行业专题2023年08月28日

芯片出光：硅光技术开启高速与高集成度传输时代

——硅光技术产业深度研究

姓名：朱峰 (分析师)

邮箱：zhufeng026011@gtjas.com

姓名：鲍雁辛 (分析师)

邮箱：baoyanxin@gtjas.com

电话：021-38676284

电话：0755-23976830

证书编号: S0880522030002

证书编号：S0880513070005

每日免费获取报告 □

每日微信群内分享7+最新重磅报告；

每日分享当日华尔街日报、金融时报；

√ 行研报告均为公开版，权利归原作者所有，起点财经仅分发做内部学习。

摘要

硅光技术利用半导体工艺、集合光子与电子技术的优点，开启光通信更高速率、更高集成度时代

硅光技术核心理念是“芯片出光”：借助成熟半导体CMOS工艺将光和电器件的开发与集成到同一个硅基衬底上，使光与电的处理深度融合。硅光技术将光通信的传输速率、集成度向更高水平推进，是满足不断发展的大数据、人工智能、未来移动通信等产业对高速通信需求的核心技术选择之一。相较于传统分立元器件，采用硅光技术的集成元器件更具高速率、高集成化、低功耗、低成本等优势，满足技术快速变革对高速数据传输的需求，是光通信产业最有潜力新风口之一。

数据中心及电信网络建设和升级是硅光需求“基本盘”，AIGC产业加速发展催生硅光芯片增量新需求

大数据、云服务背景下的数据中心、超算中心建设热潮，电信网络基础设施建设促进全球数据中心流量以每年32%的速度飞速增长。同时AIGC引发爆发式的算力需求每3.5个月将翻一倍，大量数据需要被存储、传输和处理催生海量的服务器需求，加速服务器集群建设。两条主线共同引发400G/800G的高速率光芯片/光模块需求，而国内数据中心目前以50G、100G、200G光模块技术为主，未来高速模块更新需求紧迫、替换空间巨大。面对行业所面临日益严峻的带宽与功耗痛点，具有高带宽、小尺寸、低能耗和低成本等优势的硅光方案是高速率光通信方向上可靠且最具性价比的发展方向，未来全球数通市场与AIGC市场高速增长是构成硅光产业巨大快速发展的两大支撑力。

国产替代存在时代机遇，新兴光互联市场有望成为硅光芯片又一增长极

目前全球硅光领域国外大厂占主导地位，高速芯片领域存在巨大国产化空间。当前我国25G及以上光模块国产化率较低，未来需求更大、用于200/400G高速光模块的50G及以上光芯片国产化率不超过5%。中美科技竞争与我国科技自主可控政策加快前沿技术进口替代进程，给我国硅光芯片企业带来增长机遇。同时在数通市场之外，硅光光传感应用领域的不断拓展，硅光在消费电子领域用于医学检测的可穿戴设备、智能驾驶领域的车载激光雷达、量子通信等具有广阔应用空间，为硅光芯片带来更多的市场需求。但中国硅光产业要完成国产替代仍需解决国内在硅光特殊工艺制造环节上暂时落后所带来硅光芯片在量产、封装以及良率、成本、工艺标准化等层面的限制因素。

全球硅光产业国外厂商占主导，国内起步较晚但潜力巨大

由于仍属前沿技术，当前全球范围内专注且有出货硅光产品的企业不多，包括Mellanox、思科、Luxtera、意法半导体、Acacia与Molex等，绝大多数为在光通信和硅光领域有较长时间积累的海外巨头。在国内，越来越多的信息技术产业龙头公司正关注并布局硅光技术，其中华为十分积极活跃。同时近年不少中国硅光早期项目公司如熹联光芯、赛丽科技、芯速联光电等亦在快速崛起，以实现高速领域国产化硅光产品研发突破，并多能提供全系的高速光互联解决方案，中国硅光产业实力增长潜力巨大。

风险提示

(1）硅光市场整体发展不及预期风险； (2）硅光技术发展不及预期风险；(3）市场竞争加剧的风险。

目录/CONTENTS

01　高速率、高集成化、低功耗、低成本，硅光是光通信产业最有潜力新风口之
02 数据中心与AI带动需求爆发开启硅光产业黄金发展期
03 国产替代时代机遇与硅光外延应用拓展将成为产业长期增长助力
04　全球硅光产业国外厂商占主导，国内起步较晚但潜力巨大
05㎡风险提示
01高速率、高集成化、低功耗、低成本，硅光是光通信产业最有潜力新风口之一
1.1／光通信是整个通信网络的支柱和底座，光芯片是光通信系统的核心
1.2／硅光集合光子与电子技术的优点，具高速率、高集成化、低成本等优势
1.3／硅光器件依然处于发展的初级阶段，单片集成与CPO是未来趋势

[1高速率、高集成化、低功耗、低成本，硅光是光通信产业最有潜力新风口之-

光芯片光芯片

(实现核心的光电转换功能)

光芯片决定了信息的传输速度和可靠性

√半导体产业在超大规模、高度集成化、极小制造上已有成熟工艺积累；

光模块(光通信的重要组成部分，高速率、低成本、低功耗”

数据中心的迅速发展拉动光模块需求

光通信

（与其他通信技术相比，传输距离长、经济节能，能一次性传输海量信息，通信速度快)

成熟半导体产业已为硅光结合提供坚实基础

√高速增长的新需求呼唤更高速、更大带宽的光通信技术

硅光技术的优势

√高度集成化

√高速率、超低功耗、低成本

√更高可靠性、更高安全性

硅光器件演进阶段

√ 硅光器件演进的三个阶段：分组硅化、硅光集成和全光电融合;

当前处于简化工艺流程提升效率的第二阶段向第三阶段的进化期

光子集成技术

√光子集成技术从混合集成向单片集成演进，单片集成能够与硅光工艺同步缩小线宽、提高集成度

CPO共封装技术

√ CPO共封装技术形成芯片和模组的共封装，有效降低传输损耗和封装成本；

随着数据中心、HPC与AI集群对高速率的需求提升，发展空间广阔

(一）光通信产业链

(二）硅光发展背景与优势

(三）硅光技术未来趋势

1.1光通信具有高带宽、低延迟、抗干扰特性，是通信网络的支柱和底座

高速率、高集成化、低功耗、低成本，硅光是光通信产业最有潜力新风口之一

□光通信是整个通信网络的支柱和底座。相较以太网、无线网络，光通信具有通信容量大、传输距离远、信号串扰小、抗电磁干扰等优点，是当前全球最主流的信息传输方式之一。光通信器件产业链主要分为上游光芯片组件、中游光器件模组以及下游光通信设备、电信、数通设备等应用。

√以太网：通过铜线传输数据的一种方式，具有速度快、可靠性高等优点，主要用于局域网内的数据传输;

√无线网络：通过无线电波传输数据的一种方式，具有灵活性和可移动性，主要用于移动设备和远程传输的数据传输;

√光通信：通过光纤传输数据的一种方式，具有高带宽、低延迟、抗干扰等优点，主要用于中长距离、高速传输的数据传输。

图：不同通信技术有其特点与适用性

技术	光通信	以太网	无线网络
传输介质	光纤	铜线	无线电波
带宽	高	中	低
延迟	低	中	高
抗干扰能力	强	中	弱
适用场景	长距离、高速传输	局域网内	移动设备和远程传输
可靠性	高	高	中
灵活性	低	高	高

光通信传输距离长、经济节能，能一次性传输海量信息，通信速度快

光模块是实现光电转换的器件，高速率、低成本、低功耗是发展趋势

高速率、高集成化、低功耗、低成本，硅光是光通信产业最有潜力新风口之一

□光模块（OpticalModules）是实现光信号传输过程中光电转换和电光转换功能的光电子器件，是光通信中的重要组成部分。光模块的产业发展趋势正向着“高速率、低成本、低功耗”发展。目前，光模块应用速率正从10G\~40G向100G\~400G升级，400G\~800G技术的研发与商业化应用进程加快，并进一步向更高速的1.6T速率发展。

□ 数据中心的迅速发展拉动全球光模块需求。光模块是数据中心内部数据传输和数据中心间互联的核心部件，随着全球范围内数据中心持续建设，其需求不断被拉升：根据Lightcounting 预计，全球光模块市场规模在2020 年达到81亿美元市场规模，并将在2026 年进一步增长至176亿美元（较2020年，+117.3%）。

图：至2024年全球超大规模大型数据中心数量将达到1000个

图：数据中心发展带动全球光模块市场规模逐年递增

1.1 光芯片决定信息传输速度和可靠性，是现代光通信系统的核心

高速率、高集成化、低功耗、低成本，硅光是光通信产业最有潜力新风口之一

□光芯片是光模块等光电子器件的主要组成部分，是现代光通信系统的核心。

□电光转换由光芯片实现，决定了信息传输速度和可靠性。现代光通信系统是以光信号为信息载体，以光纤作为传输介质，同时由于一般电子设备仅能识别电信号，需要光芯片进行电光转换，将传输信息系统中的光信号转化为电信号。光芯片按功能可以分为激光器芯片和探测器芯片。

√首先发射端通过激光器内的光芯片进行电光转换，将电信号转换为光信号，经过光纤传输至接收端；

√接收端通过探测器内的光芯片进行光电转换，将光信号转换为一般设备能够识别的电信号；

√其中，核心的光电转换功能由激光器和探测器内的光芯片来实现，光芯片直接决定了信息的传输速度和可靠性;

√当前由于更高速率的光模块往往由多个中低速率光芯片组合实现，随着光模块速率的提升，光芯片在光模块的成本占比亦在不断提升。

图：2026年我国光芯片市场规模有望扩大至29.97亿美元

数据来源：《中国光芯片市场运营现状调研与发展战略研究报告(2023-2030年）》，观研报告网，国泰君安证券研究

图：光模块中的光芯片发挥关键的电光转换作用

数据来源：5G承载光模块白皮书，飞畅科技

1.2 成熟半导体产业提供硅光结合基础，新需求呼唤更高速、高带宽的光通信

高速率、高集成化、低功耗、低成本，硅光是光通信产业最有潜力新风口之一

（一）成熟的半导体产业在超大规模、高度集成化、极小制造上已有成熟工艺积累

√全球半导体制造产业经历超50年、数千亿美元的建设已累积成熟的集成制造工艺，将成熟、发达的半导体集成电路工艺资源应用到集成光器件上来，集成光学的工业水平会极大提高，成熟的半导体产业已为硅光结合提供坚实基础。

（二）高速增长的新需求呼唤更高速、更大带宽的光通信技术

√ 随着5G（蜂窝5G）、F5G（固网5G）的持续发展，4K/8K超高清视频的普及，现网中的数据流量正以每年30%\~40%的速度增长，业务流量增长速度大于当前光通信带宽增长的速度。同时，新兴AIGC应用的高速发展，自2012年以来每3-4个月人工智能的算力需求将翻一倍，带动带宽需求不断增加，光通信带宽也必须紧密跟进、不断提升速率，向高速的时代迈进。

图：半导体产业在超大规模、高度集成化、极小制造上已有成熟工艺积累

图：固定网络不断演进，推动从光纤到户迈向光联万物

固网代际	F1G	F2G	F3G	F4G	F5G
典型业务	语音、拨号上网	多媒体网页、SD	720/1080p HD	4KUHD、云游戏	8K、Cloud VR
典型带宽	窄带	宽带	超宽带	超百兆	千兆超宽
	PSTN/ISDN 64kbps	ADSL	VDSL/VeC/SV 30~200Mbps	G/EPON/G.fast 100~500Mbps	10G~PON 1~5Gbps
		10Mbps
建网模式发展历程	电话端局/窄带接入 ~1990	CODSLAM 1990~2005	FTTC/FTTB 2005~2015	FTTH/FTTdp 2010~2020	FTTR/FTTD/FTTM 2015~2025

1.2 硅光技术集合光子与电子技术的优点，大幅提升光芯片性价比

高速率、高集成化、低功耗、低成本，硅光是光通信产业最有潜力新风口之一

□“芯片出光”是硅光技术核心理念，硅光技术利用成熟半导体CMOS工艺将光和电器件的开发与集成到同一个硅基衬底上，使光与电的处理深度融合到一块芯片上，真正实现“光互连”。硅光技术将光通信的传输速率、集成度向更高水平推进，是满足不断发展的大数据、人工智能、未来移动通信等产业对高速通信需求的核心技术选择之一，并可应用于生医感测、量子运算、激光雷达等新兴的外延应用领域。

□ 硅光器件与产品主要可分为三个层次：硅光器件、硅光芯片、硅光模块。

√硅光器件：包括光源、调制器、探测器、波导等，是实现各种功能的基本单元;

√ 硅光芯片：将光发送集成芯片、光接收集成芯片、光收发集成芯片、相同功能器件阵列化集成芯片（探测器阵列芯片、调制器阵列芯片等）等若干基本器件进行单片集成;

√ 硅光模块：进一步将光源、硅光器件/芯片、外部驱动电路等集成到一个模块，包括光发送模块、光接收模块和光收发一体模块等，是系统级的硅光产品形态。

图：硅基光电子集成芯片概念图

图：硅光器件与产品包含三个层次

12相较传统方案，硅光技术具高速率、高集成化、低成本等优势

高速率、高集成化、低功耗、低成本，硅光是光通信产业最有潜力新风口之一

□将微电子集成电路技术的超大规模、超高精度特性和光子技术超高速率、超低功耗的优势相结合，硅光技术较传统分立器件方案具更多优势：

√数据传输能力上，光信号拥有电信号不可比拟的高速率：传统铜电路已接近物理瓶颈，继续提高带宽越来越困难。云计算产业对芯片间数据交换能力提出更高要求，单颗芯片性能越强、互联的芯片数量越多，较低的互联带宽就越容易成为性能提升的障碍，25Gb/s已接近传输速率的瓶颈。而硅光技术能突破这一瓶颈，大大提高带宽，相对电传输，采用高速光纤的光传输架构，可以通过单一链路25Gb/s的标准达到100Gb/s的传输速度;

√硅光芯片具高度集成化：以半导体制造工艺将硅光材料和器件集成在同一硅基衬底上，形成由调制器、探测器、无源波导器件等组成的集成光路。相较InP等有源材料制作的传统分立器件，硅光光模块无需ROSA、TOSA封装，因而硅光器件器件体积与数量更小、集成度更高；

集成电路产业对硅基CMOS生产技术和工艺有成熟积累：硅光技术利用半导体在超大规模、微小制造和集成化上的成熟工艺积累优势;

图：高速率模块光芯片市场增长迅速

图：硅光芯片集成度大大提升

诚信·贡仕·汞和·专业·创新

1.2相较传统方案，硅光技术具高速率、高集成化、低成本等优势

高速率、高集成化、低功耗、低成本，硅光是光通信产业最有潜力新风口之一

√ 功耗更低：相比传统的光学技术，硅光结合了硅技术的低成本、更高的集成度和互联密度以及更多的嵌入式功能，功耗更低、可靠性更高；

√安全性高：相较于铜电路的功耗大、易发热，以及电磁波易干扰、易窃听的问题，光信号在安全性上具有显著优势;

√波导传输性能优异：硅的波导传输特性优异，其对应的光波长为1.1um在1.1-1.6μm的通信波段是透明的。同时，硅与二氧化硅形成较大的折射率差，使得硅波导具有较小的波导弯曲半径；

硅基材料与更紧密的集成方式降低了材料、制造和封装成本：第一，相较于传统的分立式器件，硅光模块的集成度更高，封装与人工成本降低。第二，硅基材料成本较低且可以大尺寸制造，相较传统三五族材料衬底而言，硅基芯片成本得以大幅降低。第三，对光模块进行成本拆分，光器件的成本占比超过70%，而其中TOSA光发射组件的成本占比较大，普通光模块与硅光模块的发射器类型不同，在100G短距CWDM4和100G中长距相干光模块中，受限良率成本等问题，硅光模块成本优势不明显，但在400G及以上的高速率的场景中，由于传统DML和EML发射器类型的成本较高，硅光模块成本性价比优势开始显现。

图：硅基光电异质集成的材料体系 (根据衬底材料不同)

图：光模块中光发射器TOSA成本占比最高

图：硅光模块集成度提高，封装成本降低

请参阅附注免责声明12

1.2 硅光技术在集成工艺上具优势，有效减少光器件“插入损耗”

高速率、高集成化、低功耗、低成本，硅光是光通信产业最有潜力新风口之一

口在集成工艺上，硅光技术是光通信传输向“高速率、高集成化、低功耗、低成本”迈进最有潜力且可靠的方向之一

(1）将大功率多波长激光器、硅基高密度光发射模块、硅基高速光接收模块等芯片模块混合集成在同一晶圆上，提高集成光子组件密度，可以有效提升数据传输密度和效率，降低了功耗和成本。光模块器件本身有损耗、模块中各器件间有损耗，硅光技术利用半导体工艺带来的高度集成化优势，使各器件隔得更近，将减少“插入损耗”。光子集成产品在尺寸、功耗、成本、可靠性方面比广泛采用的分立元器件更具优势，是未来光器件的主流发展方向，也是能实现超高密度（>10Tb/s/cm2）的唯一途径，为低成本和低功耗的芯片到芯片通信铺平了道路，并可能取代目前金属互联;

(2）硅光技术和传统InP方案、薄膜锯化锂方案比较：传统InP集成度低、传输速率慢；薄膜铌化锂技术尚待成熟、成本高、更适用于长距离传输，硅光方案是高速率光通信方向可靠且最具性价比的发展方向。目前，光波复用/解复用、光波长调谐和变换等器件已可实现单芯片集成，而光模块需要混合集成。已量产的硅光方案，基于硅衬底的混合集成是主要方式，单片集成是未来技术发展方向。

图：硅光集成电路简图

图：硅光混合集成与单片集成方案
混合集成方案概念图

单片集成方案概念图

1.2 CMOs平台为硅光技术提供工艺基础，助力硅光工艺流程的完善

高速率、高集成化、低功耗、低成本，硅光是光通信产业最有潜力新风口之一

口在设计工艺流程上，CMOS平台为硅光技术提供了强大的工艺能力。但相较于半导体CMOS工艺，硅光技术还有以下特殊性：

√总体路径：硅光的发展并非像半导体一样延续尺寸和节点减小的发展路径，对硅光而言更小的工艺节点并非像集成电路等比缩小的重要性那样大；

√版图特点：硅光器件间的尺寸差别大，存在许多不规则结构，与其他半导体的版图区别较大;

工艺特殊性：各硅光器件对尺寸和工艺误差非常敏感，1nm的工艺误差或将对硅光器件性能带来明显的影响，因而硅光工艺需要严格的尺寸精度控制。除此之外，硅光器件侧壁粗糙度也对波导损耗带来巨大影响，对制备工艺有特殊优化的需要;

√材料特殊性：硅由于没有一阶线性电光效应、材料发光较难，硅不是最佳的调制器材料。同时硅对1.1um以上波长透明，无法作为通信波段光探测器材料，以硅材料为基底引入多材料是硅光的必然选择。

□ 硅光芯片在设计流程上仍存在难点。如何做到与CMOS工艺的最大限度的兼容，如何进行多层次光电联合仿真，如何与集成电路设计一样基于可重复IP进行复杂芯片的快速设计等问题是硅光芯片从小规模设计走向大规模集成应用的关键。

图：硅光不规则的版图结构

图：硅光工艺流程在CMOS工艺流程的基础上发展

1.3硅光器件依然处于发展的初级阶段，单片集成是未来趋势

高速率、高集成化、低功耗、低成本，硅光是光通信产业最有潜力新风口之一

□硅光器件的演进趋势可分为三个阶段：分组硅化、硅光集成、光电一体技术融合。硅光技术虽早在1969年便由著名的贝尔实验室提出，但当前世界范围内硅光技术在光开关、光波导、硅基探测器（Ge探测器）、光调制器（SiGe调制器）等已实现了突破情况下，仍处于从硅光集成到全光电融合简化工艺流程提升效率的进化期。

√分组硅光：用硅基和半导体工艺将光通信底层器件做出来并实现工艺的标准化，即硅基光电器件逐步取代分立元器件；

√硅光集成 (当前技术阶段)：该阶段下集成技术从耦合集成向单片集成演进，使不同器件组合集成为不同的芯片，简化工艺流程提升效率；

光电一体技术融合 (演进中的技术阶段)：光与电的部分实现全面硅基集成化，且能实现光电合封;

□根据集成元器件（激光器、调制器、探测器等）是否采用同种材料，光子集成可以分为混合集成和单片集成。当前硅光器件处于从混合集成向单片集成发展的初级阶段，在光通信系统中混合集成使用较多，但单片集成也已经进入量产。从分立器件组合、到混合集成、再到单片集成方案，集成不同材料的难度、低耦合损耗、易封装、小尺寸、低功耗等性能依次提升。

图：不同光子集成方案比较

混合集成：光学元器件采用不同衬底材料

单片集成：光学元器件采用相同衬底材料

激光阵列、探测器阵列、调制器阵列、耦合器阵列、波导光栅阵列

激光器+调制器、激光器+电芯片、探测器+ 电芯片、激光器+调制器+合波器+电芯片、

探测器+分合波+电芯片、系统级集成芯片

优点：能够实现无源光波导与有源器件之间较自由的结合，灵活度高，顺应光模块小型化趋势，方便使用成熟自动化IC封装工艺，有利于大量生产，前期工艺成本低；

缺点：光电芯片之间的键合会引起寄生效应，不同元器件间需要精密的位置调整与固定，加之不同材料在光学、机械和热特性等方面存在差异，都将增加封装的复杂性和成本，并限制集成规模

优点：能够与硅光工艺同步缩小线宽、提高集成度。具有低损耗、易封装、可靠性强等优势；

■缺点：集成难度大，技术要求高

1.3 cPO封装技术使芯片和模组共封装，实现对传统可插拔模式的优化

高速率、高集成化、低功耗、低成本，硅光是光通信产业最有潜力新风口之一

□ 在封装技术上，CPO共封装技术使用高级封装技术把硅光模块和CMOS芯片集成到同一个封装内，是让光学引擎和交换芯片的电连接距离尽可能地短的光互连技术。CPO技术使光模块不断向交换芯片靠近以缩短两者走线距离，使光模块的功耗、尺寸和成本都进一步下降，有望逐步替代可插拔光模块。

√可插拔模式（Pluggable）为传统的封装模式，光纤插在光模块上通过SerDes通道送到网络交换芯片（AISC）；

√近封装光学（NPO，Near packaged optics）是将光引擎与交换芯片分开，装配在同一块PCB基板上;

√ 共封装光学（CPO，Co-packagedoptics）是将交换芯片和光引擎共同装配在同一个插槽上，形成芯片和模组的共封装。

□ CPO技术传统的光传输和数据传输进行结合，使得传输效率提高，可靠性增强。CPO技术是基于传统的WDM技术和SDH技术发展而来，它利用WDM技术将不同波长的光信号传输到同一条光纤上，然后在光传输设备中使用SDH技术对光信号进行封装和解封装，使光信号和数据能够混合传输。

图：CPO技术将ASIC芯片与光器件装配到同一封装中
现状

共封装光学

数据来源：易飞扬通信

图：从传统可插拔光模块向CPO发展

数据来源：AIOT大数据

1.3 cPO技术能有效降低传输损耗和封装成本，吸引国内外巨头加速布局

高速率、高集成化、低功耗、低成本，硅光是光通信产业最有潜力新风口之一

□CPO封装技术具有以下优势：

①通过减少光器件和电路板之间的连接长度，CPO技术能降低信号传输中的损耗和功耗，提高通信速度，提升传输质量。与传统光模块相比，CPO在相同数据传输速率下可减少约50%功耗。根据Ayar Labs，以32×100Gb/s为例，现在所使用的交换机功耗436W，而CPO交换机通过共封装大幅度缩短电连接，功耗仅230W;

② CPO技术可以有效降低封装成本。传统封装需要使用多层板、多个BGA等组件，CPO技术仅需一个光电共封装器件，即可完成整个系统封装；

③CPO技术使得整体系统集成度大大提升，尺寸缩小，性能提高。减小芯片封装面积，能提升硅光技术在数据中心应用场景的普及。

表：当前CPO产业链主要公司

类型	具体公司	当前现状及未来规划
芯片/模块公司	Intel	2020展示12.8T样机，集成8*1.6T光引擎
	Rockley	2020年OCF，展示25.6T样机 2020年OCF发布和IBM合作的3.2T硅光平台Odin,支持可插拔和CPO。2021年和2022年
	Ranovus	OCF对Odin平台进行技术送代。未来预计将异质集成量子点激光器改为独立封装芯片，降低成本
	Broadcom	2021年发布基于DSP合封的CPO硅光平台的800GDR8光模块，2022年OCF发布25.6T 样机，2021年1月宣布2022年底退出25.6TCPO芯片，2023年推出51.2 TBailly,2025年推出硅光平台芯片Janssen
	Inphi	2020年12月发布400GDR4硅光引擎
	Cisco	2019年收购硅光公司Acacia（传输网）和Luxtera（数据中心）；2021年收购硅光公司Coreoptics和lightwave，发布CPAK硅光模块
	Arista	无自研模块，与Go0gle合作退出400G/800 GOSFP交换机，未来方向是1.6 TOSFP-XD 封装，更倾向于可插拔模块设备商
Juniper 设备商	2016年收购Aurrion，可实现片上激光器集成，2019年发布100G/400G硅光模块
	华为	2012年收购光自己成公司CIP和硅光公司Caliopa
	锐捷	美国子公司Ragile在2021年11月的OCP会议上发布25.6T冷板CPO样机，2022年OFC 发布51.2T液冷CPO样机Facebook2019年成立CPO连门个，规划3.27光引擎，实现 400GDR4和FR4规格。规划2024年部署Gent51.2 TMicrosoft2019年成立CPO联盟，起
	Google	草相关标准在200G电口/51.2T时代，倾向于可插拔模块
	腾讯	通过传统产品堆叠也可以实现等效于51.2T交换能力，倾向于可插拔模块
终端用户	阿里巴巴	2019年发布硅光400GDR4模块，倾向于可插拔模块

1.3|数据中心、HPc与AI集群对带宽速率需求提升，CPO将提供核心技术支撑

高速率、高集成化、低功耗、低成本，硅光是光通信产业最有潜力新风口之一

□ 数据中心光模块是核心应用，CPO的部署将受到数据中心交换速率的推动。博通认为，随着数据中心内数据速率不断向更高速度和更复杂的调制技术发展，铜I/O正接近极限。而CPO有望实现CPU、GPU、各种器件的直接连接，从而实现数据中心内资源池化和内存分解。CPO还能减少光器件和电路板间的连接长度，进而降低信号传输损耗和功耗，提高数据传输速度和质量。根据CIR的市场报告，2023年超大型数据中心CPO设备收入将占CPO市场总收入的80%。

□高性能计算（HPC）和AI给CPO带来新机会。AI集群所需的网络连接带宽将增加32倍、连接容量增加100倍，当前光模块速率已无法满足这一带宽提升需求。目前可插拔光模块的设计将使整个系统的成本增加一倍，并增加20-25%的功耗，内存访问也是AI集群和HPC的另一个瓶颈。CPO被认为是可以在AI集群和HPC中提供巨大的、高效的连接的唯一途径。同时，下一代计算平台XR对云计算、通信的低延迟、高数据速率亦有较高要求，有望成为拉升CPO需求又一推动力。

□ 在硅光的制造工艺外，随着上述需求的爆发，未来封装技术将为硅光提供核心技术支撑。根据CIR，当前CPO出货将主要于超算中心领域，并预计工业级、数据中心级场景将在2024至2025年加速商用、2027至2028年开始大规模上量，预计2025年全球CP0整体市场收入将突破2亿美元、2028年突破9亿美元。

图：CPO的主要应用领域

图：CPO的应用场景和市场规模将持续扩大

02数据中心与AI带动需求爆发开启硅光产业黄金发展期

2.1／需求变化一：数据中心及电信网络建设与升级是硅光芯片的“基本盘”

2.2／需求变化二：人工智能（超算中心）带动硅光芯片产业爆发式增长

02 数据中心与AI带动需求爆发、国产替代时代机遇共同开启硅光产业黄金发展期

需求变化一：数据中心、云计算等高速光通信需求快速增长

(1）大数据、人工智能、5G通信网络、云计算等的发展，刺激了全球数据中心建设热潮；

(2）国内外加快部署建设光网络数据和通信基础设施，光通信激光器芯片成长空间大

未来数据通信市场需求是光模块成长的主要驱动，400G/800G高速光模块将成主要增长点

高速率光芯片市场增速将远高于中低速率光芯片

需求变化二：人工智能（超算中心）带动硅光芯片产业爆发式增长

生成式AI、大模型AI将成为新一轮科技产业发展的智能底座，由此引发的算力需求大爆发将使得硅光芯片为未来AI产业助力

超算中心的服务器间有高速互联需求，能支持高速光通信的硅光芯片具有巨大发展爆发力

国内硅光芯片企业享受国产替代的时代机遇和稀缺的市场地位

10Gb/s及以上的光通信芯片国产化率不超过5%,一美日公司占主导

国产替代动力足，特别是高速芯片领域已显现国产龙头公司

时代机遇：硅光芯片将成为光通信产业的“增长引擎”

光芯片已广泛应用于通信、工业、消费、照明等领域

光传感下游与外延应用领域的拓展，为硅光芯片带来更多的市场需求

消费电子智能驾驶量子通信

中美科技竞争加快进口替代进程，给我国硅光芯片龙头企业带来增长的时代机遇

02

硅光技术在通讯和高速运算领域极具发展潜力，应用场景广泛

数据中心与AI带动需求爆发、国产替代时代机遇共同开启硅光产业黄金发展期

□ 由于高带宽、小尺寸、低能耗和低成本等优势，硅光技术在通讯和高速运算领域极具发展潜力，可广泛应用于数据中心、电信、生医感测、量子运算、消费电子等领域。数据中心：是硅光技术未来最主要的市场之一，核心是服务器与网络，服务器与用户之间的连接便是光通信网络。主要应用场景为光模块；消费电子：可穿戴式设备与医学领域的光学生物传感器是主要应用场景。

□硅光技术已在光通信尤其是数通短距场景取得局部商业落地，并逐步光传感、光计算等新兴应用领域延展。硅光当前发展最成熟的是包含数据中心互连收发器在内的连接领域，涉及数据中心、高性能数据交换、长距离互联、5G基础设施等。后续将逐步扩展到人工智能、激光雷达和其他传感器等新兴应用中。

图：硅光技术应用领域广泛

图：2020-2025年硅光核心应用市场

2.1需求变化一：数据中心及电信网络建设与升级是硅光芯片的“基本盘”

数据中心与AI带动需求爆发、国产替代时代机遇共同开启硅光产业黄金发展期

□随着大数据、云计算、5G等新兴技术的发展，国际数据中心市场规模扩大，全球数据中心流量以每年32%的速度飞速增长。云业务、云服务的增长刺激数据中心的大规模建设热潮，根据《数据中心白皮书》，预计2022年全球数据中心市场规模将达到746.5亿美元。根据Yole预测，数通市场、电信市场预计将在2027年分别达到168亿美元和79亿美元的市场规模，CAGR预计分别为19%和8%，直接带动光模块、光芯片需求的快速增长。

□数据中心发展过程面临带宽与功耗的痛点，大量的数据需要被存储、传输和处理，高带宽传输需求增大。随着多核处理器、内存需求和I/O带宽需求的持续增加导致连接和网络传输压力加大，同时带宽的增长也会带动功耗的快速提升。作为下一代互连技术强有力的竞争者，光互连具有宽频带、抗电磁干扰、强保密性、低传输损耗、小功耗等明显优于电互连的特点，是一种极具潜力的代替或补充电互连的方案。光互联在未来数据中心互联中的占比将越来越大，硅光集成技术将充分发挥光互连的带宽优势。

图：全球数据中心市场规模及预测

图：100G、200G硅光模块市场或将快速放量并在2025年达到40亿美元

2.1需求变化一：数据中心及电信网络建设与升级是硅光芯片的“基本盘”

数据中心与AI带动需求爆发、国产替代时代机遇共同开启硅光产业黄金发展期

□政策支持及通信网络应用推动流量需求快速增长，光模块市场规模持续扩大，预计2025年全球光模块市场将达到113亿美元。

5G移动通信网络建设及商用化促进电信侧高端光芯片需求，LightCounting预计2020年至
2025年全球FTTx光模块市场出货量将达9208万只、市场规模从4.73亿美元增长至6.31亿美元;

国内工信部2021年发布《“十四五”信息通信行业发展规划》要求全面部署新一代通信网络基础设施，全面推进5G移动通信网络、千兆光纤网络、骨干网、IPv6、移动物联网、卫星通信网络等的建设或升级，千兆光纤网络升级推动光芯片用量提升。

类别	指标	2020年	2025年目标	年均增速/累计变化
总体规模	信息通信业收入 (万亿元)	2.64	4.3	10%
总体规模	信息通信基础设施累计投资 (万亿元)	2.5	3.7	1.2
基础设施	每万人拥有5G基站数（个)	5	26	21
	10G-PON及以上端口数	320	1200	880
	数据中心算力 (每秒百亿亿次浮点运算)	90	300	27%
	工业互联网标示解析公共服务节点数 (个)	96	150	54
	国际互联网出入口宽带 (太比特每秒)	7.1	48	40.9
应用普及	通信网络终端连接数 (亿个)	32	45	7%
	5G用户普及率 (%)	15	56	41
	千兆宽带用户数 (万户)	640	6000	56%
	5G虚拟专网数（个）	800	5000	44%

数据来源：工信部，国泰君安证券研究

图：全球FTTx光模块用量与市场规模稳步增长

IFTTx光模块用量 (千块) FTTx光模块市场规模 (百万美元，右轴)

图：全球光模块市场规模较快增长

数据来源：LightCounting，国泰君安证券研究

2.1需求变化一：数据中心及电信网络建设与升级是硅光芯片的“基本盘”

数据中心与AI带动需求爆发、国产替代时代机遇共同开启硅光产业黄金发展期

□ 云计算产业发展，全球及国内数据中心数量大幅增长，光模块重要性突显。

√公有云与私有云市场的规模扩大带动光芯片需求持续增长。根据中国信通院《2021云计算白皮书》，2020年我国公有云市场规模达到1277亿元，同比增长85.2%，私有云市场规模达到814亿元，同比增长26.1%，带动光芯片市场需求的持续增长；

√高速率光芯片市场的增长速度将远高于中低速率光芯片。根据Omdia的预测，至2025年，高速率光芯片整体市场空间43.40亿美元。

□ 硅光技术能大大提高带宽，满足数据中心高速率传输的性能需求，尤其是400/800G光模块的销量增长将带动硅光技术的大规模应用。国内目前以50G、100G、200G光模块技术为主，有大量的更新替换空间。随着云计算超大规模数据中心的发展，高速的400G/800G光模块将成为主要增长点，硅光芯片的潜在市场空间规模巨大。

图：全球数据中心交换芯片吞吐量持续提升

图：全球400G以上光模块将快速放量

2.2 需求变化二：人工智能（超算中心）带动硅光芯片产业爆发式增长

数据中心与AI带动需求爆发、国产替代时代机遇共同开启硅光产业黄金发展期

□ ChatGPT带动的生成式AI、大模型AI相关技术将成为新一轮科技产业发展的智能底座，由此引发的算力需求大爆发将使得硅光芯片为未来AI产业助力。

□算力将是未来数字科技产业的基础生产资料，AI算力中心催生海量的服务器需求，加速服务器集群建设。我国对数据中心建设进行国家层面的一体化布局，相继发布《“十四五”国家数字经济发展规划》、《“十四五”国家信息化规划》、《关于加快构建全国一体化大数据中心协同创新体系的指导意见》、《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023年）》等政策，加快构建算力、算法、数据、应用资源协同的全国一体化大数据中心体系。

2023年4月17日，科技部启动了国家超算互联网工作，旨在以互联网思维运营超算中心，构建一体化超算算力网络和服务平台。按照计划，到2025年底国家超算互联网将形成技术先进、生态完善的总体布局。

□ 国家计算力指数与GDP的走势呈现出显著的正相关，提高计算力对国家经济发展具重大意义。根据《2021-2022全球计算力指数评估报告》，十五个重点国家的计算力指数平均每提高1点，国家的数字经济和GDP将分别增长3.5%o和1.8%o，预计该趋势在2021-2025年将保持。

图：大模型出现，算力需求翻倍提升

图：算力的提升促进经济发展

请参阅附注免责声明25

2.2 需求变化二：人工智能（超算中心）带动硅光芯片产业爆发式增长

数据中心与AI带动需求爆发、国产替代时代机遇共同开启硅光产业黄金发展期

□ AIGC、超算中心以及远期XR商业化应用加速落地的背景下，算力基础设施的海量增长和升级换代将成为必然趋势。算力的成倍甚至是指数级增长下，催生高速率、大带宽的网络需求，光模块向更高速率演进，将有力推动硅光的技术升级和产业发展。此外，相干及光电共封装技术（CPO）等具备高成本效益、高能效、低能耗的新技术也将成为高算力场景下合适的解决方案。

□超算中心中的服务器间有高速互联的紧迫需要，将引发大量高速光模块需求，能支持高速光通信的硅光芯片具有巨大发展爆发力。根据IDC预测，2017-2021年全球超算市场规模复合增长率为12.2%。其中，全球和中国AI服务器市场规模将在2026年分别达到347.1亿美元和123.4亿美元，人工智能将成为未来硅光芯片产业实现爆发式增长的强劲动力。

图：全球AI服务器市场规模及预测

图：中国AI服务器市场规模及预测

03²国产替代时代机遇与硅光外延应用拓展将成为产业长期增长助力
3.1／时代机遇：国内厂商享受国产替代的时代机遇和稀缺市场地位
3.2／外延拓展：新兴光互联市场有望成为硅光芯片又一增长极

数据来源：查财网，国泰君安证券研究

3.1 时代机遇：我国大力发展硅光技术，科技巨头亦对此高度重视

数据中心与AI带动需求爆发、国产替代时代机遇共同开启硅光产业黄金发展期

□中高速率光通信芯片国产替代空间大：目前国内10G及以下速率中低端光芯片供应已较成熟，25G国产化率较低，而未来需求更大、用于200/400G高速光模块的50G及以上光芯片以国外进口为主、国产化率极低，存在巨大的国产替代空间。

□ 硅光芯片全球市场中，海外光芯片产业已形成从设计、晶圆制造、封装的完整产业链闭环。Cisco（2021年收购Acacia）、Intel、Marvell（2020年收购Inphi）、IBM、Nokia（2020年收购Elenion）等海外通信相关巨头企业都已在硅光技术领域布局，并通过收购优质硅光技术产业公司强化在该领域的竞争实力。

□ 在当前中美科技竞争的背景下，国内企业开始测试并验证国内的硅光芯片产品，寻求国产化替代，将促进硅光芯片行业的自主化进程。当前部分中国光芯片企业已进行了一定的技术积累，如华为海思、阿里等已经率先采用新型硅光芯片进行研发与生产，如华为6GAI芯片、阿里云芯片等，尤其是部分初创企业的设计能力具备一定的全球市场认可度与竞争力。但中国硅光产业要完成国产替代仍需解决国内在硅光特殊工艺制造环节上暂时落后所带来硅光芯片在量产、封装以及良率、成本、工艺标准化等层面的限制因素。

表：各速率光模块用途与当前国产化率

光芯片速率	主要用途	国产化率
2.5G及以下	光纤PON接入	90%
10G	光纤接入、4G移动通信网络、数据中心	60%
25G	5G前传光模块、100G光模块	20%
25G及以上	200/400G高速光模块	5%

数据来源：中商情报网，中金企信国际咨询，国泰君安证券研究
表：华为通过海思自研与对外并购，巩固其国内市场地位

时间	方式	概况
2012	收购CIP Technologies	英国集成光子研究中心
2013	收购Caliopa	致力于数据通信和电信市场的硅光技术的光模块的比利时硅光技术开发商，拆分自IMEC 和UGent，欧洲政府科研基金支持下的开发型公司
2014	与IMEC合作	合作聚焦于光学数据链路技术
2017	收购Toga Networks	基于软件的系统设计和芯片设计的公司

3.1 时代机遇：国内硅光厂商享受国产替代的时代机遇和稀缺市场地位

数据中心与AI带动需求爆发、国产替代时代机遇共同开启硅光产业黄金发展期

表：我国已出台多项促进光通信与硅光技术行业发展的政策及法规

序号	法律法规/产业政策	颁布机构	颁布时间
1	《“十四五”信息通信行业发展规划》(工信部规 [2021]164号)	工信部	2021年11月
2	《基础电子元器件产业发展行动计划(2021-2023年）》（工信部电子[2021] 5号)	工信部	2021年1月
3	《中国光电子器件产业技术发展路线图（2018-2022年）》	中国电子元件行业协会	2017年12月
4	《产业关键共性技术发展指南（2017年）》（工信部科[2017]251号)	工信部	2017年10月
5	《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》	国家发改委	2017年1月

图：海内外科技巨头亦高度重视硅光技术

阿里巴巴Alibaba.com

達摩院 ALIBABA DAMO ACADEMY

2021年12月，阿里巴巴达摩院发布2022十大科技趋势，分别是：AI for Science、大小模型协同进化、硅光芯片.绿色能源AI、柔性感知机器人、高精度医疗导航、全域隐私计算、星地计算、云网端融合、XR互联网。其中硅光芯片是光电融合兼具光子和电子优势，突破摩你定律限制。预计未来三年，硅光芯片将承载绝大部分大型数据中心内的高速信息传输。

2021年12月，Intel研究院宣布成立集成光电研究中心。该中心的使命是加速光互连输入/输出(I/O)技术在性能扩展和集成方面的创新，专注于光电子技术和器件、CMOS电路和链路架构，以及封装集成和光纤耦合。其中，硅上异质集成量子点激光器、由高迁移率透明导电氧化物驱动的0.5V硅微型环调制器、硅光的晶圆级光学封装等成为其重点技术突破方向。

2021HotChips会议上，台积电发布了最新的3D封装技术路线图，其中涉及到硅光相关的新型异质集成封装(heterogeneous integration)技术，台积称之为COUPE。TSMC揭开了其硅光封装的神秘面纱，采用了异质集成的硅光封装路线，电芯片和光芯片放置在同一个基板上，通过wirebonding的方式互联，能效比与带宽得到了提高。

数据来源：达摩院《2022十大科技趋势》，动点科技，光学小豆芽，国泰君安证券研究

3.2外延拓展：硅光技术正在加速应用于可穿戴式设备与光学生物传感器

数据中心与AI带动需求爆发、国产替代时代机遇共同开启硅光产业黄金发展期

□ 光传感应用领域的拓展，为硅光芯片带来更多的市场需求：

□（1）消费电子：智能传感、移动终端等产品均可利用硅光技术在有限的空间集成更多的器件，Yole预测到2026年，消费电子领域的硅光芯片需求将达4.54亿美元，硅光芯片在消费电子市场的应用领域不断拓展。

√可穿戴设备：可穿戴设备可借助硅光技术实现对生物参数的测量、免疫分析、非侵入性医疗技术等。苹果公司的无创伤血糖仪已取得重要进展，能实在无需刺破皮肤取血的情况下，准确测量人体内的葡萄糖含量。其使用了苹果自研的硅光芯片和传感器，并在Apple Watch上成功搭建了血糖监测系统;

√光学生物传感器：在医疗方面，光学生物传感器具有灵敏度高、直接、实时、无标记检测等优势。硅光技术由于使用CMOS技术，使其在集成度、扩展性以及成本控制层面具有优势。

图：近年消费者健康板块的硅光应用增长迅速

图：苹果手表的生物监测应用中涉及的光子器件

请参阅附注免责声明30

3.2外延拓展：硅光技术将良好满足车载激光雷达系统高速率、低成本等需求

数据中心与AI带动需求爆发、国产替代时代机遇共同开启硅光产业黄金发展期

□（2）智能驾驶（LiDar）：传统激光雷达通常由分立的机械和光学组件组成，系统集成度低且成本较高。硅光技术因其高度集成性和电光效应相位调谐能力非常适宜在对体积和成本要求极其严苛的车载激光雷达（LiDAR）领域应用，硅光技术能带动车载激光雷达性能优化与成本、功耗的下降，也或将效实现固态激光雷达的微型化、轻薄化与系统整体可靠性提升。

□近年来Aeva、Mobileye、NeoPhotonics（被Lumentum收购）、Blackmore（被Aurora收购）等公司推出“硅光芯片+FMCW”的激光雷达技术路线，该路线将最核心的激光雷达光通信收发模块集成到一块硅光芯片中，并通过FMCW（调频连续波）技术获取外界物体移动速度，进一步缩小激光雷达体积、成本与功耗，从整体上降低自动驾驶系统传感器的组合成本。

图：基于硅光芯片的固态激光雷达

图：Aeva公司4DLiDar将收发模块集成在一块硅光芯片中

3.2外延拓展：硅光技术的成熟为AI视觉、量子计算的发展提供新动力

数据中心与AI带动需求爆发、国产替代时代机遇共同开启硅光产业黄金发展期

□在机器人视觉领域，硅光技术可提高系统的灵活性与可靠性。机器人视觉相比传统机器视觉更加3D化、高度集成化、场景复杂化。由于市场对节能、可靠和高分辨率机器人视觉的需求提升，进一步催生了对小尺寸、低成本、芯片级集成光学传感器的需求，硅光集成光学解决方案是能够满足此类工业视觉市场需求的优势技术之一

□量子通信需要制备、操控和分析纠缠态的光子，硅光技术则在对复杂光路控制和高集成度方面有明显优势，未来硅光量子通信芯片或将成为量子通信的重要技术方案。北大团队已在2018年3月在Science上发表基于硅光的量子纠缠芯片的设计，量子通信在未来的军事、金融、数据中心加密等保密领域有着强劲优势，而基于硅光的量子通信芯片有望成为未来重要的技术方案。

□ 由于硅光技术保密性强、集成度高、适合复杂光路控制等优势，硅光技术的成熟将给量子计算的发展提供新的推动力。量子计算机使用全光架构用光子取代量子比特（qubits）是极具前景的方案。当前PSI、英国布里斯托尔大学、IBM、Quantinuum等公司与大学均在研发基于硅光技术的量子计算。

图：机器人视觉的3D化、高度集成化、场景复杂化
图：全球量子计算的主要参与者

3D、高度集成、小体积低成本、复杂场景

数据来源：奥比中光

请参阅附注免责声明32

04 全球硅光产业国外厂商占主导，国内起步较晚但潜力巨大

4.1／全球硅光市场规模持续扩大，海外巨头占主导、中国产业正崛起

4.2／熹联光芯：积淀深厚、拥有整套硅光模块解决方案的硅光龙头

4.3／赛丽科技：创新型设计公司，推出硅光全系高速光互联解决方案

4.4／芯速联光电：国内领先的高速率光芯片与光模块供应商

4.5／海光芯创：历史悠久，拥有一体化业务能力

4.6／华拓光通信：兼具研发能力与市场拓展能力的光模块行业领先制造商

4.7／易飞扬通信：具完善产品线和高海外业务占比的成熟生产商

4.1全球硅光市场规模持续扩大，海外巨头占主导、中国产业正崛起

全球硅光产业国外厂商占主导，国内起步较晚但潜力巨大

□根据Yole Intelligence，2021年基于硅基光电子技术的产业总体市场规模约为1.51亿美元。到2027年，预计硅基光电子产业市场规模将迅猛增长至9.72亿美元，2021-2027年均复合增长率达到36%，数据中心光模块仍将以22%的CAGR成为产业中规模最大的应用。

□ 市场格局上，全球硅光领域企业不多，且国外大厂占主导地位，中国相关产业开始崛起。由于仍属前沿技术，当前全球范围内专注且有出货硅光产品的企业不多，包括Mellnox、思科、Luxtera、意法半导体（ST）、Acacia与Molex等，绝大多数为在光通信和硅光领域有较长时间积累的海外巨头。在国内，越来越多的信息技术产业龙头公司正关注并布局硅光技术，其中华为十分积极活跃，不少中国硅光早期项目公司亦在近年快速崛起。

图：2027年全球硅光芯片市场规模将达到9.72亿美元

图：全球硅光领域厂商分布

4.1国外硅光产业起步早，国际通信巨头通过并购强化硅光竞争力

全球硅光产业国外厂商占主导，国内起步较晚但潜力巨大

硅光技术国外龙头企业	简介	硅光技术布局情况
Intel	Intel是全球最大的半导体公司，公司在服务器领域占全球约90%市场份额，大数据时代的到来，对于服务器内部的通信要求越来越高，Intel投入硅光技术研发长达16年，是全球最早且最大投入的公司之一。	Intel的硅光技术产品主要有硅光光收发器，以太网交换机、路由器和传输网络设备的光学接口，可为大型云和企业数据中心提供连接。2016年8月，Intel宣布其硅光模组100G收发器（4×25G）正式投入商用，代表数据中心的铜线架构将快速被高速光纤的硅光架构取代。率先出货的是100GbpsPSM4QSFP28光学收发器，该收发器每个收发器的功耗仅3.5W，并且与现有的以太网路交换器或路由器接口相容，主要提供给一线云服务供应商和OEM厂商。
IBM	IBM是全球最大的信息技术和业务解决方案公司，随着计算机发展而成为全球最大的信息技术公司之一。硅光以传播速度快和功耗低的特点成为超级计算市场的重要研究方向，在高性能计算HPC和“百亿亿次（exascale）”级计算中一直是主要的研究领域，这也是IBM致力于硅光研究的主要原因之一。	2013年，公司推出了90nmCMOS工艺线的硅光25Gb/sWDM系统。2015年，公司宣布成功把硅光芯片集成到与CPU相同的封装尺寸，同年展示了完全整合的分波多工CMOS硅光芯片，该全整合式分波多任务CMOS光子芯片，内含四个独立的发射通道，有四个不同波长的25Gbps收发器信道—一结合为单一100Gbps通道，利用芯片上的分波多任务器进行结合或分开。IBM研究院硅光部门经理威尔·格林（Will Green）表示，采用四路复用技术能够将数据中心的光纤成本降低50%。
Acacia	Acacia公司在2009年成立，并于2016年上市，是硅光领域的明星企业。Acacia是全球领先的相干高速光互连产品供应商，作为硅光业务发展最快的上市公司之一，受到市场关注。	主要产品包括DSP芯片、硅光芯片，以及基于这两者的相干光收发模块。公司将DSPASIC和SiliconPIC整合到同一硅基芯片上，较好的提高了集成度，相关模组即插即用，更容易部署，成本低廉，在信号处理芯片和硅光芯片拥有大量知识产权。近几年公司不断推出新产品，发展迅速。2009年，经过与飞思卡尔多年合作，实现了世界首个商用级硅基CMOS光子半导体制造工艺的投产。2014年，发布基于PSM4MSA的LUX42604QSFP28模块以及100G-PSM4硅光芯片组LUX22604，支持1310nm下2公里传输，其中模块最大功耗3.5W。2017年，出货业内首款2×100GPSM4硅光嵌入式光收发器。Luxtera发现硅光电技术有很多市场机会，而这项技术要求庞大供应链及能持续改进的制造工艺。
Luxtera	2001年成立的无晶圆厂半导体公司，位于美国加州，依托自己的CMOSPhotonicsTM技术致力于开发基于标准CMOS生产工艺的光电调制器件，是全球最大的硅光电技术设计商。2018年，Luxtera由思科公司收购。

数据来源：各公司官网，国泰君安证券研究

4.1 国内信息技术产业龙头正持续关注并布局硅光技术

全球硅光产业国外厂商占主导，国内起步较晚但潜力巨大

国内硅光技术相关企业	公司概况	硅光技术布局情况华为海思在光通信芯片设计领域居国内领先地位，已经掌握了100G光模块芯片技术，而国内大部分企业还停留在10G水平，且无法完全掌握核心技术。这一地位不仅仅指市场份额，还包括在线路侧的高速电路设计、光模块设计、软判决算法等各方面的技术实力，以及对下游产业链的掌控。
华为技术有限公司	全球领先的信息与通信技术（ICT）解决方案供应商，专注于ICT领域，坚持稳健经营、持续创新、开放合作，在电信运营商、企业、终端和云计算等领域构筑了端到端的解决方案优势，为运营商客户、企业客户和消费者提供有竞争力的ICT解决方案、产品和服务。公司于2012年和2013年分别收购了英国光子集成公司CIP和比利时硅光公司Caliopa小型高容量硅光芯片。
武汉光迅科技股份有限公司	国内领先光电子器件厂商，切入光模块“设计-制造-封装”全产业链，产品涉及芯片、器件、模块及子系统，拥有产能平台。成立于2001年，注册资本1.1亿元，2009年8月登陆深圳证券交易所，成为国内首家上市的光电子器件公司。	有能力对光电器件进行系统性、战略性研究，具备光电器件芯片关键技术和大规模量产能力。预计2017年25GEML芯片送样，2018年量产。每年研发费用4亿左右，其中一部分已用于硅光领域布局，硅光产品正在研发中。
中芯国际集成电路制造有限公司	是世界领先的集成电路芯片代工企业之一，也是中国内地规模最大、技术最先进的集成电路芯片制造企业。主要业务是根据客户本身或第三者的集成电路设计为客户制造集成电路芯片。	提供0.35微米到28纳米不同技术节点的晶圆代工服务，目前拥有（包括合资和控股）4座300mm晶圆厂和4座200mm晶圆厂。
江苏长电科技股份有限公司	分立器件制造商，主营半导体芯片凸块（wafer bumping）及其封装产品。成立于1998年，注册资本10.4亿。	我国半导体第一大封装生产基地，拥有年产集成电路75亿块、大中小功率晶体管250亿只、分立器件芯片120万片的生产能力。
南通富士通微电子股份有限公司	于1994年2月成立，注册资本2.7亿元。主要从事集成电路封装、测试，研发、生产制造集成电路等半导体及其相关产品。	国内前三大封装测试厂商，联发科在大陆选定的首家封测合作伙伴，拥有12寸产线和8寸产线。2022年收购AMD苏州和AMD槟城各85%的股权，成功进入欧美市场

请参阅附注免责声明

中国硅光早期项目公司在近年快速崛起

全球硅光产业国外厂商占主导，国内起步较晚但潜力巨大

国内硅光技术相关龙头产业企业	简介	硅光技术布局情况	融资	投资方
熹联光芯	苏州熹联光芯微电子科技有限公司成立于2020年7月。由一批半导体和硅光领域的顶尖技术和管理专家牵头设立。目前在全球拥有150多位员工。公司总部位于苏州，以上海研发中心和柏林研发中心为双引擎，作为全球硅光科技的引领者，不断推进以硅光科技构建数字化未来。	公司拥有完整的自有设计器件IP组合，掌握硅光领域全套核心技术(包括芯片、引擎、模块的开发、设计、加工制造)。基于sicoya硅光技术自主设计研发了800G2*FR4硅光引擎、400GDR4硅光引擎，同时自主设计研发800GOSFP 2xFR4等光模块产品，主要应用于以太网、数据中心及云计算等。提供定制化的光引擎解决方案，包括内置或外置光源可选，是否集成TIA和DRV，光引擎是通过插拔替换还是焊接替换等。	最新数亿元	招商局资本、昆仑资本、Hawksburn VCC、疆亘资本、Copious GainGlobal、武岳峰资本等
					OG
			B轮
赛丽科技	2021年成立的创新型硅光芯片技术公司，总部设立在苏州，在上海和新加坡有分支机构。公司以半导体材料为基础，利用硅基CMOS，MEMS平台和Chiplet，TSV等先进封装技术实现光电芯片高度集成，产品应用于汽车电子，高速数据通信，高性能计算，生物传感器等领域。	公司推出了硅光全系高速光互连解决方案，用于数据中心的单波100G全系列硅光产品能够满足客户在各种距离下的高速互联互通的需求。多通道收发一体集成的硅光产品，结合独有专利技术的超低损耗、较大容差的端面耦合器，极大降低了客户的封装难度和成本，提升了客户产品的竞争力；基于硅光平台的独特的片上无源Mux/Demux芯片产品，可与硅光收发芯片一体集成，有效降低客户的耦合封装成本。	2023-03A轮	吴中金融控股，瑞氏泰来投资、汇垠德擎
芯速联光电	公司前身为众瑞速联（武汉）科技有限公司。初创于2015年3月，属于光通信行业领域的国家高新技术企业。公司是一家以硅光及DSP技术为核心，并拥有产业链垂直整合能力的光通信企业。产品主要应用于骨干网和城域网、数据中心、5G建设等领域。	专注于自主研发的阵列波导光栅芯片 (AWG系列芯片）硅光芯片的设计、封装、测试。国内硅光厂商多集中于100G/200G光模块市场，公司是为数不多的于2023年量产400G/800G硅光模块的厂商，基于其量产级HyperSiliconTM硅光工艺平台制造，采用公司自研凌光系列硅光芯片，结合低成本COB封装设计，优化高频及电源信号完整性设计，其发射端四通道眼图TDECQ指标均小于1.5dB，输出光功率大于0.5dBm，接收端灵敏度(AOP)高于-9dBm技术指标均处于行业领先水平。	2022-06D轮	智盛基金、玺阳资本，正业宏源，贝鱼基金，联通创投，相泰投资

中国硅光早期项目公司在近年快速崛起

全球硅光产业国外厂商占主导，国内起步较晚但潜力巨大

国内硅光技术相关龙头产业企业	简介	硅光技术布局情况	融资	投资方
易飞扬通信	公司成立于2006年，总部位于深圳，目前员大工近500人，是有源和无源光网络器件生产商，公司产品致力服务于电信光传输网，光接入网，企业网，存储区域网，数据中心与云计算系统以及视频光传输与监控领域。2013年，易飞扬在美国成立了分公司，向企业国际化迈出重要步伐。	已形成了较完善的光有源收发模块、光无源器件和光互连三产品线。主要产品有高速云端光模块、数据中心有源光缆、无源光器件、移动通信光模块、云编程器及测试仪器等，主要应用于城域网和移动通信、数据中心和云计算、高清视频和消费多媒体光子三大领域。自2021年向业界推出400GQSFP-DDDR4500m硅光模块至今，已向市场推出多款硅基光集成的100G光模块和400G光模块，满足500m至10km传输需求，目前硅基光集成技术日趋成熟，硅光模块功率预算完全满足10km传输。
海光芯创	成立于2011年11月，总部位于苏州工业园区。聚焦于数据通信、云计算、数据中心、移动公互联网等领域，自主研发、生产和销售传输和速率为10Gb/s、40Gb/s、100Gb/s及更高速块率通信用高速光电集成器件和光互联产品。成立迄今，公司销售额从过百万增长到数千万元。	司的产品主要应用于数据中心与消费电子。高速光收发器AOC，拥有全自动生产设备，并可设计生产全系列光次模OSA(Optical Sub-Assembly）和光引擎(OE）产品，拥有无尘防静电车间内的全自动TO-CAN生产线。目前已经开始布局200G、400G等产品的研发。	2020-12 D轮	华登国际、中芯聚源、俱成资本、汉铎投资、剑桥科技、苏州聚昇，邦盛资本、助力资本，协立投资，银基创投，苏高新创投集团，泰达科投、元禾原点，启纳创投
华拓光通信	行业领先的集研发、生产、销售和服务为一体的光模块制造商，其前身于2006年在深圳成立，2010年12月将生产研发基地搬迁至中提国（绵阳）科技城金家林总部经济试验区，1注册资本2670万元，在四川绵阳自有总占地30000平米的工业园区，在美国及欧洲设有可分公司。	155M-100G光收发模块、高速互连产品为云计算和大数据中心、数据通信、存储网络、长途传输、无线接入等领域客户供光通信模块解决方案。10Gbps是华拓光通信的主力出货产品。产品覆盖宽带接入、5G无线接入、传输网、数据中天心四大应用领域。目前，400G硅光模块预计2023年下半年以开始量产，而800G光模块目前采用与客户开放联合定制，800G硅光模块也在定制研发中。	使轮

数据来源：各公司官网，企查查，国泰君安证券研究

4.2熹联光芯：积淀深厚、拥有整套硅光模块解决方案的硅光龙头

全球硅光产业国外厂商占主导，国内起步较晚但潜力巨大

□熹联光芯：成立于2020年7月，在硅光领域有10多年的技术积累和储备，拥有硅光领域完整的自有设计器件IP组合，同时拥有光电一体全集成化的硅光芯片技术。

□提供整套光模块解决方案，设计优势突出：

涵盖芯片、引擎、模块的开发、设计、流片、加工制造的光电一体全集成化硅光芯片技术；

√成本、电源效率、数据密度和生产可扩展性等多方面颠覆性优势；

上海和柏林研发中心双引擎&国内制造基地强大的量产实力。

□ 拥有经验丰富且国际领先的自动化生产等工艺优势：

√硅光芯片的设计考验在PIC（特色工艺）、EIC（模拟芯片：驱动、跨组放大）等方面的长期工艺积累，公司具有工艺竞争壁垒;

收购德国Sicoya，增强在硅光芯片上的工艺经验积累和量产能力，实现从芯片级到模块级的封装测试全面自动化。

图：熹联光芯拥有悠久、深厚的硅光技术积淀

数据来源：熹联光芯官网，国泰君安证券研究

图：公司实现从芯片级到模块级的封装测试全面自动化

数据来源：熹联光芯官网

4.2 熹联光芯：积淀深厚、拥有整套硅光模块解决方案的硅光龙头

全球硅光产业国外厂商占主导，国内起步较晚但潜力巨大

□ 2021年10月，熹联光芯完成了对德国SicoyaGmbH的100%股权并购。并购完成后，公司在张家港经开区建设国内第一条硅光芯片及封测生产线，项目总投资达20亿元。Sicoya2015年1月成立于德国柏林，主要业务为研发、制造和销售硅光芯片、光电芯片、光电器件及光模块。公司创始团队由五位博士组成，具有丰富的行业经验，公司CEO在光通信领域拥有近30年工作经验：

√2017年，以100G硅光子收发器进入市场，该收发器使用130nm的硅锗（SiGe）BiCMOS工艺制造;

√ 2019年OFC，展示其EPIC光电集成的400G硅光子学技术，目标指向QSFP-DD，OSFP和CO BO封装的400G数据中心市场;

Sicoya在硅光子领域有多个技术革新，可以实现低成本、低功耗和高速率。Sicoya研发的硅光芯片将光芯片和电芯片高度集成于一颗芯片中，显著提升传输速率，大幅降低成本、功率和尺寸等。

图：Sicoya公司100G光模块内部结构简洁

图：Sicoya公司单片光电集成（EPIC）芯片显著降低封装成本，并提高良率

4.3 赛丽科技：创新型设计公司，推出硅光全系高速光互联解决方案

全球硅光产业国外厂商占主导，国内起步较晚但潜力巨大

□ 赛丽科技：2021年成立的创新型硅光芯片技术公司，总部设立在苏州，在上海和新加坡有分支机构。公司以半导体材料为基础，利用硅基CMOS，MEMS平台和Chiplet，TSV等先进封装技术实现光电芯片高度集成，产品应用于汽车电子，高速数据通信，高性能计算，生物传感器等领域。公司致力于推动硅基光电集成的产业化，规模化。公司投入数千万元用于实验室建设，并完成了硅光芯片从设计，工艺，测试，封装整个链条的拼图。

□核心团队：团队成员毕业于知名院校光电专业，60%拥有博士学历，曾任职业界知名公司，拥有一流半导体工艺和光芯片产业经验。

图：公司设立赛丽科技硅光实验室，推动公司硅光产品量产

国泰君安证券诚信·责任·亲和·专业·创新

图：公司在OFC2023展会推出片上集成PassiveMux/Demux方案、超高容量线性光引擎方案

4.3 赛丽科技：创新型设计公司，推出硅光全系高速光互联解决方案

全球硅光产业国外厂商占主导，国内起步较晚但潜力巨大

□硅光产品：公司推出硅光全系高速光互联解决方案，其多通道收发一体集成的硅光产品，结合独有专利技术的超低损耗、较大容差的端面耦合器，极大降低了客户的封装难度和成本，提升了客户产品的竞争力。基于硅光平台的独特的片上无源Mux/Demux芯片产品，可与硅光收发芯片一体集成，有效降低客户的耦合封装成本。

□ AI与机器学习领域应用：针对人工智能和机器学习等对数据传输效率、功耗和时延等较为敏感的应用场景，公司联合其合作伙伴，推出超高容量的线性光引擎解决方案。该方案基于一体集成的硅光收发芯片，在尺寸、功耗、成本等方面具优势，能有效解决AI领域中对芯片互联，板间互联的需求瓶颈。

图：公司5DIPS光引擎与车规级LCOSAR-HUD为自动驾驶技术提供解决方案

数据来源：赛丽科技官网

4.4 芯速联光电：国内领先的高速率光芯片与光模块供应商

全球硅光产业国外厂商占主导，国内起步较晚但潜力巨大

口芯速联光电：宁波芯速联光电科技有限公司，前身为众瑞速联（武汉）科技有限公司。初创于2015年3月，属于光通信行业领域的国家高新技术企业。产品主要应用于骨干网和城域网、数据中心、5G建设等领域。

核心产品：专注于自主研发的阵列波导光栅芯片（AWG系列芯片）、硅光芯片的设计、封装、测试。国内硅光厂商多集中于100G/200G光模块市场，公司是为数不多的于2023年量产400G/800G硅光模块的厂商，基于其量产级HyperSiliconTM硅光工艺平台制造，采用公司自研凌光系列硅光芯片，结合低成本COB封装设计，优化高频及电源信号完整性设计，其发射端四通道眼图TDECQ指标均小于1.5 dB，输出光功率大于0.5dBm，接收端灵敏度(AOP)高于-9dBm，技术指标均处于行业领先水平。

图：芯速联全自动光模块生产制造平台

图：芯速联全系列可定制化AWG密集波分复用芯片

4.4 芯速联光电：国内领先的高速率光芯片与光模块供应商

全球硅光产业国外厂商占主导，国内起步较晚但潜力巨大

□Chip-to-Transciver生产体系：在光芯片设计环节，公司享有专利的Hyper Silicon芯片技术可以自主研发具有更低损耗、更高带宽的PIC（光子集成电路）和AWG（平面光波导）芯片。在芯片制造环节，芯速联与世界领先的硅光晶圆公司合作进行硅光晶圆和芯片后段处理。在封装和光模块生产环节，芯速联拥有自动化耦合与侧能力，通过专有的光组件设计和开发完成光芯片封装，而后通过低成本、高可靠性的COB封装产线完成光模块的批量生产。

□覆盖上下游：芯速联以硅光及DSP技术为核心，在光通信行业内已垂直整合完成从硅光芯片到模块完整的上下游产业链。

□全自动光模块生产平台：目前已建设完备的wafer in-moduleout全自动光模块生产制造平台，该平台产能高达5万只/月，覆盖400G/800G及1.6T 等产品，可为全球客户提供高速率产品以及代工服务。

图：公司硅光模块产品发射端四通道眼图

表：公司硅光模块产品测试指标情况

Description	Value	400GBASE-DR4	Unit
	Transmitcharacteristics
Rate	53.125+/-100ppm		GBd
Average power	TX1:+0.76	-2.9~+4	dBm
	TX2:+0.74
	TX3:+1.29
	TX4:
	TXK478	Min:3.5	dB
	TX2:4.52
	TX3:4.26
	TX4:4.63
梵TDECQ	TX1:1.10	Max:3.4	联
	TX2: 1.02
	TX3:1.14
	TX4:0.86
	Receive	速characteristics
Receiver sensitivity(OMA)	RX1: -10.41	Max:-4.4	dBm
	RX2:-9.22X
	RX3:-10.32
	RX4:-9.44
Power consumption	8.47		W

4.5 海光芯创：历史悠久，拥有一体化业务能力

全球硅光产业国外厂商占主导，国内起步较晚但潜力巨大

□海光芯创：成立于2011年11月，总部位于苏州工业园区。聚焦于数据通信、云计算、数据中心、移动互联网等领域，自主研发、生产和销售传输速率为10Gb/s、40Gb/s、100Gb/s及更高速率的通信用高速光电集成器件和光互联产品。成立迄今，公司销售额从过百万增长到数千万元。

□创始人经验丰富：公司创始人胡朝阳为清华大学精密仪器专业博士与美国马里兰大学和加州大学光电子与光通信双博士后，先后在美国光联通信和索菲尔思光电公司担任研发经理和研发总监。

□ 代表产品：高速光收发器和AOC，拥有全自动生产设备，并可设计生产全系列光次模块OSA（Optical Sub-Assembly）和光引擎（OE）产品，拥有无尘防静电车间内的全自动TO-CAN生产线。目前已经开始布局200G、400G等产品的研发。

□主要市场：以中高端产品（10G、40G）作为市场切入点，通过产品直接销售盈利，价格上具有优势，首先替代国外同类产品。

研发能力：拥有较完整的产品线，有设计、研发、生产及销售一体化能力，有超过20项美国和中国专利。

图：海光芯创400GQSFP112光模块实现量产交付

图：Waferin-moduleout硅光技术集成平台

4.6华拓光通信：兼具研发能力与市场拓展能力的光模块行业领先制造商

全球硅光产业国外厂商占主导，国内起步较晚但潜力巨大

□华拓光通信：行业领先的集研发、生产、销售和服务为一体的光模块制造商，其前身于2006年在深圳成立，2010年12月将生产研发基地搬迁至中国(绵阳）科技城金家林总部经济试验区，注册资本2670万元，在四川绵阳自有总占地30000平米的工业园区，在美国及欧洲设有分公司。

□代表产品：155M-100G光收发模块、高速互连产品为云计算和大数据中心、数据通信、存储网络、长途传输、无线接入等领域客户提供光通信模块解决方案。10Gbps是华拓光通信的主力出货产品。产品覆盖宽带接入、5G无线接入、传输网、数据中心四大应用领域。

□研发能力：拥有155M-100G全线速率的光收发模块的研发和制造能力，产品线全面。

□市场拓展能力：华拓光通信从海外市场起家，在北美、俄罗斯等大型区域市场表现出色，并向东南亚、南美不断拓展，并成立欧洲分公司，欧洲市场将是华拓光通信重要的一个区域市场，服务全球客户超500家。

□客户资源：包括Adtran（美国资深网络设备公司）、HP、Juniper等公司，2014年与甲骨文宣布合作，携手开拓中国西南数据中心市场。

图：公司产品包括光器件、模块化产品

产品线	产品
传输领域	100G CFP2、40GQSFP、25G SFP28、10G SFP+、10G XFP、SFP、BIDI SFP、CSFP、Copper SFP、100GCFP4、CSFP+
数据中心	40G QSFP、40G QSFP PSM、25G SFP28、10G SFP+、DAC Cable、AOC Cable、100GQSFP28
无线应用	25G SFP28、10GSFP+、6GSFP+、3GSFP、1.06GSFP
宽带接入	GPON OLT、GPON ONU、EPON OLT、EPON ONU、 XGPON OLT、XGPON ONU、10GEPON OLT、10GEPON ONU

图：光学研发平台

4.7 易飞扬通信：具完善产品线和高海外业务占比的成熟生产商

全球硅光产业国外厂商占主导，国内起步较晚但潜力巨大

□易飞扬通信：公司成立于2006年，目前员工近500人，是有源和无源光网络器件生产商，公司产品致力服务于电信光传输网，光接入网，企业网，存储区域网，数据中心与云计算系统以及视频光传输与监控领域，已形成了较完善的光有源收发模块、光无源器件和光互连三大产品线。

□海外业务占比高：公司在美国硅谷设有分公司，在俄罗斯设有代表处。在巴西和以色列有独家代理商，在美国和欧洲渠道有分销合作伙伴。海外业务占公司总体业务70%，国内业务占30%。国内业务聚焦于百度、阿里等互联网运营商，中国联通、中国电信等运营商以及相关数据通信设备商。海外业务主要聚焦于北美，俄罗斯，巴西，以色列，印度等地的电信和互联网运营商、设备商等。

□光模块产品：2013年起，公司就重点投入高性能并行光模块和互联线缆的开发，结合创新性的液冷互联光模块，可将高性能计算的算力提升至新的水平。自2021年向业界推出400GQSFP-DD DR4500m硅光模块至今，已向市场推出多款硅基光集成的100G光模块和400G光模块，满足500m至10km传输需求，目前硅基光集成技术日趋成熟，硅光模块功率预算完全满足10km传输。

图：推出100GSFP56-DDLR1/ER1光模块，紧跟5G新趋势

图：并行计算由CPU向NPU发展（高性能计算）

05风险提示

□硅光市场整体发展不及预期：当前智能驾驶、生成式人工智能相关法律尚待完善，高阶自动驾驶和AIGC产业的商业化落地面临一定的不确定性，进而存在拖累硅光市场需求增长的风险。

□硅光技术发展不及预期：当前单片集成方案与CPO共封装尚存技术难点需要攻克，仍处于不断完善成熟的过程中。同时CMOS工艺的最大限度的兼容、多层次光电联合仿真等问题是硅光芯片从小规模设计走向大规模集成应用的关键。若未来技术进步、技术难点解决速度不及预期，或将拖累硅光产业的整体商业应用和规模化生产。

□市场竞争加剧风险：高速光通信是当前最具市场需求潜力的通信细分大市场之一，硅光技术作为当下各光通信龙头厂商重点关注产业发展方向，未来存在市场竞争进一步加剧的风险。

免责声明

本公司具有中国证监会核准的证券投资咨询业务资格

分析师声明

作者具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格或相当的专业胜任能力，保证报告所采用的数据均来自合规渠道，分析逻辑基于作者的职业理解，本报告清晰准确地反映了作者的研究观点，力求独立、客观和公正，结论不受任何第三方的授意或影响，特此声明。

免责声明

本报告仅供国泰君安证券股份有限公司（以下简称“本公司”）的客户使用。本公司不会因接收人收到本报告而视其为本公司的当然客户。本报告仅在相关法律许可的情况下发放，并仅为提供信息而发放，概不构成任何广告。

本报告的信息来源于已公开的资料，本公司对该等信息的准确性、完整性或可靠性不作任何保证。本报告所载的资料、意见及推测仅反映本公司于发布本报告当日的判断，本报告所指的证券或投资标的的价格、价值及投资收入可升可跌。过往表现不应作为日后的表现依据。在不同时期，本公司可发出与本报告所载资料、意见及推测不一致的报告。本公司不保证本报告所含信息保持在最新状态。同时，本公司对本报告所含信息可在不发出通知的情形下做出修改，投资者应当自行关注相应的更新或修改。

本报告中所指的投资及服务可能不适合个别客户，不构成客户私人咨询建议。在任何情况下，本报告中的信息或所表述的意见均不构成对任何人的投资建议。在任何情况下，本公司、本公司员工或者关联机构不承诺投资者一定获利，不与投资者分享投资收益，也不对任何人因使用本报告中的任何内容所引致的任何损失负任何责任。投资者务必注意，其据此做出的任何投资决策与本公司、本公司员工或者关联机构无关。

本公司利用信息隔离墙控制内部一个或多个领域、部门或关联机构之间的信息流动。因此，投资者应注意，在法律许可的情况下，本公司及其所属关联机构可能会持有报告中提到的公司所发行的证券或期权并进行证券或期权交易，也可能为这些公司提供或者争取提供投资银行、财务顾问或者金融产品等相关服务。在法律许可的情况下，本公司的员工可能担任本报告所提到的公司的董事。

市场有风险，投资需谨慎。投资者不应将本报告作为作出投资决策的唯一参考因素，亦不应认为本报告可以取代自己的判断。在决定投资前，如有需要，投资者务必向专业人士咨询并谨慎决策。

本报告版权仅为本公司所有，未经书面许可，任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制、发表或引用。如征得本公司同意进行引用、刊发的，需在允许的范围内使用，并注明出处为“国泰君安证券研究”，且不得对本报告进行任何有悖原意的引用、删节和修改。

若本公司以外的其他机构（以下简称“该机构”）发送本报告，则由该机构独自为此发送行为负责。通过此途径获得本报告的投资者应自行联系该机构以要求获悉更详细信息或进而交易本报告中提及的证券。本报告不构成本公司向该机构之客户提供的投资建议，本公司、本公司员工或者关联机构亦不为该机构之客户因使用本报告或报告所载内容引起的任何损失承担任何责任。

THANKS FORLISTENING国泰君安证券研究所产业研究中心

START YOUR FINANCE

起点财经，网罗天下报告

行业专题2023年08月28日

芯片出光：硅光技术开启高速与高集成度传输时代

——硅光技术产业深度研究

每日 免 费 获取 报告 □

摘要

硅光技术利用半导体工艺、集合光子与电子技术的优点，开启光通信更高速率、更高集成度时代

数据中心及电信网络建设和升级是硅光需求“基本盘”，AIGC产业加速发展催生硅光芯片增量新需求

国产替代存在时代机遇，新兴光互联市场有望成为硅光芯片又一增长极

全球硅光产业国外厂商占主导，国内起步较晚但潜力巨大

风险提示

目录/CONTENTS

[1高速率、高集成化、低功耗、低成本，硅光是光通信产业最有潜力新风口之-

光芯片 光芯片

光芯片决定了信息的传输速度和可靠性

数据中心的迅速发展拉动光模块需求

光通信

硅光器件演进阶段

光子集成技术

CPO共封装技术

(一）光通信产业链

(二）硅光发展背景与优势

(三）硅光技术未来趋势

1.1光通信具有高带宽、低延迟、抗干扰特性，是通信网络的支柱和底座

光模块是实现光电转换的器件，高速率、低成本、低功耗是发展趋势

1.1 光芯片决定信息传输速度和可靠性，是现代光通信系统的核心

1.2

成熟半导体产业提供硅光结合基础，新需求呼唤更高速、高带宽的光通信

（一）成熟的半导体产业在超大规模、高度集成化、极小制造上已有成熟工艺积累

（二）高速增长的新需求呼唤更高速、更大带宽的光通信技术

1.2

硅光技术集合光子与电子技术的优点，大幅提升光芯片性价比

12相较传统方案，硅光技术具高速率、高集成化、低成本等优势

1.2相较传统方案，硅光技术具高速率、高集成化、低成本等优势

1.2

硅光技术在集成工艺上具优势，有效减少光器件“插入损耗”

口 在集成工艺上，硅光技术是光通信传输向“高速率、高集成化、低功耗、低成本”迈进最有潜力且可靠的方向之一

1.2

CMOs平台为硅光技术提供工艺基础，助力硅光工艺流程的完善

口 在设计工艺流程上，CMOS平台为硅光技术提供了强大的工艺能力。但相较于半导体CMOS工艺，硅光技术还有以下特殊性：

1.3硅光器件依然处于发展的初级阶段，单片集成是未来趋势

图：不同光子集成方案比较

1.3

cPO封装技术使芯片和模组共封装，实现对传统可插拔模式的优化

1.3

cPO技术能有效降低传输损耗和封装成本，吸引国内外巨头加速布局

□CPO封装技术具有以下优势：

1.3|数据中心、HPc与AI集群对带宽速率需求提升，CPO将提供核心技术支撑

02数据中心与AI带动需求爆发开启硅光产业黄金发展期

02

数据中心与AI带动需求爆发、国产替代时代机遇共同开启硅光产业黄金发展期

需求变化二：人工智能（超算中心）带动硅光芯片产业爆发式增长

时代机遇：硅光芯片将成为光通信产业的“增长引擎”

02

硅光技术在通讯和高速运算领域极具发展潜力，应用场景广泛

2.1需求变化一：数据中心及电信网络建设与升级是硅光芯片的“基本盘”

2.1需求变化一：数据中心及电信网络建设与升级是硅光芯片的“基本盘”

2.1需求变化一：数据中心及电信网络建设与升级是硅光芯片的“基本盘”

2.2

需求变化二：人工智能（超算中心）带动硅光芯片产业爆发式增长

2.2

需求变化二：人工智能（超算中心）带动硅光芯片产业爆发式增长

3.1

时代机遇：我国大力发展硅光技术，科技巨头亦对此高度重视

3.1

时代机遇：国内硅光厂商享受国产替代的时代机遇和稀缺市场地位

表：我国已出台多项促进光通信与硅光技术行业发展的政策及法规

图：海内外科技巨头亦高度重视硅光技术

阿里巴巴Alibaba.com

達摩院 ALIBABA DAMO ACADEMY

3.2外延拓展：硅光技术正在加速应用于可穿戴式设备与光学生物传感器

3.2外延拓展：硅光技术将良好满足车载激光雷达系统高速率、低成本等需求

3.2外延拓展：硅光技术的成熟为AI视觉、量子计算的发展提供新动力

请参阅附注免责声明32

04 全球硅光产业国外厂商占主导，国内起步较晚但潜力巨大

4.1全球硅光市场规模持续扩大，海外巨头占主导、中国产业正崛起

4.1国外硅光产业起步早，国际通信巨头通过并购强化硅光竞争力

4.1 国内信息技术产业龙头正持续关注并布局硅光技术

中国硅光早期项目公司在近年快速崛起

中国硅光早期项目公司在近年快速崛起

4.2熹联光芯：积淀深厚、拥有整套硅光模块解决方案的硅光龙头

每日免费获取报告 □

光芯片光芯片

口在集成工艺上，硅光技术是光通信传输向“高速率、高集成化、低功耗、低成本”迈进最有潜力且可靠的方向之一

口在设计工艺流程上，CMOS平台为硅光技术提供了强大的工艺能力。但相较于半导体CMOS工艺，硅光技术还有以下特殊性：

硅光技术产业深度研究：芯片出光，硅光技术开启高速与高集成度传输时代-20230828-国泰君安-51页