光芯片產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)分析報(bào)告2024年-2026年

2024年-2026年光芯片產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)分析報(bào)告匯報(bào)人：簡(jiǎn)登妃2024-08-01光芯片定義產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展歷程政治環(huán)境商業(yè)模式政治環(huán)境目錄經(jīng)濟(jì)環(huán)境社會(huì)環(huán)境技術(shù)環(huán)境發(fā)展驅(qū)動(dòng)因素行業(yè)壁壘行業(yè)風(fēng)險(xiǎn)行業(yè)現(xiàn)狀目錄行業(yè)痛點(diǎn)問(wèn)題及解決方案行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)前景機(jī)遇與挑戰(zhàn)競(jìng)爭(zhēng)格局行業(yè)定義01什么是光芯片光芯片是實(shí)現(xiàn)光轉(zhuǎn)電、電轉(zhuǎn)光、分路、衰減、合分波等基礎(chǔ)光通信功能的芯片，是光器件和光模塊的核心。光芯片的原理是基于光子學(xué)原理，即利用光的波動(dòng)性和粒子性來(lái)傳輸和處理信息。光芯片的工作過(guò)程可簡(jiǎn)單分為三個(gè)步驟:光發(fā)射、光傳輸和光檢測(cè)。首先，激光器將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，其次，光波導(dǎo)將光信號(hào)在芯片內(nèi)傳輸；最后，光探測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。光芯片通過(guò)加工封裝為光發(fā)射組件（TOSA）及光接收組件（ROSA），再將光收發(fā)組件、電芯片、結(jié)構(gòu)件等進(jìn)一步加工成光模塊。光芯片的性能直接決定光模塊的傳輸速率。光芯片細(xì)分品類多，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。光芯片主要分為有源光器件芯片和無(wú)源光器件芯片。有源光芯片包括激光器芯片和探測(cè)器芯片，而無(wú)源光芯片則包括PLC和AWG芯片。激光器芯片和探測(cè)器芯片分別用于將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)和將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。激光器芯片可以進(jìn)一步分為邊發(fā)射激光器芯片(EEL)和面發(fā)射激光器芯片(VCSEL)。探測(cè)器芯片使用最廣泛的是PIN光電二極管(PIN-PD)和APD(雪崩光電二極管)。定義產(chǎn)業(yè)鏈02發(fā)展歷程0304政治環(huán)境FROMBAIDUWENKUCHAPTER光芯片目前已廣泛應(yīng)用于通信、工業(yè)、消費(fèi)、照明等領(lǐng)域，下游市場(chǎng)不斷拓展。受益于信息應(yīng)用流量需求的增長(zhǎng)和光通信技術(shù)的升級(jí)，光模塊作為光通信產(chǎn)業(yè)鏈最為重要的器件保持持續(xù)增長(zhǎng)，光芯片作為光模塊核心元件有望持續(xù)受益。國(guó)家及各地方政府相繼出臺(tái)政策扶持中國(guó)光芯片行業(yè)的發(fā)展，例如2024年3月發(fā)布的《關(guān)于印發(fā)河南省加快制造業(yè)“六新”突破實(shí)施方案的通知》中指出:開(kāi)展千公里級(jí)激光雷達(dá)、星間骨干網(wǎng)激光通信等關(guān)鍵部組件研發(fā)。帶動(dòng)光通信行業(yè)的同時(shí)也扶持光芯片行業(yè)的發(fā)展。政治環(huán)境105商業(yè)模式FROMBAIDUWENKUCHAPTER06經(jīng)濟(jì)環(huán)境FROMBAIDUWENKUCHAPTER我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，幾度趕超世界各國(guó)，一躍而上，成為GDP總量?jī)H次于美國(guó)的唯一一個(gè)發(fā)展中國(guó)家。我國(guó)經(jīng)濟(jì)趕超我國(guó)人口基數(shù)大，改革開(kāi)放后人才競(jìng)爭(zhēng)激烈，大學(xué)生就業(yè)情況一直困擾著我國(guó)發(fā)展過(guò)程中。就業(yè)問(wèn)題挑戰(zhàn)促進(jìn)社會(huì)就業(yè)公平問(wèn)題需持續(xù)關(guān)注并及時(shí)解決，個(gè)人需提前做好職業(yè)規(guī)劃與人生規(guī)劃重中之重。公平就業(yè)關(guān)注經(jīng)濟(jì)環(huán)境07社會(huì)環(huán)境FROMBAIDUWENKUCHAPTER總體發(fā)展穩(wěn)中向好我國(guó)總體發(fā)展穩(wěn)中向好，宏觀環(huán)境穩(wěn)定繁榮，對(duì)于青年人來(lái)說(shuō)，也是機(jī)遇無(wú)限的時(shí)代。關(guān)注就業(yè)公平與提前規(guī)劃促進(jìn)社會(huì)就業(yè)公平問(wèn)題需持續(xù)關(guān)注并及時(shí)解決，對(duì)于個(gè)人來(lái)說(shuō)提前做好職業(yè)規(guī)劃、人生規(guī)劃也是人生發(fā)展的重中之重。就業(yè)問(wèn)題與人才競(jìng)爭(zhēng)我國(guó)人口基數(shù)大，就業(yè)問(wèn)題一直是發(fā)展過(guò)程中面臨的挑戰(zhàn)，人才競(jìng)爭(zhēng)激烈，大學(xué)生畢業(yè)后就業(yè)情況、失業(yè)人士困擾國(guó)家發(fā)展。政治體系與法治化進(jìn)程自改革開(kāi)放以來(lái)，政治體系日趨完善，法治化進(jìn)程也逐步趨近完美，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體系也在不斷蓬勃發(fā)展。中國(guó)當(dāng)前的環(huán)境下描述了當(dāng)前技術(shù)發(fā)展的日新月異，包括人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等前沿技術(shù)的涌現(xiàn)。技術(shù)環(huán)境需求增長(zhǎng)、消費(fèi)升級(jí)、技術(shù)創(chuàng)新等是行業(yè)發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)因素，推動(dòng)了行業(yè)的進(jìn)步。發(fā)展驅(qū)動(dòng)因素行業(yè)壁壘包括資金、技術(shù)、人才、品牌、渠道等方面的優(yōu)勢(shì)，提高了新進(jìn)入者的難度。行業(yè)壁壘我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展08技術(shù)環(huán)境FROMBAIDUWENKUCHAPTER技術(shù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)環(huán)境的發(fā)展為行業(yè)帶來(lái)了新的機(jī)遇，是行業(yè)發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力。創(chuàng)新動(dòng)力技術(shù)環(huán)境的不斷創(chuàng)新和進(jìn)步，為行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展提供了有力支持。人才需求技術(shù)環(huán)境的發(fā)展促進(jìn)了人才的需求和流動(dòng)，為行業(yè)的人才隊(duì)伍建設(shè)提供了機(jī)遇。團(tuán)隊(duì)建設(shè)技術(shù)環(huán)境的發(fā)展要求企業(yè)加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)建設(shè)，提高員工的技能和素質(zhì)，以適應(yīng)快速變化的市場(chǎng)需求。合作與交流技術(shù)環(huán)境的發(fā)展促進(jìn)了企業(yè)間的合作與交流，推動(dòng)了行業(yè)的整體發(fā)展。技術(shù)環(huán)境010203040509發(fā)展驅(qū)動(dòng)因素FROMBAIDUWENKUCHAPTER10行業(yè)壁壘FROMBAIDUWENKUCHAPTER行業(yè)壁壘行業(yè)壁壘生產(chǎn)工藝和流程較為復(fù)雜，投入極高同時(shí)回報(bào)偏慢:一枚光芯片的出產(chǎn)需要經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)、流片、技術(shù)驗(yàn)證、定型、量產(chǎn)等數(shù)個(gè)環(huán)節(jié)，在工藝和流程均成熟的情況下，整體需要1-2年的時(shí)間，而進(jìn)入量產(chǎn)階段后還需要工藝經(jīng)驗(yàn)的積累來(lái)解決散熱、封裝和穩(wěn)定性等多重技術(shù)難題，從而有效提升良品率。整體的回報(bào)時(shí)長(zhǎng)被進(jìn)一步拉長(zhǎng)。光刻機(jī)嚴(yán)重依賴進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)化水平明顯不足:在芯片生產(chǎn)中，光刻機(jī)是生產(chǎn)芯片最為核心的設(shè)備，其功能主要為將掩膜版上的芯片電路轉(zhuǎn)移到硅片上：由于光刻機(jī)設(shè)備對(duì)光學(xué)技術(shù)和供應(yīng)鏈要求嚴(yán)苛，形成了極高技術(shù)壁壘，致使其成為高度壟斷行業(yè)。荷蘭ASML是全球唯一一家生產(chǎn)高精度光刻機(jī)的公司，旗下產(chǎn)品覆蓋全部級(jí)別光刻機(jī)設(shè)備，其中高端領(lǐng)域形成絕對(duì)壟斷。除此之外，中低端領(lǐng)域由尼康和佳能兩大龍頭主導(dǎo)，與ASML共同占據(jù)整個(gè)市場(chǎng)份額的90%以上。當(dāng)前美國(guó)禁止所有半導(dǎo)體企業(yè)在未經(jīng)審核的情況下向中國(guó)供應(yīng)半導(dǎo)體設(shè)備和技術(shù)，這進(jìn)一步促進(jìn)了光刻機(jī)領(lǐng)域高生態(tài)壁壘的形成，不利于中國(guó)光芯片的研發(fā)及生產(chǎn)。技術(shù)不成熟，較國(guó)外具有較大差距:主要指InP/GaAs等材料經(jīng)提純、拉晶、切割、拋光、研磨制成單晶體襯底即基板，這是光芯片規(guī)模制造的第一個(gè)重要環(huán)節(jié)。基板制造的技術(shù)關(guān)鍵是提純，當(dāng)前能實(shí)現(xiàn)高純度單晶體襯底批量生產(chǎn)的全球僅有幾家企業(yè)，均為海外企業(yè)。根據(jù)設(shè)計(jì)需求，生產(chǎn)企業(yè)用基板和有機(jī)金屬氣體在MOCVD/MBE設(shè)備里長(zhǎng)晶，制成外延片。外延片是決定光芯片性能的關(guān)鍵一環(huán)，生成條件較為嚴(yán)苛，因此是光芯片行業(yè)技術(shù)壁壘最高環(huán)節(jié)。成熟技術(shù)工藝主要集中于中國(guó)臺(tái)灣以及美日企業(yè)，國(guó)內(nèi)企業(yè)量產(chǎn)能力相對(duì)有限。行業(yè)壁壘主要指InP/GaAs等材料經(jīng)提純、拉晶、切割、拋光、研磨制成單晶體襯底即基板，這是光芯片規(guī)模制造的第一個(gè)重要環(huán)節(jié)?；逯圃斓募夹g(shù)關(guān)鍵是提純，當(dāng)前能實(shí)現(xiàn)高純度單晶體襯底批量生產(chǎn)的全球僅有幾家企業(yè)，均為海外企業(yè)。根據(jù)設(shè)計(jì)需求，生產(chǎn)企業(yè)用基板和有機(jī)金屬氣體在MOCVD/MBE設(shè)備里長(zhǎng)晶，制成外延片。外延片是決定光芯片性能的關(guān)鍵一環(huán)，生成條件較為嚴(yán)苛，因此是光芯片行業(yè)技術(shù)壁壘最高環(huán)節(jié)。成熟技術(shù)工藝主要集中于中國(guó)臺(tái)灣以及美日企業(yè)，國(guó)內(nèi)企業(yè)量產(chǎn)能力相對(duì)有限。在芯片生產(chǎn)中，光刻機(jī)是生產(chǎn)芯片最為核心的設(shè)備，其功能主要為將掩膜版上的芯片電路轉(zhuǎn)移到硅片上：由于光刻機(jī)設(shè)備對(duì)光學(xué)技術(shù)和供應(yīng)鏈要求嚴(yán)苛，形成了極高技術(shù)壁壘，致使其成為高度壟斷行業(yè)。荷蘭ASML是全球唯一一家生產(chǎn)高精度光刻機(jī)的公司，旗下產(chǎn)品覆蓋全部級(jí)別光刻機(jī)設(shè)備，其中高端領(lǐng)域形成絕對(duì)壟斷。除此之外，中低端領(lǐng)域由尼康和佳能兩大龍頭主導(dǎo)，與ASML共同占據(jù)整個(gè)市場(chǎng)份額的90%以上。當(dāng)前美國(guó)禁止所有半導(dǎo)體企業(yè)在未經(jīng)審核的情況下向中國(guó)供應(yīng)半導(dǎo)體設(shè)備和技術(shù)，這進(jìn)一步促進(jìn)了光刻機(jī)領(lǐng)域高生態(tài)壁壘的形成，不利于中國(guó)光芯片的研發(fā)及生產(chǎn)。技術(shù)不成熟，較國(guó)外具有較大差距光刻機(jī)嚴(yán)重依賴進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)化水平明顯不足生產(chǎn)工藝和流程較為復(fù)雜，投入極高同時(shí)回報(bào)偏慢一枚光芯片的出產(chǎn)需要經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)、流片、技術(shù)驗(yàn)證、定型、量產(chǎn)等數(shù)個(gè)環(huán)節(jié)，在工藝和流程均成熟的情況下，整體需要1-2年的時(shí)間，而進(jìn)入量產(chǎn)階段后還需要工藝經(jīng)驗(yàn)的積累來(lái)解決散熱、封裝和穩(wěn)定性等多重技術(shù)難題，從而有效提升良品率。整體的回報(bào)時(shí)長(zhǎng)被進(jìn)一步拉長(zhǎng)。11行業(yè)風(fēng)險(xiǎn)FROMBAIDUWENKUCHAPTER12行業(yè)現(xiàn)狀FROMBAIDUWENKUCHAPTER市場(chǎng)情況描述行業(yè)現(xiàn)狀隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算的發(fā)展，光芯片作為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心內(nèi)部互聯(lián)及連接的核心器件，需求不斷攀升。隨著網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的發(fā)展所需光芯片數(shù)量成倍增加，且向高速率芯片轉(zhuǎn)移。目前中國(guó)光芯片行業(yè)高端光芯片率仍較低國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)僅在5G和10G光芯片領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)核心技術(shù)的掌握。2015年，我國(guó)光芯片市場(chǎng)規(guī)模僅為56億美元，此后受益于互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展帶來(lái)的大量新型基礎(chǔ)設(shè)施需求，光通信市場(chǎng)帶動(dòng)光芯片市場(chǎng)加速發(fā)展，至2023年我國(guó)光芯片市場(chǎng)規(guī)模已上升至174億美元，過(guò)去九年CAGR為116%。未來(lái)幾年5G設(shè)備升級(jí)和相關(guān)應(yīng)用落地將會(huì)持續(xù)進(jìn)行，同時(shí)大量數(shù)據(jù)中心設(shè)備更新和新數(shù)據(jù)中心落地也會(huì)持續(xù)助力光芯片市場(chǎng)規(guī)模的增長(zhǎng)。13行業(yè)痛點(diǎn)FROMBAIDUWENKUCHAPTER技術(shù)門檻高與研發(fā)投入不足光芯片行業(yè)技術(shù)壁壘較高，生產(chǎn)工藝和流程復(fù)雜，特別是外延生長(zhǎng)環(huán)節(jié)是技術(shù)壁壘最高的環(huán)節(jié)。國(guó)內(nèi)企業(yè)在高端光芯片領(lǐng)域與國(guó)際領(lǐng)先水平存在一定差距，且研發(fā)投入相對(duì)不足，導(dǎo)致在核心技術(shù)上難以突破。對(duì)外依賴度高盡管中國(guó)在低速光芯片領(lǐng)域取得了一定進(jìn)展，但在高速光芯片領(lǐng)域，特別是25G及以上速率的光芯片嚴(yán)重依賴進(jìn)口。國(guó)內(nèi)能夠量產(chǎn)的高速率激光器芯片的廠商較少，許多關(guān)鍵技術(shù)和高端產(chǎn)品仍需向國(guó)際外延廠進(jìn)行采購(gòu)，這限制了國(guó)內(nèi)光芯片行業(yè)的自主可控能力。產(chǎn)業(yè)集中度不高與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壓力大中國(guó)光芯片產(chǎn)業(yè)集中度相對(duì)較低，存在眾多中小企業(yè)，這些企業(yè)普遍規(guī)模較小，自主研發(fā)能力較弱，產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重。同時(shí)，國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)也非常激烈，國(guó)外寡頭企業(yè)占據(jù)先發(fā)優(yōu)勢(shì)并把控產(chǎn)業(yè)鏈高端，擠壓國(guó)內(nèi)廠商市場(chǎng)空間。030201行業(yè)痛點(diǎn)14問(wèn)題及解決方案FROMBAIDUWENKUCHAPTER15行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)前景FROMBAIDUWENKUCHAPTER發(fā)展趨勢(shì)前景隨著傳統(tǒng)乘用車的電動(dòng)化、智能化發(fā)展，高級(jí)別的輔助駕駛技術(shù)逐步普及，核心傳感器件激光雷達(dá)的應(yīng)用規(guī)模將會(huì)增大。基于砷化鎵（GaAs）和磷化銦（InP）的光芯片作為激光雷達(dá)的核心部件，其未來(lái)的市場(chǎng)需求將會(huì)不斷增加。下一代數(shù)據(jù)中心應(yīng)用400G/800G傳輸速率方案，傳統(tǒng)DFB激光器芯片短期內(nèi)無(wú)法同時(shí)滿足高帶寬性能、高良率的要求，需考慮采用EML激光器芯片以實(shí)現(xiàn)單波長(zhǎng)100G的高速傳輸特性。在硅光方案中，激光器芯片作為外置光源，而硅基芯片承擔(dān)了速率調(diào)制功能。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要將激光器芯片發(fā)射的光源耦合至硅基材料中。硅基材料憑借其高度集成的制程優(yōu)勢(shì)，能夠整合調(diào)制器和無(wú)源光路，實(shí)現(xiàn)調(diào)制功能與光路傳導(dǎo)功能的集成。在400G光模塊中，利用硅光技術(shù)將大功率激光器芯片的光源分為4路光路，每一路通過(guò)硅基調(diào)制器與無(wú)源光路波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)100G的調(diào)制速率，從而實(shí)現(xiàn)整體的400G傳輸速率。這要求激光器芯片具備大功率、高耦合效率、寬工作溫度等性能指標(biāo)。行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)前景16機(jī)遇與挑戰(zhàn)FROMBAIDUWENKUCHAPTER17競(jìng)爭(zhēng)格局FROMBAIDUWENKUCHAPTER競(jìng)爭(zhēng)格局隨著光通信市場(chǎng)需求的持續(xù)擴(kuò)大，再加上光通信領(lǐng)域中的器件、芯片、模塊等技術(shù)壁壘高、生產(chǎn)工藝復(fù)雜的特征，產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)的互聯(lián)互通程度逐步加深，龍頭企業(yè)垂直整合進(jìn)程不斷加快，產(chǎn)業(yè)鏈的交互融合也使得光芯片市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局與光器件和光模塊市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局基本保持一致。國(guó)產(chǎn)光芯片行業(yè)同時(shí)面臨低端產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)激烈，高端產(chǎn)品突破困難的挑戰(zhàn)。光芯片行業(yè)具有較高的準(zhǔn)入門檻。特別是采用IDM模式的企業(yè)，光芯片產(chǎn)品設(shè)計(jì)、良率的提升需要較長(zhǎng)周期。光芯片導(dǎo)入下游光器件和模塊，需要經(jīng)過(guò)性能測(cè)試、可靠性測(cè)試等過(guò)程。目前行業(yè)中主要企業(yè)為陜西源杰半導(dǎo)體科技股份有限公司、蘇州長(zhǎng)光華芯光電技術(shù)股份有限公司、武漢光迅科技股份有限公司、武漢敏芯半導(dǎo)體股份有限公司