭代迅速，公司激光器芯片下游客户导入顺利，助力公司营收利润大幅提升。自2018年以来，公司营业净利润均实现翻倍增长，20182021年，公司实现营业收入0。70、0。81、2。33、2。32亿元，实现归母净利润0。16、0。13、0。79、0。95亿元。20182021年公司营收和净利润复合增速分别达49。10和81。08。主要原因是，在国家5G相关政策的推动下，公司25G激光器芯片的市场需求量大幅提升，下游客户导入顺利；公司激光器产品迭代升级迅速，陆续推出25GDFBCWDMLWDM产品以及硅光大功率CW激光器，并且DFB激光器芯片出货量达到1000万颗、5G前传彩光25GDFB激光器芯片出货量超百万量级。
　　2021年，公司实现营业收入2。32亿元，同比下降0。54；实现营业利润1。09亿元，同比增长13。97；实现归属于上市公司股东的净利润0。95亿元，同比增长20。85。公司2021年营收较2020年持平的原因是，受到5G基站建设频段方案调整的影响，公司25G激光器芯片系列产品的出货量出现回落的情况。公司2022年Q13实现营业收入1。93亿元，同比增长25。76；实现归母净利润0。74亿元，同比增长22。98。公司2022年19月营收及净利润保持稳定增长的原因是，主要产品2。5G1490nm和10G1270nmDFB激光器芯片的销售规模保持了持续增长的态势。2022年19月公司经营活动产生的净现金流为5188。46万元，同比增长109。29，主要原因是公司收入规模稳定增长的同时客户回款情况较好。
　　盈利能力方面，公司毛利率、净利率水平自2018年以来均实现大幅上升，毛利率由2018年的48。61上升到了2021年的65。16，净利率由2018年的22。06上升到了2021年的41。05，由于公司处于产业链上游，毛利率、净利率水平相对较高。公司产品目前主要应用在光纤接入、4G5G移动通信网络和数据中心等领域，产品具备不断迭代升级的特点。公司毛利率水平2021年出现小幅下降，主要原因是25G激光器芯片系列产品的平均售价下降了51。92，因为受市场需求调整影响，公司的25G激光器芯片系列产品从应用于5G移动通信25GCWDM6MWDM12波段产品转为应用于竞争较激烈的数据中心市场的25GCWDM4LWDM4产品。2。5G激光器芯片系列产品受到市场激烈竞争的影响，其平均售价同比下滑14。35。
　　研发投入方面，公司2018年来研发投入金额大幅上升，但公司研发投入占比营收水平低于同行业可比公司，公司20182021年研发投入金额为750。25万、1，161。92万、1，570。47万、1，849。39万元，占公司营业收入的比重为10。66、14。29、6。73、7。97，低于同行业可比公司平均水平。主要原因是，公司近两年营业收入大幅增长，年复合增速达到68。95，研发投入的增速小于营收增速；与同行业可比公司不同的是，公司研发费用构成、业务范围、产品结构等存在较大差异。公司研发团队具备丰富的行业经验，截至2022年6月30日，公司研发人员63人，占比总员工的12。28。
　　从公司收入结构来看，2。5G和10G激光器芯片系列产品是公司营业收入的主要贡献力量。公司主营业务收入按产品划分主要分为2。5G、10G、25G激光器芯片系列产品，自2018年以来，公司10G激光器芯片系列产品收入大幅上升，占营收比重不断上升，2021年，10G激光器芯片实现营收9645。58万元，同比增长98。73，占总营收比重为41。56；在5G移动通信领域的市场需求变动的影响下，公司不同速率产品公司25G激光器芯片收入波动较大并且2021年出现较为明显的下滑。2022年H1，公司10G激光器芯片产品超过2。5G成为公司目前占比最大的收入来源，实现营收5593。26万元，同比增长91。91，占总营收比重为45。74。下游市场对于25G激光器芯片的需求有待进一步释放，截至2022年6月末，公司25G激光器芯片系列产品的在手订单金额为2，313。55万元。
　　从产品应用领域来看，公司目前主要收入来源与光纤接入市场，数据中心市场收入呈现快速增长态势，公司逐渐向数据中心市场发力。未来公司数据中心市场收入占比有望随着公司更高速率激光器芯片产品导入市场而进一步提升。2022年H1公司光纤接入市场营收为9500。36万元，占比总收入的77。36。2019年至2022年H1，公司数据中心市场实现营业收入为23。15万、598。82万元、3，349。46万、1，303。97万元，整体实现快速增长。主要原因是近年来互联网、云计算的蓬勃发展带动数据中心光模块的需求增长。
　　2。需求端：数通、电信市场光模块景气度提升，带动上游光芯片需求上升
　　2。1。光芯片是半导体上游核心元器件
　　随着全球信息量、互联网速度的不断提升，纯电子信息的运输能力和传输能力遭遇瓶颈，光电信息技术正逐渐崭露头角。光作为信息传输载体具备容量大、低成本等特点，目前已经渗透进入商用传输领域，并逐步取代传统通信传输方式。在5G规模部署的脚步下，全球流量实现快速上升，并推动宽带速率进一步提高。新冠疫情爆发以来，数据中心、光纤到户的需求进一步提升，驱动光通信进入新一轮景气度周期，产业链上游光芯片、中游光模块景气度先行。
　　光通信简单来说是凭借光信号为信息载体携带信息，在光纤中进行数据传输的传输方式。在光通信传输信息的过程中，激光器芯片作为发射端来进行光电转换，把电信号转换为光信号，光信号通过光纤来进行传输，最终在接收端被探测器芯片转换为电信号。目前光通信技术中，采用时分复用法（TDM：TimeDivisionMultiplexing）、波分复用法（WDM：WavelengthDivisionMultiplexing）、多级调制法（MM：MultilevelModulation）来提升光通信的信息传输量。
　　光芯片属于半导体领域，位于光通信产业链上游。高速光芯片是作为现代高速通信网络的主角之一，其性能直接关乎到光通信的传输效率。在下游光纤接入、4G5G移动网络传输、数据中心传输等系统中，其信息传输速度以及网络可靠性都主要取决于光芯片的性能。光芯片属于光电子器件的一部分，在光通信领域中，光芯片涵盖了激光器芯片以及探测器芯片，其技术发展将对光电子产业以及电子信息产业产生重要影响。
　　光芯片按照功能分类可分为激光器芯片和探测器芯片，激光器芯片的作用是发射信号，并将电信号转换为光信号，探测器芯片的作用是接受光信号，并将接收的光信号转换为电信号。激光器芯片进一步可分为四类，包括垂直腔面发射激光器芯片（VCSEL）、法布里珀罗激光器芯片（FP）、分布式反馈激光器芯片（DFB）、电吸收调制激光器（EML）。光模块可以依据不同类型激光器芯片在成本以及性能方面的差异，来选择不同的解决方案。
　　DFB芯片是分布式反馈激光器芯片，其原理是在原始的FP激光器上加工出光栅，特点是具备较高的输出波长精度、更精准的波长选择。由于DFB激光器芯片发光角度较小，因此具备更高效的光路耦合，并且多应用在中长距离（500m、2km），成本相对适中。EML激光器芯片是由一颗发射芯片（DFBDBR等）加上外吸收调制器组成，其成本相对较高。VCSEL激光器芯片是垂直腔面发射激光，相较于边发射激光，VCSEL芯片的优势在于光特性好、功率低、体积小、更容易与芯片集成，其局限在于激光发射功率较低，造成侦测距离不够远，一般应用在短距离场景（几米的AOC和100米左右的SR光模块）。高功率VCSEL研发的难点主要在于发光孔增多的情况下，热效应如何处理的问题。
　　2。2。政策引导推动光芯片景气度提升
　　在支撑国家经济社会发展的基础性、战略性方面，新基建、光通信、宽带网络起到了先导的作用。光通信器件是信息网络建设和新基建的重要配套设备以及升级基础。2021年11月，国家工信部发布《十四五信息通信行业发展规划》，规划要求到2025年，中国通信网络基础设施保持国际先进水平，建成全球规模最大的5G独立组网网络，实现重点应用场景深度覆盖、千兆光纤网络城乡基本覆盖。全面推进5G移动通信网络、千兆光纤网络、骨干网、IPv6、移动物联网、卫星通信网络等的建设或升级。
　　工信部2021年3月发布的《双千兆网络协同发展行动计划（20212023年）》要求，到2023年底千兆光纤网络具备覆盖4亿户家庭的能力、10GPON及以上端口规模超过1000万个、千兆宽带用户突破3000万户。中央网络安全和信息化委员会印发的《十四五国家信息化规划》指出，预期到2025年1000M及以上速率的光纤接入用户数达到6000万户。受益于国家政策驱动，光芯片需求量或将进一步提升。
　　在信息应用流量需求上升和光通信技术迭代升级的背景下，作为光通信产业链核心器件的光模块有望保持持续增长模式。根据LightCounting，全球光模块市场规模由2017年的60。43亿美元上升至2020年的66。72亿美元，并且全球光模块在2021年达到73。73亿美元，2022年全球光模块市场规模有望达到81。32亿美元。作为光模块核心元件的光芯片或将持续受益，由于对高速传输需求的不断提升，25G及以上高速率光芯片市场呈现高速增长趋势。根据LightCounting，高速率光芯片的市场规模由2019年的13。56亿美元上升至2021年的19。13亿美元，高速率光芯片呈现出高速增长态势，其CAGR达到18。8，并且25G以上速率光模块所使用的光芯片占比逐渐扩大，2022年高速率光芯片市场规模将达到23。06亿美元。
　　叠加国家相关政策的驱动，中国光模块市场实现高速增长。根据中经产业信息网，20172021年，我国光模块市场规模分别达到131。07亿元、142。74亿元、194。62亿元、224。85亿元、285。16亿元，其CAGR达到21。45。
　　2。3。光芯片下游光模块应用场景广泛
　　2。3。1。固网接入市场
　　FTTx光纤接入是全球光模块用量最多的场景之一，并且我国成为FTTx光纤接入市场的主要推动力量。受益于国家相关政策，基于新一代10GPON（XGPON）技术为基础的国内千兆光纤网络升级，光芯片需求量有望进一步上升。当前市场上的PON技术主要有APONBPON、EPON、GPON和10GPON几类，并且主流的EPON和GPON技术使用1。25G2。5G光芯片，且正在向10G光芯片技术过渡。根据国家工信部颁布的《十四五信息通信行业发展规划》关于十四五时期信息通信行业发展主要指标，2020年我国10GPON及以上端口数量为320万个，预期2025年10GPON及以上端口数将达到1200万个；2025年千兆宽带用户数将扩大将近10倍至6000万户。国内千兆光纤网络的全面部署计划势在必行。
　　全球PON市场规模预计在2027年将达到163亿美元。根据Omdia统计，20202027年，全球PON市场规模将以12。3的CAGR增长，并且在2027年将达到163亿美元。全球市场方面，预计到2027年，欧洲、中东和非洲（EMEA）、亚洲和大洋洲其余地区的运营商将消耗51的PON端口总量。随着10G以及25G解决方案的使用，PON可以应用于支持移动xHaul和商业服务。下一代PON端口设备收入预计在2022年底将占据PON端口设备总收入的一半，预计到2027年占比将达到87。
　　新光纤宽带网络和设备的投资受益于激烈的市场竞争环境以及持续的补贴，实现持续增长态势。根据DellOroGroup最新报告，2022年Q3，全球宽带接入设备市场总收入在达到47亿美元，同比上升17。PON设备支出继续成为整体市场的增长推动力，其中PONOLT收入在2022年Q3打破了上个季度13亿美元的收入纪录。
　　2。3。2。电信市场
　　5G移动通信网络具备更高的传输速率以及更低的延时，各级光传输节点间的光端口速率提升较大，这对光模块提出了更高的速率承载要求。在5G承载方面，其前传、中传和回传接入层将逐渐导入2550100Gbs新型高速光模块，其回传汇聚和核心层将导入N100200400Gbs高速光模块，推动25G以及更高速率光芯片市场景气度上升。基于结合应用场景、成本等因素，5G光模块在调制方式、传输距离、封装方式、工作温度等方面存在不同解决方案。根据GSMA，5G市场规模仍呈现增长态势。截止2021年年底，全球有180多家移动运营商在70多个市场上布局了5G商用网络。根据GSMA预测，全球5G连接量在2022年年底有望超过10亿，中国市场方面，预计2022年年底中国5G连接量将达到6。5亿；预计全球5G的连接量到2030年将超过全球总连接量的一半，并且连接量将超过50亿。
　　根据源杰科技招股说明书中LightCounting的数据，全球电信侧光模块市场前传、（中）回传和核心波分市场的需求量将保持持续上升的态势，在2020年分别达到8。21亿、2。61亿、10。84亿美元。其预测全球电信侧光模块市场前传、（中）回传和核心波分市场规模在2025年有望达到5。88亿、2。48亿、25。18亿美元。电信市场的景气度提升，或将推动电信侧光芯片应用需求的上升。
　　2。3。3。数通市场
　　我国数据中心行业受到国家政策促进，包括数字化转型、新基建、数字中国远景目标，以及企业降本增效需求的拉动，数据中心的业务收入增速高于全球水平，实现持续的快速增长。根据中国通信研究院，2021年全球数据中心市场规模达到679。3亿美元，同比增长9。8，并且预计2022年全球数据中心市场规模有望超过746亿美元。中国数据中心市场方面，2021年中国数据中心市场规模达到1500亿元左右，同比增长28。5，其中20182021年CAGR高达30。17。依托我国各地区、各行业的数字化进度加速，我国数据中心市场有望保持持续高增长的态势。
　　全球数据中心资本支出上升，推动数通光模块需求量高涨。根据DellOroGroup统计，2021年全球数据中心资本支出超过2000亿美元，同比增长9；其预测2022年全球数据中心资本支出增速将达到17，其中超大规模云厂商的数据中心资本支出的增速将高达30；全球数据中心资本支出将在2026年达到3500亿美元水平。全球云厂商巨头的资本支出将直接影响到数通光模块的景气度，全球光模块的需求量有望受益于超大规模云厂商对于数据中心资本支出的提升。根据LightCounting统计，2021年以太网光模块的销售额达到46亿美元，同比增长25。未来随着网络流量的不断提升、AI及元宇宙的技术不断发展和应用不断丰富，以太网光模块将持续迭代升级销售额将持续提升。3。供给端：高端光芯片国外厂商垄断，国产替代进程开启加速模式
　　3。1。光芯片处于产业链上游，行业竞争激烈
　　光芯片处于光通信产业链上游，是光通信产业的核心之一，技术壁垒相对较高，主要被境外企业所垄断。光通信产业链上游包括光芯片、电芯片等，目前高端光芯片产品对海外依赖程度较高，市场份额被MACOM、Lumentum、IIVI、Broadcom、住友电工和三菱机电等国外厂商占据。在国产替代方面，国内厂商在高端光芯片产业方面奋起追赶，加速研发进程，一些优秀的厂商包括源杰科技、海信宽带、长光华芯、仕佳光子、武汉敏芯、云岭光电等正在向国产替代加速迈进。
　　光芯片厂商的主要客户为中游光模块厂商以及下游设备厂商，其中设备厂商具备较高话语权。光模块处于光通信产业链中游。国内厂商中，中际旭创表现亮眼，其高端光模块产品在海外市场高歌猛进。根据Omdia统计，2021年中际旭创市场份额位居全球第二，占比约为10，其中第四季度的市占率高达12。光通信产业链下游包括设备厂商、电信（光纤接入、4G5G移动通信网络）、数通（数据中心内部互连和数据中心相互连接）市场，下游厂商的技术迭代周期是上游光芯片市场需求起量的决定因素之一。在各场景进入技术迭代、速率升级的窗口期下，下游市场需求将带动高速率光芯片快速发展。
　　3。2。光芯片产业竞争格局
　　整体来看，低端光芯片已基本实现国产化，中高端光芯片仍旧由海外巨头主导。我国光芯片厂商目前基本具备2。5G和10G光芯片的核心技术，25G以及以上高速率光芯片市场仍由海外厂商主导，在数据中心市场及EML激光器芯片方面，国内厂商交货数量相对较少。1）2。5G光芯片：2。5G光芯片目前已经基本实现国产替代。根据公司招股说明书及ICC数据，国内厂商已经成为2。5G及以下DFBFP光芯片市场主要供应者，其中源杰科技占据7的市场份额，武汉敏芯和中科光芯分别占据17、17的市场份额。
　　2）10G光芯片：国内厂商基本具备10G光芯片核心技术，但是部分型号产品仍旧依赖海外厂商。根据公司招股说明书及ICC数据，10GDFB激光器芯片市场方面，源杰科技在2021年的全球市占率超过住友电工和三菱电机，占比总市场的20。在光纤接入市场的10GPON数据下传方面，仅博通、住友电工、三菱电机能够批量出货10G1577nmEML激光器芯片。在移动通信网络方面，4G移动通信网络处于成熟阶段，供应商方面，10G光芯片主要由朗美通（Lumentum）、三菱电机、光迅科技、海信宽带进行供应，源杰科技应用于4G移动通信网络的10G光芯片实现批量供应，应用于5G基站升级的10G光芯片产品通过了客户验证迈入市场开拓阶段。在数据中心市场方面，40G100G光模块方案是目前国内市场的主流方案，其中源杰科技、武汉敏芯等已经具备40G光模块使用的10GDFB激光器芯片的供货能力。
　　3）25G及以上光芯片：涵盖25G、50G、100G激光器和探测器芯片。根据公司招股说明书及ICC数据，25G光芯片的国产化率约为20，25G以上的光芯片目前国产化率较低，仅约5。在5G移动通信市场方面，源杰科技在2020年凭借25GMWDM12波段DFB激光器芯片，成为满足中国移动相关5G建设方案批量供货的厂商。住友电工、三菱电机、朗美通（Lumentum）等海外企业主要供货5G中回传光模块中所使用的25GEML激光器芯片。在数据中心市场方面，2020年海外云厂商巨头就开始大规模向200G400G光模块方向过渡，国内厂商进度稍显落后，从2022年才逐渐向200G400G光模块方案转变。200G以上光模块主要采用EML激光器芯片方案，源杰科技的EML相关产品目前处于研发阶段。
　　国内高端光芯片技术匮乏，目前高端光芯片仍由海外企业主导，国内高端光模块上游光芯片的发展仍受到海外领先企业的限制。例如，以53GBaud为代表的应用在100Gbs1040km光模块中的核心光芯片的商业化方面，我国大部分头部企业仍然处于研发阶段，而以住友电工等为代表的国际巨头已跨越过样品阶段，并迈入规模化量产阶段。
　　光芯片国产化正迈入稳步上升通道。在低速光通信芯片（10G及以下）市场方面，国内厂商正处于高度竞争格局下，低速光芯片市场日渐饱和，目前中国拥有30多家企业实现10G及以下光芯片的商业化。在高度竞争化的市场背景下，低速光芯片的价格每年保持1520下降速率，进而压缩企业的利润空间。光迅科技和海信宽带在低速光通信芯片市场具备显著的规模效应，进而掌握了市场上极佳的客户资源（华为、中兴），中小企业或初创企业正面临难以存活的压力。
　　在高速光通信市场方面，国内各大光芯片厂商正加速研发，云岭光电、华为海思、光迅科技等头部企业发布公告表示已实现部分25G光芯片的量产，源杰科技在2020年凭借25GMWDM12波段DFB激光器芯片，成为满足中国移动相关5G建设方案批量供货的厂商，这些厂商在25G国产化和规模化上走在行业前列。武汉敏芯已经实现2。5G、10G、25G全系列光芯片的批量出货，总计向市场交付超过4000万颗光芯片，目前正重点部署50G光芯片的研发。源杰科技目前主要产品包括2。5G、10G、25G及更高速率激光器芯片系列产品等，已实现2。5G、10G、25G激光器芯片的量产，2022年上半年完成1，960颗芯片的出货，公司100GEML激光器开发已进入工程验证测试阶段。
　　4。光芯片IDM厂商手握两大平台八大技术，推动产品迭代升级
　　4。1。公司IDM模式实现生产自主可控
　　IDM（IntegratedDesignandManufacture）模式是指垂直整合制造，具体为从业务涵盖IC设计、IC制造、封装测试到销售自有品牌IC的半导体垂直整合型公司，有的IDM公司业务甚至会延伸到下游电子终端。能够维持IDM运作模式的代表企业包括Intel、TI（德州仪器）、三星、ST（意法半导体）、东芝、英飞凌、IBM、恩智浦、飞思卡尔等。
　　IDM模式集合了其他两种模式（Fabless、Foundry）的能力，汇聚设计、制造、封测三大能力于一身。在芯片产业链中，IDM模式的企业具有最大的技术门槛、最高的风险以及最大的投入资金。IDM模式的优势在于：1）缩短了IC设计到IC制造的时间，具备内部整合的优势；2）IDM企业具有较高的利润水平，微笑曲线表明，产业链最上游的产品设计开发和最下游的品牌营销拥有最高的利润率水平，而中游制造封装部分利润率水平相对较低；3）大部分IDM厂商都掌握自己的IP（知识产权），在核心技术方面，具备更强的自主权以及更强的开发能力。
　　在IC领域，新进入的企业更多使用Fabless模式，因为在行业分工明确的背景下，此模式能够将资源聚焦在研发环节上，来降低大规模的资本投入。在光芯片行业中，激光器芯片更侧重于工艺的成熟性和稳定性，凭借工艺平台去完成光器件特定功能的开发，而不是像逻辑芯片那样更倾向于更小的尺寸。
　　在国内光芯片行业中，源杰科技是少数具备IC设计、晶圆制造、IC加工及测试的IDM全流程业务体系的公司，并且公司拥有全流程自主可控的生产线，包括多条覆盖MOCVD外延生长、光栅工艺、光波导制作、金属化工艺、端面镀膜、自动化芯片测试、芯片高频测试、可靠性测试验证。源杰科技凭借全自主知识产权的光芯片生产线以及晶圆制作过程反馈的测试结果，来改良芯片设计结构并且优化制作工艺，在保障全流程生产自主可控的基础上缓解国际市场的贸易摩擦的不利影响。
　　源杰科技凭借IDM模式能够加快研发技术和生产经营融合，为新技术迭代、新产品发布保驾护航，进而保障产品的可靠性和稳定性，实现光芯片生产流程各个环节的自主可控，而无需国际上先进制程的晶圆厂加工晶圆。在解决我国高端芯片卡脖子问题上，IDM模式能够让公司更好控制产线和产能，更快响应客户的需求。
　　IDM模式能够让源杰科技提升可靠性验证项目的操作效率。光芯片的下游应用主要在运营商和互联网云厂商，除了产品的性能，产品的可靠性以及长时间使用的可持续性也是客户关注的重点。光芯片应用的环境包括高湿度、户外高温、低温等恶劣的场景，光芯片的可靠性验证的项目多、耗时长，具体包括高低温温循环验证、高温高湿度环境验证、高温大电流长时间（5，000小时）老化测试等。在定型之后，光芯片还需要通过高温老化测试，时间周期超过23个季度。在光芯片导入可靠性验证中，源杰科技能够高效排查设计、制造、测试各环节，在对芯片验证失效的情况下快速进行第二型、第三型样品的迭代。
　　4。2。公司形成两大平台并积累八大技术
　　源杰科技经过多年研发和产业化积累，成功形成了掩埋型激光器芯片制造平台和脊波导型激光器芯片制造平台两个主要平台，并积累了8项关键技术，其中包括高速调制激光器芯片技术、异质化合物半导体材料对接生长技术和小发散角技术等。
　　八大技术的应用，使得激光器芯片的性能得到了优化，成本也得到了降低。具体而言，优化产品性能可以实现高速调制、高可靠性、高信噪比、高电光转换、高耦合效率以及抗反射等性能。而在降低产品成本方面，公司可以提高激光器芯片的良率，简化封装过程中对其他器件的需求，降低生产成本，降低下游封装环节的复杂度，减少对进口组件的依赖，有助于解决大规模光网络部署的供应链安全问题。这些技术的积累和应用，不仅为公司产品生产提供了保障，也为未来产品升级和品类拓展打下了坚实的基础。公司所开发的高级制造工艺已获得多项自主知识产权专利，不断提高了产品的竞争力。产品既性能高又成本低，可为通讯系统制造商和各种模块制造商提供光芯片。这些光芯片满足了商业化更新需求，能够应用于通讯系统及其他下游领域。
　　4。2。1。公司核心技术先进性
　　1）电吸收调制器集成技术。当前，国际先进的100GPAM4EML激光器芯片采用电吸收调制器集成技术，即将DFB激光器芯片技术和电吸收调制器芯片技术集成在一起，以实现高速传输的突破。电吸收调制器集成技术的难点在于将大功率DFB激光器芯片和高速调制器集成在同一芯片上，分别实现发射光源和高速调制的功能。如果集成设计和生产过程不合理，可能会导致材料缺陷问题，如对接接口缺陷、晶向失配等，从而影响产品的可靠性。
　　目前，公司已成功突破了电吸收调制器集成技术的几大技术难点。首先，分别设计了发射光源区和调制区的晶圆量子阱结构，实现了功能的独立优化。其次，进行了光波导光路计算和仿真，并开发了异质波导有源区外延工艺技术。同时，对芯片的高频寄生电容进行了优化，并实现了大功率发射光源和高速调制器低损耗的对接技术。凭借着这些技术突破，成功设计定型了100GPAM4EML激光器芯片，目前正在进行样品送检，有望打破海外领先光芯片企业的垄断，为未来的长期发展提供技术保障。
　　2）大功率激光器芯片技术。400G及更高速率的光模块在高速数据中心市场中代表着行业最先进的技术。为了满足这些模块对50G或100G直调激光器芯片速率的要求，硅光子集成技术已成为解决方案。然而，该技术存在材料间光源耦合效率低和光传输损耗大的问题。大功率激光器芯片技术能够提供高光功率输出，从而弥补光传输损耗的问题。但是，该技术的开发难点在于有源区的量子阱设计、外延生长技术以及芯片谐振腔几何结构的设计等方面。公司研发了大功率激光器芯片技术，包括结构设计与理论仿真、晶圆外延工艺、光波导和光栅设计，以及可靠性评估系统。该技术实现了255070mW大功率激光器的开发，解决了高温下光功率饱和的问题，保证了产品的可靠性。目前，只有极少数美国和日本的光芯片厂商能提供此类产品。发行将被应用于下一代高速光模块的研发，为行业提供了稳定、高性能的激光器芯片。
　　3）脊波导型激光器芯片制造平台。目前，制造10G、25G及以上速率的激光器芯片通常采用脊波导结构。公司通过技术人员的研发、核心生产人员的培训以及生产经验积累，成功地解决了脊波导结构制造过程中的技术和工程问题，包括设计、工艺和生产等方面，实现了高速率芯片的大规模生产，并为更高速率产品的研发打下了基础。然而，脊波导型结构的开发难点在于需要精确控制脊波导的尺寸，如果尺寸控制不佳，将会影响电注入效率和产品的高速性能。公司通过多年生产经验和工艺优化，成功开发了脊波导型激光器芯片的制造平台，并掌握了以下主要技术和生产工艺：高精度电子束光栅曝光系统的生产工艺；高精度低缺陷的脊波导刻蚀工艺；针对不同应用的异质结波导技术；脊波导激光器芯片的可靠性和高频验证体系。公司利用这些技术，成功研发出低缺陷的脊波导型激光器芯片结构，并实现了10G、25G激光器芯片的高性能指标、高可靠性和批量出货。
　　4。2。2。公司电子束光栅环节均自主完成
　　光栅工艺是激光器芯片生产中至关重要的步骤主要用于制造分布式光栅结构。其质量直接影响激光器芯片产品的多个指标包括出光功率、单模良率、芯片波长、极限工作温度特性（商业级激光器芯片工作温度范围为070C而工业级激光器芯片工作温度范围为4085C）、芯片模态稳定性（影响光信号在传输网络中的传输距离和出错概率）以及高频特性等。
　　光栅工艺用于在涂有光刻胶的基板上定义出光栅结构对应的掩膜图形，再通过刻蚀技术将图形转移到衬底上形成最终的光栅结构。光栅工艺有两种类型：全息光栅工艺利用干涉条纹定义周期性掩膜图形，而电子束光栅工艺则使用电子束控制电磁场定义掩膜图形。电子束光栅工艺比全息光栅工艺更先进，能够实现非等周期光栅结构和更高的控制精度。公司除在部分低速率2。5G激光器芯片生产中采用全息光栅工艺，在其他2。5G以及全部10G、25G及以上速率激光器芯片均采用先进的电子束光栅工艺。通过电子束光栅工艺，公司能够大幅提升光栅的控制精度，且实现非等周期光栅结构。
　　电子束光栅比全息光栅更复杂，但能提高产品光功率、单模良率、芯片波长、极限工作温度和高频特性等指标，有利于提高芯片产品质量和可靠性。对于2。5G激光器芯片，光栅工艺主要影响可靠性、出光功率、极限工作温度和模态稳定性；对于25G及以上速率激光器芯片，光栅工艺影响所有核心指标。光栅设计和制造需要经验积累，若工艺不成熟、稳定，将难以满足客户对于产品性能和可靠性的要求，无法实现工业化量产。
　　4。3。高算力建设加速CPO导入，公司提前布局CW大功率硅光芯片
　　4。3。1。CPO是高算力低功耗的绝佳路径
　　CPO（Copackagedoptics），即光电共封装，指的是将网络交换芯片和光模块共同装配在同一个插槽上，缩短芯片和模块之间的走线距离，形成芯片和模组的共封装，逐步替代可插拔光模块。CPO将硅光模块和超大规模CMOS芯片以更紧密的形式封装在一起，从而在成本、功耗和尺寸上都进一步提升数据中心应用中的光互连技术，实现高算力场景下的低能耗、高能效。在CPO技术演进中，光学和开关专用集成电路的集成水平不断提高，也就是光学器件和ASIC之间的线性距离逐渐缩短，该解决方案的关键指标之一是沿开关周长的带宽密度。图27展示了从传统铜DAC和可插拔光学到完全3D集成光学的潜在路线图，选择范围从目前流行的基板，3D集成（模对模），到完全单片集成。
　　核心技术方面，CPO主要涉及高密度的光电（驱动）芯片设计技术、高密度及高带宽的连接器技术、封装和散热技术。目前主流的CPO有两种技术方案和应用场景：一是基于VCSEL的多模方案，30m及以下距离，主要面向超算及AI集群的短距光互联；二是基于硅光集成的单模方案，2公里及以下距离，主要面向大型数据中心内部光互联。数据中心的数据传输在带宽密度要求大幅提升且单通道速率超过100Gbps，由于硅光模块的输出是超高速数据，这些数据使用PCB板连接到CMOS芯片上会遇到较大的信号耗损，因此需要高功耗才能支持高数据率；成本方面，PCB要设计支持超高速信号也需要较高的开销；在尺寸上来说分立的硅光模组和CMOS芯片集成度更低，限制了数据中心服务器密度提升。因此，CPO相较于传统可插拔光模块和板载光学器件，无论是性能还是成本效益方面，都具有极大优势。
　　4。3。2。CPO下游需求旺盛，应用潜力巨大
　　自ChatGPT推出以来，用户规模持续高速增长，计算需求暴涨，算力的价值得到了再次重构。硅光模块中的CPO作为优化算力成本的关键技术，发展潜力巨大。共封装光子是业界公认未来高速率产品形态，是未来解决高速光电子的热和功耗问题的最优解决方案之一，有望成为产业竞争的主要着力点。1）人工智能领域。当前人工智能产业高速发展显著拉动了相关算力需求，基于GPT的模型算法不断迭代。AI算力的提升带来大量数据高速传输，采用CPO技术能够提高信号传输质量，同时减少传输链路功耗，有效提升整个系统能效，具有极强的竞争优势。低时延与高速率应用将进一步推动CPO需求。此外增强现实（AR）和虚拟现实（VR）亦有助于增加CPO需求流量。
　　2）数据中心领域。大数据、云计算应用需求的发展，驱动数据中心规模不断扩大，对带宽容量与高速数据传输速率的需求明显增加。随着数据传输中接口信号速率、交换机交换容量等逐步提升，传统的可插拔式光模块在系统集成度、功耗等方面面临严峻挑战，CPO方案将有效提升光模块及适配设备的集成度并降低能耗及成本。此外如今AI的发展也带动人工智能型数据中心的加速发展，未来CPO将成为AI型数据中心里短距离交换的主力产品型号，后期爆发潜力巨大。在数据中心市场中，主要设备制造商和大型数据中心用户都正在积极开发基于CPO的光学引擎和开光光学组合。预计未来三年，硅光芯片将承载大型数据中心的高速信息传输，CPO将成为云提供商数据中心的主导方案。
　　3）超算高性能计算领域。在超级计算机与高性能计算领域，CPO将成为未来的主要趋势。随着产业数字化转型不断深入，算力应用需求呈现出超大带宽、低时延、灵活连接、低能耗等特征，光模块集成形态将逐渐向共封装模式演进。诸多新应用（例如AI）出现后，高性能计算将成为IT中更重要的存在，CPO设备很可能会从高性能计算应用中看到新的增长。
　　在高速工业互联领域，传统SerDes方法可能会在未来十年失去动力，因此更加低能耗和高效的CPO方案发展潜力巨大。随着高速互连在航空航天、视频和军事领域应用越来越普遍，据CIR预测，基于CPO的互连市场到2030年可能高达4。5亿美元。总体来看，未来几年800Gbits及以上速率光模块中，CPO形态将逐步占据主导地位，越来越多地支持数据和计算中心、宽带服务提供商网络以及物联网等领域的高性能应用，基于CPO的应用占比逐渐提升，因此市场发展潜力巨大。
　　4。3。3。CPO行业规模及竞争格局
　　基于AI未来算力建设预期测算，第一代的CPO产品将于2024年、2025年出现，2025年之后或将加速导入市场。根据CIR预测，到2027年，共封装光学的市场收入将达到54亿美元。到2025年，专用共封装（SpecializedCoPackaged）光学组件销售收入预计将超过13亿美元，到2028年将增长到27亿美元。
　　按照端口数量统计，2024年之后，支持CPO端口的数量会大幅提升，根据LightCounting预测，2027年CPO端口将占总800G和1。6T端口的近30。CIR表示，基于CPO的设备最初将用于超大规模数据中心，2023年超大型数据中心CPO设备收入将占CPO市场总收入80。此外CPO将在一年左右的时间内进入其他类型的数据中心，未来将进一步在边缘和城域网络、高性能计算和传感器等领域发挥更多优势。
　　竞争格局方面，CPO系全球前沿技术，目前国外多家不同背景的大厂商均已开始布局该领域研发。比如Cisco、博通，英伟达、英特尔等海外大厂，均在布局第一代CPO、ASIC交换芯片以及光引擎技术方案。此外正在积极开发相关技术和产品的公司还包括：AyarLabs、Facebook、IBM、Intel、Microsoft、POETTechnologies、RainTreePhotonics、Ranovus、RockleyPhotonics、SABIC、SENKO和TEConnectivity。据市场调研公司CIR分析，在CPO领域活跃的大型上市公司比例较高，表明CPO前景备受看好。此外，在技术标准化工作方面，除了CPO合作组织和OIF，IEEE和一些封装行业都会积极推进CPO标准的建立以及该技术的发展。
　　国内厂商也在积极布局CPO领域，目前以研发代工光引擎和实现ASIC交换芯片的连接和互通业务为主，涉及该领域的主要厂商包括亨通光电、天孚通信、中际旭创和新易盛等。其中一类是代工光引擎的公司，主要做封装组装和测试，比如天孚通信；另外一类以做光模块为代表，比如新易盛和中际旭创等。
　　4。3。4。顺应CPO技术趋势，公司重点布局大功率连续激光器芯片研发
　　在CPO技术主要应用的高速数据中心市场中，业内最先进技术包括400G及更高速率光模块，其要求使用的激光器芯片直调速率高达50G或100G。因此，硅光子集成技术成为400G、800G及更高速率光模块的解决方案，要求激光器芯片发射光源耦合到硅基材料的波导中，但存在不同材料间光源的耦合效率低、光传输损耗较大的问题。大功率激光器芯片技术能够实现产品的高光功率输出，弥补光传输损耗问题。
　　公司的工业级50mW70mW大功率硅光激光器开发项目目前已处于设计验证测试阶段，研发投入预计345万元，截至2022年6月已投入171。73万元，占研发预算的比例为49。78。产品应用于数据中心400GDR4架构，可作为高速硅基集成光模块应用的50mW70mWCW大功率激光器光源，未来可以用于CPO领域。从行业趋势来看，CPO将在51。2T交换机时代将成为重要的技术流派，数年内成为光通信行业内必不可少的技术，届时，公司的硅光芯片将结合CPO技术最大化发挥出共封装形态产品的优势。对于该技术趋势，公司将更加重视相关产品研发，确保更早融入生态链。
　　当前在硅光芯片行业领域，公司优势明显。目前市场上应用于数据中心400GDR4的高速硅基集成光模块，仅个别国际大厂能够开发配套的大功能率激光器芯片。公司与终端客户深度合作，开发的产品性能处于国内领先、国际先进的水平。
　　公司大功率激光器芯片技术完成以下难点开发，包括结构设计与理论仿真、晶圆外延工艺和光波导设计、光栅设计与制造以及大功率芯片测试与可靠性评估系统。公司凭借该项技术，在保证产品可靠性的同时，已解决光功率在高温下饱和的问题，成功实现255070mW大功率激光器芯片的开发。目前，仅美日少数头部光芯片厂商能够提供相关产品，公司将该技术应用于大功率激光器芯片的开发，为CPO等行业内下一代高速光模块的新兴技术提供稳定与高性能的激光器芯片。
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　　精选报告来源：【未来智库】500InternalServerError