中国的光芯片产业是如何完成追赶的？

现代生活离不开信息的传递，我们能够自由自在地上网和刷手机的背后是信息传输系统。

光纤是传输数据的最佳介质，是现代通信网络的核心。

随着时代的发展，网络传输的速度从KB升级到MB再到GB，数据传输速度的不断上升得益于光传输技术的进步。

图1：现代通信网络

光纤只能传递光信号，那么光信号是如何转化为我们电脑和手机中看到视频和声音呢？

这就需要光芯片，将光信号和电信号进行相互转化。

光芯片是构成现代信息通信技术的核心之一。

一、光通信产业简介

图2：光通信原理

光通信是以光信号为信息载体，以光纤作为传输介质进行信息传输的通信方式。

光通信系统传输信号过程中，发射端通过光芯片将电信号转换为光信号，经过光纤传输至接收端，接收端再通过光芯片将光信号转换为电信号。

光芯片是实现光电信号转换的基础元件，其性能直接决定了光通信系统的传输效率。

在光纤接入、4G/5G移动通信和数据中心等网络系统里，光芯片都是决定信息传输速度和网络可靠性的关键。

图3：光芯片分类

按照是否存在光电能量转化，光芯片分为有源器件芯片和无源器件芯片。

无源光芯片不涉及光电能量转化，主要功能是实现光信号的分路与合路（PLC芯片）和对光纤中不同波长光信号的处理（AWG芯片）。

有源光芯片按应用情况分为激光器光芯片和探测器光芯片：

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。

图4：光模块和光通信器件

受制于电通信电子器件的带宽限制、损耗较大、功耗较高等，光纤网络早已替代铜线网络成为信息传输的主体。

全球运营商骨干网和城域网已实现光纤化，部分地区接入网已逐渐向全网光纤化演进。

无源光技术（PON）是实现通信光纤化的核心技术，用于数据下穿和上传之间的光分配网络全部采用无源设备的光接入网络。

无源光网络技术传输容量大，相对成本低，维护简单，有很好的可靠性、稳定性、保密性，是当前光纤接入中非常经济有效的方式，成为光纤接入技术主流。

图5：中国移动互联网接入流量

光纤通信网络是2000年后特别是2010年后才逐步发展起来的。

2000~2010年全球互联网还是PC互联网，对数据的传输需求量还不大。

2010年后移动互联网逐步成熟，对数据传输的需求上升了几个量级。

2013年中国发放移动通信4G牌照，当年移动互联网接入流量只有12.7亿GB。

2019年中国发放移动通信5G牌照，当年移动互联网接入流量只有1120亿GB。

2024年中国移动互联网接入流量进一步增长到3376亿GB，户均移动互联网接入流量达到18.2GB/月。

图6：光芯片技术迭代路径

光电子元器件技术发展推动光通信系统向高速率、长距离、大容量和低成本方向演变。

在光电子元器件技术的支持下，光通信的传输速率从40Gbit/s、100Gbit/s 向 400Gbit/s 飞跃，甚至已达到了1Tbit/s

光芯片的功能是不变的，技术迭代路径的核心是传输速率。

按传输速率分，光芯片可分为2.5G、10G、25G、50G、100G等主流速率的芯片。

光芯片的速率越高，对应芯片的研发、量产难度越大。

2010年前，全球主要的光芯片是2.5G和10G的光芯片。

移动网络普及和人工智能技术（AI）对数据传输的需求急剧上升，光芯片的迭代速度加快，100G和200G的光芯片被开发出来。

二、中国和外国光芯片产业发展对比

图7：中国和外国企业光芯片开发进度对比

西方发达国家在光通信产业的发展上领先中国，发达国家企业开发光芯片的时间远早于中国企业。

2010年前发达国家企业已经量产了2.5G和10G的光芯片，2012年推出了25G光芯片，2015年开发了50G光芯片。

2018年后，西方国家有多家企业成功开发了100G光芯片，2022年后成功开发出200G的光芯片。

图8：源杰科技发展历程

2000年前中国光通信产业的发展虽然落后，但是中国企业的追赶速度很快。

中国的光芯片企业很多都是2010年以后才成立的，以源杰科技为例：

公司2013年成立，2014年推出了2.5G光芯片，2016年推出了10G光芯片。

此后在2019年和2021年，公司又分别成功研制了25G和50G光芯片。

图9：源杰科技光芯片

源杰科技在国产高端光芯片的产业化进程上处于前列：

2025年100G光芯片达到客户导入阶段，200G产品也已完成开发。

中国光芯片企业已基本掌握中低速率光芯片的核心技术，高端光芯片也不断取得突破。

图10：2021年2.5G和10G光芯片市场份额

2020年后，中国在光芯片领域已经逐步追赶上西方国家，并且占领了一定的市场份额。

2.5G光芯片：本土企业占据主要市场份额且主导全球市场，国外光芯片厂商由于成本竞争等因素已基本退出相关市场。

10G光芯片：国内企业基本掌握核心技术，国产光芯片市场份额在一半左右而且仍在继续增长。

25G及以上光芯片：中国企业高速率光芯片的全球市场份额较低，国产化替代仍存在较大成长空间。

图11：中国企业光芯片市场占有率变化

根据源杰科技招股书援引的ICC 统计，2021年全球光芯片市场：

在2.5G及以下、10G光芯片市场中，国产光芯片的全球市场份额分别超过 90%、50%；

25G 光芯片市场中，国产25G光芯片在全球市场的市占率约 20%；

50G 及以上市场中，中国企业的产品尚处于客户导入阶段，全球市场的市占率不到5%。

整体来看，本土厂商在中低端市场已具备技术实力和批量出货能力，高端光芯片还处于追赶阶段。

图12：中国和外国光芯片技术水平对比

中国光芯片企业在技术上不断取得发展，与发达国家企业的技术差距在不断缩小。

华为海思、光迅科技等企业已经成功研制出了100G和200G的光芯片，在高端芯片布局上已经追赶上了西方国家企业。

仕佳光子、源杰科技等企业的100G光芯片也已研制成功，进入到客户验证和导入阶段。

此外源杰科技200G光芯片也正在研制，预计将很快会推向市场。

中国在光芯片技术上的追赶是整体性的，不是少数一两家企业具备技术能力，而是市场中的大多数企业都具备了开发高端产品的能力。

图13：光模块迭代周期

光芯片的下游是光模块，光模块技术性能的底层是光芯片。

光模块技术在过去迭代周期相对较慢，在传统的电信市场通常是十年迭代一个周期。

根据光纤在线的数据：

2012 年全球数据通信行业基于10G光芯片实现了40G（10G*4）的传输速率；

2016 年，100G（25G*4）的产品开始进入市场；

2021 年，400G光模块开始出现，但直到 2023 年才真正实现大规模商用。

人工智能数据中心的发展显著加快了光模块的发展速度，技术迭代周期从时间缩短为三年。

2023 年AI技术兴起，AI 对计算能力的需求远超传统的通用计算，导致对光通信产品的需求激增。

2024和2025年，800G和1.6T光模块开始大规模商用。

图14：2016年全球前十大光模块企业

中国企业在光芯片领域的突破有力支持了光模块企业的发展。

近年来，我国光模块厂商在技术、成本、市场、运营等方面的优势逐渐凸显，占全球光模块市场的份额逐步提升。

根据LightCounting 数据：

2015 年前，全球前十大光模块厂商仅光迅科技一家中国企业。

2016年全球十大光模块供应商中国厂商数量增加至4家。

到2018 年，大部分日本和美国厂商退出了这一市场。

图15：2023年全球前十大光模块企业

2021-2022 年，中际旭创与Coherent（Finisar）并列第一。

2023 年，中际旭创首次不与其他厂商并列，独占第一。

2023 年前十名中共有 7家中国厂商入围，分别为中际旭创（排名第 1）、华为（排名第 3）、光迅科技（排名第 5）、海信宽带（排名第 6）、新易盛（排名第 7）、华工正源（排名第 8）、索尔思光电（排名第 9）。

从2010年至今，中国企业基本在十几年内就完成了在光芯片领域的技术追赶。

中国企业基本占据25G以下的低端光芯片的主要市场份额，在100G和200G等高端产品上也不短取得突破。

中国企业在光芯片上的技术突破有力支持了光模块产业的发展，2024年中国成为全球最大的光模块生产国。

三、中国光通信产业发展的意义

图16：中国光纤接入户数

中国基本掌握了光通信产业的全部技术：光纤、光芯片和光模块、光传送网等全部都能自主生产。

掌握技术最大的意义就是有能力自主发展，而不会受制于人。

2019年中国光纤接入户数达到4.33亿户，占固定宽带接入用户的比例达到91.3%，这意味着中国基本完成了光纤入户的普及。

光通信作为一种高速、大带宽的传输技术，能够满足5G 网络对高速率、低延时传输的需求，能够支持大规模的数据传输和实时应用。

中国在5G发展上领先全球，光通信技术的发展也发挥了重要作用。

2024 年5 月，中国移动自主研发的全球首条400G 全光省际（北京—内蒙古）光传输骨干网正式商用，标志着 400G光传送网商用正式开启。

随着京津冀、长三角、粤港澳大湾区等八大“东数西算”国家枢纽集群的 400G 高速互联逐步建设，我国在数据传输领域的基础设施建设水平将达到全球领先。

图17：全球主要国家光纤入户渗透率

中国光纤入户渗透率在2018年就已超过90%，是全球主要经济体中最高的。

作为对比，日本和韩国光纤入户的渗透率在2018年低于80%，而美国、法国和德国的渗透率更是低于20%。

事实上，OECD国家整体光纤入户的渗透率低于30%，在光纤的普及上远远落后于中国。

为什么中国在光纤的普及上能够领先所有国家，根源就在于中国掌握了技术，因此能够以较低的成本完成技术的普及。

数据传输和电力、公路一样也属于基础设施，是信息时代的基础设施。

中国在信息时代基础设施的建设上已经领先所有发达国家。

图18：比亚迪汽车

中国企业把高科技产品做成白菜价到底好不好？

好还是不好，关键看对象。

对中国的消费者（以及全世界的消费者）好不好？

对中国资本和外国资本好不好？

对中国消费者而言，高科技产品变便宜，大家都消费的起，是大好事！

在80年代，中国普通老百姓装个固定电话又贵又慢，原因是程控交换机靠进口，太贵了。

现在移动电话都普及了，打电话上网都很便宜，技术普及对中国消费者是好事。

早在十年前，中国普通消费者购买汽车还比较贵，同样的车型比欧美消费者要贵得多。

国产汽车工业还没发展起来，国产汽车的性能不如外国企业，外资车企就敢肆无忌惮的在中国市场卖高价。

现在中国国内市场汽车售价是全球最低的，而且车型最多，性能最好。

为什么？因为中国汽车企业发展起来了，售价便宜了。

对中国资本而言，高科技产品卖出白菜价确实不好。

中国的企业好不容易完成技术突破可以生产高科技产品了，可是卖不上价，只能羡慕曾经的国外企业的好日子。

但很以前相比还是好很多，不用担心被卡脖子，不用一直做最低端的产品，不用处在产业链的最底端。

企业生存环境的变化还是看得见的。

对外国资本而言，这种情况是最坏的。

原本外国企业垄断了高科技产业，他们可以舒舒服服躺着吃肉，对全球征收高科技税。

中国企业的技术突破打破了他们的美梦，他们的业务被一点一点蚕食，收入和利润在不断减少。

如果中国企业在技术上赶上他们，那么这些外国就彻底没有生存空间了！

光伏产业曾经是外国企业领先的，现在中国企业占据了80-90%的市场份额。

汽车产业正在发生翻天覆地的变化，不论是日本汽车工业还是德国汽车工业，销量和利润都持续萎缩。

所以外国资本对中国高科技产业的突破是最担心的。

中国高科技前沿产业的发展前景是光明的。

中国的工业化过程就是这样在一项又一项的细分产业里完成追赶。

欢迎大家关注我的公众号：郭满天，帮我多多点赞和转发，谢谢！