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光芯片浪潮滾滾|行業(yè)發(fā)現(xiàn)

作者:蘇鋒 時(shí)間:2023-03-29 來(lái)源:每日財(cái)報(bào)評(píng)論 收藏

GC商業(yè)化應(yīng)用加速落地的背景下,算力基礎(chǔ)設(shè)施的海量增長(zhǎng)和升級(jí)換代將成為必然趨勢(shì)。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/202303/445030.htm

光通信系統(tǒng)通過(guò)電光轉(zhuǎn)換將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào),并通過(guò)光纖傳輸至接收端進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。

光通信器件包括、光器件和光模塊,其中是實(shí)現(xiàn)光轉(zhuǎn)電、電轉(zhuǎn)光、分路、衰減、合分波等基礎(chǔ)光通信功能的核心。隨著光電半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展,已經(jīng)廣泛應(yīng)用于通信、工業(yè)、消費(fèi)等眾多領(lǐng)域。

帶來(lái)增量市場(chǎng)

光芯片是光模塊成本中占比最大的部分。光模塊的成本由多種因素組成,包括光器件、電芯片、PCB 和外殼等原材料。其中,光器件的成本占比最高,達(dá)到了 73%。在光器件中,光發(fā)射器件和 光接收器件的成本占光器件成本的 80%,而激光器和探測(cè)器中的核心光芯片占據(jù)了總成本的 85%。

隨著傳輸速率的提高,光芯片在光模塊成本中的比例也越來(lái)越大,10Gbs 以下光模塊中光芯片占 比 30%,10Gbs-25Gbs 光模塊中占比 40%,而 25Gbs 以上光模塊中光芯片的占比則達(dá)到了 60%。

當(dāng)前新一輪以 為代表的科技革命正席卷全球,OpenAI開(kāi)發(fā)的 ChatGPT使得 AIGC備受關(guān)注。而在AIGC商業(yè)化應(yīng)用加速落地的背景下,算力基礎(chǔ)設(shè)施的海量增長(zhǎng)和升級(jí)換代將成為必然趨勢(shì)。

光模塊現(xiàn)階段主要應(yīng)用于光通訊領(lǐng)域,根據(jù)LightCounting 數(shù)據(jù)測(cè)算,2022 年全球光模塊市場(chǎng)規(guī)模同比增長(zhǎng) 14%,預(yù)計(jì) 2022-2027 年全球光模塊市場(chǎng) CAGR 為 10%,在 2027年超過(guò)200 億美元。

光芯片是光模塊的核心部件,根據(jù) LightCounting 數(shù)據(jù)測(cè)算,光芯片占光模塊市場(chǎng)比重從 2018 年約 15%的水平到 2025 以后超過(guò) 25%的水平,呈上升趨勢(shì)。光電子器件是光模塊的重要組成部 分,光芯片的成本占比分布在低端器件、中端器件、高端器件上的數(shù)據(jù)大約分別為 20%、50%、70%。隨著通訊、AI 等產(chǎn)業(yè)對(duì)高性能光模塊的需求快速增長(zhǎng),光芯片將呈現(xiàn)量?jī)r(jià)齊升的增長(zhǎng)趨勢(shì)。

根據(jù) ICC 預(yù)測(cè),2019-2024 年,中國(guó)光芯片廠商銷(xiāo)售規(guī)模占全球光芯片市場(chǎng)的比例將不斷提升。得益于光芯片國(guó)產(chǎn)化進(jìn)度的持續(xù)推進(jìn),以及國(guó)內(nèi)未來(lái)幾年 5G 設(shè)備升級(jí)和相關(guān)應(yīng)用落地,大量數(shù)據(jù)中心設(shè)備更新和新數(shù)據(jù)中心也會(huì)持續(xù) 助力光芯片市場(chǎng)規(guī)模的增長(zhǎng),中國(guó)將成為全球增速最快的地區(qū)之一。

從低處上攻

光芯片的生產(chǎn)工藝包括芯片設(shè)計(jì)、基板制造、磊晶成長(zhǎng)、晶粒制造、封裝測(cè)試共五個(gè)主要環(huán)節(jié)。多數(shù)中國(guó)企業(yè)主要集中在芯片設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),而全球能夠?qū)崿F(xiàn)高純度單晶體襯底批量生產(chǎn)的企業(yè)主要為海外企業(yè)。磊晶生長(zhǎng)/外延片是光芯片行業(yè)技術(shù)壁壘最高的環(huán)節(jié),成熟技術(shù)工藝主要集中于中國(guó)臺(tái)灣以及美日企業(yè)。晶粒制造和封裝測(cè)試環(huán)節(jié)主要集中在中國(guó)臺(tái)灣。

從競(jìng)爭(zhēng)格局來(lái)看,歐美國(guó)家光芯片技術(shù)領(lǐng)先,國(guó)內(nèi)光芯片企業(yè)追趕較快,目前全球市場(chǎng)由美中日三國(guó)占據(jù)主導(dǎo)地位。

海外光芯片企業(yè)已形成產(chǎn)業(yè)閉環(huán)和高行業(yè)壁壘,可自主完成芯片設(shè)計(jì)、晶圓外延等關(guān)鍵工序,可量產(chǎn) 25G 及以上速率的光芯片。我國(guó)光芯片企業(yè)已基本掌握2.5G及以下速率光芯片的核心技術(shù),根據(jù) ICC 預(yù)測(cè),2021 年該速率國(guó)產(chǎn)光芯片占全球比重超過(guò) 90%;10G 光芯片方面,2021 年國(guó)產(chǎn)光芯片占全球比重約 60%,但不同光芯片的國(guó)產(chǎn)化情況存在一定差異,部分 10G 光芯片產(chǎn)品性能要求較高、難度較大,如 10G VCSEL/EML 激光器芯片等,國(guó)產(chǎn)化率不到 40%;25G 及以上光芯片方面,隨著 5G 建設(shè)推進(jìn),我國(guó)光芯片廠商在應(yīng)用于 5G基站前傳光模塊的 25G DFB 激光器芯片有所突破,數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)光模塊企業(yè)開(kāi)始逐步使用國(guó)產(chǎn)廠商的 25G DFB 激光器芯片,2021 年25G光芯片的國(guó)產(chǎn)化率約 20%,但25G以上光芯片的國(guó)產(chǎn)化率仍較低,約為 5%,目前仍以海外光芯片廠商為主。

部分中國(guó)光芯片企業(yè)已具備領(lǐng)先水平,隨著技術(shù)能力提升和市場(chǎng)認(rèn)可度提高,競(jìng)爭(zhēng)力將進(jìn)一步增強(qiáng)。

源杰科技構(gòu)建了 IDM 全流程自主可控業(yè)務(wù)體系,2020 年公司 10G、25G 激光器芯片系列產(chǎn)品的出貨量在國(guó)內(nèi)均排名第一,2.5G 激光器芯片系列產(chǎn)品的出貨量排名領(lǐng)先。華工科技旗下華工正源擁有亞洲先進(jìn)的光模塊自動(dòng)化線體,具備全系列產(chǎn)品的垂直整合以及快速批量交付能力,云嶺光電實(shí)現(xiàn) 25G 激光器芯片量產(chǎn)。

長(zhǎng)光華芯在設(shè)計(jì)、量產(chǎn)高功率半導(dǎo)體激光芯片基礎(chǔ)上,縱向延伸覆蓋下游器件、模塊及直接半導(dǎo)體激光器業(yè)務(wù),橫向拓展 VCSEL 及光通信芯片。炬光科技業(yè)務(wù)覆蓋上游“產(chǎn)生光子”“調(diào)控光子”及中游汽車(chē)、泛半導(dǎo)體、醫(yī)療健康領(lǐng)域,與多家業(yè)內(nèi)知名公司達(dá)成合作。

聚飛光電參股熹聯(lián)光芯切入光芯片業(yè)務(wù),后者全資收購(gòu) Sicoya 公司,主業(yè)為硅光芯片、光電芯片、光電器件及光模塊。熹聯(lián)光芯掌握硅光領(lǐng)域全套核心技術(shù),涵蓋芯片、引擎、模塊的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、流片、加工制造等,能夠滿(mǎn)足用戶(hù)全產(chǎn)業(yè)鏈的多樣化需求。

在2022年9月中國(guó)光博會(huì)上,熹聯(lián)光芯展出400G QSFP-DD DR4硅光模塊、800G OSFP/QSFP-DD DR8硅光模塊和1.2T OBO硅光引擎。硅光模塊采用自研光電單片集成、收發(fā)單片集成硅光芯片,大大簡(jiǎn)化了芯片器件數(shù)量和測(cè)試封裝復(fù)雜度。800GDR8滿(mǎn)足OSFP、QSFP-DD協(xié)議,可與其他廠家模塊實(shí)現(xiàn) 穩(wěn)定互聯(lián)互通,同時(shí)滿(mǎn)足數(shù)據(jù)中心對(duì)光模塊的低功耗高穩(wěn)定性要求。硅光引擎利用先進(jìn)封裝技術(shù),實(shí)現(xiàn)了單路 100Gbps,總計(jì)1.2T光電傳輸速率,可支持客戶(hù)定制化,體現(xiàn)了光電單片集成技術(shù)在小尺寸高集成度方面的優(yōu)勢(shì)。



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