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華為、中興海外遭難,都因我國這個器件存“短板”?

2017/07/26
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云計算物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)的推動下,光通信市場開始進入到高速成長期,細(xì)數(shù)光通信的發(fā)展已有數(shù)十年之久,產(chǎn)業(yè)鏈布局已比較完善,產(chǎn)業(yè)規(guī)模和產(chǎn)品種類呈現(xiàn)不斷擴大的趨勢。

光通信行業(yè)按傳輸介質(zhì)的不同,可分為大氣激光通信光纖通信,由光器件、光通信設(shè)備和光纖光纜構(gòu)成。

光器件:為光通信上游,是光設(shè)備的核心器件,實現(xiàn)光信號的產(chǎn)生、調(diào)制、探測、連接、波長復(fù)用和解復(fù)用、光路轉(zhuǎn)換、信號放大、光電轉(zhuǎn)換等功能,是光通信發(fā)展的重要根基。

光通信設(shè)備:由各種光器件構(gòu)成,包括完成光電信號轉(zhuǎn)換、傳輸和收發(fā)的設(shè)備以及配線連接、分配設(shè)備等,常用的光通信設(shè)備有光終端收發(fā)機、光路由、交換機、光纖配線產(chǎn)品、光纜終端盒等。

本期《芯榜單》我們就來說說光通信的核“芯”。


光通信歷史,1970 年開始新里程
與非網(wǎng)小編先帶大家看看光通信的發(fā)展,這樣對光器件的榜單情況能有更好的理解。

1880 年,亞歷山大·格拉漢姆·貝爾發(fā)明利用光波為載體傳輸語音信息的“光電話”,由此證明光波作為載體可進行信息的傳遞,現(xiàn)代光通信都源于這個雛型。但受沒有可靠的高強度光源、沒有穩(wěn)定的低損耗傳輸介質(zhì)的限制,光通信一直被“擱淺”在實驗室,與實用階段隔著一道屏障。

而這一“擱淺”就是 80 年,直到 1960 年 7 月,美國科學(xué)家希奧多·哈羅德·梅曼發(fā)明了第一個紅寶石激光器,光通信才真正從理論的層面轉(zhuǎn)向?qū)嵸|(zhì)性階段。當(dāng)然,這也引發(fā)全球激光通信研究熱。

隨著研發(fā)的進展,傳輸距離更長、抗干擾能力更強、通信容量更大的傳輸介質(zhì)成為光通信迅速落地的關(guān)鍵,于是空心光波導(dǎo)管、透鏡(或反射鏡)陣列等均被嘗試。

在陷入一片絕望之時,1966 年英國標(biāo)準(zhǔn)電信研究所的華裔科學(xué)家高錕博士發(fā)表了一篇奠定光纖通信基礎(chǔ)的重要論文,指出:
光導(dǎo)纖維的高損耗不是其本身固有的,而是由材料中所含雜質(zhì)引起的,如果降低材料中的雜質(zhì)含量,便可極大地降低光纖損耗。

他預(yù)言,通過降低材料雜質(zhì)含量和改造工藝,可使光纖損耗下降到 20 dB/km;通過原材料的提純能制造出適于長距離通信使用的低損耗光纖。

在此理論的指導(dǎo)下,美國康寧于 1970 年制成了衰減為 20 dB/km 低損耗石英光纖。

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1970 也是光器件的新里程,美國貝爾實驗室、日本電氣 NEC 和蘇聯(lián)先后研制成功室溫下連續(xù)工作的雙異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體激光器,從光通信從實驗室研究真正走了出來。

1970 年被稱為光通信的“元年”。


光器件,中國竟在有源上跟丟了
相對于傳輸介質(zhì),光器件的發(fā)展卻似乎沒有這么坎坷。

發(fā)達(dá)國家在 1975 年后逐步形成光器件產(chǎn)業(yè),中國光器件產(chǎn)業(yè)僅僅是晚了 5 年,無論是有源器件,還是無源器件,都足以滿足國家光纖通信發(fā)展初期科研和工程需要。然而,隨著時間的推移,由于科研投入不夠、工業(yè)制造薄弱等原因,我們就被狠狠甩在后面,在高端產(chǎn)品與核心技術(shù)方面尤為薄弱。


光器件分為有源器件與無源器件兩類。

從產(chǎn)業(yè)鏈角度來看,光器件又分為光芯片、光組件、光器件和光模塊。光模塊是廣義的光有源器件,由光器件、功能電路和光接口組件等組成,其中的光器件包括 TOSA 和 ROSA 兩部分。光模塊的功能就是光電轉(zhuǎn)換,發(fā)送端把電信號轉(zhuǎn)換成光信號,通過光纖傳送后,接收端再把光信號轉(zhuǎn)換成電信號。

光有源器件

光有源器件是光電信號轉(zhuǎn)換的器件,相當(dāng)于光傳輸系統(tǒng)的心臟,包括光源 / 激光器、光檢測器、光放大器及光調(diào)制器

光源 / 激光器是電信號轉(zhuǎn)光信號的核心器件,主流激光器有 VCSEL(垂直腔面發(fā)射激光器)、DFB(分布反饋激光器)和 EML(電吸收調(diào)制激光器)。


我國光有源器件的研發(fā)始于 20 世紀(jì) 70 年代,恰是高新技術(shù)對中國封鎖與禁運的“巴統(tǒng)”時期。中科院半導(dǎo)體研究所、武漢郵電科學(xué)研究院等研制出波長為 850 nm 的短波長激光器,隨后 1310 和 1550 nm 的長波長激光器問世。

1993 年后,“巴統(tǒng)”時期結(jié)束,國外的光有源器件開始大量涌入中國市場。

目前,我國只有寥寥幾家能自主生產(chǎn)激光器和探測器管芯,而且僅限于 10 Gbit/s 以下速率。通信設(shè)備及系統(tǒng)所需的高速率管芯、單元器件及摻鉺光纖均需要進口。


光無源器件

光無源器件用以實現(xiàn)光信號的連接、耦合、分路、波長復(fù)用等功能,但無需進行光電信號轉(zhuǎn)換的光器件,包括用量非常大但技術(shù)門檻較低的光纖連接器、光分路器,也包括門檻相對較高的光開關(guān)波分復(fù)用解復(fù)用器、光衰減器,光無源器件種類繁多。

光衰減器可分為固定光衰減器(FOA)和可變光衰減器(VOA)兩大類,F(xiàn)OA 只能對光功率進行預(yù)定量的衰減,而 VOA 既能對光功率進行預(yù)定量的衰減,也能對光功率進行實時控制,因此 VOA 已日漸成為主流。

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隨著 1970 年后光纖技術(shù)的出現(xiàn),我國無源光器件的研發(fā)也啟程。通過中國電子科技集團第 23 研究所、武漢郵電科學(xué)研究院固體器件研究所等組織機構(gòu)的努力,我國光通信系統(tǒng)中所用的光連接器光耦合器絕大部分都是國產(chǎn)的。

盡管光無源器件的產(chǎn)業(yè)發(fā)展似乎比光有源器件要迅猛,但問題也是很多,比如光纖連接器用陶瓷套管的毛坯需要進口、光纖連接器技術(shù)自主知識產(chǎn)權(quán)幾乎為零。隨著不斷努力,如今中國無源器件的水平與國外的差距不大,甚至達(dá)到國際領(lǐng)先水平,比如陶瓷套管 / 插芯、光收發(fā)接口等組件,我國是全球最大的生產(chǎn)產(chǎn)地。

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全球格局及未來趨勢
美日是光器件主要研發(fā)地,掌握產(chǎn)業(yè)最前端技術(shù),相關(guān)廠商數(shù)量相對較多。目前,全球有 200 多家光器件廠商,這是一個競爭相當(dāng)激烈的市場。隨著兼容并購,市場集中度也將提高。

近年來,華為、中興屢遭受美國商務(wù)部調(diào)查,其背后與我國核心元器件缺失有著直接關(guān)系,我國光器件產(chǎn)業(yè)亟待升級。

目前,在國內(nèi)以華為、中興和烽火通信為代表的企業(yè)已開始實行“一體化”戰(zhàn)略,積極向芯片領(lǐng)域布局,提升一體化能力,這必將提高公司的競爭力,降低成本,保障貨源,進一步提升企業(yè)的盈利能力。


不難預(yù)料,光通信產(chǎn)業(yè)也將會由低門檻、低利潤率的光纖光纜向高門檻、高利潤率的核心器件和一體化延伸。光器件集成化與智能化是未來的主方向,光系統(tǒng)設(shè)備總成本中,光器件占比不斷上升,達(dá)到 30%指日可待。根據(jù) LightCounting 預(yù)測數(shù)據(jù)中心用光模塊的市場增速未來保持 30%-50%增長,到 2021 年整個市場預(yù)計會由 2014 年的 16 億美元增長至 49 億美元。


芯榜單
本期《芯榜單》與非小編將帶大家看看此行業(yè)的領(lǐng)袖企業(yè)。


Finisar
Finisar Corporation 是一家在光通信器件和子系統(tǒng)領(lǐng)域的全球技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者。這些產(chǎn)品可在網(wǎng)絡(luò)、存儲、無線和有線電視應(yīng)用中實現(xiàn)高速語音、視頻和數(shù)據(jù)通信。Finisar 光產(chǎn)品包括:收發(fā)器、有源線纜、WSSROADM、光測試設(shè)備和有源及無源器件。

Avago
Avago 成立于 2005 年,總部位于美國加州圣何塞。1999 年,惠普(HP)將測試部門獨立出來,成為后來的 Agilent(安捷倫),2005 年末,安捷倫又將其半導(dǎo)體產(chǎn)品事業(yè)部分割,獨立成為 Avago(安華高)。Avago 的光通信業(yè)務(wù)主要包括光器件(激光器等),光模塊和 AOC 有源光纜。

Lumentum(由 JDSU 拆分出來)
JDSU 成立于 1981 年,經(jīng)過 20 余年的發(fā)展,不斷推行收購的戰(zhàn)略,逐步成為全球光電企業(yè)的龍頭企業(yè)。為目前全球最大光纖零件供應(yīng)商,光通訊領(lǐng)域巨頭之一。2015 年獨立 CCOP 業(yè)務(wù)部門被命名為 Lumentum,定位于光通信和商用激光器的全球領(lǐng)導(dǎo)者。

Oclaro
Oclaro 是由原兩大光通訊元器件供應(yīng)商 Bookham 和 Avanex 合并而成。其公司總部設(shè)在美國加利福尼亞州的圣何塞市,公司設(shè)計、制造和銷售廣泛應(yīng)用于通信、數(shù)據(jù)傳輸、航空航天、半導(dǎo)體、傳感、國防和科研等領(lǐng)域的光元件、光模塊和光學(xué)子系統(tǒng)產(chǎn)品。產(chǎn)品種類包括:半導(dǎo)體激光器、光放大器、光發(fā)送器、光接收器、光收發(fā)模塊、高功率激光二極管、垂直腔表面發(fā)射激光器及先進的光子測量工具等。

住友
住友電工橫濱制作所同時也是住友電工品牌光纖、連接器、熔接機等光通信產(chǎn)品的生產(chǎn)據(jù)點和研發(fā)中心。住友電工光器件(無錫) 主要生產(chǎn)加工光機器相關(guān)的新型電子元器件,如:光纖連接器、光耦合器、光線模塊。


光迅科技
武漢光迅科技股份有限公司是中國最大光通信器件供貨商,其前身是 1976 年成立的郵電部固體器件研宄所。2001 年,原固體器件研究所改制成立武漢光迅科技有限責(zé)任公司,2004 年,依法整體變更為武漢光迅科技股份有限公司,2009 年 8 月,在深圳證券交易所掛牌上市。光迅科技主要從事光器件、光通信子系統(tǒng)以及光通信儀表的研究,開發(fā),生產(chǎn),銷售和技術(shù)服務(wù),主要產(chǎn)品是光纖放大器、DWDM 產(chǎn)品、光連接器、光模塊及其他光有源、無源器件。

無錫愛沃富
無錫愛沃富是由香港立偉科技有限公司和英國智能實業(yè)有限公司,于 2006 年 6 月投資 1000 余萬兀(并于 2011 年增資到 4500 萬萬)共同組建成立的高科技光通信生產(chǎn)制造企業(yè),專業(yè)從事光無源器件的研發(fā)和生產(chǎn)。無錫愛沃富的主要產(chǎn)品包括:平面光波導(dǎo)分路器(PLC splitter)、拉錐型分路器(FBT)、波分復(fù)用器、光環(huán)行器、光隔離器、增益平坦濾波器、光開關(guān)等。

波若威
波若威科技股份有限公司總部位于中國臺灣新竹科學(xué)園區(qū)內(nèi),是專業(yè)從事光器件 OEM/ODM 研發(fā)、生產(chǎn)及銷售的公司,在廣東省中山市設(shè)有大型的生產(chǎn)基地。波若威于 2012 年 12 月在中國臺灣證券柜臺買賣市場上柜交易。波若威產(chǎn)品包括:光纖準(zhǔn)直器、光纖隔離器、光纖耦合器、密集波分復(fù)用器、粗式波分復(fù)用器、摻鉺光纖放大器、發(fā)模塊等。

昂納光通信
昂納光通信(集團)有限公司成立于 20 年 10 月,于 2010 年 4 月在香港主板上市。昂納光通信的產(chǎn)品范田包括光無源網(wǎng)絡(luò)子器件、器件、模塊和子系統(tǒng)產(chǎn)品。

新飛通(NeoPhotonics)
新飛通公司是光子集成電路器件、模塊及子系統(tǒng)領(lǐng)先的研發(fā)商及垂直整合生產(chǎn)商,紐約證券交易所上市公司,其產(chǎn)品包括 40G/100G 模塊、光集成器件、MEMS 模塊、FTTH 收發(fā)器、電信收發(fā)器、可調(diào)諧激光器等。新飛通的全球總部位于美國加州圣何塞,中國深圳(NeoPhotonics 子公司一一深圳新飛通光電子技術(shù)有限公司)是其工程管理與生產(chǎn)設(shè)施所在地。

博創(chuàng)科技
2007 年被認(rèn)定為浙江省高新技術(shù)企業(yè),2008 年被認(rèn)定為國家高新技術(shù)企業(yè),并于 2011 年通過高新技術(shù)企業(yè)復(fù)審,2014 年再次被認(rèn)定為國家高新技術(shù)企業(yè)。開發(fā)和完善 PLC 光分路器的制造技術(shù)和工藝,同時自主研發(fā)了其他 PLC 集成光電子器件如 AWG、VOA、VMUX 等的制造技術(shù),并積極展開 MEMS 光器件的研制與開發(fā)。在 PLC 集成光電子器件領(lǐng)域具有技術(shù)領(lǐng)先、工藝完整成熟的優(yōu)勢。

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華為

華為

華為創(chuàng)立于1987年,是全球領(lǐng)先的ICT(信息與通信)基礎(chǔ)設(shè)施和智能終端提供商。目前華為約有19.7萬員工,業(yè)務(wù)遍及170多個國家和地區(qū),服務(wù)全球30多億人口。華為致力于把數(shù)字世界帶入每個人、每個家庭、每個組織,構(gòu)建萬物互聯(lián)的智能世界:讓無處不在的聯(lián)接,成為人人平等的權(quán)利,成為智能世界的前提和基礎(chǔ);為世界提供最強算力,讓云無處不在,讓智能無所不及;所有的行業(yè)和組織,因強大的數(shù)字平臺而變得敏捷、高效、生機勃勃;通過AI重新定義體驗,讓消費者在家居、出行、辦公、影音娛樂、運動健康等全場景獲得極致的個性化智慧體驗。

華為創(chuàng)立于1987年,是全球領(lǐng)先的ICT(信息與通信)基礎(chǔ)設(shè)施和智能終端提供商。目前華為約有19.7萬員工,業(yè)務(wù)遍及170多個國家和地區(qū),服務(wù)全球30多億人口。華為致力于把數(shù)字世界帶入每個人、每個家庭、每個組織,構(gòu)建萬物互聯(lián)的智能世界:讓無處不在的聯(lián)接,成為人人平等的權(quán)利,成為智能世界的前提和基礎(chǔ);為世界提供最強算力,讓云無處不在,讓智能無所不及;所有的行業(yè)和組織,因強大的數(shù)字平臺而變得敏捷、高效、生機勃勃;通過AI重新定義體驗,讓消費者在家居、出行、辦公、影音娛樂、運動健康等全場景獲得極致的個性化智慧體驗。收起

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與非網(wǎng)編輯,網(wǎng)名小老虎。通信工程專業(yè)出身,喜歡混跡在電子這個大圈里。曾經(jīng)身無技術(shù)分文,現(xiàn)在可以侃侃電子圈里那點事。喜歡和學(xué)生談?wù)勑那?、聊聊理想,喜歡和工程師談?wù)勆?、聊聊工作。不求技術(shù)“上進”,只求結(jié)交“貴圈”的朋友!