Definisi chip laser
Chip optik adalah komponen inti yang mewujudkan konversi timbal balik pembawa energi fotolistrik. Mereka banyak digunakan dalam produk interkoneksi optik dan terutama dibagi menjadi chip laser dan chip fotodetektor. Diantaranya, chip laser adalah komponen semikonduktor aktif yang mengubah energi listrik menjadi berkas cahaya monokromatik-berkekuatan tinggi-tinggi berdasarkan prinsip radiasi terstimulasi.
Pada ujung transmisi sistem komunikasi optik, chip laser adalah sumber cahaya utama yang membawa informasi. Mereka tidak tergantikan dan menempati posisi sentral di bidang chip optik. Menurut metode modulasinya, chip laser dapat dibagi menjadi modulasi langsung, modulasi terintegrasi, dan modulasi eksternal. Dari perspektif sistem material, chip laser terutama dibagi menjadi indium fosfida (InP) dan gallium arsenide (GaAs). Selain itu, menurut struktur-pemancar cahayanya, struktur ini dapat dibagi menjadi struktur-pemancar permukaan dan-pemancar tepi.
Distribusi rantai industri chip laser di pasar interkoneksi optik
Chip laser berada di hulu rantai industri interkoneksi optik dan merupakan penghubung penting dalam seluruh rantai industri dengan hambatan teknis yang tinggi dan alur proses yang kompleks. Sebagai "jantung" sistem komunikasi optik, kinerja chip laser secara langsung menentukan laju transmisi dan efisiensi energi perangkat optik hilir, modul optik, dan bahkan seluruh sistem komunikasi optik.
Sebagai pembawa inti sistem komunikasi optik, produk interkoneksi optik memiliki perbedaan yang jelas dalam struktur biaya perangkat keras (BOM) tergantung pada jalur teknologinya. Mengambil-modul optik optik non-silikon sebagai contoh, struktur biaya perangkat kerasnya terutama mencakup empat segmen utama: chip optik, chip listrik, perangkat optik pasif, PCB, dan komponen mekanis. Untuk produk interkoneksi fotonik silikon, struktur BOM telah direkonstruksi secara struktural. Modulator diskrit asli dan sejumlah besar perangkat optik pasif diintegrasikan ke dalam chip fotonik silikon (PIC), sedangkan PCB dan komponen mekanis sangat disederhanakan.
Saat ini, BOM fokus pada dua inti "chip fotonik silikon" dan "laser". Baik menggunakan solusi EML-yang dikembangkan awal atau jalur optik silikon yang sedang berkembang, chip laser menempati posisi penting dalam rantai nilai karena secara langsung memengaruhi konversi sinyal fotolistrik dan kualitas transmisi sinyal.
Jenis produk chip laser utama
Sebagai perangkat inti konversi fotolistrik, chip laser dibagi menjadi lima kategori berdasarkan perbedaan sistem material, struktur fisik, dan metode modulasi, termasuk DFB, EML, CW, VCSEL, dan FP, masing-masing dengan keunggulan teknis dan skenario aplikasi tertentu.
Latar belakang pengembangan pasar chip laser
Pertumbuhan signifikan industri chip laser terutama disebabkan oleh faktor-faktor yang menguntungkan seperti pertumbuhan eksplosif pasar interkoneksi optik, pesatnya penerapan teknologi baru seperti fotonik silikon dalam interkoneksi optik, dan meningkatnya permintaan akan-produk interkoneksi optik berkinerja tinggi dari pelanggan akhir. Sebagai komponen inti yang sangat diperlukan dalam solusi interkoneksi optik, chip laser mendapat manfaat langsung dari tren ini, sehingga mempercepat pengembangannya sendiri.
Pada tahun 2024, pasar chip laser global akan mencapai US$2,6 miliar dan diperkirakan akan tumbuh menjadi US$22,9 miliar pada tahun 2030, dengan tingkat pertumbuhan tahunan gabungan sebesar 44,1%. Terdapat keterbatasan obyektif dalam pengembangan industri chip laser, termasuk siklus perluasan kapasitas produksi yang panjang, hambatan teknis yang tinggi dan kapasitas produksi kelas atas yang terkonsentrasi, terbatasnya bahan dan peralatan inti dalam jangka pendek dan menengah, serta pola rantai pasokan yang tidak seimbang. Hal ini tidak dapat sepenuhnya memenuhi kebutuhan pasar hilir yang berkembang pesat. Pasar secara keseluruhan kekurangan pasokan. Hal ini terlihat jelas pada chip laser EML dan chip laser CW yang digunakan untuk interkoneksi optik berkecepatan tinggi.
Skenario aplikasi utama chip laser
Chip laser terutama digunakan dalam produk interkoneksi optik, dan skenario aplikasi terminal sangat mirip dengan skenario aplikasi solusi interkoneksi optik yang didukungnya. Menurut skenario aplikasi terminal yang berbeda, pasar chip laser dapat dibagi menjadi pasar chip laser pusat data dan pasar chip laser telekomunikasi. Diantaranya, pasar chip laser pusat data menempati posisi pasar absolut. Ukuran pasarnya akan mencapai US$1,6 miliar pada tahun 2024 dan diperkirakan akan tumbuh menjadi US$21,1 miliar pada tahun 2030, dengan tingkat pertumbuhan tahunan gabungan sebesar 53,4%.
Pasar chip laser pusat data dan chip laser telekomunikasi menghadirkan lanskap teknologi yang berbeda. Pasar chip laser pusat data dicirikan oleh lanskap teknologi penggerak dua roda berupa chip laser EML dan CW: chip laser EML, sebagai solusi pengembangan awal, banyak digunakan pada produk interkoneksi optik 400G ke atas. Dalam beberapa tahun terakhir, solusi fotonik silikon dengan keunggulan integrasi tinggi dan biaya rendah telah menjadi arah evolusi kecepatan tinggi, yang memerlukan chip laser CW berdaya tinggi.
Di bidang telekomunikasi, chip laser yang memancarkan tepi{0}}terus mendominasi, sebagian besar karena kemampuannya memenuhi persyaratan kinerja yang ketat. Secara khusus, chip laser DFB banyak digunakan dalam skenario- dan-jarak menengah seperti fronthaul 5G dan akses serat optik. Sebaliknya, chip laser EML mengatasi keterbatasan dispersi melalui kicauannya yang rendah dan rasio kepunahan yang tinggi, sehingga menempati posisi dominan dalam node-jarak jauh,-berkecepatan tinggi seperti jaringan tulang punggung dan akses serat-berkecepatan tinggi.
Chip laser EML dan chip laser CW mendominasi pangsa pasar, dan kepentingannya terus meningkat
Pada tahun 2024, total ukuran pasar chip laser EML dan chip laser CW akan mencapai US$970 juta, menguasai sekitar 38,1% pasar. Kedepannya, pendapatan dari produk-produk tersebut diharapkan dapat mempertahankan tingkat pertumbuhan yang tinggi dan pangsa pasar yang terus meningkat. Pada tahun 2030, total pendapatan diperkirakan mencapai 20,80 miliar dolar AS, dengan tingkat pertumbuhan tahunan gabungan sebesar 66,6% dan pangsa pasar sebesar 90,9%.
chip laser EML
Chip laser EML terutama mencakup 50G/100G/200G dan spesifikasi lainnya sesuai dengan kecepatan data dari rendah hingga tinggi, dan intinya beradaptasi dengan produk interkoneksi optik dari 100G hingga 1,6T. Saat ini, chip laser EML 100G merupakan produk umum dan banyak digunakan dalam produk interkoneksi optik berkecepatan tinggi-seperti modul optik 400G dan 800G. Seiring dengan mulai digunakannya produk interkoneksi optik berkecepatan 1,6T dan lebih tinggi, chip laser EML 200G, sebagai pilihan chip laser yang cocok, akan mengantarkan pertumbuhan pesat.
chip laser CW
Pengembangan chip laser CW terutama mendapat manfaat dari penerapan teknologi fotonik silikon. Dalam solusi fotonik silikon, chip laser CW berfungsi sebagai sumber cahaya terintegrasi eksternal/heterogen dan digunakan bersama dengan modulator fotonik silikon untuk mewujudkan konversi sinyal fotolistrik dan fungsi modulasi produk interkoneksi fotonik silikon. Di antara-produk interkoneksi optik berkecepatan tinggi, solusi fotonik silikon dan chip laser CW banyak digunakan karena keunggulan efektivitas-biayanya.
Dalam produk interkoneksi optik kecepatan tinggi fotonik silikon utama saat ini sebesar 400G, 800G, dan bahkan 1,6T, chip laser CW utama yang digunakan mencakup 50mW, 70mW, 100mW, dan model daya lainnya. Selain itu, didorong oleh teknologi baru seperti NPO dan CPO, chip laser CW berdaya tinggi termasuk model 150mW, 300mW, dan 400mW secara bertahap disertakan dalam pengembangan komersial produk interkoneksi optik generasi berikutnya. Dari tahun 2025 hingga 2030, permintaan chip laser CW dengan daya di atas 100mW diperkirakan akan mengalami pertumbuhan yang luar biasa. Pada tahun 2030, ukuran pasar chip laser CW dengan daya di atas 100mW diperkirakan mencapai US$6,6 miliar, menguasai 65,3% pasar.
Faktor pendorong perkembangan industri chip laser dan tren perkembangan masa depan
. Permintaan terus meningkat dan mempertahankan pertumbuhan pesat. Pengembangan kluster pelatihan AI telah mendorong lonjakan permintaan akan daya komputasi dan-transmisi data berkecepatan tinggi, mendorong pertumbuhan eksponensial dalam permintaan produk interkoneksi optik berkecepatan tinggi-hilir. Sebagai komponen inti produk interkoneksi optik, permintaan pasar akan chip laser meningkat pesat.
. Chip laser EML dan chip laser CW-penggerak roda dua. Di satu sisi, chip laser EML telah menjadi solusi penting untuk mencapai kecepatan-panjang gelombang tunggal 100G/200G karena keunggulan bandwidthnya yang tinggi, dispersi rendah, dan transmisi-jarak jauh, dan banyak digunakan dalam modul optik berkecepatan tinggi 400G, 800G, dan bahkan 1,6T. Di sisi lain, menghadapi jalur teknologi fotonik silikon yang sedang berkembang, chip laser CW yang dipasangkan dengan modulator fotonik silikon secara bertahap menjadi perangkat inti utama yang mendukung produk interkoneksi optik generasi berikutnya dan jaringan pusat data berkecepatan ultra-kecepatan tinggi karena integrasinya yang tinggi, potensi biaya{14}}rendah, dan kemampuan beradaptasi yang sempurna terhadap arsitektur mutakhir seperti CPO.
. Produk berevolusi menuju kinerja yang lebih tinggi, dan nilai unit produk terus meningkat. Ketika produk interkoneksi optik terus berkembang menuju kecepatan yang lebih tinggi, dan teknologi integrasi baru dieksplorasi dan diterapkan, persyaratan yang lebih tinggi ditempatkan pada kinerja chip laser. Mengambil solusi EML sebagai contoh, tingkat transmisi yang tinggi biasanya memerlukan kinerja dan kuantitas chip laser yang tinggi per unit produk interkoneksi optik, sehingga meningkatkan nilai chip laser per unit produk interkoneksi optik.
Dalam solusi lampu silikon, meskipun teknologi lampu silikon mengurangi biaya bagian modulasi melalui proses CMOS, untuk menggerakkan mesin lampu silikon berkecepatan lebih tinggi dan secara efektif mengkompensasi kehilangan jalur optik pada chip yang kompleks, modul optik harus dilengkapi dengan chip laser CW monokromatik yang berdaya lebih tinggi dan lebih tinggi sebagai sumber cahaya eksternal. Selain itu, seiring berkembangnya industri ke-teknologi integrasi generasi berikutnya seperti NPO dan CPO, permintaan chip laser akan mengalami perubahan mendasar, dan nilai chip laser dalam keseluruhan biaya perangkat keras diperkirakan akan semakin meningkat.
. Diversifikasi rantai pasokan. Perluasan infrastruktur komputasi global-yang digerakkan oleh AI telah memberikan tuntutan yang signifikan terhadap skala, stabilitas, dan ketepatan waktu rantai pasokan, sehingga menciptakan peluang strategis bagi-produsen chip laser berkualitas tinggi. Yang terpenting adalah produsen dengan kemampuan teknis tingkat lanjut (termasuk pertumbuhan epitaksi,-pengetsaan kisi presisi tinggi) dan keunggulan dalam efisiensi operasional serta kemampuan respons cepat dapat memenuhi persyaratan ketat dengan lebih baik, bergabung dengan rantai pasokan inti internasional, membangun jaringan rantai pasokan global yang beragam, dan memperoleh pangsa pasar internasional yang besar. Patut dicatat bahwa semakin banyak produsen chip laser yang menerapkan strategi globalisasi dengan menempatkan basis produksi mereka di dekat produsen interkoneksi optik hilir atau pelanggan akhir, sehingga membangun jaringan rantai pasokan global yang lebih tangguh dan terdiversifikasi.
Struktur biaya chip laser
Struktur biaya chip laser didominasi oleh biaya produksi, biaya tenaga kerja langsung, dan biaya material. Biaya material terutama mencakup substrat, target emas, gas khusus dan bahan kimia, dll., bergantung pada produk yang berbeda, dan biasanya mencapai 10% hingga 20% dari total biaya. Saat ini, bahan substrat chip laser sebagian besar adalah InP dan GaAs. Diantaranya, harga InP yang terus meningkat dalam beberapa tahun terakhir karena kenaikan harga material dan dampak lainnya. Karena proses produksi GaA yang relatif sederhana, harga secara bertahap menurun seiring dengan optimalisasi proses dan iterasi teknologi.
Hambatan persaingan chip laser
.Pengetahuan produksi-bagaimana caranya. Produksi chip laser sangat bergantung pada proses inti tingkat lanjut, seperti pertumbuhan epitaksi, pengetsaan kisi presisi tinggi, dan desain kompleks modulasi berkecepatan tinggi. Mengingat kelangkaan pabrik pengecoran dengan kemampuan-produksi proses penuh, sebagian besar pemasok chip laser harus beroperasi dalam model IDM, yang memberikan persyaratan yang sangat tinggi pada kendali mutlak pemasok atas keseluruhan proses produksi dan kemampuan untuk mengakumulasi pengetahuan-industri yang mendalam. Selain itu, pengulangan produk interkoneksi optik hilir yang cepat telah mendorong inovasi teknologi berkelanjutan di tingkat chip. Oleh karena itu, produsen perlu memiliki teknologi eksklusif untuk segera mempromosikan penelitian dan pengembangan ke produksi massal, terus mengoptimalkan parameter proses, dan mempertahankan hasil yang stabil dan tinggi untuk memastikan keandalan produk.
.Kepercayaan dan kerjasama pelanggan. Pasar interkoneksi optik ditandai dengan proses sertifikasi yang sangat ketat dan panjang. Tingginya biaya peralihan yang disebabkan oleh solusi interkoneksi optik dan penyedia layanan cloud terkemuka menciptakan hambatan yang tidak dapat diatasi bagi pendatang baru. Namun, bagi pemasok yang berhasil masuk, karakteristik ini membina hubungan yang sangat kuat dan jarang berubah. Dengan membangun kemitraan-jangka panjang dan tepercaya dengan para pemimpin industri, produsen chip laser dapat berintegrasi secara mendalam ke dalam rantai pasokan global dan mendapatkan wawasan awal yang penting seiring dengan terus berkembangnya arsitektur AI dan pusat data.
. Kemampuan penelitian dan pengembangan. Teknologi industri interkoneksi optik berkembang pesat, yang mengharuskan produsen chip laser hulu memiliki-tata letak berwawasan ke depan serta kemampuan penelitian dan pengembangan yang sistematis. Perusahaan-perusahaan terkemuka biasanya membuat rencana ke depan dalam penelitian dan pengembangan teknologi inti untuk terus memenuhi kebutuhan peningkatan produk hilir. Produsen chip laser dengan kemampuan penelitian dan pengembangan-yang sistematis dan berwawasan ke depan tidak hanya dapat mempertahankan laju terdepan dalam iterasi teknologi, namun juga membentuk hambatan teknis yang sulit untuk ditiru dalam industri, dan terus memimpin dalam kinerja dan keandalan produk.
. Kemampuan manajemen rantai pasokan. Sifat dinamis dari pasar interkoneksi optik memberikan tuntutan yang sangat tinggi terhadap manajemen rantai pasokan dan ketangkasan operasional. Produsen harus memiliki kemampuan untuk memperluas produksi secara fleksibel, mengoptimalkan alokasi sumber daya, dan memenuhi siklus pengiriman pelanggan yang ketat. Sistem rantai pasokan yang matang dan kuat sangat penting untuk menyelesaikan risiko yang terkait dengan perubahan pasar yang cepat dan fluktuasi pesanan yang drastis. Dengan membangun jaringan pasokan yang solid dan menjaga stabilitas kapasitas produksi, produsen chip laser dapat mencapai skala ekonomi, memenuhi persyaratan pengiriman yang ketat, dan mempertahankan keunggulan biaya yang berkelanjutan di pasar global yang sangat kompetitif.
Untuk penelitian dan analisis industri lebih lanjut, silakan merujuk ke situs resmi Sihan Industrial Research Institute. Pada saat yang sama, Institut Penelitian Industri Sihan juga menyediakan laporan penelitian industri, laporan studi kelayakan (persetujuan dan pengajuan proyek, pinjaman bank, keputusan investasi, pertemuan kelompok), perencanaan industri, perencanaan taman, rencana bisnis (pembiayaan ekuitas, investasi dan usaha patungan, pengambilan keputusan-internal), survei khusus, desain arsitektur, laporan investasi luar negeri, dan solusi layanan konsultasi terkait lainnya.
