薄膜铌酸锂:高速光通信的“性能引擎”,如何撬动3.2T时代?
当数据传输的“高速公路”要求从单车道飙升至八车道时,一种名为薄膜铌酸锂的特殊材料,正成为唯一能胜任的“筑路基石”。
在追求更高带宽、更低功耗的光通信竞赛中,硅光技术正面临物理极限的挑战。而薄膜铌酸锂凭借其超高的电光系数和实验室已达260Gbaud的惊人带宽,正从幕后走向台前,被业界公认为实现下一代单波400G乃至3.2T光模块的“性能引擎”。
01 技术破局:为何是薄膜铌酸锂?
当前,基于传统硅光方案实现单波400G传输,在性能和功耗上已触及物理天花板。行业急需一种全新的材料方案来突破瓶颈。
薄膜铌酸锂恰好提供了这种可能。它是一种将铌酸锂晶体材料制成超薄薄膜(通常小于1微米)的技术。其核心优势在于极高的电光系数——这意味着施加很小的电压就能实现高效的光信号调制,从而带来两大关键收益:超高带宽(实测已超110GHz)和超低功耗。
因此,“硅光+薄膜铌酸锂”的异质集成方案成为公认的下一代方向。该方案巧妙分工:硅光部分利用成熟的CMOS工艺,负责光路由、耦合等无源功能,以控制成本;薄膜铌酸锂部分则作为高性能的“调制功能核”,嵌入光路关键节点,专门负责高速信号调制,提升整体性能。
02产业链与市场:中国的天生优势
与依赖海外(美日主导)的磷化铟等材料产业链不同,中国在薄膜铌酸锂领域具备完整的自主产业链,从晶体生长、薄膜制备到芯片设计、封装测试,均已实现国产化布局。
这一优势使得中国厂商在下一代高速光模块的全球竞争中占据了有利的“天生位置”。据行业分析,薄膜铌酸锂调制器芯片不仅是3.2T光模块的必选项,在未来CPO(共封装光学)和更先进的OIO(光电合封)场景中,其用量也将大幅增加,市场空间广阔。
03 关键玩家:安孚科技与天通股份的产业链卡位
在薄膜铌酸锂的产业化浪潮中,两家上市公司已展现出清晰的卡位优势。
安孚科技通过持股易缆微,直接切入产业链核心。易缆微的核心技术是“硅光异质集成薄膜铌酸锂调制器”。其发展里程碑颇具说服力:
2025年第二季度:全球首发单波400G异质集成芯片完成三方测试,并送样北美头部客户,标志着技术达到国际先进水平。
2025年第三季度:年产50万颗芯片的中试生产线正式通线,为规模化量产打下基础。
公司的商业模式前景清晰:其高性能调制器是3.2T光模块的核心部件,单价高、附加值大。加之其稳固的南孚电池主业提供现金流支撑,光通信业务有望成为全新的价值增长极。
天通股份则占据了产业链的上游关键环节。它是国内薄膜铌酸锂晶片的主要供应商,市场份额据称超过50%,是安孚科技等中游芯片厂商的上游。
尽管单颗光模块对应的晶片价值量仅为几百元人民币,但由于技术壁垒高,其净利率可超过40%,体现出高技术附加值的特点。公司下游与中际旭创等行业龙头合作,确保了其产品的市场需求和产业落地通道。
04 制造工艺:如何实现“硅光+薄膜铌酸锂”的异质集成?
将两种不同材料完美结合,是实现高性能芯片的关键。其核心工艺是“异质集成”。
主要流程是:先将制备好的薄膜铌酸锂材料切片,然后通过精密的“Die to Wafer”或“Wafer to Wafer”键合工艺,将其贴装到已完成硅光线路加工的SOI晶圆上。随后,再经过一系列复杂的光刻、刻蚀等微纳加工步骤,最终在硅光芯片上集成出高性能的薄膜铌酸锂调制器。
这一过程技术门槛极高,是实现“硅光控成本,铌酸锂提性能”设计理念的工程保障。
05 未来展望:从3.2T到更远的未来
薄膜铌酸锂的价值远不止于眼前的3.2T光模块。它本质上是为光通信系统提供了一个性能远超以往的“电光转换核心”。
随着AI、算力需求持续爆炸式增长,光模块的速率必将向6.4T甚至更高演进。薄膜铌酸锂的超高带宽潜力,使其能够支持更复杂的调制格式和更高的波特率,是满足未来十年数据洪流需求的底层技术保障之一。
同时,在CPO技术路径中,缩短电互连距离、降低整体功耗是核心目标。薄膜铌酸锂调制器的低功耗、小尺寸特性,使其成为CPO架构中极具竞争力的解决方案,有望在更集成的形态中发挥关键作用。
在光通信这场没有终点的技术马拉松中,每一次材料学的突破都可能重塑赛道格局。薄膜铌酸锂的崛起,标志着行业从依赖单一硅基平台,进入一个“异构集成、各取所长”的新时代。
对于安孚科技、天通股份等已精准卡位的企业而言,它们押注的不仅是一项技术,更是通往下一代算力基础设施的“门票”。当数据流量继续以指数级增长,这些掌握着“性能引擎”密钥的参与者,其价值或许才刚刚开始显现。