1965年，英特尔联合创始人戈登·摩尔提出摩尔定律，预测每隔18个月到24个月，芯片的晶体管密度就会增加一倍。然而，以硅为基础的电子芯片发展了几十年后，承载能力已经逼近物理理论的极限。光子芯片的出现，被看作突破摩尔定律的重要途径之一。
光子芯片两大优势详解
2、政策规划推动光通信行业高景气，间接拉动光子芯片需求增长
在政策端，2018年，工信部颁布《光器件产业发展路线图》，正式吹响光芯片国产化进程的号角。紧接着，工信部在2021年11月发布的《“十四五”信息通信行业发展规划》中明确信息基础设施建设的目标，其中5G基站数、10G-PON端口数及数据中心算力需求增量均对光模块行业有直接拉动，并间接推动光子芯片需求增长。
《“十四五”信息通信行业发展规划》
类别
指标
年均/累计变化
总体规模
信息通信业收入(万亿元)
10%
信息通信基础设施累计投资(万亿元)
1.2
基础设施
每万人拥有5G基站数(个)
21
10G-PON及以上端口数(万个)
880
数据中心算力(每秒百亿亿次浮点运算)
27%
工业互联网标示解析公共服务节点数(个)
54
移动网络IPv6流量占比(%)
52.8
国际互联网出入口宽带(太比特每秒)
40.9
应用普及
通信网络终端连接数(亿个)
7%
5G用户普及率（%）
41
千兆宽带用户数（万户）
56%
工业互联网标识注册量(亿个)
40%
5G虚拟专网数(个)
44%
3、AIGC开启革命，数据通信引爆光芯片需求
在终端市场，光模块由光电子器件、功能电路和光接口等部分组成，能实现光电和电光转换。作为光电子器件重要组成部分的光子芯片，其性能直接决定光模块的传输速率，其技术代表着现代光电技术与微电子技术的前沿研究领域，其发展对光电子产业及电子信息产业具有重大影响。
2022年11月，推出的ChatGPT被誉为“有史以来最优秀的人工智能”，真正实现了辅助人类甚至独立进行内容的产出。作为可能是近年来最具有颠覆性的科技突破，ChatGPT成为国内外巨头企业开辟全新赛道，亚马逊、谷歌、微软、百度、抖音均推出或紧锣密鼓地研制自家的AIGC产品，并为支撑其发展投身于算力大战中。
AI数据中心所需要流量较大，无阻塞的脊叶网络架构成重要需求之一。脊叶网络架构主要特点是在网络核心和末梢之间引入多个层次的交换设备，来提供更高的带宽和更好的负载均衡，所以每新建一个脊叶架构的数据中心，都会增加几个到数十个交换机。因此，随着数据中心规模不断越大，对算力需求也随之上升，交换机增加的数量就越多，光子芯片数量也进一步增加。
根据数据显示，2022年，我国在用数据中心机架数量达到650万架，2018-2022年CAGR超过30%；2019-2022年，我国智能算力规模由30EFLOPS左右增长至268.0EFLOPS。
同时，AI大模型竞速时代到来，光子芯片迎来新的市场发展机遇。例如，Google开发了一个名为Meena的大型聊天机器人模型，通过大规模的预训练和精细调整来提供自然的对话能力，抖音母公司字节跳动向英伟达购买超过72亿元人民币的GPU用于自己的Al火山引擎大模型训练。根据三思行研对NVIDIA的AI训练特用GPUA100和GPUH100的测算，每生产一片应用在三层架构AI数据中心的A100和H100，分别需要六块200G和六块800G光模块。
GPU与光模块的搭配比例
GPU
网卡速率
交换机速率
架构层级
200G光模块需求量
400G光模块需求量
800G光模块需求量
A100
200G
三层
1:6
0
400G
两层
1:1
1:0.75
H100
1:1.5
800G
4、国内光模块厂商份额提升，间接推动国产光子芯片出海
在企业方面，早在20世纪80年代，美日欧等发达国家就开始投入布局光子技术和产业。从市场布局来看，美国是硅光子领域起步最早也是发展早的国家之一，1991年美国便成立了“美国光电子产业振兴会”，以引导资本和各方力量进入光电子领域。2014年，美国又建立了“国家光子计划”产业联盟，明确将支持发展光学与光子基础研究与早期应用研究计划开发。
欧洲和日本也在跟进，欧盟将光子技术纳入“地平线2020”、“（ECSELJU）年度战略计划”等国家战略；日韩则加大对光子技术的研发和支持，以保持其行业处于全球领先的地位。而我国大概在2010年以后开始入局光芯片赛道。目前，中国本土的高功率激光芯片、部分高速率激光芯片（10G、25G等）等已处于国产化加速突破阶段，而光探测芯片、25G以上高速率激光芯片刚刚起步，本土化还有较长的路要走。
我国主要光子芯片厂家前沿技术研究进展情况
厂家
成果
前沿进展
光库科技
具备开发800G及以上速率铌酸锂调制器芯片能力
公司铌酸锂高速调制器芯片研发及产业化募投项目基于建设期末完成项目的100%投产，将实现年生产至少8万只铌酸锂调制器的能力。（2023.5.23）
仟目激光
25G光芯片出货突破KK级（百万级）
量产化的850nm25Gb/s-NRZ高速多模VCSEL芯片产品，具有优秀的产品性能和可靠性表现。在国内多家头部光模块公司的支持下，公司25GVCSEL1X1和1X4芯片累计出货量超过KK级（百万级）。（2022.10.9）
源杰科技
25G激光器芯片系列产品大批量供货。
公司凭借长期技术积累实现激光器光源发散角更小、抗反射光能力更强等差异化特性，为光模块厂商提供全波段、多品类产品，同时提供更低成本的集成方案，实现差异化竞争；25G及更高速率激光器芯片市场国产化率低，公司凭借核心技术及IDM模式，率先攻克技术难关、打破国外垄断，并实现25G激光器芯片系列产品的大批量供货。（2023.5.16）
长光华芯
激光芯片进军器件和模块业务
横向拓展包括VCSEL芯片、光通讯芯片、红外激光芯片、可见光激光芯片等。同时继续做器件和模块，提高芯片的市场占有率，拓展毛利率高的高端器件和模块业务，未来芯片的占比会持续超过50%。（2022.9）
2023年上半年，公司研究团队发布了全半导体激光无线能量传输芯片及系统的最新成果，包括808nm和1μm的发射端激光芯片及模块、接收端单/多结激光电池芯片及模块、激光无线传能系统。（2023.7.28）
剑桥科技
德科立
自研的光芯片已在部分产品批量应用
光芯片方面，高端光芯片主要是应用在高速光模块、相干光模块中，高端光芯片主要以进口为主。中低速率光芯片，主要是指25G以下光芯片，国产技术已经相对成熟，市场竞争充分，供应充足。此外公司自研的光芯片，已经批量应用于公司部分产品中，自研光芯片用量将逐步增加。（2022.9）
中际旭创
400G/800G硅光模块采用自研硅光芯片
公司在400G/800G硅光模块上采用了自研硅光芯片技术，预计2024年会向一些客户率先量产供应。（2023.8.13）
仕佳光子
25GDFB部分波长/800GAWG客户验证中
公司的2.5G和10GDFB激光器芯片已经批量出货，25GDFB部分波长产品正在客户验证中，有望尽快批量出货。800GAWG产品在客户送样中。（2023.5）
整体来看，近几年，我国光模块企业在技术、成本、市场、运营等方面优势逐渐凸显，占全球光模块市场份额逐步提升。根据数据显示，2022年，我国国产光模块企业中已有中际旭创、华为、海信宽带、光迅科技、新易盛、华工正源和SourcePhotonics进入全球前十大光模块厂商。而在中美贸易摩擦加剧的大背景下，考虑到供应链安全需求，光模块核心原材料光芯片的国产化进程将加速。
2010-2022年全球前十大光模块厂商
排名
2010年
2016年
2018年
2022年
1
Finisar
II-VI(Finisar)/中际旭创
2
Opnext
海信
3
Sumitomo
光迅科技
Cisco(Acacia)
4
Avago
Acacia
华为海思
5
SourcePhotonics
FOIT(Avago)
6
Fujitsu
Oclaro
Lumentum(Oclaro)
7
JDsu
新易盛
8
Emcore
Intel
华工正源
9
WTD
Lumentum
Aoi
10
NeoPhotonics
而在汽车领域，2024年4月24日，华为在北京举行智能汽车解决方案发布会，现场发布了智能驾驶为核心的全新智能汽车解决方案品牌——华为乾崑。针对用户对汽车产品的多元需求，东超科技结合自身“可交互空中成像”技术优势，创新推出“空中成像·智能车载解决方案”，全面提升传统车企座驾空间科技感。
数据显示，2023年我国锂电池出货量达到885GWh，占全球锂电池出货总量1202.6GWh的73.6%；相较2016年国内出货量63.3GWh，占全球125GWh出货总量的50.6%，均有明显的增长。随着上游材料价格调整及多环节去库，有望迎来锂电池的快速出货。
近年在下游电力市场需求的带动下，我国母线槽市场规模逐渐扩大。数据显示，2022年我国母线槽行业市场规模达到724.37亿元，同比增长0.9%。到2023年，我国母线槽市场规模已经超过750亿元。预计随着对母线槽的不断探索和应用拓展，母线槽市场将迎来更广阔的发展空间。
近年来，随着国家对电力行业的持续投入，电网建设、电力传输和配电设施不断完善，再加上城市化进程的加速和电力需求的增加，我国母线槽行业供需规模整体保持增长趋势，基本保持平衡。根据数据显示，2022年，我国母线槽行业产量1545万米，需求量达1422万米。
下游市场发展直接拉动电子陶瓷市场扩容。2018-2023年全球电子陶瓷市场规模由1608亿元增长至1995亿元，年复合增长率为4.4%，预计2024年全球电子陶瓷市场规模达2064亿元，较上年同比增长3.5%。
数据显示，2021-2023年我国智能照明出货量由1910万台增长至3379万台，年复合增长率为33%。预计2024年我国智能照明出货量达3957万台，较上年同比增长17.1%。