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光芯片應用場景不斷升級,光芯片需求持續增長
發布日期:2022-01-13 19:24:18


光芯片應用場景不斷升級,光芯片需求持續增長

高速光芯片是現代高速通訊網絡的核心之一。光芯片系實現光電信號轉換的基礎元件,其性能直接決定了光通信系統的傳輸效率。光纖接入、4G/5G 移動通信網絡和數據中心等網絡系統里,光芯片都是決定信息傳輸速度和網絡可靠性的關鍵。光芯片可以進一步組裝加工成光電子器件,再集成到光通信設備的收發模塊實現廣泛應用。

1、光芯片是現代光通信器件核心元件

光通信等應用領域中,激光器芯片和探測器芯片合稱為光芯片。光芯片是光電子器件的重要組成部分,是半導體的重要分類,其技術代表著現代光電技術與微電子技術的前沿研究領域,其發展對光電子產業及電子信息產業具有重大影響。

從產業鏈角度看,光芯片與其他基礎構件(電芯片、結構件、輔料等)構成光通信產業上游,產業中游為光器件,包括光組件與光模塊,產業下游組裝成系統設備,最終應用于電信市場,如光纖接入、4G/5G 移動通信網絡,云計算、互聯網廠商數據中心等領域。

光通信產業鏈示意圖

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資料來源:普華有策

光芯片加工封裝為光發射組件(TOSA)及光接收組件(ROSA),再將光收發組件、電芯片、結構件等進一步加工成光模塊。光芯片的性能直接決定光模塊的傳輸速率,是光通信產業鏈的核心之一。

2、政策支持推動國產化替代進程

國內的光芯片生產商普遍具有除晶圓外延環節之外的后端加工能力,而光芯片核心的外延技術并不成熟,高端的外延片需向國際外延廠進行采購,限制了高端光芯片的發展。以激光器芯片為例,我國能夠規模量產 10G 及以下中低速率激光器芯片,但 25G 激光器芯片僅少部分廠商實現批量發貨,25G 以上速率激光器芯片大部分廠商仍在研發或小規模試產階段。整體來看高速率光芯片嚴重依賴進口,與國外產業領先水平存在一定差距。

我國政府在光電子技術產業進行重點政策布局,2017 年中國電子元件行業協會發布《中國光電子器件產業技術發展路線圖(2018-2022 年)》,明確 2022 25G 及以上速率 DFB 激光器芯片國產化率超過 60%,實現高端光芯片逐步國產替代的目標。

3、光芯片應用場景不斷升級,光芯片需求持續增長

1)光芯片應用持續升級,政策刺激需求增長

隨著信息技術的快速發展,全球數據量需求持續增長,2017 年至 2020 年,全球固定網絡和移動網絡數據量從 92 PB 增長至 217 PB,年均復合增長率為 33.1%,預計 2024 年將增長至 575 PB,年均復合增長率為 27.6%。同時,光電子、云計算技術等不斷成熟,將促進更多終端應用需求出現,并對通信技術提出更高的要求。受益于信息應用流量需求的增長和光通信技術的升級,光模塊作為光通信產業鏈最為重要的器件保持持續增長。光芯片作為光模塊核心元件有望持續受益。

2021 11 月,工信部發布《十四五信息通信行業發展規劃》要求全面部署新一代通信網絡基礎設施,全面推進 5G 移動通信網絡、千兆光纖網絡、骨干網、IPv6、移動物聯網、衛星通信網絡等的建設或升級;統籌優化數據中心布局,構建綠色智能、互通共享的數據與算力設施;積極發展工業互聯網和車聯網等融合基礎設施。《十四五信息通信行業發展規劃》指明信息基礎設施建設的目標,在規劃目標落地的過程中,光芯片需求量也將不斷增長。

2)千兆光纖網絡升級推動光芯片用量提升

FTTx 光纖接入是全球光模塊用量最多的場景之一,而我國是 FTTx 市場的主要推動者。受制于電通信電子器件的帶寬限制、損耗較大、功耗較高等,運營商逐步替換銅線網絡為光纖網絡。目前,全球運營商骨干網和城域網已實現光纖化,部分地區接入網已逐漸向全網光纖化演進。PON 技術是實現 FTTx 的最佳技術方案之一,當前主流的 EPON/GPON 技術采用 1.25G/2.5G 光芯片,并向 10G 光芯片過渡。

35G 促進電信側高端光芯片需求

根據全球移動供應商協會(GSA)的數據,截至 2021 10 月末,全球 469 家運營商正在投資 5G 建設,其中 48 個國家或地區的 94 家運營商已開始投資公共 5G 獨立組網(5G SA)。

5G 移動通信網絡提供更高的傳輸速率和更低的時延,各級光傳輸節點間的光端口速率明顯提升,要求光模塊能夠承載更高的速率。5G 移動通信網絡可大致分為前傳、中傳、回傳,光模塊也可按應用場景分為前傳、中回傳光模塊,前傳光模塊速率需達到 25G,中回傳光模塊速率則需達到 50G/100G/200G/400G,帶動 25G 甚至更高速率光芯片的市場需求。

4)數據中心數量大幅增長,光芯片重要性突顯

截至 2020 年底,全球 20 家主要云和互聯網企業運營的超大規模數據中心總數已經達到 597 個,是 2015 年的兩倍,其中我國占比約 10%,排名第二。光通信技術在數據中心領域得到廣泛的應用,極大程度提高了其計算能力和數據交換能力。光模塊是數據中心內部互連和數據中心相互連接的核心部件。

根據工信部《新型數據中心發展三年行動計劃(2021-2023 年)》,到 2021 年底,全國數據中心平均利用率提升到 55%以上,到 2023 年底,全國數據中心機架規模年均增速保持在 20%,平均利用率提升到 60%以上,帶動光芯片市場需求的持續增長。

更多行業資料請參考普華有策咨詢《2022-2028年國內外光芯片行業前瞻預測報告》,同時普華有策咨詢還提供產業研究報告、產業鏈咨詢、項目可行性報告、十四五規劃、BP商業計劃書、產業圖譜、產業規劃、藍白皮書、IPO募投可研、IPO工作底稿咨詢等服務。