光有源芯片占据光芯片市场超过90% 的份额,是光通信产业链中价值最集中、技术壁垒最高的环节。整个产业链的利润分配呈现“上游芯片吃肉、中游模块喝汤、下游设备商看天吃饭”的格局:光芯片作为光模块的核心器件,掌握着产业链的定价权和技术话语权;光模块厂商虽然营收规模大,但利润空间受制于上游芯片供应和下游设备商的压价;下游设备商则依赖规模效应和解决方案能力获取利润。随着算力需求爆发和国产替代加速,这一分配格局正在发生深刻变化。
上游光芯片:技术壁垒铸就高价值地位
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,是光器件和光模块的核心部件。其中光有源芯片在光芯片市场中占比超过90%,是产业链中技术含量最高、附加值最大的环节。
光芯片产业具有技术壁垒高、生产工艺复杂的特征,投入极高而回报偏慢,这构成了天然的行业护城河。目前全球光芯片市场由美、中、日三国主导,部分欧洲国家拥有技术储备。中国企业追赶较快,在2021年全球光通信最具竞争力企业10强中,中国企业已占据4个席位,其中光迅科技和中际旭创进入前5。
国内光芯片企业的竞争力正在快速提升。以源杰科技为例,这家成立于2013年、2022年科创板上市的光芯片企业,以IDM模式深耕激光器芯片研发生产,根据ICC数据,2021年其10G光芯片市场占比达20%,已超过住友电工、三菱电机等国际厂商。公司已实现向海信宽带、中际旭创、博创科技等国际前十大及国内主流光模块厂商批量供货,并用于中兴通讯、诺基亚等国内外大型通讯设备商。
中游光模块与下游设备商:规模大但利润承压
中游光模块厂商虽然在全球市场中表现亮眼——2020年全球光模块TOP10企业中中国企业占据5席,中际旭创、海信宽带、光迅科技均位列前五——但光模块厂商的利润空间受到上下游双重挤压:上游受制于高端光芯片的供应能力和价格,下游面对设备商的集中采购议价。
下游设备商则依靠整体解决方案和规模效应获取利润,对上游芯片的依赖程度同样很高。产业链的利润重心明确偏向上游光芯片环节,尤其是高端光芯片领域。
值得注意的是,国产替代率在不同速率光芯片间分化明显:10G VCSEL/EML等激光器芯片国产化率不足40%,25G光芯片国产化率为20%,而25G以上光芯片国产化率仅5%,高端市场仍以海外厂商为主。这意味着在利润最丰厚的高端市场,国产厂商仍有巨大的替代空间。
算力需求重塑产业链价值分配
AIGC商业化应用加速落地,算力基础设施的海量增长和升级换代成为必然趋势。全球算力规模从2016年的130 EFlops增长至2021年的620 EFlops,年增速持续攀升。这一趋势正深刻改变光通信产业链的价值分配方向:
- 光模块增量直接拉动光芯片需求:AIGC等技术应用背后是庞大的算力支撑,直接拉动光模块增量,光芯片作为光模块中最核心的器件深度受益
- 高速率升级推动芯片价值上移:算力要求催生高速率、大带宽的网络需求,光模块向更高速率演进,有力推动光芯片的技术升级和更新换代,高端芯片的附加值进一步提升
- 架构升级扩大中高端芯片需求:数据中心网络架构从传统三层向叶脊架构过渡,光连接增加、传输速率要求提升,中高端光芯片有望快速放量
这一趋势下,具备高速率芯片研发能力的国产厂商将获得更大的价值分配话语权。源杰科技正在研发布局100G EML激光器、50G激光器芯片以及大功率硅光激光器芯片等产品,分别面向数据中心400G、800G高速光模块及CPO(光电共封装)技术应用,产品性能定位为国内领先、国际先进水平。
常见问题
光有源芯片和无源芯片的区别是什么?
二者的区别在于器件在实现本身功能的过程中,其内部是否发生光电能量转换。光有源芯片在实现功能过程中发生光电能量转换,是光芯片市场的绝对主力,占比超过90%。
国产光芯片目前处于什么水平?
国产替代率分化明显:10G VCSEL/EML等芯片国产化率不足40%,25G光芯片约20%,而25G以上高端光芯片国产化率仅5%,仍以海外厂商为主。但国内头部企业如源杰科技在10G光芯片市场已占据20%份额,处于行业领先地位。
算力需求增长对光芯片产业链有何影响?
算力基础设施建设直接拉动光模块增量,光芯片作为核心器件深度受益;同时高速率、大带宽的网络需求推动光模块向更高速率演进,带动光芯片技术升级,中高端光芯片有望快速放量,产业链价值进一步向上游芯片环节集中。