2018年光芯片行业深度分析报告
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突破光电芯片,中国光通信才能既大又强作者:高超来源:《通信产业报》2018年第24期中国是全球最重要的光通信大国,在光纤光缆领域拥有举足轻重的地位,然而在光器件领域,特别是光通信芯片领域,中国产业还有很大的进步空间。
光电芯片是短板在光通信产业里,中国是最重要的光纤光缆生产大国和消费大国。
国内科研机构智研科研的研究报告显示,2018年中国光纤预制棒产量将达到9500吨,全年光纤光缆需求量将达到3.5亿芯公里,产销量均占全球的一半以上。
而且在光纤预制棒、超低衰减大有效面积光纤、海缆等方面,中国均有长足的进步,技术实力、产品质量接近,甚至优于国外厂商。
然而在亮丽成绩的背后,中国光通信产业仍有不足,比如高端光电芯片。
在光通信传输过程中,发射端将电信号转换成光信号,然后调制到激光器发出激光束,通过光纤传递,在接收端接收到光信号后再将其转化为电信号,经调制解调后变为信息,而光电芯片所起到的作用就是实现电信号和光信号之间的相互转换,是光电技术产品的核心,处于光通信领域的金字塔尖。
目前国内能够生产光电芯片的企业并不多,约30余家,其中大多数能够大批量生产低端芯片。
仅有光迅科技、海信、华为、烽火等少数厂商可以生产中高端芯片,但总体供货有限,市场占比不足1%,高端芯片严重依赖于博通、三菱等美日公司。
中国电信科技委主任韦乐平表示,在路由器、基站、传输系统、接入网等光网络核心建设成本中,光器件成本占比高达60%-80%,而光器件成本高企的核心原因在于高端芯片还不能完全国产化,需要依赖进口,因此高端光电芯片应该成为中国光通信产业需要攻克的关键点。
问题出在哪中国光电芯片产业相对落后,既与内部研发实力,也与外部环境有关。
在内部研发方面,光电芯片是一种高度集成的元器件,其所集成的元件包括激光器、调制器、耦合器、分束器、波分复用器、探测器等。
目前业内有两大类芯片封装解决方案,一类是III-V族,一类是硅光。
其中前者技术相对较成熟,有成熟的单片集成解决方案,后者的激光器集成和封装方案还在完善。
芯片行业深度分析报告1. 引言芯片行业是现代科技的基石之一,它对于各个领域的发展起着至关重要的作用。
本文将从多个方面对芯片行业进行深度分析,包括市场规模、竞争格局、技术趋势等。
2. 市场规模芯片行业市场规模庞大,涵盖了电子产品、汽车、通信设备等各个领域。
根据市场研究机构的数据显示,全球芯片市场规模在最近几年呈现稳步增长的趋势。
这主要得益于电子产品的普及以及技术进步的推动。
3. 竞争格局芯片行业竞争激烈,主要来自于全球范围内的各大芯片制造商。
目前,美国、亚洲和欧洲是全球芯片市场的主要竞争者。
其中,美国在高端芯片领域具有较强的实力,亚洲则在中低端芯片市场占据主导地位。
4. 技术趋势芯片行业的技术发展一直在不断推进。
当前,人工智能、物联网和5G等新兴技术对芯片行业提出了更高的要求。
为了满足这些需求,芯片制造商不断研发新的技术,如先进制程、集成度提升和功耗降低等。
5. 政策影响政策对芯片行业的发展起到重要的引导作用。
各国政府纷纷出台支持芯片产业发展的政策,包括资金支持、税收优惠和人才培养等。
这些政策促进了芯片产业的健康发展,提高了国家的技术实力和竞争力。
6. 未来展望随着科技的不断进步和应用的拓展,芯片行业的前景十分广阔。
未来,芯片行业将会迎来更多的机遇和挑战。
在人工智能、物联网和5G等领域的快速发展下,芯片制造商需要加大技术研发力度,不断提高产品的性能和功能。
7. 结论综上所述,芯片行业作为现代科技的基础,其发展前景十分广阔。
市场规模庞大,竞争激烈,技术趋势不断推进,政策的支持和推动也为芯片行业的发展提供了保障。
未来,芯片行业将会继续保持稳定增长,并为各个领域的科技创新和进步做出更大的贡献。
以上是对芯片行业的深度分析报告,从市场规模、竞争格局、技术趋势等多个方面进行了探讨。
这些分析可以帮助人们更好地了解芯片行业的现状和未来发展趋势,为相关行业的决策提供参考。
中国封装基板行业市场现状分析:2018 年封装基板市场规模近76亿美元集成电路产业链大致可以分为三个环节:芯片设计、晶圆制造和封装测试。
封装基板属于封装材料,是集成电路产业链封测环节的关键载体,不仅为芯片提供支撑、散热和保护作用,同时为芯片与 PCB 之间提供电子连接,甚至可埋入无源、有源器件以实现一定系统功能。
封装材料中封装基板占比 46%左右,是集成电路产业链中的关键配套材料。
集成电路产业链数据来源:公开资料整理封装材料中 IC 载板占比 46%数据来源:公开资料整理 IC 载板具有高密度、高精度、高性能、小型化以及轻薄化的特点。
IC 载板是在 HDI 板的基础上发展而来,是适应电子封装技术快速发展的技术创新,具有高密度、高精度、高性能、小型化以及轻薄化等特点。
例如移动产品处理器的芯片封装基板,其线宽/线距为20μm/20μm,未来 3 年内还将降至15μm/15μm,10μm/10μm。
封装基板示意图数据来源:公开资料整理按照封装工艺的不同,封装基板可分为引线键合封装基板和倒装封装基板。
其中,引线键合(WB)使用细金属线,利用热、压力、超声波能量为使金属引线与芯片焊盘、基板焊盘紧密焊合,实现芯片与基板间的电气互连和芯片间的信息互通,大量应用于射频模块、存储芯片、微机电系统器件封装;倒装(FC)封装与引线键合不同,其采用焊球连接芯片与基板,即在芯片的焊盘上形成焊球,然后将芯片翻转贴到对应的基板上,利用加热熔融的焊球实现芯片与基板焊盘结合,该封装工艺已广泛应用于 CPU、GPU 及 Chipset 等产品封装。
此外,按照应用领域的不同,封装基板又可分为存储芯片封装基板、微机电系统封装基板、射频模块封装基板、处理器芯片封装基板和高速通信封装基板等,主要应用于移动智能终端、服务/存储等。
我国集成电路产业具有很大的进口替代空间。
集成电路产业是信息技术产业的核心,在《国家集成电路产业发展推进纲要》和集成电路产业投资基金的“政策+资金”双重驱动下,近年来我国集成电路产业销售额增速远高于全球集成电路产业。
2018年Mini led行业分析报告2018年9月目录一、Mini LED优势显著,有望快速起量 (4)1、Mini LED多性能优异 (4)2、生产技术已获突破 (6)3、Mini LED背光和显示屏花开并蒂 (9)二、产业链齐心推动Mini LED快速量产化 (12)三、优势厂商有望快速切入Micro LED (15)1、LED芯片大厂布局Micro LED,主要聚焦外延片生产 (16)2、核心技术公司受关注,战略合作势在必行 (18)3、台湾厂商是驱动IC的主导力量 (20)4、国际大厂商积极布局下游领域 (21)四、相关企业 (25)五、主要风险 (25)1、Mini LED渗透率不达预期的风险 (25)2、新技术竞争的风险 (26)Mini LED优势显著,有望快速起量:Mini LED是小间距LED和Micro LED的过渡方案,承接了小间距LED高效率、高可靠性、高亮度和反应时间快的特性,但技术难度低于Micro LED,更容易量产。
与OLED相比,Mini LED在良率、成本、节能效果和显示性能等方面也具备优势。
目前,Mini LED的两种关键封装技术COB和“四合一”均已相继突破,将有力推动Mini LED在液晶背光源和显示屏领域的快速起量。
根据第三方数据,2018年全球Mini LED市场规模为8000万美元,2023年将达到10亿美元,2018-2023年复合增长率超过50%。
产业链齐心推动Mini LED快速量产化:当前大陆和台湾LED芯片、封装、面板和下游应用厂商广泛进行跨领域上下游联动,产业链已初具规模。
上游企业中华灿已经于今年第一季度进入量产,三安已进入三星供应链,晶电、隆达和乾照均计划在今年四季度小规模出货。
中游封装厂商在今年迎来了生产上的集中爆发,亿光、国星、宏齐和瑞丰已经完成验收开始小批量出货。
下游应用广阔,华为、OPPO和小米采用Mini LED手机面板;中小尺寸方面,群创和JDI致力于产品车用曲面屏幕市场,友达、深天马和京东方瞄准电竞笔记本、手机和其他高端显示设备;大尺寸显示屏方面,奥拓封装技术取得突破,洲明、利亚德已经进入小批量试产阶段。
2018年LED行业市场调研分析报告目录第一节上游供给侧改革完成,行业景气度持续 (5)一、从MOCVD机台补贴说开去 (5)二、判断景气度的关键:毛利率 (8)第二节新格局形成,行业告别草莽时代 (10)一、行业集中度由上至下蔓延 (10)二、产能向大陆转移,产品从国内走向国外 (13)第三节新需求应接不暇,带动行业继续成长 (16)一、照明:替换需求接近尾声,新型需求接力 (16)二、照明: 灯丝灯复古造型引发新潮流 (21)三、显示:小间距替换大屏幕,市场空间广阔 (23)四、显示:MicroLED崭露头角,争夺下一代主流显示技术 (26)第四节重点公司分析 (28)图表目录图表1:机型为K465I的MOCVD设备 (5)图表2:MOCVD是LED芯片生产前道工序的关键 (5)图表3:三安光电历年收到政府补助情况 (6)图表4:营业收入按照商品种类划分 (6)图表5:不同商品种类对应的毛利率水平 (7)图表6:历年MOCVD开机率与产能利用率 (7)图表7:各大LED芯片厂毛利率变化 (9)图表8:各大LED封装厂毛利率变化 (9)图表9:各大LED照明厂毛利率变化 (9)图表10:各大LED显示屏厂毛利率变化 (10)图表11:国内LED芯片前十大厂商市占率 (10)图表12:2016年国内芯片市场份额情况 (11)图表13:2016年以来各大封装厂商纷纷扩产 (11)图表14:芯片行业集中度提升传递至封装环节 (12)图表15:LED封装产业的两次转移 (13)图表16:LED封装产值地区占比 (13)图表17:全球主要LED封装厂2016与2015营收比较(单位:百万美元) (14)图表18:中国LED显示屏月度出口规模. (14)图表19:2016年中国LED照明应用领域分布 (15)图表20:LED照明市场渗透率 (15)图表21:中国LED通用照明应用产值(亿元) (17)图表22:全球禁用白炽灯时间表 (17)图表23:整体车灯布局图 (17)图表24:车内外LED产值 (18)图表25:植物照明应用广泛 (18)图表26:智能LED照明网络. (18)图表27:智能照明和互联照明控制市场规模 (19)图表28:典型灯丝灯 (20)图表29:灯丝灯灯丝制作工序 (21)图表30:灯丝灯四大优点. (21)图表31:LED灯丝灯全球需求预计 (21)图表32:我国LED灯丝灯出口总额 (22)图表33:洲明科技P1.6小间距屏. (23)图表34:小间距显示屏产值(单位:亿元) (23)图表35:点间距和灯珠使用数量的关系 (23)图表36:小间距显示屏产值(单位:亿元) (25)图表37:点间距和灯珠使用数量的关系 (26)表格目录表格1:历年MOCVD装机量梳理折算54片机 (8)表格2:各大LED企业植物照明实例 (20)表格3:大屏幕显示主流技术对比 (24)表格4:LCD、OLED与MicroLED比较 (27)表格5:各大厂商MicroLED进展 (27)第一节上游供给侧改革完成,行业景气度持续一、从MOCVD机台补贴说开去MOCVD是Metel-Organic Chemical Vapor Deposition的简称,即金属有机物化学气相淀积,它是外延生长的一项技术,利用特制的设备,以金属有机物源(MO源)作原料,用氢气或氮气作为载气,通入液体中携带出蒸汽,与Ⅴ族的氢化物混合,再通入反应室,在加热的衬底表面发生反应,外延生长化合物晶体薄膜。
芯片龙头企业深度分析报告一、引言芯片是现代科技领域的核心组成部分,是计算机、电子设备等各种高科技产品的关键元件。
近年来,随着互联网、人工智能、物联网等行业的迅速发展,对芯片的需求不断增加,促使了芯片行业的快速崛起。
在众多芯片企业中,一些龙头企业具备技术实力、综合实力和市场影响力,成为行业领头羊。
本文将深入分析芯片龙头企业的技术实力、市场地位和未来发展前景,以期了解芯片行业的现状和趋势。
二、企业概况芯片龙头企业通常具有较长的历史积淀和丰富的技术研发经验。
这些企业在芯片设计、生产制造、市场拓展等方面拥有强大的实力。
以下是几个代表性的芯片龙头企业:1. 英特尔(Intel)英特尔是全球最大的半导体芯片制造商之一,成立于1968年,总部位于美国加利福尼亚州。
该公司以研发和生产中央处理器(CPU)闻名,广泛应用于个人电脑、服务器、智能手机等领域。
英特尔一直致力于技术创新和研发投入,拥有自主研发的工艺技术和知识产权,并与全球各大厂商建立了紧密的合作关系。
目前,英特尔在全球市场份额居领先地位。
2. 台积电(TSMC)台积电是一家总部位于台湾的半导体制造公司,成立于1987年。
该公司专注于芯片代工业务,为全球各大芯片设计厂商提供代工制造服务。
台积电凭借先进的制程技术和高质量的生产能力,成为全球最大的芯片代工厂商之一。
同时,台积电也积极投入到芯片技术研发中,拥有多项自主知识产权和专利技术。
3. 三星电子(Samsung)三星电子是韩国最大的电子产品制造商之一,也是全球最大的存储芯片(DRAM、NAND Flash)制造商。
三星电子成立于1938年,经过多年的发展壮大,已经在全球建立了庞大的生产和销售网络。
三星电子不仅在存储芯片领域占据主导地位,还在处理器、传感器等多个芯片领域具备竞争力。
三、技术实力作为芯片龙头企业,技术实力是保持市场优势的核心因素之一。
1. 技术研发投入英特尔、台积电和三星电子等芯片龙头企业都具备庞大的研发团队和先进的研发设施。
做强中国高端光芯片打破技术封锁与垄断——国产高端光芯片的追梦之路作者:暂无来源:《科学中国人》 2018年第16期关键技术的核心创新能力体现着一个国家的实力,能将一个国家的科技发展命脉牢牢地掌握在手里,从而可以打破国外的技术封锁与垄断,消除国外对中国企业的不公平制裁,保障国家经济的健康发展……2018年4月,“中兴事件”充分印证了这一点。
中国政府和领导人已经充分认识到国内当前的严峻形势,正在全国范围内大力提倡科技创新,尤其是关键核心技术的自主创新。
在当今举足轻重的通信领域,令国人尴尬的是,终端产品销遍全球,核心的芯片设计与制作水平却和欧美差距巨大,高端芯片的自给率为零,尤其是国产高端光芯片的商用率为零。
一直以来,中国半导体行业都处于极度落后水平,目前距世界先进水平至少落后了30年。
尽管上世纪七八十年代,单个产品曾经在实验室取得突破性进展,但由于当时不具备市场化条件,在供应链全球化和国内市场需求迅速增长后,国内大量进口国外芯片,从而重创了国内相关领域的投入与自主发展。
尤其是,2013年起,中国芯片进口额已经超过石油进口额,导致了目前的绝大多数芯片严重依赖进口的危险局面。
这直接影响到国家的战略安全和经济的健康发展。
踏征途,行艰涩路1962年7月,章雅平出生于一个高级知识分子家庭,父母均是浙江人。
建国初期,父亲从南京工学院(现东南大学)毕业后带着满腔热血和建设新中国的豪情,与师范学院毕业的母亲一起,奔赴祖国建设第一线。
在山东淄博,他们融入了建国后第一代科技工作者在中国第一个氧化铝厂的艰难创业生活。
童年和少年均处于“文化大革命”时期,章雅平经常遇到学校停课,尽管父母会尽力抽出时间在家中对她进行适当的知识教育和辅导,但由于时间和精力有限,她还是缺少了系统性的知识学习。
因此,章雅平的童年和少年时代是在对知识的极度渴求中度过的。
1976年,“文化大革命”结束,百废待举的中国迎来了曙光。
此时,14岁的章雅平刚好在初中阶段,正赶上全国上下“奋发学习,把损失的时间补回来”的文化学习高峰期。
2018年光芯片行业深度分析报告目录简介:光芯片是什么? (6)光器件的核心元件,主要用于光电信号转换 (6)核心光芯片主要包括DFB、EML、VCSEL三种类型 (7)产业链:垂直一体化为主,分工初现 (10)光芯片技术壁垒高,占据产业链制高点 (10)光芯片成本占比大,提升趋势明显 (12)产业链:垂直一体化为主,分工初现 (12)规模:为什么市场规模加速增长且“一望无际”? (15)光芯片市场规模有望持续高增长 (15)电信市场:近期保持稳定,有望迎5G高增长机遇 (15)传输网扩容正当时,DFB/EML芯片需求稳步增长 (16)接入网向10G PON升级,DFB芯片需求有望提升 (17)无线基站近两年需求放缓,5G时代芯片需求有望大幅回暖 (17)数据中心市场规模有望快速增长 (18)数据中心内部市场的发展有望提升VCSEL/DFB芯片的需求 (18)数据中心互联(DCI网络)市场规模发展将带来DFB / EML芯片需求 (20)消费电子市场规模有望极大拓展 (20)VCSEL成为3D感应核心组件 (20)苹果手机:2020年VCSEL芯片需求或达3.74亿个 (22)安卓手机:2020年VCSEL芯片需求或达11.54亿个 (22)看好光通信芯片厂商的竞争优势 (24)硅光时代将至,芯片重要性进一步凸显 (25)硅光时代临近,芯片集成度有望大幅提升 (25)硅光技术持续发展,技术上不断取得突破 (26)硅光市场逐步形成,产业链逐渐清晰 (29)格局:国产替代进程加速 (32)高端光芯片国产化率低,成“阿喀琉斯之踵” (32)制约芯片速率提升难点:激光器开启与关闭的频率 (33)国内芯片市场份额低,有望迎接国产化替代机遇 (34)光芯片种类多升级快,市场处于充分竞争状态 (34)VCSEL芯片:安卓需求优势,国内有望打造3D感应供应链 (35)DFB/EML芯片:国外厂商主导,国内厂商开始蓄力 (35)政策加码,光芯片国产化上升为国家战略 (36)中美贸易摩擦+中兴禁售事件,光芯片国产替代进程有望进一步提速 (36)投资建议 (38)光迅科技:全球第五龙头,内生发展+外延并购获取“核芯”技术 (38)中际旭创:全球光模块龙头,或垂直一体化布局 (40)图表目录图1:光芯片的材料与种类 (6)图2:光芯片的发光原理(激光的受激辐射) (6)图3:光模块主要用于光电信号转换 (7)图4:光电信号转换示意图 (7)图5:光模块电路示意图 (7)图6:光器件与光模块构造示意图 (7)图7:激光器主要有两种分类方式 (8)图8:根据发光类型,主要可分为面发射与边发射激光器 (8)图9:DFB、EML与VCSEL激光器示意图 (8)图10:光芯片处光器件产业链上游核心环节 (10)图11:光芯片产业链环节多 (10)图12:MOCVD磊晶生产流程 (11)图13:MBE磊晶生产流程 (11)图14:光芯片在光器件中的成本占比(%)较高 (12)图15:中际旭创光芯片及组件成本占比在50%左右 (12)图16:垂直一体化(IDM)厂商 (12)图17:第三方代工厂商 (12)图18:全球GaAs晶圆代工市占率(%) (13)图19:VCSEL产业链 (13)图20:国内光芯片市场规模有望加速拓展(计入3D感应VCSEL芯片) (15)图21:2017年底光芯片三大细分市场及其份额占比(%) (15)图22:电信市场细分行业的增长逻辑 (16)图23:全球数据中心市场规模(亿美元) (18)图24:中国数据中心市场规模(亿元) (18)图25:传统数据中心网络架构 (19)图26:叶脊式网络架构示意图 (19)图27:全球DCI网络的光芯片市场规模 (20)图28:iPhone X手机配备3D感应摄像头 (21)图29:iPhone X的面部识别技术示意图 (21)图30:TX发射端示意图(结构光方案) (21)图31:结构光方案流程图 (21)图32:苹果手机、安卓手机出货量预测 (22)图33:VCSEL市场规模计算模型假设 (22)图34:小米8探索版采用编码结构光技术 (23)图35:vivo推出基于ToF的3D超感应技术 (23)图36:VCSEL芯片在消费电子市场规模快速增长 (24)图37:VCSEL芯片切入各类消费电子产品 (24)图38:传统铜电路面临传输瓶颈 (25)图39:硅光时代芯片集成度大幅提升 (25)图40:硅光集成技术发展趋势示意图 (26)图41:DSV-BCB紫外胶实现混合集成 (27)图42:低温氧分子等离子技术实现混合集成 (27)图43:单模光纤同硅波导耦合示意图 (29)图44:硅光子的市场规模(亿美元)快速增长 (29)图45:硅光集成光模块收入占比(%)逐渐提升 (29)图46:数通光模块速率(Gbps)及规模化商用时间 (30)图47:英特尔硅光集成示意图 (30)图48:2013年硅光子的市场份额占比(%) (30)图49:2015年硅光子的市场份额占比(%) (30)图50:硅光子技术的产业链正逐步形成 (31)图51:芯片分类示意图 (32)图52:中国光器件在全球市场份额占比约25% (33)图53:2017年光模块与光芯片国产化率预测 (33)图54:10Gbps光信号上升沿耗时示意图 (33)图55:驰豫振荡示意图 (33)图56:光通信领域的竞争力格局 (34)图57:2016年全球光器件市场为充分竞争格局 (34)图58:中兴禁售事件凸显我国芯片核心竞争力缺失 (37)图59:中美贸易摩擦 (37)图60:光芯片行业投资逻辑 (38)图61:2015年国内光器件市场份额占比 (38)图62:光迅科技牵头组建“国家信息光电子创新中心” (39)图63:光迅科技通过外延并购获取核心光芯片技术 (39)表1:TOSA与ROSA主要部件及其功能 (7)表2:三种主要的发射端激光器 (9)表3:磊晶生长方式及其主要特征 (11)表4:光芯片产业链分工初现 (13)表5:2017年8月份以来三大运营商先后启动传输设备大规模集采 (16)表6:不同接入标准与对应的光芯片类型 (17)表7:光芯片应用于4G与5G基站的对比 (18)表8:2020年全球数据中心光芯片市场空间约42亿美元 (19)表9:VCSEL在苹果手机的需求量测算 (22)表10:VCSEL在安卓手机的需求量测算 (23)表11:VCSEL需求量与市场规模 (24)表12:2017年消费电子芯片厂商与光器件厂商营收规模对比 (25)表13:英特尔硅光发展历程 (27)表14:硅光组件及其解决方案 (28)表15:国内外主要光器件公司光芯片研发能力 (34)表16:3D感应系统重要组件 (35)表17:国内外主要光芯片厂商 (35)表18:25G DFB供应格局 (36)表19:三种主要的发射端光芯片发展 (36)表20:2010年后主要光器件厂商外延并购汇总 (39)表21:光迅科技光芯片研发进展 (40)简介:光芯片是什么?光芯片是光器件的核心元件,主要用于光电信号转换。
光芯片遵循“Chip –OSA –Transceiver”的封装顺序,激光器芯片(Chip)通过传统的TO封装或新兴的多模COB封装形式制成光模块(Transceiver)。
在光通信系统中,常用的核心光芯片主要包括DFB、EML、VCSEL三种类型,分别应用于不同传输距离和成本敏感度的应用场景。
光器件的核心元件,主要用于光电信号转换光器件是光通信系统的核心。
光通信是以激光作为信息载体,以光纤作为传输媒介的通信方式,现已取代电通信成为全球最重要的有线通信方式。
光通信行业主要由“光器件、光纤光缆、光设备”三部分组成。
其中,光器件位于光通信行业的上游,通过核心光电元件实现光信号的发射、接收、波分复用和解复用等功能,是光通信系统的核心。
光芯片是光器件核心元器件。
在光器件中,光芯片用于光电信号的转换,是核心元器件。
根据种类不同,可分为有源光芯片和无源光芯片,有源光芯片又分为激光器芯片(发射端)和探测器芯片(接收端)。
其中,激光器芯片价值占比大,技术壁垒高,是光芯片中的“明珠”。
根据基板(衬底)材料的不同,可将激光器芯片分为磷化铟(InP)、砷化镓(GaAs)、硅基(Si)等种类。
本文主要讨论的是激光器芯片(以下简称“光芯片”)市场。
光芯片工作原理:基于激光的受激辐射。
处于基态(稳态)的原子在外来辐射(驱动电流/光泵浦源产生)作用下先受激吸收跃迁到高能级,再自发辐射到较低能级的亚稳态,粒子聚集在亚稳态实现粒子数反转(即亚稳态粒子数远多于基态)。
亚稳态粒子跃迁到基态时辐射光子,实现光放大。
辐射光子和外来光子的能量、相位等参数均相同,从而产生定向激光。
不同材料的亚稳态与基态能级差不同,决定了激光的发光波长不同。
结合光纤传输损耗窗口,业界选择850nm/1310nm/1550nm为主要发光波长。
图1:光芯片的材料与种类图2:光芯片的发光原理(激光的受激辐射)资料来源:讯石光通讯网,长江证券研究所资料来源:讯石光通讯网,长江证券研究所从光模块角度看光芯片:光模块是一种重要的也是收入占比最大的有源光器件,主要用于信号的电—光(发送)和光—电(接收)物理形式的转换。
在发射端,光发射模块将电信号(0/1二进制码)转换成光信号(0对应于无光、1对应于有光);在接收端,将光信号还原为电信号,导入电子设备。
因此,光芯片的性能与传输速率直接决定了光纤通信系统的传输效率。
图 3:光模块主要用于光电信号转换 图 4:光电信号转换示意图资料来源:讯石光通信网,长江证券研究所资料来源:讯石光通信网,长江证券研究所 光芯片遵循“Chip – OSA – Transceiver ”的顺序封装:激光器芯片(Chip )通过传统的TO 封装或新兴的主要应用于短距离多模的COB 封装形式组成光模块(Transceiver )。
其中,TO 封装需要先封装成TOSA 、ROSA 或BOSA (统称为OSA :光器件)。
图 5:光模块电路示意图 图 6:光器件与光模块构造示意图资料来源:讯石光通讯网,长江证券研究所资料来源:讯石光通讯网,长江证券研究所表 1:TOSA 与ROSA 主要部件及其功能DFB/EML :激光器芯片,将电信号转化为光信号PIN/APD :光电二极管,将激光信号还原为电信号 Laser Driver :激光驱动(以电流驱动为主)TIA :跨阻放大器,探测电流转换为放大电压信号 Tx Input :电信号输入端LP Filter :电压滤波器 LD Bias Control :偏置电流控制电路RF AMP Limiter :射频放大器限幅器保电压幅度一致数据来源:讯石光通讯网,长江证券研究所核心光芯片主要包括DFB 、EML 、VCSEL 三种类型核心光芯片主要应用于光通信系统的发射端。