2023光芯片国产替代空间、应用领域及国内重点公司梳理报告.pdf

1、2 0 2 3 年深度行业分析研究报告目 录 1 光芯片AI浪潮下算力基座 2 国产替代空间广阔，下游应用多点开花 1.1 光芯片基本概念 1.2 光芯片技术原理 1.3 光芯片原材料 1.4 光芯片生产流程 1.5 未来技术方向 3 复盘海外龙头成长路径 4 国内重点公司梳理 2 5 1.1 光芯片基本概念 光芯片系实现光电信号转换的基础元件，其性能直接决定了光通信系统的传输效率。光通信是以光信号为信息载体，以光纤作为传输介质，通过电光转换，以光信号进行传输信息的系统。光通信系统传输信号过程中，发射端通过激光器芯片进行电光转换，将电信号转换为光信号，经过光纤传输至接收端，接收端通过探测器芯片

2、进行光电转换，将光信号转换为电信号。光纤接入、4G/5G移动通信网络和数据中心等网络系统里，光芯片都是决定信息传输速度和网络可靠性的关键。从光通信产业链来看，光芯片处于光通信的上游，光芯片可以与电芯片、PCB、结构件、套管进一步组装加工成光电子器件，再集成到光通信设备的收发模块实现广泛应用，光通信下游的主要应用领域为电信运营商以及云计算数据厂商等。光通信产业链 光通信运行原理 光电子器件示意图 信息来源：源杰科技招股说明书，西南证券整理 3 信息来源：源杰科技招股说明书，西南证券整理 光芯片按功能分类：分为激光器芯片和探测器芯片，其中激光器芯片主要用于发射信号，将电信号转化为光信号，探测器芯片

3、主要用于接收信号，将光信号转化为电信号。激光器芯片，按出光结构可进一步分为面发射芯片和边发射芯片，面发射芯片包括 VCSEL 芯片，边发射芯片包括FP、DFB 和 EML 芯片；探测器芯片，主要有PIN和APD两类。类型 产品类别 工作波长 产品特性 应用场景 类型 产品类别 工作波长 产品特性 应用场景 传输速率传输速率 传输距离传输距离 材料 材料 激光器激光器 芯片 VCSEL（面发射）800-900nm线宽窄，功耗低，调制速率高，耦合效率高，传输距离短，线性度差 500米以内 短距离传输 155M-25G 500m GaAs FP（边发射）1310-1550nm 调制速率高，成本低，耦

4、合效率低，线性度差 中低速无线接入短距离 155M-10G 20km InP DFB（边发射）1270-1610nm 谱线窄，调制速率高，波长稳定，耦合效率低 中长距离传输 2.5M-40G 40km EML（边发射）1270-1610nm 调制频率高，稳定性好，传输距离长，成本高 长距离传输 大于10G 大于40km 探测器 芯片 PIN 830-860/1100-1600nm 噪声小，工作电压低，成本低，灵敏度低 中长距离传输 155M-10G 小于40km Si/Ge/InP APD 1270-1610nm 灵敏度高，成本高 长距离单模光纤 1.25G-10G 长距离 1.1 光芯片基本

5、概念 4 1.2 光芯片技术原理 激光器芯片：电转光。原理是以电激励源方式，以半导体材料为增益介质，将注入电流的电能激发，通过光学谐振放大选模，从而输出激光，实现电光转换。增益介质与衬底主要为掺杂III-V族化合物的半导体材料，如 GaAs（砷化镓）、InP（磷化铟）、Si（硅基）等。按照谐振腔制造工艺差异，激光器光芯片可分为边发射激光器芯片（EEL）与面发射激光器芯片（VCSEL）两类。EEL在芯片两侧镀光学膜形成谐振腔，光子经谐振腔选模放大后，将沿平行于衬底表面的方向形成激光；VCSEL在芯片上下两面镀光学膜形成谐振腔，由于谐振腔与衬底垂直，光子经选模放大后将垂直于芯片表面形成激光。EEL

6、又细分为FP、DFB和EML。FP、DFB为独立器件，通过控制电流的有无来调制信息输出激光，被称为直接调制激光器芯片(DML)。FP激光器诞生较早，主要用于低速率短距离传输；DFB在FP激光器的基础上采用光栅滤光器件实现单纵模输出，主要用于高速中长距离传输。DML通过调制注入电流来实现信号调制，注入电流的大小会改变激光器有源区的折射率，造成波长漂移从而产生色散，限制了传输距离；同时DML带宽有限，调制电流大时激光器容易饱和，难以实现较高的消光比。EML缓解了色散问题，由EAM电吸收调制器与DFB激光器集成，信号传输质量高，易实现高速率长距离的传输。EEL细分技术 EEL&VCSEL技术区别 E