光芯片基本介绍

光芯片的概念与分类

光芯片，是实现光电信号转换与光信号处理的核心半导体器件。它通过操控光子的产生、传输、调制与探测，可以完成信息编码、传输与解码，是光通信、光计算等领域的核心元件。

光芯片分为有源和无源两类。

有源光芯片包括探测器芯片、激光器芯片和调制器芯片，其中探测器芯片又细分为APD和PIN两种类型；激光器芯片则根据发射方式不同，分为面发射和边发射两类。无源光芯片则涉及PLC、AWG、光纤连接和光开关等不同类型。

光芯片的特点及与传统电子芯片的差异

高带宽是光芯片的核心特征之一，光芯片的单片通信带宽达太赫兹级，远超电子芯片。另外，光信号传输能耗仅为电信号的1/10，可以适配高密度算力场景。不仅如此，光芯片的高集成性能够实现多功能器件的片上集成，推动设备微型化。

光芯片与传统电子芯片相比，差异源于信号载体的不同。电子芯片以电子为载体，受电阻电容制约，光芯片以光子为载体，无电磁串扰且支持并行传输。

核心材料方面，电子芯片以硅、锗为主，光芯片涵盖磷化铟（InP）、砷化镓（GaAs）、硅基、薄膜铌酸锂等。制造工艺方面，电子芯片追求纳米级刻蚀精度，光芯片侧重光波导界面完美性。

光芯片的核心技术

光芯片的基本原理

光芯片核心功能围绕“电光转换-光信号传输-光电转换”展开。先通过激光器芯片将电信号转为光信号；再通过调制器改变光信号幅度、相位等加载信息，薄膜铌酸锂材料可实现高频低损耗调制；之后是光信号的传输，依托硅基、氮化硅等主流光波导结构约束传播；最后，再进行光电转换，通过PIN、APD探测器芯片将光信号转为电信号。

光芯片的核心技术路线

1）硅基光电子技术

依托CMOS工艺实现光电集成，通过异质集成技术整合InP激光器、Ge探测器与硅波导。中际旭创1.6T硅光模块良率达95%，成本较传统方案降低30%，已规模化应用。

2）薄膜铌酸锂技术

通过离子剥离制备超薄薄膜，兼具优异电光性能与工艺兼容性，调制带宽达百GHz级，损耗低至0.1dB/cm以下。中国科大团队基于该技术实现的电泵浦量子纠缠光源，亮度较传统平台提升6个数量级。

3）磷化铟（InP）集成技术

传统主流路线，可实现激光器、调制器等器件单片集成，适配高频高性能场景。湖北九峰山实验室开发6英寸InP基外延生长工艺，使国产芯片成本降低30%-40%。

光芯片产业链解析

光芯片产业链概览

光芯片行业的上游核心环节包含原材料与设备。原材料涉及衬底材料、封装材料、金属材料以及工业气体等类别，设备则主要涵盖光刻机、刻蚀机等关键生产设备，这些环节为光芯片的生产提供了必要的基础物资与加工工具。

产业链的中游是光芯片环节，这是产业链的核心部分，主要分为有源与无源两类产品，承担着将上游的原材料与设备转化为光芯片成品的关键职能，是连接上游供应与下游应用的中间枢纽。

下游对应的是应用领域环节，涵盖光通信、消费电子、汽车电子、工业制造、医疗等多个方向，这些场景是光芯片产品的终端应用载体，也构成了推动光芯片行业发展的需求端支撑。

核心器件与材料体系

1）关键器件

有源器件负责光信号产生与探测，核心为DFB、EML、VCSEL等激光器芯片及PIN、APD等探测器芯片；无源器件负责光信号传输与调控，包括光波导、耦合器、滤波器等，是片上光信号处理的基础。

2）材料体系

各材料场景适配性明确：InP适用于高速激光器与探测器，支撑中长距通信；GaAs多用于VCSEL芯片，适配短距传输与3D感测；硅基材料因CMOS工艺兼容性成为硅光集成核心；薄膜铌酸锂是高速光调制芯片优选；氮化硅（SiN）低光损耗，广泛应用于无源光器件集成。

光芯片市场规模

市场规模

Omdia数据显示，从2019年到2025年，全球高速率模块光芯片市场规模由13.56亿美元逐步攀升至43.40亿美元，预计100G及以上高速率光芯片将成为推动市场增长的核心动力，其占比逐年提升。

（数据时间：2024-12）

中商产业研究院数据显示，中国光芯片市场规模近年来持续增长，预计到2025年将达到159.14亿元。这一增长主要得益于通信、数据中心和消费电子等领域对高速光通信技术需求的提升，以及国产替代进程的加快。

上海交大LightGen芯片

核心突破

LightGen芯片是一种全光芯片，完全在光域内完成数据处理，它利用光子替代电子作为信息载体，通过光场变化直接完成计算、传输和处理，实现"光进光出"的全流程处理，无需光电转换。

可以说，普通光芯片是"光电协同"，光只是辅助电子计算的传输工具；而全光芯片是"以光代电"，光不仅是载体，更是计算的主体。

LightGen芯片能够实现百万级光学神经元的片上集成，突破了传统集成度的瓶颈，具备大规模神经网络处理能力，为AI大模型训练提供全新算力架构。

性能优势

LightGen芯片的算力密度较传统GPU提升两个数量级以上，能耗也大幅降低，破解了电子计算“功耗墙”难题，适配自动驾驶感知、天体物理数据分析等场景。

技术革新

LightGen采用创新光子集成工艺，通过光波导互联替代电子布线，无需EUV光刻实现高密度集成，为我国无EUV设备条件下制备高性能芯片提供新路径。

光芯片代表性企业

光芯片是光通信和AI算力基础设施的核心器件，技术门槛高、国产化率低。当前全球高端市场由美日企业主导，但中国企业在政策支持与下游拉动下正快速突破。

海外代表企业：

Lumentum（美）：全球EML和VCSEL芯片龙头，苹果Face ID核心供应商，也是800G/1.6T光模块主力芯片来源。

II-VI（现Coherent，美）：覆盖材料、芯片到模块全链条，在InP基EML和硅光领域具备领先优势。

Broadcom（美）：通过收购Avago掌握高速EML技术，主供高端数通市场。

Sumitomo Electric（住友电工，日）：全球100G EML芯片主要供应商，技术积累深厚，长期服务思科、华为等。

Mitsubishi Electric（三菱电机，日）：25G/50G DFB与EML芯片量产能力强，是日本光通信产业链关键一环。

国内代表企业：

源杰科技：国内高速光芯片龙头，具备IDM全流程能力，25G DFB已批量出货，100G EML送样验证中，与中际旭创等头部模块厂深度绑定。

长光华芯：工业高功率激光芯片龙头，100G（56G PAM4）EML芯片Q3-Q4有望产生收入，切入AI光模块供应链。

仕佳光子：PLC芯片全球领先，同时布局DFB、CW激光器及AWG芯片，800G用CW光源已小批量出货，EML研发推进中。

光迅科技：老牌国家队，自研DFB芯片，具备“芯片-器件-模块”垂直整合能力，受益于国产算力建设。

中科光芯：国内唯一覆盖外延、芯片、OSA到模块的全链条企业，背靠中科院，获跃岭股份参股支持。

华工科技：通过控股云岭光电布局25G 光芯片，产品涵盖DFB/EML，已进入NVIDIA验证体系。

中际旭创：虽以模块为主，但通过投资长瑞光电布局VCSEL，并在部分800G模块中使用自研硅光芯片。

光库科技：全球三大铌酸锂调制器供应商之一，正推进薄膜铌酸锂高速调制器芯片产业化，面向1.6T演进。

当前，25G以上高端光芯片国产化率不足5%，但随着800G光模块放量（2026年预计出货超3000万只）、海外扩产缓慢及国产替代加速，国内一线厂商如源杰、长光华芯、仕佳光子已进入历史性导入窗口期