薄膜铌酸锂：高速光模块关键材料，中国仅一家可量产
薄膜铌酸锂：高速光模块关键材料，中国仅一家可量产
随着AI加速爆发，光通信正在迈向更的高速率，推动光模块升级至800G和1.6T，对于调制技术的要求也日益严苛。薄膜铌酸锂材料以其大带宽和出色的调制性能，正在逐渐成为满足这一需求的关键技术。
薄膜铌酸锂行业概览
当前市场上主流的电光调制器主要分为三种，分别以硅、磷化铟和铌酸锂为基底材料。这三种调制器在不同通信距离的应用场景中展现出各自的优势。硅基调制器的速率大致在60-90Gbaud范围内，磷化铟（InP）调制器则能达到130Gbaud的速率，而铌酸锂调制器的速率更是有望超越130Gbaud。
基于这种超高速率的优势，铌酸锂调制器在长途相干光传输和超高速数据中心领域展现出强大的竞争力，并主要被应用于100Gbps以上的长距骨干网相干通讯，以及单波100/200Gbps的超高速数据中心中。
铌酸锂材料以其卓越的电光系数和大带宽特性，成为制作调制器的理想选择，它的性能表现优于磷化铟InP和硅调制器。当前产业趋势正由传统体材料向薄膜铌酸锂转变。
薄膜铌酸锂被誉为“光学硅”，在电光系数上表现卓越是可靠材料中的佼佼者。通过薄膜工艺电极距离得以拉近，从而在降低电压的同时提升了带宽电压比。和其他材料相比较，薄膜铌酸锂集大带宽、低损耗和低驱动电压等诸多优点于一身，完美契合了光电技术的核心需求。
未来当光模块迈向1.6T甚至3.2T的崭新阶段，并有望向单波200G或400G的更高标准迈进时，薄膜铌酸锂的大带宽优势将愈发显著，有望成为高速光模块技术发展的主流方向之一。但值得注意的是，当前薄膜铌酸锂的制备成本较高，而商用成功与单位成本紧密相关。因此，解决产业化过程中的成本瓶颈至关重要。其次是晶圆尺寸的挑战。当前主流尺寸为4吋和6吋，而8吋和12吋的产业化可行性及成本效益仍需进一步探索。
传统铌酸锂调制器体积大，基于硅基底的薄膜铌酸锂可解决体积难题：
铌酸锂产业格局
铌酸锂领域因其高技术难度、复杂的工艺流程，具有较高的行业准入门槛，全球范围内的参与者相对稀少。全球仅有三家光通信厂商具备批量生产电信级铌酸锂调制器的能力：日本的富士通（Fujitsu）和住友（Sumitomo），以及曾由美国Lumentum运营、后被中国光库科技收购的铌酸锂调制器生产线。此外，国内还有铌奥光电（德科立参股）以及宁波元芯等强有力的企业加速参与布局。
铌酸锂晶体方面，全球三大巨头包括德国的爱普科斯、日本的住友金属矿业和德国的KorthKristalle，国内厂商福晶科技是主要参与者。此外，国内在铌酸锂单晶材料领域也有一定的发展，代表性企业包括天通股份、济南晶正、德清华莹等。济南晶正在国际上率先开发出了300-900纳米厚度的铌酸锂单晶薄膜材料，并成功实现了产业化。
薄膜铌酸锂材料极具优异性，当前众多光模块厂商和供应商开始关注并布局铌酸锂技术路线。主要的光模块厂商如新易盛、联特科技等，以及供应商如光迅科技、华工科技等，都已经开始积极投入铌酸锂技术的研发和生产。
结语
在新一轮人工智能浪潮爆发背景下，光通信领域的加速迭代对高速光模块产生了新一轮的迫切需求，进而对薄膜铌酸锂材料产生了强劲的推动作用。