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薄膜铌酸锂:CPO上游,预期差极大
有名大韭
2024-03-04 10:54:31
天通股份,光库科技


近年来,由于5G通信、大数据、人工智能等行业的强力驱动,光子集成技术得到极大关注。铌酸锂以其大透明窗口、低传输损耗、良好的光电/压电/非线性等物理性能以及优良的机械稳定性等被认为是理想的光子集成材料,而单晶薄膜铌酸锂则为解决光子集成芯片领域长期存在的低传输损耗、高密度集成以及低调制功耗需求提供了至今为止综合性能最优的解决方案。


随着调制速率要求的提高,薄膜铌酸锂的优势将更加明显,给未来的通信技术带来巨大的潜力。预计2025年后,薄膜铌酸锂将逐渐商业化。根据QYResearch调查报告,全球范围内薄膜铌酸锂调制器市场将在2029年达到20.431亿美元,在2023到2029年期间复合年均增长率达到41%。未来,随着基于铌酸锂的光源、光调制、光探测等重要器件的实现,铌酸锂光子集成芯片有望像硅基集成电路一样,成为高速率、高容量、低能耗光学信息处理的重要平台,在光量子计算、大数据中心、人工智能及光传感激光雷达等领域彰显其应用价值。

2024年2月20日,全球首片8寸硅光薄膜铌酸锂光电集成晶圆在九峰山实验室下线。此项成果使用8寸SOI硅光晶圆键合8寸铌酸锂晶圆,单片集成光电收发功能,为目前全球硅基化合物光电集成最先进技术。该项成果可实现超低损耗、超高带宽的高端光芯片规模制造,为目前全球综合性能最优的光电集成芯片。此项成果由九峰山实验室联合重要产业合作伙伴开发,将尽快实现产业商用。


我国铌酸锂晶体行业起步较晚,但发展势头迅猛,主要参与者包括天通股份、德清华莹、南智芯材、福晶科技等。根据共研网数据统计,2021年国内铌酸锂企业产能主要集中在德清华莹(华为参股)和天通股份,约各占40%。


在铌酸锂大尺寸晶片方面,我国也实现突破。据天通股份官微消息,2023年5月8日,位于徐州经开区的天通凯巨科技有限公司铌酸锂大尺寸晶片正式量产,光通信领域关键原材料突破“卡脖子”技术,实现国产化替代。


福晶科技是全球非线性光学晶体龙头,开展独立自主研发,能够提供各种规格高质量的铌酸锂晶体,相关产品已成功推向Lumentum等光器件厂商。


在中下游应用方面,铌酸锂调制器行业竞争格局较为稳定,全球仅有富士通、住友和光库科技三家主要供应商可以批量供货。光库科技是薄膜铌酸锂调制器核心厂商,公司具备了开发高达800Gbps及以上速率的铌酸锂调制器芯片和器件的关键能力。


其他不再赘述,参考数据宝这篇文章。

算力上游重要突破!速度提升1000倍,更快更节能的光子芯片来了,概念股稀缺 


铌酸锂是高速率光模块核心材料,AI时代需求量快速增长,国产替代可期
光大证卷指出,AI发展推动光模块向800G以上迭代,调制器是光模块核心部件之一,其中铌酸锂是高速率光模块调制器的核心材料,将随着800G/1.6T光模块需求提升而快速发展。
当前头部光模块企业均有铌酸锂产品布局,而在制备方面,大尺寸铌酸锂晶体制备工艺难度大,大尺寸晶片被国外厂商垄断,国产替代未来可期。
本文来自持牌证卷机构,不代表平台观点,请独立判断和决策
光大证卷 指出,AI发展推动光模块向800G以上迭代,调制器是光模块核心部件之一,其中铌酸锂是高速率光模块调制器的核心材料,将随着800G/1.6T光模块需求提升而快速发展。
当前头部光模块企业均有铌酸锂产品布局,而在制备方面,大尺寸铌酸锂晶体制备工艺难度大,大尺寸晶片被国外厂商垄断,国产替代未来可期。
1) AI对算力需求是加速光模块向800G以上迭代的主要推动
光通信是算力网络的重要基础和坚实底座,800G光模块具有高速传输、高密度、低功耗和高可靠性的特点,可广泛适用于IDC薮据中心、光通信骨干网等应用场景。因此AIGC的高速发展将加速光模块向800G及以上产品迭代。
根据Lightcounting预测,800G光模块有望从2025年底开始主导柿场。按照销售额口径统计,800G光模块的占比有望从2022年的7%上升至2025年的50%,达到16亿美元。/>
2)调制器为光模块核心部件之一,铌酸锂材料也是调制器的重要组成部fen
调制器是光模块的重要组成部fen之一,其主要功能是将电信号转化为可传输的光信号。
根据头豹研究院2022年6月报告,在中端光模块中,光器件成本占比约73%;根据 光库科技 2020年8月公告, 预计2023年薄膜铌酸锂调制器成本构成中,直接材料费比例达到59%,因而铌酸锂材料在调制器中也是重要组成部fen之一。
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3)薄膜铌酸锂调制器适配于高速率光模块,头部企业均有布局
常见的电光调制器按材料划fen主要可以fen为硅基调制器、磷化铟调制器和铌酸锂调制器。
薄膜铌酸锂调制器具有尺寸小、带宽大的优点,适配于800G等高速率光模块场景。 基于硅基的调制器速率约为60-90Gbaud,磷化铟(InP)调制器可达到130Gbaud,
薄膜铌酸锂调制器已有产品速率可达到260Gbaud。
因而随着后续800G、1.6T甚至更高速率光模块的推进,光/电单信道200Gbit/s技术将会实现普及,铌酸锂技术路线未来可期。
4)大尺寸铌酸锂晶体制备工艺难度较大,长晶的热场设计或是核心环节之一
由于下游器件向小型化、批量化、低成本方向发展,因而也要求铌酸锂晶体材料向大尺寸方向发展,对于大尺寸(6-10英寸)铌酸锂单晶生长来说,存在生长界面温场调控困难、继承性缺陷多、晶体热应力大等问题,极易导致晶体开裂,因而单晶生长过程中的热场设计或为最重要的环节之一。国内已有诸如 天通凯巨(天通股份 子公司) 、南智芯材、德清华莹(央企中电科技 控古、华为参古)等企业布局大尺寸产品。/>
5)大尺寸铌酸锂晶片柿场被国外厂商垄断,国产替代未来可期
全球铌酸锂单晶行业主要企业为日本信越化学、日本住友金属、德国爱普科斯、德国KorthKristalle、中国台湾兆远科技、中国大陆德清华莹和 天通股份$天通股份(sh600330)$等。
根据共研网薮据统计,2021年国内铌酸锂企业产能主要集中在德清华莹和 天通古份 ,约各占40%,而目前大尺寸铌酸锂晶片柿场仍被国外厂商垄断,国产率低于5%。
从各公司铌酸锂晶体产品指标对比看,如厚度偏差、翘曲度、透光范围等核心指标国内企业已接近国外第一梯队日本住友金属、德国KorthKristalle等企业,国产替代值得期待。/>
6)柿场空间
综合考虑声学级铌酸锂晶体在SAW滤波器下游应用以及光学级铌酸锂晶体在光模块以及光纤陀螺等下游的应用,根据保守和乐观两种假设测算,预计2025年全球铌酸锂晶体柿场规模有望达到35.0-40.4亿元,2022-2025年CAGR17.9%-23.6%,其中光模块领域薄膜铌酸锂柿场规模的占比将有望达到7.2%-19.6%。


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    一路向北的老韭菜
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