光芯片中的兩大分類與PLC芯片

　　光芯片的分類主要按照光器件的分類分為光有源器件芯片和光無源器件芯片。

　　有源光芯片按應用情況分為激光器光芯片和探測器光芯片，主要包括FP、DFB、EML、VCSEL、PIN以及APD芯片;

　　無源光芯片主要包括PLC和AWG芯片。

　　光通信領域的光芯片整體可分為有源和無源兩大類，并可按功能等維度進一步細分。

　　根據有源芯片功能，可分為發射光信號的激光器芯片、接收光信號的探測器芯片、調制光信號的調制器芯片等。

　　無源芯片方面，主要由基于平面光波導技術調控光路傳輸的 PLC 光分路器芯片、AWG 芯片、VOA 芯片等構成。

　　PLC，Planar Lightwave Circuit，一般翻譯為[平面光波導回路]或[平面光波導技術]。

　　簡單理解就是，所有的光波導或光波導器件都在同一個平面內，類似單層的電路板。

　　PLC光分路器芯片是一種具有多個輸入端和多個輸出端的光纖匯接器件，是光纖鏈路中最重要的無源器件之一。

　　PLC光分路器芯片具有低成本、高可靠性、高靈活性和可擴展性等優點，特別適用于傳輸系統、網絡集成、寬帶接入、光纖通信和多媒體服務等多種應用場景。

　　在目前世界上100多類高端光電子芯片中，國內有兩大類全系列化芯片技術基本實現國產化。

　　一類是主要應用于光纖到戶接入網中的PLC光分路器芯片，另一類是主要應用于骨干網、城域網、高速數據中心和5G領域的陣列波導光柵芯片(AWG)。

　　現階段我國光芯片市場規模龐大

　　一方面，5G、千兆光網等新型信息基礎設施的高速建設提高了對光芯片的應用需求;另一方面，人工智能、數據中心等熱點領域也為光芯片產業創造了巨大的發展空間。

　　與電芯片相比，我國部分光芯片研究處于全球第一研發梯隊，相關成果可達世界領先水平。

　　行業主要三大市場：電信市場、數據中心市場和消費電子市場共同推動了光芯片市場空間的不斷拓展。

　　數據顯示，2022年我國光芯片市場規模約為17.19億美元，過去7年的CAGR達到14.93%。預計2026年我國光芯片市場規模有望擴大至29.97億美元。

　　低速率光芯片市場接近飽和

　　對于PLC波導的制造工藝，國內很多公司已經可以掌握，如河南仕佳光子、瑞芯源、廣東安捷康、上海鴻輝、太辰光、中興新地等公司。

　　石英波導主要用于制作PLC光分路器，國內芯片已經大量應用，如仕佳的PLC光分路器已經占分路器市場的50%份額。

　　目前國內低速率光芯片市場呈現高度競爭的格局，已有30多家企業實現了10G及以下光芯片的銷售。

　　中低端的2.5G 及以下DFB/FP市場，基本全由國內廠商主導，市場份額相對分散整體競爭激烈。

　　國外廠商出于成本等因素的考慮已基本退出了相關市場，2021 年國產的相關產品占全球市場比重超 90%。

　　10G DFB市場，國內廠商同樣份額居前，2020 年源杰科技以 20%的市占率居首，云嶺光電/中電 13 所/中科光芯分居3—5位，國產占全球市場比重約 60%。

　　市場價格戰激烈，頭部廠商有明顯規模優勢和優質客戶資源優勢，低速率芯片市場趨近飽和。

　　在這樣的市場環境下，低速芯片價格每年下降15%-20%的趨勢，導致企業利潤空間逐漸收縮。

　　PLC芯片產業化面對的問題

　　①高質量的高折射率差硅基SiOx集成光波導材料基礎薄弱。

　　國外生長硅基SiOx集成光波導材料的方式主要有兩種：以歐美為代表的化學氣相沉積法(PECVD)，以日本、韓國為代表的火焰水解法(FHD)。

　　PECVD法精度較高，操控性好;FHD法生長速率快，產業化效率更高，二者各有優缺點，而國內缺乏相關應用基礎研究;

　　②芯片工藝水平達不到芯片產業化要求，特別是在整張晶圓的均勻性、穩定性方面，如二氧化硅厚膜的高深寬比和低損耗刻蝕工藝;

　　③在產業和市場導向上，過去偏重于買，拿市場換技術。

　　④此前國內研發環節較為薄弱，這就導致相當一部分高端光芯片還需要依賴進口。

　　⑤需要綜合掌握外延、微納加工、封裝、可靠性等多領域技術工藝，并加以整合集成，屬于技術密集型行業。

　　高端產品替代加速啟動

　　從產業鏈來看，光通信產業鏈國產化替代加速從下游向上游傳導，上游芯片作為[卡脖子]環節亟待國產替代的進一步深入。

　　下游以華為、中興為代表的設備商已是行業領軍者，而光模塊領域在過去十年依托工程師紅利、勞動力紅利、供應鏈優勢等因素也快速完成了國產化替代。

　　從高端的激光器芯片情況來看，雖然根據ICC統計，2020年，25G光芯片的國產化率約20%，25G以上光芯片的國產化率仍較低約5%。

　　近年來技術實力相對強勁的國內頭部廠商進展明顯迅速，用于5G前傳的25G DFB、用于光纖接入的10G EML國產替代進程加速度明顯，同時50G EML也開始推進。

　　從部分數通光模塊頭部廠商的業績來看，2020年光模塊行業迎來 100G向400G迭代所帶來的需求放量。

　　先發優勢顯著的高端數通光模塊龍頭中際旭創和新晉突破海外數通大客戶的新易盛，業績迎來顯著增長。

　　國內主要的 10G PON 廠商包括了博創科技、中際旭創、華工科技、光迅科技等。

　　2022H1，受益于客戶加快部署 200G/400G 等高端光模塊，光模塊廠商業績繼續保持高增速。

　　中際旭創22H1實現營業收入42.31億元，同比增長 28.3%，實現歸母凈利潤4.92億元，同比增長44.5%。

　　新易盛22H1實現營業收入14.79億元，同比增長2.6%，實現歸母凈利潤4.61億元，同比增長 42.8%。

　　結尾：

　　目前來看，國內廠商的努力方向一個是在高速率光芯片領域借自身技術實力綁定優質客戶實現進口替代，另一個就是借助新品類的開發+下游大客戶的突破，打開遠期成長天花板。

　　部分資料參考：觀研天下 ：《我國光芯片行業分析》，數智銳角：《從100%進口到自主可控、全球第一，中國PLC光芯片再進一步》