本文首发于“君实财经”微信公众号，发布时间：2023-09-07
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Finisar专家纪要20230905
[专家发言]
1.硅光技术简介：硅光旨在利用CMOS工艺线，基于硅基集成的方式生产集成多个光电器件的硅芯片，进而简化封装、降低成本。硅光在高速、高集成、低功耗三方面具有理论上的巨大优势，然后当前也存在一些技术缺陷，有赖于技术的进一步突破。
2.硅光的发展历程？硅光在过去处在学术界的研究阶段，从70-80年代提出硅光概念，到现在有40-50年的停留在学术界的研究阶段，一直没有真正的产业化。英特尔在硅光技术有超过20年的布局，从2000年开始就在硅光领域开始做一些研发工作，2016年英特尔把自己所有有关硅光的研发成果集成在落地的100G的光模块产品中，实现了硅光技术在工业界的100G光模块产品，这是硅光产业的重大突破，从学术界转到了产业界。
3.硅光的应用场景？不仅用于光模块，也可以用在传感、消费电子，甚至光计算领域，未来5-7年内主力市场还是通讯市场。在光模块领域，硅光目前以短距为主，进一步拓展到CPO封装、相干硅光，中长距光模块市场或较难取代。
硅光在传感的应用：有2个，消费电子和激光雷达。
1）消费电子：将来可穿戴设备中需要集成血糖检测功能，消费电子要求要低功耗、小尺寸，将来要做无损的血糖监测，无损的探测都是基于光的方式。比如苹果和洛克利合作的硅光的血糖检测，就是基于硅光芯片上的光源发射短波长的光，照射血管物质，同时用光谱接收仪接收光源，通过发射光和接收光的对比，根据光谱推测血糖浓度变化。这个市场苹果预言了7、8年了，今年年初有消息称苹果有突破性进展，可能会在下一代iwatch里集成硅光的血糖检测功能。
2）激光雷达：像EVA这样一些海外代表性的公司，已经有这种开发了两代的一些硅光的激光雷达产品，也是基于硅光芯片，它的特点就是做到全固态、低成本。
4.光模块领域，硅光相较传统方案的优势？100G硅光方案较成功，200、400、800G市占率低，1.6T硅光方案的占比将大幅提升。
因为1.6T这么高的速度下，传统方案的功耗、尺寸、成本非常难平衡。而硅光根本不惧这种高速率、多通道，因为硅光可以通过在硅上去大规模集成的方式，让成本不会随着通道数的增加、传输速率的增加，而呈现同样的程度的增加。
1）硅光方案：通道数越多，不仅仅是光源的增多，包括探测器、调制器、隔离器，波分复用器等全部都得增多，而对于硅光来说，通道数量的增多，器件的增多，对它来说影响可控。因为它基于硅光上去流片，器件数变多了，无非就是集成度变大，它总体的加工流程是一样的，成本不会等比例提升。硅光基于半导体的工艺，它的精度决定了它可以满足高精度稳定的良率要求。
2）传统方案：传统方案随着器件越来越多，它组装就越来越复杂，用料的成本也越来越高，整个系统的良率水平，因为需要耦合，要对准，通道数越多，良率会指数级的下降。
同时，硅光领域大家也有不同的光源的方案，有一种方案叫CW连续激光器，就用一个激光光源，有个大功率连续激光光源去耦合到硅光芯片里面，经过分路去支持多通道。将来的硅光光模块有一种技术路线，还可以节省光源芯片。就不是说有16路通道就一定要16个光源，可能两个光源就可以实现16个通道的驱动，所以在BOM成本上，硅光将来也是有比较大的优势的，它节省的不仅仅是硅光芯片上的一些无源器件，它甚至可以节省光源的成本。
所以硅光方案可以在性能不断提升的情况下，成本不会有太大的增长，这就是大家看好硅光这个产业背后的逻辑，就是它可以参照摩尔定律的发展轨迹，将来可以实现更高速率，但是成本又可控。
5.为什么硅光技术之前没有产业化？因为相关的原理和工艺非常新，产业化需要考虑成本、效率、可靠性等，硅光技术在这些方面还没有达到产业化要求，所以硅光技术之前没有产业化。
过去制约硅光方案发展的4点重要因素。
1）硅本身不发光，仍需要使用三五族半导体作为光源。因为硅是半导体材料，不能直接发光。英特尔研究多年，基于双光子效应等想在硅上直接发光，但发光效率极低，无法达到产业界的需求。所以光源还是需要基于砷化镓、磷化铟等三五族材料来做。
2）硅芯片耦合工艺难度大，良率是瓶颈（传统方案可以做到95%甚至更高）。硅需要使用三五族半导体作为光源，这样就必须得考虑光源和硅如何集成的问题，所以自然涉及到硅光芯片和光源的耦合。耦合指发光的光源以什么样的对准方式进入到硅光芯片里。过去耦合在设备端，包括在工艺端都有很大的瓶颈。
3）硅损耗大，400G时代PAM4调制额外需要5dB光功率裕量，尤为凸显。过去的200G、400G相比100G，增加了PAM4的调制，PAM4指的是用4个电平脉冲去替代过去的两个电平的脉冲，这样可以实现传输速率的加倍，但是它需要光源有更大的光功率和更高的信噪比。而这对硅光来说是非常有挑战的，因为硅光本身不发光，而且耦合难度也很大，耦合效率比较低，所以硅光光模块的光功率自然是比传统光模块要弱的。
4）用硅光做合分波器件还存在温漂问题。过去的云计算领域中，设备和设备互联的距离普遍较远，70%的光模块都是基于波分复用的方式来做数据传输，而硅光的波分复用的器件会存在很大的温漂，因为硅材料本身对温度相对比较敏感。
6.为什么现在硅光技术进入了产业化拐点？随着AI产业的发展，随着上游的设备工艺的一些发展，硅光光模块的一些应用场景，包括技术的成熟度是极大程度的提升了，这就会带来硅光光模块在接下来会加速抢占市场份额。
1）上游材料、设备、工艺到达突破瓶颈的临界点。设备端的一些瓶颈解决之后，对硅光的产业化，包括低成本、高良率的生产是有很大助力的。
2）AI时代光模块传输距离变短，波分复用器件需求下降。目前AI的算力更加集中，对光模块或者数据传输的距离要求更加短一些，更短的距离实际上就不需要用波分复用的结构，因为波分复用的好处就是省光纤，比较适合长距离的传输。这样的话对硅光来说刚好也是扬长避短。过去硅光比较难做波分复用的一些器件，现在这些器件基本上需求不大，特别适合AI。
7.硅光市场空间？硅光市场规模仍有分歧，乐观预计目前有20亿美金，客观预计目前有5-10亿美金。2025年后规模20-50亿美金。量：目前有400多万只发货，传统光模块有2000-3000万只发货，接下来硅光光模块有很大增长空间。
8.硅光的市场份额？硅光光模块在100G时代较为成功（因为100G基于0101的调制，通道数较少），但是随着光模块从100G到200G、400G、800G不断升级，硅光方案在200G之后占比均较少。硅光方案在200/400/800G时代，市场份额低于10%。
但是未来，按照lightcounting的预测，目前硅光在整个市场不到20%的份额，在2027年左右就会有40%以上的份额。这个只是份额翻倍，但其实四年后整个市场规模也至少会翻个两三倍，所以两三倍的市场总量的增长再乘以份额的一个两三倍的一个增长，实际上这个四年之后硅光产业有可能就会有4到8倍的高速增长。对硅光这个产业来说确实进入到高速发展的爆发期的前期了。
9.硅光行业的竞争格局？海外厂商主导，英特尔占53%，Cisco占28%，Inphi占11%，Sicoya占2%，Acacia占1%，其他占4%。国内是Sicoya，在张家港这边也有建光引擎，包括硅光流片的一些厂房，它背后的话有华为等公司的一些投资，所以它是作为国内硅光技术的代表方，将来也是有比较好的发展的。但目前来看的话，整个硅光还是以海外厂商主导。
10.产业界对硅光技术的认可度？Luxtera和Acacia已经被Cisco收购了，而且这两家其实营收规模并不大，但是是高价被Cisco收购的。Acacia整个营收规模就不到1亿美金，但是它被Cisco两次加价，一开始20多亿美金，后来是40多亿美金收购的，足以看出像Cisco等大厂对硅光技术未来前景的乐观程度。在光模块行业，即使是Coherent做到跟中际旭创同样的营收规模，市场估值也只有40-50亿美金，所以Acacia代表的硅光的技术潜力得到了产业界的充分认可。
11.各公司的布局？
国外：以半导体大厂，或者说像交换机通讯大厂来主导。
1）英特尔：硅光领域领头羊，英特尔在硅光领域有较大市场份额，100G硅光光模块的市占率达50%，100GPSM4发货量超过400万只。
包括Meta、微软、AWS他们的数据中心里面，过去都有采购100G硅光光模块，但是它在整个100G的采购量里面也只有20%不到的份额，就是对于这些大客户来说，目前始终还是把硅光作为一个补充，而不是一个主力采购。背后的原因是100G光模块生产成本高。英特尔虽然它在芯片这一块有一定的优势，但是它毕竟不是专门的光模块厂商，它之所以做光模块是因为可以最早落地它的硅光芯片的一些技术。但是做光模块本身并不是英特尔的擅长，英特尔以前都是通过一些光电代工厂去代工的，所以成本比较高。
近期合作，近期英特尔跟捷普这边签的合作方案，接下来凭借着捷普的大规模的量产能力和低成本生产能力，英特尔的硅光光模块成本有望大幅度下降，可能会在市场方面有一些突破，值得期待。
最新的400G方面，英特尔在微软这边已经突破了，但是份额不高，因为传统的400G从2020年就开始发货，经过三四年的迭代，性价比已经非常高了，硅光在性价比这一块目前还没有体现出来。对于微软这样一些厂商也只是做补充采购。
2）Inphi：主要做硅光的长距应用，做一些相干光模块，也是在微软这边有一定的出货。
3）博通：博通在硅光方面砸下重金，重点应对于将来的CPO和光电共封装。因为博通基本上产业链上下游它都做，包括上游的交换机芯片、DSP芯片、激光器芯片、EML都做，所以它是整个光通讯领域中产品组合最全面的厂商。
目前它也是重点下注在CPO领域，CPO落地的产品其实就是交换机。去年25.6TB/s的交换机已经发布，腾讯现在正在导入。今年的3月份OFC会议上，博通已经发布了51.2TB/s的CPO交换机，明年会正式的对市场推出。这种CPO封装的产品基本上都是基于硅光子、硅光引擎的技术，这里面核心的硅光芯片是博通自己开发的，所以对于下一代的产品，博通是比较领先的。应该说它是行业里面最早会上市CPO的交换机。
4）英伟达：它做光通讯的话是以Mellanox为主体，是两三年前收购的一家以色列的通讯厂商，包括CPO交换机，英伟达也正在开发。
①未来更高算力GPU会基于光的方式做数据交互。英伟将来重点是在AI这一块（GPU）。现在的GPU比如一个服务器里面有8张GPU是，走电路板上的，包括Pcie通道，或者说英伟达独特的Nvlink的一些电互联通道去实现数据交互的。下一代的产品，也就是将来更高算力的GPU，会基于光的方式来做数据交互，把GPU上的高速信号转化为光，然后通过光纤来进行对外的交互，是应对下一代数据传输速率越来越高的需求。未来能不走电的，都用光来代替。随着数据速率越来越高，用光来做就可以实现大带宽、低功耗、高速率，所以这一定是一个趋势。只是说这一块的技术门槛非常高，所以即使是英伟达目前也是跟台积电在合作光学封装，光引擎的封装，将来就会实际的在它下一代的一些GPU产品上去实现。
②英伟达投资硅光初创公司，坚定看好硅光技术路线。另外像海外的做硅光的初创公司叫AyarLabs，英伟达也有投资，而且现在是跟它联合开发，也就是说将来高速的一些数据传输的场景，硅光是被认为是最有前景的一个技术路线，应该说是被这些大厂所坚定的看好的。
③1.6T产品优先选择硅光方案。同时英伟达也与中际旭创、Coherent正在合作做1.6T的产品。目前800G英伟达发货的都是传统方案，还不是硅光的，但是到1.6T的话都是优先推1.6T的硅光方案，因为1.6T这么高的速度下，传统方案的功耗、尺寸、成本非常难平衡。而硅光根本不惧这种高速率、多通道，因为硅光可以通过在硅上去大规模集成的方式，让成本不会随着通道数的增加、传输速率的增加，而呈现同样的程度的增加。它可以在性能不断提升的情况下，成本不会有太大的增长，这就是大家看好硅光这个产业背后的逻辑，就是它可以参照摩尔定律的发展轨迹，将来可以实现更高速率，但是成本又可控。
④英伟达光模块是自供+外采方案。今年800G英伟达总采购量70多万只，其中自采份额14万只左右（不到20%的份额），主要在旭创和coherent购买。
国内：国内是专业的光模块相关的做光电产品的公司来主导，目前没有大规模出货。
1）中际旭创：看到了未来光模块行业，或者说光通讯行业一个必然的技术演进路线，就是将来会往更高集成度、更低功耗、更低成本的趋势去发展，那它就不得不在硅光技术这一块有所布局。中际旭创2020年就自己流片和台积电合作，过去2-3年内它的设计方案不断优化，提高硅光芯片的良率，现在已经到达拐点，明年中际旭创就会有400G硅光光模块批量出货，重点客户是AWS。良率的关键点主要是晶圆厂的工艺。这是经过多年积累达到的临界点。
传统方案，中际旭创有50%以上的市场份额，但是硅光领域份额较低。
硅光方案，800G的硅光方案包括DR和FR正在给客户送样，明年全年有希望能拿800-900万只的800G，可能这里面硅光的方案至少会有20%的份额。目前像Finisar、中际旭创、新易盛都在给客户送硅光的方案，因为在800G这一块硅光已经体现出了一定的成本优势。
2）新易盛：通过并购Alpine，自研硅光技术，结合LPO方案，明年有望在Meta有一定出货。
3）博创：800G硅光方案正在研发。
4）亨通：和洛克利合作，800G硅光产品正在开发。
5）华工科技：在22年Q3推出了800G硅光光模块，目前在海外大力的做推广，因为800G现在需求主要还是来自于海外。海外对硅光技术相对比较友好的基本上就是微软、Meta，像Google其实现在对硅光还没有什么太大兴趣，基本上没测硅光的方案。所以华工现在是通过Arista在努力导入微软的供应链，如果说做的比较好的话，明年乐观情况可能会有40-50万只的订单。
但是根据目前了解，华工的硅光方案是基于自己的量子点激光器，这个量子点激光器目前的良率相对还比较低，所以可能会在产能、良率、成本这一块都会有影响。成本相比传统方案并没有太大优势，这个时候客户愿不愿意采购完全取决于客户对技术路线的认可，而不是从成本角度，因为成本角度目前这款产品还没有什么太大的优势。
华工自己设计硅光芯片，流片在武汉的国家信息光电子创新中心。
华工在海外乐观情况拿几十万只800G订单，如果华工成功出货，产能是个限制，一年几万只没问题，百万只比较难交货。
12.硅光光模块和传统光模块的工艺对比？
硅光相比传统光模块，集成度变高（高精度耦合）、精度要求高、尺寸小。硅光的光波导的光信号是220nm，nm维度的光信号对准难度很高。
传统方案类似手机组装，基于1对1的器件按照特定工艺步骤组装，耦合精度在微米级别，800G在1微米的精度。
13.硅光设备厂商？这一块目前看到的代表性厂商真的不多，过去有一些传统的做光电产品的一些厂商，比如说Omicron、MRSI，他们也有一些设备，但是整体来说因为这块市场还没完全起来，所以他们的设备也不多。
Ficontec：1）团队、技术底蕴深厚。ficontec作为这个创业公司，实际上它的技术是源自于德国，很多的高精度设备都是来自于德国的厂商。所以它虽然是一个创业公司，但是它的团队，包括它的技术底蕴实际上是非常深的。ficontec它最强的就是在两块，一个是耦合机台，另一个是整线方案。耦合工艺ficontec目前是最强的，包括Finisar也是在ficontec采购的耦合机台，去做硅光芯片和激光光源的对准。
2）市占率高：Ficontec在硅光设备领域有50%以上的占有率。
3）硅光产业化拐点来临，ficontec充分受益：过去Finisar采购ficontec的设备数量都不多，也就采购了个位数，并没有真正的大规模的去生产。前期的话像英特尔确实是有采购一两百台硅光设备，其他厂商采购量都不大。还是参照刚才的逻辑，接下来硅光行业会有一个高速的发展，从明年开始，包括800G，包括CPO等等这样一些新的技术，都会大量的上硅光的方案。所以其实大家已经开始在跟ficontec在对接一些设备的采购需求，而且是上量的。过去在2022年之前，其实ficontec的营收规模基本上就是两三亿美金，但是到2023年之后，设备这一块在加速拉货，背后就是因为硅光进入到了产业链发展的拐点。高速光模块对这个设备的精度的要求比以前100G、200G要求更高，所以对ficontec的设备就形成了更强的刚需。
4）整线解决方案优势突出：ficontec它是有整个系统性的一套方案，或者说是叫整条线设备。因为像贴片机、耦合机台都有，而且它的软件开发平台是统一的，操作界面操也是统一的，所以对于产线的操作工人实际的使用、学习成本，还包括维护都是比较友好。
【Q&A】
Q：硅光的测试环节的格局？
A：测试有些是基于晶圆级别的，这块是ficontec也有对应设备，光模块也会用到很多测试设备，市场大玩家是海外的巨头。
Q：贴片市场情况？
A：finisar主要是海外进口，Omicron在Q1有4-5亿美金，一年20亿美金营收，是半导体领域贴片机最大的供应方。
Q：光迅在硅光的布局？
A：技术布局早，但市场主要在国外，市场推广较难，国内高速光模块发展较慢。
Q：国内硅光feb的最新进展？国内硅光feb水平？
A：硅光feb比较多，主要是海外的，如intel、台积电、欧洲的globalfoundry，新加坡的afm，国内大部分是研究所，如上海、重庆、武汉的三家和中芯国际，中芯国际没有做产业化，主要是做技术储备，国内没有大批量制造的经验。目前国内最大的就是2家研究所。
但是技术差距不大，因为这块工艺大家都没有做到标准化，光迅、华工也可以实现开发和小批量生产。
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