01 光芯片產(chǎn)業(yè)鏈全景圖

02 什么是光芯片

光芯片是光通信的 “信號翻譯官”（負(fù)責(zé)光電轉(zhuǎn)換），屬半導(dǎo)體關(guān)鍵細(xì)分領(lǐng)域，其性能決定光通信傳輸效率—— 像快遞分揀中心定包裹配送速度。光纖、4G/5G、數(shù)據(jù)中心等網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)里，它是傳輸速度與穩(wěn)定性的核心擔(dān)當(dāng)。

核心結(jié)構(gòu)分光芯片、電芯片兩大件 —— 像快遞站點(diǎn)里的 “收發(fā)崗” 與 “調(diào)度崗”。光芯片裝在激光器（光信號源頭）、探測器（光轉(zhuǎn)電裝置）中，負(fù)責(zé)光信號的發(fā)與收；電芯片是 “信號調(diào)度員”，涵蓋放大器、驅(qū)動芯片等，管著電 / 光信號的轉(zhuǎn)換與調(diào)控，確保傳輸穩(wěn)當(dāng)。

兩類芯片協(xié)同運(yùn)轉(zhuǎn)，讓光模塊成了現(xiàn)代通信的關(guān)鍵組件，應(yīng)用在交換機(jī)、光纖收發(fā)器等設(shè)備里。

光芯片分有源、無源兩類，有源含激光器、探測器、調(diào)制器芯片；狹義光芯片特指激光器、探測器芯片 ——技術(shù)門檻最高、價值占比最大，是領(lǐng)域 “雙核心”。有源和無源市場份額對比為83%：17%。

光芯片是光模塊的 “心臟”，其價值占比會隨光模塊速率提升而放大；自 1998 年起，光模塊速率從 1.25Gbit/s 一路迭代至 800G（已成為智算中心標(biāo)配），1.6T 成新焦點(diǎn)、3.2T 及更高規(guī)格也在推進(jìn)。目前 EML 激光器芯片商用最高速率達(dá) 100G，DFB 和 VCSEL 達(dá) 50G，越是高速高端的光模塊，光芯片的價值占比越突出。

03 上游產(chǎn)業(yè)鏈

光通信芯片以第二代半導(dǎo)體的磷化銦、砷化鎵為核心材料：

磷化銦是中長距傳輸 “專精選手”，性能優(yōu)，用于 FP/DFB/EML 激光器、PIN/APD 探測器，適配電信、數(shù)據(jù)中心中長距場景；

砷化鎵是短距場景 “適配選手”，耐抗強(qiáng)，用于 VCSEL 激光器，覆蓋數(shù)據(jù)中心短距、3D 感測領(lǐng)域。

此外，光芯片上游產(chǎn)業(yè)鏈含設(shè)計、基板制造等四環(huán)節(jié)，外延生長是高壁壘核心（靠 MOCVD 等技術(shù)，質(zhì)量定芯片性能），目前主流廠商采用 IDM 一體化模式。

03-1、襯底材料

半導(dǎo)體材料按出現(xiàn)時間分三代，其中 III-V 族化合物是通信領(lǐng)域的主力選手：

一代是單元素半導(dǎo)體（硅、鍺），硅像電子產(chǎn)業(yè)的 “通用建材”—— 最常見、成本低、應(yīng)用最廣，是行業(yè)基礎(chǔ)盤；

二代是 III-V 族化合物（砷化鎵、磷化銦），是通信領(lǐng)域的 “專精部件”—— 高電子遷移率 + 出色光電性能，精準(zhǔn)適配通信場景；

三代是寬禁帶半導(dǎo)體（氮化鎵、碳化硅），像 “高端特種器件”—— 禁帶寬、耐壓大功率，但目前成本較高。

在高頻、高功耗、發(fā)光等場景中，III-V 族（二代）半導(dǎo)體是 “性能選手”，比硅基（一代）優(yōu)勢突出：高功耗下，它做的芯片線性度更穩(wěn)、抗輻射能力更強(qiáng)；面對高頻微波，其響應(yīng)速度更快，能更高效轉(zhuǎn)成電流。

硅基芯片是 “低功耗場景的常規(guī)選手”，發(fā)展靠制程節(jié)點(diǎn)升級；三代半導(dǎo)體則是 “高溫高壓的硬核選手”，這類場景下表現(xiàn)更優(yōu)。

光通信領(lǐng)域主打二代材料：磷化銦是 “中長距傳輸?shù)拈L跑選手”—— 導(dǎo)熱、光電轉(zhuǎn)換 / 傳輸效率出色，用于邊發(fā)射激光器、探測器芯片，適配電信、數(shù)據(jù)中心的中長距傳輸；砷化鎵是 “短距傳輸?shù)亩膛苓x手”—— 光電性能優(yōu)、耐熱抗輻射，用于面發(fā)射激光器、射頻模組，覆蓋數(shù)據(jù)中心短距場景。

下游需求推著磷化銦襯底市場持續(xù)擴(kuò)容。據(jù)預(yù)測：2026 年全球折二英寸的磷化銦襯底銷量將達(dá) 128.19 萬片，2019-2026 年復(fù)合增速 14.40%（像爬坡式穩(wěn)步增長）；同期市場規(guī)模將達(dá) 2.02 億美元，復(fù)合增速 12.42%。

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04 中游產(chǎn)業(yè)鏈

04-1、成本拆分

光芯片是光模塊的 “核心心臟”—— 速率越高，它在光模塊里的價值占比越大。

以激光器芯片為例，光芯片成本分三類：制造費(fèi)用（占 62.23%，是成本大頭，含折舊、水電等）、直接人工（25.13%）、直接材料（12.64%）。直接材料里襯底是主力（占 27.21%），但近年占比下滑 —— 源于襯底單價下降 + 國產(chǎn)替代，像進(jìn)口零件國產(chǎn)化后，成本占比自然走低。

04-2、行業(yè)模式

國際主流光芯片廠商是 “全產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)玩家”—— 基本采用 IDM 模式，即集芯片設(shè)計、襯底外延、制造、封測于一體。因光芯片是特色工藝，不靠尺寸縮小提價值，所以龍頭選一體化模式。

對比設(shè)計 + 代工模式，IDM 像 “自主掌控整條生產(chǎn)線的工廠”：既能靈活響應(yīng)市場，快速調(diào)產(chǎn)品、改工藝（無需重購設(shè)備），又能精準(zhǔn)定位從設(shè)計到封測的問題；它能保產(chǎn)能，但投入大、有產(chǎn)能閑置風(fēng)險。而 Fabless 像 “輕資產(chǎn)代運(yùn)營”，成本低、反應(yīng)快，卻受限于代工產(chǎn)能 —— 兩者無絕對優(yōu)劣。

04-3、市場份額

國內(nèi)光芯片市場借政策東風(fēng) + 下游需求，踩足增長油門：2015 年規(guī)模僅 5.56 億美元，到 2022 年已滾雪球式擴(kuò)至 17.19 億美元，7 年復(fù)合增速 14.93%。2017 年行業(yè)路線圖明確：2022 年 25G 及以上 DFB 激光器芯片國產(chǎn)化率超 60%，是國產(chǎn)替代的清晰路標(biāo)。

5G 設(shè)備升級、數(shù)據(jù)中心更新構(gòu)成 “雙增長引擎”，2022 年后復(fù)合增速仍穩(wěn)在 14.91%，2026 年市場規(guī)模有望沖至 29.97 億美元。

目前光芯片市場靠三重邏輯擴(kuò)容：

① 速率升級：AI 推光通信速率從 25Gbps 升向 100Gbps，加速 200G 商用，數(shù)據(jù)中心、5G 等場景正處速率換代窗口

② AI 基建：AI 需求催熱數(shù)據(jù)中心、城域網(wǎng)建設(shè)，疊加接入網(wǎng)向 50G PON 演進(jìn)，撐開光芯片增量空間

③ 供給破圈：廠商技術(shù) + 擴(kuò)產(chǎn)，光芯片延伸至傳感（環(huán)境檢測）、汽車激光雷達(dá)（核心部件）等新場景，需求同步增長

04-4、競爭格局

全球 AI 通信光芯片市場里，國際巨頭是 “高端賽道領(lǐng)跑者”—— 憑技術(shù)積累、研發(fā)實(shí)力 + 全球化布局主導(dǎo)市場，主攻高速率、長距離傳輸，能自主完成芯片設(shè)計、晶圓外延等關(guān)鍵工序，量產(chǎn) 25G 及以上光芯片。高意、朗美通、博通等整合型廠商是 “核心玩家”，占據(jù)全球高端光芯片市場 80% 份額，日企等為補(bǔ)充選手。

中國光芯片是 “后起追趕者”：雖起步晚，但靠龐大市場需求 + 政策支持實(shí)現(xiàn)突破 —— 低速（2.5G/10G）光芯片領(lǐng)域已基本完成國產(chǎn)替代，不過高速（25G 及以上）市場仍由海外龍頭把控。國內(nèi)代表企業(yè)包括華為海思、源杰科技、光迅科技等 A 股及本土廠商。

04-5、光芯片新發(fā)展方向

硅光技術(shù)是光通信的 “集成化引擎”：以 SOI 晶圓為襯底，借硅 CMOS 工藝集成光子器件，靠激光傳數(shù)據(jù)，結(jié)合 CMOS 集成優(yōu)勢與光子高速低耗特點(diǎn)，推動通信革新。

其核心器件分工明確：光源是能量起點(diǎn)，光波導(dǎo)是光信號通道，調(diào)制器調(diào)控信號，探測器完成光電轉(zhuǎn)換，流程為 “光源→光波導(dǎo)→調(diào)制器→探測器”。

硅光技術(shù)正處第二階段（轉(zhuǎn)向單片集成），未來將邁向光電全集成、可編程芯片；據(jù) Yole 預(yù)測，2027 年全球硅光芯片市場達(dá) 9.7 億美元，2021-2027 年復(fù)合增速 36.2%。

硅光芯片是器件單片集成體，包含發(fā)送、接收等集成芯片及探測器 / 調(diào)制器陣列芯片；硅光產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入加速期，據(jù) Intel 數(shù)據(jù)，其技術(shù)在 2019 年就實(shí)現(xiàn)了速度提 8 倍、能耗降 85%、成本降 84%；而硅光模塊是光源、硅光器件 / 芯片、驅(qū)動電路的集成體，高集成度像 “緊湊功能盒”，能帶來更小尺寸、更低功耗與成本。

05 下游產(chǎn)業(yè)鏈

05-1、光纖接入

千兆光纖建設(shè)是光芯片用量的 “助推器”——FTTx 光纖接入是全球光模塊用量核心場景之一，中國是其主力推動者：三大運(yùn)營商投千兆寬帶，2019-2023 年國內(nèi)千兆寬帶用戶從 84 萬增至 1.63 億，占比從 0.19% 提至 25.66%，光纖接入從百兆向千兆升級。

PON 技術(shù)是光纖接入的 “經(jīng)濟(jì)實(shí)用主力”——成本低、維護(hù)簡、可靠性強(qiáng)，當(dāng)前主流 EPON/GPON 用 1.25G/2.5G 光芯片，正向 10G-PON（對稱 10Gbps，適配高速寬帶）過渡。

05-2、AI數(shù)據(jù)中心

互聯(lián)網(wǎng)、云計算帶起數(shù)據(jù)中心擴(kuò)容，光芯片是關(guān)鍵 —— 其內(nèi)部數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)大于外傳，處理復(fù)雜度走高。Synergy Research 顯示，2020 年全球主流云企超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心達(dá) 597 個（2015 年的兩倍），中國占 10% 排第二。

光模塊是數(shù)據(jù)中心互聯(lián)的 “核心血管件”：LightCounting 數(shù)據(jù)顯示，2019 年其市場 35.04 億美元，2025 年預(yù)計達(dá) 73.33 億，年復(fù)合增速 13.09%。

05-3、高速率傳輸

高速傳輸需求成 “催化劑”，25G 及以上光芯片成剛需選手 ——Omdia 預(yù)測，2019-2025 年這類光芯片的市場將從 13.56 億美元爬坡式擴(kuò)至 43.40 億美元，年復(fù)合增速 21.40%，在光芯片市場的占比持續(xù)擴(kuò)大。

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