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        政策支持+AIGC加速發展 我國光子芯片行業迎來確定性高增 國產替代加速推進

        1、光子芯片備受青睞

        根據觀研報告網發布的《中國光子芯片行業現狀深度分析與投資前景研究報告(2024-2031年)》顯示,光子芯片采用光波(電磁波)來作為信息傳輸或數據運算的載體,一般依托于集成光學或硅基光電子學中介質光波導來傳輸導模光信號,將光信號和電信號的調制、傳輸、解調等集成在同一塊襯底或芯片上。

        1965年,英特爾聯合創始人戈登·摩爾提出摩爾定律,預測每隔18個月到24個月,芯片的晶體管密度就會增加一倍。然而,以硅為基礎的電子芯片發展了幾十年后,承載能力已經逼近物理理論的極限。光子芯片的出現,被看作突破摩爾定律的重要途徑之一。

        當下,光子芯片概念已不再陌生,其新技術也相繼涌現。例如,2022年12月,上海交通大學電子信息與電氣工程學院電子工程系鄒衛文教授團隊就提出了光子學與計算科學交叉的創新思路,研制了實現高速張量卷積運算的新型光子張量處理芯片,相關成果以“基于集成光子芯片的高階張量流式處理”為題發表在《自然》期刊上。同時,中國科研人員在光子集成電路、光子晶體管、光計算等方面也取得了重要突破。這些成果不僅展示了中國在光子芯片技術方面的實力,也為全球光子芯片產業的發展做出了重要貢獻。

        目前,光子技術已經成為人們關注的焦點,也被相關國家視為保持國際市場先進地位的關鍵技術之一。那么光子芯片為什么備受青睞?主要得益于其兩方面的優勢:其一為性能優勢;其二則是制造優勢。

        光子芯片兩大優勢詳解

        <strong>光子芯片兩大優勢詳解</strong>

        資料來源:觀研天下整理

        2、政策規劃推動光通信行業高景氣,間接拉動光子芯片需求增長

        在政策端,2018年,工信部頒布《光器件產業發展路線圖》,正式吹響光芯片國產化進程的號角。緊接著,工信部在2021年11月發布的《“十四五”信息通信行業發展規劃》中明確信息基礎設施建設的目標,其中5G基站數、10G-PON端口數及數據中心算力需求增量均對光模塊行業有直接拉動,并間接推動光子芯片需求增長。

        《“十四五”信息通信行業發展規劃》

        類別

        指標

        年均/累計變化

        總體規模

        信息通信業收入(萬億元)

        10%

        信息通信基礎設施累計投資(萬億元)

        1.2

        基礎設施

        每萬人擁有5G基站數()

        21

        10G-PON及以上端口數(萬個)

        880

        數據中心算力(每秒百億億次浮點運算)

        27%

        工業互聯網標示解析公共服務節點數()

        54

        移動網絡IPv6流量占比(%)

        52.8

        國際互聯網出入口寬帶(太比特每秒)

        40.9

        應用普及

        通信網絡終端連接數(億個)

        7%

        5G用戶普及率(%

        41

        千兆寬帶用戶數(萬戶)

        56%

        工業互聯網標識注冊量(億個)

        40%

        5G虛擬專網數()

        44%

        資料來源:觀研天下整理

        3、AIGC開啟革命,數據通信引爆光芯片需求

        在終端市場,光模塊由光電子器件、功能電路和光接口等部分組成,能實現光電和電光轉換。作為光電子器件重要組成部分的光子芯片,其性能直接決定光模塊的傳輸速率,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。

        2022年11月,推出的ChatGPT被譽為“有史以來最優秀的人工智能”,真正實現了輔助人類甚至獨立進行內容的產出。作為可能是近年來最具有顛覆性的科技突破,ChatGPT成為國內外巨頭企業開辟全新賽道,亞馬遜、谷歌、微軟、百度、抖音均推出或緊鑼密鼓地研制自家的AIGC產品,并為支撐其發展投身于算力大戰中。

        AI數據中心所需要流量較大,無阻塞的脊葉網絡架構成重要需求之一。脊葉網絡架構主要特點是在網絡核心和末梢之間引入多個層次的交換設備,來提供更高的帶寬和更好的負載均衡,所以每新建一個脊葉架構的數據中心,都會增加幾個到數十個交換機。因此,隨著數據中心規模不斷越大,對算力需求也隨之上升,交換機增加的數量就越多,光子芯片數量也進一步增加。

        根據數據顯示,2022年,我國在用數據中心機架數量達到650萬架,2018-2022年CAGR超過30%;2019-2022年,我國智能算力規模由30EFLOPS左右增長至268.0EFLOPS。

        根據數據顯示,2022年,我國在用數據中心機架數量達到650萬架,2018-2022年CAGR超過30%;2019-2022年,我國智能算力規模由30EFLOPS左右增長至268.0EFLOPS。

        數據來源:觀研天下整理

        數據來源:觀研天下整理

        數據來源:觀研天下整理

        同時,AI大模型競速時代到來,光子芯片迎來新的市場發展機遇。例如,Google開發了一個名為Meena的大型聊天機器人模型,通過大規模的預訓練和精細調整來提供自然的對話能力,抖音母公司字節跳動向英偉達購買超過72億元人民幣的GPU用于自己的Al火山引擎大模型訓練。根據三思行研對NVIDIA的AI訓練特用GPUA100和GPU H100的測算,每生產一片應用在三層架構AI數據中心的A100和H100,分別需要六塊200G和六塊800G光模塊。

        GPU與光模塊的搭配比例

        GPU

        網卡速率

        交換機速率

        架構層級

        200G光模塊需求量

        400G光模塊需求量

        800G光模塊需求量

        A100

        200G

        200G

        三層

        1:6

        0

        0

        A100

        200G

        400G

        兩層

        1:1

        0

        1:0.75

        H100

        400G

        400G

        兩層

        0

        1:1

        1:1.5

        H100

        800G

        800G

        三層

        0

        0

        1:6

        資料來源:觀研天下整理

        4、國內光模塊廠商份額提升,間接推動國產光子芯片出海

        在企業方面,早在20世紀80年代,美日歐等發達國家就開始投入布局光子技術和產業。從市場布局來看,美國是硅光子領域起步最早也是發展早的國家之一,1991年美國便成立了“美國光電子產業振興會”,以引導資本和各方力量進入光電子領域。2014年,美國又建立了“國家光子計劃”產業聯盟,明確將支持發展光學與光子基礎研究與早期應用研究計劃開發。

        歐洲和日本也在跟進,歐盟將光子技術納入“地平線2020”、“(ECSEL JU)年度戰略計劃”等國家戰略;日韓則加大對光子技術的研發和支持,以保持其行業處于全球領先的地位。而我國大概在2010年以后開始入局光芯片賽道。目前,中國本土的高功率激光芯片、部分高速率激光芯片(10G、25G等)等已處于國產化加速突破階段,而光探測芯片、25G以上高速率激光芯片剛剛起步,本土化還有較長的路要走。

        我國主要光子芯片廠家前沿技術研究進展情況

        廠家

        成果

        前沿進展

        光庫科技

        具備開發800G及以上速率鈮酸鋰調制器芯片能力

        公司鈮酸鋰高速調制器芯片研發及產業化募投項目基于建設期末完成項目的100%投產,將實現年生產至少8萬只鈮酸鋰調制器的能力。(2023.5.23

        仟目激光

        25G光芯片出貨突破KK級(百萬級)

        量產化的850nm 25Gb/s-NRZ高速多模VCSEL芯片產品,具有優秀的產品性能和可靠性表現。在國內多家頭部光模塊公司的支持下,公司25GVCSEL1X11X4芯片累計出貨量超過KK級(百萬級)。(2022.10.9

        源杰科技

        25G激光器芯片系列產品大批量供貨。

        公司憑借長期技術積累實現激光器光源發散角更小、抗反射光能力更強等差異化特性,為光模塊廠商提供全波段、多品類產品,同時提供更低成本的集成方案,實現差異化競爭;25G及更高速率激光器芯片市場國產化率低,公司憑借核心技術及IDM模式,率先攻克技術難關、打破國外壟斷,并實現25G激光器芯片系列產品的大批量供貨。(2023.5.16

        長光華芯

        激光芯片進軍器件和模塊業務

        橫向拓展包括VCSEL芯片、光通訊芯片、紅外激光芯片、可見光激光芯片等。同時繼續做器件和模塊,提高芯片的市場占有率,拓展毛利率高的高端器件和模塊業務,未來芯片的占比會持續超過50%。(2022.9

        2023年上半年,公司研究團隊發布了全半導體激光無線能量傳輸芯片及系統的最新成果,包括808nm1μm的發射端激光芯片及模塊、接收端單/多結激光電池芯片及模塊、激光無線傳能系統。(2023.7.28

        劍橋科技

        MCU等相關芯片已替換為國產芯片

        公司大部分這些芯片都換成了國產芯片,國產芯片廠家響應很快,在可預測時間內不會出現缺芯情況。(2022.10.12

        德科立

        自研的光芯片已在部分產品批量應用

        光芯片方面,高端光芯片主要是應用在高速光模塊、相干光模塊中,高端光芯片主要以進口為主。中低速率光芯片,主要是指25G以下光芯片,國產技術已經相對成熟,市場競爭充分,供應充足。此外公司自研的光芯片,已經批量應用于公司部分產品中,自研光芯片用量將逐步增加。(2022.9

        中際旭創

        400G/800G硅光模塊采用自研硅光芯片

        公司在400G/800G硅光模塊上采用了自研硅光芯片技術,預計2024年會向一些客戶率先量產供應。(2023.8.13

        仕佳光子

        25GDFB部分波長/800G AWG客戶驗證中

        公司的2.5G10GDFB激光器芯片已經批量出貨,25GDFB部分波長產品正在客戶驗證中,有望盡快批量出貨。800GAWG產品在客戶送樣中。(2023.5

        資料來源:觀研天下整理

        整體來看,近幾年,我國光模塊企業在技術、成本、市場、運營等方面優勢逐漸凸顯,占全球光模塊市場份額逐步提升。根據數據顯示,2022年,我國國產光模塊企業中已有中際旭創、華為、海信寬帶、光迅科技、新易盛、華工正源和SourcePhotonics進入全球前十大光模塊廠商。而在中美貿易摩擦加劇的大背景下,考慮到供應鏈安全需求,光模塊核心原材料光芯片的國產化進程將加速。

        2010-2022年全球前十大光模塊廠商

        排名

        2010

        2016

        2018

        2022

        1

        Finisar

        Finisar

        Finisar

        II-VI(Finisar)/中際旭創

        2

        Opnext

        海信

        中際旭創

        3

        Sumitomo

        光迅科技

        海信

        Cisco(Acacia)

        4

        Avago

        Acacia

        光迅科技

        華為海思

        5

        SourcePhotonics

        FOIT(Avago)

        FOIT(Avago)

        光迅科技

        6

        Fujitsu

        Oclaro

        Lumentum(Oclaro)

        海信

        7

        JDsu

        中際旭創

        Acacia

        新易盛

        8

        Emcore

        Sumitomo

        Intel

        華工正源

        9

        WTD

        Lumentum

        Aoi

        Intel

        10

        NeoPhotonics

        SourcePhotonics

        Sumitomo

        SourcePhotonics

        資料來源:觀研天下整理(WYD

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        我國信號鏈模擬芯片行業現狀分析:市場規模穩定擴張 國產廠商加速追趕

        我國信號鏈模擬芯片行業現狀分析:市場規模穩定擴張 國產廠商加速追趕

        近年來,隨著物聯網、工業自動化、醫療電子等應用的興起,對高精度、低功耗的信號鏈提出更高要求,推動市場規模穩步擴大。根據數據顯示,2023年,全球信號鏈芯片行業市場規模預計將達到118億美元,較2016年的84億美元增長超過40%。

        2024年05月29日
        我國模擬芯片行業現狀分析:市場規?;謴驮鲩L 新興應用領域釋放增長動力

        我國模擬芯片行業現狀分析:市場規?;謴驮鲩L 新興應用領域釋放增長動力

        在通信領域,隨著5G商業化進程加快及與其他行業相互融合,推動相關模擬接口和信號調理芯片的需求增長,我國掀起模擬芯片行業新機遇。根據數據顯示,2023年底,我國5G基站總數達337.7萬,5G行業應用已融入71個國民經濟大類,應用案例數超9.4萬個,5G行業虛擬專網超2.9萬個。

        2024年05月28日
        數字隔離類芯片行業分析:規模增長空間大 下游市場持續擴容與升級

        數字隔離類芯片行業分析:規模增長空間大 下游市場持續擴容與升級

        全球數字隔離類芯片市場規模較小,但是近5年來行業銷售大幅增長。根據數據顯示,2018年,全球數字隔離類芯片行業市場規模達到3.43億美元,預計2024年數字隔離芯片市場規模將增長一倍以上,達到7.67億美元,市場發展空間大。

        2024年05月28日
        我國預焙陽極行業現狀分析:產能龍頭效應漸顯 出口規模小幅下降

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        近年來,隨著電解鋁等下游市場快速發展,我國預焙陽極產量穩步增長。根據數據顯示,2023年,我國預焙陽極行業產量達2192萬噸,同比增長2.34%,有效產能為2631萬噸,相比2022年有一定提升,但是整體產能利用率受行業盈利下降而小幅下降,2023年下降至83.32%。

        2024年05月25日
        智能算力發展帶動智能芯片市場擴大 GPU處于絕對地位 進口依賴度較高

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        智能芯片需求有望持續增加。2022年我國智能芯片市場規模達1206億元,較上年同比增長41.9%;預計2027年我國我國智能芯片市場規模超2500億元,較上年同比增長12.6%。

        2024年05月23日
        我國智能手環行業市場規模增速放緩 潛在市場需求仍有待挖掘

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        雖然我國智能手環出貨量和銷量均在下滑,但其市場規模還在持續擴容,由2018年的93.2億元增長至2022年的191億元。不過,我國智能手環市場規模增速卻呈現逐年下降態勢,由2018年的33.14%下降至2022年的14.37%。

        2024年05月23日
        全球及中國低壓電器行業現狀分析 市場呈現出多元化競爭格局

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        我國低壓電器市場主要受建筑、工業、基礎設施等下游市場驅動,除2022年受基礎設施領域投資增速放緩項目數量減少等多種因素影響,我國低壓電器行業規模有所下滑,其余年份均保持正增長。

        2024年05月21日
        全球電子測量儀器行業規模超千億 中國市場快速增長 國產替代有望提速

        全球電子測量儀器行業規模超千億 中國市場快速增長 國產替代有望提速

        電子測量儀器最大下游為通信,2019年占比36%,此外,航空航天和消防、消費電子、交通、醫療分別占比17%、11%、10%、9%。未來隨著 5G 商用化及物聯網智能終端的發展,2025年通信行業在全球電子測量儀器下游占比有望提升至39%。

        2024年05月21日
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