中国光芯片行业发展现状分析报告2023

一、光芯片的概念

光芯片是光模块中完成光电信号转换的直接芯片,按应用情况,分为激光器芯片和探测器芯片。激光器芯片发光基于激光的受激辐射原理,按发光类型,分为面发射与边发射:面发射类型主要为VCSEL(垂直腔面发射激光器),适用于短距多模场景;边发射类型主要为FP(法布里-珀罗激光器)、DFB(分布式反馈激光器)以及EML(电吸收调制激光器)。

FP适用于10G以下中短距场景,DFB及EML适用于中长距高速率场景。EML通过在DFB的基础上增加电吸收片(EAM)作为外调制器,目前是实现50G及以上单通道速率的主要光源。

研究人员将磷化铟的发光属性和硅的光路由能力整合到单一混合芯片中。当给磷化铟施加电压的时候,光进入硅片的波导,产生持续的激光束,这种激光束可驱动其他的硅光子器件。这种基于硅片的激光技术可使光子学更广泛地应用于计算机中,因为采用大规模硅基制造技术能够大幅度降低成本。 英特尔认为,尽管该技术离商品化仍有很长距离,但相信未来数十个、甚至数百个混合硅激光器会和其它硅光子学部件一起,被集成到单一硅基芯片上去。这是开始低成本大批量生产高集成度硅光子芯片的标志。

二、光芯片行业市场发展现状分析

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。

随着集成电路的不断发展,传统的电子集成电路在带宽与能耗等方面逐渐接近极限。随着电子电路集成度的不断提高,金属导线变得越来越细,导线之间的间距不断缩小,这一方面使得导线的电阻和其欧姆损耗不断增大,使得系统能耗不断增加;另一方面会造成金属导线间的电容增大,引起导线之间的串扰加大,进而影响芯片的高频性能。

光芯片是全球半导体行业的一个重要细分赛道,涵盖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。据统计,2021年全球光电子器件(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,2021-2025年CAGR为9%。

(责任编辑:AK007)