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光通信芯片拆解中

光通信芯片

半导体

快速发展期

拆解中

光通信设备的核心为光模块。光模块中技术含量和价值最高的为负责光电信号转换的光有源器件中的光芯片,以及配套的电芯片。芯片成本占到光模块成本的70%,目前被外国厂商占据。其中电芯片技术难度很高,国产化率接近于零。本项目将填补中国光通信模块电芯片的空白。

融资信息仅向特定对象披露

项目经理

蔡聪

蔡景伟

项目介绍

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没有光通信就没有信息化时代


1966年,上海出生、香港长大、英国留学的高锟发表了题为《光频率介质纤维表面波导》的论文,开创性地提出利用玻璃制作光学纤维,从而降低讯号传送的损耗。这一研究被认为代表了光纤通信的诞生。1971年,世界上第一条1公里长的光纤问世。


今天,以光纤为介体的通信系统已经在全球建立,亿万公里长的玻璃光纤电缆铺设在地下和海底,使得全球信息的流动畅通无阻。光纤的发明,带动了信息化革命。如果没有光纤提供大容量的高速通道,互联网也只能停留在理论设想阶段。2009年高锟获得诺贝尔物理学奖。


2013年国务院发布“宽带中国”战略。截至 2020 年二季度,FTTH(光纤到户)覆盖家庭已超过 3 亿个,光纤到户端口在所有宽带端口中占比已达到92.1%。全国所有地级市均已建成光纤网络全覆盖的“光网城市”。



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什么是“光通信”


光通信就是使用光传输信息的技术。光通信的原理很简单,我们可以用下图的一个通俗易懂的例子来解释如何用光来通信。


图片:光通信原理 来源:公开资料


光通信相对于使用同轴电缆(材料为铜)电缆的电通信,优点非常明显:1)传输距离长,经济节能;2)一次性传输海量信息;3)抗干扰能力强,保密性好。


光通信的原理虽然简单,但是要实现一点都不容易,通信系统很复杂。平常我们使用的手机、电脑等通信产品,发送的信息是以电信号的方式存在。进行光通信时,首先要将电信号转换为光信号,通过光纤传输后再将光信号转换成电信号,达到信息传递的目的。基本的光通信系统由光发送机、光接收机以及传输光的光纤回路构成,为了保证长距离信号传输质量和提升传输带宽,一般还会用到光中继器以及复用器。


图片:光通信系统 来源:公开资料


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光通信产业链核心:光模块



光通信产业链很长,粗略划分为以下几大块:下游客户是通信运营商和数据中心(例如中国电信、阿里云),中游为通信设备商(例如,华为,中兴),上游为光模块,再往上追溯则用于光模块的芯片和组件。


图片:光通信产业链简图 群蜂社分析整理


光纤通信网络中,发送端把电信号转换成光信号,通过光纤传送后,接收端再把光信号转换成电信号。当中核心器件就是负责光电转化的“光模块”。



视频:《光模块:小小一块足以撼动百亿市场》 by 头豹研究院


根据Lightcounting发布全球光模块市场的最新报告,2020年光模块市场为80亿美元,该机构预计2026年有望增加到145亿美元, 2020-2026年全球光模块市场复合增速为10.4%。数据中心(云厂商)是光模块的重要下游。



在光模块领域,近年来国产厂商份额不断提升,侵蚀海外厂商。中国光模块厂商凭借劳动力成本(工程师红利)等的优势,在与海外光模块厂商竞争中不断占据上风。2019年,三家中国龙头厂商一共占有全球27%的市场份额。





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芯片:光模块中的技术含量和价值制高点


然而,如果我们再往上游追溯,越上游,速率越高,中外厂商的市场占有率就很不一样。


来源:《中国光电子器件产业技术发展路线图(2018-2022)》


在光模块中,技术含量和成本占比最高的是芯片,无论是高速、中速和低速光模块中,芯片都为日美厂商占据。


光模块中的芯片分为两类:1)用在有源器件中的负责光电转化的“光芯片”(包括激光器芯片、探测器芯片、光调制器芯片);2)处理电信号的“电芯片”(包括:LD 激光驱动器芯片、TIA跨阻放大芯片、LA限幅放大芯片、CDR时钟恢复芯片)。


图:光模块上游 群蜂社梳理


图片:光模块内部结构 来源:公众号创道硬科技


光模块整体成本中,人工和组件成本占30%,芯片成本占70%。而芯片成本中,不同速率和型号下,光芯片成本占30-50%,电芯片成本占10-30%。以此推算,电芯片的全球市场容量约为100亿元人民币级别。市场容量不算特别巨大,但增速超10%,且全球竞争者寥寥可数。


在10Gb/s的速率下,光芯片国产化率为50%,电芯片国产化率为5%;而在25Gb/s下,光芯片国产化率骤然下降至10%,电芯片接近于零,全靠外购,属于名副其实的“卡脖子”领域。


来源:《中国光电子器件产业技术发展路线图(2018-2022)》



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