前不久,上海印发的《上海打造未来产业创新高地发展壮大未来产业集群行动方案》(以下简称《行动方案》)引起了广泛关注。
《行动方案》提出,到2030年,在未来健康、未来智能、未来能源、未来空间、未来材料等领域涌现一批具有世界影响力的硬核成果、创新企业和领军人才,未来产业产值达到5000亿元左右。到2035年,形成若干领跑全球的未来产业集群。
其中,在打造未来智能产业集群中有提到,要攻关量子材料与器件设计、多自由度量子传感、光电声量子器件等技术,在硅光子、光通讯器件、光子芯片等器件研发应用上取得突破。
值得一提的是,近日光子芯片领域就传来了好消息。
光子芯片是什么?有哪些优势?
10月18日,有消息报道称,前沿科技企业中科鑫通获悉,国内首条“多材料、跨尺寸”的光子芯片生产线预计将于2023年在京建成,填补我国在光子芯片晶圆代工领域的空白。
通俗地讲,在传统的电子芯片中,数据传输的载体是电子,而在光芯片中,数据传输的载体变成了光子。
据悉,半导体整体可以分为分立器件和集成电路两大类,数字芯片和模拟芯片等电芯片归属于集成电路,光芯片则是分立器件大类下光电子器件的核心组成部分。典型的光电子器件包括了激光器、探测器等。
与集成电路芯片相比,光子芯片存在着许多不同之处。
从芯片制备角度,光芯片的制备流程同样包含了外延、光刻、刻蚀、芯片封测等环节。但就侧重点而言,光刻是集成电路芯片最重要的工艺环节,其直接决定了芯片的制程以及性能水平,而光芯片对制程要求相对不高,外延设计及制造是核心,该环节技术门槛最高。
民生证券研报指出,这个区别也决定了光子芯片行业中,IDM模式是主流,即集芯片设计、芯片制造、芯片封测试等多个环节于一身,这一点有别于标准化程度高、行业分工明确的集成电路芯片。
另外,这个差别还带来了一个好处,那就是光子芯片领域不存在极高端光刻机“卡脖子”这样的问题,使用我国已经相对成熟的原材料和设备就能生产。
从芯片材料(衬底)角度,较之集成电路芯片常用的硅片,二代化合物半导体(如InP、GaAs)是更为常用的光芯片材料。另外,以SiC,GaN为代表的第三代半导体也可作为光芯片的材料,只不过应用端会不一样。
值得注意的是,光子芯片具有高速并行、低功耗的优势,其运算速度及传输速率是电子芯片的1000倍,而功耗仅为电子芯片的九万分之一。
国产替代趋势渐成,有哪些相关概念股?
从应用端来看,光子芯片当下最主要的应用场景是通信领域,但其应用端并不局限于这一领域。事实上,广义上的光芯片在工业、消费电子、汽车、军事等领域均有非常广泛的应用。
根据Lightcounting预测,2022年全球光模块行业整体增速17%,同时2022-2027年的年复合增速为12%,因此2021-2027年全球光模块行业的年复合增速为12.8%。
民生证券测算,粗略假设上游光通信领域激光器芯片行业保持同样增速,则2027年光通信领域激光器芯片市场规模约为23.5亿美元。
而全球权威IT咨询公司Gartner预测,到2025年全球光芯片市场规模有望达561亿美元。
不过,以光通信产业链为例,下游以华为、中兴为代表的设备商已是行业领军者,而光模块领域在过去十年依托工程师红利、劳动力红利、供应链优势等因素也快速完成了国产化替代。海外光模块厂商在人力成本、供应链完善程度逐渐处于劣势,因而更多侧重于高端光器件及门槛较高的上游光芯片等环节。
这也导致了在光子芯片领域,当前高端产品仍是海外主导,国内厂商的整体实力与海外龙头仍有差距。
而在多重因素的作用下,国家层面对于光电子产业的日渐重视,并出台了许多政策,由此这个领域也迎来了国产替代的机会。
目前,A股上市公司中也有多家企业在光子芯片相关领域进行了布局。
例如,光迅科技(002281.SZ)于2009年登陆深交所,是国内首家上市的光电子器件公司。业务场景涉及传输(模块、光纤放大器、各类无源光器件等)、接入(固网接入的BOSA器件和PON模块,无线接入的光模块等)、数据中心通信(光器件、光模块、有源电缆等)三大方向,整体实力居行业前列。
中际旭创(300308.SZ)在重点聚焦的高端数通光模块领域,公司技术实力突出、市场份额行业领先,在Lightcounting给出的2021年全球光模块TOP10供应商排名中,公司与海外巨头II-VI并列第一。在此基础上,公司在一些前沿领域,如800G光模块、硅光芯片及光模块、相干模块、激光雷达等领域的整体进度同样居于行业前列。
近年来,该公司还内生外延并举,积极布局上游硅光、 光芯片等领域,拟打通产业链上下游。
除此之外,新易盛、太辰光、博创科技、中瓷电子等多家上市公司也都在光子芯片相关领域进行了布局。
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