人工智能加速落地，光芯片与光模块开启高景气周期

一、现代光通信核心组件，国产替代空间广阔

1.1 光芯片系光通信核心元件，位于光通信产业链上游

光芯片是利用光电转换效应制成的光电子器件。光电子器件包括发光二极管、激光器芯片、探测器芯片、光电耦合器等。在数通、电信等终端应用领域中，光芯片位于产业链上游，是光模块的核心元件，主要由激光器芯片和探测器芯片组成。光芯片是采用半导体芯片制造工艺，以电激励源方式，以半导体材料为增益介质，将注入电流的电能激发，从而实现谐振放大选模输出激光，实现电光转换。其增益介质与衬底主要为掺杂 III-V 族化合物的半导体材料，如 GaAs（砷化镓），InP（磷化铟）等。根据 WSTS 的数据，2023 年全球光电子市场规模有望达到 454 亿美元，相较 2022 年的 438 亿成长 4%。

受益于全球数据量快速增长，光通信逐渐崛起。在全球信息和数据互联快速成长的背景下，终端产生的数据量每隔几年就实现翻倍增长，纯电子信息的运算与传输能力的提升遇到瓶颈，光电信息技术正在崛起。在传统的通信传输领域，早期通过电缆进行信号传输，但电传输损耗大、中继距离短、承载数据量小、信号频率提升受限，而光作为载体兼有容量大、成本低等优点，商用传输领域已逐步被光通信系统替代。随着技术发展与成熟，光电信息技术应用逐步拓展到医疗、消费电子和汽车等新兴领域，为行业发展提供成长空间。根据应用材料的数据，机器所产生的数据量在 2018 年首次超越人类所创造的数据量。这么庞大的数据增量，不可能用人工来处理分析，必须建设各种具备高速运算能力的数据中心来过滤、处理分析、训练及推理，这将持续带动各类光芯片和光模块的需求。根据 Omdia的数据，2018 年至 2024 年全球固定网络和移动网络数据量将从 130 万 PB 增长至 576万 PB，18-24 年 CAGR 达 28.7%。

光通信是以光信号为信息载体，以光纤作为传输介质，光芯片实现电光转换，将信息以光信号的形式进行信息传输的系统。光通信传输过程中，发射端将电信号转换成激光信号，然后调制激光器发出的激光束，通过光纤传递，在接收端接收到激光信号后再将其转化为电信号，经调制解调后变为信息，其中需要光芯片来实现电信号和光信号之间的相互转换，光芯片是光电技术产品的核心，广泛应用于 5G 前传、光接入网络、城域网和数据中心等场景，处于光通信领域的金字塔尖。光芯片可以进一步组装加工成光电子器件，再集成到光通信设备的收发模块实现广泛应用。

光芯片位于光通信产业链上游，光芯片的性能决定了光模块的传输速率。从产业链角度看，光芯片与电芯片、PCB、结构件以及套管等组成了光通讯产业上游。产业链中游为光器件，包括光组件与光模块。产业链下游组装成系统设备，最终应用于电信市场，如光纤接入、4G/5G 移动通信网络，云计算、互联网厂商数据中心等领域。

光通信产业链中的光器件根据组件内部是否发生光电能量转换可分为光无源组件和光有源组件。光无源组件在系统中消耗一定能量，实现光信号的传导、分流、阻挡、过滤等交通功能，主要包含光隔离器、光分路器、光开关、光连接器、光背板。光有源组件能够在系统中实现光电信号的相互转换，实现信号传输的功能，主要包括光发射组件、光接收组件、光调制器等，光发射组件（TOSA）及光接收组件（ROSA）都由光芯片封装而来，再将光收发组件、电芯片、结构件等进一步加工成光模块。

光芯片按功能可以分为激光器芯片和探测器芯片。激光器芯片主要用于发射信号，将电信号转化为光信号，探测器芯片主要用于接收信号，将光信号转化为电信号。激光器芯片根据谐振腔制造工艺的不同可分为边发射激光芯片（EEL）和面发射激光芯片（VCSEL）。探测器芯片，主要有 PIN 和 APD 两类。

1）激光器芯片

激光器可以按照增益介质、输出波长、运转方式、泵浦方式进行分类，增益介质可分为固态（含固体、半导体、光纤、混合）、液体激光器、气体激光器等，泵浦方式可分为电泵浦、光泵浦、化学泵浦激光器，运转方式可分为连续激光器和脉冲激光器，波长可分为红外光激光器、可见光激光器、紫外激光器、深紫外激光器等。

通信用激光器芯片属于半导体激光器，由泵浦源（激励源）、增益介质（工作物质）和谐振腔等光学器件材料组成。泵浦源为增益介质提供能量激励（以电激励为主），而增益介质是光子产生的源泉（以化合物半导体材料为主），通过吸收泵浦源产生的能量，使得增益介质从基态跃迁到激发态。由于激发态为不稳定状态，此时，增益介质将释放能量回归到基态的稳态。在这个释能的过程中，增益介质产生出光子，且这些光子在能量、波长、方向上具有高度一致性，它们在光学谐振腔内不断反射，往复运动，从而不断放大，最终通过反射镜射出激光，形成激光束。

激光器芯片根据谐振腔制造工艺的不同可分为边发射激光芯片（EEL）和面发射激光芯片（VCSEL）。边发射激光器芯片（EEL）是在芯片的两侧镀光学膜形成谐振腔，沿平行于衬底表面发射激光，而面发射激光器芯片（VCSEL）是在芯片的上下两面镀光学膜，形成谐振腔，由于光学谐振腔与衬底垂直，能够实现垂直于芯片表面发射激光。面发射激光器芯片（VCSEL）有低阈值电流、稳定单波长工作、可高频调制、容易二维集成、没有腔面阈值损伤、制造成本低等优点，但输出功率及电光效率较边发射激光芯片低。

边发射芯片（EEL）又包含 DFB、EML、FP 三种光芯片。FP 和 DFB 是比较常见的直接调制半导体激光器（DML），DML 原理是将预调制的电信号电流叠加到激光器的偏置流上对激光器进行调制，输出随调制信号而变化的光信号。传统 FP 激光器芯片因损耗较大以及传输距离短的特性，在光通信领域的应用逐年减少，份额逐步被 DFB 激光器芯片代替。DFB 芯片在 FP 的基础上，在外延植入了布拉格光栅，实现单模输出，从而实现中长距离传输的需求。EML 是电吸收调制激光器，EML 通过在 DFB 的基础上增加外调制器电吸收片（EAM），啁啾与色散性能均优于 DFB，适用于更长距离传输。

2）探测器芯片

探测器芯片又称为光电二极管，主要有 PIN(PN二极管探测器)和 APD(雪崩二极管探测器)两种芯片。当一个带有充足能量的光子撞击到光电二极管上，光电二极管将激发一个电子，从而产生自由电子(同时有一个带正电的电洞)，这样的机制被称作是内光电效应。光电二极管在设计时会使 PN 结的面积相对大，同时设计为在反向电压下工作。如果光子的吸收发生在结的耗尽层，则该区域的内电场将会消除其间的屏障，使得空穴能够向着阳极的方向运动，电子向着阴极的方向运动，于是光电流就产生了。

PIN 型二极管：和普通二层结构的 p-n 接面二极管相比，PIN 型二极管在由 P 型半导体材料组成的 P 层和由 N 型半导体材料组成的 N 层中间，插入一层低掺杂的纯度接近于本征半导体材料组成的 I 层。本征层的引入增大了 p+区的耗尽层的厚度，加宽的耗尽层提高了 PIN 光电二极管的性能，PIN 型二极管主要用于中长距离传输。

雪崩光电二极管(APD)：雪崩光电二极管是一种 p-n 结型的光电二极管，其中利用了载流子的雪崩倍增效应来放大光电信号以提高检测的灵敏度。其基本结构在 PIN 的基础上，采用容易产生雪崩倍增效应的 Read 二极管结构（即 N+PIP+型结构，P+一面接收光），工作时加较大的反向偏压，使得其达到雪崩倍增状态，雪崩光电二极管主要用于长距离单模光纤。

光芯片常使用三五族化合物磷化铟（InP）和砷化镓（GaAs）作为芯片的衬底材料。以三五族元素的化合物构成的半导体材料具有高频、高低温性能好、噪声小、抗辐射能力强、电子迁移率高、光电性能好等优点，符合高频通信的特点，在高频、高功耗、高压、高温等特殊应用领域具备独特的优势，因此在光通信芯片领域得到广泛使用。磷化铟（InP）衬底用于制作 FP、DFB、EML 边发射激光器芯片和 PIN、APD 探测器芯片，主要应用于电信、数据中心等中长距离传输；砷化镓（GaAs）衬底用于制作 VCSEL 面发射激光器芯片，主要应用于数据中心短距离传输、3D 感测等领域。

1.2 特色工艺成光芯片核心竞争力，IDM 模式为行业主流

全球范围内光芯片厂商多采用 IDM 模式，工艺的成熟度、稳定性与多样性为企业核心竞争力。目前全球范围内半导体行业的经营模式可分为 IDM 与 Fabless，IDM 为垂直整合制造模式，企业独立完成芯片设计、晶圆制造、封装测试等全部环节。Fabless 为无晶圆厂模式，企业主要从事芯片设计及销售，将晶圆制造、封装测试等生产环节委托给第三方厂商完成。Fabless 模式能减少大规模资本性投入，将有限的资源集中于电路优化、版图设计、仿真模拟等设计研发环节，更适合逻辑芯片企业。而无论是海外还是国内的光电子器件企业多采用 IDM 模式，主要系光电子器件遵循特色工艺，即器件价值的提升不完全依靠制程的提升，激光器芯片需通过工艺平台实现光器件的特色功能，更注重工艺的成熟和稳定。相比以线宽为基准的逻辑工艺，特色工艺的竞争能力更加综合，包括工艺、产品、服务、平台等多个维度，核心竞争点在于工艺的成熟度和稳定性，工艺平台的多样性。

外延生长和光栅工艺为光芯片制造的核心环节，决定产品性能与良率。光芯片生产工序较多，依序为 MOCVD 外延生长、光栅工艺、光波导制作、金属化工艺、端面镀膜、自动化芯片测试、芯片高频测试、可靠性测试验证等。越高速率的光芯片生产环节越多，25GDFB 光芯片的生产工序超过 280 道，比中低速率激光器多出 50~70 道，工序的增加对产线与工艺成熟度和稳定性有更高的要求。

晶圆有源发光区的量子阱设计和制造是激光器芯片的核心，是将基板/衬底通过气相外延、液相外延、分子束外延等设备生长晶体。量子阱外延片共包含 20～30 层结构，每层量子阱厚度 4~10nm 不等。以 25G DFB 激光器芯片为例，有源区量子阱的层数较中低速率激光器芯片增加超过 50%，因此需要对每层量子阱实现埃米级（0.1nm）的精度控制，以保证量子阱厚度精度误差小于 0.2nm。此外，还需要控制晶体的掺杂浓度、沉积厚度，避免出现量子阱发光波长的偏差、量子阱各层间的应力偏差，导致产品最终性能与可靠性受到影响。

从中低速率光芯片向高速率光芯片演进的过程中，光栅技术升级带动工艺难度提升与设备升级。中低速率光芯片为等周期布拉格光栅结构，通常使用传统全息曝光系统即可制作。而 25G 及以上的光芯片，光栅升级为变相非等周期布拉格光栅，制作环节上需使用更高精度和更先进的电子束光栅系统，要求精度达到纳米级（1nm），以实现 Wafer 上每颗芯片的一致的光电特性。

衬底是光芯片的上游核心原材料，在成本和工艺上共同影响制造环节。目前大规格、高品质的衬底基本被境外厂商垄断，国内供应商的份额逐年提高。磷化铟因其具有饱和电子漂移速度高、发光损耗低的特点，在光电芯片衬底材料中拥有特殊的优势，被用于电信用电吸收调制激光器中，逐渐在光通信市场实现商业化应用，成为光模块半导体激光器和接收器的关键材料。从市场竞争格局来看，磷化铟衬底材料市场头部厂商集中度很高，主要供应商包括 Sumitomo、北京通美、日本 JX 等。根据 Yole 的数据，2020 年磷化铟衬底市场 CR3 高达 90%以上，其中 Sumitomo 为全球第一大厂商，市占率达 42%；北京通美位居第二，市占率达 36%；日本 JX 位居第三，市占率为 13%。随着国产衬底厂商不断涌现以及产品质量逐渐提升，国内光芯片厂商选用国产衬底材料供应商的比例逐渐提升。以源杰科技为例，2019-2020 年公司通过陕西电子采购住友电工衬底材料为主，2021 年及以后北京通美成为公司第一大原材料供应商，同时国产供应商份额的提升也带来了成本的下降。

光芯片下游直接客户为光模块厂商，光模块与光芯片的国产化率出现明显的“剪刀差”。国产光模块厂商在技术、成本、市场、运营等方面的优势逐渐凸显，占全球光模块市场的份额逐步提升。根据 Lightcounting 的数据，2022 年全球光模块市场中，中际旭创和 Coherent公司并列第一，市占率前十的厂商中有 7 家中国厂商，分别是中际旭创（排名并列第 1）、华为海思（排名第 4）、光迅科技（排名第 5）、海信宽带（排名第 6）、新易盛（排名第 7）、华工科技（排名第 7）、索尔思光电（排名第 10）。而光芯片国产化率总体较低，目前中低速光芯片基本实现国产化，高速光芯片仍依赖进口，国产替代空间巨大。根据 ICC的数据，2021年2.5G及以下速率光芯片国产化率超过90%，10G光芯片国产化率约60%，部分性能要求较高、难度较大的 10G 光芯片产品仍需进口，如 10G VCSEL/EML 激光器芯片等，国产化率不到 40%。25G 光芯片的国产化率约 20%，我国光芯片厂商能够供应部分 5G 基站前传光模块以及数据中心使用的 25G DFB 激光器芯片。25G 以上光芯片的国产化率仅 5%，目前仍以海外光芯片厂商为主，用于 400G/800G 光模块的 100G EML芯片，以海外供应商住友、三菱、博通和 Lumentum 等为主，国内厂商中源杰科技和长光华芯有样品推出。在海外数通市场向 800G 迭代以及国内数通市场向 400G 迭代的技术升级背景下，国内的光芯片厂商有望加速国产替代。

二、人工智能推动高算力需求，光芯片下游市场持续扩容

2.1 数通市场：人工智能加速算力需求爆发，带动光模块向高速率和新技术趋势演进

随着数据流量爆发，全球数据中心数量不断增加，光模块/光芯片重要性持续凸显。人工智能的发展将重塑电子半导体基础设施，海量数据的收集、清洗、计算、训练以及传输需求，将带来算力和网络的迭代升级。当下海量大模型训练与推理都在云数据中心完成，带动数据中心与各类网络基础的加速建设，根据 Synergy Research Group 的数据，2024年全球超大型数据中心数量将超过 1000 个。

其次，随着终端业务的演进，数据中心需内部处理的数据流量远大于需向外传输的数据流量，使得数据处理复杂度不断提高。光通信技术在数据中心内的应用，极大地提高了数据中心的计算能力和数据交换能力。光模块是数据中心内部互连和数据中心相互连接的核心部件，根据 LightCounting 的数据，2021 年全球数据中心光模块市场规模预计为 43.8 亿美元，2025 年全球数据中心光模块市场规模预计将增长至 73.3 亿美元，21-25 年 CAGR达 14%。

流量结构改变驱动叶脊式架构渐成数据中心主流，光模块需求量倍增。传统的大型数据中心网络架构通常为三层架构，包含核心层、汇聚层以及接入层。传统的三层网络架构主要基于南北向流量传输模型而设计，主要满足外部对数据中心的访问。东西向流量的增加，给传统三层式网络架构带来新的挑战，因为服务器和服务器之间的通信并不能平行进行，其数据走向必须经过：接入层->汇聚层->核心层->汇聚层->接入层，从而给上层的核心交换机和汇聚交换机造成巨大负载。随着 IT 基础架构进入云计算时代，传统数据开始向云数据中心转型，但传统三层式网络架构在云数据中心内效率并不高，因为传统架构中流量的处理需要经过层层的交换机，导致通信时延较长，同时不同服务器之间通信路径并不确定，从而导致时延的不可预测性。通讯时延长和不可预测性对于部署在云数据中心上的大数据等业务来说是不可接受的。

因此叶脊式网络架构开始兴起，相较传统网络的三层架构，叶脊式网络架构更加扁平化，且扩大了接入和汇聚层，大大提高网络的效率，特别是高性能计算集群或高频流量通信设备的互联网络。随着叶脊网络架构的普及，单机柜需要配置的光模块数量也将显著增加。据中际旭创可转换债券募集书披露，传统三层式架构光模块相对机柜的倍数为 8.8 倍，当数据中心网络架构向叶脊式过渡后，光模块相对机柜的倍数将成长到 46 倍。

英伟达 AI 数据中心采用与叶脊式相近的胖树（fat-tree）网络架构。传统的树形网络拓扑中，带宽是逐层收敛的，树根处的网络带宽要远小于各个叶子处所有带宽的总和。Fat-Tree是无带宽收敛的，其中每个节点上行带宽和下行带宽相等，并且每个节点都要提供对接入带宽的线速转发的能力。Fat-Tree 网络中交换机与服务器的比值较大，同时也增加了对光模块的需求。

参考127个节点DGX SuperPOD的计算网络架构，每个服务器网络端口与叶交换机相连，再与上层脊交换机相连。对于 127 个节点的集群计算，共需要 32 个叶交换机和 16 个脊交换机，每组 32 个节点是轨道对齐的，节点之间或轨道之间的流量通过脊层进行传输。相比于传统数据中心的带宽逐层收敛，英伟达 AI 数据中心无阻塞网络对于高速率光模块有更高的需求。

全光方案有望进一步拉高光模块需求。英伟达在 5 月 29 日 Computex 大会上发布了全新的 AI 超级计算机 DGX GH200，DGX GH200 通过 NVLink 互连技术以及 NVLink SwitchSystem（包含 36 个 NVLink 开关）使 256 个 GH200 超级芯片相连，使它们能够作为单个 GPU 运行。DGX GH200 提供 1 exaflop 的性能和 144 TB 的共享内存，相较 2020 年推出的上一代 DGX A100 内存大了近 500 倍。英伟达首次使用 NVLink Switch 拓扑结构来构建整个超级计算机集群，NVLink 交换系统形成了一个两级、无阻塞、fat-tree NVLink结构，可在 DGX GH200 系统中完全连接 256 个 Grace Hopper 超级芯片。DGX GH200中的每个 GPU 都可以以 900G 访问所有 NVIDIA Grace CPU 的其他 GPU 和扩展 GPU存储器。在 DGX GH200 计算集群中，第一层使用自定义线束连接到 NVLink 交换机系统，第二层使用 LinkX 光缆连接到 NVLink 交换机系统，意味着全光架构成为可能。在全光架构下，光模块用量相较 Superchip 和 L1 交换机之前使用高速线缆提升一倍。

AI 驱动算力需求爆发，海外云厂商的光模块新一轮升级周期逐渐开启，产品迭代推动800G 光模块与对应高速率光芯片高景气周期来临。业内已有多款 800G 交换机和交换芯片已量产发布，800G 光模块上量的基础条件已具备。2010 年左右，100G 的交换芯片出现，2016 年 100G 交换机开始规模部署。2017 年首款 400G 交换芯片 Tomahawk3 送样，2020 年 200G 和 400G 光模块开始规模部署。博通于 2022 年 8 月推出 Tomahawk5 交换芯片，标志着 800G 光模块规模部署的先决条件逐步具备。

伴随算力需求提升与网络架构升级，数据中心各节点光模块渐次升级，800G 光模块渐成行业主流。2023 年海外 AI 数据中心的交换机互联速率逐步由 400G 向 800G 升级，在数据中心间（DCI）、叶交换机和脊交换机上已开始使用 800G 光模块，国内数据中心逐渐由 100G 向 400G 升级。

从光模块/光芯片的技术趋势上来说，目前行业主流仍然以可插拔光模块为主，采用光电共封装 CPO 技术的光模块仍处于产业化初期。超高速光通信调制器芯片与模块是用于长途相干光传输和超高速数据中心的核心光器件，有望跟随光网络设备市场持续保持增长。目前行业内光调制的技术主要有三种：基于硅光、磷化铟和铌酸锂材料平台的电光调制器。其中，硅光调制器主要是应用在短程的数据通信用收发模块中，磷化铟调制器主要用在中距和长距光通信网络收发模块，铌酸锂电光调制器主要用在 100Gbps 以上的长距骨干网相干通讯和单波 100/200Gbps 的超高速数据中心中。LPO 方案光模块则是在传统可插拔光模块的基础上，利用线性直驱技术替换传统的 DSP，降低成本与功耗的同时也牺牲了性能与传输距离。

1）传统可插拔光模块

传统高速光模块主要基于 EML（单模）、VCSEL（多模）光芯片，EML 芯片衬底为磷化铟，VCSEL 芯片衬底为砷化镓。VCSEL 激光器目前最高速率为单波 100G，目前只有 II-VI与博通实现量产。目前 Lumentum、II-VI、博通等厂商已经在 2023 年 3 月的 OFC 2023会议当中展示了 200G EML 样品，同时在会议当中，中际旭创、新易盛、剑桥科技、索尔思光电也演示了基于 8 通道 200G EML 激光器的 1.6T 光模块产品。由于磷化铟衬底本身物理性质原因，单波 200G 的激光器基本已达到速率上限，未来很难继续提高单通道速率。因此我们认为在 3.2T 及以上速率的光模块当中传统磷化铟方案很难继续使用，若采用 200G EML 则需要 16 个通道，会大幅提高光模块的尺寸。

2）LPO 方案光模块

光模块当中 DSP 芯片可以通过复杂算法，对传输信号进行补偿、调制，可以大幅降低误码率，但缺点是价格较高，同时功耗较大。根据产业链调研，目前 800G 光模块所需要的DSP 芯片，单价在 100~150 美元左右，占 BOM 成本的 25%左右。LPO 方案利用线性直驱技术替换传统的 DSP，可降低约 25％的成本并节省 50%左右的功耗，但在性能和传输距离上有所牺牲。同时没有 DSP 以后，光模块需要依赖有较强补偿能力的交换机芯片，比如博通 Tomahawk 5 对信号进行补偿和处理，降低误码率。另外 LPO 方案也无法支持长距离的传输，预计主要是在数据中心等有大量传输距离较短的场景当中使用。在 2023年 OFC 会议当中，新易盛发布了 800G LPO 光模块。

3）硅光方案光模块

在磷化铟方案单通道速率难以继续提升的背景下，利用 CMOS 工艺进行光器件开发和集成的硅光技术成为趋势。硅光方案中，激光器芯片仅作为外置光源，硅基芯片承担速率调制功能，因此需将激光器芯片发射的光源耦合至硅基材料中。凭借高度集成的制程优势，硅基材料能够整合调制器和无源光路，从而实现调制功能与光路传导功能的集成。硅光方案使用的大功率激光器芯片，要求同时具备大功率、高耦合效率、宽工作温度的性能指标，对激光器芯片要求更高。另外硅的成本较磷化铟更低，同时硅光采用 CMOS 工艺，有望进一步降低成本。即使单通道激光器芯片的速率无法继续提升，依靠硅光技术具有高集成度的特点，光模块在保持原有大小的情况下，也可以通过增加通道数的方式进一步提升传输速率，硅光技术有望成为 800G 及更高速率光模块的解决方案。英特尔作为当前硅光方案的领导者，21年便已经推出 800G DR8 的硅光光模块。

硅光（SiP）正在以低成本、大规模的技术优势，逐渐成为全球光模块市场的主流技术之一。根据 LightCounting 的数据，硅光方案光模块的市场份额将从 2022 年的 24%增加到2028 年的 44%，未来 LPO 和 CPO 方案光模块有望基于硅光材料制造。

4）薄膜铌酸锂方案光模块

体材料铌酸锂调制器是大容量光纤传输网络和高速光电信息处理系统中的关键器件，具有带宽高、稳定性好、信噪比高、传输损耗小、工艺成熟等优点，几十年来为光通信发展发挥了关键作用。但在传输速率需求不断提升的形势下,体材料铌酸锂调制器也在一些性能上遭遇瓶颈，而且体积较大，不利于集成。新一代薄膜铌酸锂调制器芯片技术将解决这些问题。具有“光学硅”之称的铌酸锂材料通过最新的微纳工艺，制备出的薄膜铌酸锂调制器具有高性能、低成本、小尺寸、可批量化生产且与 CMOS 工艺兼容等优点，是未来高速光互连极具竞争力的解决方案。

据 Cignal AI 预测，除高速相干骨干网光通信市场外，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。另外，铌酸锂材料具备优异的光学性能，采用薄膜铌酸锂调制器可以使得单通道速率超过 200G，未来有望成为 1.6T 以上光模块的重要解决方案。

2022 年 4 月，哈佛大学工程与应用科学院(SEAS)的研究人员，联合 Freedom Photonics和 HyperLight 公司，成功开发出首个铌酸锂芯片全集成高功率激光器，为高功率电信系统、全集成光谱仪、光学遥感和量子网络高效频率转换等应用发展路径提供了可能性。目前薄膜铌酸锂全球主要厂商包括富士通、光库科技、铌奥光电与 HyperLight，产业尚未进入大规模量产阶段。

5）CPO 方案光模块

CPO 是在光通信网络速率不断升级迭代背景下，未来可能的产品演进升级形态之一，但目前市场 CPO 相关产品总体尚处于初期阶段。CPO 就是把交换芯片和光引擎（光模块）封装在一起。光引擎或光模块的主要功能是将输入的光纤信号转换为数字信号，同时将ASIC（专用集成电路）芯片输入的数字信号转化为光信号进行输出。CPO 不断演进，2.5DCPO 直接将光驱动与 Switch ASIC 封装在同一个基板上，进一步缩短线距，增加 I/O 密度；3D 封装技术将光学 IC 直接连接到中介层上，实现小于 50um pitch 的 I/O 间距的相连。光电共封的方式缩短了交换芯片和光引擎间的距离，使得电信号能够更快的在芯片和光模块之间传输，提高了效率，减少了尺寸，还降低了功耗。与传统的电子器件相比，光学器件具有更高的传输速率、更低的能耗和更高的可靠性。

因此 CPO 技术可以应用于人工智能算力发展中，提高计算平台的速度和能效比，从而满足大模型训练、大规模数据处理和深度学习算法的需求。但同时 CPO 的封装更加复杂，相比光模块可热插拔的特点，CPO 集成大量器件，一旦内部器件损坏，替换难度较大，维护成本更高。

根据 LightCounting 的数据，可插拔光模块将在未来 5 年（甚至更长的时间内）继续主导整个光模块市场。采用 CPO 技术的光模块的市场份额将持续提升，到 2027 年 CPO 技术在 800G 和 1.6T 光模块中的份额将达到 30%。

2.2 “宽带中国”推动光纤网络建设，高速宽带开启 10G PON 升级拉动光芯片需求

2021 年 11 月，工信部发布《“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；统筹优化数据中心布局，构建绿色智能、互通共享的数据与算力设施；积极发展工业互联网和车联网等融合基础设施。《“十四五”信息通信行业发展规划》指明信息基础设施建设的目标，在规划目标落地的过程中，光芯片需求量也将不断增长。

FTTx 光纤接入是全球光模块用量最多的场景之一，而我国是 FTTx 市场的主要推动者。受制于电通信电子器件的带宽限制、损耗较大、功耗较高等，运营商逐步替换铜线网络为光纤网络。目前，全球运营商骨干网和城域网已实现光纤化，部分地区接入网已逐渐向全网光纤化演进。PON（无源光网络）技术是实现 FTTx 的最佳技术方案之一，PON 是指OLT（光线路终端，用于数据下传）和 ONU（光网络单元，用于数据上传）之间的 ODN（光分配网络）全部采用无源设备的光接入网络，是点到多点结构的无源光网络。PON技术传输容量大，相对成本低，维护简单，有很好的可靠性、稳定性、保密性，已被证明是当前光纤接入中非常经济有效的方式，成为光纤接入技术主流。

目前 PON 技术主要包括 APON/BPON、EPON、GPON 和 10G-PON 几类，当前主流的 EPON/GPON 技术采用 1.25G/2.5G 光芯片，并向 10G 光芯片过渡。10G-PON 技术支持数据上下传速率对称10Gbps，能够更好地满足各类高速宽带业务应用的接入网络需求。

截至 2022 年底，三家基础电信企业的固定互联网宽带接入用户总数达 5.9 亿户，全年净增 5386 万户。其中，100Mbps 及以上接入速率的用户为 5.54 亿户，全年净增 5513 万户，占总用户数的 93.9%，占比较上年末提高 0.8 个百分点；1000Mbps 及以上接入速率的用户为 9175 万户，全年净增 5716 万户，占总用户数的 15.6%，占比较上年末提高 9.1个百分点。截至 2022 年底，全国光纤接入（FTTH/O）端口达到 10.25 亿个，比上年末净增 6534 万个，占比提升至 95.7%。

根据《“十四五”信息通信行业发展规划》，在持续推进光纤覆盖范围的同时，我国要求全面部署千兆光纤网络。以 10G-PON 技术为基础的千兆光纤网络具备“全光联接，海量带宽，极致体验”的特点，将在云化虚拟现实（Cloud VR）、超高清视频、智慧家庭、在线教育、远程医疗等场景部署，引导用户向千兆速率宽带升级。根据工信部数据，截至 2021年年底，全国 10G PON 端口数达到 786 万个，截至 2022 年年底，全国 10G PON 端口数量达到 1523 万个，相比 21 年几乎翻倍。

根据 LightCounting 的数据，2020 年 FTTx 全球光模块市场出货量约 6,289 万只，市场规模为 4.73 亿美元，随着新代际 PON 的应用逐渐推广，预计至 2025 年全球 FTTx 光模块市场出货量将达到 9,208 万只，年均复合增长率为 7.92%，市场规模达到 6.31 亿美元，年均复合增长率为 5.93%。

根据 LightCounting 数据，中国市场仍将在接入网市场中发挥主导作用。到 2027 年，中国在全球 FTTx 光模块销售额份额将保持在 50%以上，而且中国将继续是全球最大的单一市场。

海外光纤建设仍有较大潜力。根据 FTTH 欧洲理事会数据，截至 2022 年 9 月，欧洲仅有8 个国家的 FTTH/B 的渗透率超过了 50%，未来仍有较大的提升空间。2021 年 3 月 9 日，欧盟委员会发布题为《2030 数字罗盘计划：数字化十年的欧洲道路》文件，提出未来 10年欧盟推动数字化转型的具体目标与实施路径，计划到 2030 年，所有欧盟家庭应实现千兆覆盖，1 万人以上城区应实现 5G 覆盖。

光纤接入领域使用的激光器主要是 2.5G 和 10G 的激光器，类型包括 FP、DFB 和 EML激光器。以源杰科技的产品为例，2.5G FP 激光器主要用于 EPON，2.5G 的 DFB 可以用于 GPON 和 10G PON，而 10G 的 DFP 和 EML 激光器可以用于 10G PON 当中。我国光芯片企业已基本掌握 2.5G 光芯片的核心技术，2.5G 光芯片市场已基本实现国产化。根据 ICC 统计，2021 年全球 2.5G 及以下 DFB/FP 激光器芯片市场中，主要厂商都为国内厂商。2.5G 及以下光芯片市场中，国内光芯片企业已经占据主要市场份额。如 PON（GPON）数据上传光模块使用的 2.5G 1310nm DFB 激光器芯片，国产化程度高，国外光芯片厂商由于成本竞争等因素，已基本退出相关市场。

我国光芯片企业已基本掌握 10G 光芯片的核心技术，但部分型号产品仍存在较高技术门槛，依赖进口。根据 ICC 统计，2021 年全球 10G DFB 激光器芯片市场中，源杰科技发货量占比为 20%，已超过住友电工、三菱电机等。10G 1270nm DFB 激光器芯片主要用于 10G-PON 数据上传光模块，根据 C&C 统计，2020 年度源杰科技该型号产品在出口海外 10G-PON（XGS-PON）市场中已占近 50%的市场份额。而 10G 1577nm EML 激光器芯片主要用于 10GPON 数据下传，相关芯片设计与工艺开发复杂，国产化率低，仅博通（Broadcom）、住友电工、三菱电机等国际少数头部厂商能够批量供货。目前国内光芯片厂商中，华为、海信宽带可以部分实现自产自用。

2.3 5G 基站全球建设持续推进，移动通信中后传国产空间广阔

国内 5G 建设继续稳步推进。根据工信部的数据显示，2022 年国内新建 5G 基站 88.7 万个。截至 2022 年末，境内已累计建成 5G 基站 231.2 万个。2023 年要新建 60 万个 5G基站，基站总数将超过 290 万个。未来的建设目标是在城市地区要覆盖得更好；在农村地区要继续延伸，争取覆盖的更广；在工业园区要覆盖的更深。

海外 5G 网络建设进程加速，根据 TD 产业联盟的数据，全球 5G 基站部署总量超过 364万个，同比 2021 年（211.5 万）增长 72%。预计 2023 年底 5G 投资运营商将达到 550个，到 2025 年全球将会有超过 420 家运营商在 133 个国家和地区商用 5G 网络，到 2030年，商用 5G 网络运营商数量会超过 640 家，5G 将覆盖全球几乎所有的国家和地区。根据 2023 年 6 月爱立信发布的报告，23Q1 全球 5G 用户达 11 亿，2023 年底全球 5G 用户预计达 15 亿，2028 年底全球 5G 用户预计将达到 46 亿，海外 5G 建设将持续加速，北美地区已进入第二波扩建潮，东南亚和大洋洲的 5G 建设也正在强劲增长。

5G 移动通信网络提供更高的传输速率和更低的时延，各级光传输节点间的光端口速率明显提升，要求光模块能够承载更高的速率。5G 移动通信网络可大致分为前传、中传、回传，光模块也可按应用场景分为前传、中回传光模块，前传光模块速率需达到 25G，中回传光模块速率则需达到 50G/100G/200G/400G，带动 25G 甚至更高速率光芯片的市场需求。根据 LightCounting 的数据，全球电信侧光模块市场前传、（中）回传和核心波分市场需求将持续上升，2020 年全球电信侧光模块市场规模达到 21.66 亿美元，其中前传、（中）回传和核心波分市场规模分别达到 8.21 亿美元、2.61 亿美元和 10.84 亿美元。

2025年全球电信侧光模块市场规模预计将达到 33.55 亿美元，其中前传、（中）回传和核心波分市场规模分别达到 5.88 亿美元、2.48 亿美元和 25.18 亿美元，21-25 年核心波分市场规模 CAGR 达 21%。电信市场的持续发展，将带动电信侧光芯片应用需求的增加。10G 1310 波段的光芯片主要应用于 4G 移动通信网络，5G 移动通信网络主要使用 25G光芯片，出于成本等因素考虑，2021 年存在 5G 基站使用升级的 10G 光芯片方案。由于4G 移动通信网络已相对成熟，10G 光芯片供应商格局稳定，主要为三菱电机、朗美通（Lumentum）、海信宽带、光迅科技等。

5G 移动通信网络包括前传、中传和回传等领域，25G 光芯片主要应用于 5G 前传光模块市场。2020 年运营商主要采用 25G 光芯片方案，根据 C&C 统计，2020 年源杰科技凭借25G MWDM 12 波段 DFB 激光器芯片，成为满足中国移动相关 5G 建设方案批量供货的厂商。而 5G 中回传光模块所使用的 25GEML 激光器芯片，主要为三菱电机、住友电工、朗美通（Lumentum）等海外企业供应。

三、A股重点光芯片模块公司梳理

3.1 主线一：光芯片厂商

源杰科技：国产光芯片领先厂商，数通和电信市场双轮驱动

持续深耕光芯片领域，多年积累建立 IDM 全流程业务体系。源杰科技成立于 2013 年，公司自成立以来始终聚焦于光芯片行业，主营业务为光芯片的研发、设计、生产与销售，目前公司产品涵盖从 2.5G 到 100G 磷化铟激光器芯片。公司产品广泛应用于光纤到户、数据中心与云计算、4G/5G 移动通信网络、通信骨干网络和工业物联网等终端赛道。公司产品已实现向客户 A1、海信宽带、中际旭创、博创科技、铭普光磁等国际前十大及国内主流光模块厂商批量供货，产品用于客户 A、中兴通讯、诺基亚等国内外大型通讯设备商，并最终应用于中国移动、中国联通、中国电信、AT&T 等国内外知名运营商网络中。经过多年研发与产业化积累，公司已建立了包含芯片设计、晶圆制造、芯片加工和测试的 IDM全流程业务体系。

目前公司的主要产品为光芯片，主要应用于电信市场、数据中心市场、车载激光雷达市场等领域。在电信市场中，光纤接入主要应用 2.5G/10G 的激光器芯片。移动通信网络主要2022 年公司实现营业收入 2.83 亿，同比增长 21.89%。公司实现归母净利润 1.00 亿元，同比增长 5.28%。电信市场营收为 2.37 亿，占营收比例为 83.73%，同比增长 19.26%。数据中心及其他业务营收为 0.45 亿，占总营收比例为 16.28%，较上年同期增长 33.69%。增长的主要原因是 25G DFB 激光器芯片逐渐得到下游客户的认可，实现批量出货。2023 年一季度营收为 0.35 亿，同比下降40.6%，归母净利润为 0.12 亿，同比下降 49.68%，主要原因是光纤接入、数据中心等市场的光芯片需求表现不佳，下游客户减少采购，且高毛利产品销售占比减少。

长光华芯：国产激光芯片龙头，布局数据中心光芯片

长光华芯专注于半导体激光芯片的研发、设计及制造，主要产品包括高功率单管系列产品、高功率巴条系列产品、高效率 VCSEL 系列产品及光通信芯片系列产品等，逐步实现高功率半导体激光芯片的国产化。公司产品可广泛应用于：光纤激光器、固体激光器及超快激光器等光泵浦激光器、直接半导体激光输出加工应用、激光智能制造装备、国家战略高技术、科学研究、医学美容、激光雷达、机器视觉定位、智能安防、消费电子、3D 传感与摄像、人脸识别与生物传感等领域。

2023 年 5 月，公司发布了单波 100Gbps（56Gbaud 四电平脉冲幅度调制(PAM4)）电吸收调制器激光二极管（EML）芯片，支持四个波长的粗波分复用（CWDM），达到了使用 4 颗芯片实现 400Gbps 传输速率，或 8 颗芯片实现 800Gbps 传输速率的应用目标，产品可用于 400G/800G 超算数据中心互连光模块。

2022 年受到全球经济增速放缓等宏观因素影响，激光器下游行业资本开支放缓，激光器市场需求较为疲软，公司实现营收 3.86 亿，同比下降 10.13%。虽然公司营收略有下降，但总体保持较好的产品结构和毛利水平，高功率单管系列实现毛利率 48.80%，同比+0.64pct；高功率巴条系列实现毛利率 79.92%，同比+0.55pct。但 VCSEL 芯片系列毛利降幅较大，为 26.75%，同比-35.73pct，主要由于产品处于小批量导入阶段，毛利受相应的产品结构构成影响。2023 年一季度公司实现营收 0.9 亿元，同比下降 19.3%。

仕佳光子：国产无源光器件龙头，无源+有源同步拓展

仕佳光子聚焦光通信行业，覆盖光芯片及器件、室内光缆、线缆材料三大板块。主要产品包括 PLC 分路器芯片系列产品、AWG 芯片系列产品、DFB 激光器芯片系列产品、光纤连接器、室内光缆、线缆材料等。产品主要应用于骨干网和城域网、光纤到户、数据中心、4G/5G 建设等，成功实现了部分光芯片产品的国产化和进口替代。

公司是国内少数掌握 MQW 有源区设计、MOCVD 外延、电子束光栅、芯片加工、直至耦合封装的全产业链 DFB 激光器芯片生产企业。2022 年，公司 DFB 芯片出货量比去年增长约 50%，在接入网已经稳定批量供货，成为重要供应商。此外，公司对 DFB 激光器的新应用场景进行了开发，包括：数据中心硅光用的连续波激光光源及器件、激光雷达配套的光源、气体传感领域等。2.5G 和 10G DFB 激光器芯片已经批量出货，占据了一定的市场份额，25G DFB 部分波长产品正在客户验证中。

2022 年公司实现营收 9.03 亿元，同比增长 10.51%。公司实现归母净利润 0.64 亿元，同比增长 28.16%。公司的光芯片和器件、室内光缆和线缆材料三类业务收入 8.83 亿元，占比 97.76%。光芯片及器件产品收入 4.4 亿元，同比增长 21.03%；室内光缆产品收入 2.2亿元，同比下降 0.47%；线缆材料产品收入 2.24 亿元，同比增长 3.09%。2023 年第一季度，受宏观环境影响，光芯片及器件、室内光缆、线缆材料市场需求有所下降，各类产品营业收入较去年同期均有不同程度减少，营收 1.49 亿，同比减少 23.94%。

3.2 主线二：光模块及其他零组件厂商

中际旭创：全球光模块龙头厂商，800G 光模块加速公司发展

公司主营业务为高端光通信收发模块以及光器件的研发、生产及销售，公司目前业务主要通过全资子公司苏州旭创和控股子公司成都储翰开展。苏州旭创专攻高端光通信收发模块的研发、设计、封装、测试和销售，为云数据中心客户提供 100G、200G、400G 和 800G的高速光模块，为电信设备商客户提供 5G 前传、中传和回传光模块，应用于城域网、骨干网和核心网传输光模块以及应用于固网 FTTX 光纤接入的光器件等高端整体解决方案。成都储翰专注于接入网光模块和光组件生产及销售，拥有从芯片封装到光电器件到光电模块的垂直整合产品线。公司市场份额持续成长，Lightcounting 最新发布的 2022 年度光模块厂商排名中，中际旭创和 II-VI 并列全球第一。

生成式 AI 工具正引领新一轮科技革命，前沿科技产业化的落地需要云厂商庞大的算力支持，而光通信网络是算力网络的重要基础和坚实底座，预计这将进一步推动海外云巨头对于数据中心硬件设备的需求增长与技术升级。海外大客户继续加大云业务相关的资本开支投入将持续提升对数据中心高速光模块的需求。2022 年高速光通信模块营收 87.46 亿元，同比增长 8.01%，在营收中的占比达 90.71%；中低速光通讯模块营收 6.66 亿元，同比下滑 4.75%，在营收中的占比 6.91%。光组件营收 2.29 亿元，同比下滑 29.95%，营收占比 2.38%。2023 年 Q1 公司营业收入 18.37 亿元，同比下滑 12.04%；归母净利润 2.50亿元，同比增长；14.95%；扣非归母净利润 2.33 亿元，同比增长 18.58%。

光迅科技：从光芯片到光模块的一体化布局厂商

公司主营业务按应用领域可分为传输类产品、接入类产品、数据通信类产品。传输类产品可以提供光传送网端到端的整体解决方案，包括传输光收发模块、光纤放大器、光无源器件、智能光器件等；接入类产品支持固网接入和无线接入应用，固网接入产品有GPONOLT/ONU、10GPON(10G EPON、10G GPON、10G Combo PON)的 BOSA 和光收发模块等。无线接入类包括 4GLTE 和 5G 网络用 CPRI/eCPRI 的各种 10G、25G、50G、100G 灰光和彩光光收发模块。无线接入类包括 4GLTE 和 5G 网络用 CPRI/eCPRI的各种 10G、25G、50G、100G 灰光和彩光光收发模块；数据通信产品主要用于数据中心、企业网、存储网等领域，包括光电器件、模块、板卡、AOC 产品。产品组合包括 10G、25G、50G 光收发模块，100GQSFP28 和 AOC（有源光缆），200G、400G、800GQSFPDD/OSFP，16G/32G/64GFC 光模块产品。

此外，公司有多种类型激光器和探测器芯片以及 SiP 芯片平台，激光器类有 FP、DFB、EML、VCSEL 芯片，探测器类有 PD 芯片、APD 芯片，公司的光芯片产品可以为直接调制和相干调制方案提供支持。公司核心竞争力是光芯片和先进封装技术、多元化的产品线、大规模制造能力、完善的质量管理体系。

公司 2022 年实现营收 69.12 亿元，同比增长 6.56%；实现归母净利润 6.08 亿元，同比增长 7.25%；扣非净利润 5.46 亿元，同比增长 16.16%。国内市场营收 43.76 亿元，同比微增 0.19%；国外市场营收 25.36 亿元，同比增长 19.69%，业绩驱动因素是行业扩容和新产品的贡献。

2023 年一季度，由于行业传统淡季及需求波动致使得公司实现营业收入 12.68 亿元，同比下降 25.92%，实现归母净利润 1.02 亿元，同比下降 28.62%，实现扣非归母净利润 0.77亿元，同比下降 42.70%。

新易盛：800G+硅光+LPO 全面布局，海外市场加速拓展

公司业务主要涵盖全系列光通信应用的光模块，致力于高性能光模块的研发、生产和销售，是国内少数批量交付运用于数据中心市场的 100G、200G、400G、800G 高速光模块、掌握高速率光器件芯片封装和光器件封装的企业，已成功研发出涵盖 5G 前传、中传、回传的 25G、50G、100G、200G 系列光模块产品并实现批量交付。公司产品服务于数据中心、数据通信、5G 无线网络、电信传输、固网接入、智能电网、安防监控等领域的国内外客户。

公司重视行业新技术、新产品的研究，目前已成功推出 800G 的系列高速光模块产品，基于硅光解决方案的 800G、400G 光模块产品及 400G ZR/ZR+相干光模块产品、以及基于 LPO 方案的 800G 光模块产品。

LPO 全称 linear drive pluggable optics，为线性驱动可插拨光模块，主要应用于高速光模块领域，适用于数据中心等短距离传输场景。800G LPO 技术无需 DSP 或者 CDR 芯片，因此相比传统的 DSP 解决方案大大降低了功耗和延迟，非常有利于当前机器学习 ML 和高性能计算 HPC 等领域交换机之间，交换机到服务器和 GPU 之间的传输应用。新易盛的 LPO 光模块产品支持单模和多模不同应用，多模产品包括采用 VCSEL 激光器的 800GLPO。单模产品可以基于硅光，EML 以及薄膜铌酸锂调制器等不同技术。所有模块可以采用 OSFP 或者 QSFP-DD 不同封装格式。

2022 年公司新产品研发及市场开拓工作持续取得进展，客户结构及产品结构进一步优化，公司实现营业收入 33.11 亿，同比增长 13.83%；公司实现归母净利润 9.04 亿元，同比增长 36.51%。分产品来看，公司高速率光模块、硅光模块、相干光模块等相关研发项目取得多项突破，点对点光模块营收 32.48 亿元，占比 98.12%，同比增长 14.38%；PON 光模块营收 0.26 亿元，占比 0.8%，同比变动-38.88%；组件等营收 0.36 亿元，占比 1.08%，同比增长 41.34%。2023 年一季度营收为 6.00 亿，同比下降 18.73%；归母净利润为 1.08亿，同比下降 18.57%。

天孚通信：光器件平台型供应商，光引擎驱动长期发展

公司是业界领先的光器件整体解决方案提供商，产品广泛应用于光通信、激光雷达、生物光子学等领域。通过自主研发和外延并购，在精密陶瓷、工程塑料、复合金属、光学玻璃等基础材料领域积累沉淀了多项全球领先的核心工艺技术，为全球客户提供多种垂直整合一站式产品解决用案。

近年来，公司已从精密元器件厂商发展成为拥有多种器件和封装技术能力的复合平台型企业，光器件产品的应用领域由光通信行业向激光雷达等领域延伸拓展。在光通信领域，公司提供高速率同轴器件封装解决方案，高速率 BOX 器件封装解决方案，AWG 系列光器件无源解决方案、微光学解决方案等垂直整合一站式解决方案。在激光雷达领域，为下游激光雷达等客户提供配套新产品，包括了基础元件类产品和集成器件产品。

公司于 2020 年向特定对象发行股票，拟募资 7.86 亿元用以建设面向 5G 及数据中心的高速光引擎建设项目，2021 年 1 月实际募集资金 7.77 亿元。募投项目产品为面向 100G、200G、400G、800G 光模块的配套产品，包括激光芯片集成高速光引擎、硅光芯片集成高速光引擎及高速光引擎用零组件。募投项目预计于 2024 年完成，达产后将新增年产激光芯片集成高速光引擎 48 万个、硅光芯片集成高速光引擎 6 万个和高速光引擎用零组件840 万个，完全达产后年营业收入贡献为 10.44 亿元。目前，公司高速光引擎、800G 光器件、车载激光雷达用光器件、保偏光器件等研发项目进展顺利，有望未来为不同应用场景、技术路线和封装平台客户提供更多解决方案，驱动公司长期发展。

2022 年得益于全球数据流量持续增长，IDC 和云计算等下游应用需求旺盛，对光器件行业整体发展带来市场机遇。2022 年公司实现营业收入 11.96 亿元，同比增加 15.89%。公司最近五年（2018-2022）营业收入 CAGR 超 28%。2022 年公司实现归母净利润 4.03亿元，同比增加 31.51%。2022 年公司实现营业收入和利润的双增长，受益于全球数据中心建设对光器件产品需求的持续稳定增长，公司为 400G、800G 等高速光模块提供更多产品解决方案。2023 年第一季度公司实现营业收入 2.87 亿元，同比增加 1.50%。公司实现归母净利润 0.92 亿元，同比增加 11.14%。

天通股份：材料、装备协同发展，公司迈入发展快车道

“材料+设备”一体化布局，22 年业绩稳增。2016-2021 年公司营业收入 CAGR 约 19%，2022 年营收达 45.08 亿元。2019 年因受到蓝宝石晶体材料、磁性材料市场竞争激烈，以及公司新旧动能转换影响，公司盈利能力严重下滑，当年归母净利同比下降 43%，至 2020年上述两大电子材料市场供需回归健康状态，公司新建产能有序落地，公司归母净利重返增长，2021 年归母净利达 4.2 亿元，2022 年公司拓展下游产品及客户，优化业务结构同时大力挖掘增量业务，实现营收、利润双增长。公司装备和材料业务齐头并进，2022 年专用装备制造及安装营收 17.18 亿元，同比增长 15.44%，毛利率达 22.83%；电子材料制造及销售营收 26.80 亿元，同比增长 8.42%，毛利率达 27.72%。

公司生产的铌酸锂晶圆是铌酸锂调制器芯片的上游关键原材料，同时可作为光电材料在光通讯中起到光调制作用。公司压电晶体材料产品包括铌酸锂、钽酸锂晶棒，4-8 寸铌酸锂、钽酸锂晶片（包含普通白片和低静电黑化晶片），以声表面滤波器为核心下游应用。目前公司已经能够成熟生产 3 英寸、4 英寸和 6 英寸的声表级压 电晶体和声表级钽酸锂、铌酸锂、掺杂钽酸锂晶片和黑化抛光晶片，并已开发 8 英寸压电晶体材料。材料端磁性材料聚焦新能源及汽车，MicroLED 拉动蓝宝石材料需求。公司磁性材料布局广泛，车载领域应用增多，产能属于行业中的第一梯队，立项的新品中超 80%应用于汽车电子类产品。

蓝宝石材料核心优势明显，MicroLED 逐步商业化，预计 2024 年苹果手表将拉动蓝宝石需求。公司已批量研发 4-6 英寸声表级晶体和黑化抛光晶片产品，开发出 8 英寸压电晶体材料，2022 年完成大尺寸视频压电晶圆项目定增，计划产能达 420 万片。

光库科技：稀缺光器件供应商，前瞻布局薄膜铌酸锂赛道

公司专注光纤器件 20 余年，主要产品为光纤激光器件和光通讯器件，产品广泛应用于工业激光、自动驾驶、光纤网络、数据中心、光纤传感、生物医疗、测试设备等领域。近年来，随着制造技术的进步，光纤激光应用领域得到不断拓展，全球光纤激光器行业取得较快发展，其中中国激光产业发展尤为迅速。公司自 2018 年以来，营收体量稳步增长，2019-2021 年公司营业收入增长率均在 25%以上，公司 2021 年全年收入高增主要系光纤激光器收入高速增长和铌酸锂调制器扩产和销售顺利，2022 年受到半导体行业下行及宏观经济环境影响，全球数据中心及 5G 基站建设进程放缓，公司业绩略微下滑。公司长期坚持自主创新，目前公司主要产品已经实现了国产化。

公司目前具备开发高达 800G 及以上速率的铌酸锂调制器芯片和器件的关键能力，铌酸锂调制器芯片及器件主要用于 100G 以上的长距骨干网相干通讯和单波 100/200G 的超高速数据中心中，在硅光、磷化铟和铌酸锂三种超高速调制器材料平台中，近几年出现的薄膜铌酸锂调制器具备了其它材料无法比拟的带宽优势。公司生产的 400/600G 铌酸锂相干调制器、20/40GHz 模拟调制器、10G 零啁啾强度调制器等，广泛用于超高速干线光通信网、海底光通信网、城域核心网、测试及科研等领域，是目前在超高速调制器芯片和模块产业化、规模化领先的三家公司之一。

在光纤激光器件方面，持续深耕高功率、集成化、小型化、高可靠性等器件发展方向。随着新能源领域的蓬勃发展，对更高功率脉冲光纤激光器需求增加，公司将重点发展更高功率的光纤隔离器，例如平均功率 1000W 的在线隔离器和自由空间准直输出隔离器；在连续光纤激光器件方面，研制超高功率和高可靠的光纤光栅、合束器、激光输出头是公司的主要发展方向之一，例如功率 3000W 的光纤光栅、超万瓦的合束器和激光输出头等。未来公司将进一步发挥全系列器件供货能力的优势，大力发展集成多功能的复合型元器件。

公司生产的铌酸锂晶圆是铌酸锂调制器芯片的上游关键原材料，同时可作为光电材料在光通讯中起到光调制作用。公司压电晶体材料产品包括铌酸锂、钽酸锂晶棒，4-8 寸铌酸锂、钽酸锂晶片（包含普通白片和低静电黑化晶片），以声表面滤波器为核心下游应用。目前公司已经能够成熟生产 3 英寸、4 英寸和 6 英寸的声表级压 电晶体和声表级钽酸锂、铌酸锂、掺杂钽酸锂晶片和黑化抛光晶片，并已开发 8 英寸压电晶体材料。

富信科技：解决方案覆盖全产业链，高端 TEC 逐步国产替代

富信科技主要业务包括半导体热电器件及系统、热电整机应用等，具备全产业链技术解决方案及核心器件的独立研发制造、综合运用能力。2022H1 富信科技热电整机营收占比58.19%，半导体热电系统营收占比 16.92%，半导体热电器件占比 14.06%。富信科技散热解决方案涉及军事、消费品、汽车、半导体、工业、通讯和生命科学领域，是全球半导体热电产业中，少数涵盖从核心部件到下游热电整机应用的全产业链技术解决方案自主研发的企业之一。

按热电转换的应用方向不同，富信科技生产的半导体热电器件包括半导体热电制冷器件和温差发电器件，其中半导体热电制冷器件销量和营收占比较大。富信科技是目前国内少数能够批量生产光通讯应用高性能超微型热电制冷器件的企业，目前富信科技已经完成从期初年产能 100 万片/年扩产到 200 万片/年的产能建设。根据产品不同特点，主要包括：1）单级热电制冷器件，具有无振动、无噪声、环保等特点，典型应用于啤酒机、恒温酒柜、手机散热夹等消费电子领域以及通信基站电池柜等；2）微型热电制冷器件，具有结构小巧、控温精准等特点，应用于高热流密度电子器件的精确控温以及小功率制冷或加热的场合；3）多级热电制冷器件，可实现多级热电制冷器件；4）温差发电器件等。热电系统包括热电制冷系统和温差发电系统，其中热电制冷系统是目前最主要的产品类别。

主要涵盖：1）标准系统系列（AA、LA、DA、DL&LL 系列），主要通过空气散热；2）消费类，包括冷凝除湿机、热管静音系统、床垫系统和植物箱系统；3）工业类，包括 RC 循环制冷系统、PCR 扩增仪系统等。依托半导体热电器件和系统，开发热电整机营业产品。公司依靠热电器件的制备和系统集成方面的技术优势，成功将半导体热电技术与消费电子领域中的众多应用场景相结合，为恒温酒柜、啤酒机、恒温床垫为代表的一系列应用场景开发了热电技术解决方案。

从产品营收增速来看，半导体热电器件自 2019 年起增速达到 30%左右，并且显著高于半导体热电系统和热电整机应用的营收增速。从毛利率来看，半导体热电器件的毛利率水平稳定处于 40%-50%，热电整机应用毛利率水平在 20-30%，半导体热电系统毛利率水平较低，基本在 10-20%左右。

富信科技重点布局高端 TEC 半导体制冷片。TEC 利用半导体材料的 Peltier 效应，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量，从而实现制冷。TEC 主要运用在芯片水冷液循环散热架构，通过连接管连通形成封闭回路。冷却液吸收发热芯片的热量后，通过水泵和软管流入制冷散热单元，通过风冷水排、水泵和 TEC 制冷进行散热，而后循环达到散热效果。

半导体制冷器发展高端路线，加速国产替代进程。受贸易战影响，富信科技布局 TEC 高端产品，内生优势来自富信科技积累的 TEC 材料的技术研究，外部驱动来自头部企业进行行业评估后对于富信科技的国产替代指定。目前，富信科技已经成立高端器件公司，产品基本对标与国际前端企业，到 2023 年基本完成国产替代的技术攻关。

华工科技：校企改革赋予新生动能，业务布局多点开花

公司三大主业齐头并进，分别为智能制造业务（智能设备与精密仪器）、联结业务（下游为数通中心、5G、接入网等）、感知业务（新能源、激光防伪与表面装饰）。其中光电器件与激光器设备系公司主要收入来源，公司光电器件收入近五年占比在 40%以上，激光加工系列成套设备收入占比 30%左右。受益于新能源汽车市场近年来迅猛发展，公司相关业务增长较快，包括激光装备、感知业务的各类传感器及热管理系统，增长势头较好；2022 年公司实现营收 120.11 亿元，同比增加 18.14%。其中，光电器件营收 57.10 亿元，同比增加 5.48%。激光加工装备及智能制造产线收入 32.89 亿元，同比增长 21.73%。敏感元器件收入 23.20 亿元，同比增长 60.42%。

全产业链布局，光模块业务跻身世界前列。公司具备从芯片到器件、模块、子系统全系列产品的垂直整合能力，拥有管芯-TO-器件-模块的大规模现代化生产线体，数据中心光模块 100G/200G/400G/800G 全系列产品都已具备批量发货能力，800G 硅光模块产品实现突破。在下一代技术上，如单通道 100GEML、50GPON 等方面，公司研发进展均居于国内领先状态。根据 LightCounting 数据，华工科技光模块业务市占率排名于 2022 年跻身世界前十，位列全球第八。

硅光技术是未来光模块技术路径之一。华工科技旗下子公司华工正源于 2021 年第一季度实现 400G 全系列数通光模块批量交付、自研 400G 硅光芯片实现量产；2022 年第三季度，公司实现 800G 全系列数通光模块发布，并正式发布基于硅光技术的高速率可插拔800G OSFP DR8 SiPh 光模块，主要应用于超大规模云数据中心领域。

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