〈分析〉中國「光通訊模組」產業大解析 陸廠首推海思

中國「光通訊模組」產業大解析 陸廠首推海思  (圖片:AFP)
中國「光通訊模組」產業大解析 陸廠首推海思 (圖片:AFP)

中國 5G 使用執照正式發放,也開啟一波電信營運商資本支出成長的週期,電信基礎設施的需求增加,也帶動相關零組件的前景看好。而光模組或光元件市場,是最被市場期待的重要關鍵零組件之一。

光模組作為重要的有源光元件,在發送端和接收端能實現將訊號的電 - 光及光 - 電之間的轉換。由於通信訊號的傳輸主要以光纖作為介質,而產生端、轉發端、處理端、接收端處理的是電訊號,所以只要有通訊,光模組就存有市場空間。

光模組的上游主要為光晶片和「無源」光元件,下游客戶主要為電信設備商、電信營運商,及互聯網 & 雲計算企業。

根據 LightCounting 預測,2018 年全球光模組市場規模約 60 億美元,其中電信承載網市場規模 17 億美元,未來 5 年年複合成長率達 15%;接入網路市場規模約 12 億美元,年複合成長率約 11%;資料中心和乙太網路市場規模達 30 億美元,年複合成長率為 19%。

(資料來源: LightCounting) 全球光模組市場規模(百萬美元)與結構組成
(資料來源: LightCounting) 全球光模組市場規模(百萬美元)與結構組成

全球光模組產業鏈分工明確,歐、美、日技術起步早,專注於上游晶片和產品研發。中國則在產業鏈中游具明顯優勢,主要因為勞動成本低、本土市場規模大,及本土電信設備商的扶持。

在多年發展下中國已成為全球光模組製造基地,從 OEM、ODM 均能見到中國廠發展的身影。

光晶片是光模組中完成光電信號轉換的晶片,依發光類型,分為面射型與邊射型:面射型主要為 VCSEL(垂直共振腔面射型雷射),適用於短距多模場景;邊射型主要為 FP(Fabry-Perot 雷射器)、DFB(分佈回饋式雷射器),及 EML(吸收模組雷射器)。FP 適用於 10G 以下中短距場景,DFB 及 EML 適用於中長距高速率場景。

至於電晶片則是一方面實現對光晶片工作的配套支援,另一方面完成電訊號的功率調節,此外也能完成一些複雜的數位訊號處理。

而光晶片具有極高的技術性,及複雜的工藝流程,因此占光模組成本結構中最高的部分。一般而言,光晶片的成本比重通常在 40%~60% 間,電晶片的成本則約占 10%~30% 之間,越高速、高階的光模組電晶片成本比重越高。

根據 LightCounting 對全球光模組市場規模的預測,全球光晶片和電晶片的市場規模將從 2018 年的 21 億美元及 8 億美元,成長至 2023 年的 52 億美元及 20 億美元

中國光模組發展

中國廠商在光晶片方面,10G 及以下技術已具備替代的能力,但仍有很大市場空間拓展。商業級 25G 及以上的 DFB、EML 技術幾乎由國外廠商壟斷。

至於在電晶片方面,10G 及以下等級中國廠還能供應產品,只是產能遠遠不足。至於 25G 以上等級,中國自給率只 1%,其中,高速 TIA、CDR、DSP 等技術基本與國外廠商有 1~2 代的技術差距。

(資料來源: 中國光電子器件產業技術發展路線圖 2018-2022) 鉅亨網製表
(資料來源: 中國光電子器件產業技術發展路線圖 2018-2022) 鉅亨網製表

光晶片產業鏈包括晶片設計、基板製造、磊晶生長、晶粒製造等多重步驟,工藝流程較為複雜。首先晶片設計是上游核心,也是 Fabless 模式晶片公司能夠獨立掌控的部分。當前中國多數光晶片企業為 Fabless 模式,如海思、飛昂光電。

接著基板製造主是光晶片基板的製造,能實現高純度單晶體基板大量生產的企業,全球只有少數幾家企業,如住友、AXT。

第三則是磊晶生長,利用基板和有機金屬氣體在 MOCVD/MBE 設備中生成,並製成晶圓,主要集中於台灣、新加坡、日本、美國等地。

最後則是晶粒製造程序,對晶圓進行光刻等一系列處理,最後封裝成擁有完整光電性能的光晶片。而台灣是全球光晶片封測產業集中地區。

目前中國 Foundry 產能嚴重不足或工藝落後,導致中國相關企業流片進度需要看國外廠商臉色

至於電晶片的產業鏈環節包含 IC 設計、晶圓製造及加工、封測等程序,同樣擁有複雜的工序和工藝。中國廠商在各領域的發展仍相對落後,如 IC 設計端是知識密集型產業,需要經驗豐富的尖端人才;中游的晶圓製造及加工設備則要投入巨大資金,進入門檻極高,且光刻、蝕刻等關鍵設備由少數國際大廠把持。

此外,電晶片屬專用晶片市場,市場規模相對較小,需要光模組廠商的長期配套扶持。

整體而言,中國企業在高階光晶片和電晶片除了海思外,幾乎無法找到其它中國廠商能進行競爭。

而且光模組新品往往需要半年到一年的認證週期,一旦打進客戶供應鏈中,除非出現嚴重品質問題,否則客戶大多不願變動供應商,這也擴大中國廠商切入的難度,因此這兩塊大餅依舊是國際大廠的天下。


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