光模块原理、竞争格局、技术演进方向及核心驱动力在哪？

格局稳定，光模块国产化替代完成。

光模块（Optical Modules）作为光纤通信中的重要组成部分，是实现光信号传输过程中光电转换和电光转换功能的光电 子器件。光模块工作在OSI模型的物理层，是光纤通信系统中的核心器件之一。它主要由光电子器件（光发射器、光接 收器）、功能电路和光接口等部分组成，主要作用就是实现光纤通信中的光电转换和电光转换功能。  发送接口输入一定码率的电信号，经过内部的驱动芯片处理后由驱动半导体激光器（LD）或者发光二极管（LED）发射 出相应速率的调制光信号，通过光纤传输后，接收接口再把光信号由光探测二极管转换成电信号，并经过前置放大器后 输出相应码率的电信号。  光模块行业的上游主要是光器件、光芯片、电芯片、PCB和结构件的制造商以及光模块封装及测试设备供应商;下游则主 要是通信设备制造商，从简单的数字短信通讯逐渐发展至5G时代在AR/VR、车/物联网、元宇宙、工业智能化以及AI等 领域丰富的拓展。

国产厂商市场份额不断提升，光模块应用领域拓宽，光模块国产替代已基本完成。2016年，国内光模块 厂商全球前十中只有三席，随着产能不断东移，国内光模块厂商市场份额实现快速突破。截止至2021年， 旭创科技、光迅科技、海信宽带、昂纳信息市场份额排名全球前十，合计占据26%总份额。据 Lightcounting 统计，2010 年全球十大光模块厂商中国内厂商仅有1家，2021年有5家国内光模块厂商跻 身 TOP10。我国光模块龙头企业的全球市场竞争力突飞猛进，海外厂商逐渐趋于劣势地位，光模块国产 替代已基本完成。

光模块技术演进方向:更小型化、更高速率、更低成本。 数据中心侧:随着数据流量爆发与下游应用的丰富,带动高速光模块速率的持续升级,当前全球主要玩家800G进入导入验证 及批量出货进程, 1.6T产品不断前瞻研发中。  电信侧:随着“双千兆”网络建设持续推进,不断推动国内外10G PON光模块持续升级。此外,海外光纤到户渗透率较低,随 着新一轮升级改造,海外PON模块有望加速发展。

随着人工智能、物/车联网、工业互联网、AR/VR等新技术的逐步应用与产业化带来数据流量的快速增长,数据中心进一步 向大型化、集中化转变,将带动高速率及中长距离光模块的快速发展。目前全球主要的云厂商已在数据中心内部批量部署 200/400G光模块,随着AIGC发展趋势明朗,高算力需求催化更高速率的800G/1.6T光模块需求。  由于光模块速率升级过程中会带来功率损耗、信号失真等问题,以及速率提升中对光芯片性能提出了更高要求,进而导致整 体成本提升,驱动更高速率光模块的多种技术演进。

据华经产业研究院，目前超高速光通信调制器芯片与模块是应用于相干光传输的核心光器件，目前行业内光调制技术主要 包括：基于硅光、磷化铟、铌酸锂材料平台的电光调制器，其中，硅光调制器主要是应用在短程的数据通信用收发模块中，磷化铟调制器主要用在中距和长距光通信网络收发模块，铌酸锂电光调制器主要用在100Gbps以上直至1.2Tbps的长距骨 干网相干通讯上。

 铌酸锂调制器利用铌酸锂晶体的电光效应并结合光电子集成工艺制作而成，能够将电子数据转换为光子信息，是实现电光 转换的核心元件。因其具有高响应速度，低插入损耗以及低半波电压被广泛应用在光纤通信，微波光子，光纤传感等领域。随着高速相干光传输技术不断从长途/干线下沉到区域/数据中心等领域，用于高速相干光通信的数字光调制器需求将持续 增长，据华经产业研究院数据，2024年全球高速相干光调制器出货量将达到200万端，按照每个端口平均需要1～1.5个调 制器，若薄膜铌酸锂调制器体渗透率可达50%，对应的市场空间约82-110亿元。

随着数据流量爆发，全球数据中心数量不断增加，光模块重要性持续凸显。随着终端业务的演进，数据中心需内部处理的 数据流量远大于需向外传输的数据流量，使得数据处理复杂度不断提高。光通信技术在数据中心内的应用，极大地提高了 数据中心的计算能力和数据交换能力。光模块是数据中心内部互连和数据中心相互连接的核心部件，根据LightCounting的 数据，2021年全球数据中心光模块市场规模预计为43.8亿美元，2025年全球数据中心光模块市场规模预计将增长至73.3亿 美元，2021至2025年复合增速达13.7%。  从2G至5G，下游应用从简单的数字短信通讯逐渐发展至5G时代在AR/VR、车/物联网、元宇宙、工业智能化以及AI等领域 丰富的拓展；下游应用繁荣驱动流量不断升级催发光模块作为算力设施的持续增长。  LightCounting统计，2016-2020年，全球光模块市场规模从58.6亿美元增长到66.7亿美元，预测2025年全球光模块市场将 达到113亿美元，为2020年的1.7倍。