百亿元级别市场,国产厂商有望不断提升全球份额。
光芯片:实现光通信中光电信号转换的核心元件。光通信是以光信号为信息载体,以 光纤作为传输介质,通过电光转换,以光信号进行传输信息的系统。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。光纤接入、4G/5G 移动通 信网络和数据中心等网络系统里,光芯片都是决定信息传输速度和网络可靠性的关键。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。
按功能划分,光芯片可以分为激光器芯片和探测器芯片。其中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。
按照材料划分,光芯片可以分为 GaAs 材料体系、InP 材料体系以及 Si/Ge/InP 材料 体系。其中三五族化合物磷化铟(InP)和砷化镓(GaAs)是光芯片常用的衬底材料,相 关材料具有高频、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, 因而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。

光芯片在光通信产业链中占据重要位置。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, 产业下游组装成系统设备,根据最终应用领域可以分为数据通信市场(数通市场,下游客 户主要为云计算、互联网厂商及数据中心厂商)以及电信市场。电信市场根据下游应用场 景的不同可以进一步分为应用于光纤宽带接入等场景的接入网市场与传输网市场。目前 EML 激光器芯片大规模商用的最高速率已达到 100G,DFB 和 VCSEL 激光器芯片大规模 商用的最高速率已达到 50G。在不断满足高带宽、高速率要求的同时,光芯片的应用逐渐 从光通信拓展至包括医疗、消费电子和车载激光雷达等更广阔的应用领域。
数据流量增长是光芯片乃至光通信产业链成长的核心动力。随着光电子、云计算技术 等不断成熟,将促进更多终端应用需求出现,数据流量持续增长,对通信技术提出更高的 要求。根据 Omdia 的统计,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,年均复合增长率为 33.1%,Omdia 预计 2024 年将增长至 575 万 PB,2020~2024 年年均复合增长率为 27.6%。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。
百 亿 元 光芯 片 市场 , 下游 光模块需 求 驱动 光 芯片 市 场 规模 持 续增 长 。根据 LightCounting 的数据,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,预测 2025 年全球光模块市场将达到 113 亿美元,为 2020 年的 1.7 倍。光芯片作 为光模块核心元件有望持续受益。根据公司招股说明书中引用的 LightCounting 数据并结 合公司测算,2021 全球光通信用光芯片市场规模为 146.70 亿元,其中 2.5G、10G 及 25G 及以上光芯片市场规模分别为 11.67 亿元、27.48 亿元、107.55 亿元,分别占比 8.0%、 18.7%、73.3%,其中 25G 及以上光芯片占市场主导。公司结合 ICC 数据测算,2021 年 我国光芯片厂商的销售规模为 37.37 亿元。在对高速传输需求不断提升背景下,25G 及以 上高速率光芯片市场增长迅速。根据 Omdia 对数据中心和电信场景激光器芯片的预测,高 速率光芯片增速较快,2019 年至 2025 年,25G 以上速率光模块所使用的光芯片占比有望 逐渐扩大,预计整体市场空间将从 13.56 亿美元增长至 43.40 亿美元,年均复合增长率将 达到 21.40%。
2.5G 光芯片:主要应用于光纤接入市场,产品较为成熟,国产化水平较高,国外光芯 片厂商由于成本竞争等因素,已基本退出相关市场。根据 ICC 预测,2021 年 2.5G 国产光 芯片占全球比重超过 90%;源杰科技目前在全球市占率达 7%,主要系 2.5G 领域实行差 异化产品竞争策略,以附加值较高的产品为主。如 PON(GPON)数据下传光模块使用的 2.5G 1490nm DFB 激光器芯片,由于可靠性要求高、难度大等原因,国内可以批量供货 的厂商较少。根据 C&C 统计,2020 年源杰科技在 2.5G 1490nm DFB 激光器芯片领域市 占率达到 80%。 10G 光芯片:在光纤接入市场的 10G-PON 数据上传光模块、移动通信网络市场 4G/5G 移动通信网络以及数据中心光模块中均有应用。目前我国光芯片企业已基本掌握 10G 光芯 片的核心技术,但部分型号产品仍存在较高技术门槛,依赖进口。2021 年国产光芯片占 全球比重约 60%,但不同光芯片的国产化情况存在一定差异,部分 10G 光芯片产品性能 要求较高、难度较大,如 10G VCSEL/EML 激光器芯片等,国产化率不到 40%。根据 ICC 统计,2021 年全球 10G DFB 激光器芯片市场中,源杰科技发货量占比为 20%,已超过住 友电工、三菱电机等。

25G 及以上光芯片:目前主要依赖海外,未来国内渗透率有望快速增长。可以应用在 移动通信网络市场中 5G 移动通信网络包括前传、中传和回传等领域,以及数据中心 100G 以上高速光模块中。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。根据 ICC 统计,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%。但是随着 5G 的大规 模应用,我国光芯片厂商在 5G 基站前传光模块的 25G DFB 激光器芯片有所突破,同时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, 2019-2024 年,中国光芯片厂商销售规模占全球光芯片市场的比例将不断提升,中高速率 光芯片增长更快。
国内光模块供应商的全球市场地位日渐凸显,成为国产光芯片厂商优良的出海渠道。 在 LightCounting 每年评选的全球光模块供应商 TOP10 排名榜单中,2021 年我国光模块 供应商已经占据其中 6 位,国产厂商在全球光模块市场的地位正在显著提升(2016 年与 2018 年榜单中,国内厂商仅有 3 位)。我们认为国产光模块厂商在产能布局、工程师红利 等方面已具有明显优势,未来有望实现全球市场份额的持续提高。虽然由于国内可以大批 量供应高速光芯片的厂商较少,同时由于出于替换成本、可靠性、批量出货能力等综合考 虑,导致目前国内光模块厂商对于国产高速率芯片的使用率较低,但是我们认为随着国产 光芯片厂商产品可靠性、供应能力的提升,国产光芯片厂商将有望充分参与到国内光模块 厂商的供应体系,以此为渠道来有效攫取全球份额。