隨著數(shù)字化時代的到來，光通信技術作為信息通信領域的重要分支發(fā)展迅速。在智能手機、5G網(wǎng)絡、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術的推動下，光通信行業(yè)正迎來新的發(fā)展機遇。當前，我國光通信產(chǎn)業(yè)正處于快速發(fā)展期，國內(nèi)企業(yè)不斷加大對技術研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的投入，積極開拓市場并加速走向國際化。未來，隨著各行業(yè)應用的廣泛落地，光通信行業(yè)的市場需求和技術水平都將迎來新的提升和突破。

本篇報告的主要內(nèi)容將圍繞光通信展開。首先，將介紹光通信的概念、系統(tǒng)構成以及工作原理等基礎內(nèi)容，并分析驅動光通信行業(yè)市場擴張的因素。其次，我們將對光通信產(chǎn)業(yè)鏈中各個環(huán)節(jié)進行梳理，分析這些環(huán)節(jié)中的相關公司、經(jīng)營模式、市場格局以及發(fā)展趨勢等關鍵點。希望能為廣大讀者提供參考和建議，幫助大家更好地把握光通信行業(yè)的動態(tài)和前景。

01

行業(yè)概述

1、光通信的概念

光通信是一種以光波作為傳輸媒介的通信方式。光通信具有通信容量大、傳輸距離遠、信號串擾小、抗電磁干擾等優(yōu)點，是目前世界最主流的信息傳輸方式。按傳輸介質(zhì)的不同，光通信可分為大氣激光通信和光纖通信。大氣激光通信是利用大氣作為傳輸介質(zhì)的激光通信；光纖通信是以光波作為信息載體，以光纖作為傳輸介質(zhì)的一種通信方式。

光通信技術可利用的頻譜范圍包括紅外、可見光和部分紫外波段，與射頻通信的頻譜需要分配不同，光通信使用的頻段屬于空白頻譜，無需授權即可使用。

2、光通信系統(tǒng)構成及工作原理

光通信系統(tǒng)由光發(fā)射機、通信通道和光接收機三部分組成。從物理流的角度看，光通信系統(tǒng)分為光發(fā)射機、光纖通道、光接收機，其中光發(fā)射機的作用是將電信號轉換成光信號，并將得到的光信號發(fā)射到光纖中進行傳輸；光接收機的作用是將光纖輸出端接收到的光信號轉換成原始的電信號。從信息流的角度看，按照不同的作用可分為光信號產(chǎn)生、光信號調(diào)制、光信號傳輸、光信號處理、光信號探測五大類，如光收發(fā)模塊實現(xiàn)光電轉換，對應光信號產(chǎn)生、調(diào)制與探測作用，是光通信系統(tǒng)物理層的基礎構成單元，光分路器和光放大器對應光信號處理。

3、光通信發(fā)展歷程

光通信的換代升級伴隨著傳輸容量的不斷提升，每十年翻1000倍。光通信的發(fā)展史最早可追溯到“烽火臺”，這是一種目視光通信；1880年，亞歷山大?格拉漢姆?貝爾發(fā)明了一種利用光波作為載波傳輸話音信息的“光電話”，證明了利用光波作載波傳遞信息的可能性，是現(xiàn)代光通信的雛型，由于沒有可靠、高強度的光源，且沒有穩(wěn)定、低損耗的傳輸介質(zhì)，光通信一直未能發(fā)展至實用階段。

1966年，華裔物理學家高琨博士在《PIEE》雜志上發(fā)表了論文，從理論上證明了光纖作為傳輸媒介實現(xiàn)長距離、大容量通信的可能性，并論述了實現(xiàn)低損光纖的技術途徑，奠定了光纖通信的基礎；1970年，美國康寧玻璃公司首先制成了衰減為20dB/km的低損耗石英光纖，確認了光導纖維可勝任作為光通信的傳輸介質(zhì)。

隨著半導體激光器和低損耗光纖的問世，基于光纖通信技術的光網(wǎng)絡取得了突飛猛進的發(fā)展，新的光器件和傳輸系統(tǒng)驅動著光纖通信網(wǎng)絡不斷的進步和發(fā)展，新技術的引入推動光通信傳輸容量大幅度提升，從PDH（準同步數(shù)字系列）到WDM（波分復用），單根光纖實現(xiàn)100Tb/s的容量，接近極限。多維復用、光子集成技術等開始引入光通信網(wǎng)絡，推動系統(tǒng)容量進一步提升。

02

光通信產(chǎn)業(yè)驅動因素

光通信主要市場分為電信市場、數(shù)通市場、新興市場。電信市場是光通信最先發(fā)力的市場，主要包括5G通信、光纖接入等，通信網(wǎng)絡建設推動光通信市場需求；數(shù)通市場是光通信增速最快的市場，主要包括云計算、大數(shù)據(jù)等，數(shù)據(jù)流量與數(shù)據(jù)交匯量的增長推動市場需求；新興市場包括消費電子、自動駕駛、工業(yè)自動化等市場。

1、數(shù)據(jù)量爆發(fā)、“光進銅退”趨勢下，光通信蓬勃發(fā)展

隨著云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等信息技術的快速發(fā)展及加速應用，全球數(shù)據(jù)流量激增。傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)及大眾生活形式的數(shù)字化轉變加速，移動支付、移動出行、遠程控制、高清視頻直播、移動餐飲外賣、虛擬現(xiàn)實等的普及，驅動數(shù)據(jù)流量和數(shù)據(jù)交匯量迎來爆發(fā)式增長。根據(jù)IDC的數(shù)據(jù)，全球數(shù)據(jù)流量由2015年的8.59ZB增長至2019年的41ZB，預測2025年會增長至175ZB，2015-2025年均復合增長率達到35.18%。

“光進銅退”已成為全球信息技術產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢。與傳統(tǒng)的使用銅線為介質(zhì)的電通信相比，使用光纖為介質(zhì)的光通信在傳輸速率、網(wǎng)絡帶寬、信號衰減、傳播距離、數(shù)據(jù)容量、功耗、抗干擾、抗腐蝕、體積重量及通信成本方面優(yōu)勢顯著，數(shù)據(jù)傳播更具可靠性、高速性、經(jīng)濟性，迎合了數(shù)據(jù)流量爆發(fā)式增長對信息傳播的高容量、高速率、高可靠性、廣距離、低成本的通信需求，因此光通信成為目前全球主流的通信方式。大規(guī)模的數(shù)據(jù)處理需求為我國光通信行業(yè)帶來了新一輪發(fā)展機遇。

2、人工智能浪潮催生網(wǎng)絡傳輸升級迫切需求

AI催生傳輸速度迭代不止，高速光模塊出貨預計大幅增長。在ChatGPT掀起的人工智能浪潮下，指數(shù)級增長的復雜應用場景應運而生，正不斷提高對數(shù)據(jù)中心中數(shù)據(jù)傳輸速率的要求。諸如谷歌、Meta、亞馬遜、微軟或阿里巴巴等計算巨頭數(shù)萬臺交換機的部署，正在推動數(shù)據(jù)速率從100GbE向400GbE和800GbE更高速的數(shù)據(jù)鏈路的方向發(fā)展。據(jù)LightCounting統(tǒng)計，2022年，200G、400G和800G的高速以太網(wǎng)光模塊發(fā)貨量同比增長170%以上，800G的產(chǎn)品將逐步開始放量。未來隨著AI、元宇宙等新技術不斷發(fā)展，以及網(wǎng)絡流量長期保持持續(xù)增長，以太網(wǎng)光模塊銷售額也將保持較快增長并不斷迭代升級。

3、數(shù)字經(jīng)濟重要底座，規(guī)劃落地拉動光電子器件需求增長

以“雙千兆”網(wǎng)絡為代表的新型基礎設施是數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的基石。近年來新基建加速向高速率、全覆蓋、智能化方向發(fā)展，光纖寬帶、5G等網(wǎng)絡基礎設施建設進程加速，覆蓋面持續(xù)擴大。同時，以數(shù)據(jù)中心、云計算設施、智能計算中心等為代表的算力基礎設施成為數(shù)字時代推動經(jīng)濟創(chuàng)新發(fā)展的重要驅動力。在《“十四五”信息通信行業(yè)發(fā)展規(guī)劃》等規(guī)劃目標落地的過程中，對上游光電子器件需求量也將不斷增長。

4、我國推動FTTx光纖接入，千兆光網(wǎng)加速建設

FTTX（光纖接入）是新一代的光纖用戶接入網(wǎng)，用于連接電信運營商和終端用戶。FTTx光纖接入光模塊數(shù)量取決于終端設備數(shù)，是全球光模塊使用場景之一。將銅線網(wǎng)絡替換為光纖網(wǎng)絡可有效克服電通信電子器件的帶寬限制、損耗較大、功耗較高等短板，因此全球運營商骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)已實現(xiàn)光纖化，部分地區(qū)接入網(wǎng)已逐漸向全網(wǎng)光纖化演進。

我國是光纖接入全面覆蓋的大國，為國內(nèi)光芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來良好機遇。根據(jù)《“十四五”信息通信行業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，我國要求全面部署千兆光纖網(wǎng)絡。截至2022年底，光纖接入（FTTH/O）端口達到10.25億個，比上年末凈增6534萬個，占互聯(lián)網(wǎng)寬帶接入端口數(shù)比例由上年末的94.3%提升至95.7%。截至2022年底，具備千兆網(wǎng)絡服務能力的10G PON端口數(shù)達1523萬個，比上年末凈增737.1萬個。

5、5G驅動電信側光模塊持續(xù)發(fā)展，利好光芯片、光器件

5G驅動電信側光模塊速率、市場規(guī)模持續(xù)發(fā)展，利好光芯片、光器件。相比于4G，5G移動通信網(wǎng)絡在提供更高傳輸速率和更低時延的同時，各級光傳輸節(jié)點間光端口速率明顯提升，要求光模塊能夠承載更高的速率。5G移動通信網(wǎng)絡可大致分為前傳、中傳、回傳，光模塊也可按應用場景分為前傳、中回傳光模塊，前傳光模塊速率需達到25G，中回傳光模塊速率則需達到50G/100G/200G/400G。根據(jù)LightCounting的數(shù)據(jù)，全球電信側光模塊市場前傳、（中）回傳和核心波分市場需求將持續(xù)上升，電信市場的持續(xù)發(fā)展，將帶動電信側光芯片、光器件應用需求的增加。

政策推動下，我國5G建設走在全球前列。根據(jù)《“雙千兆”網(wǎng)絡協(xié)同發(fā)展行動計劃（2021-2023年）》，到2021年底，5G網(wǎng)絡基本實現(xiàn)縣級以上區(qū)域、部分重點鄉(xiāng)鎮(zhèn)覆蓋，新增5G基站超過60萬個；到2023年底，5G網(wǎng)絡基本實現(xiàn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)級以上區(qū)域和重點行政村覆蓋，推進5G的規(guī)?；瘧?。根據(jù)工信部的數(shù)據(jù)，截至2022年底，我國5G基站數(shù)量為231.2萬個，全年新建5G基站88.7萬個，占移動基站總數(shù)的21.3%，占比較上年末提升7個百分點。

6、數(shù)據(jù)中心增量擴容，光模塊作為核心部件需求拉升

數(shù)據(jù)中心數(shù)量、容量迅速發(fā)展，光模塊作為核心部件需求拉升。海量設備連接以及新一代信息技術與電信、商務、金融、信息化平臺、社交等社會各行各業(yè)加速融合創(chuàng)造的復雜應用場景，對數(shù)據(jù)的計算、存儲及處理能力提出了更高的要求，因此數(shù)據(jù)流量向集中化發(fā)展趨勢明朗，推動數(shù)據(jù)中心市場規(guī)模的持續(xù)增長。出于降本增效、集中化、集成化的考慮，傳統(tǒng)的中小型、分散型格局逐漸被超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心取代。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，截至2021年第三季度超大規(guī)模運營商的大型數(shù)據(jù)中心數(shù)量已超700座，2024年有望突破1000座，我國是僅次于美國的超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心容量地；按數(shù)據(jù)中心容量計算，我國超大規(guī)模企業(yè)增長最快，其中字節(jié)跳動、阿里巴巴和騰訊引人注目。光模塊是數(shù)據(jù)中心內(nèi)部互連和數(shù)據(jù)中心相互連接的核心部件，其需求將被拉升。

03

光通信產(chǎn)業(yè)鏈概述

光通信產(chǎn)業(yè)鏈由光芯片、光器件、光模塊、光設備構成。光芯片是實現(xiàn)光信號和電信號之間相互轉換的半導體芯片，包括激光器芯片、探測器芯片和調(diào)制器芯片；光器件是由光芯片、透鏡等光學元件、金屬件、器件外殼等集成的組件，按照是否需要外加能源驅動工作和是否進行光電轉換，分為有源器件和無源器件；光模塊分為光收發(fā)模塊、光放大器模塊、動態(tài)可調(diào)模塊、性能監(jiān)控模塊等。其中有源光收發(fā)模塊的產(chǎn)值在光通信器件中占據(jù)最大份額達65%。

從全球市場競爭力上看，光設備領域，中國企業(yè)已成長為產(chǎn)業(yè)引領者，如華為、中興、烽火；光器件領域，中國廠商主要集中在中低端產(chǎn)品，依靠封裝優(yōu)勢在中低端市場已形成較強影響力，在高端有源器件、光模塊方面提升空間大；光電芯片領域，高端光芯片與配套集成電路芯片依舊是行業(yè)瓶頸，依賴海外國家，國產(chǎn)化率不超過10%，中國光電子企業(yè)正處于追趕階段。

下面我們將主要介紹光通信產(chǎn)業(yè)鏈中的光芯片、光器件、光模塊。

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光芯片

1、光芯片：光模塊的核心器件

光芯片是光模塊的核心器件，成本占比隨光模塊速率的提升而上升。光芯片的性能與傳輸速率直接決定光通信系統(tǒng)的傳輸效率，是光模塊的核心器件。據(jù)統(tǒng)計測算，光芯片在低端、中端、高端模塊的成本占比分別約為30%、50%、70%，隨著光模塊速率的提升，光芯片在光模塊的成本占比提升。

光芯片細分品類多，廣泛應用于各個領域。光芯片主要分為有源光器件芯片和無源光器件芯片。有源光芯片包括激光器芯片、探測器芯片及調(diào)節(jié)器芯片，而無源光芯片則包括PLC和AWG芯片。激光器芯片和探測器芯片分別用于將電信號轉換為光信號和將光信號轉換為電信號。激光器芯片可以進一步分為邊發(fā)射激光器芯片（EEL）和面發(fā)射激光器芯片（VCSEL）。探測器芯片使用最廣泛的是PIN光電二極管（PIN-PD）和APD（雪崩光電二極管）。

光芯片通常采用III-V族元素化合物半導體為襯底。按照材料體系及制造工藝的不同，分為磷化銦（InP）、砷化鎵（GaAs）、硅基和薄膜鈮酸鋰（LiNbO3）四類。磷化銦和砷化鎵具有高頻、高低溫性能好、噪聲小、抗輻射能力強等優(yōu)點，符合高頻通信的特點，因而在光通信芯片領域得到重要應用。其中，磷化銦（InP）襯底用于制作FP、DFB、EML邊發(fā)射激光器芯片和PIN、APD探測器芯片，主要應用于電信、數(shù)據(jù)中心等中長距離傳輸；砷化鎵（GaAs）襯底用于制作VCSEL面發(fā)射激光器芯片，主要應用于數(shù)據(jù)中心短距離傳輸、3D感測等領域。硅基襯底用于PLC、AWG、調(diào)制器、光開光芯片等，LiNbO3襯底主要用于高速率調(diào)制器芯片。

激光器芯片和探測器芯片，根據(jù)調(diào)制速率、功耗、傳輸距離、成本等關鍵特性的不同，分別應用于無線回傳、FTTX接入網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心、長途傳輸?shù)裙馔ㄐ艌鼍爸小?/p>

2、生產(chǎn)流程及經(jīng)營模式

光芯片的生產(chǎn)工藝包括芯片設計、基板制造、磊晶成長、晶粒制造、封裝測試共五個主要環(huán)節(jié)。芯片設計指根據(jù)芯片功能需求制作光電線路圖，這是光芯片生產(chǎn)流程的核心環(huán)節(jié)。我國多數(shù)企業(yè)主要集中在這一環(huán)，擁有設計能力但不具備生產(chǎn)能力。

基板制造/襯底：主要指InP/GaAs等材料經(jīng)提純、拉晶、切割、拋光、研磨制成單晶體襯底（基板），這是光芯片規(guī)模制造的第一個重要環(huán)節(jié)；

磊晶生長/外延片：根據(jù)設計需求，生產(chǎn)企業(yè)用基板和有機金屬氣體在MOCVD/MBE設備里長晶，制成外延片。外延片是決定光芯片性能的關鍵一環(huán)，生成條件較為嚴苛，是光芯片行業(yè)技術壁壘最高環(huán)節(jié)；

晶粒制造和封裝測試：對外延片進行光刻等系列處理，最后封裝成擁有完整光電性能的光芯片。

光芯片生產(chǎn)采用的各工藝綜合性更強，龍頭廠商多采用IDM經(jīng)營模式。邏輯芯片廠商中，新進入的企業(yè)多采用Fabless模式，以此減少資本投入，將更多資源集中投入研發(fā)。光芯片行業(yè)廠商采用IDM模式，IDM是指包含芯片設計、芯片制造、封裝測試在內(nèi)全部或主要業(yè)務環(huán)節(jié)的生產(chǎn)經(jīng)營模式。因為光電子器件遵循特色工藝，器件價值提升不完全依靠尺寸縮小，而有賴于功能增加。IDM模式更有利于各環(huán)節(jié)自主可控，能及時響應各類市場需求，靈活調(diào)整生產(chǎn)計劃，高效排查問題原因，從而提升芯片性能，滿足下游客戶需求。

3、市場格局

光芯片是光通信和光模塊的重要組成部分，行業(yè)正處于加速發(fā)展階段。隨著光通信行業(yè)的發(fā)展和應用場景的變化，光模塊和光芯片都在加速發(fā)展。

（1）歐美日起步較早，技術領先，在高速高端領域廣泛布局

光芯片主要使用光電子技術，海外在近代光電子技術起步較早、積累較多，可自主完成芯片設計、晶圓外延等關鍵工序，可量產(chǎn)25G及以上速率的光芯片，擁有先發(fā)優(yōu)勢，通過積累核心技術及生產(chǎn)工藝，逐步實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)閉環(huán)，建立起較高的行業(yè)壁壘，在光芯片高速高端領域廣泛布局，在可調(diào)諧激光器、超窄線寬激光器、大功率激光器等領域有深厚積累。

（2）各類光芯片國產(chǎn)替代率分化明顯，高端光芯片國產(chǎn)替代率仍較低

中國光芯片企業(yè)已基本掌握2.5G和10G光芯片的核心技術。經(jīng)過多年發(fā)展，中國掌握了10Gb/s速率及以下的激光器、探測器、調(diào)制器芯片，及PLC/AWG芯片的制造工藝與配套IC的設計、封測能力。但25G以上光芯片的國產(chǎn)化率仍較低，高端芯片能力比美日發(fā)達國家落后1-2代以上，目前仍以海外光芯片廠商為主。

（3）中國政策大力扶持，國產(chǎn)化進程加速

中國政府在光電子技術產(chǎn)業(yè)進行重點政策布局，2017年中國電子元件行業(yè)協(xié)會發(fā)布《中國光電子器件產(chǎn)業(yè)技術發(fā)展路線圖（2018-2022年）》，明確2022年25G及以上速率DFB激光器芯片國產(chǎn)化率超過60%，實現(xiàn)高端光芯片逐步國產(chǎn)替代的目標。

從國內(nèi)企業(yè)來看，源杰科技構建了IDM全流程自主可控業(yè)務體系，2020年公司10G、25G激光器芯片系列產(chǎn)品的出貨量在國內(nèi)均排名第一，2.5G激光器芯片系列產(chǎn)品的出貨量排名領先。華工科技旗下華工正源擁有亞洲先進的光模塊自動化線體，具備全系列產(chǎn)品的垂直整合以及快速批量交付能力，云嶺光電實現(xiàn)25G激光器芯片量產(chǎn)。長光華芯在設計、量產(chǎn)高功率半導體激光芯片基礎上，縱向延伸覆蓋下游器件、模塊及直接半導體激光器業(yè)務，橫向拓展VCSEL及光通信芯片。炬光科技業(yè)務覆蓋上游“產(chǎn)生光子”“調(diào)控光子”及中游汽車、泛半導體、醫(yī)療健康領域，與多家業(yè)內(nèi)知名公司達成合作。聚飛光電參股德國硅光技術公司Sicoya布局高端半導體領域，Sicoya主營硅光芯片、光電芯片、光電器件及光模塊。三安光電提供VCSEL芯片及陣列、DFB激光器、光電二極管等高速光學產(chǎn)品的代工業(yè)務。

（4）頭部廠商積極布局光芯片領域

隨著存儲、計算等需求的增長，摩爾定律逐步接近極限，光電芯片得到全球各領域頭部廠商關注，多家廠商投資或收購相關企業(yè)，如2022年英特爾與英偉達投資芯片光學公司AyarLabs，華為投資微源光子科技等，積極布局光芯片領域，完善自身生態(tài)體系，為未來技術變革創(chuàng)新奠定基礎。

4、市場預測

高速率光芯片市場快速增長，預計至2025年達43.4億美元。全球流量快速增長、各場景對帶寬的需求不斷提升，帶動高速率模塊器件市場的快速發(fā)展，在高速傳輸需求不斷提升的背景下，25G及以上高速率光芯片市場快速增長。據(jù)Omdia預測，從2019年至2025年，25G以上速率光模塊所使用的光芯片占比逐漸擴大，整體市場空間將從13.6億美元增長至43.4億美元，年復合增長率達21.4%。

預計至2026年全球VCSEL市場將達到24億美元，2021-2026年復合增長率為13.6%。據(jù)Yole統(tǒng)計預測，在數(shù)據(jù)通信和移動應用的推動下，2026年全球VCSEL市場預計將達到24億美元，2021-2026年復合增長率為13.6%，其中用于汽車和移動設備的VCSEL將增長至5700萬美元，2021-2026年復合增長率達122%。

中國光芯片廠商的全球份額有望進一步提升。據(jù)ICC預測，2019-2024年中國光芯片廠商銷售規(guī)模占全球光芯片市場的比例將不斷提升，其中中高速率光芯片增速更快，預計至2024年中國25G以上光芯片全球市場份額有望接近20%。

5、發(fā)展趨勢

（1）中國光芯片廠商由單品類產(chǎn)品向多品類矩陣、高端產(chǎn)品拓展

目前中國光芯片廠商產(chǎn)品種類單一，未來有望向多品類、高端產(chǎn)品方向拓展。由于中國光電子器件企業(yè)擁有自主知識產(chǎn)權的高端核心技術不多，對國外芯片和特種材料的依賴性較大，具有核心競爭能力的產(chǎn)品較少，企業(yè)整體實力仍然偏弱，產(chǎn)品結構不夠合理，同質(zhì)化嚴重，國產(chǎn)廠商集中研發(fā)實力實現(xiàn)技術突破，目前多為單一品類，多集中在中低端，產(chǎn)品附加值不高。隨著國產(chǎn)廠商研發(fā)持續(xù)推進，與IDM產(chǎn)線平臺的建立，未來有望向多品類方向橫向拓展，同時攻破高端高速高頻領域產(chǎn)品，實現(xiàn)綜合競爭實力的增強與全球市占率的提升。

（2）半導體設備與材料為卡脖子環(huán)節(jié)，下一步重點突破方向

光芯片上游主要包括設備及材料供應商。光芯片主要原材料為襯底，輔料包括金耙、特殊氣體、三甲基銦、光刻膠、封裝材料和其他材料等，其他原材料包括顯影液、光刻掩模板、異丙醇、砷化氫等材料。據(jù)源杰科技招股說明書披露，襯底在原材料的占比約30%-50%之間，占比最大。光芯片的主要生產(chǎn)設備包括光刻機、刻蝕機及外延設備等。目前半導體設備與材料為卡脖子環(huán)節(jié)，成為下一步需要重點突破的方向。

目前大規(guī)格、高品質(zhì)襯底基本為境外廠商壟斷。InP襯底、GaAs襯底市場集中度高，主要在海外廠商，中國廠商在材料合成、晶體生長、材料熱處理和材料特性等方面取得了進步，但整體產(chǎn)能規(guī)模較小，大尺寸產(chǎn)能不足，基本被海外廠商占據(jù)。

中國半導體設備產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)薄弱，高端設備被海外巨頭把控。光刻機方面，全球光刻機主要市場被ASML（荷蘭阿斯麥）、Canon（日本佳能）和Nikon（日本尼康）三家供應商占據(jù)絕大部分市場份額，其中高端光刻機被荷蘭ASML廠商所壟斷，ASML在EUV領域占比達100%。刻蝕機方面，全球刻蝕設備領域中，硅基刻蝕主要被Lam和AMAT壟斷，介質(zhì)刻蝕主要被TEL和Lam壟斷。中國在半導體設備產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)較薄弱。

05

光器件

1、光器件：光模塊的重要組成部分

光器件是光模塊的重要組成部分。光器件是光模塊的重要組成部分，在成本中占比37%，主要包括TOSA（光發(fā)射次模塊）、ROSA（光接收次模塊）及構成TOSA、ROSA的組件，如TO、波分復用器、TO座、TO帽、隔離器、透鏡、濾光片等配套件。

光器件根據(jù)是否需要外部電源驅動分為有源光器件和無源光器件。光有源器件占據(jù)了光通信器件市場大部分的市場份額，占比約為83%，光無源器件市場份額占比約為17%。有源器件是光通信系統(tǒng)中將電信號轉換成光信號或將光信號轉換成電信號的關鍵器件，包括激光器、調(diào)制器、探測器和集成器件等；無源器件是光通信系統(tǒng)中需要消耗一定的能量、具有一定功能而沒有光-電或電-光轉換功能的器件，是光傳輸系統(tǒng)的關節(jié)，包括光連接器、光隔離器、光分路器、光濾波器、光開關等。

按功能分類，光器件可分為發(fā)送接收器件、波分復用器件、增益放大器件、開關交換器件、系統(tǒng)管理器件。發(fā)送接收器件位于光通訊傳輸渠道兩級。發(fā)送器件需確保電光信號轉換準確性，調(diào)制器件在組合形式、強度等方面對光信號進行處理，提高傳輸效率。光探測器件位于信號接收終端，需完整捕捉光信號并準確轉換成電信號；波分復用器件承擔光信號過濾、光波峰值調(diào)節(jié)、光信號整合等工作。其中，陣列波導光柵可將性質(zhì)相近的光波經(jīng)整合匯聚于單一光纖進行傳輸；增益放大器件可通過多種形式優(yōu)化光信號。不同波長有信號強弱之分，增益放大器件可借強光波信號帶動弱光波信號；開關交換器件負責光信號隔離、過濾、連接等工作。其中，光交叉連接器可自動連接不同波長光信號，維持光波網(wǎng)穩(wěn)定，遠期有望在5G全光網(wǎng)系統(tǒng)建設中發(fā)揮更加重要的作用；系統(tǒng)管理器件從通訊系統(tǒng)穩(wěn)定性角度出發(fā)，全面檢測光信號傳輸過程，通過色散補償?shù)燃夹g維護光信號傳輸準確性。

2、市場格局

（1）完全競爭市場，產(chǎn)品種類多，市場份額分散，各部件產(chǎn)品性能與需求不同

光器件市場呈現(xiàn)充分競爭格局，各類器件種類繁多，生產(chǎn)廠商多，行業(yè)的市場化程度高。各廠商在各自擅長的領域發(fā)揮優(yōu)勢，形成其在某類產(chǎn)品上特有的競爭優(yōu)勢。從需求的角度看，TOSA器件銷售規(guī)模較高，占比約50%，其次為ROSA，占比約30%。預計未來仍以TOSA、ROSA產(chǎn)品為主要構成，結構件類產(chǎn)品附加值隨技術升級而相應提升。

（2）中國光器件在核心技術和高端產(chǎn)品方面與國際先進水平仍有差距

發(fā)達國家在1975年后逐步形成光器件產(chǎn)業(yè)，中國相比國外起步約晚5年。20世紀70年代中旬，中國有源光器件及無源光器件研究活動萌芽，由于國家光纖通信發(fā)展初期科研和工程的需要，中國在光器件領域的研究和生產(chǎn)起步不算晚，但相關工業(yè)基礎薄弱，科研投入不夠及體制機制等方面原因，中國光器件在核心技術和高端產(chǎn)品方面與國際先進水平仍有差距。

（3）目前中低端產(chǎn)能向中國轉移

中國廠商主要集中在中低端產(chǎn)品的研發(fā)、制造上，受益于中國工程師紅利，在中低端市場上中國廠商具有價格優(yōu)勢，形成規(guī)模化生產(chǎn)優(yōu)勢，占據(jù)主導地位。

產(chǎn)品方面，中國的無源光器件產(chǎn)品競爭力比較強，而有源光器件產(chǎn)品還需要進一步提升。中國政府高度重視光器件生產(chǎn)技術的進步，陸續(xù)出臺多項政策文件以營造良好的政策環(huán)境。在政策和經(jīng)濟關鍵變化等基礎上，全球無源光器件產(chǎn)業(yè)開始向中國轉移。中國企業(yè)集中布局在光隔離器、光分路器、開關元件、光濾波器等無源光電器件方面，其產(chǎn)能逐漸達到國際水平，約占全球無源光器件銷售市場份額的30%。由于缺少對關鍵技術的掌握與裝備生產(chǎn)條件薄弱，有源光器件市場在中低端細分市場領域初步具備了產(chǎn)能，但工藝提升空間較大，在全球市場貢獻產(chǎn)能相對較小，相對進展較慢，目前仍落后于美國、日本等發(fā)達國家。

（4）目前半導體激光器產(chǎn)業(yè)化水平是薄弱環(huán)節(jié)

激光器存在多種分類方式，較為常見的分類依據(jù)有增益介質(zhì)、運轉方式、輸出波長、泵浦方式等。按增益介質(zhì)劃分，氣體激光器中具有代表性的是CO?氣體激光器，固體激光器中具有代表性的是寶石激光器、YAG激光器、光纖激光器及半導體激光器等。其中半導體激光器產(chǎn)業(yè)化水平是薄弱環(huán)節(jié)，高端激光器芯片幾乎全部依賴進口，相應的材料工藝、制造工藝平臺能力與工藝人才的儲備都是限制快速創(chuàng)新的瓶頸，是下一步要大力推進的方向。隨著全球智能化發(fā)展，半導體激光器市場規(guī)模有望繼續(xù)保持穩(wěn)定增長。

3、光器件廠商核心競爭力

創(chuàng)新研發(fā)能力、規(guī)模制造能力、品質(zhì)管控能力。光器件是高精密度元器件，光器件廠商的商業(yè)模式是采購相關原材料，對光器件的光路、機械、電路及熱學設計研發(fā)，采用訂單式生產(chǎn)或自主備貨的模式生產(chǎn)，向下游光模塊廠商、設備商等客戶提供光器件產(chǎn)品。創(chuàng)新研發(fā)能力、規(guī)模制造能力、品質(zhì)管控能力是光器件廠商的三大核心競爭力。光通信技術迭代升級對器件商的創(chuàng)新研發(fā)能力提出要求，產(chǎn)品迭代速度是維持客戶粘性的重要因素；光器件產(chǎn)品種類多，市場分散，專用設備少，因此規(guī)模效應明顯，規(guī)模制造能力可幫助器件商有效控制成本；光器件是光通信系統(tǒng)和設備的基礎，是必不可少的一部分，同時在下游產(chǎn)品成本占比較低，因此下游客戶對品質(zhì)的追求重于對價格的敏感，光器件廠商的產(chǎn)品生命周期管理服務與品質(zhì)管控能力成為重要衡量標準。

4、市場分析

中國光器件市場銷售規(guī)模增速略高于全球市場，預計至2023年達298億元。受益于全球云廠商資本開支的提升與中國5G網(wǎng)絡建設的穩(wěn)步推進，中國光器件市場進入新一輪的增長，增速略高于全球市場，據(jù)頭豹研究院預測，至2023年中國光器件市場銷售規(guī)模達298億元，2018年至2023年年復合增長率達12.1%。

多家廠商進軍激光雷達領域，國內(nèi)醫(yī)學檢測市場帶動發(fā)展。由于激光雷達的設計與制造需要大量光學器件、激光器等技術積累，與光通信產(chǎn)業(yè)鏈公司在光學領域的長期積累有共通之處，技術平臺和產(chǎn)線具有一定復用性，因此光通信產(chǎn)業(yè)鏈公司布局激光雷達市場具有相當大的技術優(yōu)勢。伴隨著人工智能時代的到來，光通信廠商正在逐漸向激光雷達領域延伸。同時中國第三方醫(yī)學檢驗市場規(guī)模增長迅速，高端激光檢測設備原理與光器件產(chǎn)品原理類似，于光通信廠商而言，技術與制造平臺具備一定復用性，隨著中國醫(yī)學檢測市場發(fā)展，有望打開新的增長空間。

光器件廠商整體盈利能力比光模塊廠商好。對比光器件廠商與光模塊廠商的毛利率情況，光器件廠商毛利率約在50%左右，光模塊廠商毛利率約在30%左右，光器件廠商整體盈利能力比光模塊廠商好。究其原因，首先，光器件產(chǎn)品定制化程度高，包括產(chǎn)品方案、型號規(guī)格、技術圖紙等多維度，制造工藝、生產(chǎn)難度較大，因此毛利率較高；此外，光器件產(chǎn)品種類多，市場分散，單個產(chǎn)品占下游成本的比重較低，客戶對質(zhì)量的關注度更高，價格敏感性相對較低，使得光器件廠商毛利率水平高。

5、發(fā)展趨勢

（1）攻破高端核心技術，提升核心產(chǎn)品國產(chǎn)化率

目前，美國、日本等科技發(fā)達國家的光器件廠商憑借既有核心技術，持續(xù)占據(jù)高端光器件市場頭部。相比之下，中國的光電子器件企業(yè)在擁有自主知識產(chǎn)權的高端核心技術方面不多。這使得中國的企業(yè)對國外芯片和特種材料的依賴性較大，在核心競爭能力方面相對較弱，產(chǎn)品結構也不夠合理，同質(zhì)化現(xiàn)象嚴重，提供的產(chǎn)品也集中在中低端，產(chǎn)品附加值較低

中國的光器件廠商需要在發(fā)揮低成本優(yōu)勢的同時，逐漸加大對高端器件研發(fā)的投入，提升核心產(chǎn)品的國產(chǎn)化率，并依托產(chǎn)能突破，著手布局垂直一體化生產(chǎn)線，以進一步替代全球光器件行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈各層級產(chǎn)能。這將有望驅動中國廠商在全球范圍市場份額的擴容和議價能力的提升。

向高速率、長距離、低功耗技術方向演進。電信領域，5G網(wǎng)絡升級對光器件廠商的設計制造能力提出更高要求，5G高帶寬、低時延、廣連接的網(wǎng)絡特點對傳輸速率提出更高要求，城域核心層、骨干網(wǎng)主要部署長距離傳輸?shù)?00G以上DWDM相干調(diào)制產(chǎn)品，目前該領域核心器件國產(chǎn)化率低，隨著5G商用進程的推進和深入，為具有核心技術實力的光器件廠商打開新空間；數(shù)通領域，隨著云計算業(yè)務的擴張，數(shù)據(jù)流量指數(shù)型增長，帶動全球數(shù)據(jù)中心建設，大型數(shù)據(jù)中心的擴容、新建及性能優(yōu)化需求進一步釋放，傳輸速率向更高速率過渡發(fā)展，對光器件廠商迭代演進能力提出更高要求。

（2）一站式解決方案，打造平臺構筑成本優(yōu)勢

目前，光器件制造業(yè)面臨著一些挑戰(zhàn)。首先，設備廠商對于復雜結構設計的光器件專用設備較少，需要廠商自主設計、搭建并改進產(chǎn)品設計方案，打造制造平臺能夠提高研發(fā)效率和降低生產(chǎn)成本。其次，下游供應鏈的認證程序繁雜，需要對供應商的多方面情況進行調(diào)查、評估，經(jīng)過多次審查才能認定為供應商。最后，光器件產(chǎn)品種類多而分散，對下游客戶而言，采購一站式解決方案適合小批量零星采購，有助于提高下游廠商生產(chǎn)效率。

（3）薄膜鈮酸鋰調(diào)制器成長可期

電光調(diào)制器是超高速數(shù)據(jù)中心和相干光傳輸?shù)暮诵墓馄骷?，鈮酸鋰具備?yōu)勢。鈮酸鋰調(diào)制器幾十年來雖然在高速骨干網(wǎng)的傳輸調(diào)制中起到關鍵作用，但在傳輸速率進一步提升的關鍵參數(shù)上遭遇瓶頸，而且體積較大，不利于集成。新一代薄膜鈮酸鋰調(diào)制器芯片技術通過最新的微納工藝，制備出的薄膜鈮酸鋰調(diào)制器具有高性能、低成本、小尺寸、可批量化生產(chǎn)、且與CMOS工藝兼容等優(yōu)點，是未來高速光互連極具競爭力的解決方案。

薄膜鈮酸鋰技術壁壘高，行業(yè)先發(fā)優(yōu)勢或成卡位關鍵。電信級鈮酸鋰高速調(diào)制器芯片產(chǎn)品設計難度大，工藝非常復雜。根據(jù)數(shù)據(jù)，全球主要批量供貨鈮酸鋰調(diào)制器的企業(yè)為富士通、住友和光庫科技三家。而薄膜鈮酸鋰在此基礎上通過上下分布二氧化硅壓縮光斑，拉近電極的距離，提高電場、射頻帶寬，技術壁壘再上一個臺階。目前在薄膜鈮酸鋰領域已有布局的廠商或可保持先發(fā)優(yōu)勢，深度收益于超高速率電光調(diào)制器需求提升。

薄膜鈮酸鋰調(diào)制器產(chǎn)業(yè)鏈有望借勢打開局面，福晶科技、光庫科技等廠商具備關鍵核心能力。福晶科技是全球非線性光學晶體龍頭，開展獨立自主研發(fā)，能夠提供各種規(guī)格高質(zhì)量的鈮酸鋰晶體，相關產(chǎn)品已成功推向Lumentum等光器件廠商。光庫科技在2019年收購Lumentum的鈮酸鋰高速率調(diào)制器生產(chǎn)線進入該領域，掌握了包括芯片設計、芯片制程、封裝和測試等核心技術，具備開發(fā)800G及以上速率的薄膜鈮酸鋰調(diào)制器芯片和器件的關鍵能力。

06

光模塊

1、光模塊：實現(xiàn)光電轉換的核心部件

光模塊是光通信系統(tǒng)中完成光電轉換的核心部件。光模塊由光器件、功能電路和光接口等構成，其中光器件是光模塊的關鍵元件，包括光發(fā)射組件（含激光器）、光接收組件（含光探測器），分別實現(xiàn)光模塊在發(fā)射端將電信號轉換成光信號，以及在接收端將光信號轉換成電信號的功能。

光模塊：通信設備間數(shù)據(jù)傳輸?shù)妮d體，實現(xiàn)傳輸媒體的光電相互轉化。在發(fā)射端，帶有信息的電信號從發(fā)射通道的電接口輸入，經(jīng)過信號的整形和放大，驅動光發(fā)射組件內(nèi)部芯片轉換為光信號，耦合進光纖后進行光信號傳輸；在接收端，采集來的光信號輸入模塊后由光接收組件內(nèi)部光探測二極管轉換為電流信號，通過跨阻放大器后將此電流信號轉換成電壓信號，經(jīng)限幅放大器放大后輸出相應信息的電信號。

光模塊可按傳輸速率、復用技術、適用光纖類型、封裝形式分類。光模塊的型號命名方式通常為：傳輸速度+波長+傳輸距離+單模/多模+封裝類型。按傳輸速率分類，可分為10Gb/s、25Gb/s、40Gb/s、100Gb/s、200Gb/s、400Gb/s等，傳輸速率越高，技術難度越高；按復用技術分類，可分為時分復用系統(tǒng)、波分復用系統(tǒng)；按照光纖類型，可分為單模光纖、多模光纖，單模光纖適用于遠程通訊，多模光纖適用于短距離通訊；按照封裝形式，可分為SFP、SFP+、SFP28、QSFP+、QSFP28以及QSFP-DD等多種，為滿足行業(yè)標準組織的多源協(xié)議，光模塊的封裝形式呈多樣化，SFP表示10G以下光模塊的封裝類型，SFP+、XFP表示是10G光模塊的封裝類型，SFP28表示是25G/32G光模塊的封裝類型，QSFP+表示是40G/56G光模塊，QSFP28代表的是100G光模塊的封裝類型。

交換芯片技術演進推動光模塊更迭代升級。下游應用快速發(fā)展帶動流量激增，網(wǎng)絡帶寬需求增加，推動以太網(wǎng)交換機和光學器件進步，交換芯片約每2年升級一次，交換芯片容量不斷提升。交換機之間連接需要高端光模塊來完成，交換芯片的技術演進推動光模塊更新?lián)Q代，一般交換芯片的推出到光模塊新產(chǎn)品放量需要2-3年時間，交換芯片向大容量、高速率、低功耗方向發(fā)展，光模塊隨之迭代升級。

2、市場格局

（1）全球市場相對分散，中國廠商快速崛起

全球光模塊市場相對分散。光模塊行業(yè)的國外主要企業(yè)包括Finisar（被II-VI收購）、Molex和AOI等；國內(nèi)主要企業(yè)包括中際旭創(chuàng)、光迅科技、海信寬帶、新易盛和華工正源等。據(jù)Yole統(tǒng)計2020年全球光模塊市場格局，美國企業(yè)占據(jù)約45%的市場，中國企業(yè)占據(jù)約40%的市場，日本企業(yè)占據(jù)約8%的市場，市場競爭激烈，整體市場集中度較低，CR5為63%。

近10年中國光模塊廠商快速崛起。中國高度重視光通信發(fā)展，憑借著不斷增強的工藝、技術實力和人才隊伍建設，中國光模塊的知名度和競爭實力逐漸突出，與美國、日本龍頭企業(yè)的發(fā)展差距在不斷縮小。據(jù)LightCounting統(tǒng)計，自2010年至2021年，全球前十家光模塊廠商中，中國企業(yè)從1家增長至6家，分別是旭創(chuàng)科技、華為、海信寬帶、光迅科技、華工正源、新易盛，其中旭創(chuàng)科技（中際旭創(chuàng)）全球排名第一。

（2）產(chǎn)業(yè)持續(xù)整合，提升產(chǎn)品、技術競爭力

隨著技術發(fā)展，光模塊產(chǎn)業(yè)的研發(fā)與擴產(chǎn)門檻不斷提高，通過收購等方式獲得產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)先進技術，集中度和規(guī)模競爭力優(yōu)勢不斷提升，多家廠商進行了收并購，主要可分為三種類型：1）橫向整合，無源和有源合并，不同產(chǎn)品線之間的補充協(xié)同，形成更全的產(chǎn)品線；2）縱向整合，設備廠商、集成商收購光器件廠商，形成完整的解決方案，減少核心光器件外購；3）技術整合，引入硅光子等代表未來的先進技術，形成更強的競爭力。

3、光模塊廠商核心競爭力

從產(chǎn)業(yè)鏈來看光模塊上游主要是光芯片、集成電路芯片、結構件和PCB行業(yè)，下游客戶主要是云廠商、通信系統(tǒng)設備商和通信運營商。

產(chǎn)品迭代速度、前瞻技術布局、下游客戶資源。光模塊廠商的商業(yè)模式是自產(chǎn)或外購相關芯片與光器件進行封裝，生產(chǎn)成光模塊產(chǎn)品進行銷售。其下游客戶的供應商管理一般是認證制，通過下游客戶的測試認證后，方可具備參與招標的資格，因此光模塊廠商有較強的客戶粘性，客戶資源是光模塊廠商獲取訂單的前提。下游應用快速發(fā)展推動流量激增，網(wǎng)絡架構變革速度快，對上游光模塊廠商的產(chǎn)品迭代能力提出較高要求，同時新技術的引入與成熟亦將帶來產(chǎn)業(yè)格局變動，前瞻技術布局與積淀是光模塊廠商長期競爭力。

4、市場分析

根據(jù)LightCounting測算數(shù)據(jù)，2022年全球光模塊市場規(guī)模同比增長14%，預計2022-2027年全球光模塊市場CAGR為10%，在2027年超過200億美元。整體來看在光通訊市場蓬勃發(fā)展的背景下，光模塊市場規(guī)模將穩(wěn)步增長。按應用領域拆分后的數(shù)據(jù)，光模塊市場占比最高的兩塊為以太網(wǎng)和WDM。在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部業(yè)務中主要用以太網(wǎng)來承載通用計算業(yè)務，而CWDM與DWDM都是目前解決日益增長的信息傳輸帶寬容量的有效手段。而光互聯(lián)預計將憑借有源光纜的發(fā)展在未來五年保持約10%的復合增速，亦為整體光模塊市場貢獻一定增量。

數(shù)通領域的光模塊迭代速度高于電信領域。光模塊的升級主要體現(xiàn)在速率升級，隨著數(shù)據(jù)中心的快速演進，速率要求不斷提高，下游應用需求推動光模塊迭代，相對于電信領域，數(shù)通領域的光模塊迭代速度更快。由于國內(nèi)數(shù)據(jù)中心起步較晚，國內(nèi)數(shù)通領域迭代進度相較北美慢，隨著國內(nèi)數(shù)據(jù)中心的高速發(fā)展，預計未來有望追趕北美廠商。

光模塊在數(shù)通市場主要用于數(shù)據(jù)中心的交換機、服務器等領域。隨著葉脊網(wǎng)絡架構的普及，數(shù)據(jù)中心的光模塊需求將從25/100G向50/200/400G提升，同時葉脊架構下單機柜需要配置的光模塊數(shù)量也將顯著增加，與傳統(tǒng)三層架構相比，新型葉脊架構所需光模塊數(shù)量是其5倍多。同時，隨著大型以及超大型云計算數(shù)據(jù)中心建設，高速率交換機出貨量占比快速提升，將為高速光模塊帶來更廣的市場空間。

光模塊在電信市場主要應用于基站及終端設備，體現(xiàn)在接入網(wǎng)與承載網(wǎng)等場景。WDM技術既可以應用于接入網(wǎng)，也可以應用于承載網(wǎng)。預計CWDM/DWDM光模塊在5G時期持續(xù)增長，CWDM/DWDM指用于城域網(wǎng)、骨干網(wǎng)40km以上長距離傳輸?shù)牟使饽K，其中CWDM主要應用在城域網(wǎng)接入層、企業(yè)網(wǎng)、校園網(wǎng)等，DWDM主要應用于遠距離、大容量的長途干線網(wǎng)絡。5G時期數(shù)據(jù)流量需求快速增長，DWDM大幅增加了網(wǎng)絡的容量并充分利用光纖寬帶資源，隨著DCI和企業(yè)應用的興起，DWDM光模塊市場規(guī)模不斷增長。

從數(shù)量上看，5G網(wǎng)絡架構連接更緊密，所需光模塊數(shù)量更多。從速率上看，5G光模塊速率明顯提升，800G光模塊開始部署。

5、發(fā)展趨勢

（1）硅光集成技術（PIC）是未來光模塊市場發(fā)展的主要趨勢

隨著5G通信技術向海量連接、大容量方向發(fā)展，為了實現(xiàn)信號全面覆蓋，光通信設備需要布局大量的光模塊，光模塊需要實現(xiàn)高密度連接，驅動光模塊向高集成化方向發(fā)展。硅是用量最大的半導體晶圓材料，具有低成本和加工工藝成熟的優(yōu)勢。硅光集成技術是基于硅和硅基襯底材料，利用現(xiàn)有成熟的CMOS工藝實現(xiàn)多種光器件的高度功能集成，具有超高速率、超低功耗、超低規(guī)?；杀镜忍匦缘男乱淮夹g。硅光模塊對比傳統(tǒng)光模塊在高速率領域具有高集成度、低成本、低功耗的顯著優(yōu)勢。

硅光技術將硅光模塊中的光學器件、電子元件整合到一個獨立的微芯片中，使光信號處理與電信號的處理深度融合，實現(xiàn)真正意義上的“光互聯(lián)”。硅光集成大規(guī)模應用之后，電芯片和硅光集成芯片與光纖連接，形成光引擎，光引擎指的是光收發(fā)模塊中負責處理光信號的部分。相比分立器件光模塊，硅光器件不需要OSA封裝，具有低成本、高性能的優(yōu)勢。向硅光芯片集成高速光引擎的發(fā)展趨勢是目前行業(yè)共識。

在電信領域，硅光技術助力光模塊尺寸與成本降低；在數(shù)通領域，硅光技術助力成品率進一步提升，在高速應用場景優(yōu)勢明顯。目前硅光集成技術仍處于初期發(fā)展階段，光子芯片需要與成熟的電子芯片技術融合，運用電子芯片先進的制造工藝及模塊化技術，其研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化以Intel、Luxtera為代表的國外企業(yè)為主導，國產(chǎn)化率較低。華工科技積極推進硅光技術應用，現(xiàn)已具備從硅光芯片到硅光模塊的全自研設計能力，800G硅光模塊已正式面市。源杰科技50G、100G高速率激光器芯片產(chǎn)品以及硅光直流光源大功率激光器芯片產(chǎn)品向商用推進，目標在高端激光器芯片產(chǎn)品的特性及可靠性方面對美、日壟斷企業(yè)的全面對標。立訊精密800G硅光模塊已在多家客戶完成測試，小批量交付正在準備中。

（2）CPO、LPO等先進封裝技術有望逐步成熟落地

1）CPO是光通訊實現(xiàn)光電轉換的長期路徑

CPO（光電共封裝技術）是一種新型的高密度光組件技術，可以取代傳統(tǒng)的前面板可插入式光模塊，將硅光電組件與電子晶片封裝相結合，使引擎盡量靠近ASIC以減少高速電通道損耗和阻抗不連續(xù)性，將電子晶片輸出的高速電訊號轉化為光訊號，以提高互連密度，功耗減少，實現(xiàn)遠距離傳送。

CPO是實現(xiàn)高速率、大帶寬、低功耗網(wǎng)絡的必經(jīng)之路。大數(shù)據(jù)、云計算、AI等應用需求的發(fā)展，驅動數(shù)據(jù)中心規(guī)模不斷擴大，對帶寬容量與高速數(shù)據(jù)傳輸速率的需求明顯增加。與此同時，摩爾定律趨于平緩，芯片制造技術接近物理瓶頸，從系統(tǒng)的角度對性能優(yōu)化從而實現(xiàn)速率提升成為必選之路。CPO具有的功耗低、帶寬大的特點，將硅電路和光學器件并排集成在同一封裝上，可提升提高輸入/輸出（I/O）接口的能源效率，從而延長傳輸距離。相比傳統(tǒng)的可插拔光模塊和板載光學器件，CPO技術在成本效益方面更具優(yōu)勢。隨著數(shù)據(jù)中心的需求不斷增長，CPO技術未來將發(fā)揮更加重要的作用。

多家廠商前瞻性布局CPO相關技術與產(chǎn)品，預計至2023-2025年得到實際應用。目前AWS、微軟、Meta、谷歌等云計算巨頭，思科、博通、Marvell、IBM、英特爾、英偉達、AMD、臺積電、格芯、Ranovus等網(wǎng)絡設備龍頭及芯片龍頭，均前瞻性地布局CPO相關技術及產(chǎn)品，并推進CPO標準化工作。國外COBO和OIF等行業(yè)組織成立了工作組，國內(nèi)中科院計算所牽頭成立CCITA聯(lián)盟制訂前沿互連技術標準籌備相關工作。據(jù)Intel、Broadcom等廠商預計，至2023-2025年間CPO技術有望得到實際應用，對應的芯片產(chǎn)品亦將逐步推向市場。

CPO的成熟與商業(yè)化有望引發(fā)光模塊競爭格局變革。CPO主要涉及3類核心技術挑戰(zhàn)：高密度的光電（驅動）芯片設計技術、高密度及高帶寬的連接器技術、封裝和散熱技術。隨著CPO技術的成熟與商業(yè)化，將促進產(chǎn)業(yè)整體升級及生態(tài)供應鏈的重組，為光模塊競爭格局帶來變數(shù)，先進技術前瞻布局與積淀的廠商有望獲得先發(fā)優(yōu)勢。

2）LPO是短中期極具性價比的過渡方案

LPO光模塊在功耗、時延方面更優(yōu)，設計核心在于去DSP化。LPO線性驅動可插拔光模塊是基于線性驅動芯片技術實現(xiàn)的可插拔光模塊，線性度更優(yōu)，整體上降低系統(tǒng)功耗，并移除DSP。DSP是數(shù)字信號處理器，隨著高性能DSP不斷迭代，目前整體來看高速率光模塊中DSP芯片功耗占比約在50%的水平。因此LPO去DSP在可插拔光模塊上具備顯著的低功耗優(yōu)勢。

短距離、低功耗、低時延、低成本特性使得LPO方案適配AI計算中心。LPO方案的特點是適用于短距離、低成本、低功耗、低時延。根據(jù)調(diào)研，LPO方案較之傳統(tǒng)可插拔光模塊方案成本保守估計可降低15%，功耗降低50%，時延可從微妙級降至納秒級。這些都是取締DSP而產(chǎn)生的優(yōu)勢。

華工科技、新易盛、中際旭創(chuàng)等LPO進度較快的廠商有望率先發(fā)力。其中，華工科技積極布局LPO方案，結合LPO技術800G系列產(chǎn)品都已經(jīng)給北美頭部廠家送樣測試。新易盛作為高速率光模塊供應商，在LPO技術領域已深入布局，OFC2023期間推出多款相關產(chǎn)品，與主流廠商和用戶建立起了良好合作關系，并積極推動LPO相關測試項目的進展，力爭在LPO相關產(chǎn)品的市場競爭中占得先機。

（3）“相干下沉”+相干光鏈路空間可期

數(shù)據(jù)中心光互聯(lián)方案可根據(jù)其傳輸距離來選擇兩種支撐技術，直接探測技術與相干探測技術。隨著光模塊速率的不斷提升，直接探測方案的傳輸距離將受到限制，相干探測調(diào)制方式靈活、靈敏度強，適用于長距離傳輸，并憑借著高容量、高信噪比等優(yōu)勢得到廣泛應用。

“相干下沉”+相干光鏈路需求提升驅動相干光通信市場增長。目前全球通信市場主要采用“相干下沉”的解決方案，相干光模塊一開始適用于傳輸距離大于1000km的骨干網(wǎng)，逐步下沉到傳輸距離為100km到1000km的城域網(wǎng)，甚至小于100km的距離的邊緣接入網(wǎng)，以及80km至120km的數(shù)據(jù)中心互聯(lián)領域。在數(shù)通領域，相干技術也已經(jīng)成為數(shù)據(jù)中心間互聯(lián)的主流方案。預計未來幾年相干光鏈路的用量將迎來井噴式增長。

相干光隨應用距離下沉，市場增量可期，華工科技、中際旭創(chuàng)等廠商有望受益。華工科技的相干光模塊產(chǎn)品在北美市場表現(xiàn)亮眼，推出了全球第一個400GZR+PRO產(chǎn)品，在發(fā)射光功率、接收靈敏度、光的性噪比方面優(yōu)于業(yè)界水平。中際旭創(chuàng)擁有長距離傳輸功能的相干光模塊產(chǎn)品，助力“東數(shù)西算”工程和算力樞紐建設。

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相關公司

1、天孚通信

公司是業(yè)界頭部的光器件整體方案解決商，能提供多種產(chǎn)品及解決方案。公司產(chǎn)品廣泛應用于光通信、激光雷達、光學傳感、醫(yī)療檢測等多個領域，目前已形成九大解決方案及十三大產(chǎn)品線的業(yè)務矩陣。公司將光無源技術與有源技術有機結合，加強產(chǎn)業(yè)鏈縱向協(xié)同，為下游光模塊廠商提供一站式解決方案，保證了公司在產(chǎn)業(yè)鏈中的議價權。目前公司光器件解決方案有高速同軸光器件解決方案、微光學解決方案、AOC系列無源光器件解決方案等9種解決方案；產(chǎn)品包括：高速率同軸封裝，高速率BOX封裝，AWG系列等。

公司2017-2022年營收利潤高增，光引擎技術投入量產(chǎn)。2023年1月30日，公司發(fā)布2022年度業(yè)績快報，2022年，公司實現(xiàn)營收12.05億元，同比增長16.77%；實現(xiàn)歸母凈利潤3.99億元，同比增長30.16%。2017-2022年為公司高速增長期，2017-2022營收年復合增長率為28.95%，歸母凈利潤復合增長率為29.16%。公司自2019年布局高速光引擎，2020年2月通過定增募集資金7.86億元投資高速光引擎項目，2021年光引擎項目正式開始批量生產(chǎn)，逐步貢獻收入。

2、華工科技

三大業(yè)務協(xié)同發(fā)展，光通信領域行業(yè)領先。公司形成了智能制造業(yè)務、聯(lián)接業(yè)務、感知業(yè)務三大業(yè)務格局，在聯(lián)接業(yè)務中的光通信領域，公司具備從芯片到器件、模塊、子系統(tǒng)全系列產(chǎn)品的垂直整合能力，產(chǎn)品包括有源光器件、智能終端、光學零部件等，公司圍繞5G、F5G、數(shù)據(jù)中心、智能汽車、5GtoB五大應用場景，為客戶提供智能“光聯(lián)接+無線聯(lián)接”解決方案，產(chǎn)品市場占有率處于行業(yè)領先地位。

公司圍繞下一代信息通信網(wǎng)絡，從芯片、材料、技術、工藝和應用布局新領域。2022年子公司華工正源在數(shù)通中心業(yè)務領域，實現(xiàn)高端光芯片自主可控，助力數(shù)字時代全球算力需求，收入同比增長470%；100G/200G/400G全系列光模塊批量交付，進入海內(nèi)外多家頭部互聯(lián)網(wǎng)廠商；應用于超大規(guī)模云數(shù)據(jù)中心800G硅光模塊已于2022年第三季度正式推向市場，引起業(yè)內(nèi)廣泛關注。在5G業(yè)務領域，無線光模塊系列產(chǎn)品發(fā)貨量保持行業(yè)領先地位，客戶側10G-400G傳輸類光模塊全覆蓋，線路側CFP2/QSFP-DD產(chǎn)品迭代取得重大進展，光模塊產(chǎn)品收入同比增長21%；“覺影”（Joinsite）5G無線小站產(chǎn)品發(fā)貨量行業(yè)領先，并成功推出RHUB新產(chǎn)品，產(chǎn)品向更高端邁進。接入網(wǎng)業(yè)務領域，下一代25GPON光模塊產(chǎn)品已與客戶開展聯(lián)調(diào)，50GPON啟動產(chǎn)品布局。應用于新能源汽車等領域的聯(lián)接產(chǎn)品技術路線逐漸明晰，將形成新的業(yè)績增長點。2022年公司全球光器件供應商排名躍升至第八位，市場影響力進一步提升，凈利潤大幅增長。

3、中際旭創(chuàng)

公司系業(yè)界領先的高速光模塊解決方案提供商，光模塊業(yè)務位于全球第一梯隊。公司主營業(yè)務為高端光通信收發(fā)模塊及光器件的研發(fā)、設計、封裝、測試、銷售，主要為云數(shù)據(jù)中心、數(shù)據(jù)通信、5G無線網(wǎng)絡等領域的國內(nèi)外客戶提供高端整體解決方案。公司持續(xù)在高速光模塊領域深耕，為客戶提供100-800G的高速光模塊產(chǎn)品，整體實力贏得海內(nèi)外認可。根據(jù)市場調(diào)研機構LightCounting發(fā)布的報告顯示，2021年旭創(chuàng)科技在全球光模塊市場上排名第一，這也是國內(nèi)廠商首次登上榜首。

近年來業(yè)績總體穩(wěn)中有升，公司持續(xù)加大新產(chǎn)品投入。2022年上半年公司實現(xiàn)營業(yè)收入42.31億元，同比增長28.3%，實現(xiàn)歸母凈利潤4.9億元，同比增長41.82%。近年來，公司保持研發(fā)投入，持續(xù)推進產(chǎn)業(yè)布局，整體業(yè)績穩(wěn)重有升，2017-2021年，公司營收與歸母凈利潤年復合增長率分別為34.42%/52.54%。同時，公司不斷鞏固領先優(yōu)勢，持續(xù)推出新品。目前公司800GCPO產(chǎn)品、相干光模塊等產(chǎn)品均已實現(xiàn)小批量出貨。

4、新易盛

公司是業(yè)界領先的光模塊解決方案及服務提供商。公司致力于高性能光模塊的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，高度重視新技術和新產(chǎn)品研發(fā)，掌握高速率光器件芯片封裝和光器件封裝技術，應用領域覆蓋了數(shù)據(jù)中心、數(shù)據(jù)通信、5G無線網(wǎng)絡、電信傳輸、固網(wǎng)接入、智能電網(wǎng)、安防監(jiān)控等領域。產(chǎn)品方面，目前公司已成功研發(fā)出涵蓋5G前傳、中傳、回傳的25G、50G、100G、200G系列光模塊產(chǎn)品并實現(xiàn)批量交付，同時是國內(nèi)少數(shù)批量交付運用于數(shù)據(jù)中心市場的100G、200G、400G高速光模塊，已成功推出800G光模塊產(chǎn)品系列組合、基于硅光解決方案的400G光模塊產(chǎn)品及400GZR/ZR+相干光模塊。客戶方面，公司與全球主流通信設備商及互聯(lián)網(wǎng)廠商有著良好的合作關系。

公司盈利能力提升，提前布局新一代光模塊。根據(jù)公司2022業(yè)績快報顯示，2022年，公司實現(xiàn)歸母凈利潤8.9-10.2億元，同比增長34.46%-54.1%。2022年H1，公司實現(xiàn)營收14.79億元，同比增長2.61%，歸母凈利潤4.61億元，同比增長42.75%。凈利潤同比增長8.76pct，公司盈利能力持續(xù)增長。目前，公司積極布局硅光、相干光模板等2023年光通信行業(yè)熱點，推出800G光模塊產(chǎn)品，持續(xù)跟進數(shù)據(jù)中心硬件需求。

5、光迅科技

光迅科技是國內(nèi)少有的布局芯片-模塊-系統(tǒng)全產(chǎn)業(yè)鏈的光通信廠商。公司產(chǎn)品主要包括無源光器件、光纖放大器、光模塊等，涵蓋固網(wǎng)接入和無線接入，廣泛應用于數(shù)據(jù)中心和電信市場。公司作為國內(nèi)少有的自主研發(fā)光芯片的企業(yè)，可以有效改善自身光器件、光模塊等產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，擴大盈利空間。近年來，公司營收與利潤表現(xiàn)穩(wěn)健，營收由2016年的40.59億元增張至2021年的64.86億元，CAGR為9.8%，歸母凈利潤由2.85億元增長至5.67億元，CAGR為14.8%。

公司布局硅光領域光芯片及光模塊，已可提供100G、400G硅光芯片方案。公司擁有PLC（平面光波導）、III-V、SiP（硅光）三大光電芯片平臺，其中硅光芯片平臺支持直接調(diào)制和相干調(diào)制方案。2018年，由公司依托國家信息光電子創(chuàng)新中心、光纖通信技術和網(wǎng)絡國家重點實驗室、中國信息通信科技集團聯(lián)合研制的“100G硅光收發(fā)芯片”成功投產(chǎn)，可實現(xiàn)100G/200G全集成硅基相干光收發(fā)集成芯片和器件的量產(chǎn)。目前，公司100G硅光模塊已實現(xiàn)量產(chǎn)，并可提供400G的硅光芯片方案。2021年12月，公司聯(lián)合國家信息光電子創(chuàng)新中心、鵬城實驗室等宣布完成1.6T/s硅基芯片的聯(lián)合研制和功能驗證，實現(xiàn)了我國硅光芯片向Tb/s級的首次跨越。

6、光庫科技

光纖器件領先廠商，全球三家主要的鈮酸鋰調(diào)制器供應商之一。是專業(yè)從事光纖器件、鈮酸鋰調(diào)制器件及光子集成器件的設計、研發(fā)、生產(chǎn)、銷售及服務的高新技術企業(yè)，產(chǎn)品應用在光纖激光、光纖通訊、數(shù)據(jù)中心、無人駕駛、光纖傳感、醫(yī)療設備、科研等領域，銷往歐、美、日等40多個國家和地區(qū)。光庫科技是全球僅有的幾家海底長途光網(wǎng)絡核心器件供貨商，2020年公司收購Lumentum旗下的鈮酸鋰調(diào)制器產(chǎn)線，成立光子集成事業(yè)部，專注于光學芯片和集成模塊的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，進入鈮酸鋰調(diào)制器芯片新領域，是目前在超高速調(diào)制器芯片和模塊產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；I先的三家公司之一。公司2022年上半年毛利率為37.4%，同比下降4.3pct，凈利率為18.4%，同比下降0.4pct。

公司主要產(chǎn)品包括光纖激光器件、光通訊器件、鈮酸鋰調(diào)制器件及光子集成器件：光纖激光器件主要產(chǎn)品包括隔離器、合束器、光纖光柵、激光輸出頭等，主要應用于光纖激光器、激光雷達、無人駕駛等領域；光通訊器件主要產(chǎn)品包括隔離器、波分復用器、偏振分束/合束器、光纖光柵、鍍金光纖等，主要應用于密集波分復用傳輸?shù)阮I域。SR4/PSM跳線、單模/多模MT-MT跳線、插芯-光纖陣列、保偏型光纖陣列、保偏型光纖尾纖、WDM模塊、MPO/MTP光纖連接器等，主要應用于數(shù)據(jù)中心、云計算、5G產(chǎn)業(yè)鏈等領域。鈮酸鋰調(diào)制器件及光子集成器件主要產(chǎn)品包括400/600G鈮酸鋰相干調(diào)制器、100/200G鈮酸鋰相干調(diào)制器、10Gbps零啁啾強度調(diào)制器、20/40GHz模擬強度調(diào)制器、有線電視用雙輸出模擬調(diào)制器等，主要應用于超高速干線光通信網(wǎng)、海底光通信網(wǎng)、城域核心網(wǎng)、CATV網(wǎng)絡、微波光子、測試及科研等領域。2022年上半年實現(xiàn)營業(yè)收入3.2億元，同比增長2.5%，實現(xiàn)歸母凈利潤0.6億元，同比增長0.6%。