什么是光通信芯片？

在談論光通信芯片之前，先來了解一下光通信傳輸?shù)脑?。在光通信傳輸過程中，發(fā)射端將電信號轉換成光信號，然后調制到激光器發(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化為電信號，經調制解調后變?yōu)樾畔?，?a href="http://www.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換，是光電技術產品的核心，處于光通信領域的金字塔尖。

光通信產業(yè)鏈，包含光通信器件、光通信系統(tǒng)、光通信應用三個環(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，被廣泛應用于路由器、基站、傳輸系統(tǒng)、接入網等光網絡建設中。

國際巨頭把握著核心技術

在中興、華為等通信設備的強勢助攻下，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，還掌握在美日企業(yè)手中，我國高速率光芯片國產化率僅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業(yè)鏈，產品覆蓋光器件、光模塊領域的幾乎所有環(huán)節(jié)，從無源到有源，從芯片到模塊，坐擁產業(yè)鏈高端技術“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的地位產生威脅。為了應對競爭，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)，國內光通信企業(yè)大多數(shù)限于生產低端芯片，僅有光迅科技、海信、華為等少數(shù)廠商能生產中高端芯片，但總體供貨有限，市場占比不足1%。從上述表格也可以看出，華為光通信技術的供應商主要集中在美國和日本，國內只有光迅科技一家。

美國禁供華為，對上述美國光通信技術公司的影響很大，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”的禁令對美國相關企業(yè)造成不小損失，但對中國的華為及光通信供應商也是很大的挑戰(zhàn)，實現(xiàn)芯片國產化替代迫在眉睫。

中國光通信技術如何突破？

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布局。

首先是光迅科技，通過收購國內WTD和丹麥IPX及增資大連藏龍光電子，產品覆蓋了從光通信系統(tǒng)設備，到光模塊器件相關的各類核心芯片。光迅科技是目前國內少有的能夠自產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光模塊技術上取得了突破，其5G無線光模塊已經開始應用于5G信號基站的建設，并通過收購日本和美國的光通信芯片公司，形成了完善的產業(yè)布局。激光巨頭——華工科技的5G應用光通信芯片預計2019年就可量產。

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化率超過60%，高端光電子芯片國產化率突破 20%。但目前來看，國產光通信技術差距還很大。

據(jù)中國電子元件行業(yè)協(xié)會發(fā)布的《中國光電子器件產業(yè)技術發(fā)展路線圖（2018-2022年）》顯示，國內企業(yè)目前只掌握了10Gb/s速率及以下的激光器、探測器、調制器芯片，以及PLC/AWG芯片的制造工藝以及配套IC的設計、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)，其中可調窄線寬激光器、相關光發(fā)射/接收芯片、電跨阻放大芯片、高速模數(shù)/數(shù)模轉化芯片及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)應重點加強 100Gb/s 光收發(fā)模塊、ROADM 產品、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)模塊產品、硅光集成進度，并爭取盡快擴大產業(yè)規(guī)模、早日擺脫對國外供應商的依賴。

5G為光通信帶來哪些機遇？

作為光通信乃至整個信息基礎網絡的核心，光通信器件一直為5G做著相應的準備。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。

在光模塊領域，由于5G承載網的全新架構，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備客戶側的接口就至少需要400萬量級的光模塊，再考慮線路側接口光模塊、專線用戶光模塊、數(shù)據(jù)中心光模塊等，預計整個5G網絡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)界最為關注的問題是，5G對光通信芯片/模塊提出了哪些要求，國內企業(yè)能否實現(xiàn)國產化替代，如果要提升國產芯片自給率，廠商應從哪些方面著手。

相比4G LTE時代，5G時代對網絡傳輸會有不同要求，如傳輸網在向100G擴容升級，接入網也在從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?，在國產替代過程中，突破25G光芯片及100G以上光模塊設計能力，成為發(fā)展關鍵。

有分析人士強調，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，不斷構建競爭壁壘。

總之，無論是華為還是光迅科技，抑或其他國內的光通信芯片、器件以及模塊設計公司，在國際技術封鎖的挑戰(zhàn)與國內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！