中國粉體網(wǎng)訊 隨著數(shù)字化時(shí)代的到來，光通信技術(shù)作為信息通信領(lǐng)域的重要分支發(fā)展迅速。在智能手機(jī)、5G網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的推動(dòng)下，光通信行業(yè)正迎來新的發(fā)展機(jī)遇。當(dāng)前，我國光通信產(chǎn)業(yè)正處于快速發(fā)展期，國內(nèi)各大企業(yè)及研究學(xué)者不斷加大科技研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化投入，積極開拓市場并加速走向國際化。而先進(jìn)陶瓷材料憑借優(yōu)異的性能，早已打進(jìn)光通信產(chǎn)業(yè)鏈中，有著舉足輕重的作用。
光通信產(chǎn)業(yè)的崛起是科技發(fā)展的必然
光通信是一種以光波作為傳輸媒介的通信方式。其具有通信容量大、傳輸距離遠(yuǎn)、信號串?dāng)_小、抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，是目前世界最主流的信息傳輸方式。隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等信息技術(shù)的快速發(fā)展及加速應(yīng)用，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)及大眾生活形式的數(shù)字化轉(zhuǎn)變加速，移動(dòng)支付、移動(dòng)出行、遠(yuǎn)程控制、高清視頻直播、移動(dòng)餐飲外賣、虛擬現(xiàn)實(shí)等的普及，大規(guī)模的數(shù)據(jù)處理需求為我國光通信行業(yè)帶來了新一輪發(fā)展機(jī)遇。
與此同時(shí)，在ChatGPT掀起的人工智能浪潮下，指數(shù)級增長的復(fù)雜應(yīng)用場景應(yīng)運(yùn)而生，正不斷提高對數(shù)據(jù)中心中數(shù)據(jù)傳輸速率的要求。據(jù)Light Counting統(tǒng)計(jì)，2022年，200G、400G和800G的高速以太網(wǎng)光模塊發(fā)貨量同比增長170%以上，800G的產(chǎn)品將逐步開始放量。
同時(shí)，近年來新基建加速向高速率、全覆蓋、智能化方向發(fā)展，光纖寬帶、5G等網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)程加速，覆蓋面持續(xù)擴(kuò)大。同時(shí)，以數(shù)據(jù)中心、云計(jì)算設(shè)施、智能計(jì)算中心等為代表的算力基礎(chǔ)設(shè)施成為數(shù)字時(shí)代推動(dòng)經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力。在《“十四五”信息通信行業(yè)發(fā)展規(guī)劃》等規(guī)劃目標(biāo)落地的過程中，對上游光電子器件需求量也將不斷增長。
隨著光芯片、光器件的技術(shù)進(jìn)步、成本下降，光通信行業(yè)將能夠更好地應(yīng)對未來海量數(shù)據(jù)以及高速運(yùn)算要求帶來的巨大壓力，光通信行業(yè)有望保持持續(xù)增長，2021年我國光通信市場規(guī)模達(dá)1266億元，同比增長5.5%。2022年市場規(guī)模約為1326億元，預(yù)計(jì)2023年將達(dá)1390億元。
來源：中商情報(bào)網(wǎng)
光通信千億市場，打開先進(jìn)陶瓷材料發(fā)展窗口
光通信產(chǎn)業(yè)鏈由光芯片、光器件、光模塊、光設(shè)備構(gòu)成。其中，光芯片和光組件是制造光器件的基礎(chǔ)元件，現(xiàn)階段中國是光組件產(chǎn)業(yè)全球最大的生產(chǎn)地，市場競爭激烈。先進(jìn)陶瓷憑借優(yōu)異的性能使其在光通信產(chǎn)業(yè)鏈中有著一席之地。
01.光信使者：光纖陶瓷插芯
早在1972年，我國就把光纖通信系統(tǒng)及其相關(guān)光電子器件列為國家重點(diǎn)項(xiàng)目，光纖陶瓷插芯的出現(xiàn)，滿足了高速信息傳輸領(lǐng)域?qū)Υ笕萘俊⒌蛽p耗、低成本技術(shù)的需求，現(xiàn)已成為應(yīng)用于光通信器件連接的關(guān)鍵部件。光纖陶瓷插芯以氧化鋯粉體為主要原料，經(jīng)原料混煉造粒、注射成型、高溫?zé)Y(jié)和精密研磨加工等工序制作而成�；诩{米氧化鋯原料制成的陶瓷插芯具備以下優(yōu)異性能：
●良好的同軸度和尺寸精度，光纖對接誤差��；
●強(qiáng)度高、耐磨損、抗老化性能、壽命長；
●材料熱脹冷縮系數(shù)小，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)；
●插入損耗及回波損耗低、插拔次數(shù)高；
●端頭易加工。
光纖陶瓷插芯、陶瓷套筒，來源：三環(huán)集團(tuán)
光纖陶瓷插芯通常和光纖陶瓷套筒配套使用，陶瓷插芯所制成的光纖連接器是可拆卸、分類的光纖活動(dòng)連接器，使光通道的連接、轉(zhuǎn)換調(diào)度更加靈活。應(yīng)用于光纖連接器上的陶瓷插芯占整個(gè)陶瓷插芯市場的72%，大約25%的陶瓷插芯應(yīng)用于光分路器、收發(fā)器等光無源器件，少部分約3%應(yīng)用于其他的光有源器件，如半導(dǎo)體激光器等。
目前全球中光纖陶瓷插芯的主要生產(chǎn)商集中在中國、日本、中國臺(tái)灣等國家以及地區(qū)，其中中國光纖陶瓷插芯產(chǎn)量最高，占據(jù)全球光纖陶瓷插芯產(chǎn)量的96%左右，潮州三環(huán)集團(tuán)占其中63%左右。可預(yù)期的是，在5G的帶動(dòng)下光纖陶瓷插芯需求還會(huì)繼續(xù)上升。
02.陶瓷外殼發(fā)展空間廣闊
光通信長距離傳輸需要?dú)饷苄苑庋b，電子陶瓷外殼是氣密性封裝的首選材料，其是用多層陶瓷絕緣子封裝外殼，采用多層共燒陶瓷絕緣結(jié)構(gòu)，為器件提供電信號傳輸通道和光耦合接口，提供機(jī)械支撐和氣密保護(hù)，解決芯片與外部電路互連。
光器件的封裝通常有兩種方式：氣密性封裝和非氣密性封裝。氣密性封裝，顧名思義，就是氣體也無法穿透的一種封裝，它的目的是為了防止外部的水汽和其他有害氣體進(jìn)入密封光器件內(nèi)部，影響光芯片和相關(guān)零組件的性能。相比于金屬材料，電子陶瓷外殼具有耐高溫、耐腐蝕、耐濕性好，以及良好的熱學(xué)性能如熱膨脹率及熱導(dǎo)率、機(jī)械強(qiáng)度高、化學(xué)性能穩(wěn)定等優(yōu)勢，綜合性能優(yōu)秀。
陶瓷外殼，來源：中瓷電子
光模塊市場規(guī)模的增長也推動(dòng)著作為關(guān)鍵部件之一的光模塊外殼需求的增長。據(jù)Yole數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2022年全球光模塊的市場規(guī)模約110億美元，同比增長9.09%。Light counting預(yù)計(jì)，未來5年全球光模塊市場規(guī)模將的復(fù)合年增長率為11%，預(yù)測2027年全球光模塊市場將突破200億。Yole預(yù)計(jì)2022年-2028年的復(fù)合年增長率為12%，預(yù)測2028年將達(dá)到223億美元。
在光模塊市場，主要應(yīng)用到的電子陶瓷產(chǎn)品包括陶瓷外殼和蓋板、基座和載體等，約占光模塊價(jià)值量的15%左右，整體市場規(guī)模較大。目前，高端電子陶瓷外殼市場主要被歐美、日本等國外企業(yè)占有，我國高端電子陶瓷外殼多依賴進(jìn)口。國內(nèi)企業(yè)主要有中瓷電子、合肥圣達(dá)、三環(huán)集團(tuán)等等。
03.鈮酸鋰地位很重要
隨著5G網(wǎng)絡(luò)、云服務(wù)、虛擬現(xiàn)實(shí)等業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)流量正以驚人的速度增長。作為光通信網(wǎng)絡(luò)的核心器件，電光調(diào)制器也面臨著更高容量、更低功耗的需求。其中，鈮酸鋰（LiNbO3）因其擁有良好的物理化學(xué)穩(wěn)定性、較寬的光學(xué)透明窗口（0.4μm~5μm）、較大的電光系數(shù)等天然優(yōu)勢，已成為當(dāng)前高速電光調(diào)制器市場的主流產(chǎn)品。
鈮酸鋰“地位重要”，類比于硅在微電子中的地位，鈮酸鋰也被稱為光電子時(shí)代的“光學(xué)硅”。鈮酸鋰是一種集光折變效應(yīng)、非線性效應(yīng)、電光效應(yīng)、聲光效應(yīng)、壓電效應(yīng)與熱電效應(yīng)等于一體的材料，是一種非常重要的光學(xué)功能材料，因其電光效應(yīng)而聞名。鈮酸鋰電光調(diào)制器能夠?qū)㈦娮訑?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為光子信息，被廣泛地應(yīng)用于當(dāng)今的光通信系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)電光轉(zhuǎn)換的核心元件。
鈮酸鋰電光調(diào)制器
鈮酸鋰調(diào)制器是長距離通信的關(guān)鍵器件，有無可比擬的優(yōu)勢。其具有很小的啁啾chirp效應(yīng)、高調(diào)制帶寬、良好消光比和優(yōu)越的器件穩(wěn)定性，是高速器件中佼佼者。因此廣泛應(yīng)用于高速高帶寬的長距離通信中。
鈮酸鋰調(diào)制器幾十年來雖然在高速骨干網(wǎng)的傳輸調(diào)制中起到關(guān)鍵作用，但在傳輸速率進(jìn)一步提升的關(guān)鍵參數(shù)上遭遇瓶頸，而且體積較大，不利于集成。新一代薄膜鈮酸鋰調(diào)制器芯片技術(shù)通過最新的微納工藝，制備出的薄膜鈮酸鋰調(diào)制器具有高性能、低成本、小尺寸、可批量化生產(chǎn)、且與CMOS工藝兼容等優(yōu)點(diǎn)，是未來高速光互連極具競爭力的解決方案。
根據(jù)中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì)《中國光電子器件產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展路線圖（2018-2022 年）》指出，目前國內(nèi)核心的光通信芯片及器件仍然嚴(yán)重依賴進(jìn)口，高端光通信芯片與器件的國產(chǎn)化率不超過10%，要求力爭在2020年實(shí)現(xiàn)鈮酸鋰調(diào)制器芯片及器件市場占有率超過5%-10%，并不斷替代進(jìn)口，擴(kuò)大市場占有率，并于2022年實(shí)現(xiàn)市場占有率超過30%。
中國光電子器件產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展路線圖（2018-2022年）
參考來源：
慧博資訊：光通信行業(yè)深度：驅(qū)動(dòng)因素、發(fā)展趨勢、相關(guān)產(chǎn)業(yè)及公司深度梳理
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（中國粉體網(wǎng)編輯整理/空青）
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