光电芯片行业现状及市场未来发展前景展望2023

一、光电芯片行业概况

光电芯片又称光芯片，光芯片属于半导体领域，位于光通信产业链上游，是现代光通信器件核心元件光通信等应用领域中，激光器芯片和探测器芯片合称为光芯片。光芯片是光电子器件的重要组成部分，是半导体的重要分类，其技术代表着现代光电技术与微电子技术的前沿研究领域，其发展对光电子产业及电子信息产业具有重大影响。

随着集成电路的不断发展，传统的电子集成电路在带宽与能耗等方面逐渐接近极限。随着电子电路集成度的不断提高，金属导线变得越来越细，导线之间的间距不断缩小，这一方面使得导线的电阻和其欧姆损耗不断增大，使得系统能耗不断增加;另一方面会造成金属导线间的电容增大，引起导线之间的串扰加大，进而影响芯片的高频性能 。

电子集成芯片采用电流信号来作为信息的载体，而光子芯片则采用频率更高的光波来作为信息载体。相比于电子集成电路或电互联技术，光子集成电路与光互连展现出了更低的传输损耗 、更宽的传输带宽、更小的时间延迟、以及更强的抗电磁干扰能力。此外，光互连还可以通过使用多种复用方式(例如波分复用WDM、模分互用MDM等)来提高传输媒质内的通信容量。因此，建立在集成光路基础上的片上光互连被认为是一种极具潜力的技术用以克服电子传输所带来的瓶颈问题。

二、光电芯片行业市场现状调研

如今全球信息互联规模不断扩大，纯电子信息的运算与传输能力的提升遇到瓶颈，光电信息技术正在崛起。在传统的通信传输领域，早期通过电缆进行信号传输，但电传输损耗大、中继距离短、承载数据量小、信号频率提升受限，而光作为载体兼有容量大、成本低等优点，商用传输领域已逐步被光通信系统替代。随着技术发展与成熟，光电信息技术应用逐步拓展到医疗、消费电子和汽车等新兴领域，为行业发展提供成长空间。

通信模块产品所需原材料主要是光器件、电路芯片、PCB板以及外壳等。其中，光器件占光模块成本的73%，电路芯片18%，PCB板5%以及外壳4%。光器件中包括了以激光器芯片为核心的TOSA组件、以探测器芯片为核心的ROSA组件以及滤光片等部分。在流量快速增长，传输速率不断提高的背景下，光芯片同样需要朝着高速率方向演进。

2020年，美国宾夕法尼亚州立大学的研究团队通过将超表面制作硅波导上，实现了具有平面外光束偏转和聚焦功能的片上集成光器件。同年，来自中国清华大学和美国麻省理工学院的研究团队利用超构波导平台，实现了多功能的集成化波导耦合器、波长与偏振解复用器、片上涡旋光束发射器等集成光器件设计。截至2021年，来自北京大学和清华大学的研究团队也分别综述了微纳结构集成光芯片的研究进展。华中科技大学和浙江大学的研究学者也报道了关于片上可重构模式转换器和集成化硅波导通信器件的研究。

根据中研普华产业研究院发布的《2023-2028年中国光电芯片行业市场全景调研与发展前景预测报告》显示：

根据海关总署的数据显示，我国光电子器件行业进出口金额呈现稳定上升趋势。中国光电子器件进出口总额为247.6亿美元;2020年这一数字上升至264.6亿美元。

根据海关总署的数据显示，我国光电子器件行业进出口金额呈现稳定上升趋势;2019年，中国光电子器件进出口总额为247.6亿美元;2020年这一数字上升至264.6亿美元。从贸易顺差角度来看，中国光电子行业也是出口大于进口，特别是在新冠肺炎疫情的影响下，我国光电子器件行业2020年贸易顺差较2019年更加有所上升，达到了108亿美元。

全球光子集成电路市场规模为2.7亿美元。我国光子集成电路市场规模达1.9亿元。未来几年，全球光子集成电路将继续保持快速的增长态势，预计在2018-2023年间将以25.2%的复合年增长率持续增长。

三、光电芯片行业未来发展前景展望

高速数据处理和传输构成了现代计算系统的两大支柱，而光子芯片将信息和传输和计算提供一个重要的连接平台，可以大幅降低信息连接所需的成本、复杂性和功率损。随着硅基光电子学和半导体加工技术的不断发展，光子和电子混合集成的光电子芯片还可以进一步的提升器件性能并降低成本，以满足不断增长的高带宽互连的需要。

美国加州理工学院和英国南安普顿大学的工程师合作设计了一种与光子芯片(利用光传输数据)集成的电子芯片，创造了一种能以超高速传输信息同时产生最少热量的紧密结合的最终产品。

根据Omdia数据预测，2019-2025年25G以上速率光模块所使用的光芯片占比逐渐扩大，整体市场空间将从13.56亿美元增长至43.40亿美元，年均复合增长率将达到21.40%。AI需求推动，或加速国内厂商高速光芯片市场份额突破。在低速率光芯片领域(25G及以下)，我国目前已呈现高度竞争的格局。现阶段中国已有30多家企业实现10G及以下光通信芯片的规模性销售，低速芯片市场基本实现国产替代。

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