光模块产业链解析，跨界激光雷达市场迎来全新机遇

引言：

自动驾驶以及 AR/VR 等新兴应用将继续推动电信与数通市场的发展，数据流量的持续攀升、AI 算力需求的提高以及物联网带来的海量连接，都将会推动电信基础设施的需求以及云计算数据中心的扩容。在此背景下，光通信与光网络的增量需求趋势仍未改变，光模块及其零部件作为光通信中上游的核心器件，是具备长期增长逻辑的优秀赛道。光模块公司深耕激光光学， 利用技术领域的共通之处，横向拓展激光雷达蓝海市场。

根据沙利文预测，激光雷达全球市场规模至 2025 年为 135.4 亿美元，相较于 2019 年可实现64.5%的年均复合增长率，为光模块相关公司带来全新发展机遇。 光模块新技术层出不穷，800G 光模块、相干技术应用下沉，硅光以及 CPO技术在未来可能对可插拔光模块的市场逻辑产生重大影响，能够前瞻性布局新技术的厂商将持续受益。激光雷达的设计与制造需要大量光学器件、激光器等技术积累，与光模块产业链公司在光学领域的长期积累有共通之处，技术平台和产线具有一定复用性。目前光模块产业链公司正在积极布局激光雷达市场。

关键器件国产化需求的加深，光电芯片等上游零部件供应商更显稀缺性。本文着重分析了国产光电芯片等核心零部件的突破以及国内光模块供应商优秀代表如：中际旭创、天孚通信、长光华芯、新易盛、光迅科技、光库科技、博创科技等。

01.

光模块封装方式繁多，应用场景丰富，核心部件为光电芯片 

光模块是光通信系统核心部件之一，完成光电信号转换功能 

随着科技的飞速发展，5G、大数据、区块链、云计算、物联网以及人工智能等应用持续推进，数据流量得到空前的增长。光纤的普及，使目前全球的通信市场基础设施都朝着全光网络的方向发展，光通信设备的保有量越来越大，光模块的应用随之增多。 

当前光模块应用场景主要可以分为数据通信和电信网络两大领域。数据通信领域主要是指互联网数据中心以及企业数据中心。电信网络主要包括光纤接入网、城域网/骨干网以及 5G 接入、承载网为代表的移动网络应用。 

5G 与云计算产生新增需求，800G 与硅光引领行业发展 

行业驱动：光模块行业受益于数字流量对光通信带宽需求的持续提升 

5G 网络的高带宽、云计算的海量数据、AI 智能所需的高算力相互促进，深入到各行各业之中，创造出新的用户体验、新的行业应用以及新的产业布局，极大地促进了数据的产生以及流动。 

根据爱立信的数据，全球每月数据流量在 2019 与 2020 年分别达到 180 和 230艾字节（exabytes）。到 2026 年，该数据将增长至 2020 年的三倍以上，达到780 艾字节。 

光电子、云计算技术等不断成熟，将促进更多终端应用需求出现，并对通信技术提出更高的要求。受益于信息应用流量需求的增长和光通信技术的升级，光模块作为光通信产业链最为重要的器件保持持续增长。根据 LightCounting 的数据， 2016 年至 2020 年，全球光模块市场规模从 58.6 亿美元增长到 66.7 亿美元，预测 2025 年全球光模块市场将达到 113 亿美元，为 2020 年的 1.7 倍。

数通市场：大型数据中心光互连快速迭代，推动光模块市场结构升级 

云计算公司是数据中心建设的主要推手：互联网及云计算的普及推动了数据中心的快速发展，全球互联网业务及应用数据处理集中在数据中心进行，数据流量迅速增长。根据 Cisco 的数据，全球大型数据中心的数量从 2016 年的 338 个增长到 2021 年的 628 个，2016-2021 年的复合增长率达到 13%。从数据中心的虚拟化运行实例数量来看，传统数据中心的实例数量占比越来越低，而云计算实例数量节节走高，2016-2021 年复合增长率达到 19%，因此未来数据中心以及光模块市场的发展与云计算厂商对于数据中心基础设施的投资息息相关。 

当前热点：100G 单波、200G/400G 快速起量，光电芯片是代际演进的关键 

数据中心光互连方案演进，推动 100G 单波、200G 以及 400G 光模块需求：数据中心光互连持续演进，在当前的 100G 接入、400G 互联时代存在多种演进方案，推动 100G 单波、200G 以及 400G 光模块需求。 

光模块电芯片与交换机接口速率配合演进，是数据中心光互连升级的基础：交换机是数据中心互联关键设备，也是光模块的数据源。数据通过交换机与光模块的接口，由光模块完成电光转换。根据 Yole 的预测，从 2017 年到 2025 年，交换机的交换容量将从 5Tbps 逐年翻倍到 51.2Tbps，与光模块的 serdes 接口速率也从 10G 逐步进化到 50G，或者 100G CPO。 

4.1、 激光雷达应用广泛，下游领域不断拓展 

激光雷达通过激光器和探测器组成的收发阵列，结合光束扫描，可以对广义机器人所处环境进行实时感知，获取周围物体的精确距离及轮廓信息，以实现避障功能；同时，结合预先采集的高精地图，机器人在环境中通过激光雷达的定位精度可达厘米量级，以实现自主导航。

除了无人驾驶领域，激光雷达的应用领域也在不断拓展，包括以汽车整车厂、 Tier 1 为代表的前装高级辅助驾驶，以智能服务机器人为代表的避障导航系统，还有随着 5G 技术逐渐普及而产生的智能交通车路协同应用，都为激光雷达带来了更广阔的市场。 

4.2、 激光雷达技术路线多样，具备不同特点与适用场合 

测距方面，ToF 是当前主流方案，FMCW 产业链有待成熟。激光雷达按照测距方法可以分为飞行时间（Time of Flight，ToF）测距法、基于相干探测的 FMCW测距法、以及三角测距法等，其中 ToF 与 FMCW 能够实现室外阳光下较远的测程（100~250 m），是车载激光雷达的优选方案。ToF 是目前市场车载中长距激光雷达的主流方案，未来随着 FMCW 激光雷达整机和上游产业链的成熟，ToF和 FMCW 激光雷达将在市场上并存。 

ToF 激光雷达系统主要包括发射模块、接收模块、控制及信号处理模块和扫描模块。 

通过激光器和探测器组成的收发阵列，结合光束扫描，可以对广义机器人所处环境进行实时感知，获取周围物体的精确距离及轮廓信息，以实现避障功能；同时，结合预先采集的高精地图，机器人在环境中通过激光雷达的定位精度可达厘米量级，以实现自主导航。 

按照技术架构可以分为整体旋转的机械式激光雷达、收发模块静止的半固态激光雷达以及固态式激光雷达。 

除了无人驾驶，面向乘用车的前装高级辅助驾驶（ADAS）、服务型机器人、车联网（V2X）等领域也是激光雷达当前或者近期的重要市场。因为使用场景和搭载激光雷达的载体（无人驾驶汽车、乘用车、机器人等）具有明显差异，这些市场对激光雷达的性能、价格、体积等维度提出了不同的需求，比较结果如下表所示。车联网应用起步最新，使用场景具有多样性，对无人驾驶、高级辅助驾驶、机器人领域的激光雷达都会有相应需求。 

4.3、横向延伸：激光雷达领域迎来突破

激光雷达：2022量产元年

我们对激光雷达市场空间、产业链环节等进行了深度全景解构。2022年是激光雷达量产元年。将2022年视为激光雷达量产元年，主要出于以下2个判断：

（1）多款搭载激光雷达的车型将在2022年量产，其中包括了小鹏、蔚来、理想、非凡汽车等众多厂商；

（2）2022年 CES 展上多家激光雷达厂商发布多款了车规级别激光雷达新方案，如速腾聚创、禾赛科技等。

激光雷达市场处于快速阶段，长期看市场规模有望超千亿。

我们此前发布了激光雷达行业深度报告，对于激光雷达未来市场规模预测做了详细测算，根据测算结果：

1）中期2025年：我们预计车载激光雷达全球市场规模超 60 亿美金，同时根据第三方沙利文咨询机构数据，2019 年车载激光雷达市场规模约为 1.2 亿美金，则2019-2025行业复合增速超 90%。

2）远期2030年：若激光雷达渗透率超 30%，激光雷达市场空间超千亿人民币（测算结果为 175 亿美元）。

4.4 产品复用，布局激光雷达上游

光模块和激光雷达存在一定程度的相似性，因此对于光器件厂商来说具备领域延伸基础。

以当前主流的混合固态激光雷达为例，其结构可分为发射、接收、扫描和信号处理四大部分，上游核心产品包括激光器、扫描器及光学类器件等，而光模块作为实现光电转换的核心产品，同样需要具备激光发射和接收系统，对应发射端的 TOSA 和接收端的 ROSA，其核心组成环节仍是激光器、探测器、光学类器件等等。因此从结构上来看，二者存在相似性，具备应用延伸基础。

根据激光雷达的上游环节拆解情况，激光雷达发射光学系统主要由透镜、反射器件、衍射器件等光学元器件组成，包含了准直镜、分束器、扩散片等。

激光雷达接收光学系统主要作用是尽可能收集经目标反射后的光能量，将其汇集到探测器的光敏面上，主要由透镜、分束器、滤光片等组成。我们预计光学相关环节价值量占比在15%-25%之间。

对于光模块的内部各类器件拆解来看，同样需要透镜、棱镜、滤光片等光学元件，以及其他各类光纤器件。

因此在光学系统部分，布局光模块光学的光器件厂商可以实现应用的横向延伸。

此外对于发射光源为 1550nm 的激光雷达，由于其光源本身是个光纤激光器，部分光模块所需的光纤器件也可以实现复用。

4.5、 行业高速发展，光模块公司凭借激光光学积累跨界进入 

根据 Allied Market Research 估计，2026 年全球无人驾驶技术市场规模将达到5,566.7 亿美元，较 2019 年可实现 39.47%的年均复合增长率。激光雷达是高级别无人驾驶技术实现的关键，根据沙利文的统计及预测，受无人驾驶车队规模扩张、激光雷达在高级辅助驾驶中渗透率增加、以及服务型机器人及智能交通建设等领域需求的推动，激光雷达整体市场预计将呈现高速发展态势，至 2025 年全球市场规模为 135.4 亿美元，较 2019 年可实现 64.5%的年均复合增长率。 

全球激光器行业持续发展，半导体激光器国产化加速。全球来看，激光工业仍然处于持续发展中，现在已广泛应用于激光智能制造装备、生物医学美容、激光显示、激光雷达、高速光通信、人工智能、机器视觉与传感、3D 识别、激光印刷、科研等领域。根据 Laser Focus World 预计，2021 年全球二极管激光器即半导体激光器与非二极管激光器的收入总额为 184.80 亿美元，其中半导体激光器占总收入的 43%，达到 79.5 亿美元。 

半导体激光器正在逐步实现国产化。半导体激光器的主要应用领域是光纤激光器的泵浦源，高功率半导体激光芯片与模块是光纤激光器的重要元器件。以光纤激光器为例，近年来，我国光纤激光器行业处于快速成长阶段，国产化程度逐年上升。从市场渗透率来看，低功率光纤激光器市场中，2019 年国产激光器市场份额高达 99.01%；

中功率光纤激光器市场中，国产激光器渗透率近年来维持在50%以上的水平；高功率光纤激光器的国产化进程也在逐步推进，从 2013 年到2019 年间实现“从无到有”，并达到了 55.56%的渗透率，预计 2020 年高功率光纤激光器的国产渗透率为 57.58%。 

虽然高功率半导体激光芯片等核心元器件仍依赖进口，以半导体激光芯片为核心的激光器上游元器件正在逐步实现国产化，一方面提升国产激光器上游元器件的市场规模，另一方面，随着上游核心元器件的国产化，可提高国内激光器厂商参与国际竞争的能力。 

光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，包括直接半导体激光器、二氧化碳激光器、固体激光器、光纤激光器等；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。 

05.

光模块公司供应商应用激光雷达行业梳理

激光雷达行业高速发展，给光模块公司带来全新机遇。激光雷达的设计与制造需要大量光学器件、激光器等技术积累，与光模块产业链公司在光学领域的长期积累有共通之处，技术平台和产线具有一定复用性。目前光模块产业链公司正在积极布局激光雷达市场。

1）天孚通信依托现有成熟的光通信行业光器件研发平台，具备丰富的无源器件产品能力和高端有源封装能力。

公司在光器件领域有较为深厚的技术和工艺积累，能为激光雷达厂商定制提供符合各项性能要求的光器件产品，并具备快速规模上量的交付能力。激光雷达厂商因为技术路线各异，涉及对光器件需求的产品形态和技术指标也不尽相同，2021年公司已为部分激光雷达厂商提供小批量产品交付，并组织专人专项跟进，力争为更多主流激光雷达厂商提供产品和服务。

利用团队在基础材料和元器件、光学设计、集成封装等多个领域的专业积累，为下游激光雷达和医疗检测客户提供配套新产品。公司 2022 年上半年实现营业收入 5.77 亿元，同比增长 17.92%；归母净利润1.73 亿元，同比增长 25.49%；扣非归母净利润 1.54 亿元，同比增长 21.53%。

2）中际旭创目前已成立专业团队，对激光雷达核心技术进行了比较深入的研发和探索，以激光雷达代工业务作为切入点，并逐步推广和提供更高附加值的业务合作模式。积极拓展激光雷达等光通信行业的外延领域，由于在底层工艺与技术上，光通信和激光雷达具有一定共通性，因而光通信厂商长期积累的技术平台和产线具有一定复用性。目前中际旭创已成立激光雷达OEM/ODM团队，将充分发挥在光模块领域积累的技术、工艺、供应链、设备与产能优势，协助激光雷达客户进一步降低BOM成本、提升产品性能与交付能力，并争取在激光雷达代工领域形成新的盈利增长点。公司 2022 年上半年实现营业收入 42.31 亿元，同比增长 28.30%；归母净利润4.92 亿元，同比增长 44.49%；扣非归母净利润 4.43 亿元，同比增长 43.90%。

3）光库科技目前在相关市场的定位是提供全面的元器件组合交付能力和发射光源的集成解决方案专家，成立了激光雷达事业部，为国内外多家基于光纤激光器 1550nm 光源方案的激光雷达公司提供全系列高性能、低成本、高可靠性的光纤元器件。 公司 2022 年上半年实现营业收入 3.15 亿元，同比增长 2.49%；归母净利润 0.58亿元，同比增长 0.56%；扣非归母净利润 0.35 亿元，同比下降 30.88%。业绩承压的主要原因为疫情影响以及下游光纤激光器行业的去库存。

激光雷达领域是公司未来的重要发展方向之一，公司目前在相关市场的定位是提供全面的元器件组合交付能力和发射光源的集成解决方案专家，成立了激光雷达事业部，为国内外多家基于光纤激光器 1550nm 光源方案的激光雷达公司提供全系列高性能、低成本、高可靠性的光纤元器件。

公司在 2021 年完成了进入汽车行业供应链必备的 IATF16949质量认证体系的符合性认证，并自主开发了面向 ToF 激光雷达应用基于铒镱共掺光纤放大器的 1550nm 光源模块，公司将以光源模块和相关元器件为基础拓展在激光雷达集成化模块领域的发展机会。

此外，公司还积极布局 FMCW 激光雷达应用市场，目前公司可以为 FMCW 激光雷达提供铌酸锂 IQ 调制器，相比于光源直接调制和其它平台的外置调制器，铌酸锂调制器具有更好的调制线性度、更宽的工作温度范围和更低的插入损耗等优势。未来，基于公司的薄膜铌酸锂调制器平台，公司将开发应用于 FMCW 激光雷达的窄线宽半导体激光器和薄膜铌酸锂调制器的集成光源模块，助力 FMCW 激光雷达的发展和市场化。 

4）长光华芯：国内高功率激光芯片龙头，拓展 VCSEL激光芯片与光通信芯片 

公司聚焦产业链上游核心器件，高功率激光芯片国内领先。核心产品为半导体激光芯片，并且依托高功率半导体激光芯片的设计及量产能力，纵向往下游器件、模块及直接半导体激光器延伸，横向往 VCSEL 芯片及光通信芯片等半导体激光芯片扩展，主要产品包括高功率单管系列产品、高功率巴条系列产品、高效率 VCSEL 系列产品及光通信芯片系列产品。 公司 2022 年上半年实现营业收入 2.50 亿元，同比增长 31.27%；归母净利润为0.59 亿元，同比增长 24.73%，扣非归母净利润为 0.40 亿元，同比增长 23.16%。

公司是半导体激光行业全球少数具备高功率激光芯片量产能力的企业之一，打破了我国激光行业上游核心环节半导体激光芯片依赖国外进口的局面。公司高功率半导体激光芯片的销售分为两个方面：一方面直接进行激光芯片的销售，另一方面通过器件及模块类产品的销售实现一定量的激光芯片销售。根据公司测算，公司 2020 年高功率半导体激光芯片在国内市场的占有率为 13.41%，在全球市场的占有率为 3.88%，在高功率半导体激光芯片领域的国内市场占有率第一，居于国内领先位置。随着激光芯片的国产化程度加深，公司的市场占有率将进一步提升。 

研发 VCSEL 与高速光通信系列产品，拓展新市场。公司依托边发射芯片的技术水平，向面发射芯片扩展，从 GaAs（砷化镓）材料体系扩展到 InP（磷化铟）材料体系，构架了边发射和面发射两种结构的技术工艺平台，以此横向扩展了高效率 VCSEL 芯片产品和光通信芯片产品。 

公司高效率 VCSEL 系列产品包含接近传感器、结构光及飞行时间 TOF 等类型，基本实现了对主流市场 VCSEL 芯片需求的覆盖，同时开发了下一代基于 D-TOF技术的 VCSEL 芯片，产品应用可扩展到消费电子、3D 传感、激光雷达等领域；在光通信芯片系列产品方面，公司已具备晶圆制造、芯片加工、封装测试的全流程生产能力。 

针对 VCSEL 及光通信芯片，公司已建立了包含外延生长、条形刻蚀、端面镀膜、划片裂片、特性测试、封装筛选和芯片老化的完整工艺线，具备相应产品的制造能力，并且公司已为相关客户提供 VCSEL 芯片的技术开发服务，产品工艺已得到相关客户验证，属于公司的“横向扩展”战略。 

针对光通信芯片，公司已建立了包含外延生长、光栅制作、条形刻蚀、端面镀膜、划片裂片、特性测试、封装筛选和芯片老化的完整工艺线，具备光通信芯片的制造能力。 

5）新易盛：大力拓展海外业务，前沿技术全面布局 

公司自成立以来一直专注于光模块的研发、生产和销售，目前已成功研发出涵盖5G 前传、中传、回传的 25G、50G、100G、200G 系列光模块产品并实现批量交付，同时是国内少数批量交付运用于数据中心市场的 100G、200G、400G 高速光模块、掌握高速率光器件芯片封装和光器件封装的企业。公司一向重视行业前沿领域的研究，已成功推出 800G 光模块产品系列组合、基于硅光解决方案的400G 光模块产品及 400G ZR/ZR+相干光模块。经过多年来的潜心发展，公司新产品研发和市场拓展工作持续取得进展，已与全球主流通信设备商及互联网厂商建立起了良好的合作关系。 

（文章来源：智车行家整理自光大证券报告）

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