敬请参阅最后一页特别声明-1-证券研究报告 2023 年 12 月 4 日 行业研究 AI 革命催生新需求，国产替代推动新方向 铌酸锂晶体行业研究报告 有色金属 AI 对算力需求是加速光模块向 800G 以上迭代的主要推动力。光通信是算力网络的重要基础和坚实底座，800G 光模块具有高速传输、高密度、低功耗和高可靠性的特点，可广泛适用于 IDC 数据中心、光通信骨干网等应用场景。因此 AIGC 的高速发展将加速光模块向 800G 及以上产品迭代。根据 Light counting 预测，800G 光模块有望从 2025 年底开始主导市场。按照销售额口径统计，800G 光模块的占比有望从 2022 年的 7%上升至 2025 年的 50%，达到 16 亿美元。调制器为光模块核心部件之一，铌酸锂材料也是调制器的重要组成部分。调制器是光模块的重要组成部分之一，其主要功能是将电信号转化为可传输的光信号。根据头豹研究院 2022 年 6 月报告，在中端光模块中，光器件成本占比约 73%；根据光库科技 2020 年 8 月公告，预计 2023 年薄膜铌酸锂调制器成本构成中，直接材料费比例达到 59%，因而铌酸锂材料在调制器中也是重要组成部分之一。薄膜铌酸锂调制器适配于高速率光模块，头部企业均有布局。常见的电光调制器按材料划分主要可以分为硅基调制器、磷化铟调制器和铌酸锂调制器。薄膜铌酸锂调制器具有尺寸小、带宽大的优点，适配于 800G 等高速率光模块场景。基于硅基的调制器速率约为 60-90Gbaud，磷化铟（InP）调制器可达到 130Gbaud，薄膜铌酸锂调制器已有产品速率可达到 260 Gbaud。因而随着后续 800G、1.6T甚至更高速率光模块的推进，光/电单信道 200 Gbit/s 技术将会实现普及，铌酸锂技术路线未来可期。国内头部企业新易盛、联特科技等均有铌酸锂产品或产业布局，华为及其旗下哈勃投资已参股铌酸锂晶体及薄膜铌酸锂企业。大尺寸铌酸锂晶体制备工艺难度较大，长晶的热场设计或是核心环节之一。由于下游器件向小型化、批量化、低成本方向发展，因而也要求铌酸锂晶体材料向大尺寸方向发展，对于大尺寸(6-10 英寸)铌酸锂单晶生长来说，存在生长界面温场调控困难、继承性缺陷多、晶体热应力大等问题，极易导致晶体开裂，因而单晶生长过程中的热场设计或为最重要的环节之一。国内已有诸如天通凯巨（天通股份子公司）、南智芯材、德清华莹（央企中电科技控股、华为参股）等企业布局大尺寸产品。大尺寸铌酸锂晶片市场被国外厂商垄断，国产替代未来可期。全球铌酸锂单晶行业主要企业为日本信越化学、日本住友金属、德国爱普科斯、德国 Korth Kristalle、中国台湾兆远科技、中国大陆德清华莹和天通股份等。根据共研网数据统计，2021 年国内铌酸锂企业产能主要集中在德清华莹和天通股份，约各占40%，而目前大尺寸铌酸锂晶片市场仍被国外厂商垄断，国产率低于 5%。从各公司铌酸锂晶体产品指标对比看，如厚度偏差、翘曲度、透光范围等核心指标国内企业已接近国外第一梯队日本住友金属、德国 Korth Kristalle 等企业，国产替代值得期待。预计 2025 年全球铌酸锂晶体市场规模有望达到 35.0-40.4 亿元。综合考虑声学级铌酸锂晶体在 SAW 滤波器下游应用以及光学级铌酸锂晶体在光模块以及光纤陀螺等下游的应用，根据保守和乐观两种假设测算，预计 2025 年全球铌酸锂晶体市场规模有望达到 35.0-40.4 亿元，2022-2025 年 CAGR 17.9%-23.6%，其中光模块领域薄膜铌酸锂市场规模的占比将有望达到 7.2%-19.6%。投资建议：建议关注国内布局铌酸锂晶体材料的天通股份。风险提示：滤波器、光模块需求不及预期、替代品技术路线快速发展迭代等。增持（维持）作者 分析师：王招华 执业证书编号：S0930515050001 021-52523811 分析师：马俊 执业证书编号：S0930523070008 021-52523809 行业与沪深 300 指数对比图-11%-6%0%5%10%12/22 02/23 04/23 06/23 08/23有色金属 沪深300 资料来源：Wind 要点 敬请参阅最后一页特别声明-2-证券研究报告 有色金属 投资聚焦 AI 对算力需求是加速光模块向 800G 以上迭代的主要推动力。调制器为光模块核心部件之一，随着后续 800G、1.6T 甚至更高速率光模块的推进，光/电单信道200 Gbit/s 技术将会实现普及，铌酸锂技术路线未来可期。国内头部企业新易盛、联特科技等均有铌酸锂产品或产业布局，华为及其旗下哈勃投资已参股铌酸锂晶体及薄膜铌酸锂企业。我们的创新之处 详细拆分铌酸锂下游声学级和光学级领域应用，并预测未来铌酸锂晶体市场规模空间。股价上涨的催化因素 1、下游需求如 SAW 滤波器以及 800G、1.6T 光模块产品高速增长。2、薄膜铌酸锂技术路线大规模商用开启。3、大尺寸铌酸锂晶体国产替代加速推进。投资观点 目前大尺寸铌酸锂晶片市场仍被国外厂商垄断，国产率低于 5%。综合考虑声学级铌酸锂晶体在 SAW 滤波器下游应用以及光学级铌酸锂晶体在光模块以及光纤陀螺等下游的应用，预计 2025 年全球铌酸锂晶体市场规模有望达到 35.0-40.4亿元，2022-2025 年 CAGR 17.9%-23.6%。建议关注国内布局铌酸锂晶体材料的天通股份。WUEVzQsPtQnMtNtQqNrOmNaQaOaQmOnNtRmPjMmNtRjMpPqP7NrRuNMYoMoONZmPrM 敬请参阅最后一页特别声明-3-证券研究报告 有色金属 目 录 1、算力需求增长催生800G 光模块需求.6 2、调制器是光模块的核心部件之一.9 3、薄膜铌酸锂调制器具有尺寸小、带宽大的优点，适用于高速率光模块.10 3.1、各类调制器梳理.10 3.2、铌酸锂调制器具有更高速率，顺应单波200G 及以上发展趋势.13 3.3、国内外产业头部企业均已布局铌酸锂调制器路线.14 4、长晶或为核心环节，国内企业产品部分指标已接近国外第一梯队.16 4.1、铌酸锂单晶生长过程中的热场设计或为核心制备环节.16 4.2、大尺寸铌酸锂晶片仍被国外厂商垄断，但国内企业产品部分指标已接近国外第一梯队.17 5、铌酸锂晶体市场空间测算.18 6、投资建议.21 6.1 天通股份以材料为核心，电子材料+专用装备协同发展.21 7、风险分析.23 敬请参阅最后一页特别声明-4-证券研究报告 有色金属 图目录 图1：先进计算机技术产业体系框架.6 图2：算力和实际收益的投入产出比.6 图3：计算力指数与经济指数相关性分析.7 图4：我国算力规模及其增速.7 图5：全球生成式AI 计算市场规模预测.8 图6：全球光模块细分市场规模及其预测.8 图7：全球光模块需求预测.9 图8：光模块工作原理图.9 图9：光模块的构成.10 图10：光模块成本占比构成（2022 年6 月）.10 图 11：薄膜铌酸锂调制器成本占比构成（预计2023 年）.10 图12：基于谐振环结构的硅基调制器结构示意图.11 图13：环形腔型石墨烯光调制器示意图.12 图14：HHI 设计的双驱LnP 马赫曾德尔调制器.12 图15：有机聚合物调制器电极和波导层的示意图.12 图16：薄膜铌酸锂调制器示意图.13 图17：薄膜铌酸锂调制器芯片结构面截图.13 图18：薄膜铌酸锂电光调制器与传统铌酸锂调制器实物对比.13 图19：铌酸锂晶体制备流程图.16 图20：热场装置示意图.17 图21：2021 年国内铌酸锂单晶产能占比统计.17 图22：2001 年-2023 年前三季度营收变化.21 图23：2001 年-2023 年前三季度归母净利润变化.21 图24：2001 年-2023 年前三季度毛利率、净利率变化（%）.22 图25：2001 年-2023 年前三季度费用率变化（%）.22 图26：2016-2022 年磁性材料销售量（百万PCS/PRS）.22 图27：2016-2022 年蓝宝石晶体材料和专用设备销售量.23 敬请参阅最后一页特别声明-5-证券研究报告 有色金属 表目录 表1：调制器类型及其性能参数.11 表2：三类主流调制器性能对比.14 表3：800G 光模块技术方案演进.14 表4：国内布局铌酸锂调制器技术路线的企业梳理.14 表5：部分海外厂商铌酸锂调制器参数.15 表6：天通股份铌酸锂相关专利.16 表7：铌酸锂晶体国内主要厂商.17 表8：铌酸锂晶体主要厂商参数对比.18 表9：声学级和光学级铌酸锂下游应用.18 表10：铌酸锂晶体市场规模.20 敬请参阅最后一页特别声明-6-证券研究报告 有色金属 1、算力需求增长催生 800G 光模块需求 算力是数字经济时代新生产力，已成为推动数字经济发展的核心力量、支撑数字经济发展的坚实基础，对推动科技进步、促进行业数字化转型以及支撑经济社会发展发挥重要的作用。图 1：先进计算机技术产业体系框架 资料来源：中国算力发展指数白皮书（2022 年），光大证券研究所整理 根据中国信通院中国算力发展指数白皮书(2021 年)测算，算力每投入1 元，将带动 3-4 元的经济产出。在 IDC、浪潮信息和清华大学联合编制的2022-2023 全球计算力指数评估报告中，IDC 通过对样本国家的 IT 支出与数字经济、GDP 的投入产出比计算，IT 支出每投入一美元资金可以拉动 15 美元的数字经济产出，拉动 29 美元的 GDP 产出。图 2：算力和实际收益的投入产出比 资料来源：2022-2023 全球计算力指数评估报告，光大证券研究所整理 敬请参阅最后一页特别声明-7-证券研究报告 有色金属 另外，20222023 全球计算力指数评估报告也显示，十五个样本国家的计算力指数平均每提高 1 点，国家的数字经济和 GDP 分别增长 3.6 和 1.7，并且预计该趋势在 2023 年到 2026 年继续保持。图 3：计算力指数与经济指数相关性分析 资料来源：2022-2023 全球计算力指数评估报告，光大证券研究所整理 算力水平方面，据中国算力发展指数白皮书（2022 年），美国、中国、欧洲、日本在全球算力规模中的份额分别为 34%、33%、14%和 5%，全球基础算力竞争以美国和中国为第一梯队且差距在不断缩小。据中国信息通信研究院测算，2021 年我国计算机设备算力总规模达到 202EFlops，全球占比约为 33%，保持 50%以上的高速增长，高于全球增速；其中，基础算力、智能算力、超算算力规模分别为 95EFlops、104EFlops、3EFlops，同比增速分别为 24%、85%和 30%。图 4：我国算力规模及其增速 资料来源：中国算力发展指数白皮书（2022 年），光大证券研究所整理 人工智能受算力发展的直接影响，Chat GPT 的推出引起全球范围内的广泛关注，AIGC 表现出强劲的市场潜力。在 IDC 预测中，全球 AI 计算市场的规模将从 2022 年 195.0 亿美元增长到 2026 年的 346.6 亿美元，CAGR 达到 15.46%，其中生成式 AI 计算市场规模将从 2022 年的 8.2 亿美元增长到 2026 年的 109.9亿美元。AI 的快速发展推动算力需求快速上升。敬请参阅最后一页特别声明-8-证券研究报告 有色金属 图 5：全球生成式 AI 计算市场规模预测 资料来源：2022-2023 全球计算力指数评估报告，光大证券研究所整理 光通信则是算力网络的重要基础和坚实底座，预计这将进一步推动海外云巨头对于数据中心硬件设备的需求增长与技术升级。据 Light counting 预测，全球光模块的市场规模在未来 5 年将以 CAGR11%保持增长，2027 年将突破200 亿美元。800G 光模块具有高速传输、高密度、低功耗和高可靠性的特点，可广泛适用于 IDC 数据中心、光通信骨干网等应用场景。AIGC 的高速发展将进一步促进数据流量的持续增长和包括光模块在内的 ICT 行业的发展，加速光模块向 800G 及以上产品迭代。图 6：全球光模块细分市场规模及其预测 资料来源：Light counting，光大证券研究所整理 800G 光模块是最新一代光传输系统的标配，拥有巨大的市场潜力。据行业知名研究机构 Light Counting 预测，800G 光模块有望从 2025 年开始主导市场。按照销售额口径统计，400G 光模块的市场规模有望从 2022 年的 11 亿美元下降至 2025 年的 8 亿美元；800G 光模块的市场规模有望从 2022 年的 2 亿美元上升至 2025 年的 16 亿美元，800G 光模块的占比有望从 2022 年的 7%上升至 2025年的 50%。敬请参阅最后一页特别声明-9-证券研究报告 有色金属 图 7：全球光模块需求预测 资料来源：Lightcounting 预测，光大证券研究所整理 2、调制器是光模块的核心部件之一 在光通信网络中，光模块是光纤通信系统中的核心器件，是交换机与设备之间传输的载体，主要用于光网络通信设备上如汇聚交换机、核心路由器、OLT、DSLAM 等设备的光接口。光模块是一个功能模块，是进行光电和电光转换的光电子配件，是光收发一体模块（Optical Transceiver）。光模块的主要作用是发送端把设备的电信号转换为光信号，接收端把光信号转换为设备的电信号，实现光电信号的转换。图 8：光模块工作原理图 资料来源：CSDN，光大证券研究所整理 光模块电子元器件主要由激光器、调制器、接收器和控制芯片等部分组成。激光器是光模块中最重要的部分之一，其功率和稳定性直接决定了数据传输质量的好坏。调制器是光模块的另一个重要组成部分，其主要功能是将电信号转化为可传输的光信号，也就是将数字信号或模拟信号调制到激光器输出的光波中，实现数字光传输。接收器是光模块中用于接收光信号的元器件，其主要功能是将接收到的光信号转换为电信号，以供后续电子设备进行处理。接收器在接收光信号时，需要进行放大和滤波等处理，以提高信号的质量并降低噪声。敬请参阅最后一页特别声明-10-证券研究报告 有色金属 图 9：光模块的构成 资料来源：CSDN，光大证券研究所整理 根据 2022 年 6 月头豹研究院数据，在中端光模块中，光器件成本占比约73%，电路芯片占比约 18%。在光器件中，光发射组件和光接收组件合计占比约 80%。根据 2020 年 8 月光库科技公告显示，预计 2023 年薄膜铌酸锂调制成本构成中，直接材料费比例最高，达到 59%。图 10：光模块成本占比构成（2022 年 6 月）图 11：薄膜铌酸锂调制器成本占比构成（预计 2023 年）59%3%15%4%9%10%直接材料费直接工资制造费用销售费用管理费用研发费用 资料来源：头豹研究院，光大证券研究所 资料来源：光库科技公告，光大证券研究所 3、薄膜铌酸锂调制器具有尺寸小、带宽大的优点，适用于高速率光模块 3.1、各类调制器梳理 根据调制光的属性，光调制器可分为幅度调制器、偏振调制器、相位调制器、波长调制器等。根据光调制中所使用材料的光学特性，主要可以分为折射率调制器和吸收调制器这两类。根据不同工作原理，光学调制器可分为声光、电光、全光调制器等。光通信行业中使用到的调制器一般是电光调制器，是现代通信产业的核心部件，通过将通信设备中的高速电子信号转化为光信号，在光纤中实现信息的远距 敬请参阅最后一页特别声明-11-证券研究报告 有色金属 离高速传输。光调制器的性能不仅决定了发射光信号的码率、质量和传输距离，也是光模块尺寸和功耗的决定性因素。因此，电光调制器是高速光通信链路核心器件之一。目前，常见的电光调制器按材料划分主要可以分为硅基调制器、石墨烯调制器、磷化铟（Indium Phosphide，InP）调制器、聚合物调制器和铌酸锂（Lithium Niobate，LN）调制器等。表 1：调制器类型及其性能参数 硅基调制器 石墨烯调制器 磷化铟 聚合物调制器 铌酸锂（薄膜）化学式 Si C InP 有机电光聚合物 LiNbo3 年份 2022 2011 2021 2015 2022 机构 北京大学 加州大学伯克利分校 中国半导体所 苏黎世联邦理工 中山大学 结构 基于布拉格光栅 吸收型 微环调制器 MZM 双偏振 IQ 调制器芯片 带宽 110GHz 1.2GHz 20 GHz 70GHz 110 GHz 其余特性 OOK 信号：110 Gb/s 调制深度：4 dB 消光比：43.3dB 消光比：25 dB 半波电压：1 V 资料来源：张宇佳集成电光调制器特性分析及应用研究，光大证券研究所整理 硅基调制器是利用硅材料的等离子色散效应来实现对光场的调控，从而实现高速的电光转换。硅基调制器具有尺寸小、工艺兼容、制造成本低等优点。然而，受限于硅材料中载流子的迁移速度，硅基调制器的线性度较差，进而会影响整个微波光子系统的动态范围。除此之外，硅基调制器的消光比较小，因此不适用于长距离的通信场景。图 12：基于谐振环结构的硅基调制器结构示意图 资料来源：张宇佳集成电光调制器特性分析及应用研究，光大证券研究所整理 对于石墨烯调制器而言，可以通过化学掺杂或外加偏置电压调控石墨烯中的载流子浓度，从而实现电控石墨烯的光吸收能力。但是，石墨烯调制器的能耗较大，同样不适用于长距离传输系统中，并且石墨烯调制器无法承受高功率电信号的驱动。敬请参阅最后一页特别声明-12-证券研究报告 有色金属 图 13：环形腔型石墨烯光调制器示意图 资料来源：张宇佳集成电光调制器特性分析及应用研究，光大证券研究所整理 InP（磷 化 铟）调 制 器 中 的 电 光 转 换 是 由 量 子 阱 限 制 斯 塔 克 效 应（Quantum-Confined Stark Effect，QCSE）来实现的，其主要原理是通过控制外加电场的变化，引起载流子变化从而实现折射率变化，但同时伴随电致吸收。由于 InP 属于 III-V 族材料，因此 InP 调制器可以实现与激光器和探测器的单片集成，但是面临电光调制带宽受载流子迁移速率的限制、调制线性度差、器件损耗较大的缺点。图 14：HHI 设计的双驱 LnP 马赫曾德尔调制器 资料来源：张宇佳集成电光调制器特性分析及应用研究，光大证券研究所整理 有机聚合物电光调制器是利用有机聚合物被极化以后，在外部电场的作用下，材料的折射率会随着电场的变化而发生变化，从而实现电光调制。尽管有机聚合物电光调制器的调制带宽较大，但是它可能会发生退极化以及老化的现象，从而引起信号传输不稳定的问题。图 15：有机聚合物调制器电极和波导层的示意图 资料来源：张宇佳集成电光调制器特性分析及应用研究，光大证券研究所整理 敬请参阅最后一页特别声明-13-证券研究报告 有色金属 铌酸锂材料具有较强的电光效应，其折射率会随着外部驱动电压发生线性变化，是实现电光调制功能的重要材料之一。通常来说，铌酸锂调制器的响应时间在飞秒级别以上，它的透明窗口宽，温度特性好，因此利用铌酸锂可以实现快速、稳定的电光调制。目前，大多数商用铌酸锂调制器采用的是块体材料铌酸锂，基于钛扩散或质子交换制成的波导。这些波导的纤芯和包层之间的折射率对比度较低，其光学模式的尺寸非常大。较弱的光学限制要求金属电极与光波导间隔很远，降低了电光效率。以上原因导致了传统铌酸锂调制器的尺寸较大，并且需要很高的驱动电压。除此之外，传统的分立式铌酸锂器件无法进行片上集成，不利于系统集成化的进一步发展。图 16：薄膜铌酸锂调制器示意图 资料来源：张宇佳集成电光调制器特性分析及应用研究，光大证券研究所整理 近年来，随着材料、光子集成与微纳加工等相关科学与技术的快速发展，出现了许多具有高调制速率、低功耗、低成本以及高集成度的电光调制器，其中最典型的是薄膜铌酸锂调制器。体材料铌酸锂电光调制器中的波导对光学模式的限制能力较弱，导致器件的电光调制效率偏低，存在器件半波电压高、带宽受限、尺寸大等不足。与传统的体材料铌酸锂相比，薄膜铌酸锂在继承其固有线性电光效应强和本征光损耗低等优点的同时，可以大幅度缩短调制电极与波导之间的间距，从而获得较大的电光调制效率。图 17：薄膜铌酸锂调制器芯片结构面截图 图 18：薄膜铌酸锂电光调制器与传统铌酸锂调制器实物对比 资料来源：杨鹏毅一种基于薄膜铌酸锂调制器芯片的新型电光调制器，光大证券研究所 资料来源：杨鹏毅一种基于薄膜铌酸锂调制器芯片的新型电光调制器，光大证券研究所 3.2、铌酸锂调制器具有更高速率，顺应单波 200G 及以上发展趋势 根据华经产业研究院观点，目前行业内的主流电光调制器有三种，其基底分别采用硅、磷化铟和铌酸锂材料，并且根据其优缺点不同，可适用于不同通信距离的应用场景。基于硅基的调制器速率约为 60-90Gbaud，基于磷化铟（InP）敬请参阅最后一页特别声明-14-证券研究报告 有色金属 调制器可达到 130Gbaud，而基于 LiNbO3 的调制器可能超过 130Gbaud。基于这种优势，铌酸锂调制器在长途相干光传输和超高速数据中心的场景具备良好的竞争力，主要用在 100Gbps 以上的长距骨干网相干通讯和单波 100/200Gbps 的超高速数据中心中。表 2：三类主流调制器性能对比 调制器类型 应用场景 优点 缺点 速率 硅基调制器 短程的数据通信用收发模块 尺寸小 性能一般，高速长距离通信网络不适用 60-90Gbaud 磷化铟基调制器 中距和长距光通信网络收发模块 调制效率高，驱动电压小，带宽可调制，器件结构紧凑 对材料和工艺要求高，成本和集成难度大 130Gbaud 铌酸锂基调制器 100G 及以上长距骨干网相干通信 电光系数大、调制带宽大、波导传输损耗小、稳定性好、发展成熟 体积较大 130Gbaud 薄膜铌酸锂基调制器 100G 及以上长距骨干网相干通信 尺寸小、带宽大 耦合效率低 130Gbaud，已有产品达到260Gbaud 资料来源：华经产业研究院，张宇佳集成电光调制器特性分析及应用研究，光大证券研究所整理 根据 OFweek 光通讯网，铌奥光电开发的薄膜铌酸锂调制器芯片目前已可实现超低驱动电压（V1V）和高速率（最新记录 260Gbaud）。薄膜铌酸锂调制器的低半波电压、大调制带宽、低光学损耗、高线性度以及高消光比等优点是实现高速光通信和高性能微波光子系统的理想途径。根据头豹研究院观点，QSFP-DD 是 400G 光模块主流的封装形式，其主要通过 8*50Gbps 实现 400G 速率，随着后续 800G、1.6T 甚至更高速率光模块的推进，也将推动单波 100G 以上技术不断发展。根据中兴光电子技术有限公司800Gbit/s 光模块技术及应用的观点，从长期来看（2026 年前），光/电单信道 200 Gbit/s 技术将会实现普及；从短期来看（2024 年前），由于单信道 200 Gbit/s 的光电芯片器件和均衡技术目前尚不成熟，产业界仍需要时间来突破相关技术瓶颈，因而铌酸锂技术路线未来可期。表 3：800G 光模块技术方案演进 产品迭代 技术方案（预计）商用时间 第 1 代 8 光 8 电：光接口 8*100Gbit/s，电接口 8*100Gbit/s 2021 年 第 2 代 4 光 8 电：光接口 4*200Gbit/s，电接口 8*100Gbit/s 2024 年 第 3 代 4 光 4 电：光接口 4*200Gbit/s，电接口 4*200Gbit/s 2026 年 资料来源：中兴光电子技术有限公司等800 Gbit/s 光模块技术及应用，光大证券研究所整理 3.3、国内外产业头部企业均已布局铌酸锂调制器路线 考虑到薄膜铌酸锂材料优异的性能，当前主要光模块厂商新易盛、联特科技等以及供应商光迅科技、华工科技等均已布局铌酸锂技术路线。表 4：国内布局铌酸锂调制器技术路线的企业梳理 厂商 铌酸锂相关产品布局 新易盛 OFC 大会上新易盛的最新 800G 光模块包括基于薄膜铌酸锂调制器 TFLN 技术的 800G OSFP DR8，配合 5nm DSP 以及集成的 TIA，这款光模块具有 11.2W 的业界领先的功耗水平，为 800G 光模块功效树立了新的标准。DSP 直接驱动 TFLN，实现了出色的光发射性能。中际旭创 投资者关系平台反馈：薄膜铌酸锂材料具有良好的电光效应和应用前景，公司会根据市场需求开发相关产品。联特科技 对硅光和薄膜铌酸锂两项技术的发展都比较看好，会在两项技术上并行。公司年报已披露有基于薄膜铌酸锂调制技术的 800G 光模块产品。光迅科技 根据公司的投资者活动关系记录表反馈：创新中心和公司均在研发，未来薄膜铌酸锂是调制器的重要方式，目前公司也有小批量的供货。华工科技 根据公司 2023 半年报，公司围绕当前 InP（磷化铟）、GaAs（砷化镓）化合物材料，布局硅基光电子、铌酸锂、量子点激光器等新型材料方向，自主研发并行光技术（CPO、LPO 等），积极推动新技术、新材料在下一代 1.6T、3.2T 等更高速产品应用。元芯光电 2023 年 9 月 19 日的 CIOE 2023 光博会上，元芯光电展示可调谐激光器、DFB 激光器、薄 敬请参阅最后一页特别声明-15-证券研究报告 有色金属 膜铌酸锂调制器，经过三年的推广与技术沉淀，三大产品目前在客户端均完成验证。铌奥光电 铌奥光电开发的薄膜铌酸锂调制器芯片目前已可实现超低驱动电压（V1V）和超大带宽（最新记录 260Gbaud），功耗较硅光调制器等解决方案显著降低。光库科技 公司拥有了全球一流的技术团队并掌握了包括芯片设计、芯片制程、封装和测试等核心技术，具备了开发高达 800Gbps 及以上速率的薄膜铌酸锂调制器芯片和器件的关键能力。华为 2022 年 8 月济南晶正电子(铌酸锂单晶薄膜供应商)发生工商变更，新增持股 5%的华为哈勃投资；2020 年 6 月中电科技德清华莹（国内早研制生产铌酸锂压电晶体材料和声表面波滤波器产品的企业之一）出现工商变更，新增华为技术有限公司等 4 位股东。资料来源：各公司官网、公告，光大证券研究所整理 表 5：部分海外厂商铌酸锂调制器参数 厂商 类别 产品 工作波长 驱动电压 插入损耗 消光比 工作温度 光学带宽（-3dB）日本 Fujitsu 强度调制器 40G FTM7939EK 1530 to 1610 nm 3.5V40Gbps 8.0dB 20dB-5-75 C 25 GHz 日本 Fujitsu 强度调制器 40G FTM7938EZ 1530 to 1610 nm 1.8 V(*2),3.5 V(*3)40Gbps 10 dB 20dB-5-75 C 25 GHz 日本 Fujitsu 强度调制器 40G FTM7937EZ 1530 to 1610 nm 3.5 V40Gbps 8.0dB 20dB-5-75 C 25 GHz 日本 Fujitsu 强度调制器 20G FTM7920FBA 1530 to 1610 nm 5.0V 12.5Gbps 8.0V22Gbps 4.0dB-5-75 C 10 GHz 日本 Fujitsu 强度调制器 20G FTM7920FCA 1530 to 1610 nm 5.0V 12.5Gbps 8.0V22Gbps 4.0dB-5-75 C 10 GHz 日本 Fujitsu 强度调制器 20G FTM7920FSA 1530 to 1610 nm 5.0V 12.5Gbps 8.0V22Gbps 5.0dB-5-75 C 10 GHz 日本 Fujitsu 强度调制器 10G FTM7929FB 1530 to 1610 nm 3.0V 5.5dBC 6.0dBL 20dB-5-75 C 9 GHz 日本 Fujitsu 强度调制器 10G FTM7927FBA 1530 to 1610 nm 16GHz 时5.0V 6.0dB-5-75 C 9 GHz(参考 130MHz)日本 Fujitsu 强度调制器 10G FTM7936EKA 1530 to 1610 nm 32GHz 时6.0V 6.0dB-5-75 C 25 GHz(参考 130MHz)日本 Fujitsu IQ/QAM 调制器 100G FTM7977HQ-A 1530 to 1610 nm 7.0Vpp 14.0dB 22dB主 MZI 20dB子 MZI-5-75 C 23 GHz 日本 Fujitsu IQ/QAM 调制器 40G FTM7962EP 1530 to 1610 nm 3.5V22Gbps 7.0 dB 22dB主 MZI 20dB子 MZI-5-75 C 22GHz 日本 Fujitsu IQ/QAM 调制器 40G FTM7961EX 1530 to 1610 nm 7.0V22Gbps 7.5dB 22dB主 MZI 20dB子 MZI-5-75 C 22GHz 日本 Fujitsu IQ/QAM 调制器 40G FTMT960EX 1530 to 1610 nm 4.0V 9.5 dB 22dB主 MZI 20dB子 MZI-5-75 C 25 GHz 住友 强度调制器 40G T.DKH1.5-40PD-ADC 1.55m 5.0V1GHz 4.0Vpp20GHz 9 dB 20 dB 0-70 C 25 GHz 住友 强度调制器 10G T.DKH1.5-10PD-ADC 1.55m 5.0V1GHz 4.0Vpp20GHz 5.5 dB 20 dB 0-70 C 8 GHz 住友 IQ/QAM 调制器 100G T.SBXH1.5PL-25PD-AI 1.55m 7.5Vpp 14.0dB 22dB主 MZI 20dB子 MZI 0-70 C 23GHz 住友 IQ/QAM 调制器 40G T.SBZH1.5-20PD-ADC 1.55m DC PortA5.0V,DC PortB5.0V,DC PortC15.0V1kHz RF PortA4.0V,RF PortB4.0V20Gbps 9.0dB 20dB 0C70C 20GHz 资料来源：各公司官网，光大证券研究所整理 敬请参阅最后一页特别声明-16-证券研究报告 有色金属 4、长晶或为核心环节，国内企业产品部分指标已接近国外第一梯队 4.1、铌酸锂单晶生长过程中的热场设计或为核心制备环节 铌酸锂需要经过单晶生长、退火极化、定向等数十个流程，制备流程复杂，工艺难度大，国内目前部分厂商如天通股份等已掌握单晶生长、切片、黑化、抛光等技术申请专利。图 19：铌酸锂晶体制备流程图 资料来源：天通凯巨宣传资料，光大证券研究所整理 表 6：天通股份铌酸锂相关专利 专利名称 发明人 申请日 一种大尺寸铌酸锂晶体的制备方法 徐秋峰等 2023/5/6 一种铌酸锂单面抛光片背面不良的返工方法 徐秋峰等 2022/6/2 一种铌酸锂单面抛光片的清洗方法 徐秋峰等 2022/4/19 一种大尺寸超薄高精度铌酸锂晶片边缘加工方法 沈浩等 2021/11/3 大尺寸超薄高精度铌酸锂晶片加工方法 沈浩等 2020/12/8 一种大尺寸超薄铌酸锂晶片的切片方法 沈浩等 2021/8/18 一种大尺寸超薄铌酸锂基片的双面抛光方法 沈浩等 2019/11/6 一种钽酸锂或铌酸锂晶体基片黑化方法 姚志炎等 2016/8/12 资料来源：中国知网专利搜索，光大证券研究所整理 由于下游器件向小型化、批量化、低成本方向发展，因而也要求铌酸锂晶体材料向大尺寸方向发展，其中单晶生长为最核心的环节之一，根据徐秋峰专利 一种大尺寸铌酸锂晶体的制备方法中介绍：国内现有铌酸锂产品以 4 英寸为主，对于大尺寸(6 英寸、8 英寸、10 英寸)铌酸锂单晶生长来说，存在生长界面温场调控困难、继承性缺陷多、晶体热应力大等问题，极易导致晶体开裂。同时大尺寸铌酸锂晶体存在较高的边际温度，使得锂离子易高温挥发，导致铌酸锂晶体中含有大量的本征缺陷，以及晶体居里温度不稳定且一致性差，严重影响晶体的质量，限制了其在许多领域的应用。因而单晶生长过程中的热场设计或为最重要的环节之一。公开号为CN113529170A 的发明专利公开了一种超大尺寸铌酸锂单晶的生长方法，采用提拉法制备小尺寸晶体，在小尺寸晶体生长结束后提拉一段细颈，然后进入扩肩、等径和收尾阶段，完成超大尺寸铌酸锂单晶的生长，以此解决中心热量对流不利问题。公开号为 CN111206282A 的发明专利公开了一种 8 英寸铌酸锂晶体的生 敬请参阅最后一页特别声明-17-证券研究报告 有色金属 产方法，采用多层温场，保证温场均匀无突变，避免晶体多晶和开裂；制备多晶原料时进行多次混合烧料，确保晶体居里温度稳定。2023 年 5 月 8 日，位于徐州经开区的天通凯巨科技有限公司铌酸锂大尺寸晶片项目正式量产，意味着在光通信领域关键原材料上成功突破“卡脖子”技术，实现国产化替代。图 20：热场装置示意图 资料来源：专利 夏宗仁一种铌酸锂晶体生长的热场装置，光大证券研究所整理，图中：1.保温帽，2.感应器，3.外保温坩埚，4.径向温场调节器，5.底层，6.铌酸锂 多晶料，7.生长坩埚，8.内衬筒，9.保温层。4.2、大尺寸铌酸锂晶片仍被国外厂商垄断，但国内企业产品部分指标已接近国外第一梯队 全球铌酸锂单晶行业主要企业为日本信越化学、日本住友金属、德国爱普科斯、德国 Korth Kristalle、中国台湾兆远科技、中国大陆德清华莹和天通股份等。根据共研网数据统计，2021 年国内铌酸锂企业产能主要集中在德清华莹和天通股份，约各占 40%，而目前大尺寸铌酸锂晶片市场仍被国外厂商垄断，国产率低于 5%。国内已有诸如天通凯巨（天通股份子公司）、南智芯材、德清华莹等企业布局大尺寸产品，未来国产替代可期。图 21：2021 年国内铌酸锂单晶产能占比统计 40%40%20%中电科德清华莹天通股份其他企业 资料来源：共研网，光大证券研究所整理。从主要各公司官网展示的产品指标看，如厚度偏差、翘曲度、透光范围等核心指标国内企业已接近国外第一梯队日本住友金属、德国 Korth Kristalle 等企业。表 7：铌酸锂晶体国内主要厂商 公司 技术团队 产品进度 天通股份 自主研发 公司自主研发长晶技术和长晶设备，已批量成功开发出 4-6 英寸不同规格、品种的声表级晶体和声表级铌酸锂、钽酸锂、掺杂钽酸锂晶片和黑化抛光晶片，产品质量稳定，已为多家国内、外公司认证通过。公司已开发出 8 英寸压电晶体材料。2022 年 11 月公司完成定增，其中，“大尺寸射频压电晶圆 敬请参阅最后一页特别声明-18-证券研究报告 有色金属 项目”的设计产能为年产 420 万片大尺寸射频压电晶圆。南智芯材 南智芯材由南京大学院士团队领衔，主要从事铌（钽）酸锂的研发及产业化，公司创始团队从事铌酸锂晶体研究近 40 年。已经能够量产大尺寸光学级晶体，打破国外垄断。铌（钽）酸锂晶体产业化项目自去年 7 月签约落户常熟经济技术开发区，项目进展迅速，16000 平方米的厂房将于 11 月底完成验收并逐步投用，至 2025年底，200 台套直拉单晶炉将全面投产。中电科技德清华莹 中科院上海硅酸盐研究所产学结合 目前产品公司专业生产压电功能晶体材料和声表面波器件,主营的铌酸锂、钽酸锂 3、4晶体年产能达到 18 吨,晶片年加工能力 100 万片,声表面波器件年产能 1.2 亿只,自主知识产权。现主要研发生产 3-8英寸铌酸锂钽酸锂晶片、声表面波滤波器（SAW）、声表面波传感器、环行器和隔离器等系列产品。恒元光电 核心技术团队起源于山东大学晶体材料国家重点实验室，拥有 20 多年铌酸锂晶体方面的研发经验。目前公司有 4-8 寸铌酸锂产品，成功突破了 8 英寸 X 轴向高品质光学级铌酸锂晶体材料的产业化关键技术，并建立了一条批量化的生产线。科瑞思创 公司成功开发了 3 英寸，4 英寸 TGG 晶体，4 英寸、6 英寸和