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光芯片:高端领域进口替代空间大

发布时间:2018-08-23 点击数:210
光芯片是光模块的核心
光器件芯片是应用于光通信的半导体,与传统电芯片主要应用硅材料不同,光器件芯片生产过程中将磷化铟的发光属性和硅的光路由能力整合到单一混合芯片中,涉及成本更高的化合物如 InP、 GaAs等材料。

光器件是光通信的命脉,光芯片是光模块的关键。 成本上看,光芯片及组件成本占光模块成本比重超过 50%,且光模块速率越高,光芯片成本会随之升高,高端器件中占比可高达 70%。光芯片长期位于光器件价值链上游。光芯片自主制造能力体现着国家光通信产业的核心竞争力。

技术上看,光通信中不同应用要求体现在对芯片不同的性能要求。 在通信网络中, 短距光通信对传输距离要求较低; 接入网、城域网、骨干网对信息的传输距离要求逐步提高, 而 VCSEL、 FP、 DFB、EML 芯片各有侧重,适应的光通信应用领域各有不同,例如, VCSEL 光芯片激光器多用于传输距离较近的短距光通信,而具有高速率、 长距离传输特点的 EML 光芯片激光器则多用于城域网与骨干网,光芯片的性能制约着光通信的应用。

光芯片技术制约着光通信中的应用领域
光芯片激光器 特点 光通信中应用领域
VCSEL 速率变动范围 155M~16G;传输距离近( 500m) ;面发射 接入网、数据中心
FP 速率变动范围 155M~10G;边发射;短距离( 40km) 接入网
DFB 速率变动范围 2.5G~40G;低速率、长距离( 80km) 接入网、城域网、数据中心
EML 高速率、长距离 城域网、骨干网

国产以低端产品为主,高端领域进口替代空间大
国产光芯片以低端产品为主,高端领域海外垄断。 尽管我国拥有全球最大的光通信市场,但是我国光通信器件行业在全球所占份额与现有资源并不相匹配。以光芯片角度分析,从目前 DFB/EML/VCSEL三大高端激光器芯片市场来看,海外光器件厂商特别是美国和日本光器件厂商主导市场,我国在自主技术研发和投入实力方面相对较弱,主要集中在中低端产品的研发、制造上,核心基础光通信器件能力薄弱,与国外竞争对手有着较大的差距。

目前具有光芯片生产能力的国内公司,业务主要集中在低端产品芯片, 110Gb/s 速率的光芯片国产化率接近 50%,而 25Gb/s 及以上等高端芯片国产率仅 5%,在高速模数/数模转化芯片、相干通信 DSP 芯片、以及 5G 移动通信前传光模块需要的 50Gb/s PAM-4 芯片上,还没有国内厂家能够提供解决方案,高端领域长期依赖进口。

光芯片国产化进程加快,行业迎来转机
集成电路国产化率先引领行业。 为改善对“外国芯”的长期依赖现象,保护我国电子信息技术和公共信息安全,中国政府已将半导体产业发展提升至国家战略高度。 2014 年, 国家制定了《国家集成电路产业发展推进 纲要》, 到 2020 年全行业销售收入年均增速超过 20%,企业可持续发展能力大幅增强。 着力推进我国芯片产业发展。 2015 年,国家集成电路基金成立, 基金一期重点投资制造领域。从政策和资金的双向扶持下,我国集成电路自给率略有提升。


国家陆续推出扶持集成电路产业政策
时间 政策 内容
2000 《鼓励软件产业和集成电路发展的若干政策》通过政策引导,在资金、人才、税收政策、产业技术、出口政策
多方面促进集成电路产业发展。
2011 《进一步鼓励软件产业 和集成电路产业发展的 若干政策继续实施软件增值税优惠政策,进一步落实和完善相关营业税优惠政策,引导社会资本设立创业投资基金,支持中小软件企业和集成电路企业创业。
2012 《集成电路产业“十二 五”发展规划》到“十二五”末,产业规模再翻一番以上,集成电路产量超过 1500亿块,满足国内近 30 % 的市场需求。
2012 《“十二五”国家战略 性新兴产业发展规划》大力提升高性能集成电路产品自主开发能力,先进封装、测试技术以及关键设备、仪器、材料核心技术,培育产业竞争新优势。
2013 《国家集成电路产业发 展推进纲要》到 2020 年,集成电路产业与国际先进水平的差距逐步缩小,全行业销售收入年均增速超过 20%,企业可持续发展能力大幅增强。


光芯片国产化未来几年的道路上必定是机遇与挑战并存。 如果光芯片行业能迎来未来国家产业基金等资金涌入和更多的政策扶持, 光芯片自主化进程可期。

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