2024年天孚通信研究報告：光器件平臺型龍頭_光引擎構建第二成長曲線一、平臺型光器件供應商，盈利能力穩定營收逐漸增長1.1無源光器件起家，形成光器件整體解決方案和先進光學封裝兩大核心業務公司是業界領先的光器件整體解決方案提供商和先進光學封裝制造服務商（OMS），產品廣泛應用于光通信、激光雷達、生物光子學等領域。公司成立于2005年，歷經多年的自主研發和外延并購，在精密陶瓷、工程塑料、復合金屬、光學玻璃等基礎材料領域積累了多項全球領先的核心工藝技術，為全球客戶提供多種垂直整合一站式產品解決方案。公司已形成兩大核心業務板塊，分別是以十六條產品線為支撐的光器件整體解決方案業務和先進光學封裝業務。公司致力于成為全球領先的光器件企業，已完成以蘇州和新加坡為全球雙總部，日本、深圳、蘇州為研發中心，美國、新加坡、香港、深圳、武漢為銷售分支，江西和泰國（建設中）雙生產基地為量產基地的全球網狀布局。23年起公司受益AI發展實現業績高增長，24Q1延續了高增長態勢。公司深耕光通信領域，在光器件領域持續橫向拓展。公司以光無源器件起家，在無源器件品類拓展的過程中積累了波分復用耦合技術、FAU光纖陣列設計制造技術、TO-CAN/BOX芯片封測技術、并行光學設計制造技術、光學元件鍍膜技術、納米級精密模具設計制造技術、金屬材料微米級制造技術、陶瓷材料成型燒結技術、PLC芯片加工測試等技術平臺。經過近二十年的內生和外延，公司已基本實現光模塊所需無源光器件全覆蓋。目前公司依托自有的十六條無源器件產品線，形成了八大光器件解決方案，為客戶提供光器件垂直整合一站式產品解決方案，廣泛應用于電信、數據中心、企業網等不同應用場景。同時，公司依托現有成熟的光通信行業光器件研發平臺，擴展為下游激光雷達、醫療檢測等客戶提供配套基礎元件產品和集成器件產品。公司股權結構穩定，鄒支農、歐洋夫婦為公司實控人。鄒支農先生為現任公司董事長、總工程師，歐洋女士為現任公司董事、總經理。截至2024年4月24日，公司前三大股東為蘇州天孚仁和投資管理有限公司（38.11%）、朱國棟（8.92%）、香港中央結算有限公司（4.41%），鄒支農、歐洋夫婦與其子女（一致行動人）合計持有天孚仁和100%的股權。實行股權激勵綁定高管與員工，高目標彰顯增長信心。為健全公司長效激勵約束機制，吸引和留住專業技術人員及核心骨干人員，公司于2023年11月13日發布公告擬實施2023年股權激勵計劃，以期充分調動員工積極性和創造性，有效提升核心團隊凝聚力和企業核心競爭力，將股東、公司和核心團隊三方利益結合在一起。本次激勵計劃擬授予激勵限制性股票數量300萬股，擬授予價格為39.66元/股，擬激勵對象合計400人，約占公司2022年底員工數2861人的13.98%。本次股權激勵業績考核指標以2022年營收或凈利潤為基準，2024-2026年的營收增長率不低于120%/175%/238%；凈利潤增長率不低于100%/130%/165%。1.2公司經營情況穩健，產品拓展推動營收逐年增長AI趨勢拉動行業需求增長，公司營收實現快速增長。2018-2022年，公司營收從4.43億元穩健成長到11.96億元，CAGR達21.97%。2023年公司實現營收19.39億元，同比增長62.04%。24Q1公司實現營收7.32億元，同比增長154.95%。從23Q2開始，公司季度營收增速實現大幅增長，23Q2-24Q1營收分別同增27.97%、73.62%、138.78%、154.95%，營收體量以及增速均大幅提高，主要歸因于2023年起AI的快速發展，尤其是ChatGPT等大模型的出現，帶動算力需求爆發，全球數據中心建設拉動高速光器件產品需求持續穩定增長，尤其是對公司有源及無源高速率產品需求的增長更快，帶來公司收入同比高增。公司營收結構逐漸改善，光有源器件成為新增長極。公司2023年實現營收19.39億元，同比增長62.04%，其中光有源器件營收為7.46億元，占比為38.48%，光無源器件營收為11.83億元，占比為61.04%。從公司產品結構看，2017-2021年變化幅度較小，2021-2023年光有源器件份額迅速提升，占比由2021年的8.23%提升到38.48%，2022-2023年光有源器件營收分別同增156.24%、242.52%，給公司業績增長帶來較大貢獻。光有源器件是指能實現光電信號轉換功能的器件，目前包括TO封裝、OSA高速率光器件、高速光引擎等產品。光有源器件營收快速增長歸因于1）伴隨著行業技術迭代和產品升級，終端需求逐漸釋放，客戶端對公司光有源器件需求上升。2）光有源器件產品集成度較高，所需外購物料金額較大，因此本身價格更高。量價齊升使光有源器件成為公司營收新增長點。公司盈利能力穩中有升，凈利潤高速成長。2017-2022年，公司歸母凈利潤從1.11億元穩健成長到4.03億元，CAGR達23.97%。2023年公司實現歸母凈利潤7.30億元，同比增長81.14%。24Q1實現歸母凈利潤2.79億元，同比增長202.68%。凈利潤高速增長主要歸因于2023年起AI和人工智能新技術的應用，海外和國內市場高速光模塊需求展現高景氣度，帶動公司凈利潤快速增長。為滿足旺盛的市場需求，泰國基地預計于今年5月份試生產，未來隨著產能逐漸釋放，將持續賦能公司凈利潤增長。公司毛利率穩中有升，且高于行業內可比公司。2023年公司綜合毛利率達到54.30%，同比增加2.68pct。其中，光無源器件毛利率為60.25%，同比增加5.24pct；光有源器件毛利率為44.77%，同比增加8.02pct。24Q1公司綜合毛利率達到54.30%，同比增加4.09pct。毛利率的提升主要歸因于1）公司訂單飽滿，產能利用率持續提升，毛利率得到改善。2）產品結構變化，受益于AI趨勢，高毛利的高速率產品市場需求相對增加，帶動公司綜合毛利率提升。同期，公司毛利率高于行業內可比公司平均水平，主要系公司位于光通信產業鏈上游。公司營收規模位于可比公司中游，但營收增速處于行業前列。受益AI趨勢以及算力需求增加，全球數據中心建設對高速光器件產品需求持續增長，光模塊/光引擎供應商為直接受益環節，例如公司、中際旭創、新易盛等營收體量實現較大增長，同比增速位于行業前列。公司作為國內稀缺的平臺型光器件一站式解決方案提供商，2023年前五大客戶銷售占比81.64%，其中公司第一大客戶Fabrinet占年度銷售總額比例53.61%，銷售總額達10.39億元，海外市場大客戶貢獻高銷售額。同時，公司400G、800G用光器件產品實現了大規模批量交付，有源光器件占比不斷提升。公司研發費用率位于行業靠前水平且相對穩定。公司2023年研發費用為1.43億元，同比增加16.74%，在營業收入中的占比為7.39%，同期可比公司平均研發費用率為8.73%。24Q1研發費用為0.52億元，同比增長68.02%，在當期營業收入占比為7.16%。公司2023年末研發人員數量為464人，同比增長3.34%。公司的研發費用將用于持續推進高速率有源產品的開發工作，用于高速率產品的新技術預研，也用于提前布局1.6T、硅光技術路線的光器件等產品。公司持續降本增效，各項費用率穩中有降。2023年公司銷售費用率為0.94%，減少0.56pct，管理費用率為4.26%，減少0.97pct，財務費用率為-3.04%，同比下降1.36pct。各項費用占營業收入比重降低，公司持續提高管理運營效率，進一步提升公司的盈利能力和毛利率水平。二、AI驅動需求爆發，光引擎成為業績新增長極2.1光通信逐漸成為主流傳輸方式，公司位于產業鏈上游受益于全球數據量快速增長，光通信逐漸崛起。在全球信息和數據互聯快速成長的背景下，終端產生的數據量每隔幾年就實現翻倍增長，當前的基礎電子通訊架構漸漸無法滿足海量數據的傳輸需求，光電信息技術逐步崛起。光通信是以光信號為信息載體，以光纖作為傳輸介質，光模塊實現電光轉換，將信息以光信號的形式進行信息傳輸的系統。光通信系統具有信道帶寬極寬、傳輸容量大、中繼距離長、抗干擾好等優點。基本的光通信系統由光發射機、通信通道和光接收機三部分組成。光發射機將電信號轉換成激光信號，然后調制激光器發出的激光束形成光信號，并將得到的光信號通過光纖傳遞，然后光接收機將光纖輸出端接收到的光信號轉換成原始的電信號。公司位于光通信產業鏈上游，產品覆蓋光組件和光器件。從產業鏈角度看，光芯片、電芯片、結構件、輔料等基礎構建構成光通信產業上游，產業中游為光組件與光模塊，產業下游組裝成系統設備，最終應用于電信市場，如光纖接入、4G/5G移動通信網絡，云計算、互聯網廠商數據中心等領域。光模塊為光通信中實現光信號、電信號互相轉換的核心元器件。光模塊主要由光芯片、電芯片、光組件和其他結構件所構成，其中上游光器件元件為光模塊成本中的主要部分。在光器件元件中，光發射模塊TOSA和光接收模塊ROSA成本占比較高。TOSA的主體為激光器芯片（VCSEL、DFB、EML等），ROSA的主體為探測器芯片（APD/PIN等）。光模塊的核心功能是光電信號的互相轉換，應用場景主要分為兩大領域：4G/5G無線網絡、固定寬帶FTTX、傳輸與數通網絡等為代表的電信領域；承載AR/VR、人工智能、元宇宙等應用的數據中心領域。光通信產業鏈中，光組件可分為光無源組件和光有源組件。光無源組件在系統中消耗一定能量，實現光信號的傳導、分流、阻擋、過濾等交通功能，主要包括光隔離器、光分路器、光開關、光連接器、光背板等；光有源組件在系統中將光電信號相互轉換，實現信號傳輸的功能，主要包括光發射組件、光接收組件、光調制器等。2.2AI快速發展引領需求持續增長，行業景氣度持續提升我們認為本輪光模塊高景氣周期的核心邏輯是供需錯配：1）需求端，大模型參數數量呈現指數級倍增，使得對算力的需求同樣為指數成長；2）供給端，算力的提供方是AI芯片，單芯片的算力成長來自于摩爾定律（18-24個月翻倍），而光模塊則是數據傳輸的載體，光模塊出貨量與AI芯片出貨量同步增長；因此，AI芯片與光模塊出貨量暴增來彌補摩爾定律單卡算力與模型算力需求指數成長之間的供需差。需求端：AI大模型時代，算力需求提升明顯，并保持指數級增長。2015至2016年左右，AI大模型問世，大模型趨勢始于2015年底AlphaGo的出現并一直延續至今。期間，這些大規模模型由國內外科技巨頭訓練，他們擁有的更多Capex與訓練資源打破了以往的趨勢，大模型由于參數數量大幅增加，所需要的算力也相較常規模型大幅增長。以GPT3為例，總算力消耗約為3640PF-days(即假如每秒計算一千萬億次，需要計算3640天)，需要7~8個投資規模30億、算力500P的數據中心才能支撐運行。在當下模型迭代百花齊放以及算力需求指數成長的時代，我們或已迎來AI發展的高景氣周期。根據IDC的數據，2022年全球人工智能（AI）IT總投資規模為1324.9億美元，2027年有望成長到5124.2億美元，22-27年CAGR達31.1%。其中，2027年全球生成式AI市場規模有望接近1500億美元，22-27年CAGR達85.7%。2027年中國人工智能總投資規模將突破400億美元，22-27年CAGR達25.6%。生成式AI占比將達到33.0%，投資規模超130億美元，22-27年CAGR86.2%。根據華為《智能世界2030》的報告預測，2030年，人類將迎來YB數據時代，相較2020年，通用算力將增長10倍、人工智能算力增長500倍，算力需求十年百倍的增長將成為常態。供給端：光模塊與AI芯片性能與出貨量齊升，光摩爾定律推動光模塊升級，800G光模塊放量在即。2016年數通市場100G交換機開始規模部署，2017年首款400G交換芯片Tomahawk3送樣，2020年200G和400G光模塊開始規模部署。博通于2022年8月推出Tomahawk5交換芯片，海外云廠商同年開始部署800G光模塊，并且2024年有望實現大規模放量。AI芯片加速迭代，1.6T光模塊商用在即。根據英偉達最新的產品線路圖，2024年B100GPU將實現量產，公司配套的IB交換機Quantum和以太網交換機Spectrum-X的端口速率也將同步提高到800G。隨著英偉達算力芯片持續迭代，光模塊、交換芯片等配套網絡基礎設施迭代有望先行。隨著2025年英偉達有望推出新一代GPU，IB交換機Quantum和以太網交換機Spectrum-X的端口速率同步升級，光模塊有望向1.6T演進，2024年在800G光模塊放量的同時，1.6T也有望迎來小批量商用。AI加速不同行業的智能化轉型，人工智能的“涌現”時刻即將出現。AI的發展將重塑電子半導體基礎設施，海量數據的收集、清洗、計算、訓練以及傳輸需求，將帶來算力和網絡的迭代升級。當下海量大模型訓練與推理都在云數據中心完成，帶動數據中心與各類網絡基礎的加速建設。當我們邁入智能時代，我們會發現最大的需求是算力，最關鍵的基礎設施是數據中心。根據SynergyResearchGroup的數據，2024年全球超大型數據中心數量將超過1000個。其次，網絡架構的變遷與硬件迭代、下游云廠商持續加大AI以及云業務的資本投入、AI競賽持續等不同因素都將使行業擴容與景氣度提升。光模塊是數據中心內部互連和數據中心相互連接的核心部件，根據LightCounting的數據，2024年全球光模塊市場規模有望達150億美元。行業發展趨勢一：網絡架構的變遷與硬件迭代網絡架構升級提高光模塊需求。傳統的大型數據中心網絡架構通常為三層架構，包含核心層、匯聚層以及接入層，主要基于南北向流量傳輸模型而設計，滿足外部對數據中心的訪問。而東西向流量的增加，同時伴隨傳統數據開始向云數據中心轉型，為保證通信的時延，葉脊式網絡開始興起。葉脊式網絡架構更加扁平化，且擴大了接入和匯聚層，大大提高網絡的效率，特別是高性能計算集群或高頻流量通信設備的互聯網絡。隨著葉脊網絡架構的普及，單機柜需要配置的光模塊數量也將顯著增加。據中際旭創可轉換債券募集書披露，傳統三層式架構光模塊相對機柜的倍數為8.8倍，當數據中心網絡架構向葉脊式過渡后，光模塊相對機柜的倍數將成長到46倍。英偉達AI數據中心采用與葉脊式相近的胖樹（fat-tree）網絡架構。傳統的樹形網絡拓撲中，帶寬是逐層收斂的，樹根處的網絡帶寬要遠小于各個葉子處所有帶寬的總和。Fat-Tree是無帶寬收斂的，其中每個節點上行帶寬和下行帶寬相等，并且每個節點都要提供對接入帶寬的線速轉發的能力。Fat-Tree網絡中交換機與服務器的比值較大，同時也增加了對光模塊的需求。從光模塊的技術趨勢上來說，目前行業主流仍然以可插拔光模塊為主，采用光電共封裝CPO技術的光模塊仍處于產業化初期。高速光芯片與光模塊是用于長途相干光傳輸和高速數據中心的核心光器件，有望跟隨光網絡設備市場持續保持增長。目前行業內光調制的技術主要有三種：基于硅光、磷化銦和鈮酸鋰材料平臺的電光調制器。其中，硅光調制器目前主要應用于短距的數據中心傳輸或者相干光場景中，磷化銦調制器主要用在中長距的數據中心傳輸，鈮酸鋰電光調制器主要用在100Gbps以上的長距骨干網相干通訊和單波100/200Gbps的超高速數據中心中。LPO方案是在傳統可插拔光模塊的基礎上，利用線性直驅技術替換傳統的DSP，降低成本與功耗的同時也犧牲了性能與傳輸距離。隨著光模塊速率由400G向800G，乃至未來的1.6T和3.2T演進，終端客戶希望通過產品迭代獲得更好的互聯性能、更高的集成度以及更低的功耗，因而光模塊衍生出了不同技術路徑。1）傳統可插拔光模塊傳統高速光模塊主要基于EML（單模）、VCSEL（多模）光芯片，EML芯片襯底為磷化銦，VCSEL芯片襯底為砷化鎵。2024年OFC大會上，國內外多家光模塊、光/電芯片廠商展示了1.6T硅光/LPO光模塊、800G（單波200GEML/VCSEL）、200GEML、200GVCSEL、1.6TDSP等新產品。公司重點展示了面向人工智能和數據中心應用800G/1.6T光模塊配套應用產品，包括MuxTOSA、DemuxPOSA、LensedFAU以及MT-FA等高速光引擎產品系列。由于磷化銦襯底本身物理性質原因，單波200G的激光器基本已達到速率上限，未來很難繼續提高單通道速率。因此我們認為在3.2T及以上速率的光模塊當中傳統磷化銦方案很難繼續使用，若采用200GEML則需要16個通道，會大幅提高光模塊的尺寸。2）LPO方案光模塊光模塊當中DSP芯片可以通過復雜算法，對傳輸信號進行補償、調制，可以大幅降低誤碼率，但缺點是價格較高，同時功耗較大。LPO方案利用線性直驅技術替換傳統的DSP，在降低成本的同時實現功耗的降低，但在性能和傳輸距離上有所犧牲。同時沒有DSP以后，光模塊需要依賴有較強補償能力的交換機芯片，比如博通Tomahawk5對信號進行補償和處理，降低誤碼率。另外LPO方案也無法支持長距離的傳輸，預計主要是在數據中心等有大量傳輸距離較短的場景當中使用。3）硅光方案光模塊在磷化銦方案單通道速率難以繼續提升的背景下，利用CMOS工藝進行光器件開發和集成的硅光技術成為趨勢。硅光方案中，激光器芯片僅作為外置光源，硅基芯片承擔速率調制功能，因此需將激光器芯片發射的光源耦合至硅基材料中。憑借高度集成的工藝優勢，硅基材料能夠整合調制器和無源光路，從而實現調制功能與光路傳導功能的集成。硅光方案使用的大功率激光器芯片，要求同時具備大功率、高耦合效率、寬工作溫度的性能指標，對激光器芯片要求更高。另外硅的成本較磷化銦更低，同時硅光采用CMOS工藝，有望進一步降低成本。即使單通道激光器芯片的速率無法繼續提升，依靠硅光技術具有高集成度的特點，光模塊在保持原有大小的情況下，也可以通過增加通道數的方式進一步提升傳輸速率，硅光滲透率有望在800G及更高速率光模塊中持續提升。根據LightCounting的數據，硅光光模塊的市場份額有望從2022年的24%成長到2028年的44%。4）薄膜鈮酸鋰光模塊體材料鈮酸鋰調制器是大容量光纖傳輸網絡和高速光電信息處理系統中的關鍵器件，具有帶寬高、穩定性好、信噪比高、傳輸損耗小、工藝成熟等優點，幾十年來為光通信發展發揮了關鍵作用。但在傳輸速率需求不斷提升的形勢下，體材料鈮酸鋰調制器也在一些性能上遭遇瓶頸，而且體積較大，不利于集成。新一代薄膜鈮酸鋰調制器芯片技術將解決這些問題。具有“光學硅”之稱的鈮酸鋰材料通過最新的微納工藝，制備出的薄膜鈮酸鋰調制器具有高性能、低成本、小尺寸、可批量化生產且與CMOS工藝兼容等優點，是未來高速光互連極具競爭力的解決方案。5）CPO方案光模塊CPO是在網絡帶寬持續升級下，未來光模塊可能演進的技術趨勢之一，但目前市場CPO相關產品總體尚處于初期階段。CPO將電芯片（交換芯片ASIC）和光引擎（光模塊）封裝在一起，光引擎或光模塊的主要功能是將輸入的光信號轉換為數字信號，同時將SwitchASIC芯片輸入的數字信號轉化為光信號進行輸出。根據封裝后電芯片和光引擎（光模塊）的距離，CPO處于持續演化的升級路徑中。2.5DCPO直接將光引擎與SwitchASIC封裝在同一個基板上，進一步縮短線距，增加I/O密度；3D封裝技術將光學IC直接連接到中介層上，實現小于50umpitch的I/O間距的相連。光電共封的方式縮短了電芯片和光引擎間的距離，使得電信號能夠更快的在芯片和光模塊之間傳輸，提高了效率，減少了尺寸，還降低了功耗。與傳統的電子器件相比，光學器件具有更高的傳輸速率、更低的能耗和更高的可靠性。因此CPO技術可以應用于人工智能中，提高計算平臺的速度和能效比，從而滿足大模型訓練、大規模數據處理和深度學習算法的需求。但同時CPO的封裝更加復雜，相比光模塊可熱插拔的特點，CPO集成大量器件，一旦內部器件損壞，替換難度較大，維護成本更高。根據LightCounting的數據，可插拔光模塊將在未來5年（甚至更長的時間內）繼續主導整個光模塊市場。采用CPO技術的光模塊的市場份額將持續提升，到2027年CPO技術在800G和1.6T光模塊中的份額將達到30%。行業發展趨勢二：下游云廠商持續加大AI以及云業務的資本投入海外云廠商資本開支持續上修，持續加碼AI競賽。在經歷高通脹、終端需求放緩等外因沖擊的背景下，2023年上半年國內外互聯網廠商總體資本開支有所下滑。但隨著AI的快速發展，大模型持續迭代與落地帶來的云業務以及隨之產生的海量數據存儲、訓練等需求，國內外廠商都加大了對數據中心、服務器以及基礎網絡設施的投資。海外四大云廠商谷歌、亞馬遜、微軟和Meta24Q1資本開支分別是120億美元、149億美元、110億美元和64億美元，分別同比增長91%、5%、66%、-6%。各大云廠商也同步給出全年資本開支指引，谷歌展望余下季度資本開支維持與24Q1相同或略高。亞馬遜展望余下季度資本開支將顯著高于24Q1水平，全年資本開支同比高增。微軟展望資本開支將季度環比增長，同時FY25資本開支將大于FY24。Meta將資本開支指引由23Q4的300-370億美元上修至24Q1的350-400億美元，同時預計25年資本開支將持續增加。各大云廠商持續加大資本開支，以此支持云業務、AI業務的快速拓展。服務器出貨量開始回暖，AI服務器需求集中于海外云廠商。云基礎設施主要由交換機、服務器、光模塊、光纖光纜以及其他設備組成。光模塊作為光纖通訊的核心元件，有望持續受益于服務器市場的增長。此外，英特爾和AMD推出新一代服務器平臺，大型企業都加大了在邊緣服務器、元宇宙、超級計算機以及云服務器上的投入，這些都將會成為驅動服務器市場取得快速增長的關鍵因素。根據IDC的數據，2024年全球服務器出貨量有望達到1287