光模块及光芯片的发展现状
在芯片设计与研发上，国内光模块厂商远远落后国外厂商。国外厂商研发投入起步早，已经形成了一定的技术壁垒，目前国内仅有光迅和海信拥有 10G 以下芯片的自主设计能力，光迅在研的 25G EML 芯片量产进度一直延后，技术开发难度仍然较高。国外如 Finisar， Avago, II-VI,都拥有短距 VCSEL 的设计与开发能力；而数通市场中短距离场景应用最多的 DFB 芯片，Finisar, 日本住友，Oclao，三菱，MACOM 等都拥有供应能力。Finisar、Lumen tum, Neo Photonics，索尔思等厂商能够开发应用于 2 公里至 10 公里长距离场景 EML 芯片。
在封装上，国内光模块大厂如光迅、海信、旭创等已经拥有较为成熟的技术与较高的良率，其中苏州旭创在单模 40G 和 100G 上较为领先，全球 40G 光模块市占率最高，达到 20% 以上，且在 2017 年初实现全系列 100G 数通光模块批量出货（包括单模的 PSM4 和 CWDM4），产品毛利率达到 30%以上。苏州旭创主要依托于初创团队在硅谷多年的研发实力，和大客户谷歌多年的扶持，能够在 2016 年核心芯片紧缺的时刻，通过谷歌的供应链拿到芯片，并在前期研投的积累下成功实现良率和量产的突破。光迅和海信逐步实现单模 100G 数通光模块批量出货，单模 100G 市场预计将开始出现激烈竞争的情况，价格下降幅度将达到每年 20%左右，并在接近触底双模 100G 价格后趋于稳定。在低速光模块方面，海信和烽火将在 GPON 和 10G PON 市场中占据主要份额。
从封装模式上看，不同厂商提出了各自的技术路线，侧重于不同的用户需求：
（1）CFP8：尺寸最大，是现行技术下比较可行的做法。Finisar 主要攻克这个方向。
（2）QSFP-DD：规格最小，功耗最小，与现在的 QSFP 相容，但是八通道的使用在技术上有瓶颈。AAOI 演示了 200G 的 QSFP DD，未来可能进一步研发 400G 模块。
（3）OSFP：尺寸介于前两者之间，由于体积大，有助于功率的导热，所以功率可以做得比较大。由于谷歌比较青睐 OSFP 的形式，苏州旭创主要在攻克这个方向。
未来将选择哪一种技术，取决于客户需求的紧迫性和侧重点。现下来看，若客户在 2020 年才有对 400G 模块的需求，则可能会等到技术成熟后选择最小功耗的 QSFDD。而诸如谷歌和 Facebook 等具有迫切扩充网络容量需求的客户，很大程度上会考虑 OSFP，甚至是两个 200G 叠加，在这种情况下，作为过渡期的 200G 也有一定的市场空间，因此 AAOI 也在今年的展会上演示了 200G QSFP 的模块，Luxtera 也推出了 8*26G 的 200G 多模模块。总体来看，市场的最终选择将会是最合适，而不一定是最先进的技术。
参考中国报告网发布《2018-2023年中国光模块行业盈利现状与投资趋势研究报告》
传统光学都是在磷化铟（InP）材料上生成的，因此技术上非常成熟，市场规模最大。由于光器件从离散元件向集成元件整合，未来五年，GaAs 和 InP 集成元件都将持续增长，两者的离散 元件持续减少，硅光子则总体呈现显著性增长。
由于硅光芯片能做光波导的功能，但是本身没有发光功能，所以硅光芯片主要集成了非发光的无源部分，外部集成硅基激光器。因为基底是硅，所以硅光芯片可以借鉴半导体的方法标准化 CMOS 生产工艺，生产的良率和稳定性会显著提高，同时随着规模效应，成本有望大幅下降。由于硅的发光性能较差，目前一般的硅光芯片传输无法做到长距离。但是 Acacia 使用 CMOS 相干技术配上 DSP 做出的 100G DWDM 收发器可以将传输距离变长。
根据预测，2017 年硅光子（SIP）的市场是 8 亿美元，占比第一的是波分复用市场（WDM），第二则是以太网短距市场（Ethernet）。但在接下来的五年，整个 Ethernet 市场里 InP/LiNbO3 仍将占到 50%以上，SIP 少于 50%。
光模块的核心元件是激光器芯片，光芯片及其封装占到了整个模块约 50%以上的成本。为了不断提高光模块的性能，基本路径是光芯片单通道速率实现最大化，在提高单通道的速率之后，利用光/电域复用的方式，譬如波分复用，空分复用，极化复用和调制方式等提高整体的速率。在光纤资源比较丰富的情况下一般使用空分复用（如当前 40G/100G 产品中采用的 PSM4 等路径），光纤技术比较稀缺的情况下，使波分复用（如当前 40G/100G 产品中采用的 CWDM4 等路径）。
图：光模块技术路径
在芯片设计与研发上，国内光模块厂商远远落后国外厂商。国外厂商研发投入起步早，已经形成了一定的技术壁垒，目前国内仅有光迅和海信拥有 10G 以下芯片的自主设计能力，光迅在研的 25G EML 芯片量产进度一直延后，技术开发难度仍然较高。国外如 Finisar， Avago, II-VI,都拥有短距 VCSEL 的设计与开发能力；而数通市场中短距离场景应用最多的 DFB 芯片，Finisar, 日本住友，Oclao，三菱，MACOM 等都拥有供应能力。Finisar、Lumen tum, Neo Photonics，索尔思等厂商能够开发应用于 2 公里至 10 公里长距离场景 EML 芯片。
图： 光电集成电路的分类和应用
在封装上，国内光模块大厂如光迅、海信、旭创等已经拥有较为成熟的技术与较高的良率，其中苏州旭创在单模 40G 和 100G 上较为领先，全球 40G 光模块市占率最高，达到 20% 以上，且在 2017 年初实现全系列 100G 数通光模块批量出货（包括单模的 PSM4 和 CWDM4），产品毛利率达到 30%以上。苏州旭创主要依托于初创团队在硅谷多年的研发实力，和大客户谷歌多年的扶持，能够在 2016 年核心芯片紧缺的时刻，通过谷歌的供应链拿到芯片，并在前期研投的积累下成功实现良率和量产的突破。光迅和海信逐步实现单模 100G 数通光模块批量出货，单模 100G 市场预计将开始出现激烈竞争的情况，价格下降幅度将达到每年 20%左右，并在接近触底双模 100G 价格后趋于稳定。在低速光模块方面，海信和烽火将在 GPON 和 10G PON 市场中占据主要份额。
光模块的前沿进展
光模块主要有四个发展方向：1）速率提升、2）功耗降低、3）体积缩小集成度提升、4）成本降低。从产业目前的发展方向上看，100G 光模块的芯片（实际用的是 25G 光芯片）产能扩充、模块封装良率提升是主要方向，400G 以及硅光技术是发展重点。400G 光模块的进展
骨干网对 400G 速率的需求逐步显现，400G 光模块是海外龙头厂商重点推进的核心前沿。从封装模式上看，不同厂商提出了各自的技术路线，侧重于不同的用户需求：
（1）CFP8：尺寸最大，是现行技术下比较可行的做法。Finisar 主要攻克这个方向。
（2）QSFP-DD：规格最小，功耗最小，与现在的 QSFP 相容，但是八通道的使用在技术上有瓶颈。AAOI 演示了 200G 的 QSFP DD，未来可能进一步研发 400G 模块。
（3）OSFP：尺寸介于前两者之间，由于体积大，有助于功率的导热，所以功率可以做得比较大。由于谷歌比较青睐 OSFP 的形式，苏州旭创主要在攻克这个方向。
未来将选择哪一种技术，取决于客户需求的紧迫性和侧重点。现下来看，若客户在 2020 年才有对 400G 模块的需求，则可能会等到技术成熟后选择最小功耗的 QSFDD。而诸如谷歌和 Facebook 等具有迫切扩充网络容量需求的客户，很大程度上会考虑 OSFP，甚至是两个 200G 叠加，在这种情况下，作为过渡期的 200G 也有一定的市场空间，因此 AAOI 也在今年的展会上演示了 200G QSFP 的模块，Luxtera 也推出了 8*26G 的 200G 多模模块。总体来看，市场的最终选择将会是最合适，而不一定是最先进的技术。
硅光集成的进展
传统光芯片采用 III-V 族材料，由于工艺及材料的原因导致大规模生产比较困难，与线路板集成度较低，因此硅光成为最受重视的发展方向。根据预测，2010 年，光器件全球市场 26 亿美元，硅光子占比为零；2016 年，光器件市场 60 亿美元，硅光子占比 10%。由于光纤通道的停滞不前， 砷化镓（GaAs） 的占比从 25%降低到 17%，磷化铟 （InP）从 75%降低到 73%。到 2022，总市场预计达到 106 亿美元，其中 GaAs 保持17% , InP 占比 61%，硅光子则可能上升到 22%。参考中国报告网发布《2018-2023年中国光模块行业盈利现状与投资趋势研究报告》
传统光学都是在磷化铟（InP）材料上生成的，因此技术上非常成熟，市场规模最大。由于光器件从离散元件向集成元件整合，未来五年，GaAs 和 InP 集成元件都将持续增长，两者的离散 元件持续减少，硅光子则总体呈现显著性增长。
图：定义元器件集成
图：磷化铟、砷化镓及硅基集成与分立元件销售预测
由于硅光芯片能做光波导的功能，但是本身没有发光功能，所以硅光芯片主要集成了非发光的无源部分，外部集成硅基激光器。因为基底是硅，所以硅光芯片可以借鉴半导体的方法标准化 CMOS 生产工艺，生产的良率和稳定性会显著提高，同时随着规模效应，成本有望大幅下降。由于硅的发光性能较差，目前一般的硅光芯片传输无法做到长距离。但是 Acacia 使用 CMOS 相干技术配上 DSP 做出的 100G DWDM 收发器可以将传输距离变长。
图：如果出货量很大，成本可以大幅降低，实现商用
根据预测，2017 年硅光子（SIP）的市场是 8 亿美元，占比第一的是波分复用市场（WDM），第二则是以太网短距市场（Ethernet）。但在接下来的五年，整个 Ethernet 市场里 InP/LiNbO3 仍将占到 50%以上，SIP 少于 50%。
图：磷化铟铌酸锂电光调制器与硅光调制器市场占比
图：硅光芯片生产商
资料来源：中国报告网整理，转载请注明出处（ZQ）
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