Treiberfaktoren für die Entwicklung der Laserchip-Industrie und zukünftige Entwicklungstrends im Jahr 2026
Definition von Laserchips
Optische Chips sind die Kernkomponenten, die die gegenseitige Umwandlung photoelektrischer Energieträger realisieren. Sie werden häufig in optischen Verbindungsprodukten verwendet und werden hauptsächlich in Laserchips und Fotodetektorchips unterteilt. Unter ihnen ist der Laserchip eine aktive Halbleiterkomponente, die elektrische Energie auf der Grundlage des Prinzips der stimulierten Strahlung in monochromatische Lichtstrahlen mit hoher Leistung umwandelt.
Auf der Sendeseite optischer Kommunikationssysteme sind Laserchips die wichtigste Lichtquelle, die Informationen überträgt. Sie sind unersetzlich und nehmen im Bereich optischer Chips eine zentrale Stellung ein. Je nach Modulationsmethode können Laserchips in direkte Modulation, integrierte Modulation und externe Modulation unterteilt werden. Aus Sicht der Materialsysteme werden Laserchips hauptsächlich in Indiumphosphid (InP) und Galliumarsenid (GaAs) unterteilt. Darüber hinaus kann die lichtemittierende Struktur in oberflächenemittierende und kantenemittierende Strukturen unterteilt werden.
Industrieller Kettenvertrieb von Laserchips im Markt für optische Verbindungen
Laserchips stehen am Anfang der Industriekette für optische Verbindungen und sind ein wichtiges Glied in der gesamten Industriekette mit hohen technischen Barrieren und komplexen Prozessabläufen. Als „Herzstück“ des optischen Kommunikationssystems bestimmt die Leistung des Laserchips direkt die Übertragungsrate und Energieeffizienz nachgeschalteter optischer Geräte, optischer Module und sogar des gesamten optischen Kommunikationssystems.
Als zentraler Träger optischer Kommunikationssysteme weisen optische Verbindungsprodukte je nach Technologiepfad offensichtliche Unterschiede in ihrer Hardwarekostenstruktur (BOM) auf. Am Beispiel optischer Nicht--Siliziummodule umfasst die Hardwarekostenstruktur hauptsächlich vier Hauptsegmente: optische Chips, elektrische Chips, passive optische Geräte, Leiterplatten und mechanische Komponenten. Für Silizium-Photonik-Verbindungsprodukte wurde die Stücklistenstruktur strukturell rekonstruiert. Der ursprüngliche diskrete Modulator und eine große Anzahl passiver optischer Geräte sind in einen Silizium-Photonik-Chip (PIC) integriert, während die Leiterplatte und die mechanischen Komponenten stark vereinfacht werden.
Derzeit konzentriert sich BOM auf die beiden Kerne „Silizium-Photonik-Chips“ und „Laser“. Unabhängig davon, ob die früh-entwickelte EML-Lösung oder der aufkommende optische Siliziumpfad verwendet wird, nehmen Laserchips eine wichtige Position in der Wertschöpfungskette ein, da sie sich direkt auf die fotoelektrische Signalumwandlung und die Signalübertragungsqualität auswirken.
Hauptprodukttypen von Laserchips
Als Kerngerät der fotoelektrischen Umwandlung werden Laserchips hauptsächlich in fünf Kategorien unterteilt, die auf Unterschieden in Materialsystemen, physikalischen Strukturen und Modulationsmethoden basieren, darunter DFB, EML, CW, VCSEL und FP, jeweils mit spezifischen technischen Vorteilen und Anwendungsszenarien.
Hintergrund der Marktentwicklung für Laserchips
Das signifikante Wachstum der Laserchip-Industrie ist hauptsächlich auf günstige Faktoren wie das explosionsartige Wachstum des Marktes für optische Verbindungen, die schnelle Anwendung neuer Technologien wie Siliziumphotonik in optischen Verbindungen und die wachsende Nachfrage von Endkunden nach hochleistungsfähigen optischen Verbindungsprodukten zurückzuführen. Als unverzichtbarer Kernbestandteil optischer Verbindungslösungen profitieren Laserchips unmittelbar von diesen Trends und beschleunigen so ihre eigene Entwicklung.
Im Jahr 2024 wird der globale Laserchip-Markt 2,6 Milliarden US-Dollar erreichen und im Jahr 2030 voraussichtlich auf 22,9 Milliarden US-Dollar wachsen, mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 44,1 %. Es gibt objektive Einschränkungen bei der Entwicklung der Laserchip-Industrie, darunter lange Produktionskapazitätserweiterungszyklen, hohe technische Barrieren und konzentrierte High-End-Produktionskapazitäten, kurz- und mittelfristig begrenzte Kernmaterialien und Ausrüstung sowie ein unausgewogenes Lieferkettenmuster. Es kann die schnell wachsenden Anforderungen des nachgelagerten Marktes nicht vollständig erfüllen. Der Gesamtmarkt ist knapp. Dies zeigt sich besonders deutlich bei EML-Laserchips und CW-Laserchips, die für optische Hochgeschwindigkeitsverbindungen verwendet werden.
Hauptanwendungsszenarien von Laserchips
Laserchips werden hauptsächlich in optischen Verbindungsprodukten verwendet, und die Anwendungsszenarien der Terminals sind den Anwendungsszenarien der von ihnen unterstützten optischen Verbindungslösungen sehr ähnlich. Je nach Terminalanwendungsszenario kann der Laserchip-Markt in den Markt für Rechenzentrums-Laserchips und den Telekommunikations-Laserchip-Markt unterteilt werden. Unter ihnen nimmt der Markt für Rechenzentrumslaserchips eine absolute Marktposition ein. Die Marktgröße wird im Jahr 2024 1,6 Milliarden US-Dollar erreichen und im Jahr 2030 voraussichtlich auf 21,1 Milliarden US-Dollar anwachsen, mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 53,4 %.
Die Märkte für Rechenzentrumslaserchips und Telekommunikationslaserchips weisen eine differenzierte Technologielandschaft auf. Der Markt für Laserchips für Rechenzentren ist durch eine zweirädrige Technologielandschaft mit EML- und CW-Laserchips gekennzeichnet: EML-Laserchips werden als frühe Entwicklungslösung häufig in optischen Verbindungsprodukten für 400G und höher eingesetzt. In den letzten Jahren haben sich Silizium-Photoniklösungen mit den Vorteilen hoher Integration und niedriger Kosten zu einer Hochgeschwindigkeits-Evolutionsrichtung entwickelt, die Hochleistungs-CW-Laserchips erfordert.
In der Telekommunikation dominieren nach wie vor kantenemittierende Laserchips, vor allem aufgrund ihrer Fähigkeit, strenge Leistungsanforderungen zu erfüllen. Insbesondere werden DFB-Laserchips häufig in Szenarien über kurze- und mittlere-Distanzen wie 5G-Fronthaul und Glasfaserzugang eingesetzt. Im Gegenteil, EML-Laserchips überwinden Dispersionsbeschränkungen durch ihr niedriges Chirp- und hohes Extinktionsverhältnis und nehmen somit eine dominierende Position in Langstrecken-Hochgeschwindigkeitsknoten wie Backbone-Netzwerken und Hochgeschwindigkeits-Glasfaserzugängen ein.
EML-Laserchips und CW-Laserchips dominieren den Marktanteil und ihre Bedeutung nimmt weiter zu
Im Jahr 2024 wird die Gesamtmarktgröße von EML-Laserchips und CW-Laserchips 970 Millionen US-Dollar erreichen, was etwa 38,1 % des Marktes ausmacht. Es wird erwartet, dass der Umsatz dieser Produkte auch in Zukunft weiterhin eine hohe Wachstumsrate aufweist und der Marktanteil weiter steigt. Bis 2030 soll der Gesamtumsatz 20,80 Milliarden US-Dollar erreichen, mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 66,6 % und einem Marktanteil von 90,9 %.
EML-Laserchip
EML-Laserchips umfassen hauptsächlich 50G/100G/200G und andere Spezifikationen entsprechend der Datenrate von niedrig bis hoch, und der Kern passt sich an optische Verbindungsprodukte von 100G bis 1,6T an. Derzeit sind 100G-EML-Laserchips Mainstream-Produkte und werden häufig in gängigen optischen Hochgeschwindigkeitsverbindungsprodukten wie optischen 400G- und 800G-Modulen verwendet. Da 1,6T und schnellere optische Verbindungsprodukte sukzessive zum Einsatz kommen, werden 200G-EML-Laserchips als passende Laserchip-Wahl ein schnelles Wachstum einläuten.
CW-Laserchip
Die Entwicklung von CW-Laserchips profitiert hauptsächlich von der Anwendung der Silizium-Photonik-Technologie. In photonischen Siliziumlösungen dienen CW-Laserchips als externe/heterogene integrierte Lichtquellen und werden in Verbindung mit photonischen Siliziummodulatoren verwendet, um die photoelektrischen Signalumwandlungs- und Modulationsfunktionen von photonischen Silizium-Verbindungsprodukten zu realisieren. Unter den optischen Hochgeschwindigkeits-Verbindungsprodukten werden Silizium-Photoniklösungen und CW-Laserchips aufgrund ihrer hervorragenden Kosten-{3}}Leistungsvorteile häufig verwendet.
In den derzeit wichtigsten optischen Silizium-Photonik-Hochleistungs-Verbindungsprodukten mit 400 G, 800 G und sogar 1,6 T werden hauptsächlich CW-Laserchips mit 50 mW, 70 mW, 100 mW und anderen Leistungsmodellen verwendet. Darüber hinaus werden, angetrieben durch neue Technologien wie NPO und CPO, nach und nach Hochleistungs-CW-Laserchips, darunter 150-mW-, 300-mW- und 400-mW-Modelle, in die kommerzielle Entwicklung optischer Verbindungsprodukte der nächsten Generation einbezogen. Von 2025 bis 2030 wird die Nachfrage nach CW-Laserchips mit einer Leistung über 100 mW voraussichtlich explosionsartig wachsen. Bis 2030 wird die Marktgröße von CW-Laserchips mit einer Leistung über 100 mW voraussichtlich 6,6 Milliarden US-Dollar erreichen, was 65,3 % des Marktes ausmacht.
Treiberfaktoren für die Entwicklung der Laserchip-Industrie und zukünftige Entwicklungstrends
. Die Nachfrage steigt weiterhin und das schnelle Wachstum bleibt erhalten. Die Entwicklung von KI-Trainingsclustern hat zu einem Anstieg der Nachfrage nach Rechenleistung und Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung geführt und zu einem exponentiellen Wachstum der Nachfrage nach nachgelagerten optischen Hochgeschwindigkeits-Verbindungsprodukten geführt. Als Kernkomponente optischer Verbindungsprodukte steigt die Marktnachfrage nach Laserchips rasant.
. EML-Laserchip und CW-Laserchip-Zweiradantrieb. Einerseits sind EML-Laserchips aufgrund ihrer hohen Bandbreite, geringen Streuung und Übertragungsvorteile über große Entfernungen zu einer wichtigen Lösung für die Erzielung von 100G/200G-Raten mit einer einzelnen Wellenlänge geworden und werden häufig in optischen 400G-, 800G- und sogar 1,6T-Hochgeschwindigkeitsmodulen eingesetzt. Andererseits werden CW-Laserchips gepaart mit Silizium-Photonik-Modulatoren im Hinblick auf den aufkommenden Weg der Silizium-Photonik-Technologie aufgrund ihrer hohen Integration, ihres geringen {{14}Kostenpotenzials und ihrer perfekten Anpassungsfähigkeit an modernste Architekturen wie CPO nach und nach zu einem wichtigen Kerngerät, das die nächste Generation von optischen Verbindungsprodukten und Ultra-{12}}Hochgeschwindigkeits--Netzwerken für Rechenzentren unterstützt.
. Produkte entwickeln sich hin zu höherer Leistung und der Wert von Einzelprodukten steigt weiter. Da sich optische Verbindungsprodukte immer weiter in Richtung höherer Geschwindigkeiten weiterentwickeln und neue Integrationstechnologien erforscht und angewendet werden, werden höhere Anforderungen an die Leistung von Laserchips gestellt. Nehmen wir als Beispiel EML-Lösungen: Hohe Übertragungsraten erfordern in der Regel eine hohe Leistung und Menge an Laserchips pro Einheit optischer Verbindungsprodukte, was den Wert von Laserchips pro Einheit optischer Verbindungsprodukte in die Höhe treibt.
Obwohl die Siliziumlichttechnologie die Kosten des Modulationsteils durch den CMOS-Prozess senkt, muss das optische Modul mit einem monochromatischen CW-Laserchip mit höherer-Leistung und höherer-Leistung als externer Lichtquelle ausgestattet sein, um eine Silizium-Lichtmaschine mit höherer -Geschwindigkeit anzutreiben und komplexe optische Wegverluste auf dem Chip effektiv zu kompensieren. Darüber hinaus wird sich die Nachfrage nach Laserchips mit der Weiterentwicklung der Branche zu Integrationstechnologien der nächsten-Generation wie NPO und CPO grundlegend verändern und der Wert von Laserchips an den gesamten Hardwarekosten wird voraussichtlich weiter steigen.
. Diversifizierung der Lieferkette. Der Ausbau der KI-gesteuerten globalen Computerinfrastruktur hat erhebliche Anforderungen an den Umfang, die Stabilität und die Aktualität der Lieferkette gestellt und strategische Möglichkeiten für Hersteller hochwertiger Laserchips geschaffen. Entscheidend ist, dass Hersteller mit fortschrittlichen technischen Fähigkeiten (einschließlich epitaktischem Wachstum, hochpräzisem Gitterätzen) und Vorteilen in der betrieblichen Effizienz und schnellen Reaktionsfähigkeiten die strengen Anforderungen besser erfüllen, sich der internationalen Kernlieferkette anschließen, ein vielfältiges globales Lieferkettennetzwerk aufbauen und beträchtliche internationale Marktanteile gewinnen können. Besonders hervorzuheben ist, dass immer mehr Hersteller von Laserchips Globalisierungsstrategien umsetzen, indem sie ihre Produktionsstandorte in der Nähe nachgelagerter Hersteller optischer Verbindungen oder Endkunden ansiedeln und so ein widerstandsfähigeres und diversifizierteres globales Lieferkettennetzwerk aufbauen.
Kostenstruktur für Laserchips
Die Kostenstruktur von Laserchips wird dominiert von Herstellungskosten, direkten Arbeitskosten und Materialkosten. Die Materialkosten umfassen hauptsächlich Substrate, Goldtargets, Spezialgase und Chemikalien usw., je nach Produkt, und machen in der Regel 10 bis 20 % der Gesamtkosten aus. Derzeit sind die Substratmaterialien von Laserchips hauptsächlich InP und GaAs. Unter anderem sind die InP-Preise in den letzten Jahren aufgrund steigender Materialpreise und anderer Effekte weiter gestiegen. Aufgrund des relativ einfachen Herstellungsprozesses von GaAs ist der Preis im Zuge der Prozessoptimierung und Technologieiteration schrittweise gesunken.
Wettbewerbsbarrieren für Laserchips
.Produktions-Know-how. Die Herstellung von Laserchips ist in hohem Maße von fortschrittlichen Kernprozessen wie epitaktischem Wachstum, hochpräziser Gitterätzung und komplexem Design der Hochgeschwindigkeitsmodulation abhängig. Angesichts des Mangels an Gießereien mit Produktionskapazitäten für den gesamten Prozess sollten die meisten Laserchip-Lieferanten nach dem IDM-Modell operieren, das extrem hohe Anforderungen an die absolute Kontrolle der Lieferanten über den gesamten Produktionsprozess und die Fähigkeit stellt, umfassendes Branchen-Know-how anzusammeln. Darüber hinaus hat die schnelle Entwicklung nachgelagerter optischer Verbindungsprodukte zu kontinuierlichen technologischen Innovationen auf Chipebene geführt. Daher müssen Hersteller über die proprietäre Technologie verfügen, um Forschung und Entwicklung schnell zur Massenproduktion zu bringen, Prozessparameter kontinuierlich zu optimieren und stabile und hohe Erträge aufrechtzuerhalten, um die Produktzuverlässigkeit sicherzustellen.
.Kundenvertrauen und Zusammenarbeit. Der optische Verbindungsmarkt zeichnet sich durch einen äußerst strengen und langwierigen Zertifizierungsprozess aus. Die hohen Wechselkosten, die durch führende optische Verbindungslösungen und Cloud-Service-Anbieter verursacht werden, stellen für Neueinsteiger unüberwindbare Hindernisse dar. Für Lieferanten, die erfolgreich eintreten, fördern diese Eigenschaften jedoch Beziehungen, die sehr stabil sind und sich selten ändern. Durch den Aufbau langfristiger, vertrauenswürdiger Partnerschaften mit Branchenführern können sich Laserchiphersteller tief in die globale Lieferkette integrieren und wichtige frühe Erkenntnisse gewinnen, während sich KI- und Rechenzentrumsarchitekturen weiterentwickeln.
. Forschungs- und Entwicklungskapazitäten. Die Technologie der optischen Verbindungsindustrie entwickelt sich rasant weiter, was von vorgelagerten Laserchipherstellern zukunftsorientiertes Layout und systematische Forschungs- und Entwicklungskapazitäten erfordert. Führende Unternehmen planen die Forschung und Entwicklung von Kerntechnologien in der Regel im Voraus, um den Anforderungen nachgelagerter Produktverbesserungen weiterhin gerecht zu werden. Hersteller von Laserchips mit solch systematischen und zukunftsorientierten F&E-Fähigkeiten können nicht nur das Spitzentempo der Technologieiterationen beibehalten, sondern auch technische Barrieren schaffen, die in der Branche nur schwer zu reproduzieren sind, und weiterhin führend in der Produktleistung und -zuverlässigkeit sein.
. Funktionen für das Supply-Chain-Management. Die Dynamik des Marktes für optische Verbindungen stellt äußerst hohe Anforderungen an das Lieferkettenmanagement und die betriebliche Agilität. Hersteller müssen in der Lage sein, ihre Produktion flexibel zu erweitern, die Ressourcenzuteilung zu optimieren und die strengen Lieferzyklen der Kunden einzuhalten. Ein ausgereiftes und robustes Lieferkettensystem ist entscheidend für die Bewältigung der Risiken, die mit schnellen Marktschwankungen und heftigen Auftragsschwankungen einhergehen. Durch den Aufbau eines soliden Liefernetzwerks und die Aufrechterhaltung der Stabilität der Produktionskapazität können Laserchiphersteller Skaleneffekte erzielen, strenge Lieferanforderungen erfüllen und nachhaltige Kostenvorteile in einem hart umkämpften globalen Markt erzielen.
Weitere Branchenforschung und -analysen finden Sie auf der offiziellen Website des Sihan Industrial Research Institute. Gleichzeitig bietet das Sihan Industrial Research Institute auch Branchenforschungsberichte, Machbarkeitsstudienberichte (Projektgenehmigung und -einreichung, Bankdarlehen, Investitionsentscheidungen, Gruppentreffen), Industrieplanung, Parkplanung, Geschäftspläne (Eigenkapitalfinanzierung, Investitionen und Joint Ventures, interne Entscheidungsfindung), Sonderstudien, Architekturdesign, Auslandsinvestitionsberichte und andere damit verbundene Beratungsdienstlösungen an.
