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从激光芯片看光通信发展

激光芯片光通信领域的应用很广,对于通信系统,光通信是采用光作为信号媒介传播,因此激光器的稳定性、波长、半峰值等都十分关键。

激光的应用很多,如下图的在通信、消费电子、工业加工领域都有前景。



但就光通信而言,目前国内还大部分停留在器件封装和后端应用阶段,在光芯片领域的成绩并不理想。

从光通信的传输工作原理上看,激光芯片属于源头的有源芯片。

光通信用到的芯片基本上都是人眼不可见的光波段,大致分类如上图。

根据功能的不同,光通信芯片可分为激光器芯片以及探测器芯片:(1)激光器芯片依据发光类型可细分为面发射与边发射激光器芯片:①面发射激光器芯片为VCSEL芯片,适用于短距场景;②边发射激光器芯片包括FP、DPF以及EML芯片,其中FP芯片适用于中短距场景,DFB以及EML芯片适用于中长距、高速率场景。EML芯片在DFB芯片的基础上增加电吸收调制器以增加激光器的输出功率、传输速率及温度稳定性等;来源:头豹研究院编辑整理(2)探测器芯片分为PIN(二级管探测器)和APD(雪崩二级管探测器)。二级管灵敏度相对较低,应用于中短距离的光通信传输。雪崩二级管探测器在灵敏度以及接收距离上优于二级管探测器,但成本高于二级管探测器。

光通信芯片为光通信产业链技术壁垒最高的一环,亦是光模块成本最高的器件。下游光模块企业为在芯片上不受制于人,纷纷布局光通信芯片行业。例如,光迅在2016年收购法国Almae,快速建立10G及以上高端芯片的量产能力。中际旭创通过设立宁波泽云投资合伙企业投资陕西源杰以保证稳定的芯片供货渠道。2018年,华工创投牵头成立武汉云岭光电,为其母公司光模块企业华工科技提供芯片。

芯片的生产离不开关键的半导体设备和基板衬底:


光通信芯片生产过程中所用到的设备包括光刻机、刻蚀机以及外延设备等。中国半导体设备产业薄弱,高端设备基本被国际巨头把控。例如,全球光刻机市场排名前三的企业(荷兰ASML、日本Nikon以及日本Canon)合计占据75%的份额。国际巨头美国泛林集团、日本东京电子、美国应用材料共占据了全球刻蚀机市场80%以上的份额。

目前企业大部分光通信器件的运营模式分为以下三种:

光迅科技在通过收购一些国外的芯片制造,目前也具备IDM的规模了。

上图是一个完整的光通信用的光模块图,集激光发射和激光探测为一体。

我们再看以下常用的几款通信激光芯片


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