光芯片：光电子产业国产替代的下一站
时间：2022-08-18 14:23
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全球光电子器件市场规模持续增长，2025年市场规模有望突破560亿美元。光芯片是光电子领域核心元器件，涵盖了工业用高功率激光芯片、通信用高速率激光芯片、手机人脸识别用VCSEL等成熟应用，以及车用激光雷达和硅光芯片等未来有望实现爆发性增长的新领域。在通信、工业等领域的应用深化，以及在车载激光雷达等新兴领域的拓展，光芯片市场规模有望持续增长。根据 Gartner 数据，2021年全球光芯片（含CCD、CIS、LED、光子探测器、光耦合器、激光芯片等）市场规模达414亿美元，预计2025年市场规模有望达561亿美元，对应期间CAGR=9%。
光芯片细分品类多，行业覆盖领域广。除按照有源/无源分类，光芯片还可以按照材料体系及制造工艺的不同，分为InP、GaAs、硅基和薄膜铌酸锂四类。其中，InP衬底主要包括直接调制DFB/电吸收调制EML芯片、探测器 PIN/APD芯片、放大器芯片、调制器芯片等，GaAs衬底包括高功率激光芯片、VCSEL芯片等，硅基衬底包括PLC、AWG、调制器、光开关芯片等，LiNbO3包括调制器芯片等。光芯片目前已广泛应用于通信、工业、消费、照明等领域，下游市场不断拓展。例如在光通信领域，光芯片是光模块光发射组件、光接收组件的核心元器件，分别实现了电信号向光信号、光信号向电信号的转化，决定着光模块的传输速率；工业领域中，光芯片同热沉、光束整形器件等组成了光纤激光器、固体激光器的泵浦源，为激光器内的工作介质实现粒子数反转提供能源来源；消费领域中，光芯片已广泛用于3D传感（手机、汽车）等场景，以车载激光雷达为例，光芯片是发射端、接收端核心元件，决定着激光雷达的探测距离、分辨率等多个关键性能；照明领域方面，具体产品形态主要为LED等。光模块、光纤激光器、激光雷达等产业链中下游环节国产替代进展顺利。目前我国光模块、 光纤激光器、激光雷达等下游细分领域已具备较强竞争实力，推动相关领域国产替代持续迈进。
光模块方面，根据 Lightcounting于2022年5月发布的统计数据，2021年全球前十大光模块厂商，中国厂商占据六席，分别为旭创（与II-VI并列第一）、华为海思（第三）、海信宽带（第五）、光迅科技（第六）、华工正源（第八）及新易盛（第九）；相比于2010 年全球前十大厂商主要为海外厂商，国内仅WTD（武汉电信器件有限公司，2012年与光迅科技合并）一家公司入围，体现出十年以来国产光模块厂商竞争实力及市场地位的快速提升。光纤激光器方面，根据由中国科学院武汉文献情报中心牵头编写的《2022中国激光产业发展报告》，国内市场前三大光纤激光器厂商中，IPG市场份额由2018年的49.0%下降至2021年的28.1%，而锐科激光、创鑫激光市场份额由2018年的17.3%/8.9%，分别上升至2021年的27.3%/18.3%，此外杰普特、飞博激光、GW光惠、大族光子、热刺激光、凯普林等 国产品牌市场份额也进入前列，国产替代步伐持续迈进。激光雷达方面，国内完善的汽车上游零部件/光通信产业链为激光雷达产业快速发展奠定基础。根据Yole发布的《2021年汽车与工业领域激光雷达应用报告》，截至 2021年9月，在全球公开的29个设计中标中，中国厂商共有7项激光雷达设计方案，其中速腾聚创、览沃科技、华为和禾赛科技分别为3/2/1/1项，合计占全球方案总数的23%， 是全球激光雷达市场重要参与者。
在中下游的激光器及相关设备国产替代进展持续推进背景下，光芯片作为上游核心元器件，是我国光电子领域国产替代下一阶段亟需突破的重点环节。全球目前II-VI、Lumentum等占据领先地位，以长光华芯、源杰科技为代表的国内企业已在高功率激光芯片、高速率激光芯片等领域初步实现国产替代。
从国产替代进展来看，当前我国高功率激光芯片、部分高速率激光芯片（10G、25G 等）等已处于国产替代加速突破阶段；而光探测芯片、25G以上高速率激光芯片仍处于进口替代早期阶段，未来国产替代提升空间广阔。高功率激光芯片领域，在激光器行业出货量持续增长驱动下，我国高功率激光芯片市场规模有望由2021年的9亿元增长至2023年的17亿元。以长光华芯为代表的高功率激光芯片公司目前已切入锐科激光、创鑫激光等头部光纤激光器厂商，推动对Osram、II-VI、Lumentum等海外厂商进口替代的步伐。未来随着国产更高功率产品的导入以及新建产能的落地，有望加速国产份额提升，我们预计国产厂商份额有望由2020年的21%提升至2025年的80%。国内半导体激光芯片的代表厂商主要包括长光华芯、武汉锐晶、度亘激光、华光光电、深圳瑞波等。高速率激光芯片领域，在数通以及电信市场需求的拉动下，预测全球市场规模将由2021年的11亿美元提升至2025年的19亿美元，其中2025年25G及以上高速率产品份额将提升至90%。国内高速率激光芯片的代表企业包括源杰科技（正在冲刺IPO）、云岭光电、武汉敏芯、中科光芯、光隆科技等。光探测芯片领域，国产替代还需持续磨剑。国内厂商在光探测芯片领域的市占率较低，根本在于没有完整、稳定的生产加工体系。国内厂商生产工艺较不成熟，且缺少本土优质代工平台，因而在芯片流片加工上严重依赖如美国、新加坡、德国等国家的代工厂，加之熟悉相关工艺的技术人员稀缺，造成关键技术发展缓慢、芯片研发周期较长、效率较低等，因而与海外技术存在差距。目前，国内参与厂商较散，主要代表企业包括以传统成熟的PIN-PD、APD技术为主的光迅科技、光森电子、三安光电，以及专攻SPAD/SiPM未来技术的芯视界、灵明光子、阜时科技等。
聚焦“科技之光”，武汉光博会助力光电子产业实现突破
尽管低端光芯片市场竞争较为激烈，但行业前景较好，政策支持力度强，未来仍将有大量企业入局，随着行业龙头效应愈加明显，我国高端光芯片国产替代率也将稳步提升。
而作为光电子行业的大盛会，武汉光博会将承担起这份使命。立足本地产业优势，聚焦“科技之光”，武汉光博会将打通整个产业链上下游，在为光通信行业产业链架起合作交流的桥梁的同时，也为我国光芯片、核心器件的战略地位提升助力，未来产业升级和进口替代将为上游产业带来数倍增长空间。2022武汉光博会将于10月20-22日在中国光谷科技会展中心举办。本届展会紧密围绕“科技之城·未来之光”的展览主题，聚焦光通信、激光技术、精密光学等产业链的创新发展，集中展示激光加工、激光器、光学材料、F5G光通信、光芯片、精密光学等全产业链创新技术，以及前沿光电科技成果。考虑到光通信在光谷的重要地位和F5G的发展趋势，本届展览将重点打造“F5G全光网络”题展览，凸显F5G在工业、商业、医疗等场景下的应用，展示光模块、光器件领域的核心技术。现场还有丰富的同期会议和同期活动可以参与，如激光器、激光切割、光通信等一系列行业发展白皮书发布会等。目前，2022武汉光博会展位预定活动已经全面开启，即刻预定展位，拓展中西部市场商机。
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