從電通信到光通信，5G和資料中心的建設依賴于光通信技術的發展
随着資訊技術的快速發展，全球資料量需求持續增長，對通信技術提出了更高的要求，而通過電纜進行信号傳輸的傳統通信方式，因其傳輸損耗大、功耗高、距離短、資料量小、帶寬限制等問題，無法适應當下的資料傳輸需求，以光信号為載體、光纖為傳輸媒體的光通信技術正在崛起。目前在千兆光纖入戶、5G通信網絡、資料中心等領域得到廣泛的應用。
不同于傳統的電纜（主要是銅媒體）傳輸，光通過光纖媒體的傳輸需要進行光電信号的轉換：首先在發射端，通過雷射器晶片将電信号轉換為光信号；然後經過光纖傳輸至接收端；最後在接收端，通過探測器晶片再将光信号還原為電信号。其中，雷射器晶片和探測器晶片合稱為光晶片，是光通信的核心部件之一，其性能直接決定了光通信系統的傳輸效率。
雷射器晶片：主要有VCSEL、FP、DFB和EML四個類型：
探測器晶片：主要有PIN和APD兩個類型：
在光晶片的材料上，目前主要選用适合高頻通信的磷化铟（InP）和砷化镓（GaAs）。其中， 磷化铟的應用更多，主要應用于電信、資料中心等中長距離傳輸，砷化镓主要應用于短距離傳輸等。
光通信的三大應用場景及主流速率
光通信産業鍊
大陸《“十四五”資訊通信行業發展規劃》要求全面部署新一代通信網絡基礎設施，并提出如下建設目标：
①千兆光纖入戶應用場景
目前，全球營運商骨幹網和城域網（分為核心層、彙聚層、接入層）已實作光纖化，部分地區接入網（即連接配接使用者端的“最後一公裡”）逐漸向光纖化演進，大陸是FTTx光纖接入的主要推動者（其中x代表單個家庭、多戶住宅或樓宇等；當x代表單個家庭，即為光纖到戶），各大營運商都在積極的替換傳統的銅線網絡為光纖網絡。2020年，大陸光纖接入使用者占比全球第二，僅次于新加坡。
接入網FTTx的主流技術采用的是PON（無源光網絡）技術，其傳輸容量大、成本低、維護簡單，是一種非常經濟有效的方式。PON技術主要包括EPON（采用1.25G光晶片）、GPON（采用2.5G光晶片）和10G-PON等等，當下國内光纖入戶進入從2.5G到10G-PON更新替換的視窗期，2020年大陸10G-PON端口數為320萬個，到2025年預計将達到1200萬個。從行業整體看未來将繼續朝着更高速率的25G/50G-PON技術發展。
根據LightCounting的資料，2020年全球FTTx光子產品市場出貨量約6289萬隻，市場規模為4.73億美元；預計2025年将分别達到9208萬隻、6.31億美元。
②5G通信網絡應用場景
全球正在加快5G的建設程序，大陸更是走在全球前列。5G能提供更高的傳輸速率和更低的時延，其對光子產品的速率要求也更高。5G大緻可分為前傳、中傳、回傳，其對應的光子產品的速率大緻為：前傳光子產品需達到25G，中回傳光子產品則更高需達50G/100G/200G/400G，會帶動25G甚至更高速率光晶片的發展。
根據LightCounting的資料，2020年全球電信側光子產品市場前傳、（中）回傳和波分市場分别達到8.21億美元、2.61億美元和10.84億美元，預計到2025年，将分别達到5.88億美元、2.48億美元和25.18億美元。
③資料中心應用場景
全球網際網路及雲計算的普及推動了資料中心的快速發展，其資料流量随之迅速增長，既包括資料中心内部的又資料中心之間的資料處理，光通信極大提高了其計算能力和資料交換能力。
相較于光纖入戶和5G通信應用場景，資料中心對光子產品的傳輸速率要求最高，技術更新需求也更快，平均3年會進行一次更新換代，相應的産品的價值也最高，是目前光子產品的最大應用市場，未來也将主導光子產品行業的增長。
資料中心最早使用的是100G光子產品，近幾年開始向200G/400G光子產品大規模推進，進度上國外雲廠商較國内更早進行了更新換代，從今年開始，800G光子產品需求将進一步提升。
根據LightCounting的資料，2019年全球資料中心光子產品市場規模為35.04億美元，2025年将增長至73.33億美元，年均複合增長率為13.09%。
多因素促進光晶片的國産化程序
大陸光晶片行業較美、日等國家的企業起步相對較晚，在光晶片的技術積累、生産工藝積累等方面有一定的差距，尤其在高端的光晶片領域，大陸依賴進口。國外公司在光晶片行業的全産業鍊上具備了從光晶片、光收發元件到光子產品的全覆寫能力，以及更高的品牌知名度，建立了較高的行業壁壘。
而近年來随着外部競争環境的變化，加劇了大陸光晶片尤其是中高端光晶片進口的不确定性，将進一步促進行業的國産化替代節奏，帶動大陸光晶片行業的自主化程序。
同時，大陸光子產品廠商占據全球光子產品市場佔有率在逐年提升，包括中際旭創、華為、海信寬帶、光迅科技、新易盛、華工正源等進入全球前十大光子產品廠商排名中。而光晶片下遊直接客戶就為光子產品廠商，這也将有利于大陸光晶片的國産化發展。
光晶片的國産化率及競争格局
根據 LightCounting資料，2021年全球光晶片市場規模為146.7億元，其中2.5G、10G、25G及以上光晶片市場規模分别為11.67億元、27.48億元、107.55億元。
大陸的2.5G及以下、10G、25G及以上光晶片的技術發展差異較大，占全球市場規模的具體情況如下：
①2.5G及以下光晶片
2.5G光晶片主要應用于光纖接入市場，産品技術成熟，大陸光晶片企業已基本掌握其核心技術，國外光晶片廠商由于成本競争等因素已基本退出該市場。
根據ICC預測，2021年國産2.5G及以下光晶片占全球市場佔有率超過90%，國内代表性企業包括武漢敏芯、中科光芯（泉州）、光隆科技（桂林）、光安倫（武漢）、仕佳電子（河南）、源傑科技（陝西）、中電13所（河北）等等。
②10G光晶片
10G光晶片在光纖接入市場、移動通信網絡市場（主要4G）和資料中心市場（早期國内有使用40G光子產品的）均有應用。大陸企業已基本掌握10G光晶片的核心技術，2021年國産占全球比重約60%，但其中部分型号産品如10G VCSEL/EML雷射器晶片，因産品性能要求較高、難度較大，國産化率不到40%。國内代表企業有，華為、海信寬帶（青島）、源傑科技、雲嶺光電（武漢）、中電13所、中科光芯、武漢敏芯、光迅科技（武漢）等。國外領先企業代表性的有，博通（美國）、住友電工（日本）、三菱電機（日本）等等。
③25G及以上光晶片
25G及以上光晶片包括有25G、50G、100G光晶片，主要應用于移動通信網絡市場和資料中心市場。大陸光晶片廠商在5G前傳、資料中心的25G DFB雷射器晶片有所突破，根據ICC統計，2021年25G光晶片的國産化率約20%；25G以上光晶片的國産化率較低約5%，目前仍以海外光晶片廠商為主。國外主要有三菱電機（日本）、住友電工（日本）、朗美通（美國）、馬科姆（美國）等。
同時，不同于其他晶片産品，國内企業優先采用Fabless模式，通過輕資産的營運快速切入市場，光晶片行業的主流方向則是采用IDM模式。相較于邏輯晶片注重追求更高制程和更小尺寸，光晶片更注重工藝的成熟和穩定，通過工藝的改進實作特色功能，是大陸企業解決高端光晶片技術及量産瓶頸的最佳生産方式。
未來，随着技術和産品的更新，光晶片的應用市場将進一步從通信領域到醫療、消費電子、汽車領域的進一步拓展，具體如人臉識别、智能穿戴裝置、汽車雷射雷達等産品的應用，行業将迎來更廣闊的市場空間。與此同時，對光晶片産品的性能也提出了更高的要求，其技術發展将從傳統多通道方案朝新一代的矽光技術方案發展、從現有分立器件晶片方案朝更內建的光晶片方案發展，進而能更好的契合、滿足更高速率、更長距離的場景使用需求。這些都将給國内廠家帶來更多的市場機會及更多的挑戰。