光芯片应用领域、分类及供需格局如何？

按照功能划分，光芯片可分为激光器芯片和探测器芯片。

1.光芯片：用于实现光电信号转换，位于光通信产业链上游

光芯片是半导体的重要分类。光通信等应用领域中，激光器芯片和探测器芯片 合称为光芯片。光芯片是半导体分支下光电子器件的重要组成部分，其技术代表着 现代光电技术与微电子技术的前沿研究领域，其发展对光电子产业及电子信息产业 具有重大影响。 光芯片实现光电信号转换，对光通信系统的传输效率至关重要。光通信等应用 领域中，激光器芯片和探测器芯片合称为光芯片，光芯片可以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进行光电转换，将光信号转换为电信号。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、传 输速度和网络可靠性。

按照功能划分，光芯片可分为激光器芯片和探测器芯片。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。

按照原材料划分，光芯片可分为采用InP和GaAs作为衬底材料的芯片。光芯片 企业通常采用三五族化合物磷化铟（InP）和砷化镓（GaAs）作为芯片的衬底材料， 这些化合物材料具有高频、高低温性能好、噪声小、抗辐射能力强等优点，符合高频 通信的特点，在光通信芯片领域得到重要应用。其中，磷化铟（InP）衬底用于制作 FP、DFB、EML边发射激光器芯片和PIN、APD探测器芯片，主要应用于电信、数据 中心等中长距离传输；砷化镓（GaAs）衬底用于制作VCSEL面发射激光器芯片，主 要应用于数据中心短距离传输、3D感测等领域。

按照速率划分，市场上主流光芯片一般为2.5G、10G、25G、50G等。不同应 用场景对速率要求不同，越高速率的光芯片在设计和制造难度上越大，参与玩家越 少，价格一般越高，盈利空间也越大。我们以源杰科技的数据为例，进入稳态状态 后的25G产品价格一般是10G/2.5G产品价格的的1.5/6倍左右。

光芯片位于光通信产业上游，并最终应用于电信等市场。从产业链角度看，光 芯片与其他基础构件（电芯片、结构件、辅料等）构成光通信产业上游，产业中游为 光器件，包括光组件与光模块，组件可分为光无源组件和光有源组件。光无源组件 在系统中消耗一定能量，实现光信号的传导、分流、阻挡、过滤等“交通”功能，主 要包括光隔离器、光分路器、光开关、光连接器、光背板等；光有源组件在系统中将 光电信号相互转换，实现信号传输的功能，主要包括光发射组件、光接收组件、光调 制器等。光芯片加工封装为光发射组件（TOSA）及光接收组件（ROSA），再将光 收发组件、电芯片、结构件等进一步加工成光模块。

2.需求侧：多应用场景推动光模组旺盛需求

流量需求快速增长是推动光芯片市场增长的根本动力。随着信息技术的快速发 展，全球数据量需求持续增长。根据招股书引用的Omdia数据，2017年至2020年， 全球固定网络和移动网络数据量从92万PB增长至217万PB，CAGR达33.1%，预计 2024年将增长至575万PB，CAGR达27.6%。 光模块作为光通信产业链最为重要的器件保持持续增长。光电子、云计算技术 等不断成熟，将促进更多终端应用需求出现，并对通信技术提出更高的要求。受益 于信息应用流量需求的增长和光通信技术的升级，光模块作为光通信产业链最为重 要的器件保持持续增长。根据公司招股书引用的LightCounting数据，2016年至2020 年，全球光模块市场规模从58.6亿美元增长到66.7亿美元，并预计2025年将继续增 长至113亿美元，2020-2025 CAGR达11.2%，是未来成长性较好的赛道。

拆分其高成长性来源，市场主要系高速率模块下游需求推动。当前光芯片主要 应用场景包括光纤接入、4G/5G移动通信网络、数据中心等，都处于速率升级、代际 更迭的关键窗口期。其较好成长性主要来自于对高速率模块需求。电信市场和数通 市场主要增长驱动都来自100G以上高速率模块的增长。根据招股书引用的Omdia数 据，2019年至2025年，25G以上速率光模块所使用的光芯片占比逐渐扩大，市场规 模主要由高速率光模块拉动。根据LightCounting数据，以2020年光模块67.7亿美金 市场为例，主要由4.7亿美金的FTTx光纤接入市场、21.7亿美金的电信移动通信网络 市场以及40.3亿美金的数据中心市场构成，就成长性来看，电信侧和数据中心的 2020-2025年的市场成长性较优。因此长期来看，本土光芯片厂商应该朝着高速率应 用的数据中心、电信应用突破。

具体来看： （1）新代际PON应用：FTTx光纤接入是全球光模块用量最多的场景之一，我 国是FTTx市场的主要推动者。目前，全球运营商骨干网和城域网已实现光纤化， 部分地区接入网已逐渐向全网光纤化演进。PON（无源光网络）技术是实现FTTx 的最佳技术方案之一，PON技术传输容量大，相对成本低，维护简单，有很好的可 靠性、稳定性、保密性，已被证明是当前光纤接入中非常经济有效的方式，成为光 纤接入技术主流。根据LightCounting的数据，2020年FTTx全球光模块市场出货量 约6,289万只，市场规模为4.73亿美元，随着新代际PON的应用逐渐推广，预计至2025年全球FTTx光模块市场出货量将达到9,208万只，CAGR达7.92%，市场规模 达到6.31亿美元，CAGR达5.93%。

源杰科技在光纤接入市场较为领先。根据公司招股书和问询函回复披露， 2020 年，公司凭借 2.5G 1490nm DFB 激光器芯片成为客户 A该领域的主要芯片 供应商；同时公司的 10G 1270nm DFB 激光器芯片已经在海外10G-PON（XGSPON）市场中已实现批量供货，占接近50%份额。整体来看，技术和客户方面都较 为领先。

（2）5G网络建设：5G移动通信网络提供更高的传输速率和更低的时延，各级 光传输节点间的光端口速率明显提升，要求光模块能够承载更高的速率。5G移动通 信网络可大致分为前传、中传、回传，光模块也可按应用场景分为前传、中回传光模 块，前传光模块速率需达到25G，中回传光模块速率则需达到50G/100G /200G/400G， 带动25G甚至更高速率光芯片的市场需求。 根据LightCounting的数据，全球电信侧 光模块市场前传、（中）回传和核心波分市场需求将持续上升，预计到2025年，将 分别达到5.88亿美元、2.48亿美元和25.18亿美元。电信市场的持续发展，将带动电 信侧光芯片应用需求的增加。

（3）数据中心：光通信技术在数据中心领域得到广泛的应用，极大程度提高了 其计算能力和数据交换能力。光模块是数据中心内部互连和数据中心相互连接的核 心部件。根据LightCounting的数据，2019年全球数据中心光模块市场规模为35.04亿美元，预测至2025年，将增长至73.33亿美元，年均复合增长率为13.09%。我国云 计算产业持续景气，云计算厂商建设大型及超大型数据中心不断加速。根据中国信 通院《2021云计算白皮书》，2020年我国公有云市场规模达到1,277亿元，同比增长 85.2%，私有云市场规模达到814亿元，同比增长26.1%。

3.供给侧：海外厂商主导中高端格局，整体国产化率提升有望

海外厂商起步较早、技术领先、布局广泛。光芯片主要使用光电子技术，海外 在近代光电子技术起步较早、积累较多，欧美日等发达国家陆续将光子集成产业列 入国家发展战略规划。海外光芯片公司拥有先发优势，通过积累核心技术及生产工 艺，逐步实现产业闭环，建立起较高的行业壁垒，普遍具有从光芯片、光收发组件、 光模块全产业链覆盖能力。除了衬底需要对外采购，海外领先光芯片企业可自行完 成芯片设计、晶圆外延等关键工序，可量产25G及以上速率光芯片。此外，海外领先 光芯片企业在高端通信激光器领域已经广泛布局，在可调谐激光器、超窄线宽激光 器、大功率激光器等领域也已有深厚积累。

格局整体呈现中低速率市场充分竞争，中高速率市场海外主导特点。具体来看: （1）2.5G光芯片：我国10G以下芯片自给率高，竞争相对激烈。根据招股书引 用的ICC数据，2021年全球2.5G芯片中国厂商占比已经超过90%。行业玩家参与较 多。公司产品在其中发货量占比为7%，发展出了2.5G 1270/1490nm DFB等价值量 相对较高的激光器芯片等产品进行差异化竞争，在国内市场具备一定领先地位。

（2）10G光芯片：我国光芯片企业已掌握核心技术，正处于快速渗透中。根据 ICC数据，中国光芯片企业占比也较高，其中源杰占比20%，已超过住友电工、三菱 电机等。整体来看，国内的光芯片生产商普遍具有除晶圆外延环节之外的后端加工 能力，而光芯片核心的外延技术并不成熟，高端的外延片需向国际外延厂进行采购， 限制了高端光芯片的发展。经过多年的发展，我国光芯片企业已基本掌握2.5G和10G 光芯片的核心技术，但仍有部分型号产品性能要求高、难度大，实现批量供货的国 内厂商数量较少。

（3）25G及其以上光芯片：以美日厂商为主，中国厂商快速突破中。25G及 以上高速率光芯片方面，我国国产化率低，受到工艺稳定性、可靠性、供货能力及 下游客户认证等因素影响，我国的光模块或光器件厂商仍然是优先采购海外的高速 率光芯片，尤其在数据中心市场及高速EML激光器芯片等领域，仅少部分厂商实现 批量发货。根据招股书引用的ICC数据，2021年全球25G光芯片的国产化率约 20%，但25G以上光芯片的国产化率仍较低约5%，目前仍以海外光芯片厂商为 主。随着5G建设推进，我国光芯片厂商在应用于5G基站前传光模块的25G DFB激 光器芯片有所突破，数据中心市场光模块企业开始逐步使用国产厂商的25G DFB激 光器芯片，根据ICC预测，10G、25G及其以上的中国光芯片在全球光芯片市场中 的占比有望在未来几年快速提升。

中国光芯片的国产化率能快速提升主要基于以下几点：（1）产业链层面，培育 本土供应链愈加重要，下游光模块厂商、通信厂商和数据中心产业快速发展可带动 上游国产光芯片厂商发展；（2）政策层面，信息通信行业发展规划引领光芯片需求 增长。 下游直接客户光模块厂商优势逐渐凸显，带动上游国内光芯片的市场需求。光 芯片下游直接客户为光模块厂商，近年来，我国光模块厂商在技术、成本、市场、运 营等方面的优势逐渐凸显，占全球光模块市场的份额逐步提升。根据LightCounting 的统计，2020年我国厂商中已有中际旭创、华为、海信宽带、光迅科技、新易盛、 华工正源进入全球前十大光模块厂商，光通信产业链逐步向国内转移，同时中美贸 易摩擦及芯片国产化趋势，将促进产业链上游国内光芯片的市场需求。

信息通信行业发展规划引领光芯片需求增长。2021年11月，工信部发布《“十 四五”信息通信行业发展规划》要求全面部署新一代通信网络基础设施，全面推进 5G移动通信网络、千兆光纤网络、骨干网、IPv6、移动物联网、卫星通信网络等的 建设或升级；统筹优化数据中心布局，构建绿色智能、互通共享的数据与算力设施； 积极发展工业互联网和车联网等融合基础设施。《“十四五”信息通信行业发展规划》指明信息基础设施建设的目标，预计该规划也将不断带来光芯片需求量增长。

中国光电子器件产业技术发展路线图对光芯片国产化率提出发展目标。2018年 发布的《中国光电子器件产业技术发展路线图(2018-2022年)》对光芯片国产化提出 了明确要求。对于与公司相关的DFB和EML芯片，2022年发展目标中要求10Gb/s速 率EML芯片的国产化率达到80%左右，25Gb/s速率EML芯片国产化率达到50%左右， 50Gb/s速率EML芯片达到国产化率20%；25Gb/s及以上速率DFB（含工温）芯片及 器件市场占有率超过60%；非气密、高功率DFB激光器芯片及器件市场占有率超过 40%。2022年6月9日，工业和信息化部电子信息司指导召开《中国光电子器件产业 技术发展路线图(2023-2027年)》编制启动会。