硅光模块产业链
硅光模块(SiPh 光模块):以SOI 绝缘体上硅为基底,用 CMOS 半导体工艺把调制器、探测器、波导、复用器等大量无源光器件集成在单颗硅光芯片 (PIC);硅光芯片本身不发光,需要外接 CW 连续波激光器,再搭配 DSP/TIA 电芯片,经过高精度光耦合封装,做成高速光模块,主要用于 AI 数据中心 800G/1.6T/3.2T 场景。
产业链总逻辑:上游材料‑晶圆‑设备 → 硅光芯片设计‑代工 → 核心光电器件 (CW 光源、DSP) → 中游耦合封装制造硅光模块 → 下游云厂商/交换机设备商;海外主导衬底、代工、DSP;国内最强在模块封装、耦合设备、CW 光源国产替代。
一、原材料、衬底、外延、设备
1. 核心衬底材料(产业链最卡脖子环节)
1)SOI 晶圆(绝缘体上硅):硅光芯片基底
海外:Soitec(全球绝对龙头)国内:沪硅产业(国内实现硅光 SOI 量产)、立昂微
2)磷化铟 InP 衬底:CW 激光器发光基底(硅光芯片本身无光,必须外置 InP 激光器)
海外:住友电工、AXT国内:云南锗业(鑫耀半导体,6 英寸 InP 量产)
2. 硅光专用设备
耦合设备(最大工艺瓶颈,有源对准):ficonTEC(罗博特科子公司,全球龙头);国产:科瑞技术、形识智能固晶贴装:智立方、微见智能晶圆切割激光:德龙激光硅光晶圆测试:联讯仪器、燕麦科技
3. 晶圆代工(硅光 PIC 流片)
需要同时具备光子工艺 + CMOS 电子工艺,壁垒极高
海外:Tower (高塔半导体,硅光代工龙头)、格芯 GF、台积电 COUPE 硅光平台、Intel 内部产线国内:中芯国际、华虹、SilTerra(马来西亚)
二、核心零部件(硅光模块 BOM 核心)
1. 硅光 PIC 芯片(光子集成芯片)
集成 MZM 硅调制器、Ge 硅锗探测器、波导、光栅/模斑转换器、MUX/DEMUX 复用解复用器
海外设计:Ayar Labs、Intel、OpenLight、Sicoya国内:中际旭创自研、新易盛 Alpine 平台、光迅科技、仕佳光子、华为海思(自用)
2.CW 连续波激光器(硅光 “光源心脏”)
硅光芯片不能发光,必须外部输入连续光载波
海外:Lumentum、Coherent (II‑VI)国内:源杰科技、仕佳光子、武汉敏芯、长光华芯
3. 高速电芯片
1)DSP 数字信号处理芯片:博通 Broadcom、Marvell(几乎垄断),台积电代工;国内尚在追赶2)TIA 跨阻放大器、Driver 驱动芯片:博通、Marvell;国内部分厂商布局
4. 配套光器件
光纤阵列、透镜、模斑转换器、连接器;代表:天孚通信、太辰光
三、硅光模块封装制造(中国最强环节)
工艺流程:硅光 PIC+CW 激光器 + DSP/TIA 固晶贴装 → 引线键合 → 有源光耦合(核心工艺,占封装大半工时)→ 加固密封 → 整机性能测试
耦合路线:端面耦合(主流量产)、光栅耦合(晶圆测试)、混合耦合
硅光模块整机厂商
国内:中际旭创(1.6T 硅光大规模出货)、新易盛、光迅科技、华工科技、博创科技海外:Intel、博通 Broadcom、Cisco、Coherent
四、应用
1)AI 超算数据中心(最大市场):英伟达、AWS、微软、谷歌、Meta 等云厂商;1.6T 硅光模块当前主力,下一步 3.2T,延伸到 CPO 共封装光学电子工程专2)电信传输:长距相干硅光模块3)未来:车载光互连、消费光互联
五、产业链分工格局总结
1. 海外优势环节:SOI 衬底、InP 衬底、硅光晶圆代工、DSP 芯片、高端激光器;2. 国内优势环节:硅光模块整机集成封装、耦合测试设备、CW 光源国产替代;3. 短板环节:高端 SOI 硅光衬底、硅光代工产能、DSP 芯片。
补充:硅光 vs CPO/LPO 关系
硅光模块:可插拔形态,现在 800G/1.6T 已经大规模商用;CPO 共封装光学:是架构变革,把硅光光引擎和交换机 ASIC 封装在同一个基板,属于硅光技术的下一代形态,尚在迭代;LPO 无 DSP 硅光模块:去掉 DSP 芯片,降低功耗,硅光的一个分支路线。