一、光通信产业链

二、光通信行业概况

 

全球信息互联规模不断扩大，纯电子信息的运算与传输能力的提升遇到瓶颈，光电信息技术正在崛起。在传统的通信传输领域，早期通过电缆进行信号传输，但电传输损耗大、中继距离短、承载数据量小、信号频率提升受限，而光作为载体兼有容量大、成本低等优点，商用传输领域已逐步被光通信系统替代。随着技术发展与成熟，光电信息技术应用逐步拓展到医疗、消费电子和汽车等新兴领域， 为行业发展提供成长空间。

 

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。

高速光芯片是现代高速通讯网络的核心之一。光芯片系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。光纤接入、 4G/5G 移动通信网络和数据中心等网络系统里，光芯片都是决定信息传输速度和网络可靠性的关键。光芯片可以进一步组装加工成光电子器件，再集成到光通信设备的收发模块实现广泛应用。光芯片在光通信系统中应用位置如下：

 

（1）光芯片属于半导体领域， 位于光通信产业链上游，是现代光通信器件核心元件

光通信等应用领域中， 激光器芯片和探测器芯片合称为光芯片。光芯片是光电子器件的重要组成部分，是半导体的重要分类，其技术代表着现代光电技术与微电子技术的前沿研究领域，其发展对光电子产业及电子信息产业具有重大影响。光芯片之于半导体的关系示意图如下：

 

 



从产业链角度看，光芯片与其他基础构件（电芯片、结构件、辅料等）构成光通信产业上游，产业中游为光器件，包括光组件与光模块，产业下游组装成系统设备，最终应用于电信市场，如光纤接入、 4G/5G 移动通信网络，云计算、互联网厂商数据中心等领域。

 

光通信产业链示意图如下：

 

光通信产业链中， 组件可分为光无源组件和光有源组件。

 

光无源组件在系统中消耗一定能量，实现光信号的传导、分流、阻挡、过滤等“交通” 功能，主要包括光隔离器、光分路器、光开关、光连接器、光背板等；光有源组件在系统中将光电信号相互转换，实现信号传输的功能，主要包括光发射组件、光接收组件、光调制器等。

 

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。

 

 



（2）光芯片的基本类型

①功能分类

 

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VCSEL 芯片，边发射芯片包括 FP、 DFB 和 EML 芯片；

 

探测器芯片，主要有 PIN 和 APD 两类。

 

具体情况如下：

 

A、 激光器芯片

 

激光器芯片主要有VCSEL、FP、DFB和EML，具体特点如下：

 

 

B、 探测器芯片

 

探测器芯片主要有 PIN 和 APD，具体特点如下所示：

 

 

②原材料分类

 

光芯片企业通常采用三五族化合物磷化铟（ InP）和砷化镓（ GaAs）作为芯片的衬底料，相关材料具有高频、高低温性能好、噪声小、抗辐射能力强等优点，符合高频通信的特点，因而在光通信芯片领域得到重要应用。

 

其中，磷化铟（InP）衬底用于制作 FP、 DFB、 EML 边发射激光器芯片和 PIN、 APD探测器芯片，主要应用于电信、数据中心等中长距离传输；砷化镓（ GaAs）衬底用于制作 VCSEL 面发射激光器芯片， 主要应用于数据中心短距离传输、 3D感测等领域。

（3）光芯片的发展概况

 

光通信指的是以光纤为载体传输光信号的大容量数据传输方式，通过光芯片和传输介质实现对光的控制。20 世纪 60 年代，激光器芯片技术和低损耗光纤技术出现，激光器芯片材料和结构不断发展，逐步实现对激光运行波长、色散问题、光谱展宽等的控制。

 

经过结构设计、组件集成和生产工艺的改进，目前 EML 激光器芯片大规模商用的最高速率已达到 100G， DFB 和 VCSEL 激光器芯片大规模商用的最高速率已达到 50G。在不断满足高带宽、高速率要求的同时，光芯片的应用逐渐从光通信拓展至包括医疗、消费电子和车载激光雷达等更广阔的应用领域。

2、光芯片行业的现状

（1）光芯片行业国外起步较早技术领先，国内政策扶持推动产业发展

①欧美日国家光芯片行业起步较早、技术领先

 

光芯片主要使用光电子技术，海外在近代光电子技术起步较早、积累较多，欧美日等发达国家陆续将光子集成产业列入国家发展战略规划，其中，美国建立“国家光子集成制造创新研究所”，打造光子集成器件研发制备平台；欧盟实施“地平线 2020” 计划，集中部署光电子集成研究项目；日本实施“先端研究开发计划”，部署光电子融合系统技术开发项目。海外光芯片公司拥有先发优势，通过积累核心技术及生产工艺，逐步实现产业闭环，建立起较高的行业壁垒。

 

海外光芯片公司普遍具有从光芯片、光收发组件、光模块全产业链覆盖能力。除了衬底需要对外采购，海外领先光芯片企业可自行完成芯片设计、 晶圆外延等关键工序，可量产 25G 及以上速率光芯片。此外，海外领先光芯片企业在高端通信激光器领域已经广泛布局，在可调谐激光器、超窄线宽激光器、大功率激光器等领域也已有深厚积累。

 

②国内光芯片以国产替代为目标，政策支持促进产业发展

 

国内的光芯片生产商普遍具有除晶圆外延环节之外的后端加工能力，而光芯片核心的外延技术并不成熟，高端的外延片需向国际外延厂进行采购，限制了高端光芯片的发展。以激光器芯片为例，我国能够规模量产 10G 及以下中低速率激光器芯片，但 25G 激光器芯片仅少部分厂商实现批量发货， 25G 以上速率激光器芯片大部分厂商仍在研发或小规模试产阶段。

 

整体来看高速率光芯片严重依赖进口，与国外产业领先水平存在一定差距。我国政府在光电子技术产业进行重点政策布局， 2017 年中国电子元件行业协会发布《中国光电子器件产业技术发展路线图（ 2018-2022 年）》，明确 2022年 25G 及以上速率 DFB 激光器芯片国产化率超过 60%，实现高端光芯片逐步国产替代的目标。国务院印发“十三五” 国家战略性新兴产业发展规划，要求做强信息技术核心产业，推动光通信器件的保障能力。



（2） 光芯片应用场景不断升级，光芯片需求持续增长

①政策引导及信息应用推动流量需求快速增长， 光芯片应用持续升级

 

随着信息技术的快速发展，全球数据量需求持续增长，根据 Omdia 的统计， 2017 年至 2020 年，全球固定网络和移动网络数据量从 92 万 PB 增长至 217万 PB，年均复合增长率为 33.1%，预计 2024 年将增长至 575 万 PB，年均复合增长率为 27.6%。同时，光电子、云计算技术等不断成熟，将促进更多终端应

用需求出现，并对通信技术提出更高的要求。受益于信息应用流量需求的增长和光通信技术的升级，光模块作为光通信产业链最为重要的器件保持持续增长。

根据 LightCounting 的数据， 2016 年至 2020 年，全球光模块市场规模从58.6 亿美元增长到 66.7 亿美元，预测 2025 年全球光模块市场将达到 113 亿美元，为 2020 年的 1.7 倍。光芯片作为光模块核心元件有望持续受益。

 

 

2021 年 11 月，工信部发布《“十四五” 信息通信行业发展规划》要求全面部署新一代通信网络基础设施，全面推进 5G 移动通信网络、千兆光纤网络、骨干网、 IPv6、移动物联网、卫星通信网络等的建设或升级；统筹优化数据中心布局，构建绿色智能、互通共享的数据与算力设施；积极发展工业互联网和车联网等融合基础设施。《“十四五” 信息通信行业发展规划》 指明信息基础设施建设的目标，在规划目标落地的过程中，光芯片需求量也将不断增长，规划要求的主要指标情况如下：

 

 

②“宽带中国” 推动光纤网络建设， 千兆光纤网络升级推动光芯片用量提

升

 

FTTx 光纤接入是全球光模块用量最多的场景之一，而我国是 FTTx 市场的主要推动者。受制于电通信电子器件的带宽限制、损耗较大、功耗较高等，运营商逐步替换铜线网络为光纤网络。目前，全球运营商骨干网和城域网已实现光纤化，部分地区接入网已逐渐向全网光纤化演进。

 

PON（无源光网络） 技术是实现 FTTx 的最佳技术方案之一， PON 是指 OLT（光线路终端，用于数据下

传）和 ONU（光网络单元，用于数据上传）之间的 ODN（光分配网络）全部采用无源设备的光接入网络，是点到多点结构的无源光网络。PON 技术传输容量大，相对成本低，维护简单，有很好的可靠性、稳定性、保密性，已被证明是当前光纤接入中非常经济有效的方式，成为光纤接入技术主流。

 

目前 PON 技术主要包括 APON/BPON、 EPON、 GPON 和 10G-PON 几类， 当前主流的EPON/GPON 技术采用 1.25G/2.5G 光芯片，并向 10G 光芯片过渡。10G-PON 技术支持数据上下传速率对称 10Gbps，能够更好地满足各类高速宽带业务应用的接入网络需求。

 

根据 LightCounting 的数据， 2020 年 FTTx 全球光模块市场出货量约 6,289 万只，市场规模为 4.73 亿美元，随着新代际 PON 的应用逐渐推广，预计至 2025 年全球 FTTx 光模块市场出货量将达到 9,208 万只，年均复合增长率为 7.92%，市场规模达到 6.31 亿美元，年均复合增长率为 5.93%。

我国是光纤接入全面覆盖的大国，为国内光芯片产业发展带来良好机遇。根据工信部《宽带发展白皮书》， 2020 年， 我国光纤接入用户占比全球第二，仅次于新加坡。此外， 根据《“十四五” 信息通信行业发展规划》，在持续推进光纤覆盖范围的同时， 我国要求全面部署千兆光纤网络。以 10G-PON 技术为基础的千兆光纤网络具备“全光联接，海量带宽，极致体验” 的特点，将在云化虚拟现实（Cloud VR）、超高清视频、智慧家庭、在线教育、远程医疗等场景部署，引导用户向千兆速率宽带升级。2020 年，我国 10G-PON 及以上端口数达到 320 万个，到 2025 年将达到 1,200 万个。

③5G 移动通信网络建设及商用化促进电信侧高端光芯片需求

全球正在加快 5G 建设进程， 5G 建设和商用化的开启，将拉动市场对光芯片的需求。相比于 4G， 5G 的传输速度更快、 质量更稳定、 传输更高频，满足数据流量大幅增长的需求，实现更多终端设备接入网络并与人交互，丰富产品的应用场景。根据全球移动供应商协会（ GSA）的数据，截至 2021 年 10 月

末，全球469家运营商正在投资5G建设，其中48个国家或地区的94家运营商已开始投资公共 5G 独立组网（5G SA）。

 

5G移动通信网络提供更高的传输速率和更低的时延，各级光传输节点间的光端口速率明显提升，要求光模块能够承载更高的速率。5G 移动通信网络可大致分为前传、中传、回传，光模块也可按应用场景分为前传、中回传光模块，前 传 光 模 块 速 率 需 达 到 25G ， 中 回 传 光 模 块 速 率 则 需 达 到50G/100G/200G/400G，带动 25G 甚至更高速率光芯片的市场需求。

 

根据LightCounting 的数据，全球电信侧光模块市场前传、（中）回传和核心波分市场需求将持续上升， 2020年分别达到8.21亿美元、 2.61 亿美元和 10.84 亿美元，预计到2025年，将分别达到5.88 亿美元、 2.48 亿美元和25.18亿美元。电信市场的持续发展，将带动电信侧光芯片应用需求的增加。

 

 

我国 5G 建设走在全球前列。根据工信部的数据，截至 2021 年 9 月末，我国 5G 基站总数 115.9 万个，占国内移动基站总数的 12%， 占全球比例约 70%，是目前全球规模最大的 5G 独立组网网络。2021 年上半年国内 5G 基站建设进度有所推迟，但下半年招标及建设节奏明显提速。根据《“双千兆” 网络协同发展

行动计划（2021-2023 年）》，到 2021 年底， 5G 网络基本实现县级以上区域、部分重点乡镇覆盖，新增 5G 基站超过 60 万个；到 2023 年底， 5G 网络基本实现乡镇级以上区域和重点行政村覆盖，推进 5G 的规模化应用。

 

④云计算产业发展， 全球及国内数据中心数量大幅增长，光芯片重要性突

显



互联网及云计算的普及推动了数据中心的快速发展，全球互联网业务及应用数据处理集中在数据中心进行，使得数据流量迅速增长，而数据中心需内部处理的数据流量远大于需向外传输的数据流量，使得数据处理复杂度不断提高。

 

根据 Synergy Research 的数据，截至 2020 年底，全球 20 家主要云和互联网企业运营的超大规模数据中心总数已经达到 597 个，是 2015 年的两倍，其中我国占比约 10%，排名第二。光通信技术在数据中心领域得到广泛的应用，极大程度提高了其计算能力和数据交换能力。

 

光模块是数据中心内部互连和数据中心相互连接的核心部件，根据 LightCounting 的数据， 2019 年全球数据中心光模块市场规模为 35.04 亿美元，预测至 2025 年，将增长至 73.33 亿美元，年均复合增长率为 13.09%。

 

 



我国云计算产业持续景气， 云计算厂商建设大型及超大型数据中心不断加速。根据中国信通院《2021 云计算白皮书》， 2020 年我国公有云市场规模达到1,277 亿元，同比增长 85.2%， 私有云市场规模达到 814 亿元，同比增长26.1%。政策层面， 我国政府将云计算作为产业转型的重要方向， 积极推动云计算、数据中心的发展。根据工信部《新型数据中心发展三年行动计划（ 2021-2023 年）》，到 2021 年底，全国数据中心平均利用率提升到 55%以上， 到 2023年底，全国数据中心机架规模年均增速保持在 20%，平均利用率提升到 60%以上，带动光芯片市场需求的持续增长。

 

 

（3）高速率光芯片市场的增长速度将远高于中低速率光芯片



全球流量快速增长、各场景对带宽的需求不断提升，带动高速率模块器件市场的快速发展。当前光芯片主要应用场景包括光纤接入、 4G/5G 移动通信网络、数据中心等，都处于速率升级、代际更迭的关键窗口期。



电信市场方面， 光纤接入市场， FTTx 普遍采用 PON 技术接入，当前 PON技术跨入以 10G-PON 技术为代表的双千兆时代。10G-PON 需求快速增长及未来 25G/50G-PON 的出现将驱动 10G 以上高速光芯片用量需求大幅增加。同时， 移动通信网络市场，随着 4G 向 5G 的过渡，无线前传光模块将从 10G 逐渐升级到 25G，电信模块将进入高速率时代。中回传将更加广泛采用长距离10km-80km 的 10G、 25G、 50G、 100G、 200G 光模块，该类高速率模块中将需要采用对应的 10G、 25G、 50G 等高速率和更长适用距离的光芯片，推动高端光芯片用量不断增加。

 

数据中心方面，随着数据流量的不断增多，交换机互联速率逐步由100G向400G升级，且未来将逐渐出现 800G需求。根据 LightCounting 的统计，预计至 2025 年， 400G光模块市场规模将快速增长并达到 18.67 亿美元，带动 25G及以上速率光芯片需求。



在对高速传输需求不断提升背景下， 25G及以上高速率光芯片市场增长迅速。根据 Omdia 对数据中心和电信场景激光器芯片的预测，高速率光芯片增速较快， 2019年至2025 年，25G以上速率光模块所使用的光芯片占比逐渐扩大，整体市场空间将从13.56 亿美元增长至 43.40 亿美元，年均复合增长率将达到21.40%。

 

（4）国内光模块厂商实力提升，光芯片行业将受益于国产化替代机遇



光芯片下游直接客户为光模块厂商， 近年来，我国光模块厂商在技术、成本、市场、运营等方面的优势逐渐凸显， 占全球光模块市场的份额逐步提升。根据 LightCounting 的统计， 2020 年我国厂商中已有中际旭创、华为、海信宽带、光迅科技、新易盛、华工正源进入全球前十大光模块厂商，光通信产业链逐步向国内转移， 同时中美贸易摩擦及芯片国产化趋势， 将促进产业链上游国内光芯片的市场需求。

 

（5） 我国光芯片厂商的全球份额将进一步提升

 

根据 ICC 预测， 2019-2024 年， 中国光芯片厂商销售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，具体情况如下：

 

 



我国光芯片企业已基本掌握 2.5G 及以下速率光芯片的核心技术，根据 ICC预测， 2021 年该速率国产光芯片占全球比重超过 90%；10G 光芯片方面， 2021年国产光芯片占全球比重约 60%，但不同光芯片的国产化情况存在一定差异，部分 10G 光芯片产品性能要求较高、难度较大，如 10G VCSEL/EML 激光器芯片等，国产化率不到 40%；25G 及以上光芯片方面，随着 5G 建设推进， 我国光芯片厂商在应用于 5G 基站前传光模块的 25G DFB 激光器芯片有所突破，数据中心市场光模块企业开始逐步使用国产厂商的 25G DFB 激光器芯片， 2021 年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%，目前仍以海外光芯片厂商为主。

 

经过持续的布局与突破，近年来国内光通信用芯片产业有了明显进步。就集成电路芯片而言，其国产替代程度低于光芯片，10G 及以下集成电路芯片国内供应较为成熟，10G 以上集成电路芯片多依赖进口。就光芯片而言，国产光芯片在 10G 领域与国外前沿技术差距较小，在 25G 领域能力正在提升。

主要国产光芯片进口替代程度、主要生产厂商产品研制进展情况如下：

 

 

注 1：数据来源于《5G 承载光模块白皮书》、《全球的光通信设备市场发展状况—中国光学光电子行业网》、东吴证券研究所《光模块系列报告之五》、主要生产厂商年报及官网；

 

注 2:10G 至 25G 光芯片主要包括 14G、25G 光芯片；25G 以上光芯片主要为50G、100G 光芯片。

 

另外，根据国内光芯片厂商陕西源杰半导体科技股份有限公司于 2022 年 1 月公开披露的招股说明书显示，我国能够规模量产 10G 及以下中低速率光芯片，但 25G 光芯片仅少部分厂商实现批量发货，25G 以上速率光芯片大部分厂商仍 在研发或小规模试产阶段。

3、光芯片行业未来发展趋势

（1）光传感应用领域的拓展，为光芯片带来更多的市场需求

 

光芯片在消费电子市场的应用领域不断拓展。目前，智能终端方面，已使用基于 3D VCSEL 激光器芯片的方案，实现 3D 信息传感，如人脸识别。根据Yole 的研究报告，医疗市场方面，智能穿戴设备正在开发基于激光器芯片及硅光技术方案，实现健康医疗的实时监测。

 

同时，随着传统乘用车的电动化、智能化发展，高级别的辅助驾驶技术逐步普及，核心传感器件激光雷达的应用规模将会增大。基于砷化镓（ GaAs）和磷化铟（InP）的光芯片作为激光雷达的核心部件，其未来的市场需求将会不断增加。

 

（ 2）下游模块厂商布局硅光方案，大功率、小发散角、宽工作温度 DFB激光器芯片将被广泛应用

 

随着电信骨干网络和数据中心流量快速增长，更高速率光模块的市场需求不断凸显。传统技术主要通过多通道方案实现 100G 以上光模块速度的提升，然而随着数据中心、核心骨干网等场景进入到 400G 及更高速率时代，单通道所需的激光器芯片速率要求将随之提高。以 400G QSFP-DD DR4 硅光模块为例，需要单通道激光器芯片速率达到 100G。在此背景下，利用 CMOS 工艺进行光器件开发和集成的新一代硅光技术成为一种趋势。

 

硅光方案中， 激光器芯片仅作为外置光源， 硅基芯片承担速率调制功能，因此需将激光器芯片发射的光源耦合至硅基材料中。凭借高度集成的制程优势， 硅基材料能够整合调制器和无源光路， 从而实现调制功能与光路传导功能的集成。例如 400G 光模块中， 硅光技术利用 70mW 大功率激光器芯片， 将其发射的大功率光源分出 4 路光路， 每一光路以硅基调制器与无源光路波导实现100G 的调制速率，即可实现 400G 传输速率。硅光方案使用的大功率激光器芯片，要求同时具备大功率、高耦合效率、宽工作温度的性能指标， 对激光器芯片要求更高。

 

（ 3）磷化铟（ InP） 集成光芯片方案是满足下一代高性能网络需求的重要发展方向

 

为满足电信中长距离传输市场对光器件高速率、高性能的需求，现阶段广泛应用基于磷化铟（InP）集成技术的 EML 激光器芯片。随着光纤接入 PON 市场逐步升级为 25G/50G-PON 方案，基于激光器芯片、半导体光放大器（SOA）的磷化铟集成方案，如 DFB+SOA 和 EML+SOA，将取代现有的分立 DFB 激光器芯片方案，提供更高的传输速率和更大的输出功率。

 

此外，下一代数据中心应用 400G/800G 传输速率方案，传统 DFB 激光器芯片短期内无法同时满足高带宽性能、高良率的要求，需考虑采用 EML 激光器芯片以实现单波长 100G 的高速传输特性。同时，随着应用于数据中心间互联的波分相干技术普及，基于磷化铟（InP）集成技术的光芯片由于具备紧凑小型化、高密集成等特点，可应用于双密度四通道小型可插拔封装 （QSFP-DD）等更小型端口光模块，其应用规模将进一步的提升。

（4）中美贸易摩擦加快进口替代进程，给我国光芯片企业带来增长机遇

 

近年来中美间频繁产生贸易摩擦，美国对诸多商品征收关税，并加大对部分中国企业的限制。由于高端光芯片技术门槛高，我国核心光芯片的国产化率较低，主要依靠进口。根据《中国光电子器件产业技术发展路线图（2018-2022年）》， 10G 速率以下激光器芯片国产化率接近 80%， 10G 速率激光器芯片国产化率接近 50%，但 25G 及以上高速率激光器芯片国产化率不高，国内企业主要依赖于美日领先企业进口。在中美贸易关系存在较大不确定的背景下，国内企业开始测试并验证国内的光芯片产品，寻求国产化替代，将促进光芯片行业的自主化进程。

三、行业竞争状况

1、光芯片行业的市场竞争格局

 

根据 LightCounting 并结合行业数据测算， 2021 全球光通信用光芯片市场规模为 146.70 亿元，其中2.5G、 10G 及 25G 及以上光芯片市场规模分别为 11.67亿元、 27.48 亿元、 107.55 亿元。结合 ICC 数据测算，2021 年我国光芯片厂商的销售规模为37.37亿元。

 

我国光芯片厂商包括专业化光芯片企业、光芯片光模块一体化企业。其中，专业化光芯片企业专注于光芯片领域且产品种类齐全，而光芯片光模块一体化企业为确保光芯片供应安全，除直接对外采购光芯片外，会通过自研或收购光芯片业务开发部分型号光芯片产品，与专业化光芯片企业存在合作大于竞争的关系。

 

2、不同速率光芯片的市场竞争格局及发行人的市场地位

 

经过多年的发展，我国光芯片企业已基本掌握 2.5G 和 10G 光芯片的核心技术，但仍有部分型号产品性能要求高、难度大，实现批量供货的国内厂商数量较少。25G 及以上高速率光芯片方面，我国国产化率低，受到工艺稳定性、可靠性、供货能力及下游客户认证等因素影响，我国的光模块或光器件厂商仍然是优先采购海外的高速率光芯片，尤其在数据中心市场及高速 EML 激光器芯片等领域，仅少部分厂商实现批量发货。

 

不同速率光芯片的主要竞争格局情况如下：

 

①2.5G 光芯片

 

我国光芯片企业已基本掌握 2.5G 光芯片的核心技术， 2.5G 光芯片市场已基本实现国产化。根据 ICC 统计， 2021 年全球 2.5G 及以下 DFB/FP 激光器芯片市场中，发行人产品发货量占比为 7%，具体情况如下：

 

从上图可以看出， 2.5G 及以下光芯片市场中，国内光芯片企业已经占据主要市场份额，发行人发货量排名不占领先地位，主要系在该领域实行差异化产品竞争策略， 以附加值较高的产品为主。

2.5G 光芯片主要应用于光纤接入市场，产品技术成熟，如 PON（GPON）数据上传光模块使用的 2.5G 1310nm DFB 激光器芯片，国产化程度高，国外光芯片厂商由于成本竞争等因素，已基本退出相关市场；而部分产品可靠性要求高、难度大， 如 PON（GPON） 数据下传光模块使用的 2.5G 1490nm DFB 激光

器芯片， 国内可以批量供货的厂商较少， 根据 C&C 统计， 2020 年度发行人占据 80%的市场份额。

 

②10G 光芯片

 

我国光芯片企业已基本掌握 10G 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。根据 ICC 统计， 2021 年全球 10G DFB 激光器芯片市场中，发行人发货量占比为 20%，已超过住友电工、三菱电机等，具体情况如下：

 

10G 光芯片在光纤接入市场、移动通信网络市场和数据中心市场均有应用，具体情况如下：

 

A.光纤接入市场

 

10G 1270nm DFB 激光器芯片主要用于 10G-PON 数据上传光模块，根据C&C 统计， 2020 年度发行人该型号产品在出口海外 10G-PON（XGS-PON）市场中已占近 50%的市场份额。而 10G 1577nm EML 激光器芯片主要用于 10GPON 数据下传，相关芯片设计与工艺开发复杂，国产化率低，仅博通（ Broadcom）、住友电工、三菱电机等国际少数头部厂商能够批量供货。目前国内光芯片厂商中，华为、海信宽带可以部分实现自产自用。

 

B.移动通信网络市场

 

10G 1310 光芯片主要应用于 4G 移动通信网络， 5G 移动通信网络主要使用25G 光芯片，出于成本等因素考虑， 2021 年存在 5G 基站使用升级的 10G 光芯片方案。由于 4G 移动通信网络已相对成熟， 10G 光芯片供应商格局稳定，主要为三菱电机、朗美通（Lumentum）、海信宽带、光迅科技等。发行人应用于 4G

移动通信网络的 10G 激光器芯片已实现批量供货，报告期内实现收入分别为743.46 万元、 2,519.35 万元、 2,432.19 万元，应用于 5G 基站升级的 10G 光芯片已通过客户验证阶段并逐步拓展相关市场。

C.数据中心市场

 

海外互联网公司主要使用 100G 及以上速率光模块，国内互联网公司目前主要使用 40G/100G 光模块并开始向更高速率模块过渡，其中 40G 光模块使用 4颗 10G DFB 激光器芯片的方案。国内源杰科技、武汉敏芯等部分光芯片厂商已具备相关产品出货能力，但下游光模块厂商综合考虑替换成本、可靠性、批量出货能力等因素，国产化占比提升仍需要一个过程。

 

③25G 及以上光芯片

 

25G 及以上光芯片包括 25G、 50G、 100G 激光器及探测器芯片。随着 5G建设推进，我国光芯片厂商在应用于 5G 基站前传光模块的 25G DFB 激光器芯片有所突破，数据中心市场光模块企业开始逐步使用国产厂商的 25G DFB 激光器芯片，根据 ICC 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%。根据 LightCounting 并结合行业数据测算， 2021 全球25G 及以上光芯片市场规模为 107.55 亿元，发行人产品收入占比为 0.34%。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，具体情况如下：

 

A.移动通信网络市场

 

5G 移动通信网络包括前传、中传和回传等领域， 25G 光芯片主要应用于5G 前传光模块市场。2020 年运营商主要采用 25G 光芯片方案，根据 C&C 统计， 2020 年发行人凭借 25G MWDM 12 波段 DFB 激光器芯片，成为满足中国移动相关 5G 建设方案批量供货的厂商。而 5G 中回传光模块所使用的 25GEML 激光器芯片，主要为三菱电机、住友电工、朗美通（ Lumentum）等海外企业供应。

 

B.数据中心市场

 

海外互联网公司前期主要使用 100G 光模块，并从 2020 年开始大规模向200G/400G 光模块过渡。而国内互联网公司主要使用 40G/100G 光模块，从2022 年开始推进 200G/400G 光模块批量部署。其中， 100G 光模块需求量占比超过数据中心用光模块市场的 60%，主要使用 4 颗 25G DFB 激光器芯片方案或1 颗 50G EML（通过 PAM4 技术调制为 100G）激光器芯片方案；200G 及以上速率光模块主要使用 EML 激光器芯片方案。

 

数据中心光模块市场需要的 25G 激光器芯片以海外供应商为主，国内新进的光芯片厂商数量逐渐增多。发行人应用于数据中心的 25G DFB 激光器芯片已实现批量供货， 并最终实现在全球知名高科技公司 G 的应用。数据中心用 EML激光器芯片设计与工艺开发复杂，国产化率低，仅海外光芯片厂商拥有批量供货的能力，发行人相关产品处于开发阶段。

 

四、行业技术水平及特点

1、光芯片特性实现要求设计与制造的紧密结合

 

光芯片使用 III-V 族半导体材料，要求芯片设计与晶圆制造环节相互反馈与 验证，以实现产品的高性能指标、高可靠性。光芯片特性的实现与提升依靠独 特的设计结构，并根据晶圆制造过程反馈的测试情况，改良芯片设计结构并优化制造工艺，对生产工艺、人员培训、生产流程制订与执行等环节的要求极高。而光芯片制造涉及的流程长，相关技术、经验与管理制度需要长时间积累，对光芯片商用化制造能力提出严苛的要求，提高了制造准入门槛，因此长 期且持续的工艺制造投入所积累的生产与管理经验，是行业中非常必要的条件。

 

2、光芯片行业 IDM 模式，有助于生产流程的自主可控

 

光芯片生产工序较多，依序为 MOCVD 外延生长、光栅工艺、光波导制作、金属化工艺、端面镀膜、自动化芯片测试、芯片高频测试、可靠性测试验 证等。IDM 模式更有利于各环节的自主可控，一方面，IDM 模式能及时响应各 类市场需求，灵活调整产品设计、生产环节的工艺参数及产线的生产计划，无 需因规格需求的变更重新采购适配的大型自动化设备。另一方面，IDM 模式能 高效排查问题原因，精准指向产品设计、生产工序或测试环节等问题点。此 外，IDM 模式能有效保护产品设计结构与工艺制程的知识产权。

 

3、光芯片设计与制作需同时兼顾光性能与电性能的专业知识

 

光芯片设计与制作追求电与光转换效能的提升，涵盖的专业领域较广。激光器芯片方面，需先在半导体材料中，有效地控制电流通道，将电载子引入有 源发光区进行电光转换，同时要求电光转换高效完成，最后需考量激光器芯片 中光的传输路径与行为表现，顺利激射光子而避免噪声干扰。相关专业领域涵 盖半导体材料、半导体制作、二极管、激光谐振、光波导等电光领域，涵盖面 广且深，需汇集相关专业领域的人才。

4、光芯片产品可靠性验证项目多样且耗时长久

 

光芯片的终端应用客户主要为运营商及互联网厂商，在产品性能满足的前 提下，更关注产品的可靠性及长期使用的稳定性。光芯片的应用场景可能涉及户外高温、高湿、低温等恶劣的应用场景，对其可靠性验证的项目指标多样且耗时长久，如高温大电流长时间（5,000 小时）老化测试、高低温温循验证、高温高湿环境验证等，用于确保严苛环境产品长时间操作不失效。光芯片设计定型后需进行高温老化验证，周期通常超过二至三个季度。市场需求急迫时，光芯片供应商需提前导入可靠性验证方案，以确保供需及时。

 

五、行业内主要企业

 

光芯片是光通信产业链的核心元件，需封装成光收发组件，并进一步加工成光模块才能实现最终功能。全球范围内，从事光芯片研发、生产的厂商中， 欧美日领先企业能够覆盖光芯片至光模块全产业链，实现光芯片产业链的垂直 一体化；我国光芯片行业参与厂商主要包括晶圆片企业、专业光芯片企业及大 型模块厂商。除发行人外，行业内主要企业的具体情况如下：

 

1、境外同行业公司

 （1）住友电工（5802.T）

 

住友电气工业株式会社成立于 1897 年，总部位于日本大阪，是一家电子零 件制造商，经营范围涵盖汽车、信息通信、电子、环境能源、产业原材料相关 行业等。光通信产品包括用于光收发器的半导体激光、光电二极管以及实现主 干系统相干光通信设备的可变波长激光、光接收器等各种发光受光器件产品 群，支撑光通信系统的基础。

（2）三菱电机（MEL.L）

 

三菱电机株式会社成立于 1921 年，总部位于日本东京，产品范围广泛，包 含面向个人消费者的显示产品、手机等和面向商业消费者的电子、半导体等。 光通信产品涵盖 DFB-LD 半导体激光器、FTTH 用 LD/PD、10G 传送用 CAN 型 EML 器件等。

 

（3）博通（Broadcom）（AVGO.O）

 

Avago Technologies Ltd.成立于 1961 年，总部设在美国加州，是全球领先的 有线和无线通信半导体公司，聚焦于 III-V 族复合半导体设计和工艺技术。光通 信产品涵盖光纤到户、移动宽带接入、数据中心、城域和长途数据通信市场 等。2016 年，安华高（Avago）收购博通（Broadcom），并以博通（Broadcom） 命名。

 

（4）贰陆（II-VI）（IIVI.O）

 

Finisar Corporation 成立于 1988 年，总部设立在美国硅谷，是全球知名的光 通讯器件供应商，产品主要用于网络设备制造商、数据中心、电信服务、消费 电子和汽车领域。2019 年菲尼萨（Finisar）被贰陆（II-VI）收购。

 

（5）朗美通（Lumentum）（LITE.O）

 

Oclaro, InC.成立于 2009 年，由两大光通讯元器件供应商 Bookham 和 Avanex 合并而成，总部位于美国加州，主要为全球光通信市场设计、制造和销 售光学组件、模块和子系统。2018 年奥兰若（Oclaro）被朗美通（Lumentum） 收购。

 

（6）马科姆（MACOM）（MTSI.O）

 

Macom Technology Solutions Holdings, Inc.成立于 2009 年，总部设在美国马 萨诸塞州，拥有包括硅（Si）、砷化镓（GaAs）和磷化铟（InP）的制造、加工 和测试经验，产品主要应用于电信、工业和国防及数据中心领域。

 

（7）全新光电（2455.TW）

 

全新光电科技股份有限公司成立于 1996 年，位于中国台湾，主要以MOCVD 外延成长法为核心技术的 III-V 族化合物半导体专业晶圆片厂。

 

（8）联亚光电（3081.TW）

 

联亚光电工业股份有限公司成立于 1997 年，位于中国台湾，主要从事生产 以砷化镓（GaAs）和磷化铟（InP）为衬底的 III-V 族材料化合物之晶圆片。

 

2、境内同行业公司

 （1）云岭光电

 

武汉云岭光电有限公司成立于 2018 年，位于武汉市，主要产品为光通信用 激光器和探测器芯片，包括2.5G/10G/25G 全系列光通信芯片及封装类产品。

 

（2）武汉敏芯

 

武汉敏芯半导体股份有限公司成立于 2017 年，位于武汉市，主营业务为半导体光电芯片研发、制造和销售，主要产品包括2.5G/10G/25G 全系列激光器和 探测器光芯片及封装类产品。

 

（3）中科光芯（002725参股）

 

福建中科光芯光电科技有限公司成立于 2011 年，位于泉州市，主要产品包 括外延片、芯片、TO 器件、蝶形器件、PON 器件、光模块等。

 

（4）光安伦

 

武汉光安伦光电技术有限公司成立于 2015 年，位于武汉市，从事光电产 品、机电产品、通信设备、半导体芯片以及半导体元器件的生产、研发、销售 以及技术咨询等。

 

（5）仕佳光子（688313.SH）

 

河南仕佳光子科技股份有限公司成立于 2010 年，位于鹤壁市，主营业务覆 盖光芯片及器件、室内光缆、线缆材料三大板块，主要产品包括 PLC 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、室 内光缆、线缆材料等。仕佳光子于 2020 年 8 月在上海证券交易所科创板上市。

 

（6）长光华芯（688048.SH）

 

苏州长光华芯光电技术股份有限公司成立于 2012 年，位于苏州市，主营业 务为半导体激光芯片的研发、设计及制造，主要产品包括高功率单管系列产品、 高功率巴条系列产品、高效率 VCSEL 系列产品及光通信芯片系列产品等。长光 华芯于 2022 年 4 月在上海证券交易所科创板上市。

 

（7）海信宽带

 

青岛海信宽带多媒体技术有限公司成立于 2003 年，位于青岛市，是海信集 团旗下专业从事高性能光通信产品和家庭多媒体产品研发、生产、销售及服务 的公司，主要产品包括应用于接入网、数据中心、传输网、无线网等领域的光 模块或设备，具备一定的光芯片制造能力，已开发包括 25G DFB、25G FP、56G EML 等高端激光器芯片产品，光芯片产品主要为自用，但也有部分对外销售。

 

（8）光迅科技（002281.SZ）

 

武汉光迅科技股份有限公司成立于 2001 年，总部位于武汉，主要从事光通信领域内光电子器件的开发及制造，主营产品包括光通信行业的无源芯片及 器件、有源芯片及器件、模块以及子系统的研发、生产和销售，实现了 10G 及 以下速率光芯片批量供货，25G 光芯片部分规模出货。光迅科技于 2009 年 8 月在深圳证券交易所中小板上市

（9）源杰科技（688498）

公司专注于光芯片领域的研究，拥有数条从MOCVD外延生长、芯片生产、自动测试的生产线。10G激光器芯片市场份额更是居全球第一！