薄膜铌酸锂产业20260601

## **薄膜铌酸锂：1.6T/3.2T时代高带宽低功耗核心方案** ### **摘要**–**核心优势：高带宽与低功耗**：薄膜铌酸锂调制带宽达130-170GHz（对比硅光80GHz上限），1.6T 平台功耗较EML降低约50%-60%，较硅光降低约30%。–**技术拐点：1.6T/3.2T时代**：400G/800G阶段硅光性价比占优，但1.6T 以上速率硅光面临带宽瓶颈，薄膜铌酸锂有望在2027-2028年随3.2T量产实现大规模出货。–**产业化痛点：良率与一致性**：当前晶圆级芯片良率仅40%-50% ，导致单颗成本高于硅光；批次间指标波动挑战下游标准化应用，目前普遍处于小批量工程样品验证阶段。 # **薄膜铌酸锂产业20260601** ## **薄膜铌酸锂：1.6T/3.2T时代高带宽低功耗核心方案** ### **摘要**–**核心优势：高带宽与低功耗**：薄膜铌酸锂调制带宽达130-170GHz（对比硅光80GHz上限），1.6T 平台功耗较EML降低约50%-60%，较硅光降低约30%。–**技术拐点：1.6T/3.2T时代**：400G/800G阶段硅光性价比占优，但1.6T 以上速率硅光面临带宽瓶颈，薄膜铌酸锂有望在2027-2028年随3.2T量产实现大规模出货。–**产业化痛点：良率与一致性**：当前晶圆级芯片良率仅40%-50% ，导致单颗成本高于硅光；批次间指标波动挑战下游标准化应用，目前普遍处于小批量工程样品验证阶段。–**供应链与设备需求**：上游胚片由天通、金正等供应，产能充足；封测端对高精度晶圆级测试台、贴片机 （±3μm精度）及光学耦合平台产生显著增量需求。–**技术路线分化**：主流为“烧结退火+二次减薄”工艺，良率成本较易控制；“硅基异质集成” 方案虽在探索中，但单通道插损较高，性能略逊于直接键合方案。–**下游验证进展**：新易盛、中际旭创已研发出1.6T产品，光库科技有少量出货，预计未来4-6 个月可靠性测试将产出初步成果。 — ### **Q&A**#### **与传统的硅光或EML方案相比，薄膜铌酸锂调制器的主要技术优势体现在哪些方面？** 目前高速调制器主要有EML、硅光和薄膜铌酸锂三种技术方案。EML （外部可调制激光器）通过直接对激光器加载信号，其优点是结构简单、传输距离远。然而，其主要瓶颈在于单通道速率已接近200G的极限，若要实现800G或1.6T，则需要分别堆叠4个或8个EML，这会显著增加功耗与散热压力。硅光方案利用成熟的硅基制程，仅需一个CW光源，通过硅光芯片将电信号加载到光上，便于实现光电集成。薄膜铌酸锂作为一个较新的技术平台，其核心优势在于：首先，在同 #薄膜铌酸锂在光通信领域的应用分析— 等速率下，其调制电压低于硅光，因此功耗也更低；其次，在调制带宽方面，**硅光的上限约为80GHz，而薄膜铌酸锂的调制带宽可达130GHz，理论带宽更是高达170GHz**，这使其在未来更高速率的通信场景中具备更高的潜力。 ## **在CPO（光电共封装）架构中，薄膜铌酸锂技术主要扮演何种角色，其当前的应用进展如何？**CPO（光电共封装）技术旨在将光芯片与电芯片封装在一起，以降低信号传输损耗并提升抗干扰能力。在此架构中，无论是薄膜铌酸锂还是硅光，其核心作用都是将计算单元或电路中的电信号转换为光信号进行传输。当前阶段，CPO主要应用于边缘传输，且使用最广泛的仍是硅光技术，因为硅材料本身支持在同一晶圆上生长电路芯片和光调制芯片，实现晶圆级的共生。相比之下，薄膜铌酸锂目前还难以直接与硅基芯片集成在同一晶圆上。不过，业界已有厂商正在探索薄膜铌酸锂与硅的异质集成方案，但其具体性能和应用效果仍有待市场的进一步验证。 ## **从传统的可插拔光模块时代演进至CPO时代，薄膜铌酸锂方案的应用背景和作用有何差异？**CPO与传统可插拔光模块（如CFP、QSFP封装）的主要区别在于封装形式和信号传输方式。可插拔模块的设计初 衷是为了便于快速更换和升级，因为光模块的迭代速度通常快于交换机，且考虑到可靠性，一般2-3年需要更换。然而，可插拔模块通过PCBA上的铜箔传输信号，**单通道速率上限约为25GHz**。为了突破这一瓶颈并降低电信号损耗，CPO技术将光芯片直接封装到PCBA 上，通过多层板走线，使电信号能更快速地传输至光芯片并转换为光信号。在此技术演进中，薄膜铌酸锂的作用并未改变，它与硅光一样，都可用于CPO技术。 在当前的400G和800G阶段，硅光方案足以满足功能需求。但展望未来的1.6T、3.2T及更高带宽，硅材料面临调制带宽不足和高功耗两大挑战。大规模计算集群对功耗指标极为敏感，而**薄膜铌酸锂凭借其更高的调制带宽和更低的驱动电压（从而降低DSP等功耗），能够显著降低整个系统的功耗和散热压力**，因此在更高传输速率下，模块和设备厂商更倾向于采用薄膜铌酸锂方案。 ## **当前薄膜铌酸锂技术在产业化落地过程中面临哪些主要的难点，这些问题的解决进展如何？**目前制约薄膜铌酸锂技术大规模推向市场的关键因素主要有两点。1.**成品良率问题**：当前晶圆级的芯片良率大约在40%至50% 之间浮动。这意味着单个晶圆的成本需要由少数良品来分摊，导致单颗薄膜铌酸锂芯片的成本高于同等级别的硅光芯片。因此，在400G和800G速率下，从成本角度考虑，薄膜铌酸锂尚不具备价格优势。预计在1.6T及3.2T时代，其技术优势（高带宽、低功耗）所带来的价值将能抵消成本上的劣势，届时更多模块厂商会转向该技术平台。2.**批次间的一致性问题** ：不同批次生产的晶圆，其芯片关键指标可能存在波动。这给下游模块厂商在芯片定标和工程应用中带来了挑战，导致他们无法进行准确的标。 #整理修正后的完整内容 标准化处理。这些良率和一致性问题是目前业界正在努力解决的核心难题。 ### **薄膜铌酸锂产业的上游供应链主要包含哪些环节？** 从供应链环节来看，不考虑更上游的稀土材料，其主要环节首先是胚片制造。这一环节由天通、金正等晶圆厂负责，他们将铌酸锂材料烧结到硅晶圆上并进行减薄，制成胚片。随后，这些胚片会交付给光芯片厂商，厂商在胚片上进行光刻、刻蚀等工艺，制作出包含光路和电路的晶圆。接着，晶圆被切割成一颗颗独立的裸芯片（BareDie），并进行光学和电学性能测试。测试合格的裸芯片会销售给旭创、新易盛、光迅、中兴、烽火等模块厂商。模块厂商再根据自身的设计方案，将芯片贴装到光模块或CPO主板上进行封装。最后，这些封装好的产品会交付给英伟达、谷歌、阿里等数据服务商，构成完整的商业链路。 ### **目前薄膜铌酸锂上游的供给情况与下游的需求情况是怎样的？**在供给侧，**目前胚片或晶圆级别的产能供应是充足的**。这主要是因为下游基于薄膜铌酸锂的调制器或光模块 尚未实现大规模放量，需求还未被完全激发。因此，**国内薄膜铌酸锂胚片或晶圆的供应量能够充分满足当前的市场需求**。 ### **目前薄膜铌酸锂晶圆的供需和价格情况如何，例如八英寸和六英寸晶圆的各自单价分别是多少？此外，薄膜铌酸锂调制器主要使用哪种规格的晶圆？**关于价格，由于各厂商对此信息保密，市场整体价格难以具体掌握。在晶圆规格方面，** 目前薄膜铌酸锂调制器使用最多的是六英寸晶圆**。 — ### **薄膜铌酸锂调制器在下游客户的测试验证进展如何？** 目前，各厂商的调制器产品普遍送至中兴、旭创等公司进行验证。第一阶段的样品在两三年前就已提供。随着下游市场需求的发展，当前测试重点转向800G DR4或1.6T产品。由于产品需经过多项可靠性测试才能获得最终数据，与我们合作的厂商目前普遍处于小批量工程样品阶段，并同步进行可靠性测试。**预计这个阶段还需要四到六个月才能看到初步成果**。 — ### **下游光模块集成商，如新易盛、旭创等，各自基于薄膜铌酸锂的1.6T或400G方案产品进展情况是怎样的？**根据市场公开信息，新易盛和旭创均声称已研发出基于薄膜铌酸锂的1.6T产品。光库科技也宣称有少量1.6T 产品出货，而意华股份有限公司（YI-LAN-WEI）同样声称拥有1.6T产品。然而，公开信息中并未披露这些产品的具体终端客户，也未见通信设备商或数据中心运营商宣布大规模在其设备或计算集群中使用薄膜铌酸锂调制器。就我们自身的情况而言，虽然在稳定地为下游厂商提供芯片，但其数量与硅光目前的规模相比仍然很小。因此，**推测各家厂商仍处于工程验证阶段**。 ###或向客户提供有限小批量验证样品的阶段。 # **薄膜铌酸锂作为一种新兴技术路线，对上游设备端产生了哪些影响，具体在哪些设备领域带来了明显的增量需求？** 从芯片流片环节来看，光芯片对光刻的制程要求不高，48纳米或24纳米的光刻机即可满足需求，因此部分厂商可能会选择采购二手设备，光刻机方面的增量需求相对有限。进入封测阶段，设备需求则显著增加：1. 首先，晶圆级测试台的需求量很大，而市场上能提供此类设备的厂商较少，这会是一个主要的增长点。2.其次，在芯片测试端，从DC到RF测试的需求也存在，相关企业如**联讯仪器** 可能会受益。3. 在封装阶段，常用的贴片机和引线键合机（打线机）市场需求旺盛，设备货期普遍紧张，因为这些设备不仅用于光电行业，也适用于传统半导体封装。4.最后，在光学耦合与封装领域，光学耦合平台的需求量也很大，类似**罗博特科** 这类企业的订单量正在快速增长。 — # **针对上游设备端，例如测试台和封装设备，当前的技术指标要求有哪些提升，这些要求如何影响设备单价？** 在晶圆级测试平台方面，其特殊性在于需要同时测试光信号与电信号，这与传统探针台不同。测试平台需集成光路和射频测试功能，以测量光芯片的插损和调制带宽等指标。由于单个晶圆上可能包含800至1,000多个Die，每个Die的测试时间被压缩至十几秒到几十秒，对机台的测试效率提出了极高要求。同时，光测试要求几十至几百纳米（0.x微米）级别的对准精度和稳定性。因此，**耦合速度更快、重复定位精度更高的设备，其价格也更高**。 在封装设备方面，以贴片机为例，市场常见的贴装精度约为**7到10微米**，但光路对准要求更高。能够实现**正负3微米贴装精度**的贴片机在市场上货源稀少，价格也更高，大约在**200多万人民币**。相比之下，国产能做到**正负10微米精度**的设备价格约在**100多万人民币**。引线键合机（打线机）基本可以沿用电子封装行业的成熟设备，如**K&S或K9**。 在光学耦合设备方面，除了光轴定位精度和重复定位精度外，耦合效率也是关键指标，目前业界单颗透镜的耦合加固化时间普遍在**一到两分钟**。此外，耦合方案的复杂程度（例如空间光耦合或平面光耦合）也会影响设备结构和最终价格。 # **目前薄膜铌酸锂产业链从上游到下游主要存在哪些技术路线，它们在工艺环节上有何区别？** 市场上的主流技术路线是，首先通过在硅晶圆上注入氢离子，然后将其与晶体铌酸锂材料进行键合烧结和退火处理。接着，通过二次研磨将晶体铌酸锂层磨至极薄，形成薄膜铌酸锂层，制成外延片（胚片）。光芯片厂商拿到这种外延片后，再进行光刻等工艺，制作光路和电路。 此外，市场上还存在另一种被称为**“基于硅光的异质集成薄膜铌酸锂芯片”**的技术路线。该工艺首先在硅基底上刻蚀出基础光路，然后将铌酸锂材料切成微米级或百纳米级的薄片，并将其覆盖到已制备好基础光路的硅芯片上。最后，对铌酸锂层进行二次刻蚀，从而形成一个完整的。 #薄膜铌酸锂光模块相关技术问答基于硅的异质集成薄膜铌酸锂芯片。这便是目前市场上常见的两条技术路线。 — 目前晶圆级供应商的主流技术路线是通过烧结退火后进行二次减薄的方式。这种方法的优势在于**良率和成本都比较容易控制**。早期也存在贴合的技术路线，即先将铌酸锂材料制成非常薄的薄膜，再通过胶水或化学键合等方式将两种材料结合在一起。然而，贴合路线在批量生