2024硅光子技术发展现状、技术优势、应用领域及发展潜力分析报告（55页）.pdf

1、2023 年深度行业分析研究报告 目目 录录 1、硅光子技术：后摩尔时代重要技术平台.4 1.1、硅光子技术是微电子/光子集成的理想平台.4 1.2、硅光 PIC 核心构成：光子的产生、路由、调制、处理和探测.9 1.2.1、激光器：负责将电信号转化成光信号.9 1.2.2、调制器：负责将光信号带宽提升.10 1.2.3、光探测器：负责将光信号转化成电信号.11 1.2.4、（解）复用器件：负责将不同波长携带的多路数据合并或分开.12 1.2.5、光波导：负责光信号在硅基材料上传输.12 1.2.6、耦合器：负责与对外连接的光纤对准降低插损.13 1.3、硅光子工艺流程：硅光子产业充分受益于微

2、电子 CMOS 工艺发展.14 1.4、硅光子技术逐步成熟，数据中心应用有望率先规模落地.16 2、AI 高速光通信时代，硅光子优势逐步凸显.20 2.1、1.6T 高速光通信时代提速到来，硅光光模块或迎产业加速期.20 2.1.1、数通市场：1.6T 高速光模块时代加速到来，硅光渗透率有望提升.22 2.1.2、电信市场：相干光模块持续升级，硅光光模块需求有望得到提升.27 2.2、CPO：硅光 CPO或成为未来高速光通信发展方向.31 2.3、OIO：硅光子技术是片间互联的重要解决方案.35 3、硅光子在智能驾驶、光计算等多领域应用潜力大.38 3.1、智能驾驶：硅光固态激光雷达技术路线是

3、未来激光雷达发展的优选方向.38 3.2、光计算：硅光有望成为实现集成光计算系统的主要材料平台.40 3.3、消费电子：硅光子技术高集成度契合消费电子的空间需求.43 4、受益标的梳理.44 图表目录图表目录 图 1：硅光子集成芯片基于硅材料的 CMOS 微电子工艺实现光子器件的集成制备.4 图 2：硅光子技术已逐渐进入产业化阶段.6 图 3：硅光子技术集成度不断提升.7 图 4：硅光集成技术从混合集成向单片集成演进.8 图 5：PIC 包括光的产生、路由、处理、探测、调制.9 图 6：硅光子平台核心器件众多.9 图 7：片上光源仍是硅光芯片的一大技术挑战.10 图 8：硅光调制器常见构型：M

4、ZM、微环调制器、布拉格光栅调制器.11 图 9：Ge-Si 光探测器主要有横向和垂直 PIN结构型.11 图 10：常用硅基（解）复用器件结构多样.12 图 11：光波导在硅基光子集成回路中常用于路由.13 图 12：硅光耦合器通常使用端面耦合以及光栅耦合两种方式.13 图 13：硅光产品整体生产流程包括设计、制造、封装三大过程.14 图 14：硅光子设计环节主要负责硅光产品的电路图与内部结构的规划.14 图 15：硅光子工艺流程开发可基于标准 CMOS 工艺.15 图 16：内部式与开放式 Fab 两种制造模式并行.15 图 17：硅光应用场景不断拓展.17 图 18：硅光市场前景广阔.1

5、7 图 19：硅光应用领域广泛.17 图 20：硅光产业链不断完善.18 图 21：硅光光模块与传统光模块原理架构基本相似.20 图 22：传统光模块采用分立式结构.21 图 23：硅光光模块实现多种光电器件的硅基集成.21 图 24：传统光模块生产关键工序.21 图 25：硅光子技术较 III-V器件更适用于高速场景.22 图 26：以太网光模块市场规模有望不断增长.22 eZ8XcWcWaVaVeUfV7NcM7NsQrRtRsOjMnNoQeRrRmQ6MpOnNMYrNpNNZtQsP图 27：全球数据中心市场规模稳步上涨（亿美元）.23 图 28：2024 年 Q1海外云巨头（亚马逊

6、、谷歌、苹果、微软、Meta）资本开支同比增长（亿美元）.23 图 29：传统三层网络架构向 Spine-Leaf架构转变.24 图 30：DGX GH200 驱动 800G 光模块需求.24 图 31：交换机密度每两年翻一番.24 图 32：光模块功耗随着速率的提升大幅增长.24 图 33：Intel 引领 100G硅光数通光模块大规模商用.25 图 34：Intel 100G PSM4 QSFP28 结构示意图.25 图 35：硅光光模块市场规模有望不断扩大.27 图 36：2022 年数通及电信光模块市场份额.27 图 37：相干光通信基于相干调制和外差检测技术.28 图 38：400G