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一文读懂国内光模块产业格局

2019-1-10 10:31| 发布者: 西独欧阳风| 查看: 6971| 评论: 0|来自: OFweek光通讯网

摘要: 随着光通信系统的不断升级,模块成品的迭代速度也在不断加快。近年来数据中心的增长速度不断加快,为光模块市场打开了空间,整体估算可以达到近300亿元。

作为光电转换的核心器件,光模块通过将发送端电信号转换成光信号,然后通过光纤进行传送,最后在接收端再将光信号转换成电信号,进而完成光信号在一定距离上的传输。从大体结构上来看,光模块主要由光电子器件、功能电路和光接口等组成,光电子器件包括发射和接收两部分。光模块按照封装形式分类,常见的有SFP,SFP+、GBIC、XFP等类型。

在光模块的特性中,最大的特性区分在于传输速率。按照传输速率的不同,光模块可以分为低速率、2.5G、10G、40G100G、200G、400G等等。不同传输速率匹配光网络不同环节和应用场景。此外,光模块传输距离的长短则是另一大核心参数,根据其传输距离的不同,大体可以分为短距离光模块、中距离光模块,以及长距离光模块三种类型,其中长距离光模块特指传输距离为30km以上的光模块,能满足网络数据长距离传输的需求。

一文读懂国内光模块产业格局

光模块产业链包括芯片、器件、模块成品。其中,要数芯片的技术含量最大,行业准入门槛很高。在芯片领域,国内厂家相对弱势,特别是在高端产品领域,几乎由国外厂家完全垄断。而在器件领域,种类繁多,整体呈现全球全球协同竞争,在这一领域的国内厂家相对较多,国内厂家在无源器件方面表现较为强势,有源器件也呈现出迅猛增长趋势。随着光通信系统的不断升级,模块成品的迭代速度也在不断加快。近年来数据中心的增长速度不断加快,为光模块市场打开了空间,整体估算可以达到近300亿元。

光芯片:技术壁垒高、国内有待突破

光芯片是模块中价值最集中的部分,在光模块中成本占比30%至50%,在高端产品中占比甚至能达到50%到70%。目前,在整个国内市场中,国外厂商占据了高端光芯片市场大约9成份额。从核心芯片能力分析,国内企业目前只掌握了 10Gb/s 速率及以下的激光器、探测器、调制器芯片,以及 PLC/AWG 芯片的制造工艺以及配套 IC 的设计、封测能力,整体水平与国际标杆企业还有较大差距,特别是在高端芯片能力方面,比美日发达国家落后 1-2 代以上。而国内光芯片厂商目前集中于10G及以下市场,其中,最具代表性的国内厂商有光迅科技、昂纳科技、海信宽带等。

由于缺乏完整、稳定的光电子芯片、器件加工工艺平台以及相关配套人才队伍,国内还难以建立起标准化光通信器件研发体系,这是制约国内光芯片突破的症结所在。因此,在光芯片领域,国内厂商们仍需加强研发投入,稳步突破技术和工艺瓶颈,加强国产化替代,进而强化国内产业链结构。

2018年1月,工信部发布了《中国光电子器件产业技术发展路线图(2018-2022年)》,全面量化了核心光芯片的发展规划,全面提速DFB、EML、VCSEL等核心芯片的国产化进程。由此可见,提振国内光芯片水平已经上升到国家层面,国内在光芯片领域潜力巨大。

光器件:全球化协同竞争

作为光模块的核心组件之一,光器件对光网络传输的意义不言自明。根据是否需要电源驱动,光器件大体上可以分为有源器件和无源器件两大类。有源光器件是光通信系统中将电信号转换成光信号或将光信号转换成电信号的关键器件,是光传输系统的心脏,主要包括半导体发光二极管(LED)、激光二极管(LD)、光电二极管(PIN)、APD、掺铒光纤放大器(EDFA)、拉曼光放大器及调制器等。无源光器件是光通信系统中需要消耗一定能量但没有光电或电光转换的器件,是光传输系统的关键节点,主要包括光纤连接器、耦合器、波分复用器、光开关、光衰减器和光隔离器等。

光器件行业属于技术含量很高的行业,被称为光通信网络的“心脏”。光器件大致分为芯片开发、器件封装、模块组装三个环节。此外,光器件是技术密集型和劳动密集型相结合的产业。随着数据中心的不断升级,市场需求将会进一步向中高端光器件倾斜。因此,对厂商技术挑战将会进一步加强,竞争力不足的企业将会积压出市场。

目前,中国光器件厂商大约占据了全球15%左右市场份额,相对来看,国内厂商在无源器件方面的竞争力更强,代表厂商有光迅科技、昂纳科技、天孚通信等等。

光模块:迭代升级 市场潜力巨大

目前,随着流媒体的快速兴起,大数据、云计算技术得到了越来越多应用,数据通信市场对容量和传输速率的要求越来越高。据相关机构预测,到2021年,全球超大型数据中心数量有望翻一番。目前,100G光模块已经成为国外云计算数据中心主流配置,400G的布局也在不断推进当中,而亚马逊、微软、Facebook等巨头们已经开始部署400G光模块。而在国内,100G光模块也在快速推进当中,阿里云曾宣布2018年是国内100G光模块大规模应用元年,后续将会逐步向400G升级。

随着,相关技术的不断推进,国内光模块产品正在迎头赶上。在2018年的OFC展会上,光迅科技、中际旭创、海信宽带、新易盛均发布了自家400G样品。

硅光模块:新型工艺抢占未来市场

硅光技术基于1985年左右提出的波导理论,2005-2006年前后开始逐步从理论向产业化发展。目前,硅光技术已经开始进入产业化阶段,Intel、Luxtera、Acacia、光迅、Rockley等企业先后推出芯片级、模块级产品,并逐步实现小批量商用出货。

硅光利用传统半导体产业非常成熟的硅晶圆加工工艺,在硅基底上利用蚀刻工艺可以快速加工大规模波导器件,利用外延生长等加工工艺,能够制备调制器、接收器等关键器件,最终实现将调制器、接收器以及无源光学器件等高度集成。

目前硅光技术仍处于起步阶段,技术成熟度仍待提升,市场份额也不高。不够随着技术的进一步发展,以及应用领域的拓展,硅光模块的未来让人倍感期待。

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