我请Google Gemini Pro估计在目前1.6T光模块全球出货中,薄膜铌酸锂调制器所占的市场份额。它给的估计大约是3-5%,说明这个技术的量产仍处在一个早期阶段。
目前1.6T光模块市场,使用Mach-Zehnder Modulator的硅光芯片所占的市场份额大约是接近60%,要超过磷化铟EML芯片的份额。
目前硅光芯片的出货量要高于EML的原因是硅光芯片在产能、方案简洁性乃止生产物料成本优势上都要比后者强不少,而且大的云厂商在评估测试硅光芯片方面已经有充足的积累,对这个技术已经是非常熟悉和信任。EML芯片需要专门建设的Fab(晶圆厂)而硅光晶圆生产可以利用大多数现有支持CMOS制程的现有晶圆厂设备,产能充裕。当然,硅光芯片的前端制程会用到一些新的步骤(例如在硅衬底上加一层SiO2 insulator),还有新的材料,例如为了加入光探测器PD,需要外延生长一层锗(Germanium)等。不过总的来说,制程开发要快,且有不少成熟制程的12寸大晶圆厂都可以直接利用起来。
在2026年的OFC展会上,Coherent Corporation和Silith都分别展出了他们各自开发的单通道(波长)400Gbps纯硅光芯片。这意味着这类芯片解决量产问题后就可以很快用来装备3.2T的光模块(八双向通道)。根据Coherent公司发表的论文,这个产品的3dB电光带宽超过了70GHz,半波电压(Vπ)约为7V,成功实现了单通道420 Gb/s PAM4信号传输。Coherent开发这个产品所协作的晶圆厂是Tower Semiconductor。
尽管硅光芯片在单波400G的开发上已经有多家突破,但量产和下游光模块产品的开发还需要些时间,估计应在2027可以铺开销售。
既然硅光已经可以满足当前市场的大部分需求,为何还有一些新的公司在积极投入到薄膜铌酸锂调制器领域呢?薄膜铌酸锂相比纯硅光芯片有哪些优劣势呢?

薄膜铌酸锂的调制带宽要高得多,这为其后续攻坚单通道800Gbps提供了理论上的可能性。除了PAM4外,也可支持PAM8与DP-16QAM等多种调制方式,潜力是很大的。它的电源功耗要小。硅光的根本局限在于其调制原理——等离子色散效应会引入损耗和失真,在追求更高速度时,效率和信号质量会急剧下降。而TFLN基于本征的线性电光效应(普克尔斯效应),在高速下依然能保持高线性度和低损耗。
不过呢,薄膜铌酸锂也有不少缺点,最大短板在于制造和集成的挑战。相比之下,硅光可以充分利用庞大的CMOS产业生态,在成本和规模量产能力上拥有绝对优势。它依然是无源光路、低成本器件的最优平台。
薄膜铌酸锂的实际应用中,很可能是作为单个裸芯(Chiplet),通过异质集成技术嵌入到一个包含无源光路的硅光芯片上。整个系统还需混合集成InP CW光源、锗硅光探测器(PD),并配合光纤阵列(FAU)进行光耦合,由高速驱动器和射频接口提供电信号,通过控制电路维持稳定工作,最终经过严格的封装、测试后,才能成为一颗完整的商用光引擎
考虑到集成与封装的复杂性,这样的方案的成本预计是要比纯硅光的单通道400Gbps Optical Engine要贵的。
中国在TFLN产业链上布局较早规模也比较大,比较完整。由于锂金属的强污染型,大多数顶级晶圆厂如TSMC是不喜欢介入TFLN的前端制程的,因此这个行业的厂商大多数是新的厂家。
在上游的晶体与薄膜晶圆领域,中国已经有一定的领先和规模优势。
·铌酸锂晶体材料:天通股份已实现6英寸铌酸锂晶体的自主量产和黑化抛光晶片,技术可控。福晶科技则能提供高质量铌酸锂晶体等精密光学元件,客户覆盖国际巨头。此外,南智芯材依托南京大学团队,专注于大尺寸、高纯度晶体的量产,致力于国产化替代。
·TFLN薄膜晶圆:济南晶正是这一领域的全球领导者,据称在2023年占据了全球约78%的薄膜铌酸锂晶圆供应。其他国内供应商还包括上海新硅聚合(沪硅产业子公司)和厦门博威等,它们也在提供不同尺寸的薄膜晶圆产品。
在中游的器件设计和制造领域(调制器厂商)
·调制器芯片设计与制造:
o光库科技是国内少数能量产超高速TFLN调制器的企业,其400G/lane产品已向全球头部客户批量出货,是全球主要供应商之一。
o元芯光电采用IDM模式(垂直整合制造),在薄膜铌酸锂调制器、可调谐激光器等领域布局,致力于全产业链国产化。
o铌奥光电、犀里光电、中科源芯等一众初创公司也公布了其TFLN调制器的研发与产业化的计划。
·晶圆代工与特色工艺:安湃光电称已建成全球首条8英寸TFLN产线,瞄准大规模量产需求。华工科技则在1.6T光模块方案中明确兼容TFLN调制器技术路线
在封测工艺开发方面,有南京铌奥光电。
在海外呢,供应链在瑞士、美国和日本。
🇨🇭瑞士(欧洲TFLN代工重镇)
·CCRAFT:2025年从瑞士国家研究机构CSEM分拆成立,自称“全球首家TFLN光子芯片纯晶圆代工厂”,专注6英寸晶圆量产,目标到2030年年产1200万片芯片。
·Lightium:成立于2023年,定位“欧洲首家生产级TFLN代工厂”,采用虚拟代工模式,利用合作伙伴的200毫米晶圆基础设施,可提供从原型到量产的代工服务。
🇺🇸美国(技术与商业模式创新)
·HyperLight:总部位于马萨诸塞州剑桥,是TFLN技术的先驱之一,其TFLN Chiplet™平台可与现有硅光晶圆厂结合,实现大规模生产。
·Partow Technologies:美国境内的TFLN晶圆供应商之一,丰富了非中国地区的材料来源。
·Quantum Computing Inc (QCi):被列为TFLN芯片市场的全球主要制造商之一,业务可能涉及量子计算等领域。
🇯🇵日本(上游材料传统优势)
·Furukawa (古河)-整合激光器和调制器
·NGK Insulators:日本NGK绝缘子株式会社,是全球知名的铌酸锂晶体和晶圆供应商,也是TFLN晶圆市场的海外主要参与者。
🇨🇦加拿大(核心设备与工艺支持)
·Intlvac:一家专注于TFLN加工的半导体设备与工艺方案公司,提供离子束刻蚀、镀膜等核心设备和工艺支持。
🇳🇱荷兰(封装合作伙伴)
·PHIX:荷兰光子封装与组装专家,与瑞士Lightium公司合作,提供TFLN芯片的后端封装服务。
除了薄膜铌酸锂,还有一些其它的替代技术。
Barium Titanate (BTO)钛酸钡—终极CPO挑战者
它强在哪:BTO拥有极其巨大的电光系数(Pockels系数),比传统铌酸锂(LN)高出一个数量级。这意味着用BTO做的调制器,可以做到超低电压驱动和超短尺寸,完美契合CPO对极低功耗和高集成密度的要求。
挑战在哪:BTO本身不是硅基材料,需要在硅晶圆上“生长”出高质量的单晶薄膜,工艺难度极高,且与现有CMOS产线的兼容性仍在攻坚中。所以被称为“终极目标”,但还在路上。
Silicon-Organic Hybrids (SOH)(硅-有机杂化)& Polymer Organic Hybrids (POH)(聚合物有机杂化)
它们强在哪:这两类材料的核心是有机电光聚合物。它们的人工合成自由度极高,可以通过分子设计获得比BTO还要高的电光系数。它们最大的杀手锏是工艺极其简单——不需要像BTO那样高温外延生长,可以直接用“旋涂”的方式像刷油漆一样涂在芯片上,与硅光平台天然兼容。
挑战在哪:有机材料的长期热稳定性和可靠性不如无机材料(BTO、铌酸锂),在高温或大功率光信号下容易老化。因此它们被视为“高潜力但需验证”的路线。
Thin-Film Lithium Tantalate (TFLT)薄膜钽酸锂LiTaO₃
钽酸锂(LT)和铌酸锂(LN)晶体结构几乎相同,但钽酸锂有一个隐藏优势——它拥有比铌酸锂更高的抗光损伤阈值(即能承受更强的光功率而不性能衰退)。在CPO场景下,高功率激光是刚需,这成了它的制胜点。
哪个技术最终胜出难料。不过从商业化进度来看,薄膜铌酸锂是硅光之后的第二梯队,而且我们也预料其裸芯会与现有硅光解决方案集成。
在异质集成,先进封装逐渐成熟的下一阶段,我们估计多个不同器件由不同晶圆厂生产在集成的情况会越来越普遍。西方国家为争取供应链可控,扶持本土产能,也会为一些技术基础雄厚的中立国家如瑞士带来在这一领域扩展的机会。
夜雨聆风