AI产业基础建设核心之一

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一、 光芯片是半导体激光器的核心 

半导体光器件是光通信产业重要组成部分。光通信器件是光通信产业的重要组成部分，使用光信号和光纤传输信息。光通信系统通过电光转换将电信号转换为光信号，并通过光纤传输至接收端进行光电转换。

光通信器件包括光芯片、光器件和光模块，其中光芯片是实现光转电、电转光、分路、衰减、合分波等基础光通信功能的核心。光器件和光芯片是光通信器件的两大重要组成部分，光芯片是驱动光有源光器件和光无源器件产生作用的核心。

光芯片细分品类多，广泛应用于各个领域。光芯片主要分为有源光器件芯片和无源光器件芯片。 

有源光芯片包括激光器芯片和探测器芯片，而无源光芯片则包括 PLC 和 AWG 芯片。激光器芯片和探测器芯片分别用于将电信号转换为光信号和将光信号转换为电信号。

激光器芯片可以进一步分为边发射激光器芯片(EEL)和面发射激光器芯片(VCSEL)。探测器芯片使用最广泛的是 PIN光电 二极管(PIN-PD)和 APD(雪崩光电二极管)。

二、光芯片技术壁垒高，生产工艺复杂

光芯片产业链大致分为衬底、光通信激光器芯片（外延/芯片设计/芯片制造）、有源器件、光模 块、下游最终客户等几大环节。

光芯片行业上游主要为原材料和生产设备供应商，光芯片行业中 游主要为下游光模块厂商提供有源光芯片和无源光芯片。随着光电半导体产业的蓬勃发展，光芯片已经广泛应用于通信、工业、消费等众多领域。

光芯片的生产工艺包括芯片设计、基板制造、磊晶成长、晶粒制造、封装测试共五个主要环节。 

多数中国企业主要集中在芯片设计环节，而全球能够实现高纯度单晶体衬底批量生产的企业主要 为海外企业。磊晶生长/外延片是光芯片行业技术壁垒最高的环节，成熟技术工艺主要集中于中国台湾以及美日企业。晶粒制造和封装测试环节主要集中在中国台湾。

光芯片生产采用的各工艺综合性更强，龙头厂商多采用 IDM 经营模式。逻辑芯片厂商中，新进入的企业多采用 Fabless 模式，以此减少资本投入，将更多资源集中投入研发。

光芯片行业厂商采用 IDM 模式，因为光电子器件遵循特色工艺，器件价值提升不完全依靠尺寸缩小，而有赖于功能增加。IDM 模式更有利于各环节自主可控，能及时响应各类市场需求，灵活调整生产计划，高效排查问题原因，从而提升芯片性能，满足下游客户需求。

磊晶生成的外延片质量是决定光芯片性能的关键因素，是厂商竞争优势及技术实力的核心体现。MOCVD 和 MBE 是两种主要的磊晶生长方式，其中 MOCVD 是以有机化合物作为晶体生长原材 料，在衬底上进行气相外延；而 MBE 是将需要生长的单晶物质按元素的不同分别放在喷射炉中， 通过加热使元素喷射的分子流在衬底上长出晶格结构，技术难度较高。

光芯片制造准入门槛高。光芯片使用的 III-V 族半导体材料要求芯片设计与晶圆制造环节相互反馈与验证，需要独特的设计结构并优化制造工艺。

光芯片制造涉及的流程长，需要长时间积累相关技术、经验与管理制度。因此，对光芯片商用化制造能力提出严苛的要求，提高了制造准入门槛。

激光芯片厂商持续提升产品输出功率，巩固竞争实力。

以国产高功率半导体激光芯片厂商长光华芯为例，2012 年成立以来，不断推出高亮度单管芯片，2019 年推出 15W 单管芯片，2020 年推 出 18W、25W 单管芯片，2021 年实现 30W 单管芯片量产，产品持续向更高功率段迭代。