光模塊需求看漲,光子學革命材料有望借勢破局
AI浪潮下,算力需求呈爆發增長之勢,光模塊大有可為顯著受益。
同時,AI算力需求的提升也驅動著光模塊向高速率演進,光模塊需要800G以上甚至到1.6T的傳輸速率上,薄膜鈮酸鋰方案作為重要技術路徑之一被高度關注,將成為高速光模塊的重要發展方向,有望借勢破局。
引發光子學革命的材料
鈮酸鋰被視為引發光子學革命的材料,哈佛大學下轄學院在2017年發表的“Now entering, Lithium Niobate Valley“中對鈮酸鋰進行了盛贊,稱鈮酸鋰對于光學的意義相當于硅對于電子學的意義。
自1928年以來,科學家們對鈮酸鋰的探索與研究已經近百年,國內最早于1970年開始對鈮酸鋰晶體生長、缺陷、性能及其應用的研究,至今已取得一系列成果,南京大學、南開大學等是代表性院校,較早取得創新性突破。
隨著技術的發展與實際需求,鈮酸鋰走向薄膜化。哈佛大學Marko Lon?ar教授在一次采訪中曾表示“10年內,薄膜鈮酸鋰將在所有高性能光電子應用中取代硅基光子,特別是在數據通信中”,薄膜鈮酸鋰的市場與應用前景被廣泛看好,是不少國家或地區關注的一大焦點。
國外方面,以歐洲為例,歐洲2022年啟動鈮酸鋰光子學計劃,獲得歐盟資助的ELENA項目計劃打造首個絕緣體上薄膜鈮酸鋰(LNOI)的全歐洲供應鏈光子集成電路(PIC)平臺。
國內方面,2021年,國家重點研發計劃啟動實施“信息光子技術”重點專項,提出薄膜鈮酸鋰光子集成關鍵工藝及集成技術開發。針對當前欠缺薄膜鈮酸鋰光電子芯片加工工藝平臺的問題,建設開放共享的薄膜鈮酸鋰光電子加工工藝平臺。
全球鈮酸鋰晶體市場規模超十億元
國內鈮酸鋰產業鏈趨于完善
鈮酸鋰產業鏈上游材料主要包括鈮酸鋰晶體及薄膜,上游設備主要包括電子束直寫、DUV光刻機等;產業鏈中游 主要是鈮酸鋰調制器芯片及器件等,包括體材料鈮酸鋰調制器和薄膜鈮酸鋰調制器;產業鏈下游主要應用于光通 信、光纖陀螺、超快激光器、有線電視(CATV)等眾多領域。
全球鈮酸鋰晶體市場穩步增長,2022年市場規模達11.3億元。伴隨下游行業快速發展,鈮酸鋰晶體市場空間不斷 擴大。根據新思界產業研究中心的《2023-2028年中國鈮酸鋰晶體行業市場深度調研及發展前景預測報告》, 2022年全球鈮酸鋰晶體市場規模達11.3億元,同比增長3.1%。
光學級是鈮酸鋰晶體的主要類型,2016年占比約60%。根據QYReseach公眾號數據,2016年全球鈮酸鋰晶體市 場營收為1.24億美元(約8億元),預計2022年達到1.46億美元(約10億元),CAGR為2.26%。其中,光學級 是鈮酸鋰晶體的主要類型,2016年全球光學級鈮酸鋰晶體銷售收入約0.75億美元,約占全球銷售收入的60%。此 外, 2016年,日本擁有全球最大的鈮酸鋰晶體出口量和制造商,而歐洲是鈮酸鋰晶體的第二大銷量市場。
目前,薄膜鈮酸鋰材料的主要參與者包括濟南晶正、上海新硅聚合、廈門博威、Partow Technologies、 SRICO 、NGK Insulators等。其中,濟南晶正在全球率先實現了鈮酸鋰單晶薄膜材料的商業化生產,可以提供 3/4/6英寸,厚度為300-900nm的薄膜鈮酸鋰晶圓;上海新硅聚合可以提供4英寸,厚度為300-600nm的薄膜鈮酸 鋰晶圓;廈門博威可以提供4英寸,厚度為300-500nm的薄膜鈮酸鋰晶圓;美國Partow Technologies可以提供 3/4/6英寸,厚度為300-1200nm的薄膜鈮酸鋰晶圓;美國SRICO可以提供3英寸,厚度為1000nm的薄膜鈮酸鋰晶 圓;日本NGK Insulators可以提供厚度為500nm的薄膜鈮酸鋰晶圓。
長期薄膜鈮酸鋰調制器市場空間或超百億
2024年全球調制器芯片及器件市場規模將達226億美元。根據光庫科2021年報援引WinterGreen Research的數據 ,預測2024年全球調制器芯片及器件市場(包含通信、傳感及其他)將增長至226億美元。
我們認為,隨相干光通信快速滲透,疊加光纖陀螺、超快激光器等非通信市場的需求后,長期全球薄膜鈮酸鋰調 制器市場規模有望超百億。1)光通信領域,根據我們測算,長期全球薄膜鈮酸鋰調制器市場規模約59-88億元; 2)光纖陀螺領域,根據我們測算,2024年中國鈮酸鋰調制器市場規模約50-67億元;3)超快激光器領域,根據 我們測算,2024年全球鈮酸鋰調制器市場規模約3.21億美元(約22億元)。
