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作者：米樂
由于人工智能需求的激增，美國網(wǎng)通及光通信芯片大廠Marvell近期發(fā)出通知，宣布全產(chǎn)品線將于2025年1月1日起漲價(jià)，在光通信領(lǐng)域漲價(jià)潮中率先行動。
在存儲都有可能跌價(jià)的市場現(xiàn)狀下，光芯片卻大膽決策明年1月開始漲價(jià)，為何如此大膽？
?01?光芯片規(guī)模的不斷擴(kuò)大
市場是有決定性影響力的。光芯片是實(shí)現(xiàn)光電信號轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)元件，其性能直接決定了光通信系統(tǒng)的傳輸效率。
從1998年發(fā)展至今，光模塊朝著更高的速率的趨勢不斷發(fā)展。從1.25Gbit/s發(fā)展到2.5Gbit/s，再到10Gbit/s、40Gbit/s、100Gbit/s、單波長100Gbit/s、400Gbit/s乃至1T。
越是高速率、高端的光模塊，光芯片的價(jià)值量占比就越高。
如今，光芯片市場規(guī)模不斷擴(kuò)大，在各個(gè)下游應(yīng)用領(lǐng)域占據(jù)越來越重要的地位。隨著通信技術(shù)的飛速發(fā)展， 光芯片市場在全球范圍內(nèi)呈現(xiàn)出強(qiáng)勁的增長勢頭，這主要得益于下游應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ω咚?、高帶寬、低延遲通信的需求不斷增加。例如，在數(shù)據(jù)中心和云計(jì)算領(lǐng)域，高密度、高性能的光互連解決方案已經(jīng)成 為基礎(chǔ)設(shè)施的核心，光芯片在這些領(lǐng)域中的應(yīng)用占比不斷上升。
根據(jù)C&C統(tǒng)計(jì)，2020年全球光通信用光芯片的市場規(guī)模為20億美元，2025年有望達(dá)到36億美元，CAGR約為12.59%。根據(jù)觀研天下預(yù)測，2025年中國光芯片市場規(guī)模有望達(dá)到26.07億美元，2020-2025年CAGR約為15.16%。此外，光芯片在人工智能工業(yè)自動化等領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用。隨著AI技術(shù)的不斷升級，市場對超大算力集群的需求不斷提升，驅(qū)動高速率光芯片的出貨。
清華大學(xué)研制的AI光芯片太極，使用光而不是電來處理數(shù)據(jù)，能效是傳統(tǒng)電子芯片的數(shù)百倍，適用于復(fù)雜的AI任務(wù)。此外，中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所開發(fā)出可大規(guī)模制造的高性能光子芯片材料，為未來信息產(chǎn)業(yè)提供了新的基礎(chǔ)。
光芯片在光通信和光計(jì)算領(lǐng)域的最新應(yīng)用案例主要集中在光電混合集成技術(shù)，尤其是光電共封裝（CPO）技術(shù)，推動了光通信領(lǐng)域的研究和應(yīng)用。Intel等公司致力于通過光互連I/O與電處理器相結(jié)合來提升計(jì)算效率，并取得了顯著成果。盡管CPO仍面臨一些挑戰(zhàn)，但預(yù)計(jì)將在未來幾年內(nèi)逐步商用，帶來功耗降低、集成度提升和每比特成本降低等優(yōu)勢。
紫外光通信利用光集成（PIC）技術(shù)，具有減小系統(tǒng)尺寸、降低功率和成本的優(yōu)勢。魏同波團(tuán)隊(duì)使用具有非對稱多量子阱結(jié)構(gòu)的InGaN材料制造了有450 nm波長可見光LED、波導(dǎo)和光探測器的單片集成芯片，增強(qiáng)了LED與PD間的光連接。
另外，IBM的研究者在使用光脈沖來加速芯片間的數(shù)據(jù)傳輸方面取得了突破，該技術(shù)可以將超級計(jì)算機(jī)的性能提升一千多倍。這項(xiàng)技術(shù)使超級計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力大幅度提升，目前最快的超級計(jì)算機(jī)速度可達(dá)到每秒2000萬億條指令，光子技術(shù)可以將速度提高到每秒1億億次。
同時(shí)，隨著5G通信的商用化和物聯(lián)網(wǎng)的普及，光芯片在移動通信、無線網(wǎng)絡(luò)和智能設(shè)備中的應(yīng)用也愈發(fā)重要?？偟膩碚f，光芯片市場規(guī)模的增長和其在各個(gè)下游應(yīng)用領(lǐng)域的占比提高，都反映了光電子技術(shù)在現(xiàn)代通信和信息領(lǐng)域的關(guān)鍵地位，以及其在推動科技進(jìn)步和社會發(fā)展中的不可或缺性。
?02市場第一槍
開頭提到，光通訊指標(biāo)大廠Marvell近期發(fā)函通知客戶全產(chǎn)品線將于明年元月1日起調(diào)漲。Marvell開啟業(yè)界漲價(jià)第一槍，也反映市場需求“有多狂熱”，呼應(yīng)英偉達(dá)CEO 黃仁勛先前釋出“市場需求非常瘋狂”的說法，同步為光通訊產(chǎn)業(yè)鏈潛在商機(jī)引發(fā)更大想像空間。
光芯片公司Lumentun日前發(fā)布2024財(cái)年業(yè)績，表明光芯片需求旺盛。Lumentum表示業(yè)界面臨著磷化銦激光器普遍短缺的問題，公司截止到2025年底磷化銦產(chǎn)能都將滿產(chǎn)，整體供應(yīng)緊張。公司的芯片業(yè)務(wù)預(yù)訂量已經(jīng)創(chuàng)下了歷史新高，本季度公司已投資4300萬美元用于提高晶圓廠的產(chǎn)能，預(yù)計(jì)能在2025年上半年看到增量產(chǎn)能，但從短期來看，考慮到晶圓廠的周期等因素，增量產(chǎn)能是相對固定的。
國內(nèi)方面，10月21日，《廣東省加快推動光芯片產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展行動方案(2024—2030年)》印發(fā)。其中提到加快開展光芯片關(guān)鍵材料研發(fā)攻關(guān)。大力支持硅光材料、化合物半導(dǎo)體、薄膜鈮酸鋰、氧化鎵薄膜、電光聚合物、柔性基底材料、超表面材料、光學(xué)傳感材料、電光拓?fù)湎嘧儾牧稀?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E5%85%89%E5%88%BB%E8%83%B6/">光刻膠、石英晶體等光芯片關(guān)鍵材料研發(fā)制造；推進(jìn)光芯片關(guān)鍵裝備研發(fā)制造。大力推動刻蝕機(jī)、鍵合機(jī)、外延生長設(shè)備及光矢量參數(shù)網(wǎng)絡(luò)測試儀等光芯片關(guān)鍵裝備研發(fā)和國產(chǎn)化替代等。對此有網(wǎng)友評論，國產(chǎn)化的最終目的是效果要好。
?03中低速率光芯片國產(chǎn)化程度較高
中低速率激光芯片國產(chǎn)化程度較高，高速率激光芯片國產(chǎn)化加速。
在2.5G及以下速率光芯片領(lǐng)域，中國光芯片企業(yè)已基本掌握核心技術(shù)，擁有較高的國產(chǎn)化率。根據(jù)ICC的預(yù)測，在2021年，國產(chǎn)光芯片在該速率范圍內(nèi)占據(jù)全球市場份額超過90%。
10G光芯片領(lǐng)域，10G光芯片國產(chǎn)化情況根據(jù)其技術(shù)及工藝存在一定差異，一些性能要求較高、難度較大的光芯片。25G及以上光芯片領(lǐng)域，隨著5G基站建設(shè)的推進(jìn)，中國光芯片廠商在應(yīng)用于5G基站前傳光模塊的25G DFB激光器芯片方面取得了一些突破。2021年，25G光芯片的國產(chǎn)化率約為20%。
然而，25G以上光芯片的國產(chǎn)化率仍然較低，約為5%。此外，應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心的高速率光芯片產(chǎn)品也由海外廠商主。2.5G/10G的部分市場國產(chǎn)化已經(jīng)做到了，25G市場的進(jìn)口替代有著很大的空間。海外的光通信企業(yè)，靠著先發(fā)的優(yōu)勢積攢了核心技術(shù)還有生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，慢慢形成了產(chǎn)業(yè)閉環(huán)建立起挺高的行業(yè)壁壘。
國內(nèi)有相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策扶持，企業(yè)也在創(chuàng)新上加大投入，漸漸出現(xiàn)了像源杰科技、云嶺光電、武漢敏芯等國產(chǎn)光芯片企業(yè)?，F(xiàn)在2.5G/10G的激光芯片國產(chǎn)化已經(jīng)有突破，25G及更高速率的光芯片國產(chǎn)化率還是大多得靠進(jìn)口，按照ICC的統(tǒng)計(jì)，在2021年全球2.5G及以下的DFB/FP激光器芯片市場里，國產(chǎn)廠商占的比例較高，其中占比超過10%的比較領(lǐng)先的廠商有武漢敏芯（份額是17%）、中科光芯（份額是17%）、光隆科技（份額是13%）、光安倫（份額是11%）。2.5G及更高速率的產(chǎn)品，其進(jìn)口替代的空間很大。
25G及以上的光芯片包含25G、50G、100G的激光器和探測器芯片。隨著5G建設(shè)不斷發(fā)展，我國的光芯片廠商在用于5G基站前傳光模塊的25G DFB激光器芯片方面有了突破，數(shù)據(jù)中心市場里的光模塊企業(yè)也開始慢慢采用國產(chǎn)廠商的25G DFB激光器芯片了。據(jù)ICC統(tǒng)計(jì)，25G光芯片國產(chǎn)化率大概是20%，而25G以上光芯片的國產(chǎn)化率僅僅只有5%。可以說，高速率產(chǎn)品還在等待。
根據(jù)研精畢智，2021年DFB芯片、VCSEL芯片和EML芯片三種類型在市場中的份額分別達(dá)到42.1%、 29.2%和18.6%。
從國產(chǎn)化的發(fā)展 趨勢來看，目前我國高功率激光芯片和部分高速率激光芯片（如10Gbps和25Gbps等）已經(jīng)進(jìn)入了國產(chǎn)化加速突破的階段，而光探測芯片和25Gbps以上 高速率激光芯片仍然處于進(jìn)口替代的早期階段，未來國產(chǎn)化的提升潛力廣闊。
從生產(chǎn)來看，光芯片的生產(chǎn)工藝包括芯片設(shè)計(jì)、基板制造、磊晶成長、晶粒制造、封裝測試共五個(gè)主要環(huán)節(jié)。多數(shù)中國企業(yè)主要集中在芯片設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，而全球能夠?qū)崿F(xiàn)高純度單晶體襯底批量生產(chǎn)的企業(yè)主要為海外企業(yè)。磊晶生長/外延片是光芯片行業(yè)技術(shù)壁壘最高的環(huán)節(jié)，成熟技術(shù)工藝主要集中于中國臺灣以及美日企業(yè)。晶粒制造和封裝測試環(huán)節(jié)主要集中在中國臺灣。
光芯片生產(chǎn)采用的各工藝綜合性更強(qiáng)，龍頭廠商多采用IDM經(jīng)營模式。邏輯芯片廠商中，新進(jìn)入的企業(yè)多采用Fabless模式，以此減少資本投入，將更多資源集中投入研發(fā)。
光芯片行業(yè)廠商多采用IDM模式，因?yàn)?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/493718.html">光電子器件遵循特色工藝，器件價(jià)值提升不完全依靠尺寸縮小，而有賴于功能增加。IDM模式更有利于各環(huán)節(jié)自主可控，能及時(shí)響應(yīng)各類市場需求，靈活調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃，高效排查問題原因，從而提升芯片性能，滿足下游客戶需求。
