中國(guó)光芯片市場(chǎng)規(guī)模為4.2億美元

 

    激光器芯片發(fā)光基于激光的受激輻射原理，按發(fā)光類型，分為面發(fā)射與邊發(fā)射：面發(fā)射類型主要為VCSEL(垂直腔面發(fā)射激光器)，適用于短距多模場(chǎng)景;邊發(fā)射類型主要為FP(法布里-珀羅激光器)、DFB(分布式反饋激光器)以及EML(電吸收調(diào)制激光器)。FP適用于10G以下中短距場(chǎng)景，DFB及EML適用于中長(zhǎng)距高速率場(chǎng)景。EML通過(guò)在DFB的基礎(chǔ)上增加電吸收片(EAM)作為外調(diào)制器，目前是實(shí)現(xiàn)50G及以上單通道速率的主要光源。
 

    探測(cè)器芯片主要有PIN(PN二極管探測(cè)器)和APD(雪崩二極管探測(cè)器)兩種類型，前者靈敏度相對(duì)較低，應(yīng)用于中短距，后者靈敏度高，應(yīng)用于中長(zhǎng)距。
 

    隨著集成電路的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的電子集成電路在帶寬與能耗等方面逐漸接近極限。隨著電子電路集成度的不斷提高，金屬導(dǎo)線變得越來(lái)越細(xì)，導(dǎo)線之間的間距不斷縮小，這一方面使得導(dǎo)線的電阻和其歐姆損耗不斷增大，使得系統(tǒng)能耗不斷增加;另一方面會(huì)造成金屬導(dǎo)線間的電容增大，引起導(dǎo)線之間的串?dāng)_加大，進(jìn)而影響芯片的高頻性能。
 

    電子集成芯片采用電流信號(hào)來(lái)作為信息的載體，而光子芯片則采用頻率更高的光波來(lái)作為信息載體。相比于電子集成電路或電互聯(lián)技術(shù)，光子集成電路與光互連展現(xiàn)出了更低的傳輸損耗、更寬的傳輸帶寬、更小的時(shí)間延遲、以及更強(qiáng)的抗電磁干擾能力。此外，光互聯(lián)還可以通過(guò)使用多種復(fù)用方式(例如波分復(fù)用WDM、模分互用MDM等)來(lái)提高傳輸媒質(zhì)內(nèi)的通信容量。因此，建立在集成光路基礎(chǔ)上的片上光互聯(lián)被認(rèn)為是一種極具潛力的技術(shù)用以克服電子傳輸所帶來(lái)的瓶頸問(wèn)題。
 

    光模塊是光芯片的載體，從光模塊市場(chǎng)規(guī)模來(lái)看光芯片市場(chǎng)規(guī)模。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球光模塊市場(chǎng)規(guī)模為80億美元，同比上漲15.94%。預(yù)計(jì)今后市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到145億美元，年均復(fù)合增速約為10.4%。
 

    據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)光芯片市場(chǎng)規(guī)模為4.2億美元，同比增長(zhǎng)9.52%。預(yù)計(jì)今后6.7億美元迅速增長(zhǎng)到11億美元,CAGR將達(dá)到17.4%。目前國(guó)內(nèi)主流激光器專業(yè)廠商收入僅1-2億元，國(guó)內(nèi)發(fā)展環(huán)境依然是發(fā)展大于競(jìng)爭(zhēng)。
 

    從整體光器件元件市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局來(lái)看，行業(yè)并購(gòu)加速，整合助推行業(yè)集中度提升，但當(dāng)前行業(yè)集中度仍不高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，H1市場(chǎng)份額排名前三的分別為II-VI、Lumemtum、Sumitomo，占比分別為23%，13%和8%。雖然行業(yè)內(nèi)的并購(gòu)整合給行業(yè)集中度帶來(lái)了邊際改善，但集中度仍不高。目前國(guó)內(nèi)光芯片產(chǎn)業(yè)面臨較為廣闊的進(jìn)口替代空間，國(guó)內(nèi)光芯片產(chǎn)業(yè)鏈的逐步成熟有望進(jìn)一步加速國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。
 

    據(jù)了解，目前純光子器件已能作為獨(dú)立的功能模塊使用，但是，由于光子本身難以靈活控制光路開(kāi)關(guān)，也不能作為類似微電子器件的存儲(chǔ)單元，純光子器件自身難以實(shí)現(xiàn)完整的信息處理功能，依然需借助電子器件實(shí)現(xiàn)。因此，完美意義上的純“光子芯片”仍處于概念階段，尚未形成可實(shí)用的系統(tǒng)。嚴(yán)格意義上講，當(dāng)前的“光子芯片”應(yīng)該是指集成了光子器件或光子功能單元的光電融合芯片，仍存在無(wú)法高密度集成光源、集成低損耗高速光電調(diào)制器等問(wèn)題。
 

    光子集成電路雖然目前仍處于初級(jí)發(fā)展階段，不過(guò)其成為光器件的主流發(fā)展趨勢(shì)已成必然。光子芯片需要與成熟的電子芯片技術(shù)融合，運(yùn)用電子芯片先進(jìn)的制造工藝及模塊化技術(shù)，結(jié)合光子和電子優(yōu)勢(shì)的硅光技術(shù)將是未來(lái)的主流形態(tài)。
 

    高速數(shù)據(jù)處理和傳輸構(gòu)成了現(xiàn)代計(jì)算系統(tǒng)的兩大支柱，而光芯片將信息和傳輸和計(jì)算提供一個(gè)重要的連接平臺(tái)，可以大幅降低信息連接所需的成本、復(fù)雜性和功率損耗。隨著光芯片技術(shù)的發(fā)展迭代，大型云計(jì)算廠商和一些企業(yè)客戶的需求都在從100G過(guò)渡到400G，400GbE的數(shù)據(jù)通信模塊出貨量翻了一倍，達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的水平。
 

    由此可見(jiàn)，光器件行業(yè)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈都在持續(xù)向滿足更高速率、更低功耗、更低成本等方向演進(jìn)升級(jí)，800G及更高速率產(chǎn)品也逐漸開(kāi)始使用，不同細(xì)分領(lǐng)域都面臨新技術(shù)的迭代和升級(jí)。
 

    迄今為止，硅光子商業(yè)化較為成熟的領(lǐng)域主要在于數(shù)據(jù)中心、高性能數(shù)據(jù)交換、長(zhǎng)距離互聯(lián)、5G基礎(chǔ)設(shè)施等光連接領(lǐng)域，800G及以后硅光模塊性價(jià)比較為突出。此外，Yole認(rèn)為未來(lái)幾年內(nèi)增長(zhǎng)最快的將是汽車激光雷達(dá)、消費(fèi)者健康和光子計(jì)算領(lǐng)域的應(yīng)用。