材料与芯片平台

光芯片 / 光子集成芯片

Photonic Integrated Circuit · PIC
图解PIC

定义

把调制器、探测器、波导、耦合器、分路器等光器件集成到一颗芯片上。

图解

硅光 PIC 的典型构成 · 硅自己不会发光,光源必须从外面来外置光源InP CW 激光器ELS硅光芯片 SiPh PIC · CMOS 晶圆级制造光栅耦合器或端面耦合分束 / 合波MZI · AWG调制器阵列MZM / 微环探测器阵列Ge PD硅波导 · 无源光路(把以上器件连起来的那层)电接口 / DSP驱动与跨阻把上排的「调制器阵列」换成 TFLN 薄膜铌酸锂调制器,就是当前最受关注的异质集成方案。CPO/NPO 的底座通常就是这块芯片,它决定了整机能不能做小、做便宜、做量产。
硅光芯片典型构成 硅光芯片把调制器、探测器、分束器、波导做在同一片硅上,用 CMOS 产线量产,这是它能做到低成本高集成的根本原因。但它不能自己发激光——光源必须从外部引进来,这就是「外置光源 ELS」在 CPO/NPO 方案里反复出现的原因。
从一片衬底到一台交换机 · 五个环节,卡点各不相同① 材料与衬底InP / Si / LiNbO₃卡点:衬底产能与晶体生长良率② 光芯片与器件激光器 / 调制器探测器 / 无源件卡点:良率与设备③ 光组件TOSA / ROSA / BOSAFAU / 光引擎卡点:耦合与封装④ 光模块与系统可插拔 / CPO / NPO交换机 / 光设备卡点:功耗与测试⑤ 云厂商与运营商CAPEX 决策方定义需求节奏卡点:部署与运维读产业链的两条经验1. 越靠上游,越像「材料与设备生意」:产能扩张慢、周期长,一旦短缺就会卡住整条链(典型是 InP 衬底)。2. 越靠下游,越像「系统集成生意」:话语权来自定义接口与规模采购,CPO 之争本质上是这一层的话语权之争。注:真实产业中企业常跨环节经营(如模块厂自建组件产线、设备商自研光引擎),此处按功能环节划分,非企业归属。
光互连产业链五环节 光互连产业链的卡点分布很不均匀:上游是产能与良率问题,下游是标准与话语权问题。判断一家公司的位置,先看它在哪个环节、解决的是哪类卡点,比看它声称的技术路线更有效。

说明

光芯片是完成光电信号转换的核心芯片,包括激光器芯片、调制器芯片、探测器芯片等;光子集成芯片(PIC)则把多种光器件集成到同一芯片上,实现完整的光信号处理功能。

在产业链中,光芯片是最上游、技术壁垒最高、也是国产化相对薄弱的环节。它的性能直接决定了模块能达到的速率、距离与可靠性上限,模块厂很难通过后端工艺弥补。

从价值分布看,光芯片在高速光模块的 BOM 中占比很高,且随着速率提升而上升。这也是产业界反复强调「向上游走」的原因:只做模块组装的话,利润会被上游挤压。

关键数字

最上游产业链中壁垒最高的环节
BOM 占比高且随速率提升而上升
国产化薄弱国内产业链的主要短板之一

关键要点

  • 按材料分硅光、InP、铌酸锂薄膜、GaAs 等平台。
  • 从分立器件走向单片集成(光源+调制器+探测器+波导)是明确的降本路径。
← 上一个词条单片集成 下一个词条 →芯粒