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5G建设，光通信先行。光模块的物理本质是光电转换，核心器件是之前介绍过的激光器，产业链形态类似芯片行业，包括设计、制造（光芯片等光器件）和封测（光模块），欢迎大家点击回看。 一、行业概况 光模块是光通信系统中实现光信号和电信号之间高速转换的一种光器件，是由光接收、光发送、激光器、检测器等功能模块组成，实现以光波为信息载体进行数据高速传输的功能。 （一）光模块产业链 上游：半导体激光器（光芯片）等光器件 中游：光模块 下游：通信设备制造商和数据中心 光模块的基本结构有激光器（TOSA）和驱动电路、检测器（ROSA）和接收电路、复用器（MUX），解复用器（DEMUX）、接口、辅助电路、外壳等。 （二）光模块的分类 传输速率：10G、25G、40G、100G、200G、400G 封装形式：CFP、XFP、SFP、QSFP等 光纤链路：CWDM、DWDM、PSM等 在光模块的成本构成中，器件元件占比73%，其中，电光转换的光发射次模块激光器（TOSA）和光电转换的光接收次模块检测器（ROSA）是光模块的核心，在器件元件成本中的占比分别为48%和32%，在光模块成本中的占比分别为35%和23%。光模块使用的是半导体激光器，也被称为光芯片，具有较高的技术壁垒，是其主要成本所在，在部分高端光模块中，成本占比甚至达到70%左右。100G光模块中使用的25G光芯片是国内厂商的短板所在。 光模块是光通信的核心器件，需求和技术推动产品不断迭代升级。 （三）行业规模与增速 2015年以来，随着全球数据中心光模块的升级换代，全球光器件保持着年化20%左右的复合增长率，2017年，全球光器件市场规模超过90亿美元，光模块超过55亿美元。 数据中心采用中高端光模块，该市场属于垄断竞争市场。 电信网络目前采用中低端光模块，从全球来看，下游前五大光通信设备商占据了68%左右的市场份额，相对于光模块厂商有着较强的议价能力，加上低速光模块技术成熟，属于完全竞争市场。 上游半导体激光器（光芯片）等光器件属于寡头垄断市场。 二、影响光模块行业的因素 （一）下游需求 光模块的下游需求主要来自两个方面：数据中心与电信网络。 1、数据中心（IDC） 随着云技术的不断发展和全球互联网巨头的快速成长，数据中心进入高速发展期，对高端光模块的需求旺盛。根据预测，全球超大规模数据中心将从2016年的338个增长到2021年的628个，服务器数量占比将提升至53%。 2009年至2018年，中国IDC行业市场规模保持着高达35%以上的年化复合增长率，2018年，中国IDC行业的市场规模超过1300亿元。 2016年，北美IDC行业的增速在各大云服务供应商资本开支扩张的推动下实现爆发，100G光模块供不应求；2017年，全球100G光模块出货量达到近300万只，北美数据中心现存需求就达千万只量级。 在传统的电信数据流量规模下，电信运营商的数据中心往往选择铜线完成内部互联，然而随着互联网和移动互联网的普及，云服务对数据中心的要求越来越高，铜缆网络传输速度已经接近极限，光通信迫在眉睫。 目前，全球数据中心内部的设备互联消耗了七成以上的数据流量，交换效率亟需提升，而数据中心架构的调整将带来对光通信更多的需求。 数据中心运营成本中相当一部分来自于对电力的消耗。光纤相比铜缆，连接密度更高，所占空间更小，每个端口可以减少约80%的电力消耗，同时降低制冷需求和相应的二氧化碳排放，光通信更少的电力消耗能够带来更高的系统可靠性，避免因高温引起的故障。 因此，光通信成为流量爆发的承载引擎。 2015年，全球数据中心投资达到1844亿美元，其中北美地区占比第一，达到29%，2020年，预计投资将增长至2834亿美元。 目前，100G光模块已经成为海外互联网巨头的主流配置，预计2020年左右，逐渐开始部署400G；国内以BAT为首的互联网巨头起步略晚，从2017年开始部署100G光模块，预计2019年完成部署。 2、电信网络 接入网一般使用10G及以下的中低速光模块（灰光），毛利率较为有限； 城域网和骨干网一般使用中高速光模块，这块的需求规模比数据中心的更大，目前的网络扩容和未来的5G建设都将新增大量需求。 在5G建设中，基站需要大量的25G或100G的中高速光模块（彩光），根据估计，每个基站需要大约12个25G或100G光模块，理论上说，未来全国范围的5G基站建设累计需要的中高速光模块将达到亿只量级，累计市场规模将超过百亿美元。 即使5G部署速度不及预期，随着网络流量进一步增长，光纤接入（FTTX）持续建设和固网带宽向千兆推进，现有4G电信网络的速率提升、优化改造和升级扩容也有望推高行业景气度，然而，随着近几年中国电信运营商资本开支持续下滑，需要警惕需求疲软带来的负面影响。 相比电信网络，短期来看，数据中心仍然是需求增量的主要来源。 （二）技术升级 在技术和成本等因素的驱动下，光模块正在持续朝着高速率、大容量、小型化、集成化、远距离、热插拔、低成本、低功耗的方向发展。 2016年，北美数据中心开启10G和40G到100G的升级换代，进而成为当下光模块需求的主要增长点。 目前，中低速光模块由于技术门槛较低，市场竞争激烈，毛利率只能维持较低水平；而40G及以上的高速光模块具有一定的技术壁垒，毛利率较高，吸引着众多光模块厂商积极发展高速业务。以中际旭创为例，10G和25G光模块的毛利率约为20%，40G和100G的毛利率约为30%。 在全球电信运营商的推动下，100G商用进程成为引领产业升级的核心驱动力，产业链各个环节正在共同推进100G商用，未来电信网络的高速光模块将成为市场成长的核心。 在数据中心日益大型化的背景下，传统的三层网络架构已经不再适应超大规模数据流量的需求，扁平化的两层叶脊（Leaf Spine）拓扑网络架构越来越成为数据中心架构的主流。直观来说，服务器、交换机等设备之间的通路将会大幅增加，进而成倍增加高端光模块的需求。 目前，光模块主要由磷化铟（InP）和砷化镓（GaAs）等化合物半导体材料制成，多是分立器件，成本昂贵，近期，随着硅光技术逐步成熟，利用硅基材料和成熟的大规模集成电路制造技术制造的光模块陆续在各个领域中实现了批量应用。硅光技术理论上具有成本优势，也是未来实现芯片间光互联的必由之路。目前，由于工艺成熟度和良品率仍待提升，优势并未体现，传统技术也在持续优化，形成硅光与传统分立器件光模块同场竞技的格局。尽管硅基光模块在100G时代对传统光模块冲击有限，然而随着硅光集成技术的进一步成熟和完善，硅基光模块或将在400G时代逐渐发力。 硅光技术的核心专利大部分被美国公司掌握，美国lntel以接近250件的专利数位居第一，优势明显，华为以114件位居第七，硅光技术专利美国占69.23%，处于垄断地位，中国占10%左右。 三、竞争结构 我国光通信产业在近十年中取得迅猛发展，在全球光通信产业链中，以华为、中兴为代表的国内厂商在下游光设备中的全球市场份额已达50%左右，多年保持第一，然而国内厂商在上游的光模块、光芯片等光器件中的全球市场份额仅为10%左右，与国际领先水平还有较大差距。 高端光器件的研发能力是衡量光器件厂商真正核心技术水平的重要指标。目前，光芯片由美日厂商主导，议价能力较强，国内具备光芯片量产能力的厂商只有光迅科技和海信两家，只能量产低速光芯片，国内高端光器件仍然主要依赖进口，其中约30%从美国进口，65%从日本进口。国内中低速光模块市场竞争激烈，毛利率难以提升。 以包括光芯片在内的光器件为统计口径，美国Finisar以接近15%的全球市场份额位居全球第一，在电信网络和数据中心两大光模块市场中均占据着榜首位置，其它厂商的市场份额全部低于10%，全球光模块市场份额前十名长期以来由美日厂家控制，国内光器件龙头厂商光迅科技位居第五。 技术进步和需求增长推动光模块不断迭代升级，一般来说，数据中心市场平均两到三年更新换代，电信网络市场五到六年。相关厂商对先进技术的角逐是常态。 光芯片是光模块的功能与成本核心，越是高端光模块越是要求更高的光电转换效率，光芯片的成本占比也就越高。 国际光模块龙头厂商大多采用设计、制造（光芯片等光器件）、封测（光模块）一体化模式，自主设计研发光芯片，生产光模块，通过垄断产业链上游，牢牢掌握对下游的议价能力，在光芯片价格因供需变化出现波动时将其传导到下游，维持自身较高的毛利率，从而影响整个产业链。目前，在全球光芯片产能不足的背景下，具有光芯片扩产能力的公司将享受更大的利润弹性。 国内厂商由于起步较晚，高端光芯片能力不足，因此大多聚焦于光模块封测，上游光芯片等光器件依赖进口。光模块封装属于劳动力密集型产业，多数北美光模块厂商已经开始剥离毛利率较差的中低速光模块生产线，目前，全球低速光模块封装厂商集中在亚太地区。 鉴于中国大陆成熟的代工体系和相对优势的人力成本，光模块的封测和制造正在渐次向中国大陆转移，全球产业链分工协作日趋成熟。近几年，美国Finisar、AAOI等国际厂商均在中国大陆建厂，国内厂商也是纷纷扩产。 硅光技术方面，美国Acacia和Intel最为成熟，Acacia已经初步实现在电信网络中的商用，Intel的100G硅基光模块进入亚马逊和脸书的集采名单。 四、主要风险 1、北美乃至全球数据中心投资放缓； 2、国内光通信投资放缓，全球5G推进进度低于预期； 3、上游光芯片和下游数据中心、电信网络的寡头垄断程度进一步提高，对中游光模块的议价能力进一步增强； 4、全球光芯片扩产低于预期，居高不下的光模块价格压制下游需求； 5、下游需求持续扩张，光模块厂商盲目扩产，行业陷入价格竞争，毛利率快速下滑，研发投入难以为继； 6、光通信技术快速迭代，光模块厂商研发投入不足或进展不及预期，无法跟上技术发展的步伐，或传统化合物半导体技术被硅光技术全面超越，技术储备不足的厂商被市场淘汰； 7、贸易摩擦导致国内厂商无法获得重要光器件供应，产品无法销往海外，公司运营受到严重冲击。 五、相关企业 （一）中际旭创(300308) 2008年，苏州旭创（InnoLight）成立，核心团队成员均拥有美国硅谷相关公司的研发工作经验，2014年，Google Capital和Lightspeed Cloud等全球知名风投参与了其C轮融资，在风投资金的支持下，苏州旭创迅速成长为国内光模块的龙头公司之一，2017年，上市公司中际装备完成了对苏州旭创的收购。 作为公司股东，美国谷歌联合光芯片厂商Oclaro与苏州旭创共同开展光模块研发。目前，公司拥有谷歌、亚马逊、脸书等数据中心领域的全球顶级客户，分享了北美数据中心爆发带来的巨大红利。截止2018年6月底，获得国内专利授权69项，其中发明专利44项，并在海外申请专利17项，海外授权2项。成功推出了10G SFP+、25G SFP28、40G QSFP+、100G QSFP28、100G Single Lambda、400G OSFP、400G QSFP-DD等七大产品系列。 公司在国内率先实现100G单模光模块全系列批量出货，在批量供货能力、成本控制能力和研发迭代能力上保持着较强竞争力，2017年，推出业界首款400G OSFP光模块。公司持续开拓电信网络市场，针对电信市场的25G前传光模块实现批量供货。目前，公司拥有华为、中兴通讯等电信网络领域的优质客户。 （二）光迅科技(002281) 公司是目前中国唯一一家有能力对光电子器件进行系统性、战略性研究开发的高科技企业，2016年，10G光芯片技术相继突破，实现量产，目前，25G光芯片正在研发，部分取得突破，光模块方面以40G为主，华为、中兴通讯、烽火通信等已成为公司稳定的客户，2017年，在全球光器件市场份额中排名第五，主要面向电信网络市场（接入市场第一、传输市场第六、数据通信市场第七），其中，传输领域对公司业绩贡献较大。 烽火科技集团持股44.21%，是公司的第一大股东，实控人是国资委下属的中国信息通信科技集团（原武汉邮电科学研究院与电信科学技术研究院实施联合重组而成）。 2018年8月，光迅科技联合国家信息光电子创新中心等共同研制的我国首款商用100G硅光芯片已经正式投产，未来，随着光芯片能力的不断夯实，作为3D Sensing和激光雷达两大热门领域的上游，公司有望深度参与。 |
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