通信行业深度报告：AI高速率时代，硅光子迎成长机遇

通信 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 1 / 58 通信 2024年05月31日 投资评级：看好（维持） 行业走势图 数据来源：聚源 《我国第三个超万颗规模星座披露，重视卫星互联网产业链投资机会—行业点评报告》-2024.5.28 《国产算力卡性能良好，重视国产算力投资机会—行业周报》-2024.5.26 《英伟达业绩超预期，AI算力逻辑不断强化—行业点评报告》-2024.5.23 AI高速率时代，硅光子迎成长机遇 ——行业深度报告 蒋颖（分析师） jiangying@kysec.cn 证书编号：S0790523120003  硅光子技术具备高速率、高集成度、低成本等特点，应用领域广泛 硅光子技术是基于硅和硅基衬底材料，利用现有CMOS工艺进行光器件开发和集成的新一代技术，是实现光子和微电子集成的理想平台。随着传统微电子、光电子技术逐步步入“后摩尔时代”，硅光产业链逐步完善，已初步覆盖了前沿技术研究机构、设计工具提供商、器件芯片模块商、Foundry、IT企业、系统设备商、用户等各个环节，硅光子技术作为平台型技术，其高速率、高集成度、低成本、低功耗、小型化等特点正逐步凸显，正被广泛应用于光通信、光传感、光计算、智能驾驶、消费电子等多个领域。  AI高速光通信时代，硅光子优势逐步凸显 AI发展如火如荼，驱动光通信网络朝着1.6T、3.2T等更高速率持续迭代升级，有望给硅光光通信产业带来成长机遇。在数通市场，高速光模块加速迭代升级，硅光渗透率有望提升；在电信市场，相干光模块持续升级，硅光光模块需求或将增长；在CPO领域，硅光子技术作为CPO的核心技术之一，有望充分受益于CPO的发展需求，并成为各大厂商的战略布局重心；在 OIO领域，随着AI技术对算力的持续需求，芯片间数据传输不断增大，OIO的技术优势有望不断凸显，作为OIO理想平台的硅光子技术也有望得到进一步发展。  硅光子技术在非通信领域快速发展，市场前景广阔 硅光子技术的CMOS工艺兼容、高集成度、波导特性在众多领域存在应用可能，如智能驾驶、光计算、消费电子等方向有很大的发展空间。智能驾驶方面：在激光光雷达降本量产的需求下，硅光固态激光雷达或成未来发展方向；光计算方面：硅光有望成为实现集成光计算系统的主要材料平台；消费电子方面：硅光在生物医疗、可穿戴设备等消费电子领域也有着较大应用潜力。  硅光应用加速发展，重视产业链投资机会 （1）硅光光器件/光模块厂商：随着AIGC发展，硅光子技术在高速光通信时代有望迎来发展热潮，对传统光通信产业格局或带来深远影响，一方面硅光器件/模块厂商有望充分受益于产业发展，另一方面，硅光芯片具有较高产业壁垒，头部厂商的深度布局有望迎来新一轮产业演化；（2）硅光CW光源供应商：硅光光源集成作为目前硅光子技术一大技术难题，目前外置CW光源是硅光光模块的主流方案，且可进一步应用于CPO等场景，随着光通信速率需求的不断提升，硅光光模块的通道数也随之增长，CW光源需求量有望得到进一步发展；（3）硅光工艺配套厂商：从硅光工艺流程看，硅光与微电子技术逐步趋同，随着硅光子技术进一步普及及发展，需重视配套工艺设备、软件厂商投资机会。  受益标的：中际旭创、天孚通信、新易盛、亨通光电、华工科技、光迅科技、博创科技、剑桥科技、铭普光磁、源杰科技、长光华芯、仕佳光子、杰普特、罗博特科、炬光科技、光库科技、赛微电子、云南锗业、天通股份、凌云光、聚飞光电等。  风险提示：AIGC发展放缓，配套硅光产品不及预期的风险；硅光工艺升级不及预期的风险；硅光非通信领域发展不及预期影响；存在贸易壁垒的风险。 -36%-24%-12%0%12%24%2023-052023-092024-012024-05通信沪深300相关研究报告 开源证券 证券研究报告 行业深度报告 行业研究 行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 2 / 58 目 录 1、 硅光子技术：后摩尔时代重要技术平台.................................................................................................................................. 4 1.1、 硅光子技术是微电子/光子集成的理想平台 ................................................................................................................. 4 1.2、 硅光PIC核心构成：光子的产生、路由、调制、处理和探测 ................................................................................... 9 1.2.1、 激光器：负责将电信号转化成光信号 ................................................................................................................ 9 1.2.2、 调制器：负责将光信号带宽提升 ...................................................................................................................... 10 1.2.3、 光探测器：负责将光信号转化成电信号 .......................................................................................................... 11 1.2.4、 （解）复用器件：负责将不同波长携带的多路数据合并或分开 .................................................................. 12 1.2.5、 光波导 ：负责光信号在硅基材料上传输 ......................................................................................................... 12 1.2.6、 耦合器 ：负责与对外连接的光纤对准降低插损 ............................................................................................. 13 1.3、 硅光子工艺流程：硅光子产业充分受益于微电子CMOS工艺发展 ........................................................................ 14 1.4、 硅光子技术逐步成熟，数据中心应用有望率先规模落地 ......................................................................................... 16 2、 AI高速光通信时代，硅光子优势逐步凸显 ........................................................................................................................... 20 2.1、 1.6T高速光通信时代提速到来，硅光光模块或迎产业加速期 ................................................................................. 20 2.1.1、 数通市场：1.6T高速光模块时代加速到来，硅光渗透率有望提升 .............................................................. 22 2.1.2、 电信市场：相干光模块持续升级，硅光光模块需求有望得到提升 .............................................................. 27 2.2、 CPO：硅光CPO或成为未来高速光通信发展方向 ................................................................................................... 31 2.3、 OIO： 硅光子技术是片间互联的重要解决方案......................................................................................................... 35 3、 硅光子在智能驾驶、光计算等多领域应用潜力大 ................................................................................................................ 38 3.1、 智能驾驶：硅光固态激光雷达技术路线是未来激光雷达发展的优选方向 ............................................................. 38 3.2、 光计算：硅光有望成为实现集成光计算系统的主要材料平台 ................................................................................. 40 3.3、 消费电子：硅光子技术高集成度契合消费电子的空间需求 ..................................................................................... 43 4、 受益标的梳理 ........................................................................................................................................................................... 44 5、 风险提示 ................................................................................................................................................................................... 56 图表目录 图1： 硅光子集成芯片基于硅材料的CMOS微电子工艺实现光子器件的集成制备 ................................................................ 4 图2： 硅光子技术已逐渐进入产业化阶段 .................................................................................................................................... 6 图3： 硅光子技术集成度不断提升 ............................