【訊石觀察】回顧2024光通信，這個(gè)細(xì)分市場(chǎng)約14.8億元 直面硅光共存競(jìng)爭(zhēng)

  ICC訊 2024年，伴隨著萬級(jí)和十萬級(jí)AI算力集群的加速部署，作為AI算力互連全光底座的高速光模塊產(chǎn)業(yè)鏈繼續(xù)維持高速發(fā)展的市場(chǎng)態(tài)勢(shì)。根據(jù)ICC訊石在第一季度的市場(chǎng)了解，北美互聯(lián)網(wǎng)科技的主導(dǎo)者Google、Microsoft、Meta、亞馬遜、英偉達(dá)等公司在今年引領(lǐng)了千萬只量級(jí)的800G光模塊需求量，而國內(nèi)則以ByteDance為代表釋放了百萬只量級(jí)800G需求量，400G市場(chǎng)更在華為、阿里云、騰訊云、百度云等公司的推動(dòng)下保持旺盛需求。2024年新易盛、光迅、立訊、華工正源、聯(lián)特、海光芯創(chuàng)、芯速聯(lián)等眾多光模塊供應(yīng)商的業(yè)績(jī)?cè)鲩L(zhǎng)和產(chǎn)能擴(kuò)張，鴻海FIT收購華云光電加碼光模塊垂直整合以及騰景、驛路通、鈞恒等多個(gè)光引擎項(xiàng)目融資，都反映了這輪光模塊市場(chǎng)強(qiáng)勁發(fā)展的趨勢(shì)。

  即受益于EML市場(chǎng)增長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng) 更是光模塊的關(guān)鍵組成

  光模塊市場(chǎng)的火熱毫無疑問帶動(dòng)了產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。光模塊由多種元器件組裝而成，例如激光器、探測(cè)器、DSP、TIA/Driver、Mux/Demux、各類光學(xué)元器件和光學(xué)組件。其中，TEC（熱電制冷器）是光模塊主動(dòng)溫度控制以克服激光器波長(zhǎng)偏移問題（溫漂）的關(guān)鍵元器件。由于溫度變化會(huì)引起激光器的波長(zhǎng)漂移，造成信號(hào)失真、光功率下降、噪聲增加、器件壽命縮短等一系列問題，嚴(yán)重時(shí)激光器可能會(huì)因溫度過高而失效。盡管光模塊廠商不喜歡TEC（因?yàn)闀?huì)在模塊整體功耗中帶來額外的能耗），但激光器傳輸性能和熱管理必須考慮波長(zhǎng)控制和充足余量，TEC在相應(yīng)傳輸場(chǎng)景光模塊中是不可或缺的關(guān)鍵元器件，也是未來技術(shù)創(chuàng)新的可能手段。

  根據(jù)ICC訊石與產(chǎn)業(yè)人士溝通了解，光通信TEC市場(chǎng)伴隨著400G/800G高速光模塊出貨量高漲而在最近三年中屢創(chuàng)新高。中國光通信市場(chǎng)光模塊TEC組件銷售額在最近三年以6.59％復(fù)合年增長(zhǎng)率（CAGR）達(dá)到2024年14.8億元人民幣，市場(chǎng)主要廠商包括RMT 、FerroTec、Phononic等國外公司，富信、北冰洋等國內(nèi)廠商開始向重要光通信設(shè)備和光模塊客戶導(dǎo)入產(chǎn)品。其他廠商，例如小松主要供應(yīng)日本市場(chǎng)，而Malow主要供應(yīng)其母公司Coherent高意，部分產(chǎn)品向中國發(fā)貨。

  光模塊的核心元器件 — 激光器芯片分為VCSEL、DML、EML、CW DFB等多種類型。EML（外調(diào)制半導(dǎo)體激光器）因其更高的帶寬性能、更好的色散特性、優(yōu)異的信號(hào)質(zhì)量，成為中距離、長(zhǎng)距離的光信號(hào)傳輸首選。EML激光器和TEC是高度相關(guān)的兩種產(chǎn)品，一顆采用CoC工藝的EML激光器通常搭載于TEC組件之上并封裝進(jìn)光模塊。ICC訊石認(rèn)為，光模塊TEC市場(chǎng)是依托于光通信EML需求的伴生關(guān)系。光模塊TEC市場(chǎng)增長(zhǎng)原因，首先自200G速率節(jié)點(diǎn)之后，尤其是EML激光器（帶Cooler）被廣泛應(yīng)用于400G/800G光模塊500m至10km傳輸場(chǎng)景，該場(chǎng)景在100G時(shí)代之前普遍使用DML（直接調(diào)制激光器），DML帶或不帶Cooler制冷功能（即TEC組件）則由光模塊廠商TOSA差異化設(shè)計(jì)而定。其次，100G/200G時(shí)代2km CWDM4和400G/800G時(shí)代500m DR4/DR8先后成為光模塊市場(chǎng)需求量最大的產(chǎn)品類型，為TEC應(yīng)用進(jìn)一步拓展了市場(chǎng)。第三，在2023年AI算力爆發(fā)以來所出現(xiàn)的800G需求中，有相當(dāng)部分是采用2*400G方式（用環(huán)形器實(shí)現(xiàn)），基于單通道100G的八通道800G光模塊產(chǎn)生更多TEC需求，這對(duì)于TEC供應(yīng)商來說更為有利。

200G+速率以上，EML開始進(jìn)入中距離傳輸場(chǎng)景

  EML與硅光的競(jìng)爭(zhēng) 大蛋糕下的市場(chǎng)共存

  隨著光通信受益于云計(jì)算、AI算力的推動(dòng)，行業(yè)進(jìn)入了400G/800G速率節(jié)點(diǎn)，據(jù)ICC訊石了解，與100G時(shí)代出貨量占比最大的100G CWDM4光模塊相比，最近2年的400G/800G單模主流型號(hào)為400G DR4/800G DR8（包括2*400G DR4），還包括100m以內(nèi)SR、VR多模類型（VCSEL在800G普遍僅能傳輸50米），多模800G需求量應(yīng)該最大。在單模方面，意味著500m傳輸距離成為互聯(lián)網(wǎng)和AI數(shù)據(jù)中心的主流場(chǎng)景之一，使得500m以下距離成為當(dāng)下各家光模塊廠商的“兵家必爭(zhēng)之地”，市面上頻頻出現(xiàn)基于EML帶Cooler的DR模塊產(chǎn)品，而基于硅光400G/800G DR光模塊也在眾多大廠推動(dòng)下進(jìn)入量產(chǎn)，推動(dòng)了硅光芯片市場(chǎng)占比上升。LightCounting曾分析2023年硅光芯片的市場(chǎng)占34%，而2024年EML方案與采用大功率CW DFB光源硅光方案進(jìn)入“真槍實(shí)彈”的競(jìng)爭(zhēng)局面。

  毫無疑問，EML主流供應(yīng)商在2024年獲得了龐大的訂單，Lumentum已表示Q424財(cái)季（2024年4-6月）數(shù)通激光器100G EML出貨量創(chuàng)新高，而Q125財(cái)季（2024年7-9月）再創(chuàng)記錄的數(shù)通激光器訂單中還包括大量200G EML芯片訂單。另一家主要供應(yīng)商三菱電機(jī)在數(shù)據(jù)中心光傳輸芯片領(lǐng)域占有近50%市場(chǎng)份額，其200G PIN-PD芯片已在10月出貨并于25年1月大規(guī)模量產(chǎn)。對(duì)于市場(chǎng)客戶拿不到EML芯片物料的情況，三菱電機(jī)已經(jīng)布局EML擴(kuò)產(chǎn)，2025年伴隨著產(chǎn)能提升將有效緩解市場(chǎng)供應(yīng)緊張局面。

  有EML廠商向訊石表示，正是光模塊市場(chǎng)蛋糕整體擴(kuò)大才使得EML和硅光有了共存的市場(chǎng)空間，特別是2024年硅光方案市場(chǎng)份額的增長(zhǎng)，除了帶寬性能和可靠性達(dá)到了客戶標(biāo)準(zhǔn)，更重要的是EML高度缺貨且較大缺口給了硅光崛起的時(shí)間窗口。但是，相比磷化銦EML/DFB等激光器IDM模式，硅光芯片需要充分發(fā)揮模塊性能功耗-硅光芯片設(shè)計(jì)-晶圓流片測(cè)試之間的協(xié)作效率，當(dāng)前硅光產(chǎn)業(yè)鏈仍有多重阻礙良率和成本的影響因素。伴隨著2025年EML產(chǎn)能供應(yīng)上升，EML在帶寬極限、IDM垂直模式等方面的優(yōu)勢(shì)，面對(duì)400G/800G光模塊需求持續(xù)上升以及1.6T光模塊小批量商用，EML廠商樂觀預(yù)估磷化銦EML/DFB將在光子芯片（PIC）市場(chǎng)中繼續(xù)保持主導(dǎo)地位。

搭載TEC模組的TO組件（來源：FerroTec）

  總體而言，在光通信市場(chǎng)中作為與EML高度配套的關(guān)鍵元器件，TEC將繼續(xù)受益于EML應(yīng)用范圍擴(kuò)大和高速光模塊整體市場(chǎng)發(fā)展。除了數(shù)據(jù)通信市場(chǎng)，電信市場(chǎng)也有逐步回溫的跡象，據(jù)ICC訊石了解，2024年我國PON光接入市場(chǎng)在超過2000萬套FTTR增量的推動(dòng)下產(chǎn)生超過2億只BOSA器件的需求。PON應(yīng)用1577nm TOSA使用TEC控制波長(zhǎng)偏移。TEC還是探測(cè)器性能優(yōu)化的重要工具。例如，紅外探測(cè)器對(duì)溫度變化十分敏感，環(huán)境熱噪聲會(huì)影響信號(hào)質(zhì)量。TEC能通過維持穩(wěn)定的低溫工作環(huán)境，降低噪聲水平，大幅提升探測(cè)靈敏度。光學(xué)探測(cè)器和高能物理和輻射探測(cè)也同樣受益于TEC的溫控功能。

  訊石相信，未來光通信主賽道市場(chǎng)蛋糕不斷擴(kuò)大，將給EML與硅光提供充分的共存發(fā)展空間。200G EML產(chǎn)品已經(jīng)上市，未來單通道400G已在路上，盡管硅光公認(rèn)不用TEC，但沒有人可以精準(zhǔn)判斷未來光電技術(shù)和市場(chǎng)趨勢(shì)，誰說硅光就一定不需要TEC？或是光通信技術(shù)創(chuàng)新，或是國產(chǎn)新力量崛起，TEC仍有廣闊的未來。

  說明：文章中訊石數(shù)據(jù)和部分觀點(diǎn)來源于ICC訊石與產(chǎn)業(yè)人士交流了解，由“訊石觀察“深度內(nèi)容欄目發(fā)表

  參考資料

  https://mp.weixin.qq.com/s/TLP68f2g0dprS9kRIzBJRg

  https://mp.weixin.qq.com/s/D3NclE5_f9zzlqrSz7jHZw

  http://m.odinmetals.com/site/cn/News/2024/11/08/20241108031327063613.htm

  http://m.odinmetals.com/site/cn/News/2024/03/22/20240322063236663822.htm

  https://mp.weixin.qq.com/s/_3ZqbXQqbRFLi6d0-u_QoQ