中商情報網訊：光芯片是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。在對高速傳輸需求不斷提升背景下，25G及以上高速率光芯片市場增長迅速。數據顯示，2019年至2021年，高速率光芯片增速較快，25G以上速率光模塊所使用的光芯片占比逐漸擴大，整體市場空間將從13.56億美元增長至19.13億美元，年均復合增長率將達到18.8%。預計2022年高速率光芯片市場規模將達到23.06億美元。

數據來源：LightCounting、中商產業研究院整理

光芯片行業未來發展趨勢

1.光傳感應用領域的拓展，為光芯片帶來更多的市場需求

光芯片在消費電子市場的應用領域不斷拓展。目前，智能終端方面，已使用基于3DVCSEL激光器芯片的方案，實現3D信息傳感，如人臉識別。根據Yole的研究報告，醫療市場方面，智能穿戴設備正在開發基于激光器芯片及硅光技術方案，實現健康醫療的實時監測。同時，隨著傳統乘用車的電動化、智能化發展，高級別的輔助駕駛技術逐步普及，核心傳感器件激光雷達的應用規模將會增大。基于砷化鎵（GaAs）和磷化銦（InP）的光芯片作為激光雷達的核心部件，其未來的市場需求將會不斷增加。

（2）下游模塊廠商布局硅光方案，大功率、小發散角、寬工作溫度DFB激光器芯片將被廣泛應用

隨著電信骨干網絡和數據中心流量快速增長，更高速率光模塊的市場需求不斷凸顯。傳統技術主要通過多通道方案實現100G以上光模塊速度的提升，然而隨著數據中心、核心骨干網等場景進入到400G及更高速率時代，單通道所需的激光器芯片速率要求將隨之提高。以400GQSFP-DDDR4硅光模塊為例，需要單通道激光器芯片速率達到100G。在此背景下，利用CMOS工藝進行光器件開發和集成的新一代硅光技術成為一種趨勢。硅光方案中，激光器芯片僅作為外置光源，硅基芯片承擔速率調制功能，因此需將激光器芯片發射的光源耦合至硅基材料中。

憑借高度集成的制程優勢，硅基材料能夠整合調制器和無源光路，從而實現調制功能與光路傳導功能的集成。例如400G光模塊中，硅光技術利用70mW大功率激光器芯片，將其發射的大功率光源分出4路光路，每一光路以硅基調制器與無源光路波導實現100G的調制速率，即可實現400G傳輸速率。硅光方案使用的大功率激光器芯片，要求同時具備大功率、高耦合效率、寬工作溫度的性能指標，對激光器芯片要求更高。

（3）磷化銦（InP）集成光芯片方案是滿足下一代高性能網絡需求的重要發展方向

為滿足電信中長距離傳輸市場對光器件高速率、高性能的需求，現階段廣泛應用基于磷化銦（InP）集成技術的EML激光器芯片。隨著光纖接入PON市場逐步升級為25G/50G-PON方案，基于激光器芯片、半導體光放大器（SOA）的磷化銦集成方案，如DFB+SOA和EML+SOA，將取代現有的分立DFB激光器芯片方案，提供更高的傳輸速率和更大的輸出功率。此外，下一代數據中心應用400G/800G傳輸速率方案，傳統DFB激光器芯片短期內無法同時滿足高帶寬性能、高良率的要求，需考慮采用EML激光器芯片以實現單波長100G的高速傳輸特性。

同時，隨著應用于數據中心間互聯的波分相干技術普及，基于磷化銦（InP）集成技術的光芯片由于具備緊湊小型化、高密集成等特點，可應用于雙密度四通道小型可插拔封裝（QSFP-DD）等更小型端口光模塊，其應用規模將進一步的提升。

（4）中美貿易摩擦加快進口替代進程

近年來，中美間頻繁產生貿易摩擦，美國對諸多商品征收關稅，并加大對部分中國企業的限制。由于高端光芯片技術門檻高，我國核心光芯片的國產化率較低，主要依靠進口。根據《中國光電子器件產業技術發展路線圖（2018-2022年）》，10G速率以下激光器芯片國產化率接近80%，10G速率激光器芯片國產化率接近50%，但25G及以上高速率激光器芯片國產化率不高，國內企業主要依賴于美日領先企業進口。在中美貿易關系存在較大不確定的背景下，國內企業開始測試并驗證國內的光芯片產品，尋求國產化替代，將促進光芯片行業的自主化進程。