全球人工智能爆发加快,光模块技术迭代加快

全球人工智能爆发加快，光模块技术迭代加快，国内高速光芯片替代进入快车道。BOM(即物料清单)在高速光模块中的成本相对较高，其中光芯片的价值所占比例最大。特别是高速光芯片价值更高，进一步增加了BOM成本。随着400G的发展，国内光芯片制造商正面临着重要的全球化窗口 DR4和800G 预计DR8需求将翻倍，高速光芯片需求将面临短缺。同时，随着1.6T高速光模块需求的出现，将催生行业对200G的需求 EML的需求。01光芯片行业概述

在光通信产业链中，光芯片是决定信息传输速度和网络可靠性的关键。光芯片在信息传输速度和网络可靠性方面起着决定性的作用，实现光与电的相互转换、光信号的分路、衰减、合波和分波等核心光通信功能。光芯片分为有源器件芯片和光无源器件芯片。有源光芯片在光模块中的多元化应用场景占据主导地位，占体积的90%以上。激光光芯片和探测器光芯片按应用情况分为FP、DFB、EML、VCSEL、PIN和APD芯片。无源光芯片主要包括PLC和AWG芯片，主要用于光纤光缆。

02光芯片产业链梳理

光芯片产业链由基板/衬底供应商和生产设备制造商、中游光芯片制造商和下游光模块制造商组成。光芯片材料

衬底是光芯片的底层支撑材料，提供物理支撑，还具有导热和导电的重要功能。衬底材料的质量直接关系到光芯片的性能参数和运行可靠性，占光芯片原材料成本的三分之一以上。化合物主要用于光芯片的制造材料，主要包括五个系列： Inp系列，Gaas系列，Si/SiO2系列，SiP系列，Linb O3系列。光芯片企业通常使用三五族化合物磷化镓和砷化镓作为芯片的基础材料。磷化镓和砷化镓由于其高频、高低温稳定性、低噪声和抗辐射能力而满足高频通信的需要。磷化镓衬底常用于制造FP、DFB、激光芯片在EML边缘发射，PIN、APD探测器芯片广泛应用于需要中长距离传输的场景，如电信和数据中心。砷化镓衬底主要用于生产VCSEL表面发射激光芯片，广泛应用于数据中心的短距离传输。全球衬底市场高度集中。据Yole统计，全球磷化镓衬底市场前三名制造商的居民、北京通美和日本JX占据了90%以上的市场份额。砷化镓（GaAs）衬底市场，Freiberger、住友和北京通美共占市场份额的60%以上。

光芯片

在成本构成方面，高速光模块的核心设备包括EML激光芯片、DSP芯片、探测器芯片、PCB板和外壳等光学设备，其中激光芯片价值最高。从全球竞争模式来看，海外领先的光芯片企业已广泛布局在高端通信激光领域，并在可调激光、超窄线宽激光、大功率激光等领域积累了深厚的积累。国内光芯片市场2.5G/10G光芯片市场国产化程度较高，25G以上光芯片国产化替代空间广阔。根据ICC数据，2.5G国产光芯片占全球90%以上、10G国产光芯片约占全球60%；25G光芯片的国产化率约为20%，25G以上光芯片的国产化率约为5%。低速光芯片的国产化进程已基本完成。在国内光芯片市场，2.5G和10G光芯片的本地化程度相当高，我国光芯片企业基本掌握了2.5G 以下速率光芯片的核心技术包括武汉敏芯、中科光芯、光龙科技、光安伦、仕佳光子、源杰科技、中电13、海信宽带等。部分10G 光芯片产品性能要求高，难度大，如10G VCSEL/EML 激光芯片等。在高速传输需求不断增加的背景下，25G及以上高速光芯片市场增长迅速。25G 在上述光芯片方面，中国的光芯片制造商已应用于5G 25G基站前传光模块 DFB 激光芯片取得突破，数据中心市场光模块企业开始逐步使用国内厂商的25g DFB 激光芯片。目前国内能提供性能达标稳定性可靠的激光芯片(25G及以上)的厂家还是比较少的。源杰科技、云岭光电、海信宽带、武汉敏芯片等是国内10G和25G光芯片首次发布的代表厂商。

硅光芯片

随着人工智能的快速发展，对传输速率的需求不断提高，硅光材料正在加速光模块领域的发展。硅光芯片以绝缘衬底上的硅平台为基础，兼容互补金属氧化物半导体（CMOS）具有CMOS的微电子制备工艺 超大规模逻辑、超高精度制造的特点，以及光子技术超高速、超低功耗的优点。硅芯片晶圆利用率高，CMOS集成电路产业链成熟，上量后边际成本低。从长远来看，光发动机在硅光和CPO方案中的价值不断体现。目前，800G/1.6T时代已经到来。硅光前景光明，产品代际迭代周期缩短。光模块制造商将对新技术和新材料更加开放。硅光在高速背景下具有明显优势，总体进展预计将继续加快，硅光份额预计未来几年将继续增加。国内硅光技术布局的主要厂商包括华为、中际旭创、远杰科技、长华光芯、华工科技、光迅科技、恒通光电、博创科技、世佳光子、天府通信、聚光科技、光库科技等。

国内部分主要厂家在硅光技术进展布局:

光模块

光芯片下游的直接客户是光模块制造商。下游光模块制造商将光芯片嵌入光设备中，然后将其与其他结构部件组合成光模块。光模块将进一步应用于通信设备市场、电信运营市场和数据中心市场。从应用领域来看，光模块是数据中心内部连接和数据中心连接的核心部件。光模块制造商之间的竞争也相对激烈。近年来，国内光模块厂商实力迅速提升，市场份额显著增加。目前，中国国内十大光模块制造商占据了全球半壁江山。据Lightcounting统计，2022年，中国有七家光模块制造商跻身世界前十，分别是中际旭创(排名第一，与coherent并列)、华为海思(第四)、光迅科技(第五)、海信宽带、新易盛、华工正源、索尔思光电(已被中国公司收购)等。总体而言，全球人工智能和数字经济加速爆发，人工智能推动云巨头增加资本支出，数通产业保持高繁荣。传统云计算行业对光芯片等数据中心底层硬件的需求有望在云流量高景气的大趋势下继续增长。此外，目前全球光通信产业链逐步向国内转移，促进国内光芯片在产业链上游的市场需求，光通信产业链有望加速繁荣期。精选乐晴智库