光電芯片行業(yè)現(xiàn)狀及市場(chǎng)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(cè)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(cè)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(duì)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(xì)，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(huì)造成金屬導(dǎo)線間的電容增大，引起導(dǎo)線之間的串?dāng)_加大，進(jìn)而影響芯片的高頻性能 。

電子集成芯片采用電流信號(hào)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(shí)間延遲、以及更強(qiáng)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(rèn)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(chǎng)現(xiàn)狀調(diào)研

如今全球信息互聯(lián)規(guī)模不斷擴(kuò)大，純電子信息的運(yùn)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(jìn)行信號(hào)傳輸，但電傳輸損耗大、中繼距離短、承載數(shù)據(jù)量小、信號(hào)頻率提升受限，而光作為載體兼有容量大、成本低等優(yōu)點(diǎn)，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(fèi)電子和汽車等新興領(lǐng)域，為行業(yè)發(fā)展提供成長(zhǎng)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(cè)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(zhǎng)，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(jìn)。

2020年，美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)通過將超表面制作硅波導(dǎo)上，實(shí)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(guó)清華大學(xué)和美國(guó)麻省理工學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)利用超構(gòu)波導(dǎo)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了多功能的集成化波導(dǎo)耦合器、波長(zhǎng)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(jì)。截至2021年，來自北京大學(xué)和清華大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)也分別綜述了微納結(jié)構(gòu)集成光芯片的研究進(jìn)展。華中科技大學(xué)和浙江大學(xué)的研究學(xué)者也報(bào)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(guó)光電芯片行業(yè)市場(chǎng)全景調(diào)研與發(fā)展前景預(yù)測(cè)報(bào)告》顯示：

根據(jù)海關(guān)總署的數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)光電子器件行業(yè)進(jìn)出口金額呈現(xiàn)穩(wěn)定上升趨勢(shì)。中國(guó)光電子器件進(jìn)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(guó)光電子器件行業(yè)進(jìn)出口金額呈現(xiàn)穩(wěn)定上升趨勢(shì);2019年，中國(guó)光電子器件進(jìn)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(guó)光電子行業(yè)也是出口大于進(jìn)口，特別是在新冠肺炎疫情的影響下，我國(guó)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(dá)到了108億美元。

全球光子集成電路市場(chǎng)規(guī)模為2.7億美元。我國(guó)光子集成電路市場(chǎng)規(guī)模達(dá)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(zhǎng)態(tài)勢(shì)，預(yù)計(jì)在2018-2023年間將以25.2%的復(fù)合年增長(zhǎng)率持續(xù)增長(zhǎng)。

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(jì)算系統(tǒng)的兩大支柱，而光子芯片將信息和傳輸和計(jì)算提供一個(gè)重要的連接平臺(tái)，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(jìn)一步的提升器件性能并降低成本，以滿足不斷增長(zhǎng)的高帶寬互連的需要。

美國(guó)加州理工學(xué)院和英國(guó)南安普頓大學(xué)的工程師合作設(shè)計(jì)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(shí)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(cè)，2019-2025年25G以上速率光模塊所使用的光芯片占比逐漸擴(kuò)大，整體市場(chǎng)空間將從13.56億美元增長(zhǎng)至43.40億美元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到21.40%。AI需求推動(dòng)，或加速國(guó)內(nèi)廠商高速光芯片市場(chǎng)份額突破。在低速率光芯片領(lǐng)域(25G及以下)，我國(guó)目前已呈現(xiàn)高度競(jìng)爭(zhēng)的格局?，F(xiàn)階段中國(guó)已有30多家企業(yè)實(shí)現(xiàn)10G及以下光通信芯片的規(guī)模性銷售，低速芯片市場(chǎng)基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代。

中研普華利用多種獨(dú)創(chuàng)的信息處理技術(shù)，對(duì)市場(chǎng)海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、整理、加工、分析、傳遞，為客戶提供一攬子信息解決方案和咨詢服務(wù)，最大限度地降低客戶投資風(fēng)險(xiǎn)與經(jīng)營(yíng)成本，把握投資機(jī)遇，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。想要了解更多最新的專業(yè)分析請(qǐng)點(diǎn)擊中研普華產(chǎn)業(yè)研究院的《2023-2028年中國(guó)光電芯片行業(yè)市場(chǎng)全景調(diào)研與發(fā)展前景預(yù)測(cè)報(bào)告》。

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  本研究咨詢報(bào)告由中研普華咨詢公司領(lǐng)銜撰寫，在大量周密的市場(chǎng)調(diào)研基礎(chǔ)上，主要依據(jù)了國(guó)家統(tǒng)計(jì)局、國(guó)家商務(wù)部、國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家經(jīng)濟(jì)信息中心、國(guó)務(wù)院發(fā)展研究中心、國(guó)家海關(guān)總署、全國(guó)商業(yè)信息...

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