中國粉體網訊 隨著數字化時代的到來，光通信技術作為信息通信領域的重要分支發展迅速。在智能手機、5G網絡、云計算、物聯網等新興技術的推動下，光通信行業正迎來新的發展機遇。當前，我國光通信產業正處于快速發展期，國內各大企業及研究學者不斷加大科技研發和產業化投入，積極開拓市場并加速走向國際化。而先進陶瓷材料憑借優異的性能，早已打進光通信產業鏈中，有著舉足輕重的作用。
光通信產業的崛起是科技發展的必然
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、信號串擾小、抗電磁干擾等優點，是目前世界最主流的信息傳輸方式。隨著云計算、大數據、物聯網、人工智能等信息技術的快速發展及加速應用，傳統產業及大眾生活形式的數字化轉變加速，移動支付、移動出行、遠程控制、高清視頻直播、移動餐飲外賣、虛擬現實等的普及，大規模的數據處理需求為我國光通信行業帶來了新一輪發展機遇。
與此同時，在ChatGPT掀起的人工智能浪潮下，指數級增長的復雜應用場景應運而生，正不斷提高對數據中心中數據傳輸速率的要求。據Light Counting統計，2022年，200G、400G和800G的高速以太網光模塊發貨量同比增長170%以上，800G的產品將逐步開始放量。
同時，近年來新基建加速向高速率、全覆蓋、智能化方向發展，光纖寬帶、5G等網絡基礎設施建設進程加速，覆蓋面持續擴大。同時，以數據中心、云計算設施、智能計算中心等為代表的算力基礎設施成為數字時代推動經濟創新發展的重要驅動力。在《“十四五”信息通信行業發展規劃》等規劃目標落地的過程中，對上游光電子器件需求量也將不斷增長。
隨著光芯片、光器件的技術進步、成本下降，光通信行業將能夠更好地應對未來海量數據以及高速運算要求帶來的巨大壓力，光通信行業有望保持持續增長，2021年我國光通信市場規模達1266億元，同比增長5.5%。2022年市場規模約為1326億元，預計2023年將達1390億元。
來源：中商情報網
光通信千億市場，打開先進陶瓷材料發展窗口
光通信產業鏈由光芯片、光器件、光模塊、光設備構成。其中，光芯片和光組件是制造光器件的基礎元件，現階段中國是光組件產業全球最大的生產地，市場競爭激烈。先進陶瓷憑借優異的性能使其在光通信產業鏈中有著一席之地。
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及其相關光電子器件列為國家重點項目，光纖陶瓷插芯的出現，滿足了高速信息傳輸領域對大容量、低損耗、低成本技術的需求，現已成為應用于光通信器件連接的關鍵部件。光纖陶瓷插芯以氧化鋯粉體為主要原料，經原料混煉造粒、注射成型、高溫燒結和精密研磨加工等工序制作而成。基于納米氧化鋯原料制成的陶瓷插芯具備以下優異性能：
●良好的同軸度和尺寸精度，光纖對接誤差小；
●強度高、耐磨損、抗老化性能、壽命長；
●材料熱脹冷縮系數小，環境適應性強；
●插入損耗及回波損耗低、插拔次數高；
●端頭易加工。
光纖陶瓷插芯、陶瓷套筒，來源：三環集團
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、分類的光纖活動連接器，使光通道的連接、轉換調度更加靈活。應用于光纖連接器上的陶瓷插芯占整個陶瓷插芯市場的72%，大約25%的陶瓷插芯應用于光分路器、收發器等光無源器件，少部分約3%應用于其他的光有源器件，如半導體激光器等。
目前全球中光纖陶瓷插芯的主要生產商集中在中國、日本、中國臺灣等國家以及地區，其中中國光纖陶瓷插芯產量最高，占據全球光纖陶瓷插芯產量的96%左右，潮州三環集團占其中63%左右。可預期的是，在5G的帶動下光纖陶瓷插芯需求還會繼續上升。
02.陶瓷外殼發展空間廣闊
光通信長距離傳輸需要氣密性封裝，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構，為器件提供電信號傳輸通道和光耦合接口，提供機械支撐和氣密保護，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入密封光器件內部，影響光芯片和相關零組件的性能。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，以及良好的熱學性能如熱膨脹率及熱導率、機械強度高、化學性能穩定等優勢，綜合性能優秀。
陶瓷外殼，來源：中瓷電子
光模塊市場規模的增長也推動著作為關鍵部件之一的光模塊外殼需求的增長。據Yole數據統計，2022年全球光模塊的市場規模約110億美元，同比增長9.09%。Light counting預計，未來5年全球光模塊市場規模將的復合年增長率為11%，預測2027年全球光模塊市場將突破200億。Yole預計2022年-2028年的復合年增長率為12%，預測2028年將達到223億美元。
在光模塊市場，主要應用到的電子陶瓷產品包括陶瓷外殼和蓋板、基座和載體等，約占光模塊價值量的15%左右，整體市場規模較大。目前，高端電子陶瓷外殼市場主要被歐美、日本等國外企業占有，我國高端電子陶瓷外殼多依賴進口。國內企業主要有中瓷電子、合肥圣達、三環集團等等。
03.鈮酸鋰地位很重要
隨著5G網絡、云服務、虛擬現實等業務的飛速發展，網絡流量正以驚人的速度增長。作為光通信網絡的核心器件，電光調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穩定性、較寬的光學透明窗口（0.4μm~5μm）、較大的電光系數等天然優勢，已成為當前高速電光調制器市場的主流產品。
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代的“光學硅”。鈮酸鋰是一種集光折變效應、非線性效應、電光效應、聲光效應、壓電效應與熱電效應等于一體的材料，是一種非常重要的光學功能材料，因其電光效應而聞名。鈮酸鋰電光調制器能夠將電子數據轉換為光子信息，被廣泛地應用于當今的光通信系統，是實現電光轉換的核心元件。
鈮酸鋰電光調制器
鈮酸鋰調制器是長距離通信的關鍵器件，有無可比擬的優勢。其具有很小的啁啾chirp效應、高調制帶寬、良好消光比和優越的器件穩定性，是高速器件中佼佼者。因此廣泛應用于高速高帶寬的長距離通信中。
鈮酸鋰調制器幾十年來雖然在高速骨干網的傳輸調制中起到關鍵作用，但在傳輸速率進一步提升的關鍵參數上遭遇瓶頸，而且體積較大，不利于集成。新一代薄膜鈮酸鋰調制器芯片技術通過最新的微納工藝，制備出的薄膜鈮酸鋰調制器具有高性能、低成本、小尺寸、可批量化生產、且與CMOS工藝兼容等優點，是未來高速光互連極具競爭力的解決方案。
根據中國電子元件行業協會《中國光電子器件產業技術發展路線圖（2018-2022 年）》指出，目前國內核心的光通信芯片及器件仍然嚴重依賴進口，高端光通信芯片與器件的國產化率不超過10%，要求力爭在2020年實現鈮酸鋰調制器芯片及器件市場占有率超過5%-10%，并不斷替代進口，擴大市場占有率，并于2022年實現市場占有率超過30%。
中國光電子器件產業技術發展路線圖（2018-2022年）
參考來源：
慧博資訊：光通信行業深度：驅動因素、發展趨勢、相關產業及公司深度梳理
36氪：光通信如何不被卡脖子？這個核心器件“窗口機會”已打開
未來智庫：AI光網絡之基石，國產廠商爭奪光器件全球話語權
招商證券：AI大數據通路——光器件國產化競爭力
中商情報網：聚焦風口行業]光通信產業高速發展 行業發展趨勢分析
新材料在線：2021年光纖陶瓷插芯行業研究報告
（中國粉體網編輯整理/空青）
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