铌酸锂是一种具备突出性能的多功能晶体材料,目前已经形成了相对成熟的产业布局,下游应用场景也在持续拓展,相关核心信息整理如下:
- 基础材料分类与特性
目前主流的铌酸锂晶体主要分为两类:
- 光学级铌酸锂晶体:电光及非线性光学系数大,拥有321nm-5000nm的宽光透过窗口,双折射率表现优异,可生长出公斤级体块晶体,机械加工性好且不潮解,主要用于集成光学波导、电光调制器、光参量振荡器等光电器件场景 【8】 。
- 声学级铌酸锂晶体:拥有优良的压电、热稳定性、化学稳定性,主要应用在声表面波滤波器领域 【8】 。
在此基础上衍生出的薄膜铌酸锂(TFLN)属于突破性材料,实测的TFLN IQ调制器可实现约1.9V的半波电压,支持16-QAM 80Gbaud(320Gbit/s)的相干调制速率,能在低电压驱动下稳定支持高阶调制格式;和其他光调制材料对比,它的带宽超过110GHz、电光效率高、调制损耗低、温度敏感性极低,是下一代高速光互连的核心技术路线之一 【1】 【5】 。
- 全球核心生产企业
目前全球布局铌酸锂晶体/基材、相关器件的代表性企业分布在多个国家:
- 日本企业:信越化学是全球最大硅材料生产商,LN(铌酸锂)、LT(钽酸锂)晶体与基材产能位居全球前列;住友金属2018年转型后重点布局LN、LT晶体,旗下子公司运营铌酸锂调制器相关光器件业务;富士通的铌酸锂调制器全球市场份额约70%,2017年就已推出600G铌酸锂调制器产品 【2】 【4】 。
- 中国企业:中国台湾的兆远科技2006年后逐步布局LN、LT晶体;天通股份已实现3/4/5英寸LN、LT晶片量产,产品通过了多个国内外企业验证;德清华莹拥有3、4寸LN、LT晶体年产能18吨,晶片年加工能力达100万片;光库科技2020年收购了Lumentum旗下的高速铌酸锂调制器产品线,2020-2023年其铌酸锂调制器及光子集成产品销量分别为4064件、9955件、5073件、4476件 【2】 【4】 【6】 。
- 核心应用场景
光通信是当前薄膜铌酸锂最核心、最成熟的应用场景,主要用于高速收发器和调制器环节,重点覆盖1.6T/3.2T数据中心光模块、相干传输与DCI互联、CPO共封装光学等高端场景,同时在高速无源光接入网络(PON)方向也有明确的演进应用潜力;除此之外薄膜铌酸锂的产业发展也和AR眼镜的产业趋势高度绑定,是AR相关光电器件的重要候选材料 【1】 【7】 。