光芯片中的兩大分類與PLC芯片

　　光芯片的分類主要按照光器件的分類分為光有源器件芯片和光無(wú)源器件芯片。

　　有源光芯片按應(yīng)用情況分為激光器光芯片和探測(cè)器光芯片，主要包括FP、DFB、EML、VCSEL、PIN以及APD芯片;

　　無(wú)源光芯片主要包括PLC和AWG芯片。

　　光通信領(lǐng)域的光芯片整體可分為有源和無(wú)源兩大類，并可按功能等維度進(jìn)一步細(xì)分。

　　根據(jù)有源芯片功能，可分為發(fā)射光信號(hào)的激光器芯片、接收光信號(hào)的探測(cè)器芯片、調(diào)制光信號(hào)的調(diào)制器芯片等。

　　無(wú)源芯片方面，主要由基于平面光波導(dǎo)技術(shù)調(diào)控光路傳輸?shù)?PLC 光分路器芯片、AWG 芯片、VOA 芯片等構(gòu)成。

　　PLC，Planar Lightwave Circuit，一般翻譯為[平面光波導(dǎo)回路]或[平面光波導(dǎo)技術(shù)]。

　　簡(jiǎn)單理解就是，所有的光波導(dǎo)或光波導(dǎo)器件都在同一個(gè)平面內(nèi)，類似單層的電路板。

　　PLC光分路器芯片是一種具有多個(gè)輸入端和多個(gè)輸出端的光纖匯接器件，是光纖鏈路中最重要的無(wú)源器件之一。

　　PLC光分路器芯片具有低成本、高可靠性、高靈活性和可擴(kuò)展性等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于傳輸系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)集成、寬帶接入、光纖通信和多媒體服務(wù)等多種應(yīng)用場(chǎng)景。

　　在目前世界上100多類高端光電子芯片中，國(guó)內(nèi)有兩大類全系列化芯片技術(shù)基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。

　　一類是主要應(yīng)用于光纖到戶接入網(wǎng)中的PLC光分路器芯片，另一類是主要應(yīng)用于骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)、高速數(shù)據(jù)中心和5G領(lǐng)域的陣列波導(dǎo)光柵芯片(AWG)。

　　現(xiàn)階段我國(guó)光芯片市場(chǎng)規(guī)模龐大

　　一方面，5G、千兆光網(wǎng)等新型信息基礎(chǔ)設(shè)施的高速建設(shè)提高了對(duì)光芯片的應(yīng)用需求;另一方面，人工智能、數(shù)據(jù)中心等熱點(diǎn)領(lǐng)域也為光芯片產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造了巨大的發(fā)展空間。

　　與電芯片相比，我國(guó)部分光芯片研究處于全球第一研發(fā)梯隊(duì)，相關(guān)成果可達(dá)世界領(lǐng)先水平。

　　行業(yè)主要三大市場(chǎng)：電信市場(chǎng)、數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)和消費(fèi)電子市場(chǎng)共同推動(dòng)了光芯片市場(chǎng)空間的不斷拓展。

　　數(shù)據(jù)顯示，2022年我國(guó)光芯片市場(chǎng)規(guī)模約為17.19億美元，過(guò)去7年的CAGR達(dá)到14.93%。預(yù)計(jì)2026年我國(guó)光芯片市場(chǎng)規(guī)模有望擴(kuò)大至29.97億美元。

　　低速率光芯片市場(chǎng)接近飽和

　　對(duì)于PLC波導(dǎo)的制造工藝，國(guó)內(nèi)很多公司已經(jīng)可以掌握，如河南仕佳光子、瑞芯源、廣東安捷康、上海鴻輝、太辰光、中興新地等公司。

　　石英波導(dǎo)主要用于制作PLC光分路器，國(guó)內(nèi)芯片已經(jīng)大量應(yīng)用，如仕佳的PLC光分路器已經(jīng)占分路器市場(chǎng)的50%份額。

　　目前國(guó)內(nèi)低速率光芯片市場(chǎng)呈現(xiàn)高度競(jìng)爭(zhēng)的格局，已有30多家企業(yè)實(shí)現(xiàn)了10G及以下光芯片的銷售。

　　中低端的2.5G 及以下DFB/FP市場(chǎng)，基本全由國(guó)內(nèi)廠商主導(dǎo)，市場(chǎng)份額相對(duì)分散整體競(jìng)爭(zhēng)激烈。

　　國(guó)外廠商出于成本等因素的考慮已基本退出了相關(guān)市場(chǎng)，2021 年國(guó)產(chǎn)的相關(guān)產(chǎn)品占全球市場(chǎng)比重超 90%。

　　10G DFB市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)廠商同樣份額居前，2020 年源杰科技以 20%的市占率居首，云嶺光電/中電 13 所/中科光芯分居3—5位，國(guó)產(chǎn)占全球市場(chǎng)比重約 60%。

　　市場(chǎng)價(jià)格戰(zhàn)激烈，頭部廠商有明顯規(guī)模優(yōu)勢(shì)和優(yōu)質(zhì)客戶資源優(yōu)勢(shì)，低速率芯片市場(chǎng)趨近飽和。

　　在這樣的市場(chǎng)環(huán)境下，低速芯片價(jià)格每年下降15%-20%的趨勢(shì)，導(dǎo)致企業(yè)利潤(rùn)空間逐漸收縮。

　　PLC芯片產(chǎn)業(yè)化面對(duì)的問題

　?、俑哔|(zhì)量的高折射率差硅基SiOx集成光波導(dǎo)材料基礎(chǔ)薄弱。

　　國(guó)外生長(zhǎng)硅基SiOx集成光波導(dǎo)材料的方式主要有兩種：以歐美為代表的化學(xué)氣相沉積法(PECVD)，以日本、韓國(guó)為代表的火焰水解法(FHD)。

　　PECVD法精度較高，操控性好;FHD法生長(zhǎng)速率快，產(chǎn)業(yè)化效率更高，二者各有優(yōu)缺點(diǎn)，而國(guó)內(nèi)缺乏相關(guān)應(yīng)用基礎(chǔ)研究;

　?、谛酒に囁竭_(dá)不到芯片產(chǎn)業(yè)化要求，特別是在整張晶圓的均勻性、穩(wěn)定性方面，如二氧化硅厚膜的高深寬比和低損耗刻蝕工藝;

　?、墼诋a(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)導(dǎo)向上，過(guò)去偏重于買，拿市場(chǎng)換技術(shù)。

　?、艽饲皣?guó)內(nèi)研發(fā)環(huán)節(jié)較為薄弱，這就導(dǎo)致相當(dāng)一部分高端光芯片還需要依賴進(jìn)口。

　　⑤需要綜合掌握外延、微納加工、封裝、可靠性等多領(lǐng)域技術(shù)工藝，并加以整合集成，屬于技術(shù)密集型行業(yè)。

　　高端產(chǎn)品替代加速啟動(dòng)

　　從產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看，光通信產(chǎn)業(yè)鏈國(guó)產(chǎn)化替代加速?gòu)南掠蜗蛏嫌蝹鲗?dǎo)，上游芯片作為[卡脖子]環(huán)節(jié)亟待國(guó)產(chǎn)替代的進(jìn)一步深入。

　　下游以華為、中興為代表的設(shè)備商已是行業(yè)領(lǐng)軍者，而光模塊領(lǐng)域在過(guò)去十年依托工程師紅利、勞動(dòng)力紅利、供應(yīng)鏈優(yōu)勢(shì)等因素也快速完成了國(guó)產(chǎn)化替代。

　　從高端的激光器芯片情況來(lái)看，雖然根據(jù)ICC統(tǒng)計(jì)，2020年，25G光芯片的國(guó)產(chǎn)化率約20%，25G以上光芯片的國(guó)產(chǎn)化率仍較低約5%。

　　近年來(lái)技術(shù)實(shí)力相對(duì)強(qiáng)勁的國(guó)內(nèi)頭部廠商進(jìn)展明顯迅速，用于5G前傳的25G DFB、用于光纖接入的10G EML國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)程加速度明顯，同時(shí)50G EML也開始推進(jìn)。

　　從部分?jǐn)?shù)通光模塊頭部廠商的業(yè)績(jī)來(lái)看，2020年光模塊行業(yè)迎來(lái) 100G向400G迭代所帶來(lái)的需求放量。

　　先發(fā)優(yōu)勢(shì)顯著的高端數(shù)通光模塊龍頭中際旭創(chuàng)和新晉突破海外數(shù)通大客戶的新易盛，業(yè)績(jī)迎來(lái)顯著增長(zhǎng)。

　　國(guó)內(nèi)主要的 10G PON 廠商包括了博創(chuàng)科技、中際旭創(chuàng)、華工科技、光迅科技等。

　　2022H1，受益于客戶加快部署 200G/400G 等高端光模塊，光模塊廠商業(yè)績(jī)繼續(xù)保持高增速。

　　中際旭創(chuàng)22H1實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入42.31億元，同比增長(zhǎng) 28.3%，實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤(rùn)4.92億元，同比增長(zhǎng)44.5%。

　　新易盛22H1實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入14.79億元，同比增長(zhǎng)2.6%，實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤(rùn)4.61億元，同比增長(zhǎng) 42.8%。

　　結(jié)尾：

　　目前來(lái)看，國(guó)內(nèi)廠商的努力方向一個(gè)是在高速率光芯片領(lǐng)域借自身技術(shù)實(shí)力綁定優(yōu)質(zhì)客戶實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代，另一個(gè)就是借助新品類的開發(fā)+下游大客戶的突破，打開遠(yuǎn)期成長(zhǎng)天花板。

　　部分資料參考：觀研天下 ：《我國(guó)光芯片行業(yè)分析》，數(shù)智銳角：《從100%進(jìn)口到自主可控、全球第一，中國(guó)PLC光芯片再進(jìn)一步》