随着
人工智能、物/
车联网、
工业互联网、AR/VR等新技术的逐步应用与产业化带来数据流量的快速增长,
数据中心进一步向大型化、集中化转变,将带动高速率及中长距离光模块的快速发展。
由于光模块速率升级过程中会带来功率损耗、信号失真等问题,以及速率提升中对光芯片性能提出了更高要求, 进而导致整体成本提升,驱动更高速率光模块的多种技术演进。
而众多光模块演进新技术中,CPO、硅光技术、LPO等,还有另一种:薄膜铌酸锂。
据
长城证券 研报,铌酸锂晶体具有光电效应多、性能可调控性强、物理化学性能稳定、光透过范围宽等特点,因此基于铌酸锂晶体的声表面波滤波器、光调制器、相位调制器、光隔离器、电光调Q开关等光电器件在电子技术、 光通信技术、激光技术等领域中得到了广泛研究和实际应用。
而光调制器制备中,根据材料不同,可为硅基方案、磷化铟方案和铌酸锂方案三种,其中铌酸锂方案具有高带宽、低插损、较高消光比、 工艺成熟等优点。同时,传输距离长达100公里以上,容量超过100G,在100G/400G相干光通讯网络中有着广泛的应用。
但是,铌酸锂方案虽性能优势,但也存在不足,比如存在1)性能提升逐渐遭遇瓶颈,且与CMOS工艺不兼容。 2)尺寸尺寸较大,难以满足光器件小型化趋势。 3)成本及价格较高等问题。
这种情况下,薄膜铌酸锂出现了。
长城证券表示,薄膜铌酸锂调制器不仅继承了铌酸锂材料的性能优势,而且在体积、成本等方面有所改善。具体来看,
1)薄膜铌酸锂调制器在性能和性价比上得到新的提升,在保留铌酸锂调制器原有的性能优势的同时使带宽获得突破;
2)尺寸显著变小,解决了体材料铌酸锂体积较大难以集成的问题,可以实现高度集成;
3)随着尺寸的减小也使单位面板传输密度提高,成本方面有进一步下降的空间。
据长城证券研报,随着高速相干光传输技术不断从长途/干线下沉到区域/数据 中心等领域,用于高速相干光通信的数字光调制器需求将持续增长,2024年全球高速相干光调制器出货量将达到 200万端,按照每个端口平均需要1~1.5个调制器,若薄膜铌酸锂调制器体渗透率可达50%,对应的市场空间约 82-110亿元。
据
天风证券 研报,半导体材料包括三大类:1)单一元素构成的半导体材料,主要包括硅( Si)、锗(Ge)2)以氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)等为代表的宽禁带半导体,另外一种就是,以化合物构成的半导体材料,主要包括砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)。
而光芯片按功能,可以分为激光器芯片和探测器芯片,其中激光器芯片按照材料体系划分,可以分为砷化镓GaAs和磷化铟Inp两套材料体系。
1)高性能AI超算场景下,光通信价值量得以再次提升。
英伟达 A100 DGXSuperPOD场景中,每块A100对应6只200G光模块,而在最新的满配GH200中,每块GraceHopper对应9只800G光模块。同时带来光纤用量进一步提升,连接器件向多芯、高密度结构进化。英伟达与 AMD加速向高端化产品的升级将驱动800G光模块加速放量。(国盛证券)
2)光芯片是光模块的核心元件,目前光芯片与光器件国产化程度较低,国内产品多为无源器件、低速率光芯片,根据ICC预测,2021年我国2
5G光芯片国产化率约20%,25G以上光芯片国产化率仅5%。
800G升级叠加AI带来长期想象空间,光模块、光器件、光芯片、陶瓷外壳等800G产业链均有望显著受益。(
兴业证券 )
3)根据材料不同,当前电光调制器制备可分为硅基方案、磷化铟方案和铌酸锂方案三种。铌酸锂调制器价格数倍于磷化铟调制器,因此在中距离传输场景下磷化铟调制器更具优势。但相较于硅光、磷化铟,薄膜铌酸锂调制器具备其它材料无法比拟的带宽优势。(长城证券)
光通信、光纤陀螺、超快激光器等领域均存在对薄膜铌酸锂调制器的需求,未来增长具备广阔的市场空间。薄膜铌酸锂调制器商业化落地,且已有公司将其应用于800G光模块
各环节厂商:1)衬底厂商:北京通美、日本JX、通美、住友、
云南锗业 等。2-1)外延厂商:IQE、台湾联亚光电、台湾全新光电、台湾英特磊等,2-2)器件厂商包括Finisar、Lumentum、AOI等。3)IDM模式厂商:国内的
源杰科技 、
仕佳光子 、
长光华芯 等。我国光芯片上游材料厂商标的稀缺,云南锗业具备磷化铟、砷化镓晶片生产能力,济南晶正的硅基铌酸锂材料一枝独秀。
$源杰科技(sh688498)$ $仕佳光子(sh688313)$ $长光华芯(sh688048)$ $光迅科技(sz002281)$ $云南锗业(sz002428)$