光芯片行业深度研究：光电子产业国产化的下一站

光芯片行业深度研究：光电子产业国产化的下一站光芯片：光电子领域核心器件，国产替代正当时光电子产业明珠，下游应用广泛光芯片是光电子领域核心元器件。光电子器件（国内简称光芯片）是全球半导体行业的一个重要细分赛道，随着光电半导体产业的蓬勃发展，光芯片作为产业链上游核心元器件，目前已经广泛应用于通信、工业、消费等众多领域。根据Gartner分类，光电子器件包括CCD、CIS、LED、光子探测器、光耦合器、激光芯片等品类。光芯片作为光电子产业核心元器件，按照是否发生光电信号转化，可分为有源光芯片、无源光芯片两类，有源光芯片可进一步细分为发射芯片与接收芯片；无源光芯片主要包括光开关芯片、光分束器芯片等。本篇报告中我们重点讨论激光芯片、光子探测芯片等有源光芯片的产业发展趋势、市场空间以及国产化机遇。全球光电子器件市场规模持续增长，2025年市场规模有望突破560亿美元。光芯片涵盖工业用高功率激光芯片、通信用高速率激光芯片、手机人脸识别用VCSEL等成熟应用，以及车用激光雷达和硅光芯片等未来有望实现爆发性增长的新领域。我们认为在通信、工业等领域的应用深化，以及在车载激光雷达等新兴领域的拓展，光芯片市场规模有望持续增长。根据Gartner数据，2021年全球光芯片（含CCD、CIS、LED、光子探测器、光耦合器、激光芯片等）市场规模达414亿美元，预计2025年市场规模有望达561亿美元，对应期间CAGR=9%。光芯片细分品类多，行业覆盖领域广。除上文中的按照有源/无源分类，光芯片还可以按照材料体系及制造工艺的不同，分为InP、GaAs、硅基和薄膜铌酸锂四类，其中InP衬底主要包括直接调制DFB/电吸收调制EML芯片、探测器PIN/APD芯片、放大器芯片、调制器芯片等，GaAs衬底包括高功率激光芯片、VCSEL芯片等，硅基衬底包括PLC、AWG、调制器、光开关芯片等，LiNbO3包括调制器芯片等。光芯片目前已广泛应用于通信、工业、消费、照明等领域，下游市场不断拓展。例如在光通信领域，光芯片是光模块光发射组件、光接收组件的核心元器件，分别实现了电信号向光信号、光信号向电信号的转化，决定着光模块的传输速率；工业领域中，光芯片同热沉、光束整形器件等组成了光纤激光器、固体激光器的泵浦源，为激光器内的工作介质实现粒子数反转提供能源来源；消费领域中，光芯片已广泛用于3D传感（手机、汽车）等场景，以车载激光雷达为例，光芯片是发射端、接收端核心元件，决定着激光雷达的探测距离、分辨率等多个关键性能；照明领域方面，具体产品形态主要为LED等。进口替代星辰大海，国产化渐次突破光模块、激光器、激光雷达等中下游环节国产化顺利，带动上游光芯片国产替代进程光模块、光纤激光器、激光雷达等产业链中下游环节国产化进展顺利。目前我国光模块、光纤激光器、激光雷达等下游细分领域已具备较强竞争实力，推动相关领域国产化进展持续迈进。光模块方面，根据Lightcounting于2022年5月发布的统计数据，2021年全球前十大光模块厂商，中国厂商占据六席，分别为旭创（与II-VI并列第一）、华为海思（第三）、海信宽带（第五）、光迅科技（第六）、华工正源（第八）及新易盛（第九）；相比于2010年全球前十大厂商主要为海外厂商，国内仅WTD（武汉电信器件有限公司，2012年与光迅科技合并）一家公司入围，体现出十年以来国产光模块厂商竞争实力及市场地位的快速提升；光纤激光器方面，根据由中国科学院武汉文献情报中心牵头编写的《2022中国激光产业发展报告》，国内市场前三大光纤激光器厂商中，IPG市场份额由2018年的49.0%下降至2021年的28.1%，而锐科激光、创鑫激光市场份额由2018年的17.3%/8.9%分别上升至2021年的27.3%/18.3%，此外杰普特、飞博激光、GW光惠、大族光子、热刺激光、凯普林等国产品牌市场份额也进入前列，国产替代步伐持续迈进；激光雷达方面，国内完善的汽车上游零部件/光通信产业链为激光雷达产业快速发展奠定基础。根据Yole发布的《2021年汽车与工业领域激光雷达应用报告》，截至2021年9月，在全球公开的29个设计中标（designwin）中，中国厂商共有7项激光雷达设计方案，其中速腾聚创、览沃科技、华为和禾赛科技分别为3/2/1/1项，合计占全球方案总数的23%，是全球激光雷达市场重要参与者。光芯片部分细分市场已处于国产化加速渗透阶段在中下游的激光器及相关设备国产化进展持续推进背景下，光芯片作为上游核心元器件是我国光电子领域国产化下一阶段亟需突破的重点环节。从国产化进展来看，当前我国高功率激光芯片、部分高速率激光芯片（10G、25G等）等已处于国产化加速突破阶段；而光探测芯片、25G以上高速率激光芯片仍处于进口替代早期阶段，未来国产化提升空间广阔。制造工艺壁垒高，头部厂商多采用IDM生产模式光芯片工艺流程主要包括芯片设计、外延生长、晶圆制造等环节，头部厂商多采用IDM生产模式。相比于大规模集成电路已形成高度的产业链分工，光芯片行业尚未形成成熟的设计-代工-封测产业链。海外头部光芯片厂商如II-IV、Lumentum等多采用IDM（IntegratedDeviceManufacture，垂直整合制造）模式，主要系光电子器件遵循特色工艺，相比以线宽为基准的逻辑工艺，特色工艺的竞争能力更加综合，包括工艺、产品、服务、平台等多个维度。光芯片技术门槛高、产品线难以标准化，厂商采用IDM模式可以拥有单独生产光芯片的能力，实现生产环节协同优化，满足客户多样化需求。IDM厂商具有较强的横向产品扩张能力。各类有源、无源芯片核心工艺均包括外延生长、光刻、刻蚀、镀膜等环节，根据长光华芯《4月28日投资者关系活动记录表》，三五族化合物半导体的光电子芯片领域中约70%的设备和工艺具备互通性，因此IDM模式下公司更容易依托自身工艺平台进行产品的横向拓展。以长光华芯为例，公司依托在高功率半导体激光芯片的研发、技术及产业化的“支点”优势，横向扩展至VCSEL芯片及光通信芯片等领域，提升公司综合服务能力。光芯片上游材料、设备：国产化替代全面推进，设备基本实现自主可控。光芯片产业链上游为材料及生产设备。材料方面主要为三五族化合物半导体衬底，国内科研机构、企业等积极推进衬底国产化替代；设备方面主要包括MOCVD设备、光刻机、刻蚀机、溅射镀膜机等，与数字IC先进制程相比，光芯片并不依赖最先进半导体工艺制程的设备，目前已基本可实现国产化自主可控。他山之石——II-VI、Lumentum启示录：精耕细作，横向扩张II-VI、Lumentum等厂商市场布局全面，通信、工业、消费、国防等全面布局。根据我们的梳理，II-VI、Lumentum等海外领先的光芯片/光器件厂商布局的市场领域较为全面，其中Lumentum公司2021财年营收为17.4亿美元，同比增长3.8%；业务结构方面，电信&数通产品、工业&消费产品、激光器产品营收占比分别为61%、32%、7%。II-VI公司方面，2021财年营收为31.1亿美元，同比增长30.5%；业务结构方面，总体可分为光子解决方案和化合物半导体两大板块，其中化合物半导体业务所切入的下游领域中，消费电子市场、工业市场营收贡献均约为26%，其次分别为国防（19%）、通信（13%）、其他（包含医疗、汽车电子等，约占17%）。可以看到海外光芯片/光器件厂商所切入的下游市场中，通信、工业、消费、国防等领域均实现了较为全面的布局。国内光芯片厂商市场布局相对单一，未来发展有望对标海外厂商，横向拓展空间广。国内厂商方面，以长光华芯为例，除营收体量尚小的VCSEL业务以外，1H21公司所布局的下游市场包括：工业（营收占比77%）、科研及国防（21%）、医美（1%），可以看出公司目前下游市场尚以工业/国防等高功率应用场景为主。我们认为未来国内高功率激光芯片领先厂商有望对标II-VI、Lumentum等海外厂商，业务布局横向扩展至光通信、消费等领域，一方面由于通信等下游市场需求广阔（根据LaserFocusWorld，2020年全球激光器下游市场中，通信与光存储市场占比24.35%，为激光器应用第二大市场），光芯片厂商可通过横向拓展打开成长天花板；另一方面，光通信、VCSEL等芯片制造工艺与高功率半导体激光芯片工艺复用程度较高，厂商基于自身技术积累有望顺利切入。海外公司业绩&股价复盘：II-VIII-VI公司成立于1971年，于1987年登陆纳斯达克上市。II-VI公司发展初期业务聚焦于碲化镉等II-VI族化学元素相关材料，用于二氧化碳激光器中的核心光学元器件等。步入20世纪90年代后，II-VI开始尝试通过外延并购的方式实现业务领域的扩张，早期具有里程碑意义的收购包括2000年II-VI收购LaserPowerOptics公司，强化了自身在红外光学领域的竞争地位；以及2010年收购高意（Photop），该收购开启了II-VI公司进军光通信市场的帷幕。近年来II-VI公司的重要收购包括2018年收购全球光通信领域头部公司Finisar，以及2022年收购全球激光器及激光设备领先企业Coherent等。下文中我们重点对2010年后（即收购高意后）II-VI公司发展历程进行复盘，分析各阶段其业绩变化背后的驱动因素及股价表现。2010年1月~2011年5月：期间股价最大涨幅达131%，主要系期间公司业绩取得较快成长的驱动。公司营收由FY2010（截至2010年6月30日的前12个月）的3.45亿美元增长至FY2011的5.03亿美元，同比增速为46%，公司的多业务部门营收均实现较快增长；

净利润由FY2010的0.39亿美元增长至FY2011的0.83亿美元，同比增速为114%，净利润的增长一方面系公司营收规模的提升，另一方面系合并Photop提高了公司利润率水平。2011年5月~2014年10月：期间股价最大跌幅达60%，主要系期间公司业绩承压。公司营收由FY2012的5.03亿美元增长至FY2014的6.83亿美元，对应期间CAGR为13.05%，增长主要系公司并购LaserEnterprise、NetworkSolutions等带来的增长及光子学业务受益于全球通信市场需求扩张等因素的拉动；净利润由FY2012的0.60亿美元持续下滑至FY2014的0.38亿美元，主要系光伏市场及中国冶金市场需求疲软使硒、碲价格下跌，导致公司毛利率下降，公司毛利率由FY2011年的41.2%下降至FY2014的33.2%；另一方面并购带来的交易费用也导致业绩承压。为了减缓硒、碲价格持续下跌对公司造成净利润持续下滑的影响，公司于FY2013停止碲的产线以及对硒进行减产，并且通过收购LaserEnterprise和NetworkSolutions等公司，以进一步切入光通信赛道。2014年10月~2018年1月：期间股价最大涨幅达375%，主要系期间公司业绩复苏，且在此阶段公司增长动能实现向光通信业务的转变。公司营收由FY2015的7.42亿美元增长至FY2018的11.59亿美元，对应期间CAGR为16.02%，其中FY2015营收的增长主要系激光解决方案业务（工业市场）的增长的驱动，而自FY2016起激光解决方案业务出现放缓，光子学业务快速成长受益于中国宽带网络建设、全球数据中心市场需求扩张等因素，II-VI公司的增长动能实现由工业市场向光通信市场的切换；公司净利润由FY2015的0.66亿美元增长至FY2018的0.88亿美元，对应期间CAGR为10.06%，净利润的增长一方面系公司营收的提升，另一方面在并购业务产生的协调效应下产品组合利润率提升等因素推动下，公司毛利率由FY2015年的36.6%提升至FY2018的39.9%。018年1月~2020年3月：期间股价最大跌幅达49%，市场主要担忧：1）公司通信领域业务增长放缓；2）中美贸易摩擦背景下，公司在中国市场业务或受阻；3）公司VCSEL业务发展不及预期。期间公司营收由FY2018的11.59亿美元增长至FY2020的23.58亿美元，对应期间CAGR为42.65%，增长主要系收购Finisar带来营收的增长。FY2018～FY2020净利润分别为0.88/1.08/-0.67亿美元，FY2020年净利润为负主要系受收购Finisar产生的收购费用所影响，毛利率也因此降低，由FY2018年的39.9%降低至FY2020的34.4%。公司业绩该阶段进入调整期，期间通过收购Finisar以强化在光通信领域竞争实力。2020年3月~2021年2月：期间股价最大涨幅达344%，公司营收由FY2020的23.58亿美元增长至FY2021的31.06亿美元，同比增速达31.72%，增长主要系化合物半导体业务中3D传感业务快速增长以及光子解决方案业务受益于Finiasr并表等因素影响，公司在通信、消费电子、生命科学等终端市场的收入大幅度增长，通信市场光通信产品收入增长30%，3D传感产品的强烈需求推动消费电子产品收入增长119%，生命科学市场收入增长65%；

FY2021净利润达2.98亿美元，同比扭亏为盈，一方面系公司营收的提升，另一方面是上年因收购Finisar增加了大量的收购费用而导致毛利率水平较低，该年度毛利率显著回升，公司毛利率由FY2020年的34.4%回升至39.2%。2021年2月至今：期间股价最大跌幅达53%，主要系供应链影响拖累公司业绩。根据FY3Q22财报显示，公司营收由FY2021M9的22.98亿美元增长至FY2022M9的24.30亿美元，同比增速达6%，增速较为平缓，增速平缓主要系受疫情及供应链影响，公司表示因供应链短缺对FY3Q22营收的负面影响达0.65亿美元，预计下一季度供应链带来的负面影响将提升至1亿美元；FY2022M9净利润实现小幅度下降主要系公司研发费用及合并所耗费的交易费用的上升。高功率激光芯片：国内头部厂商技术突破，国产替代加速高功率半导体激光芯片作为光纤/固体激光器泵浦源的核心能量来源，是决定激光器性能及成本的核心元器件。展望行业未来发展趋势，我们判断：

1）随着激光器行业降本的持续推进，以及激光焊接、清洗、熔覆等新兴需求的涌现，我们认为激光器行业渗透率提升空间依旧广阔，有望带动上游半导体激光芯片市场规模持续增长。我们测算国内激光芯片（除光通信）市场规模有望由2021年的9亿元增长至2023年的17亿元，对应2021～2023年CAGR为33.3%；

2）在下游激光器厂商降本诉求推动下，激光芯片向更高功率快速迭代，或带动行业门槛持续提升，头部厂商盈利能力预计维持高位；

3）在光纤激光器行业国产替代持续推进，以及供应链安全诉求背景下，预计将进一步拉动国产激光芯片需求。随着长光华芯等高功率激光芯片领域头部国产厂商技术的持续突破，技术实力已达到全球领先水平；客户方面，长光华芯等公司已切入锐科激光、创鑫激光等头部光纤激光器厂商，推动对Osram、II-VI、Lumentum等海外厂商进口替代的步伐。未来随着国产更高功率产品的导入以及新建产能的落地，有望加速国产份额提升，我们预计国产厂商份额有望由2020年的21%提升至2025年的80%。高功率半导体激光芯片是决定激光器性能的核心元件高功率半导体激光芯片：激光器泵浦源核心上游。高功率半导体激光器芯片可用于制造光纤激光器和固体激光器泵浦源，其工作原理是通过对激光工作物质的激励和抽运激活粒子到高能级，从而实现粒子数反转。半导体激光泵浦源主要由COS芯片（激光芯片、热沉等）、壳体及其他材料组成，根据《激光制造商情》（2020年08月刊130期），泵浦源成本可占光纤激光器总成本比例的50%以上。技术发展：持续向更高功率快速迭代，行业门槛抬升光纤激光器厂商降本诉求推动下，高功率半导体激光芯片输出功率持续提升。伴随光纤激光器的国产替代加速与激烈市场竞争，激光器价格呈逐年下降趋势。根据《2020中国激光产业发展报告》，以6kw激光器为例，2017年国产及进口的平均价格分别为75~120、120~180万元，而2019年国产及进口的平均价格分别下降至30~40、55~65万元。通过提高单管芯片功率，可以显著减少芯片及配套器件的使用，降低泵源用的光学材料成本和结构成本。根据创鑫激光招股书，2017年创鑫突破12W单管芯片泵源，使声光调Q脉冲光纤激光器自制泵源单位成本同比下降42.43%，2018年公司研发18W芯片泵源，进一步使泵源单位成本同比下降12.50%。激光芯片厂商通过持续提升产品输出功率巩固竞争实力。以国产高功率半导体激光芯片厂商长光华芯产品发展历程来看，长光华芯成立于2012年，成立之初研发出13W以上高亮度单管芯片；2019年推出15W单管芯片，2020年推出18W、25W单管芯片，2021年实现30W单管芯片量产，产品向更高功率段持续快速迭代。市场空间：2023年国内激光芯片（除光通信）市场规模有望达17亿元我们测算至2023年，国内激光芯片（除光通信）市场规模有望由2021年的8.9亿元增长至17.3亿元，对应期间CAGR为33.3%。我们基于如下假设：1)根据《2021中国激光产业发展报告》，2020年国内光纤激光器出货量（工业用）为56000台，其中1-3kW、3-6kW、6-10kW及10kW以上功率激光器出货量分别为38000/14000/2400/1600台。我们认为1-3kW光纤激光器有望受手持激光焊接市场需求推动而实现快速增长，6kW以上光纤激光器市场规模主要随高功率市场激光器需求持续增长，假设2021～2023年1-3kW同比增速分别为90%/70%/60%，3-6kW同比增速分别为95%/70%/60%，6-10kW同比增速分别为100%/95%/85%，10kW以上同比增速分别为120%/105%/100%，则我们预计2021～2023年国内光纤激光器出货功率同比增速分别为96%/77%/69%。2)根据长光华芯招股书，截至2021年底公司单管芯片电光转换效率达60%~65%，产品技术水平与国外先进水平同步，我们保守估计2021～2023年国内光纤激光器电光转换效率保持60%不变。根据创鑫激光招股书，公司合束器产品耦合输出总体合束效率超过98%，耦合效率达国内先进水平，我们假设激光芯片耦合输出效率2021～2023年保持稳定，维持在98%；3)激光芯片单瓦价格方面，根据长光华芯招股书，公司2020年及1H21单管芯片单价分别为18.95/14.1元，单管芯片平均功率分别为15W/18W，即2020/2021年单瓦价格分别为1.26/0.78元（2021年以1H21价格为代表），对应的2021年同比降幅为38%。未来来看，我们认为中游激光器厂商基于降本角度的考虑，以及在高功率半导体激光芯片规模化量产、技术突破下单瓦价格预计保持下降趋势；降幅方面，我们认为经历近年国内激光芯片价格的快速下行，以及随着激光芯片向更高功率发展背景下，行业出货结构或向更高价值量产品倾斜，我们预计2022～2023年激光芯片单瓦价格降幅或较2021年趋缓，假设分别同比下降20%/15%；4)根据LaserFocusWorld数据，2020年工业用激光器占比、非工业用激光器占比（除光通信）分别为39%、36%。工业用激光器方面，我们认为行业市场规模有望在激光焊接、激光清洗等新兴应用快速发展下保持稳健增长，预计2021～2023年国内工业用激光器占比分别为40%/41%/42%。非工业用激光器方面，我们假设2021～2023年占比保持稳定，分别为37%/36%/35%；基于以上假设，我们测算2021～2023年国内激光芯片（除光通信）市场规模分别为8.9/12.3/17.3亿元，对应期间CAGR为33.3%。竞争格局：海外起步早，国产厂商逐渐赶超，长光华芯系国内厂商份额第一2020年国产高功率激光芯片份额占比超20%。高功率半导体激光芯片方面，美国和欧洲起步较早，技术上具备领先优势，传统国际巨头包括II-VI、Lumentum、amsOsram、IPG等（其中IPG主要为自用）；国内半导体激光芯片行业随着技术的不断突破，处于快速发展期，主要厂商包括长光华芯、武汉锐晶、度亘激光、华光光电、深圳瑞波等。根据长光华芯招股书测算，2020年长光华芯、武汉锐晶占国内高功率半导体激光芯片市场份额分别达13.4%/7.4%，国产率近21%。我们认为未来在长光华芯、武汉锐晶等公司持续开拓下，半导体激光芯片国产化进程有望持续迈进。高速率激光芯片：低端市场国产化成熟；中高端市场渐次突破高速率激光芯片作为光模块发射端核心元器件，很大程度上决定了光模块的传输速率。展望高速率激光芯片行业未来，我们判断：1）行业出货结构向25G及以上速率芯片进一步倾斜。在数通以及电信市场需求的拉动下，我们测算全球高速率激光芯片市场规模将由2021年的11亿美元提升至2025年的19亿美元，对应期间CAGR为14%；其中25G及以上速率芯片市场规模预计由2021年的8亿美元提升至2025年的17亿美元，对应期间CAGR为20%，出货金额的占比有望由2021年的73%提升至2025年的90%，有望实现超越行业的增长，我们认为驱动因素主要系全球移动通信、数据中心等领域通信系统向更快传输速率升级背景下，更高速率的激光芯片需求有望快速释放。2）2.5G、10G芯片部分市场已实现进口替代，未来国产厂商有望突破25G核心市场。2.5G及以下光芯片方面，我国已基本实现国产化；在10G芯片方面，源杰科技等国产厂商已在部分细分市场取得领先的份额，但部分较高技术门槛市场仍依赖进口。25G及以上市场为我国国产化薄弱环节，根据ICC统计，25G光芯片的国产化率约20%，但25G以上光芯片的国产化率仍较低约5%。我国厂商在应用于5G基站前传光模块的25GDFB激光器芯片有所突破，数据中心市场光模块企业开始逐步使用国产厂商的25GDFB激光器芯片。高速率激光芯片：光通信系统核心上游元器件高速率激光芯片：光通信系统发射端核心上游元器件，为系统带宽的决定因素之一。根据源杰科技招股书，光通信系统中的光芯片包括激光器芯片与探测器芯片，在光通信的产业链中，光芯片可以进一步组装加工成光电子器件，再集成到光通信设备的收发模块实现广泛应用。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，接收端通过探测器芯片进行光电转换，将光信号转换为电信号。本章中我们重点讨论发射端中的高速率激光芯片，作为实现电信号转换为光信号的核心上游元件，高速率激光芯片是决定信息传输速度和网络可靠性的关键元件之一。行业未来有望向更高调制速率发展。调制速率是衡量高速率激光芯片性能的核心指标之一，其指的是信号被调制以后在单位时间内的变化，即单位时间内载波参数变化的次数，它是对符号传输速率的一种度量。光芯片的调制速率较大程度上决定了光模块向高速率演进的速度。按照调制速率的不同，高速率激光芯片可分为2.5G、10G、25G及以上各速率光芯片，光芯片调制速率越高，对应的光模块单位时间传输信号量越大。随着更高速率光模块的持续发展，预计将带动更高速率激光芯片需求的释放。定量测算：2025年全球高速率激光芯片市场规模有望突破19.37亿美元我们基于源杰科技于2022年5月7日发布的第一轮审核问询函回复中的测算，得到2021年全球高速率激光芯片市场规模为11.38亿美元，预计至2025年将增长至19.37亿美元，对应2022~2025年CAGR为14.22%。具体假设如下：根据LightCounting数据：

5)2021年全球2.5G及以下光模块市场规模约5.58亿美元，其中数据中心市场/接入网市场（包含光纤接入和4G/5G移动通信网络）分别约1.24/4.34亿美元；10G光模块市场规模约14.40亿美元，其中数据中心市场/接入网市场分别约6.00/8.41亿美元；

25G及以上速率光模块市场规模约67.22亿美元，其中数据中心市场/接入网市场分别约41.71/25.51亿美元。6)预测至2025年，全球2.5G及以下光模块市场规模约0.46亿美元，其中数据中心市场/接入网市场分别约0.41/0.05亿美元；10G光模块市场规模约11.90亿美元，其中数据中心市场/接入网市场分别约2.66/9.24亿美元；25G及以上速率光模块市场规模约140.11亿美元，其中数据中心市场/接入网市场分别约86.03/54.08亿美元。根据源杰科技回复意见中的数据：

7)2.5G光芯片、10G光芯片、25G及以上光芯片对应的光模块毛利率分别为25%、25%和30%；

8)直接材料占光模块成本比例为80%；

9)光芯片（含发射芯片+探测芯片）及组件占数据中心光模块材料比例为50%，光芯片

（含发射芯片+探测芯片）及组件占接入网光模块材料比例为85%；

10)光芯片（含发射芯片+探测芯片）占光芯片及组件材料比例为70%。竞争格局：部分2.5G/10G市场已实现国产化，25G市场进口替代空间广阔部分2.5G/10G市场已实现国产化，25G市场进口替代空间广阔。海外光通信企业凭借先发优势积累核心技术及生产经验，逐步实现产业闭环建立起较高的行业壁垒。国内方面，近年来伴随相关产业政策的扶持以及企业加大创新投入，逐渐涌现出源杰科技、云岭光电、武汉敏芯等一批优秀光芯片国产企业。当前2.5G/10G激光芯片已实现国产化突破，25G及以上高速率光芯片国产化率仍多依赖进口，未来伴随国产厂商技术的进一步提升，对高速率光芯片的进口替代有望持续推进。2.5G及以下产品已实现国产化。2.5G及以下速率光芯片方面，我国光芯片企业已基本掌握核心技术，2.5G光芯片市场已基本实现国产化。根据ICC统计，2021年全球2.5G及以下DFB/FP激光器芯片市场中，国产厂商占比较高，其中，占比超过10%的较为领先的厂商包括武汉敏芯（份额为17%）、中科光芯（份额为17%）、光隆科技（份额为13%）、光安伦（份额为11%）。25G及以上速率产品进口替代空间广阔。25G及以上光芯片包括25G、50G、100G激光器及探测器芯片。随着5G建设推进，我国光芯片厂商在应用于5G基站前传光模块的25GDFB激光器芯片有所突破，数据中心市场光模块企业开始逐步使用国产厂商的25GDFB激光器芯片，根据ICC统计，25G光芯片的国产化率约20%，但25G以上光芯片的国产化率仅为5%。光探测芯片：光通信较成熟，SPAD/SiPM国产化有望从1到N车载激光雷达有望为光探测芯片行业带来新的发展机遇。目前光探测芯片已广泛应用于手机、光通信、智能家电（扫地机器人等）等场景，随着车载激光雷达产业的快速发展，我们认为光探测芯片作为激光雷达接收端核心元器件，有望迎来新的发展机遇。从技术方案来看，SPAD/SiPM相比APD具有更强的探测灵敏度（倍增能力），同时SiPM为阵列形式更易于与阵列光源相匹配，且更易集成CMOS工艺降低成本，故SPAD/SiPM有望是激光雷达接收端芯片的未来之选。衬底材料方面，出于成本优势及技术成熟度考量，硅基材料在目前及未来一段时间内引领市场。光探测芯片：探测器核心元件，实现光信号转换为电信号光电探测器主要实现光信号向电信号转换，光探测芯片是其中核心。光电探测器能够检测光信号并完成光信号向电信号的转换，具体而言，光通信系统传输信号时，发射端通过激光器芯片进行电光转换，经过光纤传输至接收端，接收端通过探测器芯片进行光电转换，将光信号转换为电信号。光探测芯片是光电探测器内部的核心元器件，因器件结构的不同，使得由其构成的探测器在应用领域上有所区别。光电探测器广泛应用于军用与民用领域，我们重点关注光通信和激光雷达应用。光电探测器在军用以及民用领域均有广泛用途，可以应用在光通信、自动驾驶（激光雷达）、消费电子、医疗器械、物联网、检验检测、安防等领域。本篇报告中我们主要讨论其在光通信和车载激光雷达等民用领域中的应用。根据2022年维科网及前瞻产业研究数据，光器件在光模块中成本占比73%，而在光器件中，光接收次模块ROSA（以探测芯片为主）成本占比32%。根据2022年Icbank半导体行业观察数据，光探测芯片在激光雷达的成本中占20%~30%。技术发展：APD向SPAD发展；材料以硅基为主以器件结构方案分类：APD主导现行应用，激光雷达未来趋于SPAD光探测芯片可分为PIN、APD、SPAD、SiPM四类。依据器件结构方案可以将光探测芯片分为PIN-PD光电二极管、APD雪崩二极管、SPAD单光子雪崩二极管以及SiPM（或称MPPC，滨松根据其原理命名）硅光电倍增管等。PIN、APD工作在线性模式下，偏置电压低于雪崩电压，对入射光电子起到线性放大作用，增益能力较低；SPAD、SiPM（SPAD的一种阵列衍生）工作在盖革模式下，该模式偏置电压高于雪崩电压，增益能力高，单个光子吸收即可使探测器输出电流达到饱和。1）光通信领域：APD较PIN应用更广泛，SPAD不适用。主流方案是APD与PIN，APD使用更广泛。PIN方案只能实现光电转换功能，没有倍增能力，输出光电流较弱，因此对环境要求高，仅适用于低灵敏度、中短距离的场景。APD除了可以实现光电转换功能外，还具有一定的倍增能力，以及更高的灵敏度、更好的环境适配性等，作为代价APD在成本上比PIN更高。对于多数场景来说是比PIN更可靠的方案，因为广泛应用于光通信领域。2）激光雷达领域：APD是现行成熟方案，SPAD/SiPM是未来发展趋势。APD目前应用最广泛，而SPAD和SiPM是未来之选。对于激光雷达领域，APD也是目前应用最广泛的探测芯片方案，因其具备10-100倍的增益能力，能在低光强环境下完成有效探测。激光雷达未来会更倾向于SPAD/SiPM（SiPM本质上是SPAD的阵列形式），原因是：

SPAD/SiPM相对APD具备两大优势：1）SPAD/SiPM是工作在盖革模式下的雪崩二极管，理论上的增益能力是APD的100万倍以上，可在更低的光强环境下完成探测任务；2）SiPM是多个SPAD的阵列形式，与未来的阵列式光源契合，并可获得更高的可探测范围，也更易集成CMOS工艺。国外知名激光雷达厂商Ouster、ibe