中国光芯片行业发展有哪些驱动因素？

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光芯片作为光模块的核心，在未来一段时间内都将受益于光模块市场的加速扩张

近年来，受益于应用场景的发展以及市场需求的快速增长，光模块市场规模实现加速扩张，并将在未来一段时间内继续保持较快发展势头。光芯片分为有源和无源光芯片两大类，根据中国光电子器件产业技术发展路线图以及多家中国上市龙头企业披露的数据来看，有源的光模块芯片市场在整体光芯片市 场中占据绝大比例。作为光模块的核心，光芯片市场将在较大程度上受光模块市场驱动。  当前光模块行业正处于加速发展阶段，受益于应用场景的发展以及市场需求的快速增长，光模块行业整体保持着较快的增长趋势。全球光模块市场规模从2015年的 46亿美元增长至2021年的88亿美元，CAGR为11.42%，增长势头强劲。随着下游需求的持续扩大，未来行业市场规模仍将长期保持增长势头，全球光模块市场规模 2026年预计达到145亿美元。  光模块是构建我国现代高速信息网络基础设施的关键设备，是国家重点支持的高新技术产品，这也使得中国光模块市场保持快速增长势头，规模从2015年的16亿美 元增长至2021年的32亿美元。随着我国光模块企业技术水平的提升以及更大的研发投入，中国光模块厂商将在未来逐步引领市场，再加上5G和数据中心的需求持续 扩大，这为中国光模块市场实现更高速增长注入动力，预计2026年市场规模达到73亿美元。

固网宽带改造升级并在此基础上扩大覆盖范围，将为光芯片行业提供支持

全部加快千兆光纤网络部署，扩大覆盖范围，推进万兆无源光网络设备投入使用，固网宽带改造升级为光芯片行业提供有力支撑。我国光纤渗透率已接近饱和，但光纤升级仍有空间。截至2021年底，我国光纤接入（FTTH/0）端口已达9.6亿个，渗透率已达到94.3%；三家基础电信企业的固定 互联网宽带接入用户总数达5.36亿户，其中100Mbps及以上接入速率的用户为4.98亿户，占总用户数的93%，1000Mbps及以上接入速率的用户为3456万户，占总 用户的6.4%。 点到多点的光纤接入方式PON是我国运营商主要采用的光纤接入方式，包括E-PON或G-PON，随着超高清视频、虚拟现实等新技术的发展，E-PON和G-PON已逐 渐无法适应用户对带宽的需求。为实现网路的平滑升级，PON的升级将成为关键因素，EPON和GPON将向10G-PON技术升级。 当前国家正在大力推进光纤通信网络的建设，多个“十四五”规划及行动计划均有明确提出全面部署千兆光纤网络，加快“千兆城市”建设、持续扩大千兆光纤网络 （G-PON）覆盖范围、推进城市及重点乡镇万兆无源光网络（10G-PON）设备规模部署。  固定互联网光纤PON接入网络包括局端的OLT（光模块、板卡等），中间的ODN（光分路器、配线箱、光缆等）以及终端的ONT&ONU（光猫、企业中继CPE等）。  从光纤渗透率来看，当前已无需大规模改动ODN网络（仅需局部区域改造升级），光纤网络升级将主要发生在局端和终端。

5G基站部署将在未来较长时期内助力光芯片需求增长

5G整体建设节奏为“适度超前”，预计将逐步加快建设，架构转换以及5G网络对传输速率的要求都将不断增大光芯片的使用数量。 5G市场将有效刺激光模块的需求，从而同步带动光芯片的需求。 国家发展规划和各类行动计划将保证5G发展，5G基站建设持续推进，但整体节奏不会快速提升，将以“适度超前”的建设节奏培养5G应用生态和促进5G使用需求。 2021年全年新建5G基站超65万个，并未达到众多机构预测的爆发式增长，这也证实了政策导向，预计未来将逐步加快建设速度并在实现规划计划基本要求后逐步回 落，2024年预计将达到新建高峰，全年新建超90万基站，至2026年将建成538万个基站。 从4G向5G的升级最为明显的就是双层架构（包括前传和回传）转换为三层架构（前传、中传和回传）。基本估计1个5G基站将使用10个光模块，包括6个前传光模 块，2个中传光模块和2个回传光模块。按照5G基站数量推算，2021年共计需要650万个光模块，一般而言光模块包含了激光器芯片和探测器芯片共2个，则对应的 需要1300万个光芯片。预计2024年最高峰时，共计需要900万个光模块，则对应需要的光芯片数量为1800万个。同时需要注意的是后期5G网络建设逐渐完善时，对 于光模块的传输速率要求也会不断提高，而这就要考验光芯片的性能，配有更高性能光芯片的光模块数量也需要持续增多。

数据中心扩容升级助力光模块及光芯片需求不断增大

数据中心市场规模的扩张为数据中心提升容量和升级奠定基础，在此基础上将有力拉动光模块以及光芯片的需求增长。国内数据中心机架数量持续增长，市场规模加速扩大，将有力拉动光模块以及光芯片的需求增长。 2021年，全国在用数据中心机架数量为670万架，其中大型规模以上达到540万架，平均上架率 超过56%；2021年中国数据中心市场规模为1500亿元，2017年以来CAGR达到30.78%，未来 至2026年CAGR仍能保持在26.70%，市场规模达到3866亿元。当前市场在巨头激烈竞争的格局 下，超大型数据中心容量不断提升，这为购置更多高速光芯片和替换升级旧光芯片奠定基础。

硅光技术将实现瓶颈突破，硅光模块市场后续增长将有效助力硅光芯片需求增长

硅光技术能打破传输瓶颈。传统光模块一般采用III-V族半导体芯片、高速电路硅芯片、光学组件等器件封装而成，本质上属于“电互联”。随着晶体管加工尺寸的 持续缩小，电互联会逐渐面临传输瓶颈，硅光技术应运而生。硅光芯片内的功能部件主要通过光子介质传输信息，连接速度更快，因此更适合数据中心和中长距离 相干通信等应用场景。硅光技术能有效降低成本并控制能耗。传统光模块采用分立式结构，光器件部件多，封装工序复杂且需要较多人工成本。而硅光模块将多路激光器，调制器和多路 探测器等光芯片都集成在硅光芯片上，体积大幅减小，有效降低材料成本、芯片成本、封装成本，同时也能有效控制功耗。 硅光技术集成度高可解决速率瓶颈。未来400G、800G甚至1.6T光模块将逐步成为市场主要产品，由于单通道光芯片速率瓶颈问题，多通道的PAM4电调制方案将 不可或缺。而电调制带来的损耗较大，要求传统方案光模块内部激光器、调制器等器件更加紧凑，激光器芯片处于裸露状态，受环境损耗的可能性大幅度提升。另 外通道数的增加导致器件数量增加，器件集成复杂度和工作温度提升带来的问题都具备较大挑战性。而硅光技术通过高度集成能很好解决以上问题。