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1、 光模块行业深度报告传输升级必需品带来估值溢价 1、 光模块是光通信器件的基石1.1、 “光进铜退”带动光模块发展光模块（optical transceiver）是指进行光电和电光转换的光电子器件。光模块的发送 端把电信号转换为光信号，接收端把光信号转换为电信号，主要由光纤接口、信号处 理单元、电路接口三部分组成。广泛应用于数据中心（云）、电信网络（管）、接入终 端（端）领域。伴随着“光进铜退”，光模块开始崛起。当通信进入现代科技阶段，首先以电为研究对 象。从早期的固定电话，到 2G、3G 无线通信基本都是基于电的通信方式。但受限 于电缆本身的特性无法实现高速率信号的长距离传输。用电传输信号，
2、随着传输距 离增加频率越高，损耗越大，信号变形越厉害，从而引起了接收机的判断错误，导致 通信失败。为了克服这个限制，光模块把电信号在发射端转成光信号, 即发送器 （Transmitter），负责将设备产生的电信号转换成光信号发出；而在接收端再把收到 的光信号转换成电信号，即为接收器（Receiver）。把 Transmitter 和 Receiver 封装在 一个模块里，组合成为 Transceiver，既可以发送也可以接收，即为光模块（optical transceiver）。1.1.1、 光模块种类、功能不断演进光模块自身进化经历了速率提升、封装形式改变、接入应用改变和功能提升等方面。其中
3、 SFP (Small Form-Factor Pluggable) 的 Transceiver 模块, 也称为小封装可插拔模 块，支持热插拔，即插即用。SFP 的速率越做越高，从 1.25G、2.5G、4G、6G、到了 10Gb/s 以后, 原先的封装大小已无法满足，因此定义了新的标准 XFP。XFP 指的是 10Gb/s 速率的可插拔光模块。随着集成工艺的提升，可以实现将 XFP 装进 SFP，这 种新的 SFP 的 Transceiver 称作 SPF+，即增强型 SFP 模块。SFP 和 SFP+尺寸大小， 但比早期的 XFP 光模块外观尺寸缩小了约 30%。和 SFP 连接器定义，功
4、能完全相 同，简化了设计，功耗更小。为了区分，把支持 8Gb/s 以 5G 上的 SFP 称为 SFP+。1.1.2、 光模块将向高速、小型、低耗、远距、和热插拔发展目前，扩展速率通信网络传输容量的增大光纤通信已成为主要通信方式。对光收发 模块的要求逐渐提升，主要表现为高速率、小型化、低功耗、远距离和热插拔。人们 的需求越来越多的信息量，信息传输速度的要求越来越快，光通信网络作为现代信 息交换、处理和传输的中流砥柱，是超高频率、高速度、大容量、传输速率高、大容 量、发送每个信息成本越来越小。光学装置一般采用混合集成技术和密封的包装过 程，下一步将有望向不气密发展，需要依靠被动光学耦合技术来提升
5、自动化生成程 度，降低成本。光学网络铺设距离增加要求远程收发器相匹配，要求光模块向远距离 发展。光模块未来需支持热插拔，即没有切断电源时光模块可以连接或断开设备。网 络管理人员可以在不关闭网络时升级和扩展的系统，不影响在线用户使用。热插拔 可以简化了维护工作，使最终用户更好地管理他们的光模块。同时，由于换热性能, 光模块可以让网络管理人员根据网络升级需求，总体规划，链接距离输电费用和所 有网络的拓扑结构，而不需要更换所有的系统板。光学模块支持热插拔有 GBIC 和 SFP(小形式可插入)，因为 SFP 和外观差不多的大小，设定触发器可以直接插在电路 板，应用范围广，因此其未来发展值得期待。硅光
6、模块有望成为推动光通信产业新动力。硅光子技术是基于硅和硅基衬底材料(如 SiGe/Si、SOI 等)，利用现有 CMOS 工艺进行光器件开发和集成的新一代技术，结 合了集成电路技术的超大规模、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，是应对摩尔定律失效的颠覆性技术。硅光模块优势十分明显，包括低能 耗、低成本、带宽大、传输速率高等。但同时由于硅光芯片在材料和生产技术方面的 复杂，目前仍存在着明显的劣势，比如成本高、技术成熟度低等。随着硅光技术探索 的不断深入，未来硅市场有望迎来迅猛增长。Yole 的数据显示，2018-2024 年硅光市 场规模年复合增长率为 44.5%，2024 年
7、有望增长到 40 亿美元。1.2、 内外动力促使行业景气度持续1.2.1、 顶层设计完善带动市场活力光模块是信息光电子技术领域核心的光电子器件，是构建现代高速信息网络的基础。2012 年工信部颁布电子信息制造业“十二五”发展规划，明确指出将推动智能光网 络和大容量、高速率、长距离光传输、光纤接入（Fttx）等技术和产品的发展，近年 来，国家制定了多项产业政策和实施方案以支持行业发展，助力行业升级。2018 年 工信部发布的中国光电子器件产业技术发展路线图（2018-2022 年）中对光模块 器件发展提出了新的标准。1.2.2、 5G 全产业链激发光模块需求运营商发力 5G 基站建设，光模块需求
8、持续不断扩容。2019 年我国已建成超过 13 万 个 5G 基站，2020 年为 5G 基站大规模建设元年，主要覆盖城市区域。2020 年 5G 网 络建设将更多 SA 组网为主，商用价值更高。2020 年期间，工信部表示我国每 周新增 1 万多个基站。根据运营商投资计划来看，三大运营商 2020 年 9 月份将建成 70 万个基站，而 9-12 月份建设并不会停止。随着中国广电作为新入局者，与中国移 动共享共建 700MHZ 5G 基站，前传、中回传有望进一步扩容。光模块是 5G 网络物理层的基础构成单元，广泛应用于无线及传输设备。5G 网络主 要由三个主要部分组成，分别为无线网、承载网、
9、核心网。其成本在系统设备中的占 比不断增高，部分设备中甚至超过 50-70%，是 5G 低成本、广覆盖的关键要素。5G 网络建设相较于 4G 对光模块提出的新的要求。5G 无线接入网（RAN）重新划分为 有源天线单元（AAU）、分布单元（DU）、集中单元（CU）部分。在无线网侧的基站 中，AAU 与 DU 之间的前传光模块将从 10G 升级到 25G，新增加了 DU 和 CU 间的 中传光模块的需求。假设一个 DU 承载一个基站，每个基站连接 3 个 AAU，每个 AAU 一对收发接口，5G 前传将为 25G 光模块带来至少 3000 万个的规模需求。5G 网络将以 SA 组网为主，需要建设独
10、立的 5G 承载网。5G 承载网分为骨干网， 省网和城域网。在承载网的回传中，城域网的需求从 10G/40G 升级到 100G，城域网 进一步可细分为核心层，汇聚层，接入层，不同层级的承载网通过不同的端口速率提 供不同能力的中回传服务，需要不同速率的中回传光模块。骨干网对光模块的需求 将从 100G 升级到 400G。5G网络商用将带动全球大型/超大型数据中心的建设，进一步拉动光模块市场需求。5G 网络的大带宽、广连接、低时延将极大提高数据通信量，并带动高清视频、VR、 云计算等下游产业发展，对数据中心内部数据传输提出了更高要求。大型数据中心 的扩容、新建、网络性能的优化将进一步开展。根据 C
11、isco 的预测，全球 IDC 市场 规模将持续增长，到 2021 年全球将有 628 个超大规模数据中心，相比 2016 年的 338 个，增长近 1.9 倍。Cisco 预测全球云计算总量将从 2016 年的 3850EB 增长到 2021 年 14078EB。全球数据中心进入 400G 时代，要求光模块向高速率、长距离发展。数据中心大型化 趋势导致传输距离需求提升，多模光纤的传输距离受限于信号速率的提升，预计将 逐渐被单模光纤代替。大型数据中心的建设将带动光模块行业产品升级，高端光模 块产业需求有望放量。扁平化新型数据中心增加了对光模块的需求。数据中心架构从传统的“三层汇聚”向 “两层叶
12、脊架构”转型升级，使数据中心从基于纵向（南北向）流量建立变为基于横向 （东西走向）建立，满足数据中心东西流量需求的同时加速数据中心内部的横向扩展。传统三层架构下光模块数量约为机柜数的 8.8 倍（8 个 40G 光模块，0.8 个 100G 光模块），改进的三层架构下光模块数量约为机柜数的 9.2 倍（8 个 40G 光模块， 1.2 个 100G 光模块），新兴的两层架构下光模块数量约为机柜数的 44 或 48 倍（其 中 80-90%是 10G 光模块，配置 8 个 40G 模块或 4 个 100G 模块）。1.3、 并购不断，光模块行业马太效应凸显国际市场主要有 Finisar、Avag
13、o 和 Source Photonics 等国际知名企业，专注于高 端光模块的研发及生产。光通信行业持续发展的背景下，光模块企业加快并购重组， 进行产业链垂直整合，行业集中度进一步提高。2017 年光器件市场份额前三分别为 Finisar、Lumemtum 和 Oclaro，CR4 为 35%，2018 年 Lumemtum 收购 Oclaro，II-VI 收购光器件市场领导者 Finisar，光模块行业头部企业强强联手，竞争度逐渐增加。头部公司致力于光芯片等高利润领域，组装产业逐渐向中国转移。根据 Ovum 的数 据，国产厂商光模块销售额排名不断提升，预计 2020 年中际旭创有望成为全球销
14、售 额第一的供应商，打破 Finisar 连年第一的格局。国产厂商近年来也加大并购力度， 不断布局高端光模块产品，实现升级。剑桥科技接连收购 MACOM 公司日本子公司 MACOM Japan 部分业务，从 Oclaro 日本公司购买光模块生产线，接入高速光模块 业务。2、 光模块产业链全球分工明确2.1、 光模块是光通信中的重要一环光模块处于光通信产业链中游，市场稳定增长。光模块主要在发送端和接收端分别 实现信号的电-光转换和光-电转换，应用非常广泛。从产业链的结构来看，光模块的 上游主要为光芯片和无源光器件，下游客户主要为电信主设备商、运营商以及互联 网和云计算企业。光模块产业链全球分工明
15、确。受历史原因影响，欧美日等发达国家技术起步较早，因 此专注于芯片和产品的研发，拥有较大的技术优势。中国凭借着劳动力优势，在产业 链的中游占据较大市场份额，我国已经成为全球光模块制造基地，从 OEM、ODM 模 式发展为多个全球市占率领先的光模块品牌。虽然产业链分工提高了效率，但不利 于中国的技术独立，且难以分享上游市场。随着 5G 时代的到来以及中美之间科技战 的愈演愈烈，中国有望向上游发力，实现技术突破，改变现有光模块产业链的全求格 局。上游光芯片领域技术壁垒较高，且占据光模块主要成本。从产业链价值来看，光通 信领域呈现出明显的“倒金字塔”形，产业链越上游，核心价值越高，上游的芯片工艺 决
16、定了整个光模块的性能，技术壁垒、行业集中度明显更高，占据整个光模块的大量成本空间。同时，随着光模块从低端向高端过渡，对应的光芯片研发的技术难度也会 逐渐加大，相应的芯片在器件中的成本比重也会提高，高端器件中芯片的成本高达 70%。电芯片研发难度大，且依赖于完整的半导体产业链。电芯片一方面实现对光芯片工 作的配套支撑，一方面实现电信号的功率调节，另一方面实现一些复杂的数字信号 处理，电芯片通常配套使用，主流芯片厂商一般都会推出针对某种型号光模块的套 片产品。但其研发难度较大，由于上游设计是知识密集型行业，需要经验丰富的尖端 人才。中游晶圆制造及加工设备需重资产投入，进入门槛极高，并且镀膜、光刻、刻 蚀等关键设备由少数国际巨头把控。
