光子芯片：数据中心革命领航，后摩尔时代新秀

行业报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 1 电子 证券研究报告 2025 年 04 月 09 日 投资评级 行业评级 强于大市(维持评级) 上次评级 强于大市 作者 潘暕 分析师 SAC 执业证书编号：S1110517070005 panjian@tfzq.com 李泓依 分析师 SAC 执业证书编号：S1110524040006 lihongyi@tfzq.com 资料来源：聚源数据 相关报告 1 《电子-行业专题研究:CPU-GPU 接口技 术 迭 代 ， B300开 创 新 蓝 海 》 2025-03-03 2 《电子-行业深度研究:3D 打印，引领先进制造新纪元》 2025-02-19 3 《电子-行业点评:AI 眼镜市场观察：AI 运动眼镜市场 25 年或迎发展机遇》 2025-02-11 行业走势图 光子芯片：数据中心革命领航，后摩尔时代新秀 光子芯片：高传输速度+高宽带，AI 浪潮下核心前景技术，推动算力密度与能效比跨越式提升 光子芯片以光子为载体，通过光波导、调制器、探测器等组件实现超高速（理论速度达电子芯片千倍）、低功耗（能耗降低 90%以上）及大带宽（支持 Tbps 级传输）的信息处理，突破传统电子芯片的“摩尔定律”瓶颈与“功耗墙”，数据中心、星链网络、超级计算、通信系统等信息领域重大应用及产业发展需求不断兴起和持续演进对光子芯片提出了更严苛的要求和更强烈的需求。其发展历经早期光学理论奠基（20 世纪初）→硅光子技术商业化（20 世纪 90 年代至 21 世纪初）→量子光子学融合（21 世纪初至今）三阶段，核心材料体系以硅基（低成本、CMOS 兼容）与磷化铟（高效光源）协同为主。光子芯片使用光子来传输数据，几乎不受电磁干扰的影响，能够在更高的频率下工作，提供更高的数据带宽和更低的能耗。 应用前景：数据中心+AI 算力集群+5G6G 通信三大主战场，生物医药、量子、汽车领域多点布局 光子芯片市场规模增长迅猛，根据 Yole 数据，预计到 2035 年光子集成电路市场将达 540 亿美元，这主要得益于人工智能、数据通信等领域需求的推动。核心应用场景：数据中心（光互连、光存储）、AI 算力集群（光电混合计算）、5G/6G 通信（高速光模块）为三大主战场，同时向自动驾驶（激光雷达）、生物医疗（高分辨率成像）、量子计算（光子量子比特）等新兴领域快速渗透。 光子芯片企业图谱：行业巨头与潜力新秀，国家信息光电子创新中心推动产学研协同，加速国产替代 海外光子芯片企业亮点纷呈。Intel：主导硅光子技术，推出 4Tbps OCI 芯片，布局数据中心光互连；Ayar Labs：光 I/O 方案获英伟达、AMD 投资，突破芯片间通信瓶颈；Lightmatter: 光子计算平台Envise 实现能效比 GPU 提升 20 倍，瞄准 AI 算力市场,与日月光合作推动商业化；Luminous Computing: 采用 Broadcast and Weight 方案，致力于提升 AI 工作负载效率。 国内相关企业也各有建树。迈信林：联合光子算数打造国产算力平台，适配国产 GPU 生态；曦智科技：全球融资额最高的光子计算初创公司，从三大核心技术出发打造产品线，与新华三合作提升数据中心效率；源杰科技（通信组联合覆盖）：拥有完整独立的自主知识产权，产品广泛应用于无线前传，数据中心，光纤到户；拥有数条从 MOCVD 外延生长、到芯片生产，自动测试的生产线；仕佳光子（通讯团队覆盖）：PLC/AWG 芯片全球市占率第一，突破硅光高功率 DFB 光源；炬光科技：晶圆级光器件加工技术领先，赋能激光雷达与光通信；长光华芯（通讯团队覆盖）：高功率半导体激光芯片打破海外垄断，切入汽车与工业市场。总体而言，光子芯片企业在机遇与挑战中前行，有望推动信息产业迈向新高度，我国相关企业也迎来发展契机，需突破瓶颈，抢占产业发展先机。 投资建议：建议重点关注光子芯片产业链核心标的：迈信林、源杰科技、长光华芯，以及仕佳光子、炬光科技等核心环节企业。随着 AI 算力需求爆发与数据中心升级，光子芯片赛道将迎来高速成长期，具备“换道超车”潜力的中国企业值得关注。 风险提示：技术迭代不及预期、海外供应链限制、行业标准滞后。 -11%-1%9%19%29%39%49%2024-042024-082024-12电子沪深300 行业报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 2 内容目录 1. 光子芯片：高传输速度+高宽带，AI 浪潮下核心前景技术..................................................... 7 1.1. 技术原理：光学和电子学在芯片上的强强联合 ................................................................ 9 1.2. 发展之路：计算需求增长+光计算模型的双重历史 ...................................................... 12 1.3. 技术突破：从集成光子学到硅光技术................................................................................ 14 1.3.1. 集成光子学：从电信、传感到量子计算 ................................................................ 15 1.3.2. 硅光：数据中心开启硅光子时代 ............................................................................. 16 1.4. 核心材料：硅基材料+磷化铟材料协同撑起光子芯片的发展大厦............................ 18 1.5. 应用前景：数据中心革命领航者，开启智能时代全新赛道........................................ 20 1.5.1. 数据中心革命：实现数据中心性能的大幅提升和能效的显著优化 ............... 20 1.5.2. 通信技术革新：提升网络性能，支持超高清视频传输 ..................................... 22 1.5.3. 汽车雷达进军：激光雷达与光纤陀螺仪是自动驾驶的关键组成 ................... 23 1.5.4. 医疗领域发展：光子芯片正迅速成为推动医疗科技进步的关键力量........... 23 2. 光子芯片：优势与局限共存，如何锚定未来航向 .................................................................... 25 2.1. 光子芯片：优势领航，短板待补..................................