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2023.07.17湖南
近几十年以来，微电子技术与电子芯片产业遵循着摩尔定律不断发展，随着传统制程工艺逼近极限，电子芯片在进一步提升计算速度和降低功耗方面的技术突破面临难以解决的瓶颈。面向“后摩尔时代”，颠覆性技术成为破局的关键。由此，光芯片因其相较电芯片具备更高速的传输效率及更低传输损耗的天然优势，进入了人们的视野。
激光器芯片和探测器芯片合称为光芯片，光芯片是实现光电信号转换的基础元件，其性能决定了光通信系统的传输效率。光芯片归属于半导体领域，是光电子器件的核心组成部分。其应用场景远不仅仅局限于通信领域，在工业、消费电子、汽车、军事等领域均有非常广泛的应用。
01
现代光通信器件核心元件
光芯片制造工艺壁垒极高
光芯片属于半导体产业内光电子器件的核心组成部分，它的性能直接决定光通信应用网络系统的信息传输速度和网络可靠性。与传统的光学元件相比，光芯片具有体积小、重量轻、功耗低、集成度高等优势，能够实现高速、高精度、高可靠的光学信号处理和传输。
光电子产业链明珠，新蓝海市场亟待国产化
光芯片产业链未形成成熟分工
光芯片技术门槛高、产品线难以标准化，生产各工艺综合性更强，产业链相比于大规模集成电路已形成高度的产业链分工，光芯片行业尚未形成成熟的设计-代工-封测产业链。
光芯片制造环节工艺壁垒极高
光芯片产业链的外延设计与制造是核心环节，由于GaAs、InP等三五族半导体材料并不如集成电路成熟使用，而是需要很多产线、工艺的Knowhow积累。且光芯片制造工序复杂，比如25GDFB激光器生产工序超过280道。
光芯片新蓝海市场亟待国产化
光芯片下游大客户为主，可靠性与交付能力是重要竞争力;光芯片产业参与者众多，中低端领域竞争激烈，高端市场仍是蓝海。在算力基础设施建设海量增长的背景下，光芯片将会迎来巨大的机会。
光芯片产业链
02
全球光电子产业四千亿市场
细分市场已处于国产化加速渗透阶段
随着光电半导体产业的蓬勃发展，光芯片作为产业链上游核心元器件，细分子领域较多，我国光芯片部分品类已处于国产化加速渗透阶段。
根据Gartner数据，2021年全球光电子器件（含CCD、CIS、LED、光子探测器、光耦合器、激光芯片等）市场规模达414亿美元，预计2025年市场规模有望达561亿美元。
光芯片目前已广泛应用于通信、工业、消费、照明等领域，下游市场不断拓展。
在消费电子领域，相较普通摄像头，3D传感(包含双目立体测距、结构光、TOF)可探测环境的深度特征，广泛应用于消费电子领域。光芯片用于发射激光作为测距基础，在结构光方案、TOF方案中均不可或缺，前景广阔。根据Lightcounting数据，预计2025年全球消费电子领域光芯片将近100亿元的市场规模。
在激光雷达领域，光芯片为激光雷达提供激光脉冲发射与接收。受益于高级辅助驾驶/自动驾驶技术逐渐成熟，激光雷达前景广阔。根据Yole数据，预计2025年全球激光雷达市场创造的光芯片市场规模近100亿元。
03
国内高端光电子芯片
中试技术领跑者：华慧芯科技
华慧芯科技集团成立于2017年11月，是清华大学电子系天津电子院高端光电子芯片创新中心孵化的国内高端光电子工艺研发代工的开拓者和龙头企业，是国家级高新技术企业、天津市首批瞪羚企业、战略性新兴产业领军企业。
华慧芯自2018年正式受托运营清华大学电子系天津电子院高端光电子芯片创新中心以来，已为超过400家机构提供了高端光电子工艺研发代工服务，积累了丰富的光电子芯片工艺设计、研发、生产领域的经验和人才，形成了基于多材料体系的高端光电子芯片的工艺设计、研发、生产环节的核心能力和工艺包。
实力雄厚的主创团队
公司员工中，部分来自清华、北大、中科院等科研院所，部分来自华为中村国际等产业公司，整体具有核心工艺的自主研发能力以及稳定产品的规模生产能力。团队技术实力雄厚、产业经验丰富，具备持续发展潜力。
曲迪博士表示，华慧芯科技集团经过4年发展，已经成长为国内高端光电子工艺研发代工的开拓者，并成功推出了多款微纳芯片和激光芯片。将来团队会继续努力，为国家在高端光电子芯片在国际上占领制高点尽一份力。
建成年产3600万颗光电子芯片项目
中新天津生态城首个高端光电子芯片产业化项目--天津华慧芯科技集团有限公司二期厂房正式竣工，2022年底投产。投产后，可年产光电子芯片3600万颗，年产值可达10亿元。对于华慧芯科技集团来说，二期项目的投产，不仅仅是产能的提升，更重要的是服务对象将更多元，市场占有率将更高。
一期项目主要为国内高校、科研院所的光电前沿研究提供高端工艺服务，以及为光电创新企业或光电骨干企业推动上市的创新产品提供光电核心部件迭代验证服务。虽然均为小规模定制化服务，但具备很高的社会效益。华慧芯科技集团在这一过程中，积累了大量的知识产权和优秀的工艺队伍。
通过一期项目，华慧芯科技集团可以精准把握行业前沿动向，在此基础上，二期项目配备了百余台世界领先的半导体芯片工艺设备，可以满足多种高端光电子芯片的量产需求，满产后年产值可达数亿元。随着二期光电子芯片产业化项目的建成投产，华慧芯科技集团正在向专业的微纳光电子芯片制造服务商这一新定位快步迈进。
两期项目相辅相成，一期项目指导二期项目设备选型和调整，二期项目以量产收益反哺科研投入，让一期项目做到“精益求精”。华慧芯科技集团将两翼并重、双翼齐飞，发展动力更加强劲。未来，华慧芯科技集团在为生态城电子信息产业打造优良产业生态的同时，也将推动我国新型光电子芯片在制备工艺上不断突破。
总结
光芯片是现代光通信系统的核心。光学芯片作为一种新兴的技术，确实具有巨大的潜力和前景。它利用光子代替传统的电子信号进行数据处理和通信，具有高速、高带宽、低能耗等优势。光芯片突破，光子芯片将实现更快、更节能的人工智能程序。随着新一轮人工智能革命的爆发，数据中心需求强劲，带动光模块和光芯片等通信设施高速增长，未来几年行业空间十分广阔。