半導(dǎo)體激光器的星辰大海

2021年12月24日，西安炬光科技登陸上交所科創(chuàng)板上市。到下午收盤，炬光科技報(bào)192.90元，上漲145.14%，總市值173.53億元。這是A股光學(xué)元器件的又一資本動(dòng)作。

當(dāng)月9日，武漢仟目激光有限公司發(fā)生工商變更，新增OPPO關(guān)聯(lián)公司巡星投資有限公司為股東。OPPO正在投資半導(dǎo)體，并且在12月推出了馬里亞納芯片。而本次OPPO投資元器件激光器相關(guān)產(chǎn)業(yè)，也是看到了這一行業(yè)的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

市場不相信眼淚

半導(dǎo)體激光器又叫“半導(dǎo)體激光二極管”，是以一定的半導(dǎo)體材料做工作物質(zhì)而產(chǎn)生激光的器件。

1962年世界上第一臺(tái)半導(dǎo)體激光器發(fā)明問世，其不斷的發(fā)展進(jìn)步極大地推動(dòng)了其他科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體激光器被認(rèn)為是二十世紀(jì)人類最偉大的發(fā)明之一。現(xiàn)在，半導(dǎo)體激光器已成為世界上發(fā)展最快的一門激光技術(shù)。半導(dǎo)體激光器體積小、結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格較低廉，它目前在光電子領(lǐng)域中應(yīng)用非常廣泛，并已經(jīng)受到世界各國的高度重視。

半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用范圍覆蓋了整個(gè)光電子學(xué)領(lǐng)域，已成為當(dāng)今光電子科學(xué)的核心技術(shù)。它可以用于激光引信、激光雷達(dá)、光線通信、激光治療等。根據(jù)《2020中國激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》，2019年度全球激光器主要最終應(yīng)用于激光材料加工和光刻市場、通信和光存儲(chǔ)市場、科研和軍事市場、醫(yī)療和美容市場、儀器與傳感器市場、顯示與打印市場等。

全球半導(dǎo)體激光器使用場景

來源：中國科學(xué)院，矩光科技招股書

如今，這一行業(yè)的主要技術(shù)突破方向是功率，如何實(shí)現(xiàn)大功率的半導(dǎo)體激光器一直以來都是研究的前沿和熱點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)大功率的半導(dǎo)體激光則需要大功率發(fā)射半導(dǎo)體激光芯片和大功率半導(dǎo)體激光合束技術(shù)來共同實(shí)現(xiàn)。

應(yīng)用上的突破則是向消費(fèi)領(lǐng)域下沉，這給行業(yè)了帶來新的思路變化，蘋果是啟發(fā)者。2017年iPhone X開始使用結(jié)構(gòu)光作為FaceID技術(shù)，2018年的iPhone使用了光子公司Lumentum 公司的垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）作為傳感光源。Lumentum是半導(dǎo)體激光器的重要廠商，但與II-VI等還有較大差距。 

2021年第一季度II-VI財(cái)報(bào)發(fā)布之后，一些華爾街分析師猜測(cè)，II-VI又一次奪走了Lumentum的市場份額。近年來，兩家光子學(xué)公司都在3D傳感VCSEL產(chǎn)品上進(jìn)行了大量投資，不過最初在iPhone手機(jī)中進(jìn)行的初始應(yīng)用，現(xiàn)在已遍及安卓手機(jī)平臺(tái)以及智能手機(jī)之外的應(yīng)用領(lǐng)域。

從現(xiàn)在的半導(dǎo)體激光器來看，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)主要包括材料、芯片、器件、模塊、系統(tǒng)等應(yīng)用節(jié)點(diǎn)，上游的材料和芯片產(chǎn)業(yè)還是中下游的器件、模塊、系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)都是技術(shù)和資金密集型產(chǎn)業(yè)，需要長久的技術(shù)沉淀和巨額的資金投入。

美國公司是半導(dǎo)體激光器的主要玩家，也是半導(dǎo)體工廠的主要激光器供應(yīng)商。此前Lumentum 與Oclaro公司合并， II-VI與Finisar公司重組，頭部公司強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，這對(duì)產(chǎn)業(yè)內(nèi)其他中小型企業(yè)的生存現(xiàn)狀產(chǎn)生嚴(yán)重影響。合并后，II-VI成為半導(dǎo)體激光器整體市場的第一，而Lumentum則是第二名。但是，兩者仍然沒有占據(jù)一半的份額，也就是說，這一市場競爭極其激烈。

中國的半導(dǎo)體激光器市場

2015年，中國取代歐洲成為半導(dǎo)體激光器最大的消費(fèi)市場。

來源：2020年中國激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告

2013年以來，我國光纖激光器市場規(guī)模逐年增長，光纖激光器成為工業(yè)激光器最大產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，作為光纖激光器泵浦的半導(dǎo)體激光器市場規(guī)模快速擴(kuò)大，2015年、2016年、2017年是我國半導(dǎo)體激光飛速發(fā)展的3年，2017年以后，由于部分光纖激光器龍頭廠商開始大批量單獨(dú)生產(chǎn)LD器件和LD芯片，減少了對(duì)半導(dǎo)體激光器泵浦采購。同時(shí)近年來，國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展承壓，國際貿(mào)易形式嚴(yán)峻摩擦不斷，半導(dǎo)體激光器市場增速面臨較大壓力，到2019年，我國半導(dǎo)體激光器市場規(guī)模為19.79億元，同比僅增長10.6％。

來源：OFweek產(chǎn)業(yè)研究院

2018年全球激光行業(yè)產(chǎn)品總收入達(dá)到137.54億美元。一方面隨著國內(nèi)企業(yè)突破激光器核心技術(shù)，國內(nèi)激光設(shè)備的容量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。中國半導(dǎo)體激光器銷售規(guī)模于2014年至2018年實(shí)現(xiàn)近5倍的增長，年復(fù)合增長率超過38%。受益于半導(dǎo)體原材料平均成本下降、中國半導(dǎo)體材料廠商資源整合能力提升、激光器封裝成本降低等因素，中國半導(dǎo)體激光器企業(yè)在運(yùn)動(dòng)的市場格局中逐漸嶄露頭角。

此前，國際上從事半導(dǎo)體激光器的企業(yè)有美國企業(yè)、德國TRUMPF、DILAS等。由于國外半導(dǎo)體激光器研發(fā)起步早，技術(shù)積累更深厚也形成了較為穩(wěn)固的產(chǎn)業(yè)鏈，因此外國公司在這一行業(yè)占據(jù)了非常大的市場份額。

芯片領(lǐng)域，半導(dǎo)體激光器也形成了Foundry、IDM、Fabless的模式，其主要區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)與芯片類似。長光華芯便是其中的IDM代表，9月，蘇州長光華芯已經(jīng)通過上市委會(huì)議，成功進(jìn)入到提交注冊(cè)階段。從資本市場來看，2021年下半年成為這一行業(yè)的上市小高峰。

長光華芯主要財(cái)務(wù)指標(biāo)。來源：招股書（申報(bào)稿）

根據(jù)招股書，長光華芯本次發(fā)行募集資金重點(diǎn)投向 “高功率激光芯片、器件、模塊產(chǎn)能擴(kuò)充項(xiàng)目”、“垂直腔面發(fā)射半導(dǎo)體激光器（VCSEL）及光通信激光芯片產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目”及“研發(fā)中心建設(shè)項(xiàng)目”。2020年，長光華芯新增高效率VCSEL系列產(chǎn)品，在這一技術(shù)領(lǐng)域落下重子，誓要加入隊(duì)伍前列。

來源：Yole

而說到VCSEL，就不得不提到縱慧芯光。在2019年全球ToF傳感器市場中，縱慧芯光的VCSEL占比達(dá)到32.6%，僅次于市占率37%的Osram，排名全球第二。

縱慧芯光主要研發(fā)生產(chǎn)制程在650nm至1000nm的VCSEL芯片、器件及模組等產(chǎn)品。從華為P30和華為Mate 30 Pro開始，縱慧芯光進(jìn)入VCSEL供應(yīng)商名單。2020年，縱慧芯光獲得了華為旗下哈勃科技的新一輪投資。2021年9月7日，縱慧芯光完成了兩億元C3輪融資，由武岳峰領(lǐng)投，比亞迪等跟投。其表示本輪融資將用于推進(jìn)產(chǎn)品技術(shù)的升級(jí)完善和汽車電子領(lǐng)域的布局。

而這次融資同樣顯示了半導(dǎo)體激光器也將從消費(fèi)電子走向汽車行業(yè)，進(jìn)入新的發(fā)展天地。

目前來說，國內(nèi)公司在半導(dǎo)體激光器的市場上發(fā)展極其迅速，在許多領(lǐng)域已經(jīng)有了話語權(quán)，但多是各自奮斗還沒有形成產(chǎn)業(yè)的聯(lián)盟，并且在高精尖技術(shù)上仍然受到國外傳統(tǒng)公司的壓制，同樣需要奮發(fā)上進(jìn)。