2022年中国光芯片行业研究报告

2022年 中国光芯片行业研究报告 版权所有©2022深圳市亿渡数据科技有限公司。本文件提供的任何内容 （包括但不限于数据、文字、图表、图像等）均系亿渡数据独有的高度机密性文件（在报告中另行标明出处者除外）。未经亿渡数据事先书面许可，任何人不得以任何方式擅自复制、再造、传播、出版、引用、改编、汇编本报告内容，若有违反上述约定的行为发生，亿渡数据公司保留采取法律措施，追究相关人员责任的权利。 第一章中国光芯片行业概况05 光芯片行业的定义06 光芯片行业的发展历程09 光芯片行业的市场规模10 光芯片行业的行业壁垒11 光芯片行业的竞争格局13 光芯片行业的风险因素15 第二章中国光芯片行业政策16 光芯片行业政策汇总17 光芯片行业重点政策18 第三章中国光芯片行业细分—有源芯片22 第五章中国光芯片行业产业链31 光芯片行业的产业链图谱32 光芯片行业的产业链上游33 光芯片行业的产业链中游34 光芯片行业的产业链下游36 第六章中国光芯片行业驱动因素38 光模块39 固网宽带40 5G基站41 数据中心42 硅光技术43 激光器和探测器DFB激光器及芯片EML激光器及芯片 VCSEL激光器及芯片 第七章光芯片行业典型企业介绍44 23 24II-VI(Finisar)45 25Lumentum46 26武汉光迅科技股份有限公司47 PIN/APD探测器及芯片27 第四章中国光芯片行业细分—无源芯片28 无源PLC29 无源AWG30 华工科技产业股份有限公司48 博创科技股份有限公司49 河南仕佳光子科技股份有限公司50 第八章光芯片行业并购融资情况51 并购事件52 融资事件53 目录 三五族（III-V）：III-V族化合物，是元素周期表中III族的B，Al，Ga，In和V族的N，P，As，Sb形成的化合物，主要包括砷化镓 （GaAs）、磷化铟（InP）和氮化镓等，是半导体主要材料。 GaAs：砷化镓，III-V族化合物，可制成电阻率比硅、锗高多个数量级的半绝缘高阻材料，用来制作芯片衬底、红外探测器、γ光子 探测器等。 InP：磷化铟，III-V族化合物，具有半导体特性的化合物，由金属铟和赤磷在石英管中加热反应制得。 Si/SiO2：硅/二氧化硅，硅一般以硅酸盐或二氧化硅的形式存在于大自然，是重要的集成电路、晶体管、光导纤维、电子工业重要 部件的原材料。 SiP：硅光，指的是在硅和硅基衬底材料上，利用硅CMOS工艺对光电子器件进行开发和集成的一种新技术。 LiNbO3：铌酸锂，是一种负性晶体、铁电晶体，经过极化处理的铌酸锂晶体具有压电、铁电、光电、非线性光学、热电等多性能的 材料，同时具有光折变效应。 磊晶成长：一种用于半导体器件制造过程中，在原有晶片上长出新结晶，以制成新半导体层的技术。 MOCVD：即金属有机物化学气相沉积的英文缩写，利用有机金属热分解反应进行气相外延生长薄膜的化学气相沉积技术。 MBE：即分子束外延的英文缩写，在超高真空条件下，由装有各种所需组分的炉子加热而产生蒸汽，经小孔准直后形成的分子束或原子束，喷射到适当温度的单晶基片上，同时控制分子束对衬底扫描，可使分子或原子按晶体排列在基片上形成薄膜。 量子限制Stark效应（QCSE）：在量子阱结构中，在内建极化电场的作用下，半导体的能带发生倾斜，电子-空穴对发生空间分离、波函数交叠量减少，引起发光效率下降、发光峰（吸收边）红移的现象。 啁啾：脉冲传输时中心波长发生偏移的现象叫做“啁啾”。 LED：一般指发光二极管，是一种常用的发光器件，通过电子与空穴复合释放能量发光，在照明领域应用广泛。 5G：第五代数字通信技术。 RRU：RemoteRadioUnit的缩写。射频拉远单元RRU分成近端机即无线基带控制和远端机即射频拉远两部分，二者之间通过光纤 连接，其接口是基于开放式CPRI或IR接口，可以稳定地与主流厂商的设备进行连接。 BBU：BuildingBasebandUnite的缩写。移动网络大量使用分布式基站架构，RRU和BBU之间需要用光纤连接，一个BBU可以支持多个RRU。采用BBU+RRU多通道方案,可以很好地解决大型场馆的室内覆盖。 AAU：Activeantennaunit的缩写。有源天线处理单元AAU是5G基站的主要设备，是RRU与天线的组合，集成了多个T/R单元。 T/R单元就是射频收发单元。 CU：Centralizedunit的缩写。将原BBU的非实时部分分割出来，重新定义为CU，负责处理非实时协议和服务。 DU：Distributeunit的缩写。BBU分割CU后剩余的部分，充分定义为DU，负责处理物理层协议和实时服务。 光芯片与光通信和光模块密不可分，技术持续升级是 重点，当前行业处于加速阶段。 第一章 行业概况 光芯片行业技术壁垒极高，生产工艺和流程较为复杂，同 时核心生产设备也面临对外依赖度高的问题。 光芯片与光器件光模块市场竞争格局保持一致，全球市场由中美日三国占据主导地位。 光芯片行业主要面临宏观、研发、竞争以及金融四大风险 因素的干扰。 www.iiduo.cn 光通信器件的定义 按照《中国光电子器件产业技术发展路线图》中的定义，光通信器件主要指应用在光通信领域的光电子器件及配套半导体集成电路。光通信器件是光通信产业的重要组成部分， 其性能主导着光通信网络的升级换代。 光通信器件按照其在信息流中的不同作用可分为五大类：光信号产生、光信号调制、光信号传输、光信号处理以及光信号探测。 光通信器件根据其物理形态的不同，一般可以分四大类：光芯片、光有源器件、光无源器件、光模块与子系统。 光通信器件与信息流的对应关系 信息流 物理流 上图展示不同物理类型的光通信器件与模块跟信息流的对应关系。 光收发模块（即光模块）起着光电转化的作用，在信息流中对应着光信号产生、调制与探测。 光分路器和光放大器对应着光信号处理。 信息源 放大器 光接收机 光纤光缆 光发射机 信息源 光信号调制 电信号输出 光信号处理 光信号探测 光信号传输 电信号输入 光信号产 生 光通信器件按照物理形态分类分为四大类，其中光有源器件和光无源器件共同构成了光器件。实际上光芯片是光器件的重要组成部分，同时光器件又是光模块的重要组成部分，即各分类没有完全独立区分，而具有包含关系。 光通信器件中的光芯片、光器件、光模块不完全独立 光通信器件 光器件 光模块与子系统 光芯片 光无源 器件 光有源 器件 驱动电路 放大器 电信号 •探测器（内含光芯片） •光纤 •套管 光接收器件 •激光器（内含光芯片） •光纤 •套管 光发射器件 光发射器件和接收器件均为光有源器件，而光有源器件中包含光芯片 调制光信号 光纤传输 电信号 电信号 在光纤传输中涉及到光无源器件，而光无源器件中包含光芯片 光器件的定义 光器件又称光电子器件，是用于实现光信号连接、能量分路/合路、波长复用/解复用、光路转换、方向阻隔、光-电-光转换、光信号放大、光信号调制等功能的器件。 光器件分类：按照是否需要外加能源驱动工作和是否进行光电转换，光器件分为光有源器件和光无源器件。 光有源器件：指光通信系统中将电信号转换成光信号或将光信号转换成电信号的器件，是光传输系统的心脏。包括光发射器件、光纤激光器、光接收器件、光放大器、光调制器等。 光无源器件：指光通信系统中需要消耗一定的光能量、具有一定功能而没有光—电或电—光转换的器件，包括光纤连接器、光纤耦合器、光波分复用器、光衰减器和光隔离器等。 电-光转换 光信号 光-电转换 电信号 光器件和光芯片是光通信器件的两大重要组成部分，但光有源光器件和光无源器件中均包含光芯片，光芯片是驱动光有源光器件和光无源器件产生作用的核心。 光有源器件中的光芯片具有将电信号转换成光信号或将光信号转换成电信号的功能，是光模块最核心的功能芯片。 光无源器件中的光芯片具有将光信号分至多条光纤，将不同波长的光信号实现复用或解复用的功能，是光纤传输中最核心的功能芯片。 光器件的成本构成结构中，光芯片平均占比达到50%，其余为产品工艺与良率以及其他费用控制。这凸显了光芯片在光器件中的重要性。 光芯片是光器件的核心 光芯片是实现光转电、电转光、分路、衰减、合分波等基础光通信功能的芯片，是光器件和光模块的核心。 光芯片的分类主要按照光器件的分类分为光有源器件芯片和光无源器件芯片。有源光芯片按应用情况分为激光器光芯片和探测器光芯片，主要包括FP、DFB、EML、VCSEL、 PIN以及APD芯片；无源光芯片主要包括PLC和AWG芯片。 光芯片的制造材料一般以化合物居多，主要包括五大系列：InP系列、GaAs系列、Si/SiO2系列、SiP系列以及LiNbO3系列。 FP芯片 155M-10G 20km DFB芯片 2.5M-40G 40km EML芯片 大于10G 大于40km VCSEL芯片 155M-25G 500m 按有源光器件分类 传输速率传输距离 激光器芯片 应用场景 5G基站数据中心消费电子 （VCSEL） 探测器芯片 PIN芯片APD芯片 155M-10G1.25G-10G 小于40km长距离 光 光纤到户 骨干网/核心网 数据中心 AWG芯片基于PLC将不同波长的光信号实现复用/解复用 PLC芯片实现相同波长的信号的分路和合路 无源光器件芯片 应用场景 芯按 片无 源 光 器 件 分 类 按InP高速直接调制DFB和EML芯片、PIN和APD芯片；高速调制器芯片；多通道可调激光器芯片 材 料 类 分SiP相干光收发芯片；高速调制器、光开关芯片；TIA、LDDriver、CDR芯片 GaAs高速VCSEL芯片；泵浦激光器芯片 Si/SiO2PLC、AWG、MEMS芯片 LiNbO3高速调制器芯片 光芯片的发展与光通信和光模块的发展有着密切联系，作为后者的核心组成部分，随着技术迭代推动产品不断升级，当前行业处于加速阶段 光通信行业开端来自于利用光源制作电话，为后续激光器和光纤的诞生奠定历史基础。随着社会的信息传输与交换量的持续增长，发展光通信成为历史趋势，通过不断的技术升级降低光纤损耗，同时配套的激光器、探测器、光缆、光无源器件、工程应用仪表等逐步跟进，光无源器件中的光芯片也在这个过程实现了发展，当前光纤通信的大规模商用和未来的更新换代都将推动光芯片技术进一步加速升级。 光模块作为光芯片的另一大主要应用领域，从上世纪开始制定标准并推出早期产品，到本世纪前10年经历封装形式的不断迭代、传输速率的逐步提升、接入方式的升级，逐步实现了模块小型化，此后10年的传输速率急速提升，应用于此的光芯片制造工艺逐步成熟，随着更高速、更高集成、更低成本和更低功耗的要求，更高技术含量的光芯片将是未来的主要突破方向。 发展萌芽 发展初期 发展加速期 光通信 贝尔发明利用光波做载波传递话音信息的光电话 梅曼发明红宝石激光器 高锟提出利用光纤进行数据传输 美国康宁率先实现光纤研制，此后贝尔 实验室、日本NTT等不断降低光纤损耗， 逐步接近理论极限 随着光纤工艺逐步完善，配套的激光器、探 测器、光缆、光无源器件、工程应用仪表等 技术逐步跟进，光纤通信开始大规模商用 1880 1960 19661970-19801980-至今 发展萌芽 发展初期 发展加速期 光模块 由相当数量的设备制造商和电信运营商成立MSA组织（多源协议行业联盟），推动了光模块的标准化，光模块行业就此形成，并推出了初期产品，相 关芯片和器件技术处理早期 在这个阶段，行业经历了封装形式的不断迭代、传输速率的逐步提升、接入方式的升级，逐步实现了模块小型化，其中SFP和XFP的诞生分别为小型化的关键节点，配套芯片 和器件也实现了技术升级 在初期技术逐步成熟的支持下，光随