摘要：在光通信設(shè)備中，光芯片→光器件→光模塊→光設(shè)備是一條完整的產(chǎn)業(yè)鏈，其中光芯片是核心器件。在垂直一體化的時代，國外廠商壟斷低速模塊、低速芯片、高速模塊和高速芯片市場，國內(nèi)少有企業(yè)能與之競爭。而隨著國內(nèi)企業(yè)在光芯片領(lǐng)域的技術(shù)突破，國內(nèi)光器件廠商在全球產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)逐漸占據(jù)一定的份額并發(fā)力高端領(lǐng)域。本文主要介紹了國內(nèi)光芯片領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀并對未來光芯片市場進行展望。

　　我國是通信大國，在全球光通信市場具有重要地位，可是國內(nèi)光器件發(fā)展卻不盡如人意，在光芯片領(lǐng)域始終未能突破技術(shù)門檻，特別是高端光芯片，還在嚴重依賴進口。

　　光芯片在光通信設(shè)備中擁有舉足輕重的地位

　　光芯片根據(jù)收發(fā)功能可分為激光器芯片和探測器芯片。其中，激光器芯片技術(shù)門檻高，是光器件中的核心元器件，處于光通信領(lǐng)域的金字塔塔尖。從三大光芯片應用場景DFB/EML/VCSEL 的高端激光器芯片生產(chǎn)企業(yè)來看（表1），國外光器件廠商特別是美國和日本光器件廠商仍然占據(jù)市場主導。

表1 全球光芯片主要生產(chǎn)企業(yè)

(數(shù)據(jù)來源：電子產(chǎn)品世界網(wǎng)）

　　光通信設(shè)備成本中光模塊占60%-80%左右，而在低速率的光模塊中，光芯片的成本占比僅為30%，而在25Gb/s以上的高速率光模塊中，其成本占了60%以上。光器件是光通信行業(yè)的核心競爭力，加之5G時代的到來，數(shù)據(jù)通信市場對4*25G光模塊的需求不斷增長，而其中的25Gb/s高速光芯片是未來光芯片的重要產(chǎn)品。

　　國內(nèi)低速光芯片取得突破，國外向高端光芯片轉(zhuǎn)移

　　目前在全球前十名光芯片生產(chǎn)廠商中，美國和日本占據(jù)了9個席位，中國僅光迅科技一家入圍。而隨著國產(chǎn)芯片份額不斷增長，低速光芯片的利潤空間已經(jīng)很小，國外廠商憑借資本與技術(shù)優(yōu)勢開始向高端光芯片專轉(zhuǎn)移，剝離芯片封裝等毛利率低的業(yè)務(wù)。國內(nèi)廠商則憑借成本優(yōu)勢致力于中低端市場，逐漸實現(xiàn)從中低端產(chǎn)品的封裝到中低端產(chǎn)品的垂直一體化。而在高速光模塊市場僅有部分企業(yè)取得了技術(shù)突破，但仍然未能實現(xiàn)量產(chǎn)。整體來看如表2所示，美日廠商憑借核心技術(shù)占據(jù)全球高端光器件市場，國內(nèi)廠商則穩(wěn)固低端市場開始并向高端芯片市場發(fā)起進攻。

表2 國內(nèi)外主要光器件公司光芯片研發(fā)能力

(數(shù)據(jù)來源:公司公告，Ovum)

　　目前國內(nèi)生產(chǎn)光芯片的企業(yè)僅30余家，其中光迅科技、海信、華為、烽火通信等少數(shù)廠商可以生產(chǎn)中高端芯片，但總體供貨有限，市場占比不足1%，高端芯片仍然依賴于進口。10Gb/s以及以下速率光芯片國產(chǎn)率能夠達到80%以上，可是25Gb/s以及以上速率光芯片卻未能突破，高端芯片領(lǐng)域仍然處于國外壟斷的局面。

表3 中國光通信芯片行業(yè)主要企業(yè)

(資料來源：通信產(chǎn)業(yè)網(wǎng))

　　不過國內(nèi)已經(jīng)有多家企業(yè)和科研院所率先布局光電芯片領(lǐng)域，并取得了一定的成果。烽火科技旗下子公司光迅科技推出120G CXP模塊和100G QSFP28SR4模塊，這是在國內(nèi)首次實現(xiàn)100G速率光模塊的芯片國產(chǎn)化。此外海信、華工科技等都在耕耘高端光電芯片市場。

　　武漢郵電科學院在光器件領(lǐng)域深耕多年，具有深厚的技術(shù)儲備。華為海思早在2013年，通過收購比利時硅光子公司Caliopa，加入芯片戰(zhàn)場，后來又收購了英國光子集成公司CIP，目前該公司已經(jīng)掌握100G光模塊技術(shù)，準備進一步攻克難關(guān)，實現(xiàn)量產(chǎn)。

　　VCSEL激光器芯片切入消費電子市場，開啟新一輪增長

　　VCSEL激光器為垂直共振腔表面放射激光器，隨著VCSEL激光系統(tǒng)在iPhone 8手機的應用，VCSEL激光器芯片也將迎來新一輪高增長。全球每年生產(chǎn)約近10億部智能手機，如果手機廠商都以安裝垂直共振激光器的手機量產(chǎn)，那么激光器芯片的出貨量就可達到20-30億的市場規(guī)模。BCC Research公司認為，全球VCSEL的總規(guī)模已接近8億美元，預計到2020年該值會增長到21億美元。

　　目前，在移動端設(shè)計VCSEL芯片的公司全球僅有幾家，例如：Finsar、Lumentum、Princeton Optronics、Heptagon、Ⅱ-Ⅵ等美國科技公司，而國內(nèi)光迅科技有VCSEL商業(yè)化產(chǎn)品推出，在消費電子領(lǐng)域，國內(nèi)還未有能量產(chǎn)的企業(yè)。

　　但在國內(nèi)的科研領(lǐng)域，中科院的長春光機所在VCSEL的研究處于世界前沿地位。吉林大學、北京郵電大學、華中科技大學、中科院半導體所等高校及科研院所均對VCSEL開展了不同層次的研究。加快產(chǎn)研結(jié)合，幫助國內(nèi)企業(yè)攻克技術(shù)難關(guān)，達到量產(chǎn)要求是國內(nèi)科研機構(gòu)亟需解決的問題。相信中國企業(yè)未來一定能在VCSEL激光器芯片領(lǐng)域彎道超車，趕上消費電子市場這一大蛋糕。

　　結(jié)語

　　全球光器件產(chǎn)業(yè)已經(jīng)完成了中低端器件和模塊向國內(nèi)轉(zhuǎn)移的過程，目前我國正處于高端器件和模塊國產(chǎn)化率快速提升期。國外光器件廠商雖然通過外延并購繼續(xù)占據(jù)高端光芯片市場主導地位，但隨著國內(nèi)廠商在高端芯片領(lǐng)域的突破，下游光模塊市場份額的擴大，以及VCSEL激光器芯片的彎道超車，國內(nèi)光器件市場有望進一步完成全產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)替代。