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磷化铟（InP）集成光芯片方案是满足下一代高性能网络需求的重要发展方向一、 磷化铟（InP）集成光芯片方案是满足下一代高性能网络需求的重要发展方向为满足电信中长距离传输市场对光器件高速率、高性能的需求，现阶段广泛应用基于磷化铟（InP）集成技术的EML激光器芯片随着光纤接入PON市场逐步升级为25G/50G-PON方案，基于激光器芯片、半导体光放大器（SOA）的磷化铟集成方案，如DFB+SOA和EML+SOA，将取代现有的分立DFB激光器芯片方案，提供更高的传输速率和更大的输出功率此外，下一代数据中心应用400G/800G传输速率方案，传统DFB激光器芯片短期内无法同时满足高带宽性能、高良率的要求，需考虑采用EML激光器芯片以实现单波长100G的高速传输特性同时，随着应用于数据中心间互联的波分相干技术普及，基于磷化铟（InP）集成技术的光芯片由于具备紧凑小型化、高密集成等特点，可应用于双密度四通道小型可插拔封装（QSFP-DD）等更小型端口光模块，其应用规模将进一步的提升二、 集成光学：大功率DFB应用伊始，当前标准仍在制定硅光应用现有成熟的CMOS工艺进行光器件开发和集成，在光模块领域应用逐渐广泛。

硅光的特点是可以实现高密度的光电集成，然后通过类似芯片一样的大规模生产，持续降低模块生产成本，与传统模块相比具备更高的成本优势据Lightcounting预测，硅光模块有望在2024年全球销售额超过40亿美金大功率DFB激光器是随硅光模块兴起的新应用需求在实际BOM成本中，硅光方案的光模块主要应用高速率的光模块，如400G/800G等，其优势在于可以将多通道的器件元件进行集成，大幅降低多通道模块的尺寸和体积，适应交换机端口更加密集的要求由于硅自身能级结构的原因，天然无法高效率发光，因此目前主要有两种方案一种为在硅光芯片上异质集成激光器，这种方案依赖于自有晶圆工厂，绝大部分模块器件厂商不具备这样的能力；另一种是将连续发光的DFB激光器通过外部耦合的方法导入硅光芯片，其中的关键点在于提高耦合效率和弥补硅光的损耗，往往需要大功率、小发散角、宽工作温度的DFB激光器共封装光学系统有望是硅光技术的进一步延续，同样提出高功率、低噪声、低功耗的要求OIF组织以及在CPO标准化下做了不少工作，定义了1个3．2T的光模块，可用于最终51．2T容量的CPO2021年光通信行业组织发布了《CW-WDMMSATechnicalSpecificationsRev1．0》，其对硅基高密度共封装光学等外置光源应用进行了初步的规范，同样要求外置激光器光源满足单模、高功率、低噪声、低功耗、连续稳定工作。

三、 光电子产业链光电子技术实现光与电优势互补，系全球半导体应用的重要分支当前光子技术传输容量已经被人们充分发掘，但光子计算处理能力仍处于早期操控阶段电子技术由于发展时间较长，在运算功能上仍难被光子取代，在现有技术条件下，各取所长是人类技术发展的必然趋势光电子领域已是全球半导体应用重要分支，广泛应用在光通信和消费电子领域根据2022年8月全球半导体协会WTI的统计及预测数据，2022年光电子市场空间约435亿美元，在半导体四大分支排名第二，约占7%的空间光电子器件是利用电-光子转换效应制成的各种功能器件从光电子器件的应用看，主要包括用于通信领域的光通信器件和光纤光缆，显示领域的显示面板、OLED显示面板，用于照明领域的LED照明芯片/模块等光照明器件，以及应用于传感领域的图像传感器等光传感器件其中，按利用光的属性区分（信息传输属性和能量属性），光通信、光传感均属于信息光子，光照明、光显示均属于能量光子光通信芯片是伴随流量增长的绝佳赛道根据Omdia预测，综合蜂窝网，有线接入和Wifi等三种接入渠道统计，全球总网络流量2019-2024年复合增长率28%，预计到2024年，全球流量将达到576万PB。

在流量增长的需求带动下，通信基础设施如数据中心、电信传输网光口速率、密度不断提升目前，无线接入网已经从10G转向25G，城域网线路侧也从10GDWDM到目前将大量采用100G相干高速率端口，领先的云厂商数据中心光芯片从25G逐渐向50G/100G/200G速率进行升级流量应用端带来的需求增长是光通信芯片发展的核心驱动因素光芯片是光通信核心元件，广泛应用于光收发模块中光芯片属主要应用于光通信系统的发射和接收端，实现光电信号的相互转化，可分为激光器芯片和探测器芯片激光器芯片主要实现电信号转换为光信号，探测器芯片则将光信号还原为电信号具体地，光芯片广泛应用于光收发模块中制作工序上百道，行业以IDM模式为主GaAs、lnP等三五族半导体材料由于三五族半导体材料并不如集成电路可大规模标准化使用，而是需要很多产线、工艺的Knowhow积累，因此各家光芯片厂商的制作方案各不相同但大体的制造流程，主要需要经过四大步骤：购买衬底-外延生长-后端工艺-测试封装光芯片厂商主要向成熟的磷化铟、砷化镓衬底厂商购买衬底接下来主要是光芯片厂商自己的设计和生产工序以常见的RWGDFB激光器芯片为例，主要流程可以用两次外延、四次光刻与刻蚀、掩膜层制备、两次金属电极制备，以及减薄、解理、镀膜、耦合封装等工艺，加上各个流程中材料准备、仪器调整、清洁等辅助流程，25GDFB激光器生产工序超过280道，而中低速率激光器也需要200-230道工序。

光芯片厂商在每个步骤的差距，都会导致最终产品巨大数量级的影响为此，除了少数玩家，国内专业光芯片厂商、光芯片模块厂商通常采用IDM模式四、 光芯片行业产业链从产业链角度看，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，最终应用于电信市场，如光纤接入、4G/5G移动通信网络，云计算、互联网厂商数据中心等领域光通信产业链中，组件可分为光无源组件和光有源组件光无源组件在系统中消耗一定能量，实现光信号的传导、分流、阻挡、过滤等交通功能，主要包括光隔离器、光分路器、光开关、光连接器、光背板等;光有源组件在系统中将光电信号相互转换，实现信号传输的功能一）市场规模不断扩大，5G助力光芯片需求增长近年来，中国逐渐成为全球最大的光通信市场，光芯片市场规模也逐年扩大2015-2021年，国内光芯片市场从8亿美元扩大到20．8亿美元，年均复合增长率超过15%中国光芯片市场的扩大与市场需求的增长密不可分从中国光芯片终端应用市场来看，电信市场、数据中心市场和消费电子市场是其主要应用市场其中，电信市场份额约占60%；数据中心市场份额约占30%；电子市场的市场份额约占10%。

随着中国5G时代的到来，国内电信市场、数据中心市场、消费电子市场也面临发展机遇据悉，早在去年8月，我国已建成99．3万个5G基站，居世界第一5G基站已覆盖全国所有地级市、95%以上的县和35%的乡镇随着国内5G基站的大规模建设，对光模块的需求再次被拉动，对光芯片的需求也在增加而且一般来说，5G单基站光模块的数量比4G单基站光模块多2-4个，5G基站的建设对光芯片需求的拉动作用很大据测算，5G基站光芯片的市场规模约为4G基站的2．8倍二）低端光学芯片技术相对成熟，高端光学芯片技术欠缺资料显示，中国通信设备占全球份额的40%-70%，光模块约占全球份额的18%-20%；光器件约占全球市场份额的25%-30%，但光芯片仅占全球市场份额的1%左右作为光通信产业的上游技术密集型产业，光器件中光芯片的成本一直居高不下，在30%-60%之间这主要是因为我国光芯片产业还存在产能不足、国产化率低、缺乏高端光芯片技术等问题从我国光芯片的产能和产量来看，我国能生产光芯片的企业约30家，实现量产的企业仅5家左右；光芯片技术方面，大部分企业可以量产低端芯片，只有少数厂商可以生产高端芯片，产能有限，占市场份额不到1%。

目前，国产光芯片仍以低端产品为主；但是高端外延片需要从国际外延厂购买，限制了高端光芯片的发展以激光芯片为例，我国能够量产10G及以下的中低速激光芯片，只有少数25Gb/s激光器的厂商接近成熟，实现了批量交付，而25G以上的激光芯片大部分厂商还处于研发或小规模试制阶段总体来看，高速光芯片严重依赖进口，与国外行业领先水平存在一定差距三）政策助力，企业积极布局国内高端光芯片技术的匮乏仍然是行业的一大痛点然而，高速光学芯片的稳定性和大规模生产能力取决于设备的精度和参数、人的经验和资金投入光芯片设备投资大，如果没有资本介入，只靠一家公司很难投资R&D和生产目前国内的人才引进环境和政策都比较好，也可以在海外设立研究院，所以各大企业也在布局随着产业政策的持续利好，光通信芯片的市场前景对企业来说是广阔的，因此国内通信企业纷纷加大投入，积极布局光芯片产业其中，华为、霍峰等通信巨头对光通信芯片投入巨大，中兴、海信等公司也在积极布局五、 国产高端突破主旋律，新应用领域正快速扩展光芯片应用场景主要分三大类三大场景包括4G/5G无线网络，固定宽带网络，数据中心场景光芯片的市场增长中，一是跟随下游光模块的用量走，二是跟随高价值量芯片最集中的场景。

从发展历史看，光纤接入市场由于贴近家庭、企业用户，光模块需求量上亿，是全球用量最大的场景；数据中心则是高端、高价值量芯片最集中的场景，当前广泛应用的100G/200G/400G/800G模块需要大量的25G/50G/100G光芯片，合计达到数千万量级，也是值得重视的市场移动通信市场前传达到千万量级，中回传达到百万量级，技术难度较高，属于需要继续突破的市场光纤接入和数据中心两个场景将在2023-2025年迎来较为明显的确定性机遇边际上，光纤接入场景迎来国内外10GPON升级，家庭端和运营商机房局端将迎来明显机会数通场景是传统的高端光芯片主力市场，长期被日本、美国芯片厂商垄断，也是国内产业链往高端突破绕不开的路移动通信市场周期性较强，以较为成熟的10G、25G为主，市场有望平稳发展六、 光芯片行业市场需求分析随着信息技术的快速发展，全球数据量需求持续增长，根据Omdia的统计，2017年至2020年，全球固定网络和移动网络数据量从92万PB增长至217万PB，年均复合增长率为33．1%，预计2024年将增长至575万PB，年均复合增长率为27．6%同时，光电子、云计算技术等不断成熟，将促进更多终端应用需求出现，并对通信技术提出更高的要求。

受益于信息应用流量需求的增长和光通信技术的升级，光模块作为光通信产业链最为重要的器件保持持续增长根据LightCounting的数据，2016年至2020年，全球光模块市场规模从58．6亿美元增长到66．7亿美元，预测2025年全球光模块市场将达到113亿美元，为2020年的1．7倍光芯片作为光模块核心元件有望持续受益七、 数据中心：光芯片技术高地，国产化空间大海外云厂商持续升级，100G/400G模块升级至800G/1．6T海外互联网厂商如Meta、Google、Amazon等拥有规模较大、技术先进的数据中心集群，是每一轮光模块速率升级需求最先出现的地方当前，根据800GMSA白皮书，2022-2023年海外北美市场对光模块速率需求从200G/400G升级到800G考虑到高速率模块通常采用多通道方案，意味着50G、100G光芯片用量将快速提升该领域海外企业历史悠久，先发优势明显25G以上高速率芯片目前几乎全部由海外厂商供应，主要有博通、Lumentum、三菱、AOI、住友、Macom等，其中欧美的厂商主要通过收并购核心资产的方式发展激光器业务，而日本厂商主要通过自身研发传承，因此两类企业主要的激光器业务部门历史都较长，先发优势较为明显。

海外厂商在激光器前沿持续创新能力强在OFC2020，多家欧美日厂商。