【摘要】
近日，广东省人民政府办公厅印发《广东省加快推动光芯片产业创新发展行动方案（2024—2030年）》（下称《行动方案》），力争到2030年取得10项以上光芯片领域关键核心技术突破，打造10个以上“拳头”产品，培育10家以上具有国际竞争力的一流领军企业，建设10个左右国家和省级创新平台，培育形成新的千亿级产业集群，建设成为具有全球影响力的光芯片产业创新高地，关注国产光芯片的渗透率提升带来的投资机会。
一、什么是光芯片
光芯片是光电子器件的核心组成部分，归属于半导体领域。光芯片是现代通信网络的核心之一，是实现光电信号转换的基础元件，其性能决定了光通信系统传输效率。光芯片可以进一步加工组成光电子器件，再集成到光通信设备的收发模块实现广泛应用。光芯片在光通信系统工作中实现光电转换的作用。
光芯片可以被分为有源光芯片和无源光芯片，有源光芯片可以进一步被分为激光器芯片、探测器芯片和调制器芯片。激光器芯片方面，按照发光类型可以分为面发射与边发射。其中，面发射型激光主要为VCSEL；边发射型激光包括FP、DFB和EML等，传统的FP激光器芯片因损耗较大且传输距离短在光通信领域的应用逐渐收窄，因此核心激光芯片主要有三种：DFB、EML和VCSEL。按照调制类型可以分为直接调制（DML）和外调制（EML）。
DML有电路直接控制激光的开关，DFB是最常用的直接调制激光器，主要应用于中长距离传输；EML激光通过在DFB的基础上增加电吸收片（EAM）作为外调制器，啁啾与色散性能均优于DFB，更适用于长距离传输。
探测器芯片主要用于接收信号，将光信号转化为电信号。探测器芯片主要可以分为PIN和APD两种类型，前者灵敏度相对较低，应用于中短距，后者灵敏度高，应用于中长距。
光模块是光通信系统中不可或缺的组件之一，它的结构主要包括光芯片和电芯片两大类。在光模块中，光芯片承 担了关键的角色，被装于激光器和探测器中，用于光信号的发射和接收。激光器是光信号的源头，而探测器则负责将光信号转换为电信号。电芯片则包括放大器、驱动芯片和复用/解复用器等，用于处理电信号和光信号之间的 转换和调控，确保信号的稳定传输。这两大类芯片的协同工作使光模块成为现代通信技术的关键组成部分。应用 光模块的设备主要包括交换机、光纤收发器、光纤路由器等。
光芯片（以激光器芯片为例）的主要成本可以被分为直接 材料、直接人工及制造费用，分别占比12.64%、25.13%、62.23%。制造费用主要由折旧费、装修费摊销、水电费等构成，直接材料主要由衬底、金 靶、特殊气体、金属有机物等构成。其中，衬底材料基本决定了激光器的波长、频率和颜色等工作性能参数。根据源杰科技，衬底材料占比在27.21%，近些年占比有逐步下滑的趋势，原因主要系衬底材料的单价下滑和部分衬底材料的国产化。
二、光芯片市场规模
随着通信技术的飞速发展，光芯片市场在全球范围内呈现出强劲的增长势头，这主要得益于下游应用领域对高速、高带宽、低延 迟通信的需求不断增加。例如，在数据中心和云计算领域，高密度、高性能的光互连解决方案已经成为基础设施的核心，光芯片在这些领域中的应用占比不断上升。
根据C&C统计，2020年全球光通信用光芯片的市场规模为20亿美元，2025年有望达到36亿美元，CAGR约为12.59%。根据观研天下预 测，2025年中国光芯片市场规模有望达到26.07亿美元，2020-2025年CAGR约为15.16%。此外，光芯片还可以在人工智能、医疗诊断、激光雷达、工业自动化等领域发挥着关键作用。同时，随着5G通信的商用化和物联网的普及，光芯片在移动通信、无线网络和智能设备中的应用也愈发重要。总的来说，光芯片市场规模的增长和其在各个下游应用领域的占比提高，都反映了光电子技术在现代通信和信息领域的关键地位，以及其在推动科技进步和社会发展中的不可或缺性。
同时政策方面，也不短推动光芯片行业加速发展。国家层面的战略文件明确提出发展超高速、超大容量、超长距 离光通信技术，并强调加强光电子技术与器件的研发，从国家战略角度推动行业发展。产业层面的政策文件要求提升光通信器件供给保障能力，增强核心 光电子芯片的国产化，降低对进口芯片的依赖。此外，下游市场方面的法规政策鼓励对高速宽带网络、5G移动通信网络、数据中心等基础设施的建设，增 加了光芯片行业的需求。
工信部发布的《“十四五”信息通信行业发展规划》进一步明确了信息基础设施建设的目标，包括推进新一代通信网络基础设施、5G移动通信网络、千兆光纤网络等领域的建设或升级，以及构建绿色智能、互通共享的数据与算力设施，积极发展工业互联网和车联网等融合基础设施。2025年目标相较于2020年，各指标均有大幅提升。
三、市场格局及主要玩家
从光芯片的国产化率来看，在2.5G及以下速率光芯片领域，中国光芯片企业已基本掌握核心技术，拥有较高的国产化率。根据ICC的预测，在2021年，国产光芯片在该速率范围内占据全球市场份额超过90%。10G光芯片领域，10G光芯片国产化情况根据其技术及工艺 存在一定差异，一些性能要求较高、难度较大的光芯片，例如10G VCSEL/EML激光器芯片等，国产化率还不到40%。
25G及以上光芯片领域，随着5G基 站建设的推进，中国光芯片厂商在应用于5G基站前传光模块的25G DFB激光器芯片方面取得了一些突破。2021年，25G光芯片的国产化率约为20%。然而，25G以上光芯片的国产化率仍然较低，约为5%。此外，应用于数据中心的高速率光芯片产品也由海外厂商主。
而光探测芯片和25Gbps以上高速率激光芯片仍然处于进口替代的早期阶段，未来国产化的提升潜力广阔。
2.5G激光器芯片主要应用于光纤接入，10G光芯片主要应用于4G/5G移动通信网络。主要供应厂商有武汉敏芯、源杰科技、三安光电、中科光芯、雷光科技、海信宽带、光迅科技、MACOM、三菱电机、云岭光电等。
25G激光器芯片主要应用于5G移动通信网络，50G光芯片主要应用于数据中心。主要供应厂商有MACOM、Lumentum、武汉敏芯、三菱电机、安高华等。
图：核心光芯片国产化率情况
数据来源：华鑫证券
相关公司：
源杰科技：公司产品获得下游客户广泛认可，2.5G 1490nm DFB激光器芯片已成为下游客户主要供应商；10G 1270nm DFB激光器芯片在出口海外10G-PON（XGS-PON）市场中实现了批量供货；25G MWDM 12波段DFB激光器芯片成为满足中国移动相关5G建设方案批量供货的厂商；100G PAM4 EML、70mW/100mW大功率CW芯片已经完成产品研发与设计定型，并在客户端送样测试。
长光华芯：公司专注于半导体激光领域，主要从事半导体激光芯片的研发、设计和制造，强调 对研发组织和过程的管理，持续加强了芯片设计、晶圆制造、芯片加工以及封装测试等工艺方面的积累。公司在半导体激光芯片领域的核心能力不断增强，屡次取得了技术突破。
此外，公司还应对半导体激光行业应用场景的多元化和复杂化趋势，充分利用其在高功率半导体激光芯片领域的技术积累，构建了三大材料体系，包括GaAs（砷化镓）、InP（磷化铟）和GaN（氮化镓），建立了边发射和面发射两大工艺技术和制造平台。公司在下游产品开发方面延伸到了器件、模块以及直接半导体激光器等领域，同时也横向扩展到VCSEL和光通信激光芯片领域。
光迅科技：产品涵盖全系列光 通信模块、无源光器件和模块、光波导集成器件、光纤放大器等，产品支持10G、25G、50G、100G、200G、400G、800G、1.6T等速率。产品被广泛应用于骨干网、城域网、宽带接入、无线通信、数据中心等领域。硅光相关产品公司也有所布局，硅光芯片具备自研能力。
参考资料：
20241022-万联证券-通信行业快评报告：广东省出台光芯片产业政策，推动建设光芯片产业创新高地
20240803-华鑫证券-电子行业：高速互联需求驱动光通信行业发展，国产光芯片有望加速渗透
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