请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 1 / 28 炬光科技 （ 688167.SH） 2021年 12 月 31日 投资评级： 买入 （ 首次 ） 日期 2021/12/30 当前股价 (元 ) 213.55 一年最高最低 (元 ) 230.00/176.00 总市值 (亿元 ) 192.11 流通市值 (亿元 ) 41.26 总股本 (亿股 ) 0.90 流通股本 (亿股 ) 0.19 近 3 个月换手率 (%) 151.76 股价走势图 数据 来源： 聚源 光子魔术大师，进军激光雷达打开千亿市场空间 公司首次覆盖报告 任浪（分析师） 证书编号： S0790519100001 “产生光子 ”和 “调控光子 ”构成核心壁垒，进军 激光雷达 打开千亿市场空间 公司是激光 行业 上游 元器件领域 龙头，在“产生光子”的 大功率半导体 激光器和“调控光子”的激光光学元器件领域形成了 深厚壁垒， 2015 年主导制定半导体激光器国家标准，子公司 LIMO获得 “光电子行业奥斯卡” Prism Awards。 智能汽车时代， 高线数 激光雷达从零到一 需求快速 增 长 ，公司依托技术优势进军激光雷达发射模块市场 有望借助产业趋势实现腾飞 。我们预计公司 2021-2023年归母净利润分别为 0.65/1.26/2.37 亿元，对应 EPS 分别为 0.72/1.40/2.63 元 /股，对应当前股价的 PE 分别为 297.4/152.1/81.2倍，首次覆盖，给予“买入”评级 。 激光上游元器件技术壁垒深，客户粘性高，构筑公司扎实基本盘 公司自成立以来深耕激光 上游元器件 底层技术 和 工艺 ， 凭借优秀 的 产品性能在市场中占据一席 之地 形成稳定的基本盘。在大功率激光器方面，公司凭借共晶键合、无铟化封装等技术和工艺，生产出性能 甚至 优于相干公司 等全球巨头的产品，被广泛应用于科研院所、激光器 等 企业中。在激光光学元器件方面，子公司 LIMO的光场匀化器被应用于全球顶级光刻机 厂商产品中，其他产品 亦被 广泛应用于相干公司、锐科激光、长光华芯等企业。同时依托光学元器件的光束整形能力 ，半导体激光元器件的应用领域亦得以 大幅 拓宽，两大业务相得益彰，协同发展。 中 下游市场百花齐放， 高线数 激光雷达进入规模化量产元年 基于“产生光子”和“调控光子”能力的成熟，公司开始进军 数 倍市场空间的中游模组市场。激光雷达领域公司广泛布局 多种 光斑 类型 、多种激光发射器的产品 ，并 通过车规 验证 ，与大陆集团 、 B公司签订 合作协议 ，同时 获得 华为入股， 将 成为 激光雷达市场发展核心受益方。在医美领域，公司 和 激光脱毛领域的鼻祖英国Cyden签署排他协议 ，面对广阔的激光医美市场展开布局。在泛半导体领域，公司的 OLED固体激光退火产品交付样机 ， 打破相干公司过去十年全球优势地位。公司高技术壁垒逐步 走向 规模和业绩的兑现。 风险提示： 新的进入者 改变竞争格局 、技术变革 、公司业绩不及预期等 。 财务摘要和估值指标 指标 2019A 2020A 2021E 2022E 2023E 营业收入 (百万元 ) 335 360 527 767 1,311 YOY(%) -5.6 7.4 46.3 45.6 71.0 归母净利润 (百万元 ) -80 35 65 126 237 YOY(%) -530.9 -143.4 85.3 95.5 87.3 毛利率 (%) 38.3 51.0 49.2 47.7 45.7 净利率 (%) -24.0 9.7 12.3 16.5 18.0 ROE(%) -18.9 5.3 9.2 15.2 22.1 EPS(摊薄 /元 ) -0.89 0.39 0.72 1.40 2.63 P/E(倍 ) -238.9 550.9 297.4 152.1 81.2 P/B(倍 ) 45.1 30.7 27.8 23.5 18.2 数据 来源： 聚源 、 开源证券研究所 -10%-5%0%5%10%15%2020-12 2021-04 2021-08炬光科技 沪深 300开源证券 证券研究报告 公司首次覆盖报告 公司研究 公司首次覆盖报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 2 / 28 目 录 1、 产生光子 +调控光子协同布局，激光上游龙头冉冉升起 . 4 1.1、 国内高功率半导体激光器龙头，发力中游模块和系统解决方案 . 4 1.2、 科学家领衔，尖端技术和工艺壁垒形成深厚护城河 . 4 1.3、 上游原器件形成稳健基本盘，中下游市场延展打开成长空间 . 5 1.4、 历史业绩稳定成长，新兴业务蓄势待发 . 6 2、 激光行业上游元器件 市场稳步增长，下游应用百花齐放 . 7 2.1、 激光光学元件弥补短板，半导体激光器前景广阔 . 7 2.1.1、 全球激光器行业稳步增长，供应链具有持续成长空间 . 7 2.1.2、 激光器是激光产品最核心部件 . 7 2.1.3、 半导体激光器优 势显著，光学整形后进一步打开应用空间 . 8 2.1.4、 激光光学产品给激光装上翅膀，其生产工艺和对光路理解尤为重要 . 9 2.2、 车载高线数激光雷达前装量产元年已至，激光发射模组居关键地位 . 10 2.2.1、 搭载激光雷达日益成为自动驾驶主流技术发展方向 . 10 2.2.2、 收发模块成本占比高，激光器是核心元器件 . 10 2.2.3、 激光雷达市场空间广阔，高线数产品预计 2022迎来规模化落地 . 11 2.2.4、 激光在汽车上的应用不止于激光雷达， DMS、 AR-HUD、激光大灯亦潜力无限 . 13 2.3、 高端制造域激光器应用广泛，光刻是最高端应用场景 . 14 2.4、 医美市场迎来发展良机，激光美容仪器 “轻度介入 ”深受喜爱 . 15 3、 全面进军中游市场，激光雷达打开千亿空间 . 15 3.1、 上游元器件壁垒高筑，形成稳健基本盘 . 15 3.1.1、 高功率 半导体打破国外垄断，发展前景广阔 . 15 3.1.2、 激光光学元器件壁垒高，加持半导体激光器业务如虎添翼 . 17 3.2、 激光雷达核心模块供应商，多方合作加速车载业务发展 . 19 3.2.1、 通过车规级认证，完善产品布局，厉兵秣马布局激光雷达量产时代 . 19 3.2.2、 拿下法雷奥等诸多客户单，获得华为入股，业绩进入快速增长期 . 20 3.3、 医美、泛半导体市场蓄势待发 . 22 3.4、 IPO募资扩产，加码微光学应用及激光雷达发射模组项目 . 23 4、 盈利预测与投资建议 . 24 5、 风险提示 . 25 附：财务预测摘要 . 26 图表目录 图 1： 炬光科技自 2007年成立起始终深耕于激光行业 . 4 图 2： 公司在发展中形成九大核心技术 . 5 图 3： 炬光科技基于纵向一体化战略，由元器件供应走向模块集成服务 . 6 图 4： 公司历史营业收入稳健，净利润持续向好（亿元） . 6 图 5： 公司收入集中于激光器和光学元件两大板块 . 6 图 6： 全球激光器销售收入保持持续稳健增长（亿美元） . 7 图 7： 材料加工与光刻应用仍是激光器最大应用领域 . 7 图 8： 激光器是激光设备的核心部件 . 8 图 9： ROE依靠光的折射实现光束整形 . 9 公司首次覆盖报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 3 / 28 图 10： DOE可通过衍射产生各种形状的光斑 . 9 图 11： 微透镜阵列可将能量分布不均匀的光束进行整形 . 10 图 12： 微透镜阵列将光束整形为各类不同的光斑 . 10 图 13： 激光雷达包括机械、半固态、固态三类 . 10 图 14： 激光雷达由发射、扫描、接收、处理四部分组成 . 11 图 15： 发射、接收模块在激光雷达成本占比较高 . 11 图 16： VCSEL通过垂直发光的方式降低测试成本 . 11 图 17： 2024 年后全球激光雷达市场规模预计超百亿美元 . 12 图 18： 高阶辅助驾驶预计将成为主要应用场景 . 12 图 19： 2016 年至 2020 年全球材料加工与光刻激光器市场规模呈扩大趋势 . 14 图 20： 光刻是芯片制造的核心环节 . 15 图 21： 预计全球医美市场将继续保持稳定增长 . 15 图 22： 全球激光医美市场规模稳步提升 . 15 图 23： 公司的半导体元器件业务产品谱系齐全竞争力强 . 16 图 24： 全球半导体激光器市场规模有望继续增长 . 17 图 25： 半导体激光器业务稳步增长 . 17 图 26： 激光光学产品品类丰富性能优异 . 17 图 27： 晶圆级加工技术可显著提升晶圆尺寸，降低生产成本 . 18 图 28： 激光光学业务导入全球顶级半导体加工厂商，业绩加速成长 . 19 图 29： 激光雷达业务中，模组类产品单车价值量较高，构成公司主要收入来源 . 20 图 30： HFL110 是全球首款 3D Flash 全固态激光雷达 . 21 图 31： 大陆 HF110 配套日系两大车型 . 21 图 32： 华为 96线中长距激光雷达大幅降低生产成本 . 21 图 33： Luminar Iris最远探测距 离达 500米，将搭载于小马智行 Robotaxi . 22 图 34： 公司的半导体晶圆退火产品供货顶级设备厂商 . 23 图 35： UV line激光剥离系统帮助提升激光剥离效率 . 23 表 1： 半导体激光器光电效率、加工能力、体积具有显著优势，唯独光束质量是短板 . 8 表 2： 2022 年将迎来激光雷达批量上车的高峰 . 12 表 3： 公司全面布局激光雷达光源模组 . 20 表 4： 炬光科技募资主要用于补充流动资金、微光学及激光雷达发射模组等项目 . 24 表 5： 可比公司盈利预测与估值（截至 2021/12/30） . 25 公司首次覆盖报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 4 / 28 1、 产生光子 +调控光子协同布局， 激光上游龙头冉冉升起 1.1、 国内高功率半导体 激光器 龙头，发力中游模块和系统解决方案 布局 “产生光子”和“调控光子”，公司成为高功率半导体激光器行业领军企业。 公司于 2007年 9月在西安成立，是激光行业上游龙头 之一 。 成立以来 以半导体激光器为起点，持续专注光子技术基础科学的研发，并不断向先进制造、医疗健康等潜在应用领域拓展。 2008 年，公司首次推出半导体激光器产品，此后公司 在半导体激光器领域 持续投入，不断积累核心技术，并于 2015年主导制定相关国家标准，行业技术领先地位突出。 2017 年，公司并购德国激光光学元器件、光子应用模块和系统研发及生产商 LIMO，将自身“产生光子”的能力与 LIMO“调控光子”的能力结合，进一步提升了在微光学领域的技术，实现了“产生光子”结合“调控光子”的战略布局，微光学技术不断成长。 2018年 2月，公司旗下德国 LIMO荣获“光电子行业奥斯卡”Prism Awards。凭借持续的技术研发与创新，公司持续为固体激光器、光纤激光器生产企业和科研院所、光刻机核心部件生产商、激光雷达整机企业、医疗美容设备、工业制造设备、半导体和平板显示设备制造商等提供核心元器件及应用解决 方案，产品逐步被应用于先进制造、汽车应用、医疗健康、科学研究、信息技术等领域。 图 1： 炬光科技自 2007年成立起始终深耕于激光行业 资料来源： 公司公告、 开源证券研究所 1.2、 科学家领衔 ，尖端技术和工艺壁垒形成深厚护城河 公司在 顶级科学家带领下， 不断深耕 “产生光子”、“调控光子”的基础科学领域 ， 形成 九大核心技术 。 公司创始人刘兴胜曾任职美国康宁公司、美国相干公司、美国恩耐公司高级技术岗位。首席技术官 Chung-en Zah 先生为 Limo GmbH 执行董事，曾任贝尔实验室高级科学家及光电集成研究组负责人以及 Thorlabs, Inc 半导体激光技术研究部高级总监。 高管的技术背景一方面帮助公司研发出有竞争力的产品，另一方面也奠定了公司浓厚的技术底蕴。 在激光 行业 上游领域 ，公司 持续积累 ， 在共晶键合、激光产品的热管理、激光产品的热应力控制、界面材料与表面工程、测试分析诊断、线光斑整形、光束转换、光场匀化、晶圆级同步结构化激光光学制造等 方向 研究深入，形成独有的核心技术 积淀 。截至 2021 年 9 月 30 日，公司在中国境内取得专利 291 项，境外取得专利 113 项 。多重尖端技术和工艺 加持下，公司生产的产品被应用于全球顶尖的设备和场景，例如半导体激光器被应用于拥有“人造太阳”之称的国家惯性约束可控核聚变装置项目、光场匀化器被应用于世界顶级光刻机公司产品公司首次覆盖报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 5 / 28 中。 图 2： 公司在发展中形成九大核心技术 资料来源： 公司官网、 开源证券研究所 1.3、 上游原器件形成稳健基本盘 ， 中 下游市场延展打开成长空间 公司的业务包含半导体激光、激光光学产品、汽车应用和光学系统业务四大板块。目前，上游的半导体激光器和激光光学产品构成公司的主要收入来源。 半导体激光业务 主要实现“光子的产生”，以高功率半导体 激光元器件为主，分为开放式器件、光纤耦合模块、 医疗美容器件和模块、工业应用模块等。以 其中的 开放式器件 为例，该产品 基于单个或多个激光二极管芯片封装而成，主要用于固体激光器泵浦，最终应用于科学研究、工业加工和医学成像等领域中。 激光光学业务 主要 实现“光子的调控”，通过 快轴准直镜、 光束准直转换系列产品、光场匀化器、微光学透镜模组等一系列产品对激光进行整形，通过调节光斑实现对光子的精密控制，进而 在合适的时间把光子传输到合适的位置以实现对光子的高效利用 。 汽车应用业务 主要包含激光雷达面光源、激光雷达线光源、激光雷达光学组件等， 光学系统业务 主要包含固体激光剥离线光斑、固体激光退火线光斑等系统。 扎根激光 上游 元器件 ，发力中游 模组和解决方案 打开 数 倍市场空间。 激光器上游产品结构复杂、技术含量高、客户验证时间长，一旦被客户选择成为供应商通常会形成长期的合作关系。公司在上游元器件生产领域技术能力逐步成熟，客户体系逐步建立，形成较强壁垒， 产品和解决方案已经被固体激光器、光纤激光器生产企业，科研院所，医美设备厂商，工业制造设备厂商，光刻机核心部件厂商，激光雷达整机企业，半导体和平板显示 设备制造商等广泛使用。 下游 应用领域包含先进制造、汽车应用、医疗健康、科学研究、信息技术等。 上游产品虽然技术含量 较 高，但 市场规模 相对有限，因此公司也在近年逐步发力中游的光子应用模块和系统，打开新的发展空间，实现业务的纵向一体化。目前，在汽车领域， 公司当前生产的产品 不少都 结合了多项核心技术，以模组形式对外销售。其中，激光雷达面光源模组通过将光源和面光斑光束整形元器件集成，产生面光斑脉冲激光，可提供给激光雷达整机厂商，用于其智能驾驶中短距激光雷达产品中。 此外在医美、高端制造等领域公司亦有相关产品和解决方案布局。中 下 游 领域 的拓展，一方面，面向 数 倍以上的增量市场为公司打开新的成长空间，另一方面，公司亦能够积累对不同应用领域的行业理解，更好跟进下游市场的需求和变化，优化自身产品，进一步提升公司的竞争优势。 公司首次覆盖报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 6 / 28 图 3： 炬光科技基于纵向一体化战略，由元器件供应走向模块集成服务 资料来源： 公司公告、 开源证券研究所 1.4、 历史业绩稳定成长，新兴业务蓄势待发 公司 历史业绩稳健，未来随着中游产品放量以及业务整合完成，收入和利润有望展现 优异 成长性 。 2020 年公司激光光学产品、半导体激光产品业务分别实现收入1.79/1.40 亿元，分别占总收入的 49.72%和 38.89%，其余业务合计实现收入 0.41 亿元，占总收入的 11.39%。收入端 增速 近年较为平稳，内部业务结构有所变化，其中半导体激光业务 2020 年和 2021 年上半年 在 下游疫情影响 下 业务需求减少，而该业务中的预制金锡薄膜陶瓷热沉同时期开始获得国内外光纤激光器厂商批量订单，对冲其他子业务的业绩下滑，因此整体波动不大。而激光光学产品 2019年由于下游光纤激光器行业景气度下降，以及 LIMO 受到德国经济下滑的影响业绩 不佳。 2021 年激光光学业务在上半年 收入 已经超过 2019年全年，一方面由于公司对 LIMO的重组大幅提升了其运营效率，另一方面也由于公司强化了对国内客户的支持，让相关收入大幅提升。而汽车领域的激光雷达产品和光学系统业务蓄势待发，未来有望成为公司新的业务成长点。 图 4： 公司历史营业收入稳健，净利润持续向好 （亿元） 图 5： 公司收入 集中于 激光器和光学元件 两大 板块 数据 来源： 公司公告、 开源证券研究所 数据 来源： 公司公告、 开源证券研究所 -600%-400%-200%0%200%400%-2.00-1.000.001.002.003.004.00营业总收入 归母净利润营收同比 (%) 归母净利润同比 (%)0.001.002.003.004.002018 2019 2020 2021Q1-Q3激光光学产品 半导体激光产品汽车应用 (激光雷达 )产品 光学系统产品研发服务及加工服务 其他业务公司首次覆盖报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 7 / 28 2、 激光行业上游 元器件 市场稳步增长，下游应用百花齐放 2.1、 激光光学元件弥补短板，半导体激光器前景广阔 2.1.1、 全球激光器行业稳步增长 ，供应链具有持续成长空间 全球激光器行业有望持续受益于下游激光设备规模增长，材料加工与光刻仍是最大应用领域，仪表与传感器行业规模增速可观，随着高功率半导体激光元器件国产替代进程加快，国产厂商迎来发展良机。 激光设备对于推动我国经济转型升级具有不可替代的作用，市场需求广阔。作为激光设备必不可少的激光元器件，激光器行业将持续受益。据 Laser Focus World 数据， 2015 年至 2020 年，全球激光器销售收入由97.1亿美元增长至 160.1亿美元， CAGR为 10.52%。预计 2021年该市场规模将达到184.8亿美元，同比增长率约为 15%。当前，我国低、中功率激光核心元器件已基本完成国产替代，高功率半导体激光器核心元器件国产替代未来可期。国内激光厂商已掌握大部分器件制造技术，但部分核心器件如高功率半导体激光芯 片等仍依赖进口。而国外激光器龙头企业，例如美国相干公司、美国 IPG光电、美国 nLight和法国 Lumibird等，则依靠全产业链整合实现产品低成本、高性能及高稳定性。根据 Laser Focus World数据， 2019年全球激光器应用领域中，材料加工与光刻是全球激光主要应用市场，占比 40.94%；其余应用领域中，仪表和传感器行业内激光器市场规模增速较快，由 2016年 6.15亿美元增至 14.41亿美元， CAGR约为 23.72%，较其他行业领先。近年来，随着激光雷达、 3D 传感、生物医学仪器等细分行业的快速发展， 仪表和传感器市场规模有望进一步扩大，从而拉动激光器元器件及相关光学应用模组与解决方案的市场需求增长。 图 6： 全球激光器销售收入保持持续稳健增长 （亿美元） 图 7： 材料加工与光刻应用仍是激光器最大应用领域 数据 来源： Laser Focus World、 开源证券研究所 数据 来源： Laser Focus World、 开源证券研究所 2.1.2、 激光器是激光产品最核心部件 激光器是激光产品最核心部件，直接决定 激光 设备的性能 。 激光起源于 20 世纪 60年代初期，是指窄幅频率的光伏射线通过受激反馈共振与辐射放大，产生的准直、单色、相干的定向光束，被誉为“最准的尺”、“最快的刀”，被广泛应用在焊接、切割、光纤通信、测距、唱片、美容等领域。产生激光的激光器由大量的光学材料和元器件组成，居于整个产业链的中枢位置，通常由光学系统、电源系统、控制系统和机械机构四个部分组成。其中光学系统主要由泵浦源、增益介质和谐振腔等元器件组成。 光子通过吸收了泵浦源能量的增益介质产生，在光学谐振腔内不断反射，往复运动，从-5%0%5%10%15%20%25%30%0204060801001201401601802002015 2016 2017 2018 2019 2020 2021E销售收入 增长率（右轴）40.94%27.02%12.02%9.03%8.01% 2.99%材料加工和光刻应用 通信和光存储科研和军事 医疗和美容仪器与传感器 娱乐、显示与打印公司首次覆盖报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 8 / 28 而不断放大，最终通过反射镜射出激光，形成激光束。 因此 激光器的性能 往往直接决定激光设备输出光束的质量和功率，是下游激光设备的核心部件。 图 8： 激光器是激光设备的核心部件 资料来源：长光华芯 招股说明书 、开源证券研究所 2.1.3、 半导体激光器 优势显著 ，光学整形后 进一步 打开应用空间 半导体激光器光束质量 有所不足 ，但 光电转换效率等 方面 优势显著，经过光学整形后 有望弥补 短板 ， 在更多领域实现应用 。 激光器按照增益介质（工作物质）可分为：（ 1）液体激光和气体激光，该方式效率低下并且需要频繁维护，目前只用于小众场景；（ 2）自由电子激光器， 主要依靠加速器产生的高品质电子书与 NS交替排列的磁铁阵列 波荡器相互作用来产生具备激光品质的高功率相干辐射。目前技术发展不充分，难以广泛使用 ；（ 3） 固体激光器，主要以晶体或玻璃光纤作为工作物质， 以灯（少部分使用）或半导体激光器作为泵浦源 ；（ 4）半导体激光器是以半导体材料作为激光介质，以电流注入 激光二极管来产生激光作为泵浦源。这其中，固体激光器 尤其是光纤激光器具有光束质量好、能量密度高、使用方便等优势，目前广泛应用于雕刻、切割、钻孔 等领域 。 而 半导体激光器具有光电转换效率高、体积小、寿命长 、可靠性高、工业化程度高、成本低 等 诸多优点 ， 但由于 半导体激光器 直接产生的光束质量 较 差， 所以 应用的领域受限 ，通常作为泵浦源出现在固态激光器中 。 然而 在实际应用中，一些场景 并 不需要高光束质量的激光，只要满足特定应用 所要求的光斑形状、功率密度和光强分布即可 。而 激光光学产品 恰好可以起到这一作用，经过 激光光学产品的 整形，低光束质量的半导体激光 也 可以在焊接、退火 、激光雷达 等 领域 应用 ，完美弥补半导体激光器的不足，发挥该技术路线的优势。 未来半导体激光器 在 激光光学元件 搭配下 将拥有越来越多的应用场景 。 表 1： 半导体激光器光电效率、加工能力、体积具有显著优势， 唯独光束质量是短板 对比项目 指标说明 CO2激光器 （气体） YAG激光器 （固体） 薄盘激光器 （固体） 光纤激光器 半导体 激光器 波长 m 数值越小，加工能力越强 10.6 1.06 1.01.1 1.01.1 0.91.0 典型电光效率 % 数值越大，效率越高，耗电越小 10 5 15 30 45+ 光束质量 BPP（ 4/5kw） 数值越小，光束质量越好 6 25 8 4m2 1m2 1m2 体积 体积越小，适用场合越多 大 最大 较大 非常小 非常小 资料 来源：创鑫激光招股说明书、开源证券研究所 2.1.4、 激光光学产品 给激光装上翅膀， 其 生产工艺 和对 光路理解尤为重要 激光光学产品是激光的“加工器”，生产工艺和光路理解 对 制备 激光光学器件来说 是最重要的 环节 。 激光的整形 常用到的激光光学元器件 包含微透镜阵列、光束准直器等 ，其 能够 帮助 调整激光的光场强度分布、光斑形状和功率密度， 进而 让半导体激光器发出的 激光取得最好的应用效果和应用价值 。 以微透镜阵列为例，其表面由通光孔径及浮雕深度为微米级的透镜组成阵列，最小功能单元也是球面镜、非球面镜、 柱镜、棱镜等，能在微光学角度实现聚焦、成像、光束变换等功能 ，由于单元尺寸小，集成精度高，可以完成很多传统光学元件无法完成的功能 。微透镜阵列可分为折射型（ ROE）和衍射型（ DOE）两类，折射型 微透镜阵列 主要依靠几何光学的折射原理，当激光照射到微透镜上时 ， 微透镜阵列上的每个 小透镜单元 都可以将一小部分激光折射到 满足要求的位置 ， 进而实现对激光光束的精确整形。 衍射型微透镜阵列主要基于物理光学的衍射原理，透镜阵列表面的 浮雕结构形成衍射单元，激光经过这些衍射单元后在一定距离产生干涉，形成特定的光强分布。 微光学产品对精度要求高，如 衍射光学元件对光的入射角度敏感，需要较好的光路调整精度和稳定性；同时，微光学元器件的生产工艺亦是考验厂商竞争力的核心环节， 目前主流的生产方式有 精密模压 、 晶圆级光学镜头（ WLO） 以及 晶圆级玻璃（ WLG） 三类工艺，其中模压方案 产出的产品 耐久性差，通常用于低功率、低成本场景； 晶圆级光学镜头（ WLO）技术被苹果应用于手机的 3D 结构光发射模组，主要专利集中于少数国外公司手中；相比晶圆级光学镜头 工艺 （ WLO） ，晶圆级玻璃工艺（ WLG） 所生产的产品 具有 更小的尺寸和更优异的光学特性以及 更 好的 耐久性 ， 因此 WLG也 有望替代 WLO成为微透镜阵列 的主要 制备 方案 ，国内的炬光科技在该工艺方向技术储备遥遥领先 。 除此之外 ，微光学元器件的设计和生产也考验厂商对于光路的理解，如何 搭配 光束整形等技术生产 出 更适合下游应用场景的产品，亦非常重要。 图 9： ROE依靠光的折射实现光束整形 图 10： DOE可通过衍射产生各种形状的光斑 资料来源： 炬光科技公众号 资料来源： 炬光科技公众号 公司首次覆盖报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 10 / 28 图 11： 微透镜阵列可将能量分布不均匀的光束进行整形 图 12： 微透镜阵列 将 光束 整形为 各类 不同 的 光斑 资料来源： 炬光科技公众号 资料来源： 炬光科技公众号 2.2、 车载 高线数 激光雷达前装量产元年已至，激光发射模组居关键地位 2.2.1、 搭载 激光雷达 日益成为自动驾驶主流技术发展方向 智能化正接替电动化成为汽车下一阶段的发展方向，配备先进传感器的高阶自动驾驶更是国内自主厂商借助智能化弯道超车的重点。 其中，激光雷达因其探测距离远、探测精度高、响应速度快、受环境干扰影响较少及可近似全天候工作等优势，成为大部分整车厂提高汽车智能驾驶水平的主流选择。激光雷达技术路线多样，主要包括以 Velodyne为代表的机械式激光雷达，以 Luminar、法雷奥、大疆、华为等代表的半固态式激光雷达，以及性能优越但技术仍处瓶颈期的固态激光雷达。与特斯拉等领先厂商相比，在软件和算法落后的背景下，其他整车厂商更倾向于选 择激光雷达 +高精度地图作为 L3级别自动驾驶的解决方案。随着华为、大疆等跨界玩家的入局，激光雷达性能 大幅提升， 成本 也将 降低至万元以内，整车厂激光雷达前装意愿 不断增强 ， 我们预计 2022年将是车载 高线数 激光雷达 大批量 前装上车元年，规模化量产的拐点即将到来 。 图 13： 激光雷达包括机械 、 半固态、固态三类 资料来源： Yole 2.2.2、 收发模块成本占比高，激光器是核心 元 器件 激光雷达主要分为激光发射模块、扫描系统、接收模块及信息处理 系统 四个部分，发射及接收模块成本占比高达 60% 。发射模块 包括激励源、激光器、光束控制器与发射光学系统； 扫描系统 通过旋转电机、扫描镜、准直镜头与窄带滤光片等形式实现改变激光束的空间投射方向的功能（ Flash激光雷达方案不包括扫描方案）； 接收模块则主要为光电探测器； 后端信息处理 部分则与放大器、 FPGA（主控单元）芯片、模拟芯片密不可分，其主要实现对激光发射模块、接收模块和扫描模块的控制以及数据处理和传输。据汽车之心 描述 ，发射、接收模块占据激光雷达成本的 60%左右。公司首次覆盖报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 11 / 28 发射模块中所需要的微光学器件包括激光器准直元器件、耦合元器件、光束形态转换元器件、光场匀化扩束器等。这些 器件的性能将直接影响激光光源的形成、激光雷达光束探测距离、分辨率、均匀度，是整个发射模块的技术关键。 图 14： 激光雷达由发射、扫描、接收、处理四部分组成 图 15： 发射、接收模块在激光雷达成本占比较高 资料来源： 汽车人参考、 开源证券研究所 数据 来源： 汽车之心、 开源证券研究所 其中，激光器作为车载激光雷达发射系统的核心器件之一，正由 EEL向 VCSEL演进。 激光器的选择需综合考虑实际应用环境、技术方案、性能需求以及成本需求。目前常见的激光器主要包括半导体边发射激光器（ EEL）、半导体垂直腔面发射激光器（ VCSEL）以及光纤激光器等。 EEL作为光源具有高发光功率密度的优势，但 EEL激光器发光面位于半导体晶圆的侧面，生产中需进行切割、翻转、镀膜、再切割的工艺步骤，往往只能通过单颗一一贴装的方式与电路板整合。与此同时，每颗激光器需独立手工装调，对产线工人的手工装调技术依赖性较大，生产成本高且一致性难以保障。有别于 EEL， VCSEL的光源发射方向与芯片垂直，一方面使得 其可直接在晶圆上进行光斑测试，测试成本较 EEL 更低，另一方面 VCSEL 大多采用直接调制，腔长短、集成难度低，在传感领域的性能及量产能力都更为突出。近年来，国内外多家 VCSEL激光器公司纷纷开发多层结 VCSEL激光器，据禾赛科技招股书，多层结VCSEL激光器将发光功率密度提升了 510倍。未来， VCSEL有望逐渐取代 EEL成为主流激光元器件。 图 16： VCSEL通过垂直发光的方式降低测试成本 资料来源： 禾赛科技招股书 2.2.3、 激光雷达市场空间广阔， 高线数产品预计 2022迎来规模化落地 63%23%10%5%收、发模组 人工调试 机械装置等 控制模组公司首次覆盖报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 12 / 28 ADAS、无人驾驶成为激光雷达下游主要应用场景，激光雷达市场空间广阔。 激光雷达下游应用领域广泛，主要可分为无人驾驶、高阶辅助驾驶、服务机器人和车联网行业。随着激光雷达在车载领域的推进，针对测试与高精地图测绘领域的激光雷达市场将迎来顶峰，乘用车前装量产成为未来主要发展方向。据 Frost&Sullivan 预测，2025 年高级辅助驾驶、无人驾驶、车联网和服务机器人领域分别占激光雷达市场总规模的 34.64%、 26.30%、 33.81%和 5.26%。 2025年全球激光雷达市场规模将达 135.4亿美元（折合人民币近 1000亿元 ）， 2019-2025年 CAGR为 64.5%。与此同时， 我们统计了近年明确宣布搭载激光雷达的车型，发现 2022 年将是 车载高线数 激光雷达量产上车的高峰，随后激光雷达的需求将进入快速成长期 。考虑到高阶自动驾驶渗透率仍然较低，且无人机、车联网等领域的应用需求有望随激光雷达成本下降而持续释放，预计未来我国激光雷达市场将超千亿。 图 17： 2024年后全球激光雷达市场规模预计超百亿美元 图 18： 高阶辅助驾驶预计将成为主要应用场景 数据 来源： Frost&Sullivan、 开源证券研究所 数据 来源： Frost&Sullivan、 开源证券研究所 表 2： 2022年将迎来激光雷达批量上车的高峰 品牌 配套车型 量产时间 激光雷达 激光雷达型号 供应商 线数 蔚来 ET7 2022 1 猎鹰 图达通 - 理想 X01 2022 预计 1 可能为 AT128 禾赛科技 128 线 小鹏 P5 2021.09 2 Horiz 大疆 Livox 等效 44线 G9 2022 2 RS-LiDAR-M1 速腾聚创 125 线 威马 M7 2022 3 RS-LiDAR-M1 速腾聚创 125 线 高合汽车 HiPhi Z 2022 1 可能为 AT128 禾赛科技 128 线 哪吒 哪吒 S 2022 3 华为激光雷达 华为 96线 长城 沙龙 机甲龙 2022 4 华为激光雷达 华为 96线 长城摩卡 高端车型 2022 3 Inext Ibeo 全固态 Flash 长安 阿维塔 E11 2022 3 华为激光雷达 华为 96线 广汽 埃安 LX 2022 3 RS-LiDAR-M2 速腾聚创 125 线 上汽 智己 L7 2022 预计 2 或 3 RS-LiDAR-M2 速腾聚创 125 线 LS7 - 预计与 L7 相同 - - - 上汽 飞凡 R7 2022 预计 1 Iris Luminar 300 线 极狐 阿尔法 S HI版 2021Q4 3 华为激光雷达 华为 96线 路特斯 Type 132 2022 预计 1-4 - 禾赛或速腾 - 020406080100120140160全球激光雷达市场规模（亿美元）34.64%26.30%33.81%5.26%高阶辅助驾驶 无人驾驶 车联网 服务机器人公司首次覆盖报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 13 / 28 品牌 配套车型 量产时间 激光雷达 激光雷达型号 供应商 线数 领克 极氪 001 2022 - - - - 金康塞力斯 某 SUV - - 华为激光雷达 华为 96线 沃尔沃 XC90 2022 1 Iris Luminar 300 线 大众 ID.Buzz 2023 未知 - Avea - 福特 Otosan 未知 未知 可能是 Velarray H800 Velodyne - 集度汽车 未知 2023 预计 2 可能为 AT128 禾赛科技 128 线 Lucid Air 2021 1 RS-LiDAR-M1 速腾聚创 125 线 资料 来源：盖世汽车、 汽车之心 、开源证券研究所 2.2.4、 激光在汽车上的应用不止于激光雷达， DMS、 AR-HUD、激光大灯 亦潜力无限 在激光雷达之外，在 DMS、 HUD、激光大灯领域，激光仍有广泛应用。 DMS领域，3D摄像头有望持续提高渗透率。 DMS（ Driver Monitor System，驾驶员监控系统）可以实现对驾驶员的驾驶疲劳、分心以及其他危险行为的检测。当检测到驾驶员的注意力无法保持在驾驶行为上时， DMS会及时对驾驶员做出提醒。汽车智能化趋势下，车辆行驶过程的安全性愈发受到车企及终端消费者的关注。当前，可为 DMS摄像头提供 800-1000nm 波段的近红外光源主要有三种，即红外 LED、红外 LD-EEL 和VCSEL。其中，红外 LED因成本低廉、便于安装、产业成熟度高而成为当前的主流方案。但 LED没有谐振腔，光束发散，必须输入更多的电流来克服损失，因此功耗较高。与此同时， LED分辨率也因其不能快速调制而受到限制。相比于红外 LED和EEL， VCSEL 的出射光更集中、光斑更对称，在温度漂移和腔面反射率上也更占优势， VCSEL 还能够实现二维阵列。目前光源供应商们正在研发车规级的 VCSEL 光源技术，未来有望逐步获得推广。据 Yole咨询预测数据，从 2022年开始， 3D 感知的 DMS系统开始装车，到 2024年 3D 摄像头将迎来快速增长期。 同样据 Yole预测，新车市场中 DMS 搭载量将从 2020年的 450万套，增长至 2025 年的 5760 万套，其中 2D 摄像头方案占 80%， 3D 摄像头方案占据 20%。 AR-HUD领域， 目前 的 光机 解决方案主要有 DLP、 TFT、 LCOS、 MEMS微激光投影 等 ， 几大方案各有优劣， 这其中已经 量产的方案主要以 TFT和 DLP为主。 TFT方案技术成熟，成本可控 ， 但该方案的问题在于