目前，中国本土的高功率激光芯片、部分高速率激光芯片（10G、25G等）等已处于国产化加速突破阶段，而光探测芯片、25G以上高速率激光芯片刚刚起步，本土化还有较长的路要走。

厂商方面，中国本土光芯片企业主要关注工业/国防等高功率应用，这也是它们主要的营收来源，因此，在高功率激光芯片方面，本土企业具备与II-VI、Lumentum等国际大厂进行竞争的能力。但在光通信、消费类应用领域，与国际大厂差距较大，是下一步努力的重点。光通信市场空间广阔，同时，光通信、VCSEL等光芯片制造工艺与高功率激光芯片工艺复用程度较高，中国本土企业可以基于自身技术积累切入。

下面具体看一下中国本土企业在高功率激光芯片、光探测芯片、VCSEL和硅光芯片方面的发展情况。

高功率激光芯片

美国和欧洲在高功率激光芯片方面的产业化起步较早，技术上具备领先优势，传统巨头包括II-VI、Lumentum、ams Osram、IPG等。近些年，中国本土激光芯片技术不断突破，相关产业处于快速发展期，主要厂商包括长光华芯、武汉锐晶、华光光电、度亘激光、深圳瑞波等。据长光华芯招股书测算，2021年，长光华芯、武汉锐晶在国内高功率激光芯片市场中的份额分别为13.4%和7.4%。

本土企业的产品力一直在提升，以长光华芯为例，该公司成立于2012年，成立之初研发出13W以上高亮度单管芯片，2019年推出15W单管芯片，2020年推出18W、25W单管芯片，2021年实现了30W单管芯片量产，目前，其产品正在向更高功率水平持续迭代。

25G及以下光芯片方面，我国已基本实现国产化，特别是在10G芯片方面，源杰科技等本土企业已在部分细分市场取得领先份额，但技术门槛较高市场仍依赖进口，25G以上市场是国产化薄弱环节，据IDC统计，25G光芯片的国产化率约为20%，25G以上的国产化率只有约5%。近些年，中国本土企业在5G基站前传光模块用25GDFB激光芯片方面有所突破，用于数据中心的光模块企业开始使用国产的25GDFB激光芯片。

长光华芯等公司已切入锐科激光、创鑫激光等头部光纤激光器厂商供应链，推动对II-VI、Lumentum 等海外厂商进口替代的步伐。未来，随着国产更高功率产品的导入，以及新建产能的落地，有望加速国产份额提升步伐。

光探测芯片

光探测芯片广泛应用于手机、光通信、智能家电（如扫地机器人）等应用场景，随着车载激光雷达产业的快速发展，光探测芯片作为激光雷达接收端核心元器件，有望迎来新的发展机遇。

在技术方案层面，目前，APD是主流方案，First-sensor、滨松和Kyosemi是行业前三厂商，三家市占率达到45%。比APD更先进的技术方案是SPAD/SiPM，对比APD，SPAD/SiPM具有更强的探测灵敏度，同时，SiPM为阵列形式，更易于与阵列光源相匹配，且更易与CMOS工艺集成，从而降低成本。因此，SPAD/SiPM有望成为激光雷达接收端芯片的未来发展方向。不过，SPAD/SiPM技术难度大，进入门槛高，全球SiPM市场主要被安森美、滨松、博通等头部企业把持着，合计市占率达到83%。

目前，中国本土企业在光探测芯片领域的市占率较低，主要原因在于没有完整的生产加工体系。中国在光通信用APD/PIN市场已实现国产化突破，相比之下，本土企业尚未在 SPAD/SiPM市场形成量产能力。

据中国电子元件行业协会发布的《中国光电子器件产业技术发展路线图（2018-2022 年）》统计，中国SPAD等光芯片发展高度依赖生产工艺及封装测试，在SPAD领域做的较好的安森美，CIS/CCD主要玩家佳能、索尼等国际大厂，拥有大批量封装测试经验和能力，然而，中国本土相关企业生产工艺还未成熟，且缺少本地优质代工平台，在芯片流片加工方面严重依赖美国、新加坡、德国等国家的代工厂，再加上熟悉相关工艺的技术人员稀缺，造成关键技术发展缓慢、芯片研发周期较长、效率较低等局面。

不过，中国本土市场和相关企业也有自身优势，与国外大厂相比，国内光探测芯片厂商在产品的定制化上有较好的灵活性，价格也有一定的优势，未来，随着在产品、技术上不断突破，有望推进国产替代进程。

目前，中国本土企业对于光探测芯片方案的选择较为分明。以光迅科技、光森电子、三安光电为代表的公司选择传统成熟的PIN-PD、APD方案，产品多应用于光通信，而以芯视界、灵明光子、阜时科技为代表的创业型公司则更多地选择布局代表未来发展方向的SPAD/SiPM方案，而且，国产SPAD/SiPM产品已经开始应用于消费电子、激光雷达、AR/VR、医疗等领域。另外，还有中国本土企业在单项产品力上领先国际的案例，例如，灵明光子的产品在波长905nm处的单光子探测效率（PDE）达到25%，超过行业平均水平（5%~18%）。

VCSEL

随着VCSEL功率密度等关键性能持续提升，有望成为半固态/固态激光雷达发射端核心元器件。

与LED、EEL等光源相比，VCSEL激光器具有许多优势，例如量产成本低，波长稳定性高（温漂小），易于二维集成，低阈值电流，可高频调制，没有腔面阈值损伤等。Yole发布的相关报告显示，自2017年苹果在iPhoneX中引入3D传感功能以来，VCSEL在消费电子应用领域快速发展，主要应用逐渐由850nm器件的高速数据通信转向940nm器件的3D传感应用。

目前，国际大厂Lumentum、II-IV凭借技术优势主导VCSEL芯片市场，据Yole统计，Lumentum、II-IV两家公司在2021年的市场合计份额超过80%。生产模式方面，Lumentum将外延环节外包，II-VI自产外延片。

中国本土传感应用类VCSEL芯片企业主要包括长光华芯、纵慧芯光、睿熙科技、柠檬光子、博升光电、瑞识科技等，大多数是创业型公司，VCSEL芯片量产能力有限，与国际大厂之间还有明显差距。不过，凭借后发优势，这些中国本土企业正在努力赶上国际先进技术和产品发展脚步，并通过多种方式提升自身竞争力，例如，采用IDM 模式，用以打造核心竞争力。

硅光芯片

硅光芯片是基于硅晶圆开发出的光子集成芯片，在尺寸、速率、功耗等方面具有独特优势，可广泛应用于光通信、数据中心、医疗检测、自动驾驶、国防等领域，其中，光通信是硅光芯片最主要的应用市场。

硅光芯片具有高集成度、低成本等特点，在光子集成化背景下，具有广阔的发展前景。

目前，全球硅光技术及产业化领先的玩家主要包括英特尔、思科和Inphi，近些年，思科、华为、Ciena、Juniper等知名企业纷纷通过收购来布局硅光技术，Marvell、思科、诺基亚等斥资百亿美元先后收购 Inphi、Acacia、Elenion 等硅光领域的创新企业。英特尔和台积电都在大力开发硅光子制造工艺技术，已经形成较为完整的硅光芯片产业链。

算力基建海量增长下，光芯片正扬帆起航

光通信器件是光通信产业的重要组成部分，也是半导体激光器的核心元器件。其产业链大致分为衬底、光通信激光器芯片、有源器件、光模块、下游最终客户等环节。

受数通、电信、激光雷达等下游需求高增，光芯片技术持续升级快速发展。当前，新一轮以AI为代表的科技革命正席卷全球，OpenAI开发的ChatGPT使得AIGC备受关注。而在AIGC商业化应用加速落地的背景下，算力基础设施的海量增长和升级换代将成为必然趋势。

算力基础设施建设背景下，光纤接入、数据通讯等数据流量的高速增长将直接拉动光模块增量，光芯片作为光模块中最核心的器件将深度受益。与此同时，数据中心的网络架构升级导致内部光连接增加，意味着光模块需要更快的传输速率和更高的覆盖率，中高端光芯片有望快速放量。此外，激光雷达等应用的快速落地也将有力推升光芯片的需求。市场规模方面，根据数据测算，全球光芯片市场规模将从2022年的27亿美元增长至2027年的56亿美元。

目前，海外光芯片企业已经形成产业闭环和高行业壁垒，可自主完成芯片设计、晶圆外延等关键工序，可量产25G及以上速率的光芯片。中国光芯片企业已基本掌握2.5G及以下速率光芯片的核心技术。随着技术能力提升和市场认可度提高，10G及以上速率芯片国产化率有待提升，国内光芯片厂商竞争力将进一步增强。

国内首款660纳米VCSEL激光芯片研发成功

日前，国内首款波长660纳米垂直腔面发射激光器芯片(660VCSEL芯片）在万州研发成功并投入批量化生产，这款芯片广泛应用于激光指示、激光扫描、血氧传感、烟雾探测等领域。

2月2日上午，在位于万州经开区高峰园的威科赛乐微电子股份有限公司内，一颗颗比米粒还小的660VCSEL芯片正有序地从晶圆上分选贴装到蓝膜方片上，短短几分钟，一片包含数百颗芯片的蓝膜方片就完成了加工，进入发货环节。

据研发人员介绍，这款芯片主要依靠特定波长的光源来实现显示、传感、探测等功能。相比于可见光LED，可见光VCSEL激光器芯片具有光源纯度高、单色性高、方向性好、相干性好等独特优势。但如何解决设计和工艺、外延和芯片相匹配的难题，也成为了摆在研发人员面前的最大难题。

目前，这款芯片已经具备6000万颗的年产能力，而目前国内市场的年需求量超过了亿颗，这也意味着这款万州造“芯片”的前景十分广阔。

研发人员介绍，从性能方面来看，660VCSEL芯片相比目前市场主流的边发射激光器而言，更易于面内集成阵列和光学整形，在相同输出功率下对人眼敏感度能达到同类产品的4.5倍。

而在成本方面，单颗芯片市场售价仅在一元左右，成本降低了60%，封装成本也降低50%以上。

不仅如此，威科赛乐还通过积极整合上下游资源，从全产业链和应用的角度，在衬底原材料、外延生长、芯片制造以及测试封装等各个层面，开展持续的研发，力求在产品性能、成本方面实现更大突破。

“彻底打破国外垄断，确保国内安全供应链，这也是我们这款产品以及整个公司所要肩负的神圣使命。”威科赛乐微电子股份有限公司研发负责人宋世金说，在今年，企业还计划投入1.5亿元，进一步提升产能，完成后每年将有两亿颗“重庆造”的芯片走向全国。

文章来源： 九方金融研究所，长三角G60激光联盟，半导体产业纵横