中商情報網(wǎng)訊：光芯片是實(shí)現(xiàn)光電信號轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)元件，其性能直接決定了光通信系統(tǒng)的傳輸效率。光纖接入、4G/5G移動通信網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心等網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)里，光芯片都是決定信息傳輸速度和網(wǎng)絡(luò)可靠性的關(guān)鍵。

光芯片可以進(jìn)一步組裝加工成光電子器件，再集成到光通信設(shè)備的收發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用。在對高速傳輸需求不斷提升背景下，25G及以上高速率光芯片市場增長迅速。數(shù)據(jù)顯示，2019年至2021年，高速率光芯片增速較快，25G以上速率光模塊所使用的光芯片占比逐漸擴(kuò)大，整體市場空間將從13.56億美元增長至19.13億美元，年均復(fù)合增長率將達(dá)到18.8%。預(yù)計(jì)2022年高速率光芯片市場規(guī)模將達(dá)到23.06億美元。

數(shù)據(jù)來源：LightCounting、中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

光芯片行業(yè)未來發(fā)展趨勢

1.光傳感應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，為光芯片帶來更多的市場需求

光芯片在消費(fèi)電子市場的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展。目前，智能終端方面，已使用基于3DVCSEL激光器芯片的方案，實(shí)現(xiàn)3D信息傳感，如人臉識別。根據(jù)Yole的研究報告，醫(yī)療市場方面，智能穿戴設(shè)備正在開發(fā)基于激光器芯片及硅光技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)健康醫(yī)療的實(shí)時監(jiān)測。同時，隨著傳統(tǒng)乘用車的電動化、智能化發(fā)展，高級別的輔助駕駛技術(shù)逐步普及，核心傳感器件激光雷達(dá)的應(yīng)用規(guī)模將會增大?；谏榛墸℅aAs）和磷化銦（InP）的光芯片作為激光雷達(dá)的核心部件，其未來的市場需求將會不斷增加。

（2）下游模塊廠商布局硅光方案，大功率、小發(fā)散角、寬工作溫度DFB激光器芯片將被廣泛應(yīng)用

隨著電信骨干網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心流量快速增長，更高速率光模塊的市場需求不斷凸顯。傳統(tǒng)技術(shù)主要通過多通道方案實(shí)現(xiàn)100G以上光模塊速度的提升，然而隨著數(shù)據(jù)中心、核心骨干網(wǎng)等場景進(jìn)入到400G及更高速率時代，單通道所需的激光器芯片速率要求將隨之提高。以400GQSFP-DDDR4硅光模塊為例，需要單通道激光器芯片速率達(dá)到100G。在此背景下，利用CMOS工藝進(jìn)行光器件開發(fā)和集成的新一代硅光技術(shù)成為一種趨勢。硅光方案中，激光器芯片僅作為外置光源，硅基芯片承擔(dān)速率調(diào)制功能，因此需將激光器芯片發(fā)射的光源耦合至硅基材料中。

憑借高度集成的制程優(yōu)勢，硅基材料能夠整合調(diào)制器和無源光路，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)制功能與光路傳導(dǎo)功能的集成。例如400G光模塊中，硅光技術(shù)利用70mW大功率激光器芯片，將其發(fā)射的大功率光源分出4路光路，每一光路以硅基調(diào)制器與無源光路波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)100G的調(diào)制速率，即可實(shí)現(xiàn)400G傳輸速率。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(biāo)，對激光器芯片要求更高。

（3）磷化銦（InP）集成光芯片方案是滿足下一代高性能網(wǎng)絡(luò)需求的重要發(fā)展方向

為滿足電信中長距離傳輸市場對光器件高速率、高性能的需求，現(xiàn)階段廣泛應(yīng)用基于磷化銦（InP）集成技術(shù)的EML激光器芯片。隨著光纖接入PON市場逐步升級為25G/50G-PON方案，基于激光器芯片、半導(dǎo)體光放大器（SOA）的磷化銦集成方案，如DFB+SOA和EML+SOA，將取代現(xiàn)有的分立DFB激光器芯片方案，提供更高的傳輸速率和更大的輸出功率。此外，下一代數(shù)據(jù)中心應(yīng)用400G/800G傳輸速率方案，傳統(tǒng)DFB激光器芯片短期內(nèi)無法同時滿足高帶寬性能、高良率的要求，需考慮采用EML激光器芯片以實(shí)現(xiàn)單波長100G的高速傳輸特性。

同時，隨著應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心間互聯(lián)的波分相干技術(shù)普及，基于磷化銦（InP）集成技術(shù)的光芯片由于具備緊湊小型化、高密集成等特點(diǎn)，可應(yīng)用于雙密度四通道小型可插拔封裝（QSFP-DD）等更小型端口光模塊，其應(yīng)用規(guī)模將進(jìn)一步的提升。

（4）中美貿(mào)易摩擦加快進(jìn)口替代進(jìn)程

近年來，中美間頻繁產(chǎn)生貿(mào)易摩擦，美國對諸多商品征收關(guān)稅，并加大對部分中國企業(yè)的限制。由于高端光芯片技術(shù)門檻高，我國核心光芯片的國產(chǎn)化率較低，主要依靠進(jìn)口。根據(jù)《中國光電子器件產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展路線圖（2018-2022年）》，10G速率以下激光器芯片國產(chǎn)化率接近80%，10G速率激光器芯片國產(chǎn)化率接近50%，但25G及以上高速率激光器芯片國產(chǎn)化率不高，國內(nèi)企業(yè)主要依賴于美日領(lǐng)先企業(yè)進(jìn)口。在中美貿(mào)易關(guān)系存在較大不確定的背景下，國內(nèi)企業(yè)開始測試并驗(yàn)證國內(nèi)的光芯片產(chǎn)品，尋求國產(chǎn)化替代，將促進(jìn)光芯片行業(yè)的自主化進(jìn)程。