铌酸锂-800G以上高速光模块革命性材料 比肩光伏时代的有机硅

巨头都在研发铌酸锂光芯片

铌酸锂也是6G滤波器的核心材料
近日，中国科学技术大学微电子学院左成杰教授研究团队在铌酸锂（LiNbO3）压电薄膜上设计并实现了Q值超过100000的高频（6.5 GHz）微机电系统（MEMS）谐振器，与文献中现有的工作相比，把Q值提升了2个数量级。相关成果以“Ultra HighQLithium Niobate Resonator at 15-Degree Three-Dimensional Euler Angle”为题在线发表在电子器件领域知名期刊IEEE Electron Device Letters上。
随着无线通信从5G向Beyond 5G（B5G）和6G发展，对于6 GHz以上电磁波频谱的使用国际上还存在争论，有些国家已经将6 GHz全频段授权用于Wi-Fi 6E，而更多的国家在考虑把此频段部分用于蜂窝无线通信（6G）。因此，源于对不同制式和频段间信号的隔离需求，工作于6 GHz的高品质因数（Q值）声波谐振器以及高性能滤波器将会成为下一阶段无线通信发展的关键技术，也是我国6G技术发展必须要自主可控的基础射频元器件与芯片。

近日，北京大学电子学院区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室、北京大学纳光电子前沿科学中心的常林研究员及合作者受邀在知名学术期刊Science上发表题为“Lithium niobate photonics: Unlocking the electromagnetic spectrum”的综述文章，系统回顾了铌酸锂（LiNbO3，或LN）作为产生和控制不同波段电磁波材料的发展历史，并对铌酸锂未来的应用前景做出展望。
铌酸锂是一种关键的光子材料。由于其材料本身的大电光、压电和非线性效应的特性，以及具有商业上普遍供应的光学质量晶圆的优势，非常适合被用于产生和控制各种频段的电磁波。几十年来，共出现了三种LN光子平台，分别为块状晶体、弱约束波导和紧密约束波导。
LN的材料特性使之能产生和处理从紫外线频段到微波频段的电磁频率，范围涵盖了近五个数量级。在可见和紫外光频段，材料损耗非常低，产生方法是利用非线性效应，应用场景有视觉应用和原子跃迁探测；在近红外频段，由于低传输损耗有广泛的应用，例如光通信、微波光子学、量子光学和光探测等，产生近红外频率电磁波的方法也很多样，例如拉曼激光、DFG、基于克尔效应的超连续谱产生、电光梳等；在中红外频段，可以用于空气质量监测等场景，这一频段的光可以通过超连续谱产生和克尔效应得到；太赫兹频段可以穿透纸张、塑料和织物，因此被用于传感和安全成像，窄带、高强度的太赫兹电磁波可以通过LN晶体中的光学整流成；微波频率被用于5G和6G通信、雷达和射电天文学等领域，这一频段可以利用LN的声光、电光效应，将微波频率转换到光载波上。
文章对LN上光子学的发展进行了展望。LN波导平台将在复杂性和光谱宽度两个方面加速发展，从长远来看，基于大规模加工工艺、多种材料异质集成和电子电路共同封装，薄膜LN平台将有望实现大规模光学网络，从根本上产生应用创新，例如光量子计算芯片、全集成激光雷达和光神经网络等。

薄膜铌酸锂将成为未来6G基站的核心材料。除了基站应用，铌酸锂还现身在光全息存储器上。6G时代，地球上的每一粒“沙子”有属于自己的编号和信息，服务器硬盘的吞吐量则会直接在指数上增加。根据当前理论：世界上所有的网络信息的总和每两年就会翻一番。这让具有高带宽、大容量的铌酸锂现身6G云边端网络，成为元宇宙中处理信息的守门人。

天通股份 (sh 600330 ),业绩好，一季度也不错

美国国防部在一份报告中这样评价：“如果电子革命的中心是以使其成为可能的硅材料命名的，那么光子学革命的发源地则很可能就是以铌酸锂命名了。”大容量的铌酸锂成为AI时代处理信息的守门人

铌酸锂-AI人工智能-AI算力-CPO光模块-ChatGPT，AI驱动光模块技术升级需求，薄膜铌酸锂落地将加速！
机构指出，AI大模型的训练和应用，将给算力、网络设备、光模块带来较大的弹性，且有望驱动光模块的技术升级需求。薄膜铌酸锂调制器是未来高速光互连极具竞争力的最佳解决方案。
中国力争在 2020 年实现铌酸锂调制器芯片及器件不断替代进口，扩大市场占有率，并于 2022 年实现市场占有率超过 30%。铌酸锂晶体占高速电光调制器芯片成本的 21%以上，市场潜力巨大。
预计23-25年大规模应用，产业链分布多为美国/日本公司，H客户超高速数据中心光模块开启薄膜铌酸锂方案，国产替代中，天通基础电子材料恰恰是单晶铌酸锂薄膜的上游产品铌酸锂压电晶圆，并且已经量产，产品供不应求，天通股份 卡住国产替代上游核心材料唯一供应。
已有明确产业趋势，公司作为上游材料唯一公司，去年底再投入募捐巨资13.5亿，进一步扩产尺寸铌酸锂压电晶圆（早上电话咨询了董秘，是铌酸锂压电晶圆、近日互动平台会证实）的生产规模，进一步占领国产替代核心前沿。
射频滤波器系《科技日报》整理的国外占据垄断优势 35 项卡脖子项目第 7项，钽酸锂（LT）、铌酸锂（LN）压电晶圆具有优良的压电性能、热稳定性、化学稳定性和机械稳定性，是制作声表面波滤波器（SAW）的理想基板材料。从全球市场看，目前钽酸锂、铌酸锂压电晶圆仍被日本等国外厂商占据绝对主导地位。
天通公司作为国内领先的钽酸锂、铌酸锂压电晶圆供应商，目前压电晶圆处于订单充足、产能饱满的状态，随着 5G、物联网及消费电子对 SAW 器件的需求日益增长，公司现有 LT/LN 晶圆产能已无法满足快速增长的订单需求，亟需通过扩充产能，把握射频器件国产化的发展机遇，进一步抢占 SAW 器件市场。
本次募投项目的实施，将进一步提升大尺寸射频压电晶圆产能，既能充分发挥自身在晶体材料生长领域的技术与平台优势，又能借助下游器件国产化的契机快速实现规模化，快速抢占产业链上游的重要位置，将进一步扩大在国内主流滤波器厂商中的市场份额，巩固公司的优势市场地位，提高公司的盈利能力。
把握压电晶体大尺寸发展趋势，抢占市场先机
由于更大的晶圆尺寸能够很大程度上降低成本、提高产量，且晶圆尺寸的扩大与芯片特征尺寸的缩小是相应促进和互相推动的，因此当前发展大尺寸 LN/LT晶体，尤其是 SAW 器件、集成光学器件应用的特殊切型晶圆，促使 LN/LT 与半导体产业接轨，已成为行业重要发展趋势。目前，公司已经能够成熟生产 3 英寸、4 英寸和 6 英寸的声表级晶体和声表级钽酸锂、铌酸锂、掺杂钽酸锂晶片和黑化抛光晶片，并已开发出 8 英寸压电晶体材料。
本次募投项目的实施，是公司顺应压电材料技术发展趋势的必要举措，通过引进先进的设备，不断强化技术、工艺优势，不仅能充分保障现阶段 4 英寸、6英寸压电晶片的生产能力，也将为未来进一步加强在更大尺寸压电晶体的开发上奠定坚实基础。一