国产芯片之“光”，数通业务有望切入大客户供应链

高速光芯片具备强技术壁垒，新供应商成长需要抓紧供需差的机遇。光芯片是实现光转电、电转光、分路、衰减、合分波等基础光通信功能的芯片，是光器件和光模块的核心，光芯片的性能直接决定了光通信系统的传输效率和可靠性。高速光芯片良率的爬坡过程通常缓慢，需要大量的试验和优化，同时下游厂商在选型的考虑中，性能的稳定性是优先考虑，往往不会因为价格而增加供应商，因此只要当现有供应商无法满足需求的时候，才是新厂商切入市场的最佳时期。所以在高速光芯片领域，先发优势非常明显。 AI将为数通市场带来增长，国产厂商替换机遇凸显。AI的应用，尤其是以ChatGPT为代表的AIGC技术的兴起，800G光模块作为英伟达算力的主力军，带动高速光模块增长，光芯片产能供不应求，同时随着AI模型的不断迭代和优化，所需的算力支持也在不断增加，这直接拉动服务器对高速光模块的需求，而光芯片作为光模块中最核心的器件，其市场需求有望随之增长。根据Dell'Oro Group统计，到2027年全球数据中心资本支出将增长15%，并且在未来四年内将突破5万亿美元。高速率光芯片产业有望迎来广阔的市场空间。 国产替代领军者，客户认可度高，有望加速迎来PCN窗口机遇。源杰科技的IDM模式实现了从芯片设计到晶圆制造、芯片加工和测试的全链条覆盖，能及时响应各类市场需求，缩短产品研发周期。同时公司获得下游客户的高度认可，目前已实现向海信宽带、中际旭创、博创科技和铭普光磁等国际前十大及国内主流光模块厂商批量供货。目前公司100G EML芯片海外送样测试，打破国际垄断，在全球光芯片供给不足情况下，有望加速迎来PCN（Product Change Notification）窗口机遇。 盈利预测与投资评级：随着光纤接入市场的景气向上，公司核心壁垒和产品体系的持续拓展，未来公司有望在数通市场实现持续突破，我们认为目前国内的源杰科技是实现光芯片产业链的垂直一体化的龙头企业，具备一定的估值溢价，我们预计公司2024-2026年归母净利润为0.8/1.7/2.2亿元，首次覆盖、给予“买入”评级。 风险提示：研发进度不及预期，下游需求不及预期。 1.国产光芯片龙头，光芯片产品线丰富 1.1.国产高速激光器芯片先锋，IDM模式支撑多元化行业应用 激光器芯片国产先锋。陕西源杰半导体科技股份有限公司（以下简称“源杰科技”）成立于2020年12月23日，由陕西源杰半导体技术有限公司整体变更设立。源杰科技专注于半导体材料和器件的研发、研制、生产与销售，同时提供技术咨询服务，并自营和代理各类商品和技术的进出口业务。公司自成立以来，迅速完成了从有限责任公司到股份有限公司的转变，并在2022年12月成功在上海证券交易所科创板上市，标志着公司发展的重要里程碑。 图1：源杰科技发展历程 多元化的光芯片产品线支撑行业应用。源杰科技的主要产品为光芯片，覆盖2.5G、10G、25G、50G、100G等不同速率的激光器芯片系列产品，广泛应用于光纤接入、4G/5G移动通信网络和数据中心等领域。公司已建立了包含芯片设计、晶圆制造、芯片加工和测试的IDM全流程业务体系，拥有多条覆盖MOCVD外延生长、光栅工艺、光波导制作、金属化工艺、端面镀膜、自动化芯片测试、芯片高频测试、可靠性测试验证等全流程自主可控的生产线。 图2：源杰科技主要产品 1.2.多元化股东背景与专业管理团队助力公司发展 多元化的股东背景助力公司发展。源杰科技的控股股东及实际控制人为ZHANG XINGANG，其通过直接和间接方式持有公司股份。此外，公司股东还包括多家投资合伙企业、创业投资有限公司以及自然人股东。公司的股权结构呈现多元化，包括国有法人持股、外资持股以及其他内资持股等。 图3：源杰科技股权结构 管理层专业且专注，具备深厚产业背景经验。公司董事长、总经理ZHANG XINGANG本科毕业于清华大学，博士毕业于南加州大学材料科学专业，曾担任luminent研发员、研发经理，索尔思光电研发总监。公司副总经理陈文君毕业于华中科技大学光学工程专业。董事、副总经理潘彦延博士毕业于国立台湾科技大学电子工程专业，曾担任国立台湾科技大学博士后研究员，索尔思光电研发工程师。公司管理层均具备深厚专业及产业背景，属于光通信行业稀缺专业人才，专业且专注的投身光通信事业铸就了源杰科技的今天。 1.3.23年受下游影响业绩承压，24年有望恢复增长 受下游需求波动，2023年业绩承压。根据年度报告，公司在2019年至2022年期间，营业收入分别为0.81、2.33、2.32和2.82亿元，2019-2022年营收增速分别为+15.48%、+187.01%、-0.54%和21.89%；公司2019-2022年归母净利润分别为13.21、78.84、95.29和100.32百万元，2019-2022年归母净利润增速分别为-15%、+497%、+21%和5%。 2023年受下游影响业绩承压。2023年公司实现营业收入约1.44亿人民币，同比下降49%；归属于上市公司股东的净利润约1948万人民币，同比下降80.58%。主要原因包括电信市场及数据中心销售不及预期，电信市场受到下游客户库存及终端运营商建设节奏放缓的影响，销售额大幅下滑；国内市场部分产品价格竞争日益激烈，以及销售的产品结构发生变化，导致毛利率水平下降。 图4：源杰科技2019-2023营业收入与同比增长（百 图5：源杰科技2019-2023归母净利润与同比增长（百 盈利能力优化。公司2019-2023年的毛利率分别为45%、68%、65%、62%、40%，2020年10G、25G等高毛利产品销量大幅提升使公司整体毛利率大幅提高；公司2019-2023年的净利率分别为16%、34%、41%、35%、13%，波动抬升。 图6：源杰科技2019-2023毛利率和净利率情况 图7：源杰科技2019-2023费用情况 2.产业链核心环节，AI为数通需求带来增长机遇 2.1.卡位产业链技术核心，新进入者难突破 光芯片是实现光转电、电转光、分路、衰减、合分波等基础光通信功能的芯片，是光器件和光模块的核心。光芯片的原理是基于光子学原理，即利用光的波动性和粒子性来传输和处理信息。光芯片的工作过程可简单分为三个步骤：光发射、光传输和光检测。 首先，激光器将电信号转换为光信号，其次，光波导将光信号在芯片内传输；最后，光探测器将光信号转换为电信号。光芯片通过加工封装为光发射组件（TOSA）及光接收组件（ROSA），再将光收发组件、电芯片、结构件等进一步加工成光模块。 图8：光芯片工作原理 图9：光模块结构示意图（SFP+封装） 光芯片作为光通信产业链的核心，承担着电信号与光信号转换的关键角色。光芯片的性能直接决定了光模块的传输速率，而光模块又是数据中心内部互连和数据中心相互连接的核心部件，因此光芯片直接关联整个通信系统的数据传输速率和稳定性，其技术进步直接推动着光通信系统性能的提升。 图10：光芯片的应用位置 从产业链角度看，光芯片与其他基础构件（电芯片、结构件、辅料等）构成光通信产业上游。产业中游为光器件，包括光组件与光模块，产业下游组装成系统设备。在移动通信方面，5G网络的前传、中传、回传都可以见到光模块的应用。随着数据中心的快速发展以及5G技术的商用化，光芯片的市场需求日益增长。 图11：光芯片产业链 按功能分类，光芯片可分为有源光芯片和无源光芯片。有源光芯片负责光电信号转换，包括激光器芯片和探测器芯片；无源光芯片则包括光开关芯片、光分束器芯片等。 （1）有源光芯片： 有源光芯片主要负责光电信号的转换，包括激光器芯片和探测器芯片，激光器芯片按出光结构可进一步分为面发射芯片和边发射芯片，面发射芯片包括VCSEL芯片，边发射芯片包括FP、DFB和EML芯片；探测器芯片，主要有PIN和APD两类。 （2）无源光芯片： 无源光芯片主要负责光信号的路由、分路、合路等任务，不涉及光电信号的转换。 主要类型包括：PLC分路器芯片、AWG芯片、MEMS芯片、SiP（System in Package）。 图12：光芯片按功能分类 按材料分类。光芯片的制造材料通常基于不同的化合物半导体，主要包括：InP系列：铟磷化物，适用于制造高速率激光器和探测器芯片；GaAs系列：砷化镓，常用于制造PIN和APD探测器芯片；Si/SiO2系列：硅和二氧化硅材料，用于制造PLC和AWG等无源器件；SiP系列：硅磷化物，用于某些特定类型的光电子集成电路；LiNbO3系列：用于高速调制器芯片。 表1：激光器芯片和探测器芯片简介 2.2.技术壁垒：技术壁垒高，新进入者难突破 光芯片生产工艺和流程均较为复杂，包括芯片设计、基板制造、磊晶成长、晶粒制造、封装测试共五个主要环节。 （1）芯片设计： 利用专业的EDA（电子设计自动化）软件进行芯片的版图设计，包括电子线路的布局和光学路径的设计。设计过程中需要考虑芯片的电气特性、光学特性以及与后续工艺的兼容性，这是光芯片具有存在和使用价值的核心环节。我国多数企业主要集中在这一环，拥有设计能力但不具备生产能力。 （2）基板制造： 基板是芯片的物理基础，通常由高纯度的半导体材料如InP（磷化铟）、GaAs（砷化镓）或Si（硅）制成。基板的制造包括晶体生长、切割、抛光等步骤，要求极高的材料纯度和表面平整度，当前能实现高纯度单晶体衬底批量生产的全球仅有几家企业，均为海外企业。 （3）磊晶成长/外延片： 在基板上生长多层半导体材料，形成具有不同掺杂特性的多层结构，这一过程称为外延生长。常用的外延生长技术包括分子束外延（MBE）、有机金属气相沉积（MOCVD）等。外延片是决定光芯片性能的关键一环，生成条件较为严苛，因此是光芯片行业技术壁垒最高环节。成熟技术工艺主要集中于中国台湾以及美日企业，国内企业量产能力相对有限。 （4）晶粒制造（Chip Fabrication）： 通过光刻技术将设计好的版图转移到外延片上，然后通过蚀刻、离子注入、扩散、抛光等步骤制造出芯片的微观结构。这一步骤对工艺的精确度要求极高，因为任何微小的偏差都可能影响芯片的性能。 （5）封装测试（Packaging and Testing）： 将制造完成的芯片进行切割、清洁，然后安装到封装中，形成可以方便使用的模块。 封装不仅起到物理保护作用，还提供电气连接和散热功能。在封装前后，需要对芯片进行多次性能测试，包括光学测试、电学测试和可靠性测试，确保产品符合设计规格。中国台湾是全球光芯片晶粒制造和封装测试集中地区。 图13：光芯片工艺流程图 高速光芯片是光通信技术发展的重要瓶颈，外延环节是核心。高速光芯片，特别是25G及以上的高速率光芯片，是行业中技术壁垒最高的环节。高速光芯片的生产包含280多道工序，涉及外延生长、光刻、刻蚀等精密加工，比中低速率激光器多出50~70道，尤其外延环节对设计及生产工艺的要求极高，是当前国内厂商与海外头部厂商的主要差距所在。外延环节需要精确控制材料厚度、比例和电学掺杂，每层量子阱的厚度精度误差需小于 0.2nm 。 图14：25G DFB激光器芯片的制备流程图 高速光芯片的研发和生产需要长期的技术积累和经验沉淀，新进入者难以快速突破。高速光芯片良率的爬坡过程通常缓慢，需要大量的试验和优化。在高速光芯片领域，先发优势尤为明显，早期进入市场的企业能够通过持续的研发投入和市场实践，逐步建立起技术壁垒，形成强大的竞争优势。海外领先光芯片公司如II-VI、Lumentum等，它们不仅在高端通信激光器领域已经广泛布局，而且在可调谐激光器、超窄线宽激光器、大功率激光器等高端产品领域也已有深厚积淀。这些企业通过长期的技术积累，能够量产25G及以上速率的光芯片，而国内企业在这些高端产品的研发和生产上仍有较大的差距，25G以上速率的激光器芯片大部分厂商仍在研发或小规模试产阶段。高速光芯片的研发和生产不仅是技术的竞争，更是时间的赛跑。 服务器稳定性是首要选择，供应商替换难