光通信是以光信號為信息載體，以光纖作為傳輸介質，通過電光轉換，以光信號進行傳輸信息的系統。光通信系統傳輸信號過程中，發射端通過激光器芯片進行電光轉換，將電信號轉換為光信號，經過光纖傳輸至接收端，接收端通過探測器芯片進行光電轉換，將光信號轉換為電信號。
高速
光芯片是現代高速通訊網絡的核心之一。光芯片系實現光電信號轉換的基礎元件，其性能直接決定了光通信系統的傳輸效率。光纖接入、4G/5G移動通信網絡和數據中心等網絡系統里，光芯片都是決定信息傳輸速度和網絡可靠性的關鍵。光芯片可以進一步組裝加工成光電子器件，再集成到光通信設備的收發模塊實現廣泛應用。
圖：光芯片在光通信系統中應用位置
資料來源：中研普華產業研究院整理
（1）光芯片屬于半導體領域，位于光通信產業鏈上游，是現代光通信器件核心元件
光通信等應用領域中，激光器芯片和探測器芯片合稱為光芯片。光芯片是光電子器件的重要組成部分，是半導體的重要分類，其技術代表著現代光電技術與微電子技術的前沿研究領域，其發展對光電子產業及電子信息產業具有重大影響。
圖：光芯片之于半導體的關系示意圖
資料來源：中研普華產業研究院整理
從產業鏈角度看，光芯片與其他基礎構件（電芯片、結構件、輔料等）構成光通信產業上游，產業中游為光器件，包括光組件與光模塊，產業下游組裝成系統設備，最終應用于電信市場，如光纖接入、4G/5G移動通信網絡，云計算、互聯網廠商數據中心等領域。
圖：光通信產業鏈示意圖
資料來源：中研普華產業研究院整理
光通信產業鏈中，組件可分為光無源組件和光有源組件。光無源組件在系統中消耗一定能量，實現光信號的傳導、分流、阻擋、過濾等“交通”功能，主要包括光隔離器、光分路器、光開關、光連接器、光背板等；光有源組件在系統中將光電信號相互轉換，實現信號傳輸的功能，主要包括光發射組件、光接收組件、光調制器等。光芯片加工封裝為光發射組件（TOSA）及光接收組件（ROSA），再將光收發組件、電芯片、結構件等進一步加工成光模塊。光芯片的性能直接決定光模塊的傳輸速率，是光通信產業鏈的核心之一。
①歐美日國家光芯片行業起步較早、技術領先
光芯片主要使用光電子技術，海外在近代光電子技術起步較早、積累較多，歐美日等發達國家陸續將光子集成產業列入國家發展戰略規劃，其中，美國建立“國家光子集成制造創新研究所”，打造光子集成器件研發制備平臺；歐盟實施“地平線2020”計劃，集中部署光電子集成研究項目；日本實施“先端研究開發計劃”，部署光電子融合系統技術開發項目。海外光芯片公司擁有先發優勢，通過積累核心技術及生產工藝，逐步實現產業閉環，建立起較高的行業壁壘。海外光芯片公司普遍具有從光芯片、光收發組件、光模塊全產業鏈覆蓋能力。除了襯底需要對外采購，海外領先光芯片企業可自行完成芯片設計、晶圓外延等關鍵工序，可量產25G及以上速率光芯片。此外，海外領先光芯片企業在高端通信激光器領域已經廣泛布局，在可調諧激光器、超窄線寬激光器、大功率激光器等領域也已有深厚積累。
②國內光芯片以國產替代為目標，政策支持促進產業發展
國內的光芯片生產商普遍具有除晶圓外延環節之外的后端加工能力，而光芯片核心的外延技術并不成熟，高端的外延片需向國際外延廠進行采購，限制了高端光芯片的發展。以激光器芯片為例，我國能夠規模量產10G及以下中低速率激光器芯片，但25G激光器芯片僅少部分廠商實現批量發貨，25G以上速率激光器芯片大部分廠商仍在研發或小規模試產階段。整體來看高速率光芯片嚴重依賴進口，與國外產業領先水平存在一定差距。我國政府在光電子技術產業進行重點政策布局，2017年中國電子元件行業協會發布《中國光電子器件產業技術發展路線圖（2018-2022年）》，明確2022年25G及以上速率DFB激光器芯片國產化率超過60%，實現高端光芯片逐步國產替代的目標。國務院印發“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃，要求做強信息技術核心產業，推動光通信器件的保障能力。
在需求方面光芯片應用場景不斷升級，光芯片需求持續增長
①政策引導及信息應用推動流量需求快速增長，光芯片應用持續升級
隨著信息技術的快速發展，全球數據量需求持續增長，根據Omdia的統計，2017年至2020年，全球固定網絡和移動網絡數據量從92萬PB增長至217萬PB，年均復合增長率為33.1%，預計2024年將增長至575萬PB，年均復合增長率為27.6%。同時，光電子、云計算技術等不斷成熟，將促進更多終端應用需求出現，并對通信技術提出更高的要求。受益于信息應用流量需求的增長和光通信技術的升級，光模塊作為光通信產業鏈最為重要的器件保持持續增長。根據LightCounting的數據，2016年至2020年，全球光模塊市場規模從58.6億美元增長到66.7億美元，預測2025年全球光模塊市場將達到113億美元，為2020年的1.7倍。光芯片作為光模塊核心元件有望持續受益。
圖：全球光模塊市場規模及預測（百萬美元)
數據來源：LightCounting
2021年11月，工信部發布《“十四五”信息通信行業發展規劃》要求全面部署新一代通信網絡基礎設施，全面推進5G移動通信網絡、千兆光纖網絡、骨干網、IPv6、移動物聯網、衛星通信網絡等的建設或升級；統籌優化數據中心布局，構建綠色智能、互通共享的數據與算力設施；積極發展工業互聯網和車聯網等融合基礎設施.
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柯壯賓
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