光電芯片行業(yè)現(xiàn)狀及市場未來發(fā)展前景展望2023

• 黃文玉 2023年6月26日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 849 52
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光電芯片又稱光芯片，光芯片屬于半導(dǎo)體領(lǐng)域，位于光通信產(chǎn)業(yè)鏈上游，是現(xiàn)代光通信器件核心元件光通信等應(yīng)用領(lǐng)域中，激光器芯片和探測器芯片合稱為光芯片。

一、光電芯片行業(yè)概況

光電芯片又稱光芯片，光芯片屬于半導(dǎo)體領(lǐng)域，位于光通信產(chǎn)業(yè)鏈上游，是現(xiàn)代光通信器件核心元件光通信等應(yīng)用領(lǐng)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(dǎo)體的重要分類，其技術(shù)代表著現(xiàn)代光電技術(shù)與微電子技術(shù)的前沿研究領(lǐng)域，其發(fā)展對光電子產(chǎn)業(yè)及電子信息產(chǎn)業(yè)具有重大影響。

隨著集成電路的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的電子集成電路在帶寬與能耗等方面逐漸接近極限。隨著電子電路集成度的不斷提高，金屬導(dǎo)線變得越來越細，導(dǎo)線之間的間距不斷縮小，這一方面使得導(dǎo)線的電阻和其歐姆損耗不斷增大，使得系統(tǒng)能耗不斷增加;另一方面會造成金屬導(dǎo)線間的電容增大，引起導(dǎo)線之間的串擾加大，進而影響芯片的高頻性能 。

電子集成芯片采用電流信號來作為信息的載體，而光子芯片則采用頻率更高的光波來作為信息載體。相比于電子集成電路或電互聯(lián)技術(shù)，光子集成電路與光互連展現(xiàn)出了更低的傳輸損耗 、更寬的傳輸帶寬、更小的時間延遲、以及更強的抗電磁干擾能力。此外，光互連還可以通過使用多種復(fù)用方式(例如波分復(fù)用WDM、模分互用MDM等)來提高傳輸媒質(zhì)內(nèi)的通信容量。因此，建立在集成光路基礎(chǔ)上的片上光互連被認為是一種極具潛力的技術(shù)用以克服電子傳輸所帶來的瓶頸問題。

二、光電芯片行業(yè)市場現(xiàn)狀調(diào)研

如今全球信息互聯(lián)規(guī)模不斷擴大，純電子信息的運算與傳輸能力的提升遇到瓶頸，光電信息技術(shù)正在崛起。在傳統(tǒng)的通信傳輸領(lǐng)域，早期通過電纜進行信號傳輸，但電傳輸損耗大、中繼距離短、承載數(shù)據(jù)量小、信號頻率提升受限，而光作為載體兼有容量大、成本低等優(yōu)點，商用傳輸領(lǐng)域已逐步被光通信系統(tǒng)替代。隨著技術(shù)發(fā)展與成熟，光電信息技術(shù)應(yīng)用逐步拓展到醫(yī)療、消費電子和汽車等新興領(lǐng)域，為行業(yè)發(fā)展提供成長空間。

通信模塊產(chǎn)品所需原材料主要是光器件、電路芯片、PCB板以及外殼等。其中，光器件占光模塊成本的73%，電路芯片18%，PCB板5%以及外殼4%。光器件中包括了以激光器芯片為核心的TOSA組件、以探測器芯片為核心的ROSA組件以及濾光片等部分。在流量快速增長，傳輸速率不斷提高的背景下，光芯片同樣需要朝著高速率方向演進。

2020年，美國賓夕法尼亞州立大學(xué)的研究團隊通過將超表面制作硅波導(dǎo)上，實現(xiàn)了具有平面外光束偏轉(zhuǎn)和聚焦功能的片上集成光器件。同年，來自中國清華大學(xué)和美國麻省理工學(xué)院的研究團隊利用超構(gòu)波導(dǎo)平臺，實現(xiàn)了多功能的集成化波導(dǎo)耦合器、波長與偏振解復(fù)用器、片上渦旋光束發(fā)射器等集成光器件設(shè)計。截至2021年，來自北京大學(xué)和清華大學(xué)的研究團隊也分別綜述了微納結(jié)構(gòu)集成光芯片的研究進展。華中科技大學(xué)和浙江大學(xué)的研究學(xué)者也報道了關(guān)于片上可重構(gòu)模式轉(zhuǎn)換器和集成化硅波導(dǎo)通信器件的研究。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2023-2028年中國光電芯片行業(yè)市場全景調(diào)研與發(fā)展前景預(yù)測報告》顯示：

根據(jù)海關(guān)總署的數(shù)據(jù)顯示，我國光電子器件行業(yè)進出口金額呈現(xiàn)穩(wěn)定上升趨勢。中國光電子器件進出口總額為247.6億美元;2020年這一數(shù)字上升至264.6億美元。

根據(jù)海關(guān)總署的數(shù)據(jù)顯示，我國光電子器件行業(yè)進出口金額呈現(xiàn)穩(wěn)定上升趨勢;2019年，中國光電子器件進出口總額為247.6億美元;2020年這一數(shù)字上升至264.6億美元。從貿(mào)易順差角度來看，中國光電子行業(yè)也是出口大于進口，特別是在新冠肺炎疫情的影響下，我國光電子器件行業(yè)2020年貿(mào)易順差較2019年更加有所上升，達到了108億美元。

全球光子集成電路市場規(guī)模為2.7億美元。我國光子集成電路市場規(guī)模達1.9億元。未來幾年，全球光子集成電路將繼續(xù)保持快速的增長態(tài)勢，預(yù)計在2018-2023年間將以25.2%的復(fù)合年增長率持續(xù)增長。

三、光電芯片行業(yè)未來發(fā)展前景展望

高速數(shù)據(jù)處理和傳輸構(gòu)成了現(xiàn)代計算系統(tǒng)的兩大支柱，而光子芯片將信息和傳輸和計算提供一個重要的連接平臺，可以大幅降低信息連接所需的成本、復(fù)雜性和功率損。隨著硅基光電子學(xué)和半導(dǎo)體加工技術(shù)的不斷發(fā)展，光子和電子混合集成的光電子芯片還可以進一步的提升器件性能并降低成本，以滿足不斷增長的高帶寬互連的需要。

美國加州理工學(xué)院和英國南安普頓大學(xué)的工程師合作設(shè)計了一種與光子芯片(利用光傳輸數(shù)據(jù))集成的電子芯片，創(chuàng)造了一種能以超高速傳輸信息同時產(chǎn)生最少熱量的緊密結(jié)合的最終產(chǎn)品。

根據(jù)Omdia數(shù)據(jù)預(yù)測，2019-2025年25G以上速率光模塊所使用的光芯片占比逐漸擴大，整體市場空間將從13.56億美元增長至43.40億美元，年均復(fù)合增長率將達到21.40%。AI需求推動，或加速國內(nèi)廠商高速光芯片市場份額突破。在低速率光芯片領(lǐng)域(25G及以下)，我國目前已呈現(xiàn)高度競爭的格局。現(xiàn)階段中國已有30多家企業(yè)實現(xiàn)10G及以下光通信芯片的規(guī)模性銷售，低速芯片市場基本實現(xiàn)國產(chǎn)替代。

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  2023-2028年中國光電芯片行業(yè)市場全景調(diào)研與發(fā)展前景預(yù)測報告

  本研究咨詢報告由中研普華咨詢公司領(lǐng)銜撰寫，在大量周密的市場調(diào)研基礎(chǔ)上，主要依據(jù)了國家統(tǒng)計局、國家商務(wù)部、國家發(fā)改委、國家經(jīng)濟信息中心、國務(wù)院發(fā)展研究中心、國家海關(guān)總署、全國商業(yè)信息...

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