（报告出品方/作者：华西证券，宋辉、柳珏廷）
01后摩尔时代，硅光技术“曙光初现”
后摩尔时代，硅光技术成为降低IO功耗、提升带宽的必要措施
随着信号速率每隔3～4年提升一倍，电信号能够传输的距离在逐渐减小。基于成本上的考虑人们还在尽量延续电信号传输的寿命，但由于芯片封装和工艺制程能力不可能无限提升，IO速率不断提升导致的功耗增加最终会触碰到芯片封装的功率墙。因此，硅光技术成为降低IO功耗、提升带宽的必要措施。
海外硅光领域并购整合频发，瞄准未来赛道和核心科技
硅光子是确定性技术发展趋势，海外硅光并购整合频发，瞄准未来赛道和核心科技：目前硅光领域并购集中在通信领域，硅光transceiver公司大都被通信设备商收购，例如思科,Huawei,Nokia等，另外上游设计工具软件也是并购重点方向。收并购情况看，硅光子具体技术路线在收敛确认中（EPIC/PIC+EIC,DSP/non-DSP)，产业重点投入方向逐渐清晰，投资风险降低。
02什么是硅光？
硅光原理：硅光子学的低成本、高速的光通信技术
硅光技术是一种基于硅光子学的低成本、高速的光通信技术，利用基于硅材料的CMOS微电子工艺实现光子器件的集成制备，该技术结合了CMOS技术的超大规模逻辑、超高精度制造的特性和光子技术超高速率、超低功耗的优势。
硅光核心元器件：光源、光波导、调制器、探测器
硅光子核心器件主要包括以硅半导体材料的光有源及无源器件，包括硅基激光器（负责将电信号转化成光信号）、硅基光探测器（负责将光信号转化成电信号）、硅基光调制器（负责将光信号带宽提升）、平面波导（负责光信号在硅基材料上传输）、光栅耦合器（负责与对外连接的光纤对准降低插损）等。
硅光优势：小尺寸、低功耗、低成本
硅光集成将核心部件和配件集成在一个晶片上，器件数量显著缩小，密集度有所提升；硅光有机结合了成熟微电子技术和宽带光电子技术，硅光方案既降低了硅光模块、芯片等成本，又提高了可靠性。
混合集成原理
混合集成是将使用不同材料、不同制作工艺制造出来的元器件组合安装在同一衬底上，比如说基于硅基的集成(平面光波导混合集成，硅光等)，基于磷化铟的集成等，典型的混合集成是将有源光器件(激光器，探测器等)集成到具有光路连接或者其他一些无源功能(分合波器等)的基板上(平面光波导，硅光等)。
单片集成原理
单片集成是经过相同制作工艺，将不同元器件集成在同一衬底上的一体化技术，实现起来有较大技术难度，但具有结构紧凑、尺寸小、功耗低、可靠性强等优势，是PIC的发展方向。利用硅光集成技术发展高折射率、尺寸和高集成度的高速光模块是当前研究者主要目标。目前，本领域技术人员已经在硅光平台上实现了高速率的硅光调制器，高速率检测器，低损耗传输波导和波分复用等硅光器件。
03硅光替代分立光器件核心驱动：流量技术进步边际成本
数据流量高速增长是硅光技术需求的原生动力
数据时代流量迅速增长对光通信性能提出更高要求，要求光通信行业做出变革，提高光通信产品的适应性和技术性。数据中心以太网交换机芯片处理高速率流量需求不断提高：云数据中心的大型化将极大提升光模块的使用量，同时对光模块的传输距离有了更高的要求，同时驱动了光模块工作速率不断升级。
光器件发展趋势：高度集成、小型化、高速率
叶脊网络架构进一步增加光模块需求：传统三层结构IDC网络架构有利于解决南北向数据传输问题（IDC内部与外部之间），然而伴随着虚拟化、云计算、超融合系统等应用，使得东西向数据流成为主要流量，为了数据中心利用率以及效用最大化，越来越多的数据中心采用了叶脊类型的网络架构，以叶脊架构为例，光模块总量是机柜数的46倍（传统传统三层架构光模块总量是机柜数的9倍）。
光通信提升带宽传统模式逼近极限
提高每个通道的比特速率，提升比特速率有两个方法:1、直接提升波特率；2、保持波特率不变，使用复杂的调制解调方式（如PAM4、QPSK，QAM16，QAM64等）。
分离器件光模块技术演进瓶颈，硅光性价比提升
硅光模块在高速率下，仍具有器件小、稳定性强和硅材料能耗低的特性，较传统光模块具有一定优势，因此硅光方案被相当一部分数据中心所采用，硅光产业随即得到发展。
高阶调制模式无法匹配信噪比，DSP成本高度提升
高阶复杂调制，如PAM4、QPSK，QAM16，QAM64等，以提高比特率；以及更高的符号速率等。
1）高阶复杂调制，无法匹配光源信噪比，传输损耗增大：进一步提高系统容量可以采用高阶调制格式如8QAM（8-levelquadratureamplitudemodulation）或16QAM，但是高阶调制需要更高的OSNR（Optical-Signalto-NoiseRatio光信噪比）。对于同样的符号速率，16QAM所需的OSNR比QPSK高近7dB，这意味着在同样的光纤、光放大器和跨段距离的条件下，采用16QAM虽然可以把容量提高一倍，但无电中继的传输距离会降低5倍。有许多技术可以提高16QAM的传输距离，如采用拉曼光放大器、低损耗和低非线性光纤、编码调制技术、非线性补偿技术等等。
2）DSP成本高度提升，商用化难度提升：光通信系统速率越高，电芯片成本在系统中的比例就越高，其中DSP芯片成本制约占主。DSP的复杂程度直接影响了光模块的成本与功耗。在G时代，电芯片相关厂商有Ma