10塊錢的半導(dǎo)體“強(qiáng)心劑”，光芯片這條國產(chǎn)路，我們還差幾步？
當(dāng)前，伴隨著5G、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能與工業(yè)領(lǐng)域的融合創(chuàng)新不斷深化，光電子芯片的市場(chǎng)競爭日趨激烈。
據(jù)河南廣播電視臺(tái)報(bào)道，為了實(shí)現(xiàn)芯片技術(shù)自主可控自立自強(qiáng)，全國人大代表、中科院半導(dǎo)體研究所研究員吳遠(yuǎn)大和20多位中科院半導(dǎo)體所專家攻克了一道道技術(shù)難關(guān)，成功研發(fā)出了PLC光分路器芯片，現(xiàn)在一個(gè)芯片只需要10塊錢左右，大大節(jié)省了寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)費(fèi)用。
報(bào)道稱，目前PLC光分路器芯片、AWG芯片已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國內(nèi)批量化生產(chǎn)，打破了國外廠商的壟斷局面。現(xiàn)在國產(chǎn)的PLC光分路器芯片已經(jīng)銷往國外，份額占全球第一！
不過，雖然我國的光電子芯片技術(shù)取得了重大突破，但芯片和器件的研發(fā)仍是薄弱環(huán)節(jié)，與國外還有較大差距，相當(dāng)一部分高端光電子芯片還依賴進(jìn)口。吳遠(yuǎn)大表示，未來將緊盯下一代信息技術(shù)主要需求，加快促進(jìn)新產(chǎn)品研發(fā)成果轉(zhuǎn)化，開發(fā)更多的高端芯片，實(shí)現(xiàn)芯片技術(shù)自主可控和自立自強(qiáng)。
美芯片斷供失算了
近兩年，美方一直在加碼芯片斷供措施，其目的主要是為了阻撓我們發(fā)展高端芯片制造，以此來扼制我們的高科技發(fā)展，以便能夠繼續(xù)依托領(lǐng)先的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，繼續(xù)攫取大量利潤。
事實(shí)上，中美這場(chǎng)沒有硝煙的“芯片戰(zhàn)爭”中，對(duì)于中國企業(yè)或者芯片半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展來說，只會(huì)是百利而無一害。
畢竟壓力越大，動(dòng)力越大，美國打壓華為之后，也讓國內(nèi)科技企業(yè)意識(shí)到，掌握核心技術(shù)才是硬道理。
因此，很多國內(nèi)科技企業(yè)都開始“去美化”，加速自主研發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新，進(jìn)而提升國產(chǎn)芯片的自給率，降低芯片進(jìn)口，實(shí)現(xiàn)真正的內(nèi)循環(huán)發(fā)展。
就以PLC光分路器芯片來說，在2012年以前我國的PLC光分路器芯片全部依賴進(jìn)口，對(duì)方一個(gè)芯片賣五六百塊錢。如今，20多位中科院半導(dǎo)體所的專家成功研發(fā)出PLC光分路器芯片，致使國內(nèi)的一個(gè)芯片只需要10塊錢左右，可以說是大大節(jié)省了芯片進(jìn)口的費(fèi)用支出。
并且，讓美國始料未及的是，中國去年的芯片專利申請(qǐng)量超越了美國。
根據(jù)公開數(shù)據(jù)顯示，2022年來自中國的半導(dǎo)體專利申請(qǐng)數(shù)量為37865 項(xiàng)，占比全球總申請(qǐng)量的55%，位居世界第一。其次是美國的18223，占比為26%。
從這些數(shù)據(jù)可以看出，中國對(duì)芯片半導(dǎo)體行業(yè)的基礎(chǔ)研究已經(jīng)有了質(zhì)的飛躍，而專利就是一個(gè)企業(yè)在某個(gè)特定領(lǐng)域的研究成果的代表，專利越多意味著積累越深厚。
不只是這些，近年來，國內(nèi)科技企業(yè)在芯片自研，芯片創(chuàng)新等方面，也有不小的積累。
比如華為，自研芯片十幾年，帶來麒麟、鯤鵬、凌霄、鴻鵠、巴龍等系列芯片，滿足龐大的業(yè)務(wù)所需。并且，華為靠著技術(shù)的“去美化”，打破美方封鎖芯片和禁用系統(tǒng)的桎梏，持續(xù)推進(jìn)5G核心網(wǎng)的創(chuàng)新解決方案發(fā)展及商用實(shí)踐成果，繼續(xù)成為5G核心網(wǎng)的全球領(lǐng)導(dǎo)者。
還有阿里巴巴基于RISC-V架構(gòu)自研多款玄鐵系列處理器，騰訊、百度等國內(nèi)科技企業(yè)也自研芯片的成果都是有目共睹，且還在持續(xù)擴(kuò)大自研芯片的范圍，類別。
國內(nèi)科技企業(yè)燒錢搞科研
不只是芯片領(lǐng)域，在AI、人工智能等領(lǐng)域上，中國也已經(jīng)迎頭趕上，甚至是超越了美國的水平。而這背后，離不開的是巨大的科研投入。
根據(jù)我國創(chuàng)新調(diào)查制度監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)顯示，2022年我國全社會(huì)研發(fā)(R&D)經(jīng)費(fèi)投入達(dá)到3.09萬億元，是2012年的3倍，穩(wěn)居世界第二大研發(fā)投入國。
具體到企業(yè)身上，華為一直都是一家持續(xù)重金投入研發(fā)的公司，據(jù)華為去年第三季度財(cái)報(bào)顯示，前三季度， 華為研發(fā)費(fèi)用達(dá)1105.81億元，相比上年同期的1023.40億元，增加82.41億元。
值得一提的是， 華為近10年累計(jì)研發(fā)已投入8450億元，每年在基礎(chǔ)研究上的投入超過200億元。
華為的研發(fā)投入也在手機(jī)上得以體現(xiàn)，在多方面實(shí)現(xiàn)了對(duì)其他廠商的超越、碾壓，如替代徠卡的XMAGE影像、鴻蒙OS、鴻蒙生態(tài)等。
騰訊近幾年也一直在持續(xù)加碼自研投入，據(jù)騰訊2022年第三季度財(cái)報(bào)數(shù)據(jù)顯示，2022年前三季度，騰訊累計(jì)研發(fā)投入達(dá)455億元，同比增長20.1%。并且2019年至今，騰訊研發(fā)投入累計(jì)達(dá)1667億元，逐步建立起包括服務(wù)器、操作系統(tǒng)、芯片、SaaS等在內(nèi)的完整自研體系。
無獨(dú)有偶，阿里這幾年也沒有放下科研，據(jù)《浙江企業(yè)研發(fā)經(jīng)費(fèi)投入百強(qiáng)榜單》中數(shù)據(jù)顯示，阿里憑借578億元登頂?shù)谝唬A(yù)計(jì)2022年科技板塊總投入達(dá)到驚人的1200億元。
憑借多年的投入積累，阿里在云計(jì)算、AI技術(shù)以及半導(dǎo)體等領(lǐng)域，累計(jì)在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)獲得全球發(fā)明專利授權(quán)超1萬件。
全球光芯片市場(chǎng)格局來看，海外光芯片廠商具備先發(fā)優(yōu)勢(shì)，中高端光芯片國產(chǎn)替代空間巨大。
光芯片國產(chǎn) 高端芯片亟需替代
我國光芯片企業(yè)已基本掌握2.5G及以下速率光芯片的核心技術(shù)。
根據(jù)ICC的數(shù)據(jù)，2.5G及以下速率光芯片國產(chǎn)化率超過90%；10G光芯片國產(chǎn)化率約60%，部分性能要求較高、難度較大 10G光芯片仍需進(jìn)口。
2.5G及以下速率光芯片：國內(nèi)廠商主導(dǎo)
2.5G光芯片主要應(yīng)用于光纖接入市場(chǎng)，產(chǎn)品技術(shù)成熟，如PON（GPON）數(shù)據(jù)上傳光模塊使用的2.5G 1310nm DFB激光器芯片。
2.5光芯片領(lǐng)域本土化程度較高，我國已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，本土企業(yè)占據(jù)主要市場(chǎng)份額，且國內(nèi)廠商主導(dǎo)全球市場(chǎng)。國外光芯片廠商由于成本競爭等因素，已基本退出相關(guān)市場(chǎng)。
ICC數(shù)據(jù)顯示，2021年全球2.5G及以下DFB/FP激光器芯片市場(chǎng)中，國內(nèi)光芯片企業(yè)已經(jīng)占據(jù)主要份額，其中武漢敏芯、中科光芯、光隆科技、光安倫、仕佳光子、源杰科技、中電13所等國產(chǎn)廠商全球市占率（按發(fā)貨量）分別為17%、17%、13%、11%、9%、7%、4%。
10G光芯片：國產(chǎn)滲透率提升
我國光芯片企業(yè)已基本掌握10G光芯片的核心技術(shù)，但部分型號(hào)產(chǎn)品仍存在較高技術(shù)門檻，仍依賴進(jìn)口。
國內(nèi)部分光芯片廠商已具備相關(guān)產(chǎn)品出貨能力，但下游光模塊廠商綜合考慮替換成本、可靠性、批量出貨能力等因素，國產(chǎn)化占比提升仍需要一個(gè)過程。
ICC統(tǒng)計(jì)，2021年全球10G DFB激光器芯片市場(chǎng)（按發(fā)貨量）中，源杰科技市占率為20%，已超過住友電工（市占率15%）等海外廠商，位居全球首位。
云嶺光電、中電13所、中科光芯、武漢敏芯等國產(chǎn)廠商市占率分別為6%、6%、6%、2%，三菱電機(jī)也有4%的市場(chǎng)份額。
全球10G DFB激光器芯片市場(chǎng)份額：
下游來看，10G光芯片在光纖接入市場(chǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)和數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)均有應(yīng)用。
光纖接入市場(chǎng)相關(guān)芯片設(shè)計(jì)與工藝開發(fā)復(fù)雜，國產(chǎn)化率低，僅博通、住友電工、三菱電機(jī)等少數(shù)國際頭部廠商能夠批量供貨。
目前國內(nèi)光芯片廠商中，華為、海信寬帶可以部分實(shí)現(xiàn)自產(chǎn)自用。
10G光芯片供應(yīng)商格局穩(wěn)定，主要為三菱電機(jī)、朗美通（Lumentum）、海信寬帶、光迅科技等。源杰科技應(yīng)用于4G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的10G激光器芯片已實(shí)現(xiàn)批量供貨，應(yīng)用于5G基站升級(jí)的10G光芯片已通過客戶驗(yàn)證階段并逐步拓展相關(guān)市場(chǎng)。
數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)方面，海外互聯(lián)網(wǎng)公司主要使用100G及以上速率光模塊，國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)公司目前主要使用40G/100G光模塊并開始向更高速率模塊過渡，其中40G光模塊使用4顆10G DFB激光器芯片的方案。
25G及以上光芯片：國內(nèi)廠商成長空間大
25G及以上光芯片包括25G、50G、100G激光器及探測(cè)器芯片，主要應(yīng)用于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)和數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)。
隨著5G建設(shè)推進(jìn)，我國光芯片廠商在應(yīng)用于5G基站前傳光模塊的25G DFB激光器芯片有所突破，數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)光模塊企業(yè)開始逐步使用國產(chǎn)廠商的25G DFB激光器芯片。
2021年25G光芯片的國產(chǎn)化率約20%，但25G以上光芯片的國產(chǎn)化率仍較低約5%，目前仍以海外光芯片廠商為主。
源杰科技經(jīng)過多年發(fā)展，2.5G、10G產(chǎn)品市場(chǎng)競爭力提升，25G速率芯片面向數(shù)據(jù)中心的產(chǎn)品蓄勢(shì)待發(fā)，10G、50G、100G等速率新品研發(fā)加速布局。
長光華芯依托于IDM模式構(gòu)建激光芯片生產(chǎn)體系，核心技術(shù)涵蓋器件設(shè)計(jì)和外延生長，F(xiàn)AB晶圓工藝、腔面鈍化處理、高亮度合束及光纖耦合技術(shù)等。
敏芯股份主營業(yè)務(wù)為2.5G/10G/25G/50G全系列激光器和探測(cè)器光芯片及封裝類產(chǎn)品，在MEMS壓力傳感器領(lǐng)域公司積極探索新產(chǎn)品研發(fā)和應(yīng)用，持續(xù)推進(jìn)MEMS加速度傳感器新產(chǎn)品新工藝的開發(fā)。
中科光芯是目前國內(nèi)唯一一家能全生產(chǎn)鏈自主生產(chǎn)光芯片的生產(chǎn)商。
整體來看，國內(nèi)的光芯片生產(chǎn)商普遍具有除晶圓外延環(huán)節(jié)之外的后端加工能力，而光芯片核心的外延技術(shù)并不成熟，高端的外延片需向國際外延廠進(jìn)行采購，限制了高端光芯片的發(fā)展。
經(jīng)過多年的發(fā)展，我國光芯片企業(yè)已基本掌握2.5G和10G光芯片的核心技術(shù)，但仍有部分型號(hào)產(chǎn)品性能要求高、難度大，實(shí)現(xiàn)批量供貨的國內(nèi)廠商數(shù)量較少，產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)替代空間廣闊。
