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随着光电半导体产业的生长，作为产业链上游的焦点元器件，光电子器件（光芯片）已经普遍应用于通讯、工业、消费等领域。

光芯片包罗CCD、CIS、LED、光子探测器、光耦合器、激光芯片等多种类型。若是根据是否发生光电信号转化分类，光芯片可分为有源光芯片和无源光芯片两类，有源光芯片包罗发射芯片和吸收芯片，无源光芯片包罗光开关芯片、光分束器芯片等。下面主要剖析一下有源光芯片，如激光芯片和光子探测芯片等的产业生长情形。

有源光芯片，稀奇是激光芯片，主要用于工业（高功率激光芯片）、通讯（高速率激光芯片），另外，VCSEL和硅光芯片处于生长期，未来有更广漠的生长空间。

在光通讯领域，光芯片是光模块发射、吸收组件的焦点元器件，划分实现电信号向光信号、光信号向电信号的转换，决议着光模块的传输速率。在工业应用中，光芯片同热沉、光束整形器件等组成光纤激光器、固体激光器的泵浦源，为激光器内的事情介质实现粒子数反转提供能源。在消费类应用中，光芯片已普遍应用于3D传感（手机、汽车）等场景，以车载激光雷达为例，光芯片是发射端和吸收端的焦点器件，决议着激光雷达的探测距离、分辨率等要害性能。

与大规模集成电路已形成高度产业链分工相比，光芯片行业尚未形成成熟的设计-代工-封测产业链。国际头部光芯片厂商，如 II-IV、Lumentum等，多为IDM模式，之以是云云，主要缘故原由在于光芯片主要接纳特色工艺制造，其芯片制造手艺门槛较高，且产线难以实现尺度化，厂商接纳IDM模式可以实现生产环节协同优化，同时知足客户多样化的需求。

01 中国光芯片生长现状

现在，中国本土的高功率激光芯片、部门高速率激光芯片（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，本土化尚有较长的路要走。

厂商方面，中国本土光芯片企业主要关注工业/国防等高功率应用，这也是它们主要的营收泉源，因此，在高功率激光芯片方面，本土企业具备与II-VI、Lumentum等国际大厂举行竞争的能力。但在光通讯、消费类应用领域，与国际大厂差距较大，是下一步起劲的重点。光通讯市场空间广漠，同时，光通讯、VCSEL等光芯片制造工艺与高功率激光芯片工艺复用水平较高，中国本土企业可以基于自身手艺积累切入。

下面详细看一下中国本土企业在高功率激光芯片、光探测芯片、VCSEL和硅光芯片方面的生长情形。

高功率激光芯片

美国和欧洲在高功率激光芯片方面的产业化起步较早，手艺上具备*优势，传统巨头包罗II-VI、Lumentum、ams Osram、IPG等。近些年，中国本土激光芯片手艺不停突破，相关产业处于快速生长期，主要厂商包罗长光华芯、武汉锐晶、华光光电、度亘激光、深圳瑞波等。据长光华芯招股书测算，2021年，长光华芯、武汉锐晶在海内高功率激光芯片市场中的份额划分为13.4%和7.4%。

本土企业的产物力一直在提升，以长光华芯为例，该公司确立于2012年，确立之初研发出13W以上高亮度单管芯片，2019年推出15W单管芯片，2020年推出18W、25W单管芯片，2021年实现了30W单管芯片量产，现在，其产物正在向更高功率水平延续迭代。

25G及以下光芯片方面，我国已基本实现国产化，稀奇是在10G芯片方面，源杰科技等本土企业已在部门细分市场取得*份额，但手艺门槛较高市场仍依赖入口，25G以上市场是国产化微弱环节，据IDC统计，25G光芯片的国产化率约为20%，25G以上的国产化率只有约5%。近些年，中国本土企业在5G基站前传光模块用25GDFB激光芯片方面有所突破，用于数据中央的光模块企业最先使用国产的25GDFB激光芯片。

长光华芯等公司已切入锐科激光、创鑫激光等头部光纤激光器厂商供应链，推动对II-VI、Lumentum 等外洋厂商入口替换的措施。未来，随着国产更高功率产物的导入，以及新建产能的落地，有望加速国产份额提升措施。

光探测芯片

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光探测芯片普遍应用于手机、光通讯、智能家电（如扫地机械人）等应用场景，随着车载激光雷达产业的快速生长，光探测芯片作为激光雷达吸收端焦点元器件，有望迎来新的生长时机。

在手艺方案层面，现在，APD是主流方案，First-sensor、滨松和Kyosemi是行业前三厂商，三家市占率到达45%。比APD更先进的手艺方案是SPAD/SiPM，对比APD，SPAD/SiPM具有更强的探测敏捷度，同时，SiPM为阵列形式，更易于与阵列光源相匹配，且更易与CMOS工艺集成，从而降低成本。因此，SPAD/SiPM有望成为激光雷达吸收端芯片的未来生长偏向。不外，SPAD/SiPM手艺难度大，进入门槛高，全球SiPM市场主要被安森美、滨松、博通等头部企业垄断着，合计市占率到达83%。

现在，中国本土企业在光探测芯片领域的市占率较低，主要缘故原由在于没有完整的生产加工系统。中国在光通讯用APD/PIN市场已实现国产化突破，相比之下，本土企业尚未在 SPAD/SiPM市场形成量产能力。

据中国电子元件行业协会公布的《中国光电子器件产业手艺生长蹊径图（2018-2022 年）》统计，中国SPAD等光芯片生长高度依赖生产工艺及封装测试，在SPAD领域做的较好的安森美，CIS/CCD主要玩家佳能、索尼等国际大厂，拥有大批量封装测试履历和能力，然而，中国本土相关企业生产工艺还未成熟，且缺少内陆优质代工平台，在芯片流片加工方面严重依赖美国、新加坡、德国等国家的代工厂，再加上熟悉相关工艺的手艺职员稀缺，造成要害手艺生长缓慢、芯片研发周期较长、效率较低等事态。

不外，中国本土市场和相关企业也有自身优势，与外洋大厂相比，海内光探测芯片厂商在产物的定制化上有较好的天真性，价钱也有一定的优势，未来，随着在产物、手艺上不停突破，有望推进国产替换历程。

现在，中国本土企业对于光探测芯片方案的选择较为明晰。以光迅科技、光森电子、三安光电为代表的公司选择传统成熟的PIN-PD、APD方案，产物多应用于光通讯，而以芯视界、灵明光子、阜时科技为代表的创业型公司则更多地选择结构代表未来生长偏向的SPAD/SiPM方案，而且，国产SPAD/SiPM产物已经最先应用于消费电子、激光雷达、AR/VR、医疗等领域。另外，尚有中国本土企业在单项产物力上*国际的案例，例如，灵明光子的产物在波长905nm处的单光子探测效率（PDE）到达25%，跨越行业平均水平（5%~18%）。

VCSEL

随着VCSEL功率密度等要害性能延续提升，有望成为半固态/固态激光雷达发射端焦点元器件。

与LED、EEL等光源相比，VCSEL激光用具有许多优势，例如量产成本低，波长稳固性高（温漂小），易于二维集成，低阈值电流，可高频调制，没有腔面阈值损伤等。Yole公布的相关讲述显示，自2017年苹果在iPhoneX中引入3D传感功效以来，VCSEL在消费电子应用领域快速生长，主要应用逐渐由850nm器件的高速数据通讯转向940nm器件的3D传感应用。

现在，国际大厂Lumentum、II-IV依附手艺优势主导VCSEL芯片市场，据Yole统计，Lumentum、II-IV两家公司在2021年的市场所计份额跨越80%。生产模式方面，Lumentum将外延环节外包，II-VI自产外延片。

中国本土传感应用类VCSEL芯片企业主要包罗长光华芯、纵慧芯光、睿熙科技、柠檬光子、博升光电、瑞识科技等，大多数是创业型公司，VCSEL芯片量产能力有限，与国际大厂之间尚有显著差距。不外，依附后发优势，这些中国本土企业正在起劲遇上国际先进手艺和产物生长脚步，并通过多种方式提升自身竞争力，例如，接纳IDM 模式，用以打造焦点竞争力。

硅光芯片

硅光芯片是基于硅晶圆开发出的光子集成芯片，在尺寸、速率、功耗等方面具有怪异优势，可普遍应用于光通讯、数据中央、医疗检测、自动驾驶、国防等领域，其中，光通讯是硅光芯片最主要的应用市场。

硅光芯片具有高集成度、低成本等特点，在光子集成化靠山下，具有广漠的生长远景。

现在，全球硅光手艺及产业化*的玩家主要包罗英特尔、思科和Inphi，近些年，思科、华为、Ciena、Juniper等着名企业纷纷通过收购来结构硅光手艺，Marvell、思科、诺基亚等斥资百亿美元先后收购 Inphi、Acacia、Elenion 等硅光领域的创新企业。英特尔和台积电都在鼎力开发硅光子制造工艺手艺，已经形成较为完整的硅光芯片产业链。

中国在硅光芯片研究方面与国际先进水平处于统一起跑线，科研希望也相当，但在产业化生长和产业链配套建设方面，中国本土企业与国际大厂仍有差距。