光電芯片行業現狀及市場未來發展前景展望2023

• 黃文玉 2023年6月26日 來源：互聯網 849 52
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光電芯片又稱光芯片，光芯片屬于半導體領域，位于光通信產業鏈上游，是現代光通信器件核心元件光通信等應用領域中，激光器芯片和探測器芯片合稱為光芯片。

一、光電芯片行業概況

光電芯片又稱光芯片，光芯片屬于半導體領域，位于光通信產業鏈上游，是現代光通信器件核心元件光通信等應用領域中，激光器芯片和探測器芯片合稱為光芯片。光芯片是光電子器件的重要組成部分，是半導體的重要分類，其技術代表著現代光電技術與微電子技術的前沿研究領域，其發展對光電子產業及電子信息產業具有重大影響。

隨著集成電路的不斷發展，傳統的電子集成電路在帶寬與能耗等方面逐漸接近極限。隨著電子電路集成度的不斷提高，金屬導線變得越來越細，導線之間的間距不斷縮小，這一方面使得導線的電阻和其歐姆損耗不斷增大，使得系統能耗不斷增加;另一方面會造成金屬導線間的電容增大，引起導線之間的串擾加大，進而影響芯片的高頻性能 。

電子集成芯片采用電流信號來作為信息的載體，而光子芯片則采用頻率更高的光波來作為信息載體。相比于電子集成電路或電互聯技術，光子集成電路與光互連展現出了更低的傳輸損耗 、更寬的傳輸帶寬、更小的時間延遲、以及更強的抗電磁干擾能力。此外，光互連還可以通過使用多種復用方式(例如波分復用WDM、模分互用MDM等)來提高傳輸媒質內的通信容量。因此，建立在集成光路基礎上的片上光互連被認為是一種極具潛力的技術用以克服電子傳輸所帶來的瓶頸問題。

二、光電芯片行業市場現狀調研

如今全球信息互聯規模不斷擴大，純電子信息的運算與傳輸能力的提升遇到瓶頸，光電信息技術正在崛起。在傳統的通信傳輸領域，早期通過電纜進行信號傳輸，但電傳輸損耗大、中繼距離短、承載數據量小、信號頻率提升受限，而光作為載體兼有容量大、成本低等優點，商用傳輸領域已逐步被光通信系統替代。隨著技術發展與成熟，光電信息技術應用逐步拓展到醫療、消費電子和汽車等新興領域，為行業發展提供成長空間。

通信模塊產品所需原材料主要是光器件、電路芯片、PCB板以及外殼等。其中，光器件占光模塊成本的73%，電路芯片18%，PCB板5%以及外殼4%。光器件中包括了以激光器芯片為核心的TOSA組件、以探測器芯片為核心的ROSA組件以及濾光片等部分。在流量快速增長，傳輸速率不斷提高的背景下，光芯片同樣需要朝著高速率方向演進。

2020年，美國賓夕法尼亞州立大學的研究團隊通過將超表面制作硅波導上，實現了具有平面外光束偏轉和聚焦功能的片上集成光器件。同年，來自中國清華大學和美國麻省理工學院的研究團隊利用超構波導平臺，實現了多功能的集成化波導耦合器、波長與偏振解復用器、片上渦旋光束發射器等集成光器件設計。截至2021年，來自北京大學和清華大學的研究團隊也分別綜述了微納結構集成光芯片的研究進展。華中科技大學和浙江大學的研究學者也報道了關于片上可重構模式轉換器和集成化硅波導通信器件的研究。

根據中研普華產業研究院發布的《2023-2028年中國光電芯片行業市場全景調研與發展前景預測報告》顯示：

根據海關總署的數據顯示，我國光電子器件行業進出口金額呈現穩定上升趨勢。中國光電子器件進出口總額為247.6億美元;2020年這一數字上升至264.6億美元。

根據海關總署的數據顯示，我國光電子器件行業進出口金額呈現穩定上升趨勢;2019年，中國光電子器件進出口總額為247.6億美元;2020年這一數字上升至264.6億美元。從貿易順差角度來看，中國光電子行業也是出口大于進口，特別是在新冠肺炎疫情的影響下，我國光電子器件行業2020年貿易順差較2019年更加有所上升，達到了108億美元。

全球光子集成電路市場規模為2.7億美元。我國光子集成電路市場規模達1.9億元。未來幾年，全球光子集成電路將繼續保持快速的增長態勢，預計在2018-2023年間將以25.2%的復合年增長率持續增長。

三、光電芯片行業未來發展前景展望

高速數據處理和傳輸構成了現代計算系統的兩大支柱，而光子芯片將信息和傳輸和計算提供一個重要的連接平臺，可以大幅降低信息連接所需的成本、復雜性和功率損。隨著硅基光電子學和半導體加工技術的不斷發展，光子和電子混合集成的光電子芯片還可以進一步的提升器件性能并降低成本，以滿足不斷增長的高帶寬互連的需要。

美國加州理工學院和英國南安普頓大學的工程師合作設計了一種與光子芯片(利用光傳輸數據)集成的電子芯片，創造了一種能以超高速傳輸信息同時產生最少熱量的緊密結合的最終產品。

根據Omdia數據預測，2019-2025年25G以上速率光模塊所使用的光芯片占比逐漸擴大，整體市場空間將從13.56億美元增長至43.40億美元，年均復合增長率將達到21.40%。AI需求推動，或加速國內廠商高速光芯片市場份額突破。在低速率光芯片領域(25G及以下)，我國目前已呈現高度競爭的格局。現階段中國已有30多家企業實現10G及以下光通信芯片的規模性銷售，低速芯片市場基本實現國產替代。

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