光芯片浪潮滚滚|行业发现

在AIGC商业化应用加速落地的背景下，算力基础设施的海量增长和升级换代将成为必然趋势。

光通信系统通过电光转换将电信号转换为光信号，并通过光纤传输至接收端进行光电转换。

光通信器件包括光芯片、光器件和光模块，其中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核心。随着光电半导体产业的蓬勃发展，光芯片已经广泛应用于通信、工业、消费等众多领域。

AI带来增量市场

光芯片是光模块成本中占比最大的部分。光模块的成本由多种因素组成，包括光器件、电芯片、PCB 和外壳等原材料。其中，光器件的成本占比最高，达到了 73%。在光器件中，光发射器件和 光接收器件的成本占光器件成本的 80%，而激光器和探测器中的核心光芯片占据了总成本的 85%。

随着传输速率的提高，光芯片在光模块成本中的比例也越来越大，10Gbs 以下光模块中光芯片占 比 30%，10Gbs-25Gbs 光模块中占比 40%，而 25Gbs 以上光模块中光芯片的占比则达到了 60%。

当前新一轮以 AI为代表的科技革命正席卷全球，OpenAI开发的 ChatGPT使得 AIGC备受关注。而在AIGC商业化应用加速落地的背景下，算力基础设施的海量增长和升级换代将成为必然趋势。

光模块现阶段主要应用于光通讯领域，根据LightCounting 数据测算，2022 年全球光模块市场规模同比增长 14%，预计 2022-2027 年全球光模块市场 CAGR 为 10%，在 2027年超过200 亿美元。

光芯片是光模块的核心部件，根据 LightCounting 数据测算，光芯片占光模块市场比重从 2018 年约 15%的水平到 2025 以后超过 25%的水平，呈上升趋势。光电子器件是光模块的重要组成部 分，光芯片的成本占比分布在低端器件、中端器件、高端器件上的数据大约分别为 20%、50%、70%。随着通讯、AI 等产业对高性能光模块的需求快速增长，光芯片将呈现量价齐升的增长趋势。

根据 ICC 预测，2019-2024 年，中国光芯片厂商销售规模占全球光芯片市场的比例将不断提升。得益于光芯片国产化进度的持续推进，以及国内未来几年 5G 设备升级和相关应用落地，大量数据中心设备更新和新数据中心也会持续 助力光芯片市场规模的增长，中国将成为全球增速最快的地区之一。

从低处上攻

光芯片的生产工艺包括芯片设计、基板制造、磊晶成长、晶粒制造、封装测试共五个主要环节。多数中国企业主要集中在芯片设计环节，而全球能够实现高纯度单晶体衬底批量生产的企业主要为海外企业。磊晶生长/外延片是光芯片行业技术壁垒最高的环节，成熟技术工艺主要集中于中国台湾以及美日企业。晶粒制造和封装测试环节主要集中在中国台湾。

从竞争格局来看，欧美国家光芯片技术领先，国内光芯片企业追赶较快，目前全球市场由美中日三国占据主导地位。

海外光芯片企业已形成产业闭环和高行业壁垒，可自主完成芯片设计、晶圆外延等关键工序，可量产 25G 及以上速率的光芯片。我国光芯片企业已基本掌握2.5G及以下速率光芯片的核心技术，根据 ICC 预测，2021 年该速率国产光芯片占全球比重超过 90%；10G 光芯片方面，2021 年国产光芯片占全球比重约 60%，但不同光芯片的国产化情况存在一定差异，部分 10G 光芯片产品性能要求较高、难度较大，如 10G VCSEL/EML 激光器芯片等，国产化率不到 40%；25G 及以上光芯片方面，随着 5G 建设推进，我国光芯片厂商在应用于 5G基站前传光模块的 25G DFB 激光器芯片有所突破，数据中心市场光模块企业开始逐步使用国产厂商的 25G DFB 激光器芯片，2021 年25G光芯片的国产化率约 20%，但25G以上光芯片的国产化率仍较低，约为 5%，目前仍以海外光芯片厂商为主。

部分中国光芯片企业已具备领先水平，随着技术能力提升和市场认可度提高，竞争力将进一步增强。

源杰科技构建了 IDM 全流程自主可控业务体系，2020 年公司 10G、25G 激光器芯片系列产品的出货量在国内均排名第一，2.5G 激光器芯片系列产品的出货量排名领先。华工科技旗下华工正源拥有亚洲先进的光模块自动化线体，具备全系列产品的垂直整合以及快速批量交付能力，云岭光电实现 25G 激光器芯片量产。

长光华芯在设计、量产高功率半导体激光芯片基础上，纵向延伸覆盖下游器件、模块及直接半导体激光器业务，横向拓展 VCSEL 及光通信芯片。炬光科技业务覆盖上游“产生光子”“调控光子”及中游汽车、泛半导体、医疗健康领域，与多家业内知名公司达成合作。

聚飞光电参股熹联光芯切入光芯片业务，后者全资收购 Sicoya 公司，主业为硅光芯片、光电芯片、光电器件及光模块。熹联光芯掌握硅光领域全套核心技术，涵盖芯片、引擎、模块的开发、设计、流片、加工制造等，能够满足用户全产业链的多样化需求。

在2022年9月中国光博会上，熹联光芯展出400G QSFP-DD DR4硅光模块、800G OSFP/QSFP-DD DR8硅光模块和1.2T OBO硅光引擎。硅光模块采用自研光电单片集成、收发单片集成硅光芯片，大大简化了芯片器件数量和测试封装复杂度。800GDR8满足OSFP、QSFP-DD协议，可与其他厂家模块实现 稳定互联互通，同时满足数据中心对光模块的低功耗高稳定性要求。硅光引擎利用先进封装技术，实现了单路 100Gbps，总计1.2T光电传输速率，可支持客户定制化，体现了光电单片集成技术在小尺寸高集成度方面的优势。