1.半导体激光器产业快速渗透，国产替代空间巨大

激光（LASER）是指窄幅频率的光辐射线通过受激反馈共振与辐射放大，产生的准直、单色、相干的定向光束。

激光器是利用受激辐射方法产生可见光或不可见光的一种器件，构造复杂，技术壁垒较高，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。

根据增益介质的不同，激光器可以分为固态（含固体、半导体、光纤、混合）、液体激光器、气体激光器等。

由于稳定性好、功率较高、维护成本低，固态激光器的应用占绝对优势。

固体激光器中，半导体激光器具有效率高、体积小、寿命长、低能耗等优点，一方面可以直接应用于激光加工、医疗、通讯、传感、显示、监控及国防应用的核心光源和支撑，已经成为现代激光技术发展的重要基础，具有战略性的发展意义。

1.1.半导体激光器的概念

半导体激光芯片是采用半导体芯片制造工艺，以电激励源方式，以半导体材料为增益介质，将注入电流的电能激发，从而实现谐振放大选模输出激光，实现电光转换。

其增益介质与衬底主要为掺杂 III-V 族化合物的半导体材料，如GaAs（砷化镓），InP（磷化铟）等。

半导体激光行业通常包括激光芯片、激光器件、激光模块及直接半导体激光器等，而直接半导体激光器则是半导体激光行业的终端产品，由半导体激光器模块、输出光学系统、电源系统、控制系统及机械结构等构成，在电源系统和控制系统的驱动和监控下实现激光输出，直接应用于下游激光加工、通讯、传感等应用领域。

半导体激光芯片根据谐振腔制造工艺的不同分为边发射激光芯片（EEL：Edge Emitting Lasers）和面发射激光芯片（VCSEL：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）两种。

边发射激光芯片是在芯片的两侧镀光学膜形成谐振腔，沿平行于衬底表面发射激光，而面发射激光芯片是在芯片的上下两面镀光学膜，形成谐振腔，由于光学谐振腔与衬底垂直，能够实现垂直于芯片表面发射激光。

面发射激光芯片有低阈值电流、稳定单波长工作、可高频调制、容易二维集成、没有腔面阈值损伤、制造成本低等优点，但输出功率及电光效率较边发射激光芯片低。

边发射芯片包括 FP、DFB 和 EML 芯片；面发射芯片包括 VCSEL 芯片，接收端探测器芯片，主要有 PIN 和 APD 两类。

按照调制类型可分为直接调制和外调制。

直接调制是电路直接控制激光开关，一般仅由单颗激光器构成；外调制是由外电路控制激光开关，一般由两部分构成，分别是激光器和调制器。FP、DFB 和 VCSEL 属于直接调制的类型，EML 是外调制的类型。EML 一般是由 DFB 外加调制器 EAM 共同构成。

经过结构设计、组件集成和生产工艺的改进，目前光通信领域中 EML 激光器芯片大规模商用的最高速率已达到 100G，DFB 和 VCSEL 激光器芯片大规模商用的最高速率已达到 50G。在不断满足高带宽、高速率要求的同时，光芯片的应用逐渐从光通信拓展至包括医疗、消费电子和车载激光雷达等更广阔的应用领域。

1.2.产业快速渗透，市场高速增长

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，准入门槛较高。

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；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。（报告来源：远瞻智库）

根据Laser Focus World预计，2020年全球半导体激光器市场规模为67.24亿美元，较上年增长14.20%。

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，半导体激光器可作为光泵浦激光器的泵浦源，其市场规模将继续保持稳定增长。

2021年全球半导体激光器的市场规模预测为79.46亿美金，市场增长率为18.18%。

通信领域：在对高速传输需求不断提升背景下，25G 及以上高速率光芯片市场增长迅速。

根据 Omdia 对数据中心和电信场景激光器芯片的预测，高速率光芯片增速较快，2019年至 2025年，25G 以上速率光模块所使用的光芯片占比逐渐扩大，整体市场空间将从13.56亿美元增长至 43.40 亿美元，年均复合增长率将达到 21.40%。

激光雷达及传感领域：VCSEL 作为 3D 传感技术的基础传感器，受益于物联网传感技术的广泛应用，其应用市场规模不断增加，以 VCSEL 为发射源的 3D 立体照相机作为应用场景的核心部件将会迎来高速发展，3D 相机是一种超级智能眼睛，能够记录立体信息并在图像中显示的照相机，能够记录的额外增量信息包括：物体纵向尺寸、纵向位置以及纵向移动轨迹等等，在智能手机等消费类电子应用之外，还有更广阔的应用市场，包括生物识别、智慧驾驶、机器人、智能家居、智慧电视、智能安防、3D 建模、人脸识别和 VR/AR 等新兴领域。

根据 Yole 预测，2020年，VCSEL 激光器全球市场规模约为 11 亿美元，预计到2025年将增长至 27 亿美元，年复合增长率达到19.67%。随着 3D 传感技术在各领域的深度应用，将持续推动 VCSEL 激光器市场的快速发展。

1.3.投资较大、技术难度高，高端国产替代空间大

半导体激光器芯片特性实现要求设计与制造的紧密结合，IDM 模式是主流，初期投资较大：半导体激光器光芯片使用 III-V 族半导体材料，要求芯片设计与晶圆制造环节相互反馈与验证，以实现产品的高性能指标、高可靠性。

IDM 模式有助于生产流程的自主可控，但也导致了初期投资规模较大：光芯片生产工序较多，依序为 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、可靠性测试验证等。

IDM 模式更有利于各环节的自主可控，但是相关设备初期投资规模较大。

光芯片产品可靠性验证项目多样且耗时长久：光芯片的应用场景可能涉及高温、高湿、低温等恶劣的应用场景，对其可靠性验证的项目指标多样且耗时长久，如高温大电流长时间（5,000小时）老化测试、高低温温循验证、高温高湿环境验证等，用于确保严苛环境产品长时间操作不失效。光芯片设计定型后需进行高温老化验证，周期通常超过二至三个季度。

高端产品国产化替代空间巨大：与欧美发达国家相比，我国在激光技术应用及高端核心技术方面却仍存在着不小的差距，尤其上游半导体激光芯片等核心元器件仍依赖进口。

高端光芯片技术门槛高，我国核心光芯片的国产化率较低，主要依靠进口。

以通信领域为例，根据《中国光电子器件产业技术发展路线图（2018-2022年）》，10G速率以下激光器芯片国产化率接近80%，10G速率激光器芯片国产化率接近50%，但25G及以上高速率激光器芯片国产化率不高，国内企业主要依赖于美日领先企业进口。

在中美贸易关系存在较大不确定的背景下，国内企业开始测试并验证国内的光芯片产品，寻求国产化替代，将促进光芯片行业的自主化进程。

1.4.行业逻辑

1）激光应用领域渗透速度加快、范围变广市场天花板不断向上：

随着上游核心光芯片逐步实现国产化，激光器应用成本逐步下降，激光器将更深地渗透到众多行业。预计未来激光加工的应用领域将进一步拓展，市场规模将进一步扩大。将更多地应用于汽车、消费电子、光通信及国防科研等众多领域。而半导体激光器作为上述激光应用的核心器件或部件，也将获得快速发展的空间。

2）高端产品国产化替代空间巨大：

与欧美发达国家相比，我国在激光技术应用及高端核心技术方面却仍存在着不小的差距，尤其上游半导体激光芯片等核心元器件仍依赖进口。高端光芯片技术门槛高，我国核心光芯片的国产化率较低，主要依靠进口。国内企业开始测试并验证国内的光芯片产品，寻求国产化替代，将促进光芯片行业的自主化进程。

3）高功率、25G及以上高带宽、窄线宽等高端产品方向的国产替代公司，相关产业标的有望受益。

其中：高功率代表：长光华芯；高带宽代表：源杰科技、光迅科技、广为科技（啁啾压制25G DML）、光安伦、敏芯、云岭光电、中科光芯等；窄线宽：微源光子等；VCSEL激光器：长光华芯、纵慧芯光、博升光电、华芯半导体、仟目激光等。

另外，探测器重点关注SPAD、SIPM等阵列技术，相关产业链标的主要以初创公司为主，包括：宇称电子、芯视界、灵明光子、芯辉科技、飞芯电子等。

2.近期通信板块观点及行业逻辑

2.1.整体行业观点

当下通信板块估值回落到历史低位，成长性确定，国内流动性偏松环境下，通信等进入价值买入区间：

1）低估值、高股息，消费属性强的电信运营商（A+H）板块：中国移动、中国电信、中国联通。

2）低估值成长依旧的主设备、数通设备、IDC、光模块板块：中兴通讯、紫光股份、星网锐捷、光环新网、奥飞数据、新易盛、光迅科技、中际旭创等。

3）高成长能源信息化板块：朗新科技、威胜信息等。

4）其他个股方面：海格通信（北斗三号渗透率提升）、亿联网络、TCL科技（面板价格触底）、七一二（军工信息化）、金卡智能等。

2.2.中长期产业相关受益公司

1）运营商（港股）：中国移动、中国电信、中国联通；

2）设备商：中兴通讯、烽火通信、海能达、紫光股份、星网锐捷等；

3）军工通信：新雷能、七一二、上海瀚迅、海格通信等；

4）光通信：中天科技、亨通光电、中际旭创、天孚通信、新易盛、光迅科技等；

5）卫星互联网：雷科防务、震有科技、康拓红外等；

6）企业级 SSD：同有科技、忆恒创源等；

7）5G 应用层面：高鸿股份、光环新网、亿联网络、会畅通讯、东方国信、天源迪科等；

8）能源互联网：威胜信息、朗新科技、中天科技等；

9）其他低估值标的：平治信息、航天信息、天邑股份等。

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