行业焦点｜光芯片颠覆性突破！助力我国强“芯”崛起

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近期，天津华慧芯科技集团有限公司作为主要单位完成的“微纳结构光电子芯片关键制备工艺及应用”成果被天津市政府授予“技术发明特等奖”，这也是天津市滨海新区所属企业首次获得该奖项。

在国际上微纳光电子芯片还处于尚未形成产品的研发阶段，华慧芯科技率先取得相关研究的变革性颠覆性突破，在下一轮芯片的国际竞争中助力我国强“芯”崛起。

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华慧芯科技：国际首个跨材料体系的

微纳光电子芯片代工平台

华慧芯科技成立于2017年，是专业的微纳光电子芯片制造服务商，已服务500多家客户，生产超过50种不同产品，被广泛地运用在各种终端市场，例如光通讯、自动驾驶、增强现实、智能传感等。

华慧芯围绕微纳光电子芯片，研发了一系列工艺方法，搭建起了完整的微纳光电子芯片制备工艺平台，攻克了不同材料加工条件各异而带来的设备参数变化、材料之间交互掺杂等难点。在构建跨材料体系的微纳结构制备工艺平台上取得创新突破，成功研制出多种类国际领先的光电子芯片，并为500余个科研团队的前沿研究和企业的新产品研发提供定制的微纳结构芯片加工和工艺开发，是国际上首个跨材料体系的微纳光电子芯片代工平台。

目前，该技术发明成果已覆盖微纳光电子芯片核心结构的关键制备工艺，获得了 66 项专利授权，其中，授权发明专利28 项。技术发明成果助力了80余所研究机构及大学的创新研究、154家企业的新产品研发。有力促进了我国在新型光电子芯片领域的创新研究及产业发展，拥有完全自主知识产权和可持续发展的模式，在国际上占据了微纳光电子芯片工艺支撑体系的引领地位和先发优势。

下一步，华慧芯科技的工作重心将围绕激光器、薄膜铌酸锂调制器和超结构的创新研究和产业化应用开展更具体的工作。并且重点围绕位于中新天津生态城的我国首条跨材料体系光电子芯片生产线的批量化生产展开工作，尽快导入激光器、薄膜铌酸锂调制器等产品，提升规模化生产的能力，实现高端光电子芯片的规模化生产。

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光芯片部分市场已实现国产化

中高端国产替代空间巨大

全球光芯片市场格局来看，海外光芯片厂商具备先发优势，中高端光芯片国产替代空间巨大。

我国光芯片企业已基本掌握2.5G及以下速率光芯片的核心技术。根据ICC的数据，2.5G及以下速率光芯片国产化率超过90%；10G光芯片国产化率约60%，部分性能要求较高、难度较大 10G光芯片仍需进口。

2.5G及以下速率光芯片：国内厂商主导

2.5G光芯片主要应用于光纤接入市场，产品技术成熟，如PON（GPON）数据上传光模块使用的2.5G 1310nm DFB激光器芯片。2.5光芯片领域本土化程度较高，我国已经基本实现国产化，本土企业占据主要市场份额，且国内厂商主导全球市场。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。

ICC数据显示，2021年全球2.5G及以下DFB/FP激光器芯片市场中，国内光芯片企业已经占据主要份额，其中武汉敏芯、中科光芯、光隆科技、光安伦、仕佳光子、源杰科技、中电13所等国产厂商全球市占率（按发货量）分别为17%、17%、13%、11%、9%、7%、4%。2.5光芯片领域本土化程度较高：

资料来源：源杰科技、开源证券

10G光芯片：国产渗透率提升

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，仍依赖进口。但另一方面，部分10G光芯片产品性能要求较高、难度较大，如10G VCSEL/EML激光芯片等，国产化率不到40%（ICC数据）。国内部分光芯片厂商已具备相关产品出货能力，但下游光模块厂商综合考虑替换成本、可靠性、批量出货能力等因素，国产化占比提升仍需要一个过程。ICC统计，2021年全球10G DFB激光器芯片市场（按发货量）中，源杰科技市占率为20%，已超过住友电工（市占率15%）等海外厂商，位居全球首位。

25G及以上光芯片：国内厂商成长空间大

25G及以上光芯片包括25G、50G、100G激光器及探测器芯片，主要应用于移动通信网络市场和数据中心市场。随着5G建设推进，我国光芯片厂商华慧芯科技在应用于5G基站前传光模块的25G DFB激光器芯片打破了国外在25G及以上DFB激光器的技术垄断。2021年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。

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，已经取得了较高的全球市场份额。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。2023年国产25G DFB光芯片有望批量应用于100G及以上光模块市场，进入高端数通光芯片市场。产业链国产替代空间广阔。

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四大利好因素驱动

光芯片未来蕴含无限潜力

光芯片未来的发展前景非常广阔。国家重视光芯片的发展，出台利好政策助力行业发展。另外，国内光芯片公司竞争实力正逐步增强，正缩小与海外巨头差距，细分领域有望实现突破。下游应用场景涉及广，广泛应用于通信、工业、消费等众多领域，也带动行业发展。多重有利因素的推动，给光芯片行业按下加速键，未来有着巨大的发展潜力和广阔的市场前景。

01.

政策利好行业发展

光芯片目前已广泛应用于通信、工业、消费、照明等领域，下游市场不断拓展。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，光芯片作为光模块核心元件有望持续受益。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。在规划目标落地的过程中，光芯片需求量也将不断增长。

02.

国产化逐渐突破，行业发展势头强劲

当前中国光芯片企业已经可以实现10G及以下的DFB、APD等光芯片进口替代，中国10G速率及以下光芯片国产化率已于2020年实现完全替代，在接入网市场已经可以实现完全自给自足，但1577nm EML仍依赖进口，国产化仍在进一步验证中。受益于我国 5G 规模建设的提速、光芯片政策扶持以及全球化贸易摩擦，中国光芯片企业竞争力正在快速提升。

03.

技术进步推动光芯片发展

近期，中科院研制出一款超高集成度光学卷积处理器，在光计算芯片领域取得了突破性进展，为半导体行业注入新活力。随着5G、人工智能等新技术的广泛应用，光计算芯片将有望成为未来半导体行业的主要发展方向之一。光计算芯片作为一种新兴技术，能够为行业注入新的活力，也将成为未来行业的新方向。

04.

应用场景变化带动行业发展

光芯片是光通信和光模块的重要组成部分，随着光通信行业的发展和应用场景的变化，光芯片加速发展。目前光芯片已经广泛应用于通信、工业、消费等众多领域，光芯片发展与光通信和光模块密不可分，行业正处于加速发展阶段。随着AIGC商业化应用加速落地的背景下，算力基础设施的海量增长和升级换代将成为必然趋势，庞大的算力需求将直接拉动光模块增量，光芯片作为光模块中最核心的器件将深度受益，发展前景广阔。

结语

目前，整个IT产业正处在“从电到光”的转换过程，现在正是集成光路发展的最佳时间点。相对于电子驱动的集成电路，光子芯片有超高速率，超低功耗等特点，利用光信号进行数据获取、传输、计算、存储和显示的光子芯片，具有非常广阔的发展空间和巨大的潜能。

未来，光芯片将成为5G和人工智能时代的关键基石。5G网络技术快速发展，信息传输容量和速率关系国计民生，光通信产业由此成为各国战略布局的重要领域。谁能率先在光芯片技术上实现突破，谁就能抢占光通信产业链的“制高点”。光芯片颠覆性突破，将成为中国实现未来技术超越和产业变革的重要抓手，助力我国强“芯”崛起。

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