硅基光电集成技术

突破传统电子芯片的带宽与功耗瓶颈,实现高速、低功耗、低成本的光通信与计算

概念事件

硅基光电集成技术(Silicon Photonics)是以硅或硅基衬底材料(如SOI、SiGe)为光学介质,利用CMOS工艺将光子器件(激光器、调制器、探测器)与电子器件(DSP、TIA)集成于单一芯片的技术。其核心价值在于突破传统电子芯片的带宽与功耗瓶颈,实现高速、低功耗、低成本的光通信与计算。

催化事件时间轴

2024年10月

中国九峰山实验室首次点亮硅基芯片内部激光光源,突破芯片间大数据传输瓶颈。

2025年2月

开源通信发布58页硅光深度报告,指出AI驱动下1.6T光模块渗透率将超50%,硅光技术迎来规模应用转折点。

2025年7月

黄仁勋在链博会强调硅基技术仍是AI根基,未来5-10年将依托芯片组合与架构创新延续演进。

2025年7月

台积电宣布2028年实现全硅光量产,整合激光器、调制器、探测器等全功能器件。

核心观点摘要

当前阶段

硅光技术已从实验室验证进入商业化拐点,AI算力需求推动800G/1.6T光模块快速渗透,2025年渗透率有望超50%。

核心驱动力

AI集群对高速光互联的刚性需求(如英伟达DGX的25.6Tbps带宽需求)叠加CMOS工艺降本优势(成本较EML方案低15-30%)。

未来潜力

CPO(共封装光学)与OIO(片上光互连)将成为下一代数据中心架构的核心,2030年市场规模或超百亿美元。

核心逻辑与市场认知分析

核心驱动力

技术突破

硅光芯片已实现单通道200Gbps传输(中际旭创1.6T模块),CPO方案功耗降低70%(博通Bailly交换机)。

需求爆发

LightCounting预测2024-2028年AI光模块市场CAGR 44%,800G/1.6T需求由英伟达、谷歌等云厂商主导。

成本拐点

硅光模块BOM成本较传统方案低18%(中金测算),CW光源(70-100mW)规模化后单价降至$20-30(源杰科技数据)。

市场热度与情绪

研报密集度

2024年6月-2025年2月,海通、中金、开源等机构发布10+篇深度报告,一致看好硅光在AI时代的渗透率提升。

情绪分歧

市场对硅基光源集成良率(当前仅40%)和CPO量产节奏(2026年放量 vs 2028年全硅光)存在预期差。

预期差分析

市场忽略点

硅光模块的封装良率瓶颈(光纤耦合精度需<1μm,当前良率<80%)可能导致2025年1.6T放量不及预期。

认知偏差

市场高估了硅基激光器的短期突破,实际仍需依赖外置CW光源(InP激光器),单片集成需2028年后。

关键催化剂与未来发展路径

近期催化剂(3-6个月)

1
2025年Q2

中际旭创800G硅光模块批量出货(已获英伟达认证)。

2
2025年Q3

台积电3nm硅光工艺流片,验证CPO芯片性能。

3
2025年Q4

谷歌TPUv5发布,采用硅光OIO方案(AyarLabs合作)。

长期发展路径

2025-2027年

800G/1.6T硅光模块渗透率从10%→50%,CPO交换机开始商用(博通、思科主导)。

2028-2030年

全硅光芯片量产(台积电),激光器、调制器、探测器单片集成,成本再降30%。

2030年后

硅光技术渗透至光计算(Lightmatter Envise芯片)和激光雷达(FMCW固态方案)。

产业链与核心公司深度剖析

产业链图谱

上游
  • CW光源(源杰科技、长光华芯)
  • 硅光芯片代工(台积电、中芯国际)
  • 封装设备(罗博特科)
中游
  • 光模块(中际旭创、新易盛)
  • CPO引擎(天孚通信、亨通光电)
下游
  • 云厂商(英伟达、谷歌)
  • 电信设备商(思科、华为)

核心玩家对比

公司 角色 进展 风险
中际旭创 光模块龙头 1.6T硅光模块已送样,自研芯片良率>90% 800G价格战压缩毛利率
源杰科技 CW光源供应商 100mW CW激光器批量供货中际旭创,单价$25 技术路线被薄膜铌酸锂替代
台积电 硅光代工 2025年Q2流片3nm CPO芯片,客户包括英伟达 工艺良率低于预期
罗博特科 封装设备 收购ficonTEC,全球硅光封装市占率60% 设备交付延迟影响客户扩产

验证与证伪

印证

中际旭创2024年硅光模块收入占比35%(年报数据),与研报预测的"2025年渗透率50%"一致。

矛盾

路演显示硅光芯片良率仅80%,低于研报假设的"90%+",可能导致2025年成本下降不及预期。

潜在风险与挑战

技术风险

硅基激光器

单片集成激光器发光效率<1%(路演数据),2028年前仍需外置CW光源。

封装良率

光纤耦合精度要求<1μm,当前良率<80%(罗博特科反馈)。

商业化风险

成本敏感

800G硅光模块报价$800-1000(新易盛数据),若EML方案降价至$600,性价比优势削弱。

客户集中度

80%需求来自北美云厂商(LightCounting),地缘政治风险高。

政策与竞争风险

美国技术管制

限制台积电向中国大陆代工7nm以下硅光芯片(2024年10月新规)。

Intel竞争

2025年推出硅光CPO交换机,可能挤压中际旭创份额。

关联股票数据

硅光技术(240610)

股票名称 项目 原因
罗博特科 硅光设备 参股公司硅光设备市占率第一
四川九洲 硅光设备 子公司有COB共晶焊接设备
源杰科技 硅光光源 通过中际旭创认证
仕佳光子 硅光光源 开始布局CW光源
中际旭创 硅光模块 800G硅光模块已推出
华工科技 硅光模块 800G硅光模块已推出
剑桥科技 硅光模块 800G硅光模块已生产
铭普光磁 硅光模块 800G硅光模块已发布
华西股份 硅光模块 800G硅光模块处测试阶段
博创科技 硅光模块 800G硅光模块开发中
致尚科技 硅光模块 子公司有相关硅光技术
天孚通信 硅光引擎 集成高速光引擎送样测试
四川九洲 硅光引擎 推出400GDR4高速硅光引擎
赛微电子 硅光代工 硅光芯片代工领先企业

薄膜铌酸锂(240305)

股票名称 项目 原因
天通股份 铌酸锂材料
福晶科技 薄膜铌酸锂晶体
沪硅产业 薄膜铌酸锂晶体 持股51%新硅聚合
光库科技 薄膜铌酸锂芯片
德科立 薄膜铌酸锂芯片
新易盛 薄膜铌酸锂光模块
联特科技 薄膜铌酸锂光模块
华工科技 技术研发
铭普光磁 技术研发
剑桥科技 技术研发
中际旭创 技术研发
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