光芯片行业分析.docx

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1、光芯片行业分析光通信用光芯片的分类及下游不同类型半导体材料的应用领域半导体材料包括三大类：1、单元素半导体材料，即以单一元素构成的半导体材料，主要包括硅(Si)、倍(Ge),其中硅基半导体材料是目前产量最大、成本最低、应用最广的半导体材料；2、II1V族化合物半导体材料，即以II1V族元素的化合物构成的半导体材料，主要包括碑化线(GaAs).磷化钢(InP),具有电子迁移率高、光电性能好等特点，是当前仅次于硅之外最成熟的半导体材料，在5G通信、数据中心、光纤通信、新一代显示、人工智能、无人驾驶、可穿戴设备、航天方面有广阔的应用前景；3、宽禁带半导体，以氮化钱(GaN)和碳化硅(SiC)等为代表

2、，具有高禁带宽度、耐高压和大功率等特点，在通信、新能源汽车等领域前景广阔，但目前成本较高。光通信用光芯片分类光芯片按功能可以分为激光器芯片和探测器芯片，其中激光器芯片主要用于发射信号，将电信号转化为光信号，探测器芯片主要用于接收信号，将光信号转化为电信号。激光器芯片按出光结构可进一步分为面发射芯片和边发射芯片，面发射芯片包括VCSE1芯片，边发射EE1芯片包括FP、DFB和EM1芯片；探测器芯片，主要有P1N和APD两类。激光器芯片按照材料体系划分，可以分为珅化钱GaAS和磷化钢InP两套材料体系。磷化锢光芯片：分类及下游应用按导电性能，InP衬底主要分为半导电和半绝缘衬底。半导体衬底分为N型

3、和P型半导电衬底：1)N型掺SnInP主要用于激光二极管。2)N型掺S的InP不仅用于激光二极管，而且还用于光探测器。3)P型掺ZnInP主要用于高功率激光二极管。半绝缘衬底按照是否掺杂分为掺杂半绝缘衬底和非掺杂半绝缘衬底，半绝缘衬底主要用于制作射频器件。从全球磷化钢衬底应用情况来看，据数据显示，2023年光模块器件、传感器件、高端射频器件三者销量占比分别为83%、4%和14%o光模块器件和高端射频器件是磷化锢下游主要的应用。光通信系统中的光芯片位置及应用结构图光通信是以光信号为信息载体，以光纤作为传输介质，通过电光转换,以光信号进行传输信息的系统。光通信系统传输信号过程中，发射端通过激光器芯

4、片进行电光转换，将电信号转换为光信号，经过光纤传输至接收端，接收端通过探测器芯片进行光电转换，将光信号转换为电信号。光芯片加工封装为光发射组件(TOSA)及光接收组件(ROSA),再将光收发组件、电芯片、结构件等进一步加工成光模块。光芯片的性能直接决定光模块的传输速率，是光通信产业链的核心之一O光芯片及组件：光模块中最大的成本项根据中际旭创披露的2016年1-8月光模块成本构成，芯片成本占60-70%(光芯片及组件占50%,比重最大；电芯片成本占15%),人工和其他成本占23%；光模块中的芯片包含：光芯片(激光器芯片和探测器芯片）、电芯片（1D驱动芯片、T1A跨阻放大芯片、CDR时钟和数据电路

5、、DSP.MUX&DeMUX等）。磷化锢光芯片市场规模及竞争格局全球磷化锢芯片市场规模根据预测，磷化钢器件应用领域正从传统的数据通信和电信市场向C端消费市场扩展,预计到2026年下游应用规模将达到约52亿美元，2023-2026年年均复合增长率为16%0数据通讯和电信仍然将是磷化钢最大应用领域，骨干网全光化和数据中心内的400G/800G光模块等对磷化钢激光器件带来持续需求，而消费电子领域应用增速更快,如3D传感、可穿戴设备、无开孔屏幕传感等。数通市场：400G、80OG逐步成为主力超大规模数据中心运营商对400G的部署反映了用户对云服务需求的不断增长，以及对更高带宽的需求，以支持高要求的应用

6、，包括人工智能（AI）、机器学习（M1）和视频处理。根据预计，从2023年开始数据中心800G光模块将有更多需求，之后逐渐增量，2024年800G需求将进一步提升，销售额有望超过400G。电信市场：光纤宽带、基站传输升级光纤宽带PON技术是一种基于无源ODN网络的宽带接入技术，10GPON技术已经大规模商用，可为用户提供高达IGbPS的带宽，实现千兆网络的覆盖；而下一代PON预计为25G/50GPON,而50G和IOOG/200GPON已经被IEEE、ITU、FSAN和其他标准组织视为Ic）GPON的后续演进技术。5G前传网络方面，C-RAN组网模式大量部署，25GbSXWDM光模块已广泛应用

7、。针对未来更高通道MaSSiVeM1MO基站、U6G频段基站、毫米波基站等应用场景，前传网络带宽需求将进一步提升，在保留现有端口数量和节约光纤资源的前提下，业界已启动50Gbs及更高速率的下一代5G前传光模块技术研究。磷化锢芯片市场规模从光模块市场反推光芯片市场，源杰科技推算2023年光芯片市场总体在150亿元左右，其中光纤接入、移动通信、数据中心分别为14亿、70亿、63亿元。根据预测，20232025年全球光芯片市场的年复合增长率将达到12.59%,主要受益于5G网络的建设和应用，以及相应数据中心、接入网、城域骨干网等网络基础设施的全面升级。根据预测2019-2024年，中国光芯片厂商销售

8、规模占全球光芯片市场的比例将不断提升，中高速率光芯片增长更快。2.5G及以下光芯片市场被国内光芯片企业占据主要市场份额；IoG光芯片我国企业已基本掌握核心技术,但部分型号产品仍存在较高技术门槛，依赖进口；25G及以上激光器芯片以海外供应商为主。各速率厂商份额2.5G及以下光芯片：主要应用于光纤接入市场，国内光芯片企业已经占据主要市场份额。IoG光芯片：主要应用在光纤接入市场、移动通信网络市场和数据中心市场。我国光芯片企业已基本掌握WG光芯片的核心技术，但部分型号产品仍存在较高技术门槛，依赖进口。25G及以上光芯片：主要应用于移动通信网络市场和数据中心市场,包括25G、50G、IC）OG激光器及

9、探测器芯片。根据行业数据测算，2023全球25G及以上光芯片市场规模为107.55亿元。根据统计，25G光芯片的国产化率约20%,但25G以上光芯片的国产化率仍较低约5%o车载激光雷达应用Yo1e预测，汽车ADAS激光雷达市场将在未来5年迎来飞速增长，年均复合增长率高达73%,到2027年，ADAS激光雷达市场规模将从2023年的3800万美元增至2027年的20亿美元，成为激光雷达行业最大的应用领域。与此同时，无人驾驶出租车市场也将以28%的年均复合增长率增长，到2027年市场规模将从2023年的1.2亿美元增长至6.98亿美元。激光雷达发射光源的波长主要包括905nm、155OnrTI、1

10、064nm等。2023年在公开定点量产的激光雷达产品中，905nm是为首选波长，排名第一，占比为69%,排在第二位的为155Onm,排名第二，占比达到14%。155Onm相比905nm来说,探测距离更远，探测精度更高，并且在同等功率水平下，155Onm产品对人眼安全性更高。155Onm激光雷达采用的光纤激光器，其种子光源为磷化钢材料体系开发。光芯片成本分析以及技术壁垒光芯片的制造成本构成成本中，制造成本占比达59%、人工成本占24%、材料成本占17%（源杰2023年各速率产品成本合并统计）。（1）制造费用主要包括折旧费、装修费摊销、水电费、光栅加工费等其他费用。（2）光芯片的原材料包括衬底、金

11、靶、特殊气体（主要包括高纯氢、磷化氢、液氮等）、三甲基锢、光刻胶、封装材料（包括管帽等）和其他材料等，其他原材料包括显影液、光刻掩模板、异丙醇、神化氢等材料，其他原材料品种较多且占比较低。（3）衬底供应商为通美、住友、云南铝业等。磷化锢光芯片的生产流程及产业链磷化锢产业链上游为晶体生长、衬底和外延片的生产加工环节。从衬底生产的原材料和设备来看,其中原材料包括金属锢、红磷、生埸等；生产设备涉及晶体生长炉、研磨机、抛光机、切割机、检测与测试设备等。产业链中游包括集成电路设计、制造和封测环节。产业链下游应用主要涉及光通信、无人驾驶、人工智能、可穿戴设备等多个领域。各环节厂商：1）衬底厂商：北京通美、

12、日本JX、SUmgmo及少数国内厂商。2-1）外延厂商：IQE、台湾联亚光电、台湾全新光电、台湾英特磊等，2-2）器件厂商包括Finisar1umentumAOI等。3）IDM模式厂商：国内的源杰科技、仕佳光子、长光华芯等。磷化锢衬底市场及竞争格局根据统计显示,到2026年全球光模块器件磷化纲衬底（折合两英寸）预计销量将超过IOO万片，2019年2026年复合增长率达13.94%,2026年全球光模块器件磷化锢衬底预计市场规模将达到1.57亿美元。2023年全球前三大厂商占据磷化锢衬底市场90%以上市场份额，其中SUm让OmO为全球第一大厂商，占比为42%；北京通美位居第二，占比36%o化合物

13、半导体单晶生长的制备方法有水平布里奇曼法（HB）垂直布里奇曼法（VB）、液封切克劳斯基法（1EC）、垂直梯度冷凝法（VGF）,磷化钢单晶批量生长的技术主要包括后三种。北京通美和Sumitomo分别使用VGF和VB技术可以生长出直径6英寸磷化铜单晶，日本JX使用1EC技术可以生长出直径4英寸的磷化锢单晶。重点公司分析源杰科技：25G已批量，50G、IOOG在路上公司成立于2013年，聚焦于光芯片行业，公司已实现向主流光模块厂商批量供货，产品最终成功应用于国内外知名运营商。2023年在磷化锢（InP）半导体激光器芯片产品对外销售的国内厂商中，公司收入排名第一，其中10G、25G激光器芯片系列产品的

14、出货量在国内同行业公司中均排名第一，其中IoGDFB在全球出货量同样排名第一，约占20%,超越住友电工、三菱电机；25GDFB产品源杰已实现突破，在5G基站前传、数通市场两个市场实现了批量出货。高速率的50G、IoOG产品，公司预计从明年至后年开始经过送样测试等各环节，后续有望放量增加。除在光通信的应用外，在激光雷达、传感等领域均有市场前景。源杰科技基于现有磷化钢材料体系，构建了多业务的拓展能力，在激光雷达领域研发生产155Onm激光雷达种子源,气体传感领域布局甲烷传感器，这些有望成为下一个增长点。仕佳光子：无源强者，有源25G光芯片在验证公司聚焦光通信行业，主营业务覆盖光芯片及器件、室内光缆

15、、线缆材料三大板块。公司系统建立了覆盖芯片设计、晶圆制造、芯片加工、封装测试的IDM全流程业务体系。光芯片及器件产品包括P1C分路器芯片系列产品、AWG芯片系列产品、DFB激光器芯片系列产品、光纤连接器、隔离器和平行光组件系列产品。数据中心AWG系列有100G/200G/400G/800G高速光模块的AWG组件和平行光组件；用于数据中心之间互联的400GZR相干传输的DWDMAWG模块。400GAWG已有小批量应用，800GAWG组件及平行光组件正在送样验证。激光器芯片产品有2.5GDFB和IOGDFB,CWDFB（硅光用大功率），特殊波长光源等。2.5G、IOG激光器芯片处于可量产阶段，截止到22年6月25G激光器芯片正在客户的验证中。光迅科技：光芯片光模块一体化公司主要产品有光电子器件、模块和子系统产品，按应用领域可分为传输类、接入类、数据通信类。公司拥有从芯片、器件、模块到子系统的垂直集成能力，拥有光芯片、耦合封装、硬件、软件、测试、结构和可靠性七大技术平台，支撑公司有源器件和模块、无源器件和模块产品。截至2023年8月DFB低速率芯片全部自供；25GDFB大概70%可以自供，20%+外购，但有些特殊波长、功率还需要外购;25GEM1内部测试通过，在做商业化和良率提升；25GVCSe1芯片已量产。有源光芯片的研发方向包括25G/50G的DFB/EM1以及高端探测器。