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，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 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 年两会期间，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、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 Cisco 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、Avago 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。同时，光模块电芯片属专用芯片市场，市场相对 较小，需要光模块厂商的长期配套扶持。

国内光器件市场逐步提升，行业技术突破带来毛利率提升。随着全球光通信产业的 并购合并，全球十大光器件厂商排名在 2019 年发生了变化，中国光器件厂商占据全 球十大光器件厂商 4 位，市场份额从 2018 年的 18.05%提升到了 2019 年的 21.78%。 同时，由于新技术突破下多家光器件企业产品结构重组的影响，全球光器件企业毛 利率有所提升，并趋于相近，普遍保持在 25%-30%之间。

光模块主要应用于电信市场与数据市场。在电信市场，光模块厂商的主要客户为通 信设备制造商，而终端用户为运营商。数通市场：下游应用者主要是互联网服务商的 数据中心，如 BAT、谷歌、亚马逊等。近年来数通市场逐步成为驱动全球光模块增 长的主要细分领域 。以谷歌、亚马逊等为代表的云计算厂商的资本开支不断提升， 驱动云数据中心建设数量和流量的不断增长，数通市场近年来在整体市场中的重要 性也日趋显著。

2.2、 欧美日等国加速行业整合，专注于高端产品

欧美日各国不断进行整合，抢占下一代光通信市场。由于低端产品价格透明，许多 海外企业无法接受过低的毛利率进而剥离光模块业务专注于芯片或保留高端产品。 从 2018 年开始美国光通信的龙头公司陆续进入整合阶段，厂商数量减少，同时思科 等主设备商陆续收购 Luxtera、Acacia 等硅光龙头，布局下一代光通信技术及市场。 Lumentum 收购 Oclaro，II－VI 收购 Finisar，行业巨头间不断进行整合，推动产业格局变革。

海外光模块厂商基本都具备光芯片自研能力。光模块主要是应用于电信市场和数通 市场，因此其型号分散，种类繁多。因此，各个厂商为了能够丰富产品种类，快速满 足客户对于产品型号、规格的各种要求，同时受光芯片市场企业代工意愿较低的影 响，各光模块厂商纷纷向上游布局，开始自研芯片。海外光模块厂商基本都拥有自己 的光芯片生产线，进行全产业布局，产品能够快速迭代，抢占市场。

国外厂商引领硅光技术发展，产业链垂直整合加速。其核心理念是“以光代电”，将光 学器件与电子元件整合到一个独立的微芯片中，利用激光作为信息传导介质，提升 芯片间的连接速度，具有低功耗、高速率、结构紧凑等突出优势，被认为将解决信息 网络所面临的功耗、速率、体积等方面瓶颈的关键技术。基于这些优势，除了一批传 统的光芯片、光器件厂商都在提前布局之外，一些主系统设备厂商也纷纷加入硅光 战场。但当前硅光技术尚未成熟，距离大规模应用还有一段时间。而国外厂商已经提 前布局，Intel 已经在硅光产业中取得领导地位。

2.3、 国内企业加速追赶，自主可控意义重大

2.3.1、 高速芯片国产能力仍需提高，产业链存在薄弱环节

我国当前芯片制造能力仍有待提高。近年来，我国光通信器件市场规模与全球保持 相同的增长趋势，中国光通信器件市场约占全球 25%-30%左右的市场份额。然而， 尽管我国拥有全球最大的光通信市场、优质系统设备商，但是我国光通信器件行业 在全球所占份额与现有资源并不相匹配。从芯片制造领域来看，10Gb/s 速率的光芯 片国产化率接近 50%，25Gb/s 及以上速率的国产化率远远低于 10Gb/s 速率，国内供 应商可以提供少量的 25Gb/s PIN 器件/APD 器件外，25Gb/s DFB 激光器芯片刚刚完 成研发。25Gb/s 速率模块使用电芯片基本依赖进口，国内自给率仍有较大提升空间。

国内产业链仍存在众多薄弱环节。相对于光通信系统设备领域中国企业如华为、中 兴、烽火已经成长为产业引领者，我国光通信器件厂商则是以民营中小企业为主，大 多没有其他业务支撑，规模普遍较小，企业群体不够强壮，在自主技术研发和投入实 力方面相对较弱，主要集中在中低端产品的研发、制造上，核心基础光通信器件能力 薄弱。从产业链不同环节来看，我国厂商竞争力主要体现在光模块和系统，而光、电 芯片及组件等光模块上游零部件方面，美国日本实力更强。组件和芯片是我国厂商 实力最弱的领域。

芯片行业超越海外仍需一定时间。其中，光芯片国内 Foundry 能力严重不足制约流 片进度。光芯片产业链环节包括芯片设计、基板制造、泵晶生长、晶粒制造等多重步 骤，工艺流程较为复杂。一枚光芯片的诞生需要经过设计、流片、定型、量产等多道 环节，完整流程在一年半到两年之间，由于我国 Foundry 产能严重不足或工艺落后， 我国大量芯片企业流片进度严重受制于国外。此外，电芯片产业链环节包括 IC 设 计、晶圆制造及加工、封装及测试环节，同样拥有复杂的工序和工艺，需要完善整个 半导体产业链短板，国产替代仍旧任重道远。

2.3.2、 国内厂商加速追赶，有望引领全球光模块市场

近年来，国内厂商研发投入逐步增加。国内外研发占比都有提升，主要厂商将技术升 级换代作为抵抗周期的重要方向。但从与国外的比较来看，还有一定的距离，以美国 几家主要厂商为例，研发投入占比在 9%以上，其中 Finisar 近三年研发投入占比均超 过了 15%。而国内厂商保持在 7%上下，相比还有一定的距离，但近几年国内厂商投入呈 现增长趋势，差距逐渐缩小。

国内在硅光技术方面持续布局，抢占下一代关键技术。2019 年 9 月，阿里已发布基 于硅光技术的 400G DR4 光模块，与 Elenion 和海信宽带的深入合作及联合技术攻关， 预计 2020 年下半年将在阿里全球数据中心投入使用，并将硅光技术的应用又向前推 进了一步。博创科技推出了高性价比的 400GQSFP-DD 数据通信硅光模块解决方案 DR4(500m)和 DR4+ (2km)；亨通光电与英国洛克利硅光子公司合作开发 400G 硅光 子芯片及光子收发器技术，并已发布采用此硅光技术的 400G QSFP-DD DR4 模块。 众多国内厂商也不断与相关企业合作，入局硅光技术。

国内厂商有望在 2020 年引领全球光模块发展。根据 LightCounting 发布的研究报告， 中国的光模块供应商将在 2020 年主导全球市场，市场占比将超过 50%。同时，这一 年将首次出现 5 家中国厂商同时进入全球前十，分别是中际旭创、海信、光迅科技、 华工正源和新易盛。其中中际旭创预计将会在 2020 年占据第一的位置，就此终结 Finisar 的连冠记录。

贸易摩擦再升级，国产化意义重大。自 2018 年，美国对中兴通讯进行制裁起，不断 采取措施限制中国通信产业发展。2020 年 5 月 15 日，美方升级对华为管制，计划限 制华为使用美国技术和软件在美国境外设计和制造半导体的能力。华为海思虽具备 芯片设计能力，但在制造端上高度依赖台积电，同时，在 x86 芯片、DSP、FPGA、射 频前端、模拟芯片、存储芯片等领域仍然很难找到合适的国产替代方案。因此，加速实 现国产替代，推进自主可控进程，免去被“卡脖子”的威胁，将会是未来一段时间产业的 主旋律。

3、 光模块行业向高速演变

3.1、 5G 提速带动光模块代际升级

5G 网络建设引发光模块换代需求。5G 网络主要由三个主要部分组成，分别为无线 网、承载网、核心网。三大运营商 2020 年提高了 5G 建设的资本开支，5G 网络建设 将从 2020 年开始进入高速发展期，其中无线网和承载网都将迎来技术的代际升级， 光模块随之也迎来换代需求。

5G 网络带来光模块全面升级，高速光模块市场将被打开。无线网基站中的前传光模 块将从 10G 升级到 25G 光模块，在承载网的回传需求中，城域网将从 10G/40G 升级 到 100G，骨干网将从 100G 升级到 400G。除此之外，2019 年建设的 5G 网络主要依 托 4G 网络进行非独立组网，因此中传的光模块需求未正式打开，2020 年进入 5G 独 立组网建设，CU 和 DU 的分离将打开中传光模块的市场。

3.1.1、 5G 前传方案大局已定，全面升级 25G 灰光模块和 CWDM 彩光模块

5G 前传承载方案主要分为光纤直驱方案和波分设备承载方案。其中，波分设备承载 方案又分为无源波分方案、OTN/WDM 方案和 WDM-PON 方案这三种。其中，光线 直驱方案成本低、安装及维护简便，技术成熟度最高，因此光纤直驱方案为光纤资源 充足场景的 5G 前传首选方案。而在光纤资源紧张的场景，则需要采用波分承载方案。 其中 WDM-PON 和 OTN 方案成本较高，同时，OTN 方案对光纤节约有限，WDMPON 成熟度较低，因此无源波分方案成为光纤资源紧张地区 5G 前传设备承载方案 的主要选择。

光纤直驱方案为运营商首选方案。其主要分为单纤单向和单纤双向（Bidirec-tional， BIDI）两种模式。其中，AAU 和 DU 设备上安装的是白光模块，单个 5G S111 站需 要的光纤资源分别为 6 芯/3 芯。由于光纤直驱方案建设成本最低，时延等各方面性 能最好，因此已成为国内三大运营商 5G 前传的首选方案，该方案将满足大部分应用 场景。此外，5G 前传光纤直驱方案提升了光模块速率，由 4G 的 4.9G/10G 提升到了 25G。

无源 WDM 方案已广泛应用于需要节约光纤的场景，如 4G 前传及其他配线光缆、 主干光缆不足的场景，当前主要采用的是粗波分方案。25G CWDM（Coarse Wavelength Division Multiplexing，粗波分复用）前传方案中 AAU 和 DU 上安装的是彩光模块， 两端各设置 1 个无源合分波器，占用 1 芯光缆。当前彩光模块主要以固定波长为主。

25G 光模块将成为主流前传光模块。目前 25G 光模块有主要两种光芯片组成方式： 25G 光芯片和 10G 光芯片超频。相较于 10G 光芯片超频，25G 光芯片具有可靠性 强和稳定性高的特点，但其量产工艺要求高，供货渠道主要是海外。而 10G 光芯片 具有相对成熟的供应链，且部分国内厂商如光迅科技、华工科技等具有批量生产 10G 光芯片的能力，可以有效降低光模块成本。

25G 光芯片方案仍是最优选择，产能跟进有望在 2020 年实现放量。超频方案与 25G 光芯片方案的主要区别在发送端，25G 光芯片方案直接采用相应的芯片，而 10G 超 频方案在发射组件中采用 10G 激光发射芯片并搭载 25G 的 LD Driver 来达到超频效 果。2019 年上游 25G 芯片产能不足，叠加 10G 芯片的成本优势，超频方案得到了广 泛应用。而随着海外光芯片厂商向 25G 光芯片倾斜产能，国内光迅科技等厂商在 25G DBF 芯片量产实现突破，25G 光芯片有望在 2020 年实现产能提升和成本下降，实现 快速增长。

3.1.2、 承载网回传升级，城域网从 10G/40G 到 100G，骨干网从 100G 到 400G

规模商用期承载网光模块全面升级。前期建设的 5G 网络主要以 eMBB 场景为主， 4G 承载网可满足带宽要求，2020 年 5G 网络将以 SA 组网为主，承载网需要提供如 切片等 5G 支持功能，因此需要与无线网同步建设。承载网大都分为骨干网、省网和 城域网。骨干网和省网需要高速大容量的传输，比较多选择 OTN 等适合大颗粒远距 离的传输网络。城域网又分为核心层、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，因此也需使用不同速率要求的中回传光模 块。

随着移动通信速率要求的提升，承载网光模块不断升级换代。从 1G 到 4G，承载网 经历了从低带宽到高带宽、从小规模到大规模的变化。而进入 5G 时代，通信网络的 指标发生了大幅的变化，有的指标标准甚至提升了十几倍。同样的，光模块也不断更 新换代。总体来看，传输接入层正从 10G 升级到 25G/50G，传输汇聚层正从 40G/100G 升级 50G/100G，传输核心层也从 100G 升级到 200G，波分系统也正快速下沉。

3.2、 超大规模数据中心建设引领光模块进入 400G 时代

相较于传统数据中心，云数据中心要求更高。从质的方面来看，传统数据之中以 1G/10G 的低速光模块为主，而云数据中心则以 40G/100G/400G 的高速光模块为主。 从量的层面来看，传统的数据中心以南北向的流量为主，云数据中心则在东西向的 流量有所提升，东西向连接的增长拉动了单服务器高速光模块的使用数量，对光模 块提出更高要求。

数据中心流量进入爆发性增长的阶段，对数据中心互联的带宽提出了新的需求。数 据中心的互联场景中，机柜内部的服务器与 TOR 交换机主要以 10G/25G 为主，正向 50G/100G 阶段过渡。Leaf 交换机与 Spine 交换之间的互联、数据中心之间的互联目 前主要以 40G/100G 为主，正向 400G 过渡。10G 速率端口迭代到 40G 速率端口经历 了 5 年，40G 速率端口升级到 100G 速率端口经历了 4 年，而自 2018 年开始，行业 已开始 400G 架构的部署。继 100G 之后，行业正在向 400G 部署迈进。

QSFP-DD 和 OSFP 有望成为主流 400G 封装方式。从封装形式上，400G 光模块可 以分为 CDFP、CFP8、OSFP、QSFP-DD 等。其中 QSFP-DD、OSFP 两种封装比其他 400G 光模块封装，在尺寸、热容、功耗、向后兼容以及带宽等各个方面具有较大的 优势，逐渐成为主流的方案。

众多厂商选择 QSFP-DD 封装方式进行 400G 的生产，已经逐渐成为主流方案。400G 已经成为光通信行业的热门话题，全球领先的几大光模块厂商都推出了各自的 400G 光模块。而对这些主要厂商 400G 封装模式的分析, 我们发现除了被收购的 Finisar 以 外，其他厂商都采用了 QSFP-DD 封装方式，市场表现反应出 QSFP-DD 作为 400G 光模块封装的首选。有个别厂商还额外推出了 OSFP 封装和 CFP8 封装的 400G 光模 块。

3.3、 高速光模块带来全球产业链格局变化

国内光模块厂商有望凭借制造及研发优势，不断提升全球市场份额。尤其以中际旭 创为代表，在数通 100G 时代成为全球龙头公司。同时在短板方面，国内厂商也在加 紧对上游芯片国产化的布局，国内核心技术突破+大订单+业绩反转，国产光模块优 势越来越明显。同时，5G 建设的加快也带来了光模块行业激烈竞争，预计未来将迎 来一轮洗牌。

全球光模块产业链向中国集中趋势明显。近年来，国外企业已逐步退出光模块封装 领域，退出或者转型专注于光芯片，产业链逐渐向中国倾斜。中国光器件光模块企业 销售额从 2010 年略超 5 亿美元到 2018 年的 30 亿美元，2019 年虽有所下滑，但 2020 年 5G 建设加速推进将带动光模块持续放量。此外在数通 400G 光模块领域，各云巨 头已通过认证的供应商也是以中国企业为主。

硅光技术发展迅速，市场迎来更多竞争者。硅光技术更大的颠覆意义在于：随着摩尔 定律减速带来的功耗问题，以及电接口提速带来的传输距离挑战，其未来还将在交 换机芯片等领域得到更多应用。硅光技术的大规模应用将颠覆光模块的现有生产流 程。传统光模块都是封装好之后再测试，而如果采用硅光技术，在硅光晶圆阶段就要 集成光和电的器件，因而在晶圆阶段就需要进行测试，这一改变将给产业界带来重 构。同时，硅光技术作为新一代技术，众多非光模块厂商纷纷布局，市场迎来更多竞 争者。

4、 光模块拥有海量应用市场

光模块作为光电转换的电子元器件，可以广泛应用于数据传输中。光模块在数据宽 带、电信通讯领域已经有广泛的应用，在 Fttx、数据中心、安防监控和智能电网等领 域的应用也在不断发展。

4.1、 5G 电信市场带来增量需求

电信网络分为接入网，城域网以及骨干网。5G 网络接入网中光模块主要用于 AAU 和 DU 相连， DU 与 CU 相连；城域网主要起承上启下作用，业务类型复杂，需要 承载传统的语音业务、互联网业务以及未来的各类新兴业务，目前采用以太网直连 或 CWDM 降低成本。其中汇聚层多采用 40GE/100GE 光模块，用量与数据流量挂 钩。骨干网主要采用支持高速大容量长距传输的 OTN（光传送网）技术，采用 WDM/DWDM 光模块（即彩光模块），速率多为 100G，但总体数量较少。

4.1.1、 接入网释放前传光模块市场

接入网是与业务和应用无关的传送网，主要完成交叉连接、复用和传输功能，将企 业、个人用户、数据中心等接入网络、包括固网接入以及无线接入。传输距离上看， 接入网的传输距离一般小于 100km。在接入层由于设备数量较多，以满足连接需求 为主，因此光模块的数量与终端设备数挂钩，数据流量方面冗余较大，所用光模块速 率较低但数量最大。而在城域网和骨干网，网络结构比较精简，因此光模块的数量与 数据流量挂钩，所用光模块速率较高，数量少于接入层。

固网和移动网需要大量低速光模块。固网接入一般采用 PON，光模块消耗量较大。 PON（Passive Optical Network，无源光网络）是指利用无源设备搭建而成的光网络， 其中无源设备指不需额外电源的电子设备，不涉及到信号的转换以及放大；相较于 有源设备，无源设备的故障率低，可靠性高，一般使用寿命较长，维护成本较低。 PON 网络主要由光线路终端 OLT（Optical Line Terminal），光分配网络 ODN（Optical Distribution Network） 和光网络单元/终端 ONU/ONT（Optical Network Unit/Optical Network Terminal）构成。

在无线侧接入网，光模块主要用于 4G 网络 RRU 和 BBU 相连、BBU 接入城域网， 5G 网络的 AAU 与 DU 相连以及 DU 和 CU 相连。4G BBU 与 RRU 之间采用高速 CPRI 协议（Common Public Radio Interface，通用公共无线电接口），一般为点对点 双纤直连，传输距离也往往在 200m 以内；4G BBU 接入城域网速率以 10Gb/s 为主， 封装多为 SFPSFP+和 QSFP28，传输距离 10km/40km。室分基站往往采用了多个 RRU 级联，共享一个 CPRI 接口的组网模式，目前典型配置是 2-3 级 RRU 级联实现 频点覆盖。

5G 无线接入网包括光纤直连、无源 WDM 和有源 WDM/光传送网 (OTN)/切片分组 网(SPN)等场景。不同场景对光模块的要求不同。光纤直连场景一般采用 25Gb/s 灰 光模块,支持双纤双向和单纤双向两种类型,主要包括 300m 和 10km 两种传输距离。 无源 WDM 场景主要包括点到点无源 WDM 和 WDM-PON 等,采用一对或一根光纤 实现多个 AAU 到 DU 间的连接，典型需要 10Gb/s 或 25Gb/s 彩光模块。有源 WDM/OTN 场景，在 AAU/DU 至 WDM/OTN/SPN 设备间一般需要 10Gb/s 或 25Gb/s 短距灰光模块，在 WDM/OTN/SPN 设备间需要 N×10/25/50/100Gb/s 等速率的双纤双 向或单纤双向彩光模块。对光模块的要求是满足工业级温度范围以及低成本。

4.1.2、 承载网中回传光模块市场广阔

5G 承载网连接着基站和核心网，是移动网络通讯的基础。一般分为城域接入层、城 域汇聚层、城域核心层/省内干线，实现 5G 业务的前传和中回传功能，其中各层设备之间主要依赖光模块互连。

5G 中回传覆盖城域接入层、汇聚层与核心层。所需光模块与现有传送网及数据中心 使用的光模块技术差异不大，接入层将主要采用 25Gb/s、50Gb/s、100Gb/s 等速率的 灰光或彩光模块，汇聚层及以上将较多采用 100Gb/s、200Gb/s、400Gb/s 等速率的 DWDM 彩光模块。5G 中回传对于于承载网在带宽、组网灵活性、网络切片等方面 需求基本一致，因此可以采用统一的承载方案。中传和回传中目前市场上主要有分 组增强型 OTN+IPRAN 和端到端分组增强型 OTN 两种方案。

4.2、 数通市场发展推动高速光模块增长

数据中心之间的海量信息连接需要借助光通信，光模块是决定其性能的关键因素。数据中心通信光模块可按照连接类型分为三类。包括数据中心到用户：由访问云端 进行浏览网页、收发电子邮件和视频流等终端用户行为产生；数据中心互联：主要用 于数据复制、软件和系统升级；数据中心内部：主要用于信息的存储、生成和挖掘。 根据思科预测，数据中心内部通信占数据中心通信 70％以上的比例。

数据中心的大型化和扁平化对光模块提出更多量，更高速的需求。数据中心大型化 使得长距离传输需求提升，多模光纤的传输距离受限于信号速率的提升，将逐渐被 单模光纤替代，主要采用PSM4、CWDM4方案。而更长距离的传输则主要采用CWCM 光模块。通过外接波分复用器，将不同波长的光信号复合在一起，通过一根广信传 输，节约光纤资源。

5、 投资建议（详见报告原文）

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