國產(chǎn)光模塊份額持續攀升！數通需求暴增撬動(dòng)百億美元市場(chǎng)

  光模塊——光纖通信系統的核心器件

  光模塊是光纖通信系統的核心器件之一，其為多種模塊類(lèi)別的統稱(chēng)，包括：光接收模塊，光發(fā)送模塊，光收發(fā)一體模塊和光轉發(fā)模塊等。當前市場(chǎng)中光模塊一般指代的是光收發(fā)一體模塊。

  通常情況下，光模塊由光發(fā)射器件(TOSA，含激光器)、光接收器件(ROSA，含光探測器)、 驅動(dòng)電路、放大器和光(電)接口等部分組成。

光模塊內部結構

圖片來(lái)源網(wǎng)絡(luò )

  光模塊主要用于實(shí)現電-光和光-電信號的轉換， 如下圖所示：

光模塊的光電轉換示意圖

圖片來(lái)源：億渡數據

  1.在發(fā)射端，一定速率的電信號經(jīng)驅動(dòng)電路處理后進(jìn)入光發(fā)射器件;

  2.處理后的電信號驅動(dòng)激光器發(fā)射出相應速率的調制光信號，通過(guò)光功率自動(dòng)控制電路， 輸出穩定光信號;

  3.在接收端，一定速率的光信號由光探測器處理后轉換為電信號;

  4.處理后的電信號經(jīng)過(guò)放大器后輸出相應功率的電信號。

  按照不同的通信場(chǎng)景可以將光模塊市場(chǎng)劃分為以太網(wǎng)、連接器、傳輸、 Fibre Channel、無(wú)線(xiàn)接入、有線(xiàn)接入等細分市場(chǎng)。

  其中以太網(wǎng)光模塊主要用于服務(wù)器、交換器、路由器等數通網(wǎng)絡(luò )設備;光連接器既 AOC(Active Optical Cables，有源光纜)，用于服務(wù)器到TOR交換機的短距離連接;CWDM/DWDM 光模塊主要用于各類(lèi)光傳輸設備;Fibre Channel 光模塊專(zhuān)用于存儲和高性能計算網(wǎng)絡(luò )。這四個(gè)細分市場(chǎng)主要客戶(hù)包括云計算廠(chǎng)商、互聯(lián)網(wǎng)廠(chǎng)商和電信運營(yíng)商等。

  無(wú)線(xiàn)接入光模塊、有線(xiàn)接入光模塊分別對應無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )接入網(wǎng)和有線(xiàn)寬帶接入網(wǎng)，是電信運營(yíng)商細分市場(chǎng)。

光模塊應用場(chǎng)景和細分市場(chǎng)

圖片來(lái)源：國聯(lián)證券

  2020 年以太網(wǎng)、CWDM/DWDM 兩個(gè)細分市場(chǎng)合計份額高達77%。其中以太網(wǎng)光模塊和光連接器(直連形式的一對以太網(wǎng)光模塊)這兩個(gè)細分市場(chǎng)以 34%的出貨量貢獻了 53%的市場(chǎng)份額。CWDM/DWDM 光模以約 1%的出貨量貢獻了 24%的市場(chǎng)份額。

數據來(lái)源：Lightcounting，芯八哥整理

  2020 年有線(xiàn)接入光模塊市場(chǎng)以43%的出貨量貢獻了7%的市場(chǎng)份額，無(wú)線(xiàn)接入市場(chǎng)以20%的出貨量貢獻14%的市場(chǎng)份額。受益于數據通信流量增長(cháng)，以太網(wǎng)和CWDM/DWDM光模塊從100G 向200G、400G、800G不斷迭代，成為光模塊市場(chǎng)增長(cháng)的主要驅動(dòng)力。

數據來(lái)源：Lightcounting，芯八哥整理

數據通信需求暴增驅動(dòng)百億美元光模塊市場(chǎng)

  根據全球光模塊行業(yè)專(zhuān)業(yè)數據公司 Lightcounting 的統計數據，全球光模塊市場(chǎng)規模在經(jīng)歷 2016-2018 年連續三年的停滯之后，于 2019 恢復增長(cháng)，2020 年全球光模塊市場(chǎng)規模達到 81 億美元。Lightcounting 預計，2026 年全球光模塊市場(chǎng)規模為176 億美元，2021-2026 年的復合年增長(cháng)率為13.68%。其中2022-2024年全球光模塊市場(chǎng)規模分別為 107.65/119.56/132.62 億美元，同比增長(cháng) 16.09%/11.06%/10.92%。

全球光模塊市場(chǎng)規模(百萬(wàn)美元)

  根據法國市場(chǎng)研究和咨詢(xún)機構 Yole 統計，2020 年全球光模塊市場(chǎng)整體規模達96 億美元，較 2019 年的 77 億美元增長(cháng)近 25%。Yole 預計，全球光模塊市場(chǎng)整體規模將從 2020 年的 96 億美元增長(cháng)到 2026 年的 209 億美元，2021-2026 年的復合年增長(cháng)率為 14%。其中數據通信市場(chǎng)規模占比將由 55.2%提升到 2026 年的 77.2%，2021-2026 年的復合年增長(cháng)率為 19%，成為光模塊市場(chǎng)增長(cháng)的主要驅動(dòng)力。

2020-2026 年光模塊市場(chǎng)預測

數據來(lái)源：Yole

  光模塊競爭激烈，國產(chǎn)廠(chǎng)商份額持續攀升

  光模塊行業(yè)的上游主要包括光芯片、電芯片、光組件企業(yè)。光組件行業(yè)的供應商較多，但高端光芯片和電芯片技術(shù)壁壘高，研發(fā)成本高昂，主要由境外企業(yè)壟斷。光模塊行業(yè)位于產(chǎn)業(yè)鏈的中游，屬于技術(shù)壁壘相對較低的封裝環(huán)節。光模塊行業(yè)下游包括互聯(lián)網(wǎng)及云計算企業(yè)、電信運營(yíng)商、數據通信和光通信設備商等。其中互聯(lián)網(wǎng)及云計算企業(yè)、電信運營(yíng)商為光模塊最終用戶(hù)。

數據來(lái)源：公開(kāi)資料，芯八哥整理

  上游高端光芯片關(guān)鍵技術(shù)由少數國外廠(chǎng)家壟斷，下游行業(yè)市場(chǎng)集中度高，頭部企業(yè)議價(jià)能力很強。光模塊行業(yè)處在上下游擠壓之下，議價(jià)能力相對較弱，行業(yè)內部競爭激烈。需要通過(guò)規模優(yōu)勢、技術(shù)迭代和可靠的交付能力建立相對穩定的上下游合作關(guān)系。

  Omdia發(fā)布的全球前十大光模塊廠(chǎng)商名單及其2021年市場(chǎng)份額變動(dòng)情況顯示，前十名分別為：高意集團、中際旭創(chuàng )、朗美通、光迅科技、博通、海信寬帶多媒體、Acacia、昂納集團、住友電工、英特爾。國內入圍的廠(chǎng)商有中際旭創(chuàng )、光迅科技、海信寬帶多媒體、昂納集團，2021年市場(chǎng)份額均有不同程度的提升，前四大國內光模塊廠(chǎng)商占據全球的26%市場(chǎng)份額。

數據來(lái)源：Omdia，芯八哥整理

  在前十大廠(chǎng)商中，中際旭創(chuàng )在2021年市場(chǎng)份額提升幅度最大，目前占據10%市場(chǎng)份額，2021年中際旭創(chuàng )光通信收發(fā)模塊營(yíng)收72.61億元。據中際旭創(chuàng )透露，公司2021年向云廠(chǎng)商數據中心提供的200G和400G產(chǎn)品的銷(xiāo)售量大幅增加，第四季度的市占率更是高達12%。

  光迅科技目前占據近8%市場(chǎng)份額，2021年光迅科技傳輸產(chǎn)品及接入與數據產(chǎn)品營(yíng)收64.49億元。

  光模塊行業(yè)發(fā)展趨勢

  1、小型化

  目前的光通信市場(chǎng)競爭越來(lái)越激烈，通信設備要求的體積越來(lái)越小，接口板包含的接口密度越來(lái)越高。傳統的激光器和探測器分離的光模塊，已經(jīng)很難適應現代通信設備的要求。為了適應通信設備對光器件的要求，光模塊正向高度集成的小封裝發(fā)展。高度集成的光電模塊使用戶(hù)無(wú)須處理高速模擬光電信號，縮短研發(fā)和生產(chǎn)周期，減少元氣件采購種類(lèi)，減少生產(chǎn)成本，因此也越來(lái)越受到設備制造商的青睞。

  2、低成本、低功耗

  通信設備的體積越來(lái)越小，接口板包含的接口密度越來(lái)越高，要求光電器件向低成本、低功耗的方向發(fā)展。目前光器件一般均采用混合集成工藝和氣密封裝工藝，下一步的發(fā)展將是非氣密的封裝，需要依靠無(wú)源光耦合(非X-Y-Z方向的調整)等技術(shù)進(jìn)一步提高自動(dòng)化生產(chǎn)程度，降低成本。

  3、高速率

  人們對信息量要求越來(lái)越多，對信息傳遞速率要求越來(lái)越快，作為現代信息交換、處理和傳輸主要支柱的光通信網(wǎng)，一直不斷向超高頻、超高速和超大容量發(fā)展，傳輸速率越高、容量越大，傳送每個(gè)信息的成本就越來(lái)越小。

  4、遠距離

  如今的光網(wǎng)絡(luò )鋪設距離越來(lái)越遠，這要求遠程收發(fā)器來(lái)與之匹配。典型的遠程收發(fā)器信號在未經(jīng)放大的條件下至少能傳輸100公里，其目的主要是省掉昂貴的光放大器，降低光通訊的成本?；趥鬏斁嚯x上的考慮，很多遠程收發(fā)器都選擇了1550波段(波長(cháng)范圍約為1530到1565nm)作為工作波段，因為光波在該范圍內傳輸時(shí)損耗最小，而且可用的光放大器都是工作在該波段。

  5、熱插拔

  即無(wú)需切斷電源，模塊即可以與設備連接或斷開(kāi)，由于光模塊是熱插拔式的，網(wǎng)絡(luò )管理人員無(wú)需關(guān)閉網(wǎng)絡(luò )就可升級和擴展系統，對在線(xiàn)用戶(hù)不會(huì )造成什么影響。熱插拔性也簡(jiǎn)化了總的維護工作，并使得最終用戶(hù)能夠更好地管理他們的收發(fā)模塊。同時(shí)，由于這種熱交換性能，該模塊可使網(wǎng)絡(luò )管理人員能夠根據網(wǎng)絡(luò )升級要求，對收發(fā)成本、鏈路距離以及所有的網(wǎng)絡(luò )拓撲進(jìn)行總體規劃，而無(wú)需對系統板進(jìn)行全部替換。