光通信核心赛道：高速光调制器全解析！

当前AI算力需求爆发增长，大模型训练和推理对数据传输速率提出更高要求，带动800G及1.6T高速光模块需求激增。而为满足高速数据传输需求，CPO等新兴技术商业化进程全面提速。

在光通信系统中，高速光调制器作为核心器件，承担将电信号转换为光信号并实现高速调制的重任，决定光通信系统的传输速率和性能。

随着光技术路径的持续迭代演进，薄膜铌酸锂、硅光集成和磷化铟等材料技术持续突破，共同推动调制器向更高带宽和更低损耗的方向发展。

本文重点聚焦解析高速光调制器产业链核心赛道。

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什么是光调制器？

光通信是以光信号为信息载体，以光纤作为传输介质，通过电光转换，以光信号进行传输信息的系统。

光调制器完成从电信号到光信号的转换功能，是光互连和光通讯系统的关键器件之一。

其性能决定了发射光信号的码率、质量和传输距离，也影响基光模块尺寸和功耗。

当前高速光调制器能够支持多种调制格式，如强度调制（IM）、相位调制（PM）、频率调制（FM）等，为光通信系统的灵活应用提供保障。

资料来源：乐晴智库精选

按材料分类，光调制技术主要基于硅光、磷化铟和铌酸锂三种。

硅光方案主要应用于短程数据通信系统的收发模块，磷化铟方案主要应用在中距和长距的光通信收发模块，铌酸锂方案主要用在100Gbps以上的长距骨干网相干通信。

电光调制器三种技术方案对比：

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硅光调制器

硅光调制器利用硅材料的电光效应，通过施加电压改变硅的折射率，从而实现对光信号的调制。

传统硅光调制器在短距传输和低成本场景中具有优势，早期调制速度相对受限，近年来技术进步显著提升性能边界。

在AI驱动产业新趋势蓬勃兴起的背景下，硅光技术原本3-4年的迭代周期大幅缩短，如今仅需2-3年即可完成一次升级。其成本相较于传统磷化铟技术，也开始呈现出下降态势。

目前硅基调制器的3dB带宽可以达到67GHz以上，可以支持单波200Gbit/s以上速率的调制和传输。

硅光调制器常见构型包括马赫-曾德尔调制器（MZM）、微环调制器（MRM）和布拉格光栅调制器。

TeraPHY采用硅光微环调制器:

资料来源：Ayar Labs

硅光调制器产业链核心环节

硅片：硅片是硅光芯片的基础材料，通常采用高纯度单晶硅或绝缘体上硅（SOI）技术制造。全球硅片市场呈现“国际寡头垄断、国内梯队追赶”的竞争格局。主要参与厂商包括信越化学、SUMCO、环球晶圆、沪硅产业、立昂微、中环等。

硅光芯片：硅光技术允许在单一芯片上集成数万乃至数百万个光子器件，实现“片上光系统”。相比传统光芯片具有集成度高和与CMOS工艺兼容等优势。

全球市场格局方面，Lumentum、Coherent占据全球70%以上光芯片产能，垄断高端100G+EML和400G+硅光芯片市场，台积电和格芯通过代工切入硅光产业链。中国大陆厂商长光华芯、源杰科技、仕佳光子等公司CW激光器领域实现国产替代，具备DFB有源芯片IDM平台，覆盖MOCVD、电子束光刻、耦合封装全流程。中际旭创自研CW光源落地，通过收购Alpine强化芯片设计能力。整体来看，硅光凭借功耗优势（1.6T/3.2T时代省电30%-70%）成为主流，英伟达Feynman路线图明确写入硅光子技术。

硅光模块封装测试：提供硅光芯片的测试与封装服务，确保芯片性能符合设计要求。核心封装技术包括COB、CPO、POD等。CPO将光学引擎与交换芯片共封装，缩短信号传输距离，降低延迟至纳秒级，功耗减少3.5倍。相关代表厂商中，罗博特科收购ficonTEC后，硅光封测设备市占率超80%，支持±3微米精度耦合。杰普特硅光晶圆测试系统位置精度1μm，支持光波导损耗、调制器性能测试。

整体来看，海外英特尔、思科、博通等科技巨头在硅光领域占据主导地位，国内厂商中际旭创、新易盛、光迅科技等，已推出搭载自研硅光芯片的高速硅光模块。

Lightcounting预计，基于硅光技术的光调制器成为增长最快的细分领域，在光模块市场中的份额将持续增长，预计到2028年将占据44%的市场份额。

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磷化铟调制器

磷化铟调制器是基于InP材料的电光调制器，通过电场调控材料折射率，实现光信号的高速调制。

主要应用于中距和长距光通信网络收发模块中，能够实现高效的光发射和接收，减少信号传输过程中的损耗。

磷化铟调制器产业链核心环节

铟资源：中国占全球70%储量，核心厂商包括锡业股份（全球最大原生铟供应商）、云南锗业（控股鑫耀半导体，InP衬底年产能15万片），以及华锡有色等提供磷化铟的核心原料。

磷化铟调制器衬底与外延片：全球90%高端磷化铟衬底产能集中于日本住友、美国AXT和JX金属等企业。

国内厂商云南锗业通过控股子公司云南鑫耀半导体实现6英寸磷化铟衬底量产，打破日美垄断。今年4月公司公告扩建年产30万片（折合4英寸，含6000片6英寸）生产线，达产后总产能将达45万片/年（折合4英寸），较现有产能提升300%。有研新材已实现6英寸衬底量产，形成多技术路线协同格局。跃岭股份通过参股中石光芯切入磷化铟领域。中石光芯拥有磷化铟外延片生长、光芯片设计与制备的全套技术。

磷化铟光芯片供应：包括三安光电、光迅科技、华芯科技、源杰科技、仕佳光子等，提供激光二极管、发光二极管和光电探测器等关键器件。海思光电子与三安光电合资成立华芯光电子，月产50万颗调制器芯片，三安光电依托化合物半导体领域技术积累深化磷化铟研发；光迅科技与中芯集成共建磷化铟IDM产线，自研25G/100G磷化铟基DFB、EML光芯片；海特高新参股公司华芯科技产品覆盖光通信器件全链条。

海外方面，Lumentum北卡罗来纳州第五座磷化铟晶圆厂已投产，年化营收产能达50亿美元。该公司正将部分非核心产品产能迁移，聚焦磷化铟核心元件扩产，以应对AI算力需求激增。

光调制器是光通信系统的重要环节：

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铌酸锂调制器

铌酸锂（LiNbO₃）是一种具有优异电光、非线性光学和压电性能的铁电晶体，被誉为“光学硅”。

铌酸锂调制技术基于铌酸锂材料平台，利用铌酸锂晶体的电光效应实现光信号的调制。

铌酸锂调制器主要应用于100Gbps以上的长距骨干网相干通讯和单波100/200Gbps的超高速数据中心中。

传统铌酸锂材料受限于材料和工艺，尺寸大小无法压缩，不利于集成。

薄膜铌酸锂调制器通过新工艺制备，不仅继承了铌酸锂材料的性能优势，还在体积、成本等方面有所改善。其理论带宽上限高达300GHz+，目前实验室已实现260GHz，是未来实现单波400Gbps最有潜力的材料。

CPO/NPO/OIO等技术也都需要单波400G的调制器，薄膜铌酸锂的大带宽优势将更加明显。

薄膜铌酸锂调制器用于光模块示例：

资料来源：Arista，Yole

薄膜铌酸锂（TFLN）通过离子切片和晶圆键合技术，将纳米级铌酸锂薄膜（厚度几百纳米至几微米）转移至硅基或二氧化硅衬底，形成“铌酸锂薄膜-绝缘层-硅衬底”三明治结构。TFLN兼具铌酸锂的优异光电特性与光子集成的小型化和高集成度优势，成为800G/1.6T/3.2T超高速光模块的核心材料。

薄膜铌酸锂产业链核心环节

薄膜铌酸锂产业链从上游到下游可大致划分为：铌酸锂材料晶体→薄膜铌酸锂晶圆→薄膜铌酸锂芯片（调制器）→终端的光模块厂商。

铌酸锂材料晶体

铌酸锂材料晶体是薄膜铌酸锂调制器的核心基底材料。

铌酸锂需要经过单晶生长、退火极化、定向等数十个流程，制备流程复杂，工艺难度大。

此前住友电工、富士通以及德国CrystalTechnology占据高端市场多数份额，主导8英寸晶体生长与器件封装。国内南京大学、苏州纳米所建成6英寸TFLN晶圆中试线，浙江宁波企业实现高纯度钽掺杂铌酸锂晶体批量供应。国内部分厂商如天通股份、福晶科技、南智芯材、德清华莹等已实现国产化突破。

薄膜铌酸锂晶圆

薄膜铌酸锂晶圆是通过将纳米级铌酸锂（LiNbO₃）薄膜键合至绝缘层（如二氧化硅）并由硅或玻璃衬底支撑的异质结构晶圆。

其核心工艺是在硅材料的衬底上进行键合等。

国内头部厂商中，济南晶正全球率先实现300-900纳米厚度铌酸锂单晶薄膜产业化；上海新硅聚合依托沪硅产业技术积累，实现6英寸光学级硅基铌酸锂薄膜工程化制备，薄膜厚度不均匀性低至±0.7%，并开发8英寸异质集成材料技术。

薄膜铌酸锂芯片（调制器）

薄膜铌酸锂调制芯片厂商通过光刻、物理轰击刻蚀或化学机械抛光工艺，制备TFLN芯片，

HyperLight、Lumentum在高速性能突破与工业化量产代工领域领先，Coherent（原II-VI）通过收购整合磷化铟与铌酸锂技术。国内企业光库科技前瞻布局薄膜铌酸锂调制器产品，已具备开发用于800G以上相干通讯的96G和130G薄膜铌酸锂相干驱动调制器的能力。铌奥光电、元芯光电等掌握TFLN调制器芯片设计、流片与封装技术。

亨通光电与洛克利合作开发硅基铌酸锂。德科立布局相干光模块用调制器。旭创在3.2T薄膜铌酸锂技术上有所突破，同时积极寻求合作伙伴，完善硅光和薄膜铌酸锂的键合工艺。光迅科技联合中科院研发的薄膜铌酸锂调制器功耗降低40%，已应用于1.6T光模块研发。

索尔思联合易缆微发布了400G薄膜铌酸锂异质集成硅光芯片解决方案，产品已在OFC展会上亮相。安孚科技作为产业投资人，联合领投了专注于硅光异质集成薄膜铌酸锂光子芯片的苏州易缆微，该掌握的技术是实现数据中心1.6T/3.2T集成高性能光模块和光电共封装CPO的核心。

苏州易缆微（安孚科技参股）作为专注于硅光异质集成薄膜铌酸锂光子芯片的企业，首发单波400Gbps差分调制芯片，适用于1.6T/3.2T光模块及CPO技术。

考虑到薄膜铌酸锂材料优异的性能，当前产业头部企业新易盛、联特科技、光迅科技、华工科技等均已布局铌酸锂技术路线。

整体来看，在AI算力需求爆发式增长推动光通信向超高速、大容量加速演进背景下，硅光调制器凭借集成度与功耗优势、磷化铟调制器依托中长距通信的成熟应用持续深耕市场，而薄膜铌酸锂调制器更以突破性带宽潜力成为800G/1.6T/3.2T时代的核心引擎。三者技术路径互补共同构建高速光通信调制器的多元技术生态。从产业长期趋势来看，“薄膜铌酸锂+硅光”的异质集成方案，有望成为3.2T光模块的主流选择。

*免责声明：本文内容仅作为行业分析参考，不构成任何投资建议！

来源：乐晴智库精选