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专注激光器芯片,源杰科技光芯片行业壁垒高

发布时间:2023/4/9 11:41:51   

(报告出品方/分析师:西部证券陈彤贺茂飞)

1公司概况:国产激光器光芯片龙头

源杰科技是国内领先的稀缺光芯片供应商,专注于高速半导体芯片的研发、设计、生产与销售,是一家覆盖芯片设计、晶圆制造、芯片加工和测试的IDM全流程自主生产体系的高科技企业。

公司拥有多条覆盖MOCVD外延生产、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、可靠性测试验证等全流程自主可控的生产线。

公司成立于年,主要产品囊括从2.5G到50G的激光器芯片系列产品等,目前主要应用于光纤接入、4G/5G移动通信网络和数据中心等领域,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。

1.1专注激光器芯片赛道,不断拓展产品速率和应用场景

起步阶段:-年,公司成立,推出初代2.5GnmDFB激光器产品,后期激光器产品初步升级,在速率和材质量级上小轮优化,至年拓展到10GnmDFB激光器。

快速升级阶段:-至今,公司产品快速优化,向高端芯片路线升级,在产品速率和应用场景上不断拓展。年已初步完成高端芯片的设计和定型,之后针对应用场景和速率等进行二次优化,成功将速率拓展到25G和50G,同时布局硅光大功率光源,满足多层次需求。

年,公司凭借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主要厂商。同时,公司占据GPONOLT/ComboPON近80%的市场份额。年,50G光芯片开发完成。年,面向数据中心主流的G光模块,公司进行G光芯片的送样,同时进一步拓展激光雷达、传感器等应用场景。

1.2国产激光器芯片龙头,产品系列覆盖全面

公司主要产品为2.5G、10G、25G及更高速率激光器芯片系列产品,各速率产品出货量国内领先。根据CC的数据统计,年在磷化铟半导体激光器芯片产品对外销售的国内厂商中,公司收入排名第一。其中10G、25G激光器芯片系列产品的出货量均排名国内第一,2.5G激光器芯片系列产品的出货量国内排名领先。

针对不同速率产品,公司采用不同方案占据市场。在2.5G、10G的激光器芯片,由于市场国产化程度较高,不同波段产品应用场景不同,工艺难度差异大,公司凭借长期技术积累实现激光器光源发散角更小、抗反射光能力更强等差异化特性,为光模块厂商提供全波段、多品类产品,同时提供更低成本的集成方案,实现差异化竞争。

在25G及更高速率的激光器芯片,国产化率低,公司凭借自身技术优势及IDM模式,打破国外垄断,实现25G激光器芯片系列的大批量供货。

分速率产品的下游应用领域来看,公司的2.5G产品主要用在光纤接入市场,10G产品用在光纤接入10G-PON和4G/5G无线接入市场,25G产品用在5G基站和数据中心G市场,50G产品和硅光直流电源产品主要用在数据中心市场。

不同速率的光芯片系列中,不同波长的产品对应的难易程度和竞争格局也差异较大。

1.3采用IDM生产模式,流程化采购、研发及生产保证产品质量

源杰科技业务流程体系完善,从采购、研发设计、生产制造到销售制度严谨。

采购环节:公司每月月底采购部根据次月生产计划及安全库存,制定对应的生产原物料采购计划,审核手续严格,保证采购质量。公司的主营业务成本中制造费用占比较高,主要因为IDM模式下生产中投入使用的设备较多,折旧费用较大。

直接材料在公司主营业务成本中占比随着高速率激光器芯片产品销量增加,直接材料成本占比持续下降,直接人工成本占比逐渐提升。

公司采购的上游原材料主要包括衬底、金靶、特种气体、三甲基铟等,其中衬底主要采购自国内的北京通美晶体技术有限公司,以及通过陕西电子信息国际商务有限公司向国外的住友等公司采购。公司供应商分散且稳定,多为境内厂商。

研发环节:根据市场及客户需求立项,并作流程化产品研发。研发流程包含立项、设计输入输出、工程验证测试(EVT)、设计验证测试(DVT)、研发转生产培训考核、批量过程验证测试优化(PVT)等阶段,层层检查测试,严格评审。

生产制造环节:公司的激光器芯片产品生产过程可分为晶圆制造、芯片制造两个环节。为了满足部分客户要求,公司也会将芯片委外加工封装成TO进行销售;由于公司晶圆制造的光栅环节图样掩膜定义步骤产能紧张,部分晶圆产品的光栅工艺也会通过陕西电子委托境外公司加工。

销售环节:以直销为主、经销为辅,客户联系密切,采购严谨。

直销能够有效降低产品成本,并使市场部能够根据市场需求反馈给生产研发部门,同时指示采购部采购。与客户联系紧密,经过产品选型、产品认证(样品验证、小批量验证)和大批量出货流程,实现技术交流的实时和深度。客户在样品小批量测试合格后选择是否批量进货,粘性较好。

公司客户覆盖国内外主流光模块厂商/通讯设备商,客户粘性高。

公司已实现向客户A1、海信宽带、中际旭创(.SZ)、博创科技(.SZ)、铭普光磁(.SZ)等国际前十大及国内主流光模块厂商批量供货,产品用于客户A、中兴通讯、诺基亚等国内外大型通讯设备商,并最终应用于中国移动、中国联通、中国电信、ATT等国内外知名运营商网络中,已成为国内领先的光芯片供应商。

下游客户对产品通常要进行耗时长久维度丰富的测试。公司目前产品稳定性优异,已经获得诸多行业龙头公司的认可。

1.4业绩水平逐年上升,盈利增长明显

年以来公司收入规模大幅增长。年收入规模大幅增长主要来自5G政策的推动,产业下游对25G激光器芯片系列的需求提升。

年受5G基站建设频段方案调整的影响,25G激光器芯片产品出货量回落,同年受益于光纤接入市场需求的提升,10G激光器芯片系列产品销量大幅增加,年度收入整体保持平稳,归母净利润增速优于收入增速。年1-9月营业收入同比增长25.76%,归母净利润同比增长22.98%,增长趋势有所恢复。

按产品速率类别来看,目前公司的主营业务收入主要来自于2.5G和10G激光器芯片市场。2.5G产品公司具有成本优势,出货量和收入稳定增长。

10G产品收入增长较快,主要受益于运营商千兆网络持续深化,10GPON端口渗透率逐渐提升。受5G移动通信领域市场需求变动影响,25G激光器芯片的应用场景切换为数据中心为主,产品型号和单价均发生变化,带动年后25G系列产品收入出现明显下滑。

从出货量看,公司的10G芯片产品出货量持续快速增长,2.5G芯片和25G芯片产品出货量波动较大。从产品单价来看,公司的2.5G和10G芯片产品价格趋于稳定,同受摩尔定律、行业竞争和公司自身新产品迭代优化产品结构等多方面影响。公司的25G光芯片产品的型号和应用场景变化较多,因此单价下滑较明显。

按产品应用场景来看,公司当前的营业收入主要来自光纤接入市场。从年以来,光纤接入市场的营业收入比例较大,相关收入持续增长。

4G/5G移动通信市场相关收入波动较大,这主要与市场产品需求及结构变动有关,年呈现快速增长,主要由于运营商基站建设规模增加、基站采用以25G光芯片为主的光模块方案、下游厂商加大产品备货等多重因素共同作用,使得下游市场需求大幅增长;年收入下滑主要由于运营商基站招投标频段以MHz和2.1GHz为主,带宽降低,对光芯片的采购方案由25G调整为10G,导致25G光芯片需求大幅下降。

在数据中心市场,公司的核心产品包括25GCWDM4/LWDM4波段DFB激光器芯片,经过多年研发及产品验证,目前已获得客户认可,实现批量出货,带动年数据中心相关收入快速增长,年由于疫情影响采购放缓,收入同比略微下降。

公司盈利能力整体维持较高水平。这主要由于公司持续优化产品结构。产品不断地迭代升级,年,随着10G、25G等高毛利的中高端产品销量大幅增加,整体毛利率/净利率提高。年25G产品价格和销售量的下降对毛利率/净利率带来负面影响,年疫情原因采购节奏的放缓使25G产品销售占比下降,盈利能力也有所下滑。

费用率端,公司近几年持续加强研发投入,规模效率逐渐体现。年公司的管理费用率明显增长与当年股份支付有关,其他各项费用率大幅下降主要受益于规模效应显现。年公司人才储备和咨询服务投入提升,带来整体费用率(剔除股份支付的影响)的上升,四大费用率合计20.4%。年前三季度,公司上市相关费用带来管理费用率提升,同时持续加大研发投入。

公司的研发费用率低于同行,主要得益于公司创立以来形成较多技术储备,同时公司自行试制晶圆的成本远低于外购。此外公司与MACOM、长光华芯的产品结构存在较大差异。

1.5股权结构稳定,管理团队专业

公司股权结构稳定,公司创始人为公司实际控制人之一。公司实控人是公司董事长兼总经理张欣刚,直接持股比例12.58%,并通过欣芯聚源间接持股1.50%,同时与张欣颖、秦卫星、秦燕生作为一致行动人,合计可控制公司的股权比例为28.4%。

其中欣芯聚源为员工持股平台,剩余十大股东有个人投资者,也有机构投资者,其中宁波创泽云和先导光电背景有中际旭创参与,哈勃投资为华为投资控股的全资子公司。产业资本深度参与,有利于公司长期稳定发展。

公司管理层学历水平高,多为专业背景和相关行业背景出身。董事长张欣刚本科毕业于清华大学,南加州大学材料科学博士学历,并从年起多次担任研发总监。公司其他高管均是硕士以上学历,且都有相应的专业技术背景

2光芯片行业壁垒高,国产替代空间广阔

2.1光芯片位于产业链上游,是现代光通信的核心元件

光芯片位于光通信产业链上游,下游主要应用于电信市场和数通市场。光芯片与电芯片、PCB和各类光器件/组件封装成光模块,主要用于设备与光纤之间的光电信号转换,下游应用于电信市场和数通市场。

电信市场主要包括通信运营商的传输网市场和接入网市场,如光纤接入、4G/5G移动通信网络等,数通市场主要面向互联网云厂商等数据中心,主要应用场景是数据中心内部及数据中心间的互联。

激光器芯片和探测器芯片合称为光芯片,光芯片是现代高速通讯网络的核心之一。在光通信系统传输信号过程中,发射端通过激光器芯片进行电光转换,将电信号转换为光信号,经过光纤传输至接收端,接收端再通过探测器芯片进行光电转换,将光信号转换为电信号。光芯片作为实现光电信号转换的基础半导体元件,其性能直接决定了光通信系统的传输效率。

光芯片类型多样,适用于不同工作波长和应用场景。

激光器芯片主要有VCSEL、FP、DFB和EML,探测器芯片主要有PIN和APD。其中,VCSEL和FP主要适用于短距离传输,DFB和EML适用于中长距离传输。

目前,EML激光器芯片大规模商用的最高速率已达到G,DFB和VCSEL激光器芯片大规模商用的最高速率已达到50G。

2.2市场需求:光芯片受益于光模块需求的持续增长,国产替代空间大

光模块作为光芯片的载体,其需求扩张推进光芯片市场规模稳步增长。光芯片在光模块中成本占比最高。光模块产品所需原材料主要包括光器件、电路芯片、PCB以及结构件等,以激光器为主的发射组件和以探测器为主的接收组件占比58%。

根据中国半导体行业协会的数据,光芯片在低端光模块、中端光模块和高端光模块中所占成本比重分别达30%、50%、70%,是光模块的最重要组成部分。随着FTTx接入网、5G和数通市场的快速发展,光模块需求持续扩张,推进光芯片市场规模稳定增长。

年全球光模块市场规模90亿美元,未来五年CAGR预计稳步增长。

根据LightCounting预测,-年光模块行业增长平缓,年后光模块升级加速,尤其年受疫情和新基建政策催化,电信和数通市场需求强劲,全年光模块市场规模为80亿美元,同比增长23%。

预计到年,全球光模块市场将超过亿美元,-年的五年CAGR为14%。

根据LightCounting,以太网光模块在光模块市场规模中位居第一(占比46%),出货量位居第二(占比31%);有线接入网络出货量位居第一(占比43%),市场规模占比7%。

电信侧光模块需求受运营商资本开支影响较大,受益于全球5G建设和传输网的持续扩容升级,全球电信光模块市场预计整体稳健向上增长。

根据LightCounting的数据,年全球电信侧光模块市场(不包括FTTx市场)约21.66亿美元,其中市场前传、(中)回传和核心波分市场需求分别为8.21亿美元、2.61亿美元和10.84亿美元。预计到年,电信侧光模块市场规模将达到33.55亿美元。

电信市场的持续发展,将带动电信侧光芯片应用需求的增加。

千兆光纤网络全面部署,有线接入网光模块需求持续上升。

FTTx光纤接入是全球光模块用量最多的场景之一,全球运营商骨干网和城域网已基本实现光纤化,部分地区接入网已逐渐向全网光纤化演进。

中国光纤接入用户渗透率位居全球首位,日本、韩国也保持较高水平,但美国、法国、德国等光纤接入用户渗透率不足20%。

根据LightCounting的数据,年FTTx全球光模块市场出货量约万只,市场规模为4.73亿美元,预计年全球FTTx光模块市场出货量将达到万只,年均复合增长率为7.92%,市场规模达到6.31亿美元,年均复合增长率为5.93%。

PON(无源光网络技术是实现FTTx的最佳技术方案之一,PON是指OLT(光线路终端,用于数据下传)和ONU(光网络单元,用于数据上传)之间的ODN(光分配网络)全部采用无源设备的光接入网络,是点到多点结构的无源光网络。

PON技术传输容量大,相对成本低,维护简单,有很好的可靠性、稳定性、保密性,已被证明是当前光纤接入中非常经济有效的方式,成为光纤接入技术主流。

10GPON技术支持数据上下传速率对称10Gbps,能够更好地满足各类高速宽带业务应用的接入网络需求。目前我国千兆光纤网络部署加速2.5G以下PON向10GPON、WDMPON技术升级,带动光芯片需求从1.25G/2.5G光芯片向10G光芯片过渡。

根据工信部数据,光纤接入(FTTH/O)端口达到10.25亿个,比上年末净增万个,(在互联网宽带接入端口数中)占比由上年末的94.3%提升至95.7%。截至年底,具备千兆网络服务能力的10GPON端口数达万个,比上年末净增.1万个。

数据中心是全球光模块的主导市场,数据中心的持续建设和上云带动数据中心光模块的持续增长。数据中心的兴起带领数据中心网络结构跟传统三层网络结构向叶脊两层网络架构变动,东西向流量大幅增长,带动光模块数量增长和速率加速升级。

根据SynergyResearch研究显示,到年底,全球在运营的超大规模数据中心将突破个,目前已知的仍有个超大规模数据中心规划,未来三年全球超大规模数据中心数量将突破0个。

根据LightCounting的数据,年全球数据中心光模块市场规模为35.04亿美元,预测至年,将增长至73.33亿美元,年均复合增长率为13.09%。

光芯片是光模块必不可少的组成部分,光芯片的需求主要受光模块市场驱动。更高速率的光芯片壁垒越高,价值量越高,G及以上的高速率光模块,成为光芯片的主要应用市场。

全球光芯片市场规模测算:根据中国半导体协会,假设光模块行业平均毛利率为25%、光模块原材料占总成本80%,光芯片占光模块材料成本的比重约60%,参考LightCounting对光模块市场规模的预测估算,年光芯片全球市场规模约33亿美元,预计年接近56亿美元。

根据CC报告,年度全球光芯片市场规模约20亿美元,这其中约有60%的营收来自于InP激光器市场,包括DFB和EML芯片;25%来自于PIN/APD/MPD接收、监测芯片市场;15%来自于VCSEL激光器芯片市场。

高速率光芯片在全球光芯片市场中占据主导。

高速率光芯片市场的增长速度远高于中低速率光芯片,主要受益于:

1)5G场景中,前传对25G需求量旺盛,中回传将更广泛采用长距离10km-80km的10G、25G、G、G光模块;

2)光纤接入场景中,10G-PON未来向25G/50G-PON升级驱动25G以上高速光芯片用量增加;

3)数据中心场景中,交换机互联速率逐步从G向G、G升级,带动25G及以上速率光芯片需求。

根据Omdia预测,高速率光芯片增速较快,年至年,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(有望在光芯片市场规模中占比达到78%),年均复合增长率将达到21.40%。

中国光芯片市场同步快速增长,约占全球市场的四分之一。

自年来,中国光芯片产业市场稳定增长,随着产品水平和类型的不断升级扩张,光芯片市场在年加速增长,未来增长趋势仍较明显。

根据华经产业研究院预测,预计到年我国光芯片市场规模将达到11.2亿美元,占全球市场约25.8%。根据ICC数据测算,年我国光芯片厂商的销售规模为37.37亿元。

目前源杰科技的产品已在25GDFB芯片实现批量化生产,并持续向更高速率和更高功率芯片突破,其可触达市场也在持续拓展。

根据以上测算,年全球光芯片规模约32.8亿美金,中国光芯片市场规模约6.3亿美金,源杰科技年2.32亿元,约占全球市场份额为1%,占国内市场份额为6%,仍有较大份额提升空间。

2.3格局分化:中低速率竞争激烈,高速率市场亟待国产替代

国产光模块厂商崛起,加速光芯片国产替代。根据LightCounting的统计,年我国厂商中已有中际旭创、华为、海信宽带、光迅科技、新易盛、华工正源进入全球前十大光模块厂商,光通信产业链逐渐向国内转移。

同时,光芯片作为光模块中成本占比最高、利润率最高的环节,是光模块降本的主要驱动力来源,国产化替代加速将对我国光通信产业链具有重要意义。

中低速率(10G及以下)光芯片市场已基本实现国产替代。

1)我国2.5G光芯片市场几乎实现国产化替代,国产供应占全球市场比例达90%以上。其中,PON数据下传光模块使用的2.5GnmDFB激光器芯片国内可以批量出货的厂商较少,源杰科技在其中占80%的市场份额。

2)10G光芯片核心技术基本掌握,大部分光芯片企业能够规模量产10G及以下中低速率激光器芯片,国内与海外差距在不断缩小。

其中,源杰科技在10G光芯片市场中排名全球第一,国产企业占有全球10G光芯片比率约60%。但不同类型光芯片的国产化情况存在一定差异,部分10G光芯片产品,如10GVCSEL/EML激光芯片性能要求较高、难度较大,国产化率不到40%。

高速率激光器芯片市场由海外厂商占据主导,国产替代需求迫切,以源杰科技为代表的公司实现国产突破。

由于海外企业发展较早,电子技术积累较深厚,且欧美日等发达国家陆续将光子集成产业列入国家发展战略规划,海外光芯片公司具有较完备的光通信产业链覆盖能力。

目前,海外主流速率已经达到25GBaud,高端芯片如56GBaud和GPAM4应用只有海外少数厂商如Lumentum、Broad

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