2022年炬光科技研究报告

2022年炬光科技研究报告一、炬光科技：“产生光子+调控光子”为基，布局激光雷达、家用医美、泛半导体制程三大应用1.1公司概况：全球领先的光子应用大师“产生光子+调控光子”为基，布局激光雷达、家用医美、泛半导体制程三大应用。炬光科技成立于2007年9月，由刘兴胜博士带领留学人员发起创立。公司起步于“产生光子”的高功率半导体激光器，2017年并购LIMO后拥有“调控光子”的技术能力，目前已形成Focuslight和LIMO两大品牌。公司依靠核心底层技术——“产生光子”+“调控光子”，纵向拓展激光行业中游的光子应用模块和系统“提供解决方案”，涵盖三大高成长应用领域：激光雷达、家用医美、泛半导体制程，打开长期成长空间。公司实控人、最终受益人为刘兴胜博士，截至22H1，持有公司股份13.29%。刘兴胜已与王东辉、西安宁炬、宋涛、李小宁、延绥斌、侯栋、田野、西安辰吉签署《一致行动人协议》，是公司实际控制人。刘兴胜博士此前曾任职于美国康宁公司、相干公司、nLight，2007年9月带领留学人员回国创立炬光科技，现任公司董事长、总经理。1.2主营业务：由上游元器件走向中游应用，打开数倍成长空间由上游元器件走向中游应用，打开数倍成长空间。公司主营业务包括半导体激光元器件和原材料、激光光学元器件、激光雷达和光学系统业务，下游涵盖先进制造、医疗健康、科学研究、汽车应用（激光雷达）及消费电子五大行业。21年各项业务收入分别为1.99、2.10、0.52、0.12亿元，占比41.8%、44.1%、10.9%、2.5%。1）“产生光子”的半导体激光元器件和原材料：主要包括有源器件、光纤耦合模块及无源器件、专业医美应用元器件及先进材料；2）“调控光子”的激光光学元器件：主要包括光束准直转换系列（单（非）球面柱面透镜、光束转换器、光束准直器、光纤耦合器）、光场匀化器、光束扩散器、微光学晶圆；3）中游汽车应用：包括激光雷达面光源发射模组、激光雷达线光源发射模组、激光雷达光学元组件；4）中游泛半导体制程模块与系统：包括应用于集成电路的激光退火系统，应用于新型显示等多种先进制造应用场景的可变光斑激光系统，以及应用于显示面板领域的固体激光剥离线光斑光学系统和固体激光退火线光斑光学系统等。1.3历史复盘：业务迎发展拐点，利润加速释放持续投资和拓展高潜力新兴业务并不断取得积极发展，各项业务迎发展拐点，营收快速增长。2022H1公司实现营业收入2.64亿元，同比21.1%。1）半导体激光领域：2020年开始公司预制金锡薄膜陶瓷热沉产品开始获得国内外光纤激光器厂商批量订单，成为半导体激光业务未来新增长点。2）激光光学领域：光束准直转换系列产品国内市占率快速提升；受益于半导体设备高景气，光场匀化器需求显著增加。3）激光雷达：2022年是激光雷达量产元年，激光雷达业务放量增长。2019年，公司与德国大陆集团签订约4亿元框架协议，2020年开始量产批量供货，主要供面光源发射模组；2021年，公司与B公司签订《车用激光器领域框架合作协议》，主要供应线光源发射模组，预计今年下半年开始批量供货。激光雷达业务是公司未来主要增长点。4）家用医美：公司与英国Cyden签订超8亿元框架性合同，有望于23年开始量产供货；5）泛半导体制程：在平板显示激光剥离、激光退火系统：公司为韩国LG电子、韩国APS、韩国DE&T等国际知名半导体和平板显示设备制造商提供固体激光剥离（LL0）紫外线光斑系统，取得初步市场份额；固体激光退火（SLA）紫外线光斑已于2020年交付第一台样机，有望打破相干公司准分子激光退火过去十几年来在该领域的全球优势地位。在半导体激光电路晶圆退火：公司为上海微电子、华卓精科、韩国DIT等集成电路芯片设备集成商及芯片制造商提供半导体激光退火系统和核心元器件，2020年进入台积电供应链。半导体集成电路检测：公司的激光光学元器件产品在半导体集成电路制程和检测设备中得到应用，客户包括N公司、美国科磊半导体和美国Zygo公司等。随着公司各项业务规模效应不断显现，期间费用率快速降低，由2019年的54.61%降低至2022H1的28.33%，净利润加速释放。2022H1公司实现归母净利润0.69亿元，同比107.5%。1.4底层能力：“产生光子”+“调控光子”1.4.1“产生光子”：聚焦高功率半导体激光元器件“产生光子”——聚焦高功率半导体激光核心元器件。“产生光子”方面，公司聚焦于高功率半导体激光元器件并促成其直接应用，并为固体激光器提供泵浦源、为光纤激光器提供预制金锡材料等核心元器件。半导体激光元器件的技术水平、性能和可靠性指标会直接影响中下游激光应用设备的质量和性能。公司核心技术能力包括共晶键合技术、热管理技术、界面材料与表面工程、热应力控制技术、测试分析诊断技术。1.4.2“调控光子”：专注于微光学整形元器件“调控光子”——专注于微光学整形元器件。2017年，公司通过并购德国LIMO后拥有“调控光子”的技术能力。子公司LIMO在全球微光学领域技术领先，2018年UV-L750线光斑系统获得国际光学工程学会颁发的PrismAwards棱镜奖。公司专注于微光学整形元器件，在精益化折射光学元器件制造能力的同时步入衍射光学元器件工艺领域；在“提供光子技术应用解决方案”方面，公司通过对激光光源进行光学整形，改变了过去使用高光束质量零维点光源激光器进行扫描的方式，通过直接产生一维的线光斑或二维的面光斑，从而实现特定应用所需的光斑形状、功率密度和光强分布，减轻传统领域对激光光源高光束质量的严苛要求，从而实现更高效率、更低成本和更高性能的应用。二、激光雷达：千亿级黄金赛道从0→1，布局发射模组市场2.1需求端：从0→1的千亿级黄金赛道2022年是激光雷达量产元年，千亿级黄金赛道扬帆起航。据我们统计（不完全统计），截至目前，共发布30款搭载激光雷达新车型，多数车型搭载2~3颗激光雷达且为标配，将陆续在2022年内开始交付。市场空间：根据我们测算，预计2022年全球车规级激光雷达市场空间为11亿元，预计2025、2030年将分别达到143、591亿元，2022-25年CAGR达135.1%、2025-30年CAGR达32.8%。关键假设：量：假设22-30年雷达出货量为30/150/300/600/1020/1530/2219/3106/4193万颗；价：根据产业调研，22年MEMS方案激光雷达（主雷达）售价约3500元，转镜方案激光雷达（主雷达）售价约4000元。随着激光雷达在乘用车领域持续渗透，单机成本有望持续降低。假设23-24年MEMS方案降价20%、15%，24-30年每年降价10%；假设23-24年转镜方案降价15%、10%，24-30年每年降价10%。渗透率：假设22年MEMS、转镜方案占比为65%/35%，23-30年占比为60%/40%。2.2供给端：半固态（前向）+全固态FLASH（补盲）或是长期主流配置方案未来较长一段时间内（10年内），我们判断车厂将以半固态+全固态雷达混合配置的方案为主。其中，半固态雷达主要作为主雷达、全固态FLASH雷达主要作为补盲雷达。1）半固态雷达：按照扫描方式分，主要包括MEMS、转镜两种主流方案，未来这两种方案将并存。目前速腾聚创、Innoviz、luminar采用MEMS方案；禾赛科技、华为、图达通、一径科技采用转镜方案。按照不同波长，激光雷达又分为905nm、1550nm方案，1550nm具备完全人眼无害、探测距离远的优势，但受限于光纤激光器、In材质探测器较高的成本，整体成本显著高于905nm方案。我们认为未来905nm方案将是主流，1550nm方案主要用于少部分高端车型。2）全固态雷达：全固态FLASH成本较低，但受限于VCSEL激光器功率问题，探测距离仅为50m以内，主要用于辅助雷达（角雷达）。未来整车有望配置2颗以上辅助雷达用于补盲，目前各家方案商正纷纷切入该领域。21年长城WEY摩卡是率先使用Ibeo的Flash方案雷达用于补盲，国内亮道智能发布国内首款纯固态FLASH侧向激光雷达——LDSenseSateLite。我们预计全固态FLASH方案有望在明年底或24年开始规模化商用。2.3方案优势：提供线光斑及面光斑模组，助力雷达厂商实现量产公司在半固态、全固态激光雷达领域均有产品布局，技术方案优势显著：针对半固态激光雷达：公司陆续推出了LE02905nmEEL线光斑光源模组、LX02905nmVCSEL线光斑光源模组，这两种分案分别采用EEL、VCSEL激光器形成极窄的线光斑激光，通过光束扫描进行宽视场角扫描实现激光雷达探测。目前大部分激光雷达厂商采用的是点光斑光源发射模组，结合二维扫描实现探测。公司通过“线光斑+一维扫描”的方式，可在扫描端节省一维扫描，显著提高激光雷达的可靠性。公司线光斑光源模组在转镜方案中具备显著的竞争优势。截至2022H1，公司与国内激光雷达行业客户B公司的定点项目已基本完成自动化产线的建设，进入量产前验证阶段。此外，公司与某客户合作的激光雷达线光斑发射模组开发项目进展顺利，有望在2022年内获得项目定点并进入量产开发阶段。针对全固态激光雷达：公司陆续推出了AL01系列光源模组、AX02系列VCSEL面光源发射模组，这两种方案分别采用高能量固体激光、VCSEL激光结合光束扩散器实现纯固态FLASH激光雷达。客户方面，公司与德国大陆集团签订《战略供应商合同》和《项目协议》，提供激光雷达面光源发射模组，折合人民币约4亿元，截至2022H1，该项目协议已执行6471.13万元。在激光雷达光源光学组件方面：公司推出AOP190001/AOP190002LiDAR光源光学组件，通过光源光学组件，实现了激光雷达系统所需的光束整形和锐化，简化了系统设计和光学工艺，提高了激光雷达的探测性能与可制造性。客户方面，公司已向VelodyneLiDAR、Luminar以及ArgoAI等行业内知名客户销售过光学元器件产品，相关产品未来需求也有一定保障。三、家用医美：尚处成长初期，布局核心元器件3.1市场需求：颜值时代，激光美容仪需求显著增加颜值时代，激光美容仪需求显著增加。激光美容仪器原理是利用一定波长的光波对生物细胞的刺激作用，去除衰老萎缩的上皮细胞，促进皮肤新陈代谢和细胞再生能力，增强皮肤骨胶原蛋白活力等起到美容养颜的效果。随着国民收入水平提升和对审美要求不断提升，医疗美容行业成为消费热点。根据全拓数据显示，全球激光美容仪器市场空间由2014年的7.5亿美元增长至2019年的17.4亿美元，CAGR达18.3%；中国激光医疗美容仪器市场空间由2014年的11.4亿元增长至2020年的29.8亿元，CAGR达17.4%。3.2业务布局：布局激光医疗美容仪核心元器件，与Cyden签订超8亿元订单半导体激光具有涵盖波长更广的特性，在脱毛、溶脂、荧光造影等多个领域逐步应用。1）激光脱毛：通过使激光穿过皮肤表层到达毛发根部毛囊，产生热效应使毛囊消减，达到使毛发失去再生能力同时又不损伤周边组织的效果。公司率先提出“高峰值功率段脉宽”的技术理念，客户覆盖以色列飞顿、意大利QuantaSystemSPA等多家知名医疗设备制造商。2）激光荧光造影技术：激光荧光造影技术作为一项新兴技术，被用于手术辅助精准治疗，公司已向美国史泰克（Stryker）等医疗器械行业客户提供荧光造影半导体激光元器件。3）激光溶脂：激光溶脂利用1064nm波长激光穿透皮肤，通过对脂肪细胞选择性加热和分解，从而达到减脂塑型功耗。公司开发的激光溶脂模块FR系统已与国内外多家知名客户展开合作。与英国Cyden签订超8亿元框架性合同。2020年8月，炬光科技与英国Cyden公司签订了《总体合作协议》和《排他协议》，约定炬光科技独家向英国Cyden公司供应医疗美容产品中的激光器，订单总额约8.7亿元。由于英国Cyden公司多次对产品进行优化设计，同时供应商也多次对塑料光学的摸具进行修模，叠加客户供应链及问题，致使客户临床试验时间、医疗认证的获取进度存在一定程度延后。英国Cyden正积极推进在英国、日本、欧盟及中国的医疗认证。截至2022年中报，产品已完成设计定型并进入小批量生产阶段，该框架协议已产生178.32万元收入。四、泛半导体制程：内生+外延，由半导体设备元器件、模块到下游设备一体化布局4.1光刻：供应光刻机曝光系统中核心元器件光场匀化器供应全球最顶尖的AMSLEUV光刻机曝光系统中核心元器件光场匀化器。公司核心光学元器件光场匀化器主要解决激光光场不均匀的问题，激光光场强度不均匀会造成在半导体晶圆表面曝光不均，从而影响晶圆加工成品率。通过光场匀化器对激光光斑进行匀化，可实现对半导体晶圆表面均匀曝光，提升良率。光刻机是生产半导体集成电路芯片的核心设备，也是我国在半导体集成电路芯片制造设备领域的主要瓶颈之一。公司为半导体光刻应用领域提供光刻机曝光系统中的核心激光光学元器件光场匀化器，目前是荷兰ASML光学设备核心供应商A公司的重要供应商，同时也应用于国内主要光刻机研发项目和样机中。光刻应用下游需求旺盛，2022H1光场匀化器同比增长88.64%，公司在德国多特蒙德子公司扩产建设了大规模紫外激光光场匀化器研发测试中心，以满足更大的市场需求。4.2平板显示：推出平板显示激光剥离、激光退火系统，供应多家国际知名半导体和平板显示设备制造商激光剥离是柔性OLED面板生产的关键制程之一，利用激光能量实现剥离基板与OLED器件的分离。激光退火是OLED和LCD生产的关键制程之一，可使晶硅转换成低温多晶硅（LTPS），是显示屏实现高清分辨率的关键环节。全球平板显示激光剥离设备被海外厂商垄断，国产化率较低。根据QYResearch数据，2021年全球显示面板激光剥离设备市场空间约2.75亿美金，预计2028年增长至3.07亿美元。其中，2021年国内市场规模约1.55亿美元，预计2028年将增长至1.83亿美元，占全球市场规模的59.6%。根据QYResearch数据，全球显示面板激光剥离设备主要被海外厂商垄断，前五大厂商分别为APSystems、DISCOCorporation、Philoptics、Coherent、EOTechnics，合计占比超过70%，其中，APSystems占比超过45%。公司在显示面板领域，布局了LLO固体激光剥离紫外线光斑系统、SLA固体激光退火紫外激光线光斑系统、FluxH系列可变光斑激光系统。1）LLO固体激光剥离紫外激光线光斑系统：该方案将多个固体激光光源合束，形成均匀分布的光斑，主要应用于OLED显示制造的激光剥离工艺。公司已为韩国LG电子、韩国APS、韩国DE&T等国际知名半导体和平板显示设备制造商提供固体激光剥离（LLO）紫外线光斑系统，取得了初步市场份额。除了继续斩获新建产线订单外，目前也在积极拓展已建产线的升级改造市场，并于2022年上半年中标第一个国内改造项目。2）SLA固体激光退火紫外激光线光斑系统：该方案将多个固体激光光源合束，形成接近平顶均匀分布的线光斑，主要应用于LCD及OLED显示制造的激光晶化工艺。固体激光退火（SLA）紫外线光斑系统研制工作受影响，预计将于2023年初完成样机的组装，有望打破相干公司准分子激光退火过去十余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。3）FluxH系列可变光斑激光系统：在新型显示领域，公司推出的FluxH系列可变光斑激光系统于2022年上半年获得首台订单，应用于终端客户的巨量焊接制程。同时，公司也在配合客户开发更多应用于其他新型显示制程的激光系统产品和工艺。4.3集成电路：推出半导体集成电路晶圆退火系统，客户涵盖国内外头部半导体设备集成商及晶圆代工厂，实现进口替代、进口淘汰激光退火设备是指采用高能激光束进行自动化退火工艺加工的专用设备。激光退火设备的主要功能是将特定形状且能量分布均匀的束斑投射到半导体晶圆上，并对晶圆进行退火扫描和加工。相较于传统的炉管退火及快速退火技术，激光退火由于具备瞬时温度高、作用时间短、热预算低、可选区加工等优势，能够更好地满足薄片加工和高效激活的工艺要求。目前，激光退火设备已广泛应用于尖端逻辑芯片制造领域。激光退火设备可分为功率激光退火设备和IC前道激光退火设备。其中，功率激光退火设备主要用于功率半导体的生产，而IC前道激光退火设备主要用于40nm及以下制程的芯片制造。根据BusinessResearchInsights数据，2021年全球激光退火设备市场规模7.01亿美元，预计2028年增长至9.52亿美元。全球激光退火设备主要被海外厂商垄断，主要包括MitsuiGroup(JSW)、SumitomoHeavyIndustries、SCREENSemiconductorSolutions、AppliedMaterials、Veeco等，国内厂商主要包括华卓精科、上海微电子、成都莱普科技等。DLightS集成电路晶圆退火系统：在28nm及以下的芯片制造中，传统的热退火系统已经不能满足退火需求，半导体激光退火成为28nm及以下逻辑芯片制造前道工序中不可缺少的关键工艺之一。公司推出DLightS集成电路晶圆退火系统，并斩获“荣格激光创新奖”。该系统采用近红外波段半导体激光光源，通过多组不同功能的激光光学整形系统及光学匀化系统，在工作距离下可达成12mm*70μm的极窄线激光光斑，将形成的高能量密度极窄激光光斑照射到晶圆表面，在不到1毫秒的时间内将表层原子层加热到1000°C以上再急速冷却，从而有效减少前道工序中产生的晶圆电极缺陷，提高产品性能，提升晶圆生产良品率。公司为上海微电子、北京华卓精科、韩国DIT等集成电路芯片设备商及芯片制造商提供半导体激光退火系统及核心元器件。2020年，公司成功进入全球最大半导体晶圆代工制造商台积电的供应链中。此外，公司也在配合客户开发更高功率的IGBT激光退火系统。4.4半导体检测：为半导体集成电路检测设备提供核心光学元器件半导体检测和量测设备市场规模高速增长。检测和量测环节贯穿集成电路制造全过程，是保证芯片生产良品率非常关键的环节。随着制程越来越先进、工艺环节不断增加，对工艺控制水平提出更高要求，制造过程中的检测设备与量测设备需求量快速增长。根据VLSIResearch数据，2020年全球及中国半导体检测和量测设备市场空间分别达84.4、25.8亿美元，同比10.3%、22.9%。从产品结构看：检测设备占比62.6%，包括无图形晶圆缺陷检测设备、图形晶圆缺陷检测设备、建模检测设备等；量测设备占比33.5%，包括三维形貌量测设备、晶圆介质薄膜量测设备、套刻精度量测设备、关键尺寸量测设备、建模量测设备等。从竞争格局看：全球半导体检测和量测设备主要被国外设备企业垄断，包括美国科磊半导体、应用材料、日立等。根据VLSI数据，科磊半导体占据全球50.8%份额，全球CR5达82.4%。公司布局半导体集