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5G建設，光通信先行。光模塊的物理本質是光電轉換，核心器件是之前介紹過的激光器，產業鏈形態類似芯片行業，包括設計、制造（光芯片等光器件）和封測（光模塊），歡迎大家點擊回看。 一、行業概況 光模塊是光通信系統中實現光信號和電信號之間高速轉換的一種光器件，是由光接收、光發送、激光器、檢測器等功能模塊組成，實現以光波為信息載體進行數據高速傳輸的功能。 （一）光模塊產業鏈 上游：半導體激光器（光芯片）等光器件 中游：光模塊 下游：通信設備制造商和數據中心 光模塊的基本結構有激光器（TOSA）和驅動電路、檢測器（ROSA）和接收電路、復用器（MUX），解復用器（DEMUX）、接口、輔助電路、外殼等。 （二）光模塊的分類 傳輸速率：10G、25G、40G、100G、200G、400G 封裝形式：CFP、XFP、SFP、QSFP等 光纖鏈路：CWDM、DWDM、PSM等 在光模塊的成本構成中，器件元件占比73%，其中，電光轉換的光發射次模塊激光器（TOSA）和光電轉換的光接收次模塊檢測器（ROSA）是光模塊的核心，在器件元件成本中的占比分別為48%和32%，在光模塊成本中的占比分別為35%和23%。光模塊使用的是半導體激光器，也被稱為光芯片，具有較高的技術壁壘，是其主要成本所在，在部分高端光模塊中，成本占比甚至達到70%左右。100G光模塊中使用的25G光芯片是國內廠商的短板所在。 光模塊是光通信的核心器件，需求和技術推動產品不斷迭代升級。 （三）行業規模與增速 2015年以來，隨著全球數據中心光模塊的升級換代，全球光器件保持著年化20%左右的復合增長率，2017年，全球光器件市場規模超過90億美元，光模塊超過55億美元。 數據中心采用中高端光模塊，該市場屬于壟斷競爭市場。 電信網絡目前采用中低端光模塊，從全球來看，下游前五大光通信設備商占據了68%左右的市場份額，相對于光模塊廠商有著較強的議價能力，加上低速光模塊技術成熟，屬于完全競爭市場。 上游半導體激光器（光芯片）等光器件屬于寡頭壟斷市場。 二、影響光模塊行業的因素 （一）下游需求 光模塊的下游需求主要來自兩個方面：數據中心與電信網絡。 1、數據中心（IDC） 隨著云技術的不斷發展和全球互聯網巨頭的快速成長，數據中心進入高速發展期，對高端光模塊的需求旺盛。根據預測，全球超大規模數據中心將從2016年的338個增長到2021年的628個，服務器數量占比將提升至53%。 2009年至2018年，中國IDC行業市場規模保持著高達35%以上的年化復合增長率，2018年，中國IDC行業的市場規模超過1300億元。 2016年，北美IDC行業的增速在各大云服務供應商資本開支擴張的推動下實現爆發，100G光模塊供不應求；2017年，全球100G光模塊出貨量達到近300萬只，北美數據中心現存需求就達千萬只量級。 在傳統的電信數據流量規模下，電信運營商的數據中心往往選擇銅線完成內部互聯，然而隨著互聯網和移動互聯網的普及，云服務對數據中心的要求越來越高，銅纜網絡傳輸速度已經接近極限，光通信迫在眉睫。 目前，全球數據中心內部的設備互聯消耗了七成以上的數據流量，交換效率亟需提升，而數據中心架構的調整將帶來對光通信更多的需求。 數據中心運營成本中相當一部分來自于對電力的消耗。光纖相比銅纜，連接密度更高，所占空間更小，每個端口可以減少約80%的電力消耗，同時降低制冷需求和相應的二氧化碳排放，光通信更少的電力消耗能夠帶來更高的系統可靠性，避免因高溫引起的故障。 因此，光通信成為流量爆發的承載引擎。 2015年，全球數據中心投資達到1844億美元，其中北美地區占比第一，達到29%，2020年，預計投資將增長至2834億美元。 目前，100G光模塊已經成為海外互聯網巨頭的主流配置，預計2020年左右，逐漸開始部署400G；國內以BAT為首的互聯網巨頭起步略晚，從2017年開始部署100G光模塊，預計2019年完成部署。 2、電信網絡 接入網一般使用10G及以下的中低速光模塊（灰光），毛利率較為有限； 城域網和骨干網一般使用中高速光模塊，這塊的需求規模比數據中心的更大，目前的網絡擴容和未來的5G建設都將新增大量需求。 在5G建設中，基站需要大量的25G或100G的中高速光模塊（彩光），根據估計，每個基站需要大約12個25G或100G光模塊，理論上說，未來全國范圍的5G基站建設累計需要的中高速光模塊將達到億只量級，累計市場規模將超過百億美元。 即使5G部署速度不及預期，隨著網絡流量進一步增長，光纖接入（FTTX）持續建設和固網帶寬向千兆推進，現有4G電信網絡的速率提升、優化改造和升級擴容也有望推高行業景氣度，然而，隨著近幾年中國電信運營商資本開支持續下滑，需要警惕需求疲軟帶來的負面影響。 相比電信網絡，短期來看，數據中心仍然是需求增量的主要來源。 （二）技術升級 在技術和成本等因素的驅動下，光模塊正在持續朝著高速率、大容量、小型化、集成化、遠距離、熱插拔、低成本、低功耗的方向發展。 2016年，北美數據中心開啟10G和40G到100G的升級換代，進而成為當下光模塊需求的主要增長點。 目前，中低速光模塊由于技術門檻較低，市場競爭激烈，毛利率只能維持較低水平；而40G及以上的高速光模塊具有一定的技術壁壘，毛利率較高，吸引著眾多光模塊廠商積極發展高速業務。以中際旭創為例，10G和25G光模塊的毛利率約為20%，40G和100G的毛利率約為30%。 在全球電信運營商的推動下，100G商用進程成為引領產業升級的核心驅動力，產業鏈各個環節正在共同推進100G商用，未來電信網絡的高速光模塊將成為市場成長的核心。 在數據中心日益大型化的背景下，傳統的三層網絡架構已經不再適應超大規模數據流量的需求，扁平化的兩層葉脊（Leaf Spine）拓撲網絡架構越來越成為數據中心架構的主流。直觀來說，服務器、交換機等設備之間的通路將會大幅增加，進而成倍增加高端光模塊的需求。 目前，光模塊主要由磷化銦（InP）和砷化鎵（GaAs）等化合物半導體材料制成，多是分立器件，成本昂貴，近期，隨著硅光技術逐步成熟，利用硅基材料和成熟的大規模集成電路制造技術制造的光模塊陸續在各個領域中實現了批量應用。硅光技術理論上具有成本優勢，也是未來實現芯片間光互聯的必由之路。目前，由于工藝成熟度和良品率仍待提升，優勢并未體現，傳統技術也在持續優化，形成硅光與傳統分立器件光模塊同場競技的格局。盡管硅基光模塊在100G時代對傳統光模塊沖擊有限，然而隨著硅光集成技術的進一步成熟和完善，硅基光模塊或將在400G時代逐漸發力。 硅光技術的核心專利大部分被美國公司掌握，美國lntel以接近250件的專利數位居第一，優勢明顯，華為以114件位居第七，硅光技術專利美國占69.23%，處于壟斷地位，中國占10%左右。 三、競爭結構 我國光通信產業在近十年中取得迅猛發展，在全球光通信產業鏈中，以華為、中興為代表的國內廠商在下游光設備中的全球市場份額已達50%左右，多年保持第一，然而國內廠商在上游的光模塊、光芯片等光器件中的全球市場份額僅為10%左右，與國際領先水平還有較大差距。 高端光器件的研發能力是衡量光器件廠商真正核心技術水平的重要指標。目前，光芯片由美日廠商主導，議價能力較強，國內具備光芯片量產能力的廠商只有光迅科技和海信兩家，只能量產低速光芯片，國內高端光器件仍然主要依賴進口，其中約30%從美國進口，65%從日本進口。國內中低速光模塊市場競爭激烈，毛利率難以提升。 以包括光芯片在內的光器件為統計口徑，美國Finisar以接近15%的全球市場份額位居全球第一，在電信網絡和數據中心兩大光模塊市場中均占據著榜首位置，其它廠商的市場份額全部低于10%，全球光模塊市場份額前十名長期以來由美日廠家控制，國內光器件龍頭廠商光迅科技位居第五。 技術進步和需求增長推動光模塊不斷迭代升級，一般來說，數據中心市場平均兩到三年更新換代，電信網絡市場五到六年。相關廠商對先進技術的角逐是常態。 光芯片是光模塊的功能與成本核心，越是高端光模塊越是要求更高的光電轉換效率，光芯片的成本占比也就越高。 國際光模塊龍頭廠商大多采用設計、制造（光芯片等光器件）、封測（光模塊）一體化模式，自主設計研發光芯片，生產光模塊，通過壟斷產業鏈上游，牢牢掌握對下游的議價能力，在光芯片價格因供需變化出現波動時將其傳導到下游，維持自身較高的毛利率，從而影響整個產業鏈。目前，在全球光芯片產能不足的背景下，具有光芯片擴產能力的公司將享受更大的利潤彈性。 國內廠商由于起步較晚，高端光芯片能力不足，因此大多聚焦于光模塊封測，上游光芯片等光器件依賴進口。光模塊封裝屬于勞動力密集型產業，多數北美光模塊廠商已經開始剝離毛利率較差的中低速光模塊生產線，目前，全球低速光模塊封裝廠商集中在亞太地區。 鑒于中國大陸成熟的代工體系和相對優勢的人力成本，光模塊的封測和制造正在漸次向中國大陸轉移，全球產業鏈分工協作日趨成熟。近幾年，美國Finisar、AAOI等國際廠商均在中國大陸建廠，國內廠商也是紛紛擴產。 硅光技術方面，美國Acacia和Intel最為成熟，Acacia已經初步實現在電信網絡中的商用，Intel的100G硅基光模塊進入亞馬遜和臉書的集采名單。 四、主要風險 1、北美乃至全球數據中心投資放緩； 2、國內光通信投資放緩，全球5G推進進度低于預期； 3、上游光芯片和下游數據中心、電信網絡的寡頭壟斷程度進一步提高，對中游光模塊的議價能力進一步增強； 4、全球光芯片擴產低于預期，居高不下的光模塊價格壓制下游需求； 5、下游需求持續擴張，光模塊廠商盲目擴產，行業陷入價格競爭，毛利率快速下滑，研發投入難以為繼； 6、光通信技術快速迭代，光模塊廠商研發投入不足或進展不及預期，無法跟上技術發展的步伐，或傳統化合物半導體技術被硅光技術全面超越，技術儲備不足的廠商被市場淘汰； 7、貿易摩擦導致國內廠商無法獲得重要光器件供應，產品無法銷往海外，公司運營受到嚴重沖擊。 五、相關企業 （一）中際旭創(300308) 2008年，蘇州旭創（InnoLight）成立，核心團隊成員均擁有美國硅谷相關公司的研發工作經驗，2014年，Google Capital和Lightspeed Cloud等全球知名風投參與了其C輪融資，在風投資金的支持下，蘇州旭創迅速成長為國內光模塊的龍頭公司之一，2017年，上市公司中際裝備完成了對蘇州旭創的收購。 作為公司股東，美國谷歌聯合光芯片廠商Oclaro與蘇州旭創共同開展光模塊研發。目前，公司擁有谷歌、亞馬遜、臉書等數據中心領域的全球頂級客戶，分享了北美數據中心爆發帶來的巨大紅利。截止2018年6月底，獲得國內專利授權69項，其中發明專利44項，并在海外申請專利17項，海外授權2項。成功推出了10G SFP+、25G SFP28、40G QSFP+、100G QSFP28、100G Single Lambda、400G OSFP、400G QSFP-DD等七大產品系列。 公司在國內率先實現100G單模光模塊全系列批量出貨，在批量供貨能力、成本控制能力和研發迭代能力上保持著較強競爭力，2017年，推出業界首款400G OSFP光模塊。公司持續開拓電信網絡市場，針對電信市場的25G前傳光模塊實現批量供貨。目前，公司擁有華為、中興通訊等電信網絡領域的優質客戶。 （二）光迅科技(002281) 公司是目前中國唯一一家有能力對光電子器件進行系統性、戰略性研究開發的高科技企業，2016年，10G光芯片技術相繼突破，實現量產，目前，25G光芯片正在研發，部分取得突破，光模塊方面以40G為主，華為、中興通訊、烽火通信等已成為公司穩定的客戶，2017年，在全球光器件市場份額中排名第五，主要面向電信網絡市場（接入市場第一、傳輸市場第六、數據通信市場第七），其中，傳輸領域對公司業績貢獻較大。 烽火科技集團持股44.21%，是公司的第一大股東，實控人是國資委下屬的中國信息通信科技集團（原武漢郵電科學研究院與電信科學技術研究院實施聯合重組而成）。 2018年8月，光迅科技聯合國家信息光電子創新中心等共同研制的我國首款商用100G硅光芯片已經正式投產，未來，隨著光芯片能力的不斷夯實，作為3D Sensing和激光雷達兩大熱門領域的上游，公司有望深度參與。 |
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