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光通信系统是以光信号为信息载体，以光纤作为传输介质，通过电光转换，以光 信号传输信息的系统。按照在信息流中位置，光通信器件主要功能包括：光信号产生、光信号调制、光信号传输、光信号处理、光信号探测。

从产业链角度看，光芯片、电芯片、PCB、其他结构件构成光通信产业上游；产业中游为光器件，包括光组件与光模块；产业下游组装成系统设备，最终应用于电信市场，如光纤接入、4G/5G 移动通信网络，云计算、互联网厂商数据中心等领域。

光器件按照是否需要电源驱动，可分为有源光器件和无源光器件。有源光器件主要用于光电信号转换，包括激光器、调制器、探测器和集成器件等。无源器件用于满足光传输环节的其他功能，包括光连接器、光隔离器、光分路器、光滤波器等。光芯片还可以按照材料体系及制造工艺的不同，分为 InP、GaAs、硅基和薄膜铌酸锂四类。其中 InP 衬底主要用于直接调制 DFB/电吸收 EML 芯片、探测器 PIN/APD 芯片、放大器芯片、调制器芯片等；GaAs 衬底用于高功率激光芯片、VCSEL 芯片等；硅基衬底用于 PLC、AWG、调制器、光开光芯片等，LiNbO3 衬底主要用于高速率调制器芯片。

光芯片主要用于光模块内部，根据中商情报网、华经产业研究院等机构公布光模块成本结构分析，光芯片成本约占光模块总成本的19%左右。

激光器芯片和探测器芯片是最主要的有源光芯片，其中激光器芯片主要用于发射信号，将电信号转化为光信号，探测器芯片主要用于接收信号，将光信号转化为电信号。激光器芯片，按出光结构可进一步分为面发射芯片和边发射芯片，面发射芯片包括 VCSEL 芯片，边发射芯片包括 FP、DFB 和 EML 芯片；探测器芯片主要有 PIN 和 APD 两类。

激光器芯片和探测器芯片，根据调制速率、功耗、传输距离、成本等关键特性的不同，分别应用于无线回传、FTTX 接入网、数据中心、长途传输等光通信场景中。

光芯片企业采用 IDM 模式提高竞争力

光芯片生产工艺和流程均较为复杂，包括芯片设计、基板制造、磊晶成长、晶粒制造、封装测试共五个主要环节。芯片设计指根据芯片功能需求制作光电线路图，这是光芯片生产流程的核心环节。我国多数企业主要集中在这一环，拥有设计能力但不具备生产能力。

基板制造/衬底：主要指 InP/GaAs 等材料经提纯、拉晶、切割、抛光、研磨制成单晶体衬底（基板），这是光芯片规模制造的第一个重要环节；

磊晶生长/外延片：根据设计需求，生产企业用基板和有机金属气体在 MOCVD/MBE 设备里长晶，制成外延片。外延片是决定光芯片性能的关键一环，生成条件较为严苛， 是光芯片行业技术壁垒最高环节；

晶粒制造和封装测试：对外延片进行光刻等系列处理，最后封装成拥有完整光电性能的光芯片。

IDM 模式能及时响应各类市场需求，灵活调整产品设计、生产环节的工艺参数及产线的生产计划；能高效排查问题原因，精准指向产品设计、生产工序或测试环节等问题点；还能有效保护产品设计结构与工艺制程的知识产权。国内光芯片企业通过 IDM 模式，可以在响应速度和成本方面取得竞争优势。从源杰科技 IPO 材料披露的产品价格看，国产光芯片可以通过价格优势提升市场份额，并且能在产品成熟期保持价格稳定。

国产光芯片产品竞争力不断提升

我国光通信企业从下游到中游，已经初步建立全球领先的竞争力，下游的华为、 中兴、烽火等设备企业的传输设备是产率全球领先。在中游的光模块领域，根据 LightCounting 数据，2021 年中国光模块供应商在全球市场的占有率超过 50%。上游的光芯片是光器件的核心元件，美国和日本企业依然占据全球光器件行业市场领先地位，高端芯片进口依赖度高。继光模块产业之后，光芯片是我国光电子领域国产化水平亟待提升的重点环节。

从国产化进展来看，当前我国高功率激光器芯片，部分高速率激光器芯片已处于国产化加速突破阶段，而光探测芯片、25G 以上高速率光芯片仍处于进口替代早期阶段。国产光芯片在高端产品领域同国外厂商还有较大差距。

按照产品速率区分，我国光芯片企业已基本掌握 10G 及以下速率光芯片的核心技术，依靠封装优势在中低端市场已形成较强影响力。根据 ICC 预测，2021 年 2.5G 及以下国产光芯片占全球比重超过 90%，10G 光芯片方面国产光芯片占全球比重约 60%， 但不同频段光芯片的国产化情况存在差异，部分 10G 光芯片产品性能要求较高、难度较大，如 10G VCSEL EML 激光器芯片等，国产化率不到 40%。

国产光芯片行业同时面临低端产品竞争激烈，高端产品突破困难的国产替代挑战。作为从原材料到光器件的关键环节，光芯片企业还需要上游衬底企业和下游光模块企业的配合，来加快产品性能完善和导入。光芯片行业具有较高的准入门槛。特别是采用 IDM 模式的企业，光芯片产品设计、良率的提升需要较长周期。光芯片导入下游光器件和模块，需要经过性能测试、可靠性测试等过程。