通信行业专题研究：AI拉动硅光渗透率提升

证券研究报告 行业研究|行业专题研究|通信 AI拉动硅光渗透率提升 请务必阅读报告末页的重要声明 2024年11月24日 证券研究报告 |报告要点 硅光子技术是基于硅和硅基衬底材料，利用CMOS工艺进行光器件开发和集成的新技术，具有集成度提高、体积大幅缩小、成本和功耗降低、光衰减减少，抗干扰能力增强、提高传输效率等优点。根据Yole的数据，2023年，硅光芯片市场价值为9500万美元，预计到2029年将达到8.63亿美元，6年CAGR为45%。中国厂商在硅光领域取得了显著进展，正在缩小与西方公司的差距。异质集成技术是硅光芯片发展的重要方向，建议关注硅光产业链投资机会。 |分析师及联系人 张宁 张建宇 SAC：S0590523120003SAC：S0590524050003 请务必阅读报告末页的重要声明1/11 行业研究|行业专题研究 2024年11月24日 通信 AI拉动硅光渗透率提升 投资建议： 强于大市（维持） 上次建议：强于大市 相对大盘走势 通信 40% 沪深300 17% -7% -30% 2023/112024/32024/72024/11 相关报告 1、《通信：AI训练需求推动全光交换机加速落地》2024.11.16 2、《通信：GSE技术助力AIGC快速发展》 2024.11.09 扫码查看更多 硅光子技术优势明显 硅光子技术是基于硅和硅基衬底材料，利用CMOS工艺进行光器件开发和集成的新技术。该技术将CMOS技术的超大规模逻辑、超高精度制造的特性和光子技术超高速率、超低功耗的优势进行深度融合。与传统的光模块相比，硅光模块具有集成度提高、体积大幅缩小、成本和功耗降低、光衰减减少，抗干扰能力增强、提高传输效率等优点。 硅光市场前景广阔，中国厂商缩小技术差距 根据Yole的数据，2023年，硅光芯片市场价值为9500万美元，预计到2029年将达到8.63亿美元，6年CAGR为45%。这一增长主要由用于增加光纤网络容量的高数据速率可插拔模块驱动。中国厂商在硅光领域取得了显著进展，正在缩小与西方公司的差距。根据Yole的统计数据，预计2024年中际旭创在硅光市场的份额位居第一。中际旭创是光模块领域的领导者，拥有先进的硅光技术。华为正在将硅光技术纳入数据中心和网络，并与学术界合作将该技术商业化。 异质集成技术是硅光芯片发展的重要方向 利用不同种材料发挥其各自光电特性优势的硅基光电异质集成技术近年来发展迅速。对于光通信应用，Ⅲ-Ⅴ族材料制作的光源、LiNbO3制作的调制器和YIG材料制作的隔离器相比于硅基器件具有无法比拟的优势。因此，实现真正意义上大规模光电集成芯片的产业应用，需要依托硅材料与不同种类光电材料的异质集成，以充分发挥各种材料的优异特性。 业内厂商纷纷布局硅光产品 光迅科技和华工正源发布1.6T硅光光模块。在硅光方案中，CW激光器芯片作为外置光源，源杰科技和仕佳光子布局CW光源，目前已形成批量出货。TowerSemiconductor近日宣布，已有多家客户的1.6Tbps硅光子产品在其最新的硅光平台上投入量产。此外，Coherent公司近期也发布了基于硅光技术的1.6T光模块，同时在加速推出基于硅光技术的8x100G光模块。 投资建议：建议关注硅光产业链投资机会 硅光技术优势明显，硅光渗透率有望持续提升。我们建议关注硅光产业链的投资机会：（1）布局硅光芯片和硅光模块的国内厂商：中际旭创、新易盛和光迅科技； （2）布局硅光光引擎代工的厂商：天孚通信；（3）布局CW光源的国内光芯片厂商：仕佳光子和源杰科技。 风险提示：AI发展不及预期的风险，中美贸易摩擦加剧的风险，硅光技术发展不及预期的风险。 正文目录 1.硅光发展迎来新机遇4 1.1硅光子技术优势明显4 1.2硅光市场前景广阔，中国厂商缩小技术差距5 1.3异质集成技术是硅光芯片发展的重要方向6 1.4业内厂商纷纷布局硅光产品8 2.投资建议：建议关注硅光产业链投资机会9 3.风险提示9 图表目录 图表1：硅基光电子集成芯片概念图4 图表2：硅光模块比传统模块节省30%的器件4 图表3：硅光市场发展前景广阔5 图表4：光模块中激光器及光子集成电路PIC的销售收入情况5 图表5：2022年硅光电信市场厂商份额6 图表6：2022年硅光数通市场厂商份额6 图表7：2024-2025年硅光数通市场厂商份额6 图表8：2023年硅光产业链7 图表9：硅基光电异质集成的材料体系及光电器件8 图表10：光迅科技1.6T硅光模块8 图表11：华工正源1.6T-200G/λ高速硅光模块方案8 图表12：源杰科技CW硅光光源9 图表13：仕佳光子CW硅光光源9 1.硅光发展迎来新机遇 1.1硅光子技术优势明显 硅光子技术是基于硅和硅基衬底材料，利用CMOS工艺进行光器件开发和集成的新技术。该技术将CMOS技术的超大规模逻辑、超高精度制造的特性和光子技术超高速率、超低功耗的优势进行深度融合。 图表1：硅基光电子集成芯片概念图 资料来源：《硅基光电异质集成的发展与思考》王子昊等，国联证券研究所 硅光模块存在优势。与传统的光模块相比，硅光模块具有集成度提高、体积大幅缩小、成本和功耗降低、光衰减减少，抗干扰能力增强、提高传输效率等优点，是后摩尔时 代的关键技术选择。根据博通的数据，相较于传统的分立模式，硅光方案可以节省30%的器件使用，从而可以降低成本。 图表2：硅光模块比传统模块节省30%的器件 资料来源：博通官网，国联证券研究所 1.2硅光市场前景广阔，中国厂商缩小技术差距 硅光市场规模持续提升。根据Yole的数据，2023年，硅光芯片市场价值为9500万 美元，预计到2029年将达到8.63亿美元，6年CAGR为45%。这一增长主要由用于增加光纤网络容量的高数据速率可插拔模块驱动。此外，随着训练数据集群规模的迅速增长，Yole预计未来的数据处理将需要借助光来实现。 图表3：硅光市场发展前景广阔 资料来源：C114通信网，Yole，国联证券研究所 LightCounting预计，基于GaAs和InP的光模块的市场份额将逐步下降，而硅光（SiP）和铌酸锂薄膜（TFLN）PIC的份额将有所上升。LPO和CPO的采用也将促进SiP甚至TFLN器件的市场份额增长。传统DWDM光模块中使用的块状LiNbo3(体材料铌酸锂)调制器的销售额将继续下降，到2029年将变得微不足道。 图表4：光模块中激光器及光子集成电路PIC的销售收入情况 资料来源：C114通信网，LightCounting，国联证券研究所 硅光市场的格局之前主要被海外大厂所占据。根据Yole统计的数据，2022年，在硅 光电信市场，思科占据了49%的份额，Lumentum和Marvell紧随其后；在硅光数通市场，英特尔、思科和博通位列前三。 图表5：2022年硅光电信市场厂商份额图表6：2022年硅光数通市场厂商份额 资料来源：逍遥科技，Yole，国联证券研究所资料来源：逍遥科技，Yole，国联证券研究所 中国厂商在硅光领域取得了显著进展，正在缩小与西方公司的差距。根据Yole的统 计数据，预计2024年中际旭创在硅光市场的份额位居第一。中际旭创是光模块领域的领导者，拥有先进的硅光技术。华为正在将硅光技术纳入数据中心和网络，并与学术界合作将该技术商业化。 图表7：2024-2025年硅光数通市场厂商份额 资料来源：C114通信网，Yole，国联证券研究所 1.3异质集成技术是硅光芯片发展的重要方向 硅光子技术产业格局正在形成，参与者多种多样。具体包括，主要的垂直整合参与者 （英特尔、思科、Marvell、Broadcom、Nvidia、IBM等）；积极参与硅光子产业的企业；初创企业和设计公司（AyarLabs、OpenLight、Lightmatter、Lightelligence）；研究机构（UCSB、哥伦比亚大学、斯坦福工程学院、麻省理工学院等）；代工厂 （GlobalFoundries、TowerSemiconductor、imec、TSMC等）；以及设备供应商（应用材料公司、ASML、Aixtron等）。 图表8：2023年硅光产业链 资料来源：羲禾官网，Yole，国联证券研究所 硅基光电异质集成技术是硅光芯片发展的重要方向。利用不同种材料发挥其各自光 电特性优势的硅基光电异质集成技术近年来发展迅速。对于光通信应用，Ⅲ-Ⅴ族材料制作的光源、LiNbO3制作的调制器和YIG材料制作的隔离器相比于硅基器件具有无法比拟的优势。因此，实现真正意义上大规模光电集成芯片的产业应用，需要依托硅材料与不同种类光电材料的异质集成，以充分发挥各种材料的优异特性。 图表9：硅基光电异质集成的材料体系及光电器件 资料来源：《硅基光电异质集成的发展与思考》王子昊等，国联证券研究所 1.4业内厂商纷纷布局硅光产品 2024年3月光迅科技联合思科推出1.6TOSFP-XD硅光模块。该模块符合严格的 OSFP-XDMSA和CMIS协议标准，电接口采用16个通道，单通道信号速率100Gb/s；光接口采用8通道，单通道信号速率200Gb/s，以优异的裕度和效率实现了距离500米数据的传输。 华工正源在美国OFC2024上展出搭载自研硅光芯片的1.6T高速硅光模块，引来行业的关注。该1.6T硅光模块采用自研单波200G硅光芯片，并兼容薄膜铌酸锂调制器 和量子点激光器，拥有8个并行发送与接收通道，每通道运行波长为1310nm，运行速率为212.5Gbps，适用于1.6T以太网与InfiniBand系统的2x800G应用。 图表10：光迅科技1.6T硅光模块图表11：华工正源1.6T-200G/λ高速硅光模块方案 资料来源：光迅科技公众号，国联证券研究所资料来源：华工科技微视界公众号，国联证券研究所 在硅光方案中，CW激光器芯片作为外置光源，国内光芯片厂商进行布局。根据源杰 科技投资者关系活动公告，公司2024年第三季度已批量出货CW光源产品，目前主要以国内市场为主，同时公司正在积极拓展海外市场。根据仕佳光子2024年中报，公司50mW、70mWCWDFB光源实现批量销售；100mW、200mWCWDFB光源实现小批量销售；900mWCWDFB光源客户送样中。 图表12：源杰科技CW硅光光源图表13：仕佳光子CW硅光光源 资料来源：CIOE官网，源杰科技，国联证券研究所资料来源：CIOE官网，仕佳光子，国联证券研究所 TowerSemiconductor近日宣布，已有多家客户的1.6Tbps硅光子产品在其最新的硅光平台上投入量产。该平台采用的创新技术是由Tower与多家客户紧密合作实现的，这些客户已在这一增强型平台上设计出突破性的1.6Tbps产品，并已开始订购批量产能，最新工艺支持每通道200Gbps的传输速率，八通道并行构建，总计可达到1.6Tbps的收发器吞吐量。此外，Coherent公司近期也发布了基于硅光技术的1.6T光模块，同时在加速推出基于硅光技术的8x100G光模块。 2.投资建议：建议关注硅光产业链投资机会 硅光技术优势明显，硅光渗透率有望持续提升。我们建议关注硅光产业链的投资机会： （1）布局硅光芯片和硅光模块的国内厂商：中际旭创、新易盛和光迅科技；（2）布局硅光光引擎代工的厂商：天孚通信；（3）布局CW光源的国内光芯片厂商：仕佳光子和源杰科技。 3.风险提示 AI发展不及预期的风险。如果AI应用发展的进度没有达到整体市场的预期，则国内外大模型厂商的资本开支可能会减少，进而影响算力基础设施的建设。 中美贸易摩擦加剧的风险。如果中美后续贸易摩擦加剧，则可能影响国内厂商原材料 的采购和新产品的开发，也会影响国内厂商产品在海外销售的情况。 硅光技术发展不及预期的风险。若相关技术发展不及预期，则可能影响产品的需求。 投资建议的评级标准 评级 说明 报告中投资建议所涉及的评级分为股票评级和行