光器材职业深度研讨：国产代替供给开展机会有望迎全面迸发

　　光器材指的是运用在光通讯范畴，运用光电转化效应制成的具有各种功用的光电子器材， 细分范畴很多。依照作业时是否发生光电转化分类，可分为光有源器材和光无源器材两大类， 前者需求电源驱动，后者无需电源驱动。而若依照功用分类，可详细分为发送接纳器材、波分 复用器材、增益扩展器材、开关交流器材和体系办理器材等大类，其下进一步细分为多个小类。全体而言，光器材细分范畴繁复，不同类型的光器材完成了光信号的发生、调制、勘探、衔接、 波长复用宽和复用、光路转化、信号扩展、光电转化等功用，是光通讯的根底确保。

　　在细分范畴很多的一起，光器材产品定制化程度高，呈劳动密集型特色，而且品种繁复， 下流客户更倾向于挑选全体解决计划来一站式满意自身需求。光器材产品标准化程度低，首要 依据客户需求进行定制化规划，因此导致产品品种/参数繁复，难以完成彻底的自动化出产， 全体而言规划效应并不显着。部分环节（如封装等）对人力要求较高，因此劳动密集型特征相 对显着。相对海外巨子，国内光器材企业在人力本钱方面相对具有优势，这在很大程度上加快 了光器材工业全体东移的趋势。从下流客户的视点，因为光器材单价不高且品种类型繁复，因 而倾向于挑选头部光器材企业的一揽子全体解决计划来一站式满意自身需求，这种状况下能 够防止不同厂商光器材间兼容性等问题确保功用的安稳性，而且便于客户自身的供应链办理。

　　除此之外，光器材职业近年来呈现出的另一大显着特色是资料改动晋级的趋势显着，有 望给部分职业的竞赛格式带来根本性的改动。

　　以光电调制器为例，依据芯片资料不同，当时干流有三大技能计划，即硅基计划、磷 化铟计划和体资料铌酸锂计划。比较来看，体资料铌酸锂计划具有高带宽、低插损、 高可靠性、较高消光比、工艺老练等长处，是高速器材中佼佼者，可以充沛满意传输 间隔长（100 公里以上）、容量大（100G 以上）的需求，当时其在 100G/400G 相干 光通讯网络中已有十分广泛的运用。而受资料性质所限，例如，硅基计划首要运用在 短间隔，磷化铟计划首要是经过献身必定的参数从而在中短间隔传输中代替铌酸锂。

　　尽管相对硅基计划及磷化铟计划有优势，但体资料铌酸锂仍存在要害功用参数提高 遇瓶颈、尺度较大难集成、价格较高级问题。在这样的布景下，新式薄膜铌酸锂调制 器成为了业界的聚集点，较之体资料铌酸锂调制器，其不只充沛承继了体资料铌酸锂 的优势，一起还在功用、本钱、体积等维度有显着改进。未来，若薄膜铌酸锂发动规 模量产进程，将给细分职业带来显着革新。

　　相同地，在光模块范畴，硅光模块开展敏捷。就传统光模块来看，其首要选用 III-V 族 半导体芯片、高速电路硅芯片、光学组件等分立式器材封装而成，本质上归于“电互 联”。可是，跟着未来器材加工尺度的逐步缩小，电互联将逐步面对传输瓶颈，硅光 技能应运而生。其本质是“以光代电”，将光学器材与电子元件整合至一个独立的微 芯片中，运用激光束代替电子信号传输数据，较之传统光模块具有高集成、高功率及 低功耗等优势。依据 Yole 的猜测，硅光模块的商场规划将从 2018 年的 4.5 亿美元增 长至 2024 年的 41.4 亿美元，2018 年~2024 年间的年复合增速将达 44.5%。

　　从工业链来看，光器材坐落光通讯工业链上游。光通讯工业链全体可分为“光芯片/电芯 片、光组件、光器材、光模块、光通讯设备、终究客户”这样几部分。全体来看，上游光芯片 及电芯片多为国外公司独占，其间，光芯片近年来中低端产品逐步国产化，高端光芯片仍被国 外厂商把握。光组件及光器材范畴，相对涣散，竞赛相对并不剧烈。中游光模块范畴参加厂商 很多竞赛剧烈，技能更迭周期短。另一方面，国内光模块厂商实力提高敏捷，工业东移大趋势 显着，当时多家国内厂商已跻身全球前十大光模块厂商之列。工业链下流是光通讯设备商，最 终客户方面，传统客户包含了 2B 侧电信商场的大型运营商和数通商场的云核算巨子，另一方 面，近年来光器材厂商开端逐步向 2B 侧的非通讯范畴（如医疗检测等）和 2C 侧消费级运用 场景（如 AR，激光雷达等）延伸，以寻求更大的开展空间。

　　光器材职业单个细分范畴的商场空间有限，业界公司规划相对不大。从国内厂商的当时市 值来看，除了天孚通讯，其他国内光器材厂商市值根本在 100 亿人民币以下。类似地，海外巨 头相同市值有限，职业龙头 II-VI 和 Lumentum 市值别离仅约为 68 亿美元和 66 亿美元。全体 而言，职业空间和职业特性决议了职业界超大型企业较少，中小企业居多。

　　从当时光器材厂商的生长途径来看，首要以多范畴布局的方法线性拓宽生长空间，未来 跟着光器材从 B 向 C 拓宽，有望迎来高速增加时间。光器材厂商一般以某细分范畴起步，当公 司开展到必定阶段，受限于商场规划，一般会经过内生或外延并购方法拓宽事务布局翻开生长 空间，一种途径是横向拓宽光器材的事务品类完善产品矩阵，另一种途径是纵向笔直整合，向 上游光芯片或下流光模块延伸。站在当下的时点，咱们以为光器材厂商的生命周期仍很长。传 统意义上，光器材厂商的下流集中于 2B 范畴的运营商和云核算巨子，未来跟着以轿车电子和 消费电子为代表的 C 端需求加快放量，光器材厂商将迎来真实的高速增加时间。

　　传统而言，光器材下流终究端的客户是电信商场的运营商和数通商场的云核算巨子，因 而受其本钱开销影响。1）电信商场：运营商的通讯代际更迭时刻较长（例如 5~7 年），本钱 开支周期性显着，一般呈规律性动摇，初期上升显着，后期逐年回落，进入 5G 年代，运营商 本钱开销则相对更为平稳；2）数通商场：当时需求逐步逾越电信商场，数通商场的云核算巨 头技能更新需求更快，一般每 3~4 年即面对一次晋级换代的压力，本钱开销全体呈震动上行的 趋势。两相叠加，上游光器材职业生长性显着一起兼具周期性。

　　除了 2B 侧的传统通讯范畴，业界以天孚通讯腾景科技为代表的光器材厂商活跃向其他 2B 侧范畴拓宽，例如医疗范畴，寻求新的成绩增加点。从事务协同性的视点，医疗检测等行 业用光器材所运用的底层工艺和技能与光通讯职业有较大共通性，在产品规划、参数要求、性 能指标上有所区别，因此技能渠道、产线具有必定复用性，可以将现有在光通讯范畴堆集的技 术与才能进行跨范畴的仿制和延伸。

　　天孚通讯：公司依托现有老练的光通讯职业光器材研制渠道，运用团队在根底资料和 元器材、光学规划、集成封装等多个范畴的专业堆集, 活跃向医疗检测范畴拓宽，为 客户供给配套新产品，首要包含了根底元件类产品和集成封装器材产品。依据公司公 告，关于新范畴的产品，公司不同客户所在阶段有所差异，首要处于研制和客户样品 测验阶段。从商场规划来看，依据前瞻工业研讨院猜测，2021-2026 年我国第三方医 学确诊职业商场规划年均复合增加率在 14-15%左右，到 2026 年商场规划有望打破 560 亿元，全体空间宽广。（陈述来历：未来智库）

　　腾景科技：1）医疗范畴：依据公司公告，现在公司的滤光片、偏振分束器、透镜、 模压玻璃非球面透镜等精细光学元件产品，已运用于内窥镜体系、流式细胞仪、DNA 测序仪、拉曼光谱仪等生物医疗器械和设备。我国现在已成为全球生物医疗器械和设 备的重要出产基地，且高技能、高附加值设备的占比将逐步扩展，公司未来也将进一 步获益于生物医疗器械和设备商场的开展机会；2）量子科研范畴：在当今世界量子 核算科研范畴前沿的 18 光量子比特羁绊，以及 20 光子输入 6060 形式干与线路的 玻色取样量子核算项目中，均运用了腾景科技的产品，详细包含了半波片、滤光片、 偏振分束器、非偏振分束器等光学元件及 YVO4 等晶体资料。

　　2.3. 2C 侧消费级运用：消费电子和轿车等新式范畴供给职业未来 的生长空间

　　从轿车范畴来看，激光雷达中很多用到光学元件及器材，未来跟着激光雷达走向老练迎 来大规划放量，上游光学元件及器材厂商将迎来重要开展机会。 激光雷达（Lidar，Light Detection and Ranging）望文生义，即激光勘探与测距，一般用 于车辆在快速移动时的间隔和速度感知，作业原理与雷达十分附近。

　　其以激光作为信号源，由 激光器发射出的脉冲激光，打到地上的树木、路途、桥梁和建筑物上，引起散射，一部分光波 会反射到激光雷达的接纳器上，经过丈量激光信号的时刻差和相位差来确认间隔，经过水平旋 转扫描来测视点，并依据这两个参数树立二维的极坐标系，再经过获取不同俯仰视点信号获得 三维中的高度信息，由此可以构建准确的三维立体图画。其下流运用范畴广泛，包含了 L4 及 以上高级级自动驾驶、ADAS 体系、才智城市（车路协同）、专业服务机器人及测绘等范畴。

　　当时在自动驾驶运用范畴，激光雷达与摄像头存在技能道路竞赛。众所周知，自动驾驶系 统分为感知层、决策层和履行层，其间感知层担任搜集环境信息并做预处理。感知功用经过感 知传感器完成，有摄像头、毫米波雷达、激光雷达和超声波雷达四大类，横向比较各具优下风， 因此一般多种传感器交融运用，完成必定程度上的优势互补。

　　开展至今，自动驾驶范畴环境感 知交融计划首要开展演化为两种，一种是以摄像头为主导，调配毫米波雷达的交融计划，即“纯 视觉核算计划”，另一种是激光雷达主导，调配摄像头和毫米波雷达的交融计划。前者尽管具 有较低的本钱，但因为摄像头或许存在失真，因此需求进行很多数据堆集并进行神经网络练习 补偿。后者具有更高的准确性，但当时本钱相对更高。咱们以为，未来跟着激光雷达逐步走向 老练迎来本钱下降，激光雷达主导的交融计划其浸透率将会有显着提高。

　　就激光雷达自身的技能开展趋势来看，从机械式向固态式开展的大趋势显着。依据激光雷 达扫描方法分类，可分为三大类，即机械式、混合固态式（半固态式）和纯固态式。机械式发 展最为老练，其优势在于扫描速度快，可 360 度全方位检测，但在电机尺度较大较难集成，且 在功用提高、运用寿命提高、降本钱等方面益发困难。较之机械式计划，混合固态式计划可以 有用下降尺度，且本钱较低，但下风在于勘探视点有限，勘探间隔短，相对来说，半固态计划 中的 MEMS 计划是最为老练的半固态计划。

　　固态式计划当时首要包含 FLASH 和 OPA 两大 类，扫描速度快，体积小的优势显着，尽管当时技能老练度仍相对缺乏，但跟着未来技能打破， 固态技能道路大概率是激光雷达长时间开展的大方向。从下流激光雷达厂商的布局来看，差异化 显着，各有偏重优势纷歧，部分厂商多技能计划布局。Velodyne、Ouster、速腾聚创、禾赛科 技等厂商要点聚集机械式激光雷达，Luminar、Aeva、Livox、Innoviz、华为等在半固态激光雷 达均有布局，固态激光雷达的典型厂商有 Ibeo、Ouster、Quanergy 等。

　　从商场状况来看，轿车范畴的激光雷达产品全体仍处于导入期，大部分车型没有运用 激光雷达，未来跟着其走向老练迎来价格下降，浸透率有望加快提高，商场空间宽广。根 据沙利文研讨，2019 年全球激光雷达商场为 6.8 亿美元，猜测 2025 年将增至 135.4 亿美元， 2019 年~2025 年年复合增速 64.5%。国内方面，2019 年商场规划为 2.3 亿美元，猜测 2025 年 将增至 43.1 亿美元，2019 年~2025 年年复合增速 63.1%。

　　相关于传统的 2B 侧产品，消费电子产品需求量大，改动迭代快，商场空间更大。未来随 着元世界逐步从概念走向实际，作为元世界底层硬件支撑，AR 范畴将迎来快速增加。1）从 全体的商场规划来看，据我国信通院猜测，全球 AR 商场规划在 2020-2024 的年复合增速为 54%，2024 年商场规划有望达 2400 亿元人民币；2）从产品出货量状况来看，2020 年 AR 眼镜全球出货量达 40 万台，同比增加 33.3%，估计到 2022 年 AR 的全 球出货量将达 140 万台。

　　多巨子布局 AR，职业未来开展全体可期。微软在 AR 范畴起步较早，2015 年推出一代 HoloLens，2019 年 HoloLens 2 发布，2021 年获得美国陆军一份高达 219 亿美元的合同，公司 将在未来十年为军方供给至少 12 万套 AR 设备。苹果方面，前期已布局多项相关专利，相关 产品有望发布。谷歌方面，其母公司 Alphabet 在 2020 年用 1.8 亿美元收买了加拿大智能眼镜 制造商 North，加码布局 AR。小米方面，2021 年 9 月推出了其 AR 眼镜的概念产品。

　　本钱方面，光学环节占比较高。以微软的 AR 眼镜产品 Hololens 为例，其根本构成部分包 括了处理器、光学透镜、光引擎、摄像头、传感器、存储和电池。其间，和光学直接相关的（光学透镜和光引擎）本钱占比近半，因此相关厂商有望充沛获益于相关硬件产品的需求放量。

　　上游光器材厂商方面，腾景科技在 AR 范畴已有先发布局。AR 范畴现在比较看好的光波 导技能计划，公司具有必定的技能储备，依据公司公告，现在首要从事光波导技能的镜片制造 及光机部分与客户的合作开发等，以上两类产品大多在送样或小批量阶段。未来跟着 AR 硬件 需求的加快放量，生长空间宽广。

　　工业链上游光器材职业的全体竞赛格式杰出。尽管光器材产品品类繁复，部分低端产品的 入门门槛不高，可是头部厂商往往依据自身优势聚集于不同的高端细分范畴，这些范畴的商场 规划不大、竞赛对手不多、竞赛并不剧烈，因此全体格式杰出，毛利率水平一般可以维持在高 位。以光库科技为例，公司在光纤激光器材范畴要点聚集高功率、高壁垒赛道，高功率隔离器 及高功率光纤光栅的全球市占率均超 50%，光纤激光器材事务的毛利率维持在 40%~50%的规模 内。（陈述来历：未来智库）

　　天孚通讯方面，该公司是业界抢先的光器材一站式解决计划供给商，光无源器材产品从基 础的三大件发家（陶瓷套筒、光纤适配器和光收发组件），上市后经过内生和外延并购的方法 不断拓宽高端产品品类，其光无源器材事务的毛利率水平可以继续维持在 50%以上。相关于下流的光模块厂商，头部的光器材厂商具有适当的议价才能。下流光模块范畴参加 者很多，职业处于充沛竞赛的状况，从毛利率水平来看，下流以封装为主的光模块厂商全体毛 利率水平不高。与竞赛剧烈的下流比较，上游光器材厂商聚集各自的细分范畴，参加者较小， 一起技能更迭的速度没有光模块职业快，因此全体来说竞赛格式安稳杰出，对下流具有适当的 议价才能。

　　3.2 并购加快职业整合强化头部厂商实力，但光器材职业全体集 中度仍不高

　　职业界的并购整合加快推动。光器材厂商开展到必定阶段，受限于商场规划，一般会经过 内生或外延并购方法在横向和纵向拓宽事务布局以此构筑未来的生长空间。近年来，职业界并 购层出不穷，海外巨子方面，2018 年末，无源器材商场和有源器材商场的头部企业 II-VI 和 Finisar 达到收买协议，经过兼并完成强强联合，买卖金额达 32 亿美元。另一大巨子 Lumentum 则是在 2018 和 2021 年别离收买了 Oclaro 和 NeoPhotonics，买卖金额别离为 18 亿美元和 9.18 亿美元。国内方面，以光库科技、天孚通讯、博创科技等为代表的国内厂商在收买范畴相同动 作颇多，继续加快自身事务拓宽。

　　尽管并购加快职业整合助推职业集中度提高，但当时职业集中度仍不高。依据工业研 究中心的计算，2020H1 商场比例排名前三的别离为 II-VI、Lumemtum、Sumitomo，占比别离 为 23%，13%和 8%。尽管职业界的并购整合给职业集中度带来了边沿改进，但集中度仍不高。

　　3.3 工业链向国内搬运、国内厂商实力提高，光器材职业将获益于国产化代替机会

　　从光器材下流的光模块范畴来看，国内光模块厂商场比例提高显着，光通讯工业链全体 向我国搬运的大趋势日趋显着。咱们国内光通讯职业开展迅猛，依据 LightCounting 计算的过 去十年前十大光模块厂商排名，2010 年未有国内企业进入前十，而经过 10 年开展到了 2020年，以中际旭创、华为、海信为代表的国内企业现已跻身全球光模块前三甲，光迅科技、新易 盛、华工正源也占有前十队伍，光通讯工业链向国内搬运的大趋势日益显着，对整个工业链上 下流有活跃影响。

　　从光器材职业自身来看，国内企业正加快兴起。近年来，国内光器材企业的光通讯事务的 同比增速全体高于海外头部企业，作为劳动密集型职业，国内企业在本钱端的优势日益显着， 海外头部厂商更多聚集高端品类。

　　从技能视点，国内厂商实力相同提高显着，在部分高端范畴有显着打破。以工业链上游的 芯片为例，芯片是部分光器材的重要组成部分，在本钱中占比大头。国内光器材厂商近年来加 速向工业链上游布局，在光芯片范畴的实力继续提高。光无源芯片方面，以博创科技、光迅科 技为代表的国内厂商可以完成 PLC 芯片的国产化。光电调制芯片方面，光库科技经过收买 Lumentum 的铌酸锂产线相关财物获得铌酸锂芯片的制备才能，当时职业界首要竞赛对手仅有 日本的住友和富士通两家，一起在传统铌酸锂芯片的根底上，公司活跃布局前沿的薄膜铌酸锂芯片范畴，工业化推动进展靠前。光有源芯片方面，尽管高端芯片才能仍缺乏，但低端产品的 国产化程度可观，以光迅科技为例，其已完成 10G VCSEL/DFB/EML/AP/Pin 全系列芯片商用， 25G Vcsel/DFB/EML 芯片也能完成部分自给。

　　全体而言，在光通讯工业链继续向国内搬运的大布景下，国内光通讯企业开展势头迅猛， 技能视点在部分高端范畴继续获得打破，未来有望进一步代替国外厂商的比例，享用光通讯 范畴的国产化代替机会。

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