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2024-11-21 20:30
廣東省光芯片產業加速崛起,劍指全球創新高地
10月21日,廣東省人民政府辦公廳印發《廣東省加快推動光芯片產業創新發展行動方案(2024—2030年)》(以下簡稱方案),力爭到2030年取得10項以上光芯片領域關鍵核心技術突破,打造10個以上「拳頭」產品,培育10家以上具有國際競爭力的一流領軍企業,建設10個左右國家和省級創新平臺,培育形成新的千億級產業集羣,建設成為具有全球影響力的光芯片產業創新高地。
廣東省把光芯片作為產業鏈抓手主要有以下幾個重要原因:
首先,光芯片作為新一代信息技術的核心元件,具有廣闊的市場前景。隨着5G、雲計算、人工智能等技術的快速發展,對高速、高帶寬通信的需求激增,光芯片作為光通信的核心部件,市場需求持續增長。數據中心擴容升級、硅光模塊市場的增長等都將有力地拉動光芯片的需求。
其次,光芯片產業具有較高的技術含量和附加值。光芯片的生產工藝和技術要求較高,涉及到半導體、光學、材料等多個領域的前沿技術。發展光芯片產業可以提升廣東省在高新技術領域的競爭力,推動產業升級和經濟結構調整。
再者,光芯片市場由於需求增長迎來漲價潮。我國、我省光芯片現有基礎與國外差距不大,且不受集成電路先進製程「卡脖子」等因素的影響,具備實現趕超和突破引領行業的可行性。光芯片不受集成電路發展限制,被視為實現‘超越摩爾’定律的有效途徑,有望帶動半導體產業變革式發展。廣東省擁有良好的半導體及集成電路產業鏈基礎優勢,通過政策引導和支持,進一步加快培育光通信芯片、光傳感芯片等產業集羣。發展光芯片產業可以提高產業鏈的完整性和供應鏈的穩定性,有助於減少對進口光芯片的依賴,增強國內產業的自主可控能力。
此外,廣東省擁有雄厚的經濟基礎和科技創新能力,為光芯片產業的發展提供了良好的條件。廣東省在電子信息產業方面擁有豐富的資源與經驗,相關企業如華為、中興等在全球範圍內享有盛譽。同時,廣東省政府對光電子產業的巨大支持,使得該地區成為光芯片產業發展的沃土。
以光芯片為產業鏈抓手,推動經濟高質量發展與科技創新
《廣東省加快推動光芯片產業創新發展行動方案(2024—2030年)》的出臺為大灣區光芯片產業的發展帶來了積極的影響。
在技術研發方面,政策明確提出政府將通過資金和政策支持,加大對光芯片核心技術的研發力度。這將加速光芯片的創新,推動整體行業的技術進步。預計到2025年,大灣區在光芯片技術領域將取得一系列突破,如高速光通信芯片技術的提升、硅光集成技術的應用等。
在產業鏈協同發展方面,政策計劃促進上下游企業的合作,吸引更多的芯片設計、製造和應用公司入駐,共同構建完善的產業生態。這將有助於提高產業鏈的效率和競爭力,實現資源的優化配置。例如,上游材料供應商和設備製造商與下游光模塊製造商、通信設備製造商之間的合作將更加緊密,共同推動光芯片產業的發展。
在人才培養與引進方面,政策鼓勵加強與高等院校、科研機構的合作,培養更多專業人才,同時吸引海外高層次人才回國創業。這將為光芯片產業的發展提供強大的人才支撐,提高行業的技術水平。預計到2025年,大灣區將培養出一批高素質的光芯片專業人才,為產業的持續發展奠定基礎。
此外,政策的實施還將提升光芯片產業的國產化率,降低對進口光芯片的依賴。隨着政策的推進,廣東省將大力推動刻蝕機、鍵合機、外延生長設備及光矢量參數網絡測試儀等光芯片關鍵裝備研發和國產化替代,加快光芯片關鍵設備更新升級。
粵四大城市攜手推進光芯片產業,推動高質量高端創新發展
廣州:9月29日,廣州發佈《關於支持廣州市智能傳感器產業高質量發展的若干措施》及《廣州(增城)智能傳感器產業園發展規劃(2024-2035)》,聚焦智能傳感器、光芯片、物聯網等重點產業發展。政策支持包括推動智能傳感器研發中試線建設,力爭在高端MEMS及硅光等特色工藝領域取得標誌性成果等。廣州市依託其在半導體及集成電路產業方面的優勢,積極推動光芯片產業的發展。出臺了一系列扶持政策,支持光芯片企業開展技術研發和產業化應用。同時,廣州市還積極引進國內外光芯片領域高端創新資源,形成差異化佈局。目前,廣州市已經聚集了一批具有競爭力的光芯片企業,如長光華芯、源傑科技等。
深圳:深圳市作為中國的科技創新中心,一直以來高度重視科技創新和產業發展,在光芯片產業方面,將加強政策引導和資金支持,推動光芯片企業的技術創新和產業升級。同時,依託其完善的產業鏈配套和強大的創新能力,積極推動光芯片產業的集聚發展。深圳將積極打造光芯片產業創新平臺,吸引國內外優秀企業和人才入駐。深圳市已經涌現出一批具有創新能力的光芯片企業,如光庫科技、華工科技等。深圳有了一定的產業基礎。華為、中興等企業在光通信領域有着深厚的技術積累和市場份額,將為深圳光芯片產業的發展提供有力的支撐。
珠海:珠海積極推動光芯片產業的發展,在政策上給予支持,如支持光芯片企業的研發和產業化項目建設。同時,珠海加強與港澳地區的合作,吸引港澳地區的創新資源和企業落地珠海。光庫科技在珠海啟動鈮酸鋰高速調製器芯片研發及產業化項目建設,擴大光芯片和器件的生產規模並豐富產品線。未來,珠海將繼續發揮自身的優勢,吸引更多的光芯片企業入駐,打造光芯片產業集羣。
東莞:東莞將光芯片產業作為重點發展的產業之一,加大對光芯片企業的扶持力度,在土地、資金、人才等方面給予支持。同時,東莞加強與廣州、深圳等城市的產業協同,共同推動光芯片產業的發展。東莞市已經聚集了一批具有發展潛力的光芯片企業,如東莞光聯,未來將進一步加強企業的培育和引進,提升產業的整體實力。
光芯片產業熱潮湧動,各地競相佈局搶佔發展高地
除了劍指「千億級」光芯片產業集羣的廣東,多地也啟動了在光芯片領域的佈局。
武漢光電子信息產業在關鍵領域取得重大突破,光纖光纜、空間光通信窄線寬激光芯片等領域研發水平領跑全國。國內光芯片頭部企業武漢光安倫光電技術有限公司與高科左嶺產業園簽訂協議,項目入駐武漢光谷,為武漢都市圈光芯屏端網產業鏈帶來新成員。武漢光谷已形成覆蓋光通信、激光器、光顯示等光電子產業核心領域的全產業鏈條,是全國基礎最好、競爭力最強的光電子產業集羣。
蘇州在高新區設立太湖光子中心,做大做強光芯片、光器件等細分領域,推動光子產業融合發展。據瞭解,光子產業被列入蘇州30條重點產業鏈之一,現已落户億元以上重點項目69個、高質量科技項目134項,集聚光子領域企業超300家,形成了芯片材料-器件模組-集成裝備的整鏈條、多梯次發展方陣,年產值達720億元。
上海市將光量子芯片列入其五大未來產業中的「未來智能」,並在浦東新區等地區佈局光子芯片與器件產業,推進硅光子芯片產業規模化發展。
國內光芯片企業競爭激烈,技術創新與市場拓展雙輪驅動發展
一邊是各地積極佈局光芯片產業,一邊是今年以來光芯片研發和應用新進展不斷。
源傑科技專注於光芯片的研發、設計、生產與銷售,並建立了包含芯片設計、晶圓製造、芯片加工和測試的IDM全流程業務體系。公司持續推出激光器芯片產品,包括2.5G、10G和25G及更高速率激光器芯片系列產品等,主要應用於光通信行業,特別是在光纖接入、4G/5G移動通信、數據中心三大下游領域。
光迅科技在光通信產業鏈進行全佈局,構建從芯片到器件、模塊、子系統的綜合解決方案,具備光通信全產業鏈垂直整合能力。公司已實現10G DFB、EML光芯片的量產和自供,在硅光芯片研發進度行業領先,開發的硅基集成量子通信光芯片已經通過客户驗證,是國內掌握了10G光芯片規模量產的企業。
武漢雲嶺光電股份有限公司專注於中高端光通信半導體光芯片產品,是擁有完全自主知識產權,具備全流程生產能力的IDM光芯片企業。公司主營2.5G/10G/25G全系列激光器和探測器芯片及封裝類產品,並在2023年武漢光博會上發佈了56G EML芯片。雲嶺光電光芯片已迭代至56G、112G,技術水平國內領先。
杭州芯傲光電有限公司與深圳國際量子研究院合作,實現了國際上首次實現超低損耗氮化硅集成光學技術從「實驗室演示」到「工業級大規模量產」的轉化。該公司自主研發了基於6英寸晶圓的CMOS減法芯片加工工藝,成功製備出厚度超過810 nm、光損耗低於0.026 dB每釐米的氮化硅光芯片,綜合性能達到國際最好水平。
這些企業的發展和成果展示了中國光芯片行業在研發和應用方面的快速進步,以及在全球市場中的競爭力。隨着技術的不斷突破和市場需求的增長,預計國內光芯片企業將在未來佔據更大的市場份額,並推動整個行業的發展。
全球光芯片賽道競爭激烈:英特爾、英偉達、臺積電等巨頭紛紛佈局光學互連技術
放眼全球市場,在「光芯片」這條賽道上,英偉達、英特爾、博通、臺積電等眾多知名企業一直緊緊蹲守。
英特爾集成光子解決方案(IPS)部門於3月份在光纖通信大會(OFC)上展示了業界首款完全集成的光學計算互連(OCI)Chaplet芯粒(如圖),該芯粒與英特爾CPU封裝在一起,將過去通過銅線實現的電氣I/O接口傳輸數據,變成採用光學I/O解決方案,實現了高帶寬片上互連的突破。
英偉達近期投資了利用硅光子技術支持下一代AI數據中心的初創公司Xscape Photonics,另有消息稱英偉達預計到2027年發佈「Rubin Ultra」GPU計算引擎時有望為其GPU內存綁定NVLink協議並提供光學互連。
博通在2022年發佈了第一代CPO(Co-Packaged Optics),並在2023年OFC上發佈了第二代51.2T CPO,CPO容量倍增,依然是單波100Gbps,一個引擎64個通道,採用外置激光器,6.4T CPO,非接觸式透鏡擴束耦合,可以降低端面接觸應力,降低摩擦力,降低空氣反射,提高耦合效率。
此外,臺積電推出了一種推出基於硅光子學的人工智能芯片封裝平臺,並在今年9月和日月光科技牽頭成立了硅光子產業聯盟。
國外光電芯片技術優勢佔據份額,國產化進程加速但高端領域挑戰依舊
在國際市場上,Lumentum和II-VI是光芯片行業的主要參與者,憑藉技術優勢佔據了全球市場的較大份額,在高速光芯片領域的技術積累和市場經驗使得國內廠商面臨較大的競爭壓力。
從國內競爭格局來看,我國光電芯片行業在近年來取得了長足進步,但與國際先進水平相比仍存在一定差距。國內光芯片企業在2.5G和10G光芯片領域已實現核心技術的掌握,但在高端光芯片領域國產替代率仍較低。2.5G及以下速率光芯片國產化率約90%;10G光芯片國產化率約60%,部分性能要求較高、難度較大的10G光芯片仍需進口;25G光芯片國產化率約20%,但25G以上光芯片的國產化率僅5%。
光芯片產業鏈全面開花,助力上中下游企業共築產業鏈
光芯片產業鏈可以分為上游、中游和下游三個部分:
上游主要涉及原材料和生產設備供應商。原材料包括三五族(III-V)元素化合物半導體如磷化銦、砷化鎵等襯底材料,以及工業氣體、封裝材料、金屬靶材等。生產設備則包括光刻機、刻蝕機、外延設備等。這些原材料和設備是光芯片製造的基礎,對光芯片的性能和產量有着直接的影響。
中游是指光芯片的生產和製造。光芯片可以分為有源光芯片和無源光芯片兩大類。有源光芯片主要包括激光器芯片和探測器芯片,而無源光芯片主要包括PLC(平面光波導)和AWG(陣列波導光柵)芯片。這些光芯片是光通信系統中的核心元件,負責光電信號的轉換和傳輸。光芯片製造過程包含多個複雜的工藝步驟,刻蝕是其中關鍵的一環。在光芯片製造中,刻蝕可以有選擇地去除硅片表面不需要的材料,以形成特定的結構。
下游則是光芯片的應用領域,包括光通信、消費電子、汽車電子、工業製造、醫療等領域。光模塊廠商將光芯片嵌入到光器件中,與其他結構部件組合封裝製成光模塊,這些光模塊進一步應用於通信設備市場、電信運營市場和數據中心市場。光模塊是數據中心內部互連和數據中心相互連接的核心部件,在移動通信方面,光模塊也應用於5G網絡的前傳、中傳、回傳等場景。
整個光芯片產業鏈從上游的原材料和設備供應,到中游的光芯片製造,再到下游的應用,形成了一個完整的生態系統,相互依賴,共同推動光通信技術的發展和創新。
光芯片行業新趨勢:AI驅動模塊升級,下游應用市場持續拓展
1、AI推動模塊升級,單通道速率逐步提升
人工智能技術的快速發展,對算力的需求迅速增長,進一步推動了1.6T光模塊的發展。預計1.6T乃至更高速率的光模塊將成為數據中心內部連接的新技術趨勢,以配合未來更大帶寬、更高算力的GPU需求。目前1.6T光模塊批量商用的進程正在加速。這一趨勢,對光電芯片提出更高的要求。包括200G PAM4 EML、CW光源等在內的多種芯片將成為1.6T光模塊中光芯片的解決方案。
2、光芯片下游應用市場不斷拓展
光芯片的應用領域正在不斷拓展。在傳感領域,如環境監測、氣體檢測,光芯片被用作傳感器,能夠檢測光信號並轉換為電信號,用於數據採集和分析。在汽車領域,隨着傳統乘用車的電動化、智能化發展,高級別的輔助駕駛技術逐步普及,核心傳感器件激光雷達的應用規模將會增大。基於砷化鎵(GaAs)和磷化銦(InP)的光芯片作為激光雷達的核心部件,其未來的市場需求將會不斷增加。
內容來源:廣東省人民政府辦公廳《廣東省加快推動光芯片產業創新發展行動方案(2024—2030年)》;中國電子報《光芯片,時代「芯」寵》;財聯社《廣東爭做「追光者」,劍指千億級光芯片產業集羣》;新華網《清華大學團隊研製出AI光芯片「太極」》;未來智庫《光芯片行業競爭格局和商業模式分析》;華經情報網《2025年中國光芯片行業市場深度調查及投資前景預測報告》;智研諮詢《中國光電芯片行業發展前景分析及市場需求預測報告》
圖片來源:廣東省人民政府辦公廳《廣東省加快推動光芯片產業創新發展行動方案(2024—2030年)》;華經情報網《2025年中國光芯片行業市場深度調查及投資前景預測報告》;智研瞻產業研究院《中國光芯片行業市場發展態勢及投資前景研判報告》;智研諮詢《中國光電芯片行業發展前景分析及市場需求預測報告》;中投顧問《2024年中國光芯片市場規模及企業競爭格局分析》