什么是光通信芯片？

在談?wù)摴馔ㄐ判酒埃葋砹私庖幌鹿馔ㄐ艂鬏數(shù)脑?。在光通信傳輸過程中，發(fā)射端將電信號轉(zhuǎn)換成光信號，然后調(diào)制到激光器發(fā)出激光束，通過光纖傳遞，在接收端接收到光信號后再將其轉(zhuǎn)化為電信號，經(jīng)調(diào)制解調(diào)后變?yōu)樾畔?，?a href="http://m.brongaenegriffin.com/v/tag/2800/" target="_blank">光電芯片所起到的作用就是，實現(xiàn)電信號和光信號之間的相互轉(zhuǎn)換，是光電技術(shù)產(chǎn)品的核心，處于光通信領(lǐng)域的金字塔尖。

光通信產(chǎn)業(yè)鏈，包含光通信器件、光通信系統(tǒng)、光通信應(yīng)用三個環(huán)節(jié)，按其物理形態(tài)的不同，光通信器件又可分為芯片、光有源器件、光無源器件、光模塊與子系統(tǒng)這四大類，其中配套 IC 歸類于芯片。

嚴格意義上來說，光芯片包含多個元器件種類，如激光器芯片、調(diào)制器芯片、耦合器芯片、分束器芯片、波分復用器芯片、探測器芯片等。這些芯片/器件集成后，再加入外圍電路形成一個光通信模塊，被廣泛應(yīng)用于路由器、基站、傳輸系統(tǒng)、接入網(wǎng)等光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中。

國際巨頭把握著核心技術(shù)

在中興、華為等通信設(shè)備的強勢助攻下，中國成為世界上最大的光器件消費大國，市場占比約為35%。然而以高速率為主要特征的高端光芯片技術(shù)，還掌握在美日企業(yè)手中，我國高速率光芯片國產(chǎn)化率僅3%左右。

觀察國際巨頭的發(fā)展路徑，無一例外是并購。它們通過并購不斷拓展產(chǎn)業(yè)鏈，產(chǎn)品覆蓋光器件、光模塊領(lǐng)域的幾乎所有環(huán)節(jié)，從無源到有源，從芯片到模塊，坐擁產(chǎn)業(yè)鏈高端技術(shù)“堡壘”。2018年，排名靠前的幾大巨頭間的并購，更是將全球光通信技術(shù)的競爭格局推向頭部廠商。

2018年3月，全球市場份額排名第二的Lumentum以18億美元收購排名第三的Oclaro，對行業(yè)龍頭Finisar的地位產(chǎn)生威脅。為了應(yīng)對競爭，2018年11月，F(xiàn)inisar與無源器件龍頭廠商II－VI合并，整合了有源和無源產(chǎn)業(yè)鏈，穩(wěn)固了光器件頭部廠商的位置。這些國際并購，對中國光通信企業(yè)的崛起和突破有正面的啟示。

相比國際企業(yè)，國內(nèi)光通信企業(yè)大多數(shù)限于生產(chǎn)低端芯片，僅有光迅科技、海信、華為等少數(shù)廠商能生產(chǎn)中高端芯片，但總體供貨有限，市場占比不足1%。從上述表格也可以看出，華為光通信技術(shù)的供應(yīng)商主要集中在美國和日本，國內(nèi)只有光迅科技一家。

美國禁供華為，對上述美國光通信技術(shù)公司的影響很大，Neo photonics（新飛通）46%的業(yè)績來自華為，業(yè)界猜測它可能破產(chǎn)或被并購；在Lumentum最近一個季度的總收入中，華為占18%，Lumentum已將Q2收入預期的下限從4.05億美元下調(diào)至3.75億美元；在禁令發(fā)布后，II-VI的股價也跌了10%，其正在收購的Finisar的銷售額中有11%來自華為。

“殺敵一千，自損八百”的禁令對美國相關(guān)企業(yè)造成不小損失，但對中國的華為及光通信供應(yīng)商也是很大的挑戰(zhàn)，實現(xiàn)芯片國產(chǎn)化替代迫在眉睫。

中國光通信技術(shù)如何突破？

近些年，中國政府大力鼓勵發(fā)展集成電路，光通信芯片本土研發(fā)開始萌芽。進入者以華為、峰火（光迅科技）、中興、大唐等傳統(tǒng)通信巨頭，以及華工科技與海信等激光、家電巨頭為代表，它們多通過收購與成立子公司的方式進入技術(shù)布局。

首先是光迅科技，通過收購國內(nèi)WTD和丹麥IPX及增資大連藏龍光電子，產(chǎn)品覆蓋了從光通信系統(tǒng)設(shè)備，到光模塊器件相關(guān)的各類核心芯片。光迅科技是目前國內(nèi)少有的能夠自產(chǎn)10G及以上高端光芯片的廠商，芯片自給率達到95%左右，市場份額多年來保持在國內(nèi)第一，全球前五。

其次是華為，華為通過收購英國光子集成公司CIP和比利時硅光子公司Caliopa進入光通信芯片戰(zhàn)場。截至目前，華為對光通信芯片的投入達六年之久，且已能實現(xiàn)部分產(chǎn)品自給自足。

除此，作為傳統(tǒng)家電巨頭，海信在100G PON光模塊技術(shù)上取得了突破，其5G無線光模塊已經(jīng)開始應(yīng)用于5G信號基站的建設(shè)，并通過收購日本和美國的光通信芯片公司，形成了完善的產(chǎn)業(yè)布局。激光巨頭——華工科技的5G應(yīng)用光通信芯片預計2019年就可量產(chǎn)。

除了上述企業(yè)，很多新興企業(yè)在光通信芯片和模塊集成上面有所突破，如旭創(chuàng)科技400G OSFP和QSFP-DD模塊批量出貨；易飛揚研發(fā)成功了100GQSFP28光模塊，100GCFP-LR4光模塊已商業(yè)化；博創(chuàng)科技（PLC 光分路器和 DWDM 器件）、廈門優(yōu)訊（TIA、LA、LD）、紫光展銳等都在積極研發(fā)高端光通信芯片。

我國政策要求在2022年中低端光電子芯片的國產(chǎn)化率超過60%，高端光電子芯片國產(chǎn)化率突破 20%。但目前來看，國產(chǎn)光通信技術(shù)差距還很大。

據(jù)中國電子元件行業(yè)協(xié)會發(fā)布的《中國光電子器件產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展路線圖（2018-2022年）》顯示，國內(nèi)企業(yè)目前只掌握了10Gb/s速率及以下的激光器、探測器、調(diào)制器芯片，以及PLC/AWG芯片的制造工藝以及配套IC的設(shè)計、封測能力；25Gb/s的PIN 器件與APD 器件可以少量提供，而25Gb/s DFB激光器芯片剛完成研發(fā)。總之，絕大多數(shù)25Gb/s速率模塊使用的光電芯片基本依賴進口。更為高端的100G光通信系統(tǒng)，其中可調(diào)窄線寬激光器、相關(guān)光發(fā)射/接收芯片、電跨阻放大芯片、高速模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)化芯片及DSP 芯片均依賴進口。

有分析指出，依據(jù)未來市場發(fā)展趨勢，我國光通信器件企業(yè)應(yīng)重點加強 100Gb/s 光收發(fā)模塊、ROADM 產(chǎn)品、高端光纖連接器、10Gb/s 與25Gb/s 激光器、配套集成電路芯片的研發(fā)投入與市場突破，加快研發(fā)下一代 400Gb/s 光收發(fā)模塊產(chǎn)品、硅光集成進度，并爭取盡快擴大產(chǎn)業(yè)規(guī)模、早日擺脫對國外供應(yīng)商的依賴。

5G為光通信帶來哪些機遇？

作為光通信乃至整個信息基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的核心，光通信器件一直為5G做著相應(yīng)的準備。6月6日，工信部正式發(fā)放5G牌照，加速了光通信器件的商用機遇。

長江證券的報告顯示，5G基站大規(guī)模建設(shè)或帶來超20億美元光芯片市場空間，是4G 時代2.8 倍。另外，數(shù)據(jù)中心市場需求持續(xù)井噴，光芯片在消費電子市場未來的成長空間也值得期待。

在光模塊領(lǐng)域，由于5G承載網(wǎng)的全新架構(gòu)，5G的光模塊用量將遠超4G。根據(jù)中國移動投資公司在《洞見 5G，投資未來》的報告里的測算，假設(shè)我國5G宏基站數(shù)量達到200萬，則僅是基站和對接的傳輸設(shè)備客戶側(cè)的接口就至少需要400萬量級的光模塊，再考慮線路側(cè)接口光模塊、專線用戶光模塊、數(shù)據(jù)中心光模塊等，預計整個5G網(wǎng)絡(luò)會帶來高速光模塊需求將達數(shù)千萬量級，5G光模塊的總量是4G時代的2至4倍。

市場規(guī)模如此巨大，但目前業(yè)界最為關(guān)注的問題是，5G對光通信芯片/模塊提出了哪些要求，國內(nèi)企業(yè)能否實現(xiàn)國產(chǎn)化替代，如果要提升國產(chǎn)芯片自給率，廠商應(yīng)從哪些方面著手。

相比4G LTE時代，5G時代對網(wǎng)絡(luò)傳輸會有不同要求，如傳輸網(wǎng)在向100G擴容升級，接入網(wǎng)也在從EPON/GPON向10G PON演進，此外5G采用更高頻段，且5G基站對25G及以上光模塊的需求極度旺盛?？梢?，在國產(chǎn)替代過程中，突破25G光芯片及100G以上光模塊設(shè)計能力，成為發(fā)展關(guān)鍵。

有分析人士強調(diào)，本土光模塊公司要想取得高于行業(yè)增速的成長，還需要持續(xù)提升封裝工藝。除此，上游芯片（如光迅、海信）和下游設(shè)備集成（華為、中興）的市場集中度都比中游光模塊要高，要想長遠發(fā)展，中間廠商必須向上游芯片和核心器件布局和延伸，不斷構(gòu)建競爭壁壘。

總之，無論是華為還是光迅科技，抑或其他國內(nèi)的光通信芯片、器件以及模塊設(shè)計公司，在國際技術(shù)封鎖的挑戰(zhàn)與國內(nèi)5G發(fā)牌的歷史機遇下，必當奮發(fā)圖強，爭取早日實現(xiàn)光通信高端芯片替代的歷史性跨越！