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優分析.2024.09.24

光通訊|矽光子與CPO技術引領產業未來十年高速成長,台灣上下游供應商都準備好了

圖片來源:優分析統計製圖

2024年9月24日(優分析產業數據中心)- 隨著人工智慧(AI)和機器學習(ML)的迅速發展,光通訊產業正進入一波大規模技術升級浪潮。

根據產業研究預估,全球光學互連市場在2023年的產值為108.2億美元,並預計到2028年將增長至276.3億美元,這表示在2023年至2028年間,市場將擴增156%(1.56倍)。這段期間的年複合成長率(CAGR)約為20.62%。

註:以上所涵蓋的產品包括光收發模組、連接器、電纜組件以及其他相關產品。

特別是資料中心對光學元件需求的快速增長,推動了光通訊產品的需求。台灣的聯亞(3081-TW)、全新光電(2455-TW)等磊晶片代工廠,以及華星光(4979-TW)等光收發模組供應商,都正在積極布局這塊市場,因為光通訊產業從2025年之後即將迎來一個變革:矽光子應用市場擴大。

而推動成長的主要因素來自於資料中心客戶,台灣的供應鏈正受惠於來自美國和中國資料中心對800G與1.6T光通道規格升級的強勁需求,2026年之後,在交由CPO共同封裝技術帶動,市場成長率不但不會變低,還可能更高。

根據研究機構Mordor Intelligence的數據,矽光子應用用三大市場:數據中心、電信商、企業客戶。占比最高的是數據中心,占了74.91%,電信商佔了15.8%,其他市場佔比較小,可不作重點討論。

矽光子技術在數據中心的應用主要由高速數據傳輸、低功耗需求及高效能運算推動。隨著AI資料中心的滲透率上升,帶動了對於高傳輸的需求,這個升級潮是前所未見的快。加上,數據中心每年會以新增100個數量前進,市場廣度與深度都在同步擴大。

矽光子技術能解決傳統電子傳輸的瓶頸,因為有了共封裝光學(CPO)這個技術,未來將讓傳輸速度升級速度變快,正好符合AI資料中心所需,使得這個行業的前景備受看好。

對於矽光與CPO行業的正確理解是:這個市場的產值目前還不大,但是未來會變得十分具有規模,因為所需要的2.5D與3D封裝技術,台積電已經準備好了。

根據YOLE報告,全球矽光子市場規模將在2027年突破50億美元,從2022年到2027年的年複合成長率高達30%。

此外,隨著光通訊規格的升級,矽光技術的市場滲透率也在不斷提升。例如,矽光收發器市場規模預計在2025年達到39億美元,市占率由目前的約6%提升至接近25%。

這帶動了聯亞(3081-TW)、全新光電(2455-TW)、英特磊(4971-TW)的獲利前景,因為以前的插拔式收發模組,正在改用矽光技術的做法,將原本PCB上面的光阻件,改成半導體製程的一塊晶片,自然就多了一塊光半導體的需求,而根據IEK統計,台灣這三家廠商合計在這種InP燐化銦雷射磊晶片的代工市佔率高達八成。

這三家之中最專注於Datacom,也就是資料中心市場的為聯亞(3081-TW),上半年營收不如預期,這主要是因為客戶產品由800G轉換至1.6T(傳輸規格)的轉換期,導致矽光營收單季衰退20~25%(QoQ)。然而,聯亞預計在2024年第4季,1.6T產品將開始放量。

另外,下游的光收發模組也會因此成長,由於數據中心數量增加,每一個數據中心所使用的產品也在升級,預計未來產值也會同步增長。光收發器市場在2023年的全球市場規模為88.74億美元,預計到2028年將增長到191.91億美元,期間年均成長率16.7%。

台灣廠商在資料中心光收發模組的供應鏈中佔有重要地位,主要公司包括聯鈞(3450-TW)、華星光(4979-TW)、光聖(6442-TW)、眾達-KY(4977-TW),以及設備代工廠惠特(6706-TW)等。這些公司受惠於美國限制出口中國的「去中化趨勢」,與美國、中國的大型資料中心和科技公司合作,預計在AI應用領域取得顯著市場份額。

例如華星光(4979-TW)的產品涵蓋了光纖通訊的各個應用領域,包括Datacom和Telecom。過去一年,特別是美、中資料中心對800G和1.6T訂單的需求。例如過去一年出貨給光通訊大廠Marvell的400G(傳輸規格)訂單,推動了華星光的營收成長,公司預期2025年將進入800G,屆時可望再次出現一次成長周期。

台積電的CPO技術規劃

傳統的可插拔光收發器雖然價格低廉、使用方便,但已無法滿足 AI 資料中心對不斷提升的傳輸速度需求。因此,必須採用矽光子技術,將原本組裝在 PCB 上的元件轉化為半導體晶片。隨著台積電 2.5D 與 3D 封裝技術的日益成熟,這些光通訊晶片能夠更接近交換器的主晶片,縮短距離以實現更快速的直接傳輸。

尤其是當光通道規格提升至 1.6T 之後,封裝技術的重要性將顯著增強,而這取決於台積電的規劃。

台積電在 CPO(共封裝光學元件)技術的藍圖中,預計於 2025 年完成緊湊型通用光子引擎(COUPE)的驗證,並於 2026 年整合 CoWoS 封裝,將光連結直接導入封裝中。這項技術旨在整合矽光子晶片與電路控制晶片,降低功耗並提升傳輸效率,特別適用於高速運算和資料中心等應用,預計將成為未來半導體產業的關鍵技術之一。

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