光通信芯片，涨价！

文｜半导体产业纵横由于人工智能需求的激增，美国网通及光通信芯片大厂Marvell近期发出通知，宣布全产品线将于2025年1月1日起涨价，在光通信领域涨价潮中率先行动。在存储都有可能跌价的市场现状下，光芯片却大胆决策明年1月开始涨价，为何如此大胆？01光芯片规模的不断扩大市场是有决定性影响力的。光芯片是实现光电信号转换的基础元件，其性能直接决定了光通信系统的传输效率。从1998年发展至今，光模块朝着更高的速率的趋势不断发展。从1.25Gbit/s发展到2.5Gbit/s，再到10Gbit/s、40Gbit/s、100Gbit/s、单波长100Gbit/s、400Gbit/s乃至1T。越是高速率、高端的光模块，光芯片的价值量占比就越高。如今，光芯片市场规模不断扩大，在各个下游应用领域占据越来越重要的地位。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，光芯片在人工智能工业自动化等领域发挥着关键作用。随着AI技术的不断升级，市场对超大算力集群的需求不断提升，驱动高速率光芯片的出货。清华大学研制的AI光芯片太极，使用光而不是电来处理数据，能效是传统电子芯片的数百倍，适用于复杂的AI任务。此外，中国科学院上海微系统与信息技术研究所开发出可大规模制造的高性能光子芯片材料，为未来信息产业提供了新的基础。光芯片在光通信和光计算领域的最新应用案例主要集中在光电混合集成技术，尤其是光电共封装（CPO）技术，推动了光通信领域的研究和应用。Intel等公司致力于通过光互连I/O与电处理器相结合来提升计算效率，并取得了显著成果。尽管CPO仍面临一些挑战，但预计将在未来几年内逐步商用，带来功耗降低、集成度提升和每比特成本降低等优势。紫外光通信利用光集成（PIC）技术，具有减小系统尺寸、降低功率和成本的优势。魏同波团队使用具有非对称多量子阱结构的InGaN材料制造了有450 nm波长可见光LED、波导和光探测器的单片集成芯片，增强了LED与PD间的光连接。另外，IBM的研究者在使用光脉冲来加速芯片间的数据传输方面取得了突破，该技术可以将超级计算机的性能提升一千多倍。这项技术使超级计算机的计算能力大幅度提升，目前最快的超级计算机速度可达到每秒2000万亿条指令，光子技术可以将速度提高到每秒1亿亿次。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。02市场第一枪开头提到，光通讯指标大厂Marvell近期发函通知客户全产品线将于明年元月1日起调涨。Marvell开启业界涨价第一枪，也反映市场需求“有多狂热”，呼应英伟达CEO 黄仁勋先前释出“市场需求非常疯狂”的说法，同步为光通讯产业链潜在商机引发更大想像空间。光芯片公司Lumentun日前发布2024财年业绩，表明光芯片需求旺盛。Lumentum表示业界面临着磷化铟激光器普遍短缺的问题，公司截止到2025年底磷化铟产能都将满产，整体供应紧张。公司的芯片业务预订量已经创下了历史新高，本季度公司已投资4300万美元用于提高晶圆厂的产能，预计能在2025年上半年看到增量产能，但从短期来看，考虑到晶圆厂的周期等因素，增量产能是相对固定的。国内方面，10月21日，《广东省加快推动光芯片产业创新发展行动方案(2024—2030年)》印发。其中提到加快开展光芯片关键材料研发攻关。大力支持硅光材料、化合物半导体、薄膜铌酸锂、氧化镓薄膜、电光聚合物、柔性基底材料、超表面材料、光学传感材料、电光拓扑相变材料、光刻胶、石英晶体等光芯片关键材料研发制造；推进光芯片关键装备研发制造。大力推动刻蚀机、键合机、外延生长设备及光矢量参数网络测试仪等光芯片关键装备研发和国产化替代等。对此有网友评论，国产化的最终目的是效果要好。03中低速率光芯片国产化程度较高中低速率激光芯片国产化程度较高，高速率激光芯片国产化加速。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。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。2.5G/10G的部分市场国产化已经做到了，25G市场的进口替代有着很大的空间。海外的光通信企业，靠着先发的优势积攒了核心技术还有生产经验，慢慢形成了产业闭环建立起挺高的行业壁垒。国内有相关产业政策扶持，企业也在创新上加大投入，渐渐出现了像源杰科技、云岭光电、武汉敏芯等国产光芯片企业。现在2.5G/10G的激光芯片国产化已经有突破，25G及更高速率的光芯片国产化率还是大多得靠进口，按照ICC的统计，在2021年全球2.5G及以下的DFB/FP激光器芯片市场里，国产厂商占的比例较高，其中占比超过10%的比较领先的厂商有武汉敏芯（份额是17%）、中科光芯（份额是17%）、光隆科技（份额是13%）、光安伦（份额是11%）。2.5G及更高速率的产品，其进口替代的空间很大。25G及以上的光芯片包含25G、50G、100G的激光器和探测器芯片。随着5G建设不断发展，我国的光芯片厂商在用于5G基站前传光模块的25G DFB激光器芯片方面有了突破，数据中心市场里的光模块企业也开始慢慢采用国产厂商的25G DFB激光器芯片了。据ICC统计，25G光芯片国产化率大概是20%，而25G以上光芯片的国产化率仅仅只有5%。可以说，高速率产品还在等待。根据研精毕智，2021年DFB芯片、VCSEL芯片和EML芯片三种类型在市场中的份额分别达到42.1%、 29.2%和18.6%。从国产化的发展 趋势来看，目前我国高功率激光芯片和部分高速率激光芯片（如10Gbps和25Gbps等）已经进入了国产化加速突破的阶段，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。从生产来看，光芯片的生产工艺包括芯片设计、基板制造、磊晶成长、晶粒制造、封装测试共五个主要环节。多数中国企业主要集中在芯片设计环节，而全球能够实现高纯度单晶体衬底批量生产的企业主要为海外企业。磊晶生长/外延片是光芯片行业技术壁垒最高的环节，成熟技术工艺主要集中于中国台湾以及美日企业。晶粒制造和封装测试环节主要集中在中国台湾。光芯片生产采用的各工艺综合性更强，龙头厂商多采用IDM经营模式。逻辑芯片厂商中，新进入的企业多采用Fabless模式，以此减少资本投入，将更多资源集中投入研发。光芯片行业厂商多采用IDM模式，因为光电子器件遵循特色工艺，器件价值提升不完全依靠尺寸缩小，而有赖于功能增加。IDM模式更有利于各环节自主可控，能及时响应各类市场需求，灵活调整生产计划，高效排查问题原因，从而提升芯片性能，满足下游客户需求。

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