光芯片是光模塊中完成光電信號轉換的直接芯片，按應用情況，分為激光器芯片和探測器芯片。
激光器芯片發(fā)光基于激光的受激輻射原理，按發(fā)光類型，分為面發(fā)射與邊發(fā)射：面發(fā)射類型主要為VCSEL(垂直腔面發(fā)射激光器)，適用于短距多模場景;邊發(fā)射類型主要為FP(法布里-珀羅激光器)、DFB(分布式反饋激光器)以及EML(電吸收調制激光器)。FP適用于10G以下中短距場景，DFB及EML適用于中長距高速率場景。EML通過在DFB的基礎上增加電吸收片(EAM)作為外調制器，目前是實現(xiàn)50G及以上單通道速率的主要光源。
探測器芯片主要有PIN(PN二極管探測器)和APD(雪崩二極管探測器)兩種類型，前者靈敏度相對較低，應用于中短距，后者靈敏度高，應用于中長距。
隨著集成電路的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的電子集成電路在帶寬與能耗等方面逐漸接近極限。隨著電子電路集成度的不斷提高，金屬導線變得越來越細，導線之間的間距不斷縮小，這一方面使得導線的電阻和其歐姆損耗不斷增大，使得系統(tǒng)能耗不斷增加;另一方面會造成金屬導線間的電容增大，引起導線之間的串擾加大，進而影響芯片的高頻性能。
電子集成芯片采用電流信號來作為信息的載體，而光子芯片則采用頻率更高的光波來作為信息載體。相比于電子集成電路或電互聯(lián)技術，光子集成電路與光互連展現(xiàn)出了更低的傳輸損耗、更寬的傳輸帶寬、更小的時間延遲、以及更強的抗電磁干擾能力。此外，光互聯(lián)還可以通過使用多種復用方式(例如波分復用WDM、模分互用MDM等)來提高傳輸媒質內(nèi)的通信容量。因此，建立在集成光路基礎上的片上光互聯(lián)被認為是一種極具潛力的技術用以克服電子傳輸所帶來的瓶頸問題。
光模塊是光芯片的載體，從光模塊市場規(guī)模來看光芯片市場規(guī)模。據(jù)統(tǒng)計，全球光模塊市場規(guī)模為80億美元，同比上漲15.94%。預計今后市場規(guī)模將達到145億美元，年均復合增速約為10.4%。
據(jù)統(tǒng)計，中國光芯片市場規(guī)模為4.2億美元，同比增長9.52%。預計今后6.7億美元迅速增長到11億美元,CAGR將達到17.4%。目前國內(nèi)主流激光器專業(yè)廠商收入僅1-2億元，國內(nèi)發(fā)展環(huán)境依然是發(fā)展大于競爭。
從整體光器件元件市場競爭格局來看，行業(yè)并購加速，整合助推行業(yè)集中度提升，但當前行業(yè)集中度仍不高。據(jù)統(tǒng)計，H1市場份額排名前三的分別為II-VI、Lumemtum、Sumitomo，占比分別為23%，13%和8%。雖然行業(yè)內(nèi)的并購整合給行業(yè)集中度帶來了邊際改善，但集中度仍不高。目前國內(nèi)光芯片產(chǎn)業(yè)面臨較為廣闊的進口替代空間，國內(nèi)光芯片產(chǎn)業(yè)鏈的逐步成熟有望進一步加速國產(chǎn)化進程。
據(jù)了解，目前純光子器件已能作為獨立的功能模塊使用，但是，由于光子本身難以靈活控制光路開關，也不能作為類似微電子器件的存儲單元，純光子器件自身難以實現(xiàn)完整的信息處理功能，依然需借助電子器件實現(xiàn)。因此，完美意義上的純“光子芯片”仍處于概念階段，尚未形成可實用的系統(tǒng)。嚴格意義上講，當前的“光子芯片”應該是指集成了光子器件或光子功能單元的光電融合芯片，仍存在無法高密度集成光源、集成低損耗高速光電調制器等問題。
光子集成電路雖然目前仍處于初級發(fā)展階段，不過其成為光器件的主流發(fā)展趨勢已成必然。光子芯片需要與成熟的電子芯片技術融合，運用電子芯片先進的制造工藝及模塊化技術，結合光子和電子優(yōu)勢的硅光技術將是未來的主流形態(tài)。
高速數(shù)據(jù)處理和傳輸構成了現(xiàn)代計算系統(tǒng)的兩大支柱，而光芯片將信息和傳輸和計算提供一個重要的連接平臺，可以大幅降低信息連接所需的成本、復雜性和功率損耗。隨著光芯片技術的發(fā)展迭代，大型云計算廠商和一些企業(yè)客戶的需求都在從100G過渡到400G，400GbE的數(shù)據(jù)通信模塊出貨量翻了一倍，達到創(chuàng)紀錄的水平。
由此可見，光器件行業(yè)整個產(chǎn)業(yè)鏈都在持續(xù)向滿足更高速率、更低功耗、更低成本等方向演進升級，800G及更高速率產(chǎn)品也逐漸開始使用，不同細分領域都面臨新技術的迭代和升級。
迄今為止，硅光子商業(yè)化較為成熟的領域主要在于數(shù)據(jù)中心、高性能數(shù)據(jù)交換、長距離互聯(lián)、5G基礎設施等光連接領域，800G及以后硅光模塊性價比較為突出。此外，Yole認為未來幾年內(nèi)增長最快的將是汽車激光雷達、消費者健康和光子計算領域的應用。
