5G建設(shè)，光通信先行。光模塊的物理本質(zhì)是光電轉(zhuǎn)換，核心器件是之前介紹過的激光器，產(chǎn)業(yè)鏈形態(tài)類似芯片行業(yè)，包括設(shè)計(jì)、制造（光芯片等光器件）和封測(cè)（光模塊），歡迎大家點(diǎn)擊回看。
一、行業(yè)概況
光模塊是光通信系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)光信號(hào)和電信號(hào)之間高速轉(zhuǎn)換的一種光器件，是由光接收、光發(fā)送、激光器、檢測(cè)器等功能模塊組成，實(shí)現(xiàn)以光波為信息載體進(jìn)行數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)墓δ堋?
（一）光模塊產(chǎn)業(yè)鏈
上游：半導(dǎo)體激光器（光芯片）等光器件
中游：光模塊
下游：通信設(shè)備制造商和數(shù)據(jù)中心
光模塊的基本結(jié)構(gòu)有激光器（TOSA）和驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)器（ROSA）和接收電路、復(fù)用器（MUX），解復(fù)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(gòu)成中，器件元件占比73%，其中，電光轉(zhuǎn)換的光發(fā)射次模塊激光器（TOSA）和光電轉(zhuǎn)換的光接收次模塊檢測(cè)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(dǎo)體激光器，也被稱為光芯片，具有較高的技術(shù)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(dá)到70%左右。100G光模塊中使用的25G光芯片是國(guó)內(nèi)廠商的短板所在。
光模塊是光通信的核心器件，需求和技術(shù)推動(dòng)產(chǎn)品不斷迭代升級(jí)。
（三）行業(yè)規(guī)模與增速
2015年以來，隨著全球數(shù)據(jù)中心光模塊的升級(jí)換代，全球光器件保持著年化20%左右的復(fù)合增長(zhǎng)率，2017年，全球光器件市場(chǎng)規(guī)模超過90億美元，光模塊超過55億美元。
數(shù)據(jù)中心采用中高端光模塊，該市場(chǎng)屬于壟斷競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)。
電信網(wǎng)絡(luò)目前采用中低端光模塊，從全球來看，下游前五大光通信設(shè)備商占據(jù)了68%左右的市場(chǎng)份額，相對(duì)于光模塊廠商有著較強(qiáng)的議價(jià)能力，加上低速光模塊技術(shù)成熟，屬于完全競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)。
上游半導(dǎo)體激光器（光芯片）等光器件屬于寡頭壟斷市場(chǎng)。
二、影響光模塊行業(yè)的因素
（一）下游需求
光模塊的下游需求主要來自兩個(gè)方面：數(shù)據(jù)中心與電信網(wǎng)絡(luò)。
1、數(shù)據(jù)中心（IDC）
隨著云技術(shù)的不斷發(fā)展和全球互聯(lián)網(wǎng)巨頭的快速成長(zhǎng)，數(shù)據(jù)中心進(jìn)入高速發(fā)展期，對(duì)高端光模塊的需求旺盛。根據(jù)預(yù)測(cè)，全球超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心將從2016年的338個(gè)增長(zhǎng)到2021年的628個(gè)，服務(wù)器數(shù)量占比將提升至53%。
2009年至2018年，中國(guó)IDC行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模保持著高達(dá)35%以上的年化復(fù)合增長(zhǎng)率，2018年，中國(guó)IDC行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模超過1300億元。
2016年，北美IDC行業(yè)的增速在各大云服務(wù)供應(yīng)商資本開支擴(kuò)張的推動(dòng)下實(shí)現(xiàn)爆發(fā)，100G光模塊供不應(yīng)求；2017年，全球100G光模塊出貨量達(dá)到近300萬只，北美數(shù)據(jù)中心現(xiàn)存需求就達(dá)千萬只量級(jí)。
在傳統(tǒng)的電信數(shù)據(jù)流量規(guī)模下，電信運(yùn)營(yíng)商的數(shù)據(jù)中心往往選擇銅線完成內(nèi)部互聯(lián)，然而隨著互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的普及，云服務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)中心的要求越來越高，銅纜網(wǎng)絡(luò)傳輸速度已經(jīng)接近極限，光通信迫在眉睫。
目前，全球數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的設(shè)備互聯(lián)消耗了七成以上的數(shù)據(jù)流量，交換效率亟需提升，而數(shù)據(jù)中心架構(gòu)的調(diào)整將帶來對(duì)光通信更多的需求。
數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)成本中相當(dāng)一部分來自于對(duì)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(gè)端口可以減少約80%的電力消耗，同時(shí)降低制冷需求和相應(yīng)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(tǒng)可靠性，避免因高溫引起的故障。
因此，光通信成為流量爆發(fā)的承載引擎。
2015年，全球數(shù)據(jù)中心投資達(dá)到1844億美元，其中北美地區(qū)占比第一，達(dá)到29%，2020年，預(yù)計(jì)投資將增長(zhǎng)至2834億美元。
目前，100G光模塊已經(jīng)成為海外互聯(lián)網(wǎng)巨頭的主流配置，預(yù)計(jì)2020年左右，逐漸開始部署400G；國(guó)內(nèi)以BAT為首的互聯(lián)網(wǎng)巨頭起步略晚，從2017年開始部署100G光模塊，預(yù)計(jì)2019年完成部署。
2、電信網(wǎng)絡(luò)
接入網(wǎng)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(wǎng)和骨干網(wǎng)一般使用中高速光模塊，這塊的需求規(guī)模比數(shù)據(jù)中心的更大，目前的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容和未來的5G建設(shè)都將新增大量需求。
在5G建設(shè)中，基站需要大量的25G或100G的中高速光模塊（彩光），根據(jù)估計(jì)，每個(gè)基站需要大約12個(gè)25G或100G光模塊，理論上說，未來全國(guó)范圍的5G基站建設(shè)累計(jì)需要的中高速光模塊將達(dá)到億只量級(jí)，累計(jì)市場(chǎng)規(guī)模將超過百億美元。
即使5G部署速度不及預(yù)期，隨著網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)一步增長(zhǎng)，光纖接入（FTTX）持續(xù)建設(shè)和固網(wǎng)帶寬向千兆推進(jìn)，現(xiàn)有4G電信網(wǎng)絡(luò)的速率提升、優(yōu)化改造和升級(jí)擴(kuò)容也有望推高行業(yè)景氣度，然而，隨著近幾年中國(guó)電信運(yùn)營(yíng)商資本開支持續(xù)下滑，需要警惕需求疲軟帶來的負(fù)面影響。
相比電信網(wǎng)絡(luò)，短期來看，數(shù)據(jù)中心仍然是需求增量的主要來源。
（二）技術(shù)升級(jí)
在技術(shù)和成本等因素的驅(qū)動(dòng)下，光模塊正在持續(xù)朝著高速率、大容量、小型化、集成化、遠(yuǎn)距離、熱插拔、低成本、低功耗的方向發(fā)展。
2016年，北美數(shù)據(jù)中心開啟10G和40G到100G的升級(jí)換代，進(jìn)而成為當(dāng)下光模塊需求的主要增長(zhǎng)點(diǎn)。
目前，中低速光模塊由于技術(shù)門檻較低，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(shù)壁壘，毛利率較高，吸引著眾多光模塊廠商積極發(fā)展高速業(yè)務(wù)。以中際旭創(chuàng)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(yùn)營(yíng)商的推動(dòng)下，100G商用進(jìn)程成為引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的核心驅(qū)動(dòng)力，產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)正在共同推進(jìn)100G商用，未來電信網(wǎng)絡(luò)的高速光模塊將成為市場(chǎng)成長(zhǎng)的核心。
在數(shù)據(jù)中心日益大型化的背景下，傳統(tǒng)的三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)已經(jīng)不再適應(yīng)超大規(guī)模數(shù)據(jù)流量的需求，扁平化的兩層葉脊（Leaf Spine）拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)架構(gòu)越來越成為數(shù)據(jù)中心架構(gòu)的主流。直觀來說，服務(wù)器、交換機(jī)等設(shè)備之間的通路將會(huì)大幅增加，進(jìn)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(dǎo)體材料制成，多是分立器件，成本昂貴，近期，隨著硅光技術(shù)逐步成熟，利用硅基材料和成熟的大規(guī)模集成電路制造技術(shù)制造的光模塊陸續(xù)在各個(gè)領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)了批量應(yīng)用。硅光技術(shù)理論上具有成本優(yōu)勢(shì)，也是未來實(shí)現(xiàn)芯片間光互聯(lián)的必由之路。目前，由于工藝成熟度和良品率仍待提升，優(yōu)勢(shì)并未體現(xiàn)，傳統(tǒng)技術(shù)也在持續(xù)優(yōu)化，形成硅光與傳統(tǒng)分立器件光模塊同場(chǎng)競(jìng)技的格局。盡管硅基光模塊在100G時(shí)代對(duì)傳統(tǒng)光模塊沖擊有限，然而隨著硅光集成技術(shù)的進(jìn)一步成熟和完善，硅基光模塊或?qū)⒃?00G時(shí)代逐漸發(fā)力。
硅光技術(shù)的核心專利大部分被美國(guó)公司掌握，美國(guó)lntel以接近250件的專利數(shù)位居第一，優(yōu)勢(shì)明顯，華為以114件位居第七，硅光技術(shù)專利美國(guó)占69.23%，處于壟斷地位，中國(guó)占10%左右。
三、競(jìng)爭(zhēng)結(jié)構(gòu)
我國(guó)光通信產(chǎn)業(yè)在近十年中取得迅猛發(fā)展，在全球光通信產(chǎn)業(yè)鏈中，以華為、中興為代表的國(guó)內(nèi)廠商在下游光設(shè)備中的全球市場(chǎng)份額已達(dá)50%左右，多年保持第一，然而國(guó)內(nèi)廠商在上游的光模塊、光芯片等光器件中的全球市場(chǎng)份額僅為10%左右，與國(guó)際領(lǐng)先水平還有較大差距。
高端光器件的研發(fā)能力是衡量光器件廠商真正核心技術(shù)水平的重要指標(biāo)。目前，光芯片由美日廠商主導(dǎo)，議價(jià)能力較強(qiáng)，國(guó)內(nèi)具備光芯片量產(chǎn)能力的廠商只有光迅科技和海信兩家，只能量產(chǎn)低速光芯片，國(guó)內(nèi)高端光器件仍然主要依賴進(jìn)口，其中約30%從美國(guó)進(jìn)口，65%從日本進(jìn)口。國(guó)內(nèi)中低速光模塊市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，毛利率難以提升。
以包括光芯片在內(nèi)的光器件為統(tǒng)計(jì)口徑，美國(guó)Finisar以接近15%的全球市場(chǎng)份額位居全球第一，在電信網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心兩大光模塊市場(chǎng)中均占據(jù)著榜首位置，其它廠商的市場(chǎng)份額全部低于10%，全球光模塊市場(chǎng)份額前十名長(zhǎng)期以來由美日廠家控制，國(guó)內(nèi)光器件龍頭廠商光迅科技位居第五。
技術(shù)進(jìn)步和需求增長(zhǎng)推動(dòng)光模塊不斷迭代升級(jí)，一般來說，數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)平均兩到三年更新?lián)Q代，電信網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)五到六年。相關(guān)廠商對(duì)先進(jìn)技術(shù)的角逐是常態(tài)。
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(zhuǎn)換效率，光芯片的成本占比也就越高。
國(guó)際光模塊龍頭廠商大多采用設(shè)計(jì)、制造（光芯片等光器件）、封測(cè)（光模塊）一體化模式，自主設(shè)計(jì)研發(fā)光芯片，生產(chǎn)光模塊，通過壟斷產(chǎn)業(yè)鏈上游，牢牢掌握對(duì)下游的議價(jià)能力，在光芯片價(jià)格因供需變化出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)將其傳導(dǎo)到下游，維持自身較高的毛利率，從而影響整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈。目前，在全球光芯片產(chǎn)能不足的背景下，具有光芯片擴(kuò)產(chǎn)能力的公司將享受更大的利潤(rùn)彈性。
國(guó)內(nèi)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(cè)，上游光芯片等光器件依賴進(jìn)口。光模塊封裝屬于勞動(dòng)力密集型產(chǎn)業(yè)，多數(shù)北美光模塊廠商已經(jīng)開始剝離毛利率較差的中低速光模塊生產(chǎn)線，目前，全球低速光模塊封裝廠商集中在亞太地區(qū)。
鑒于中國(guó)大陸成熟的代工體系和相對(duì)優(yōu)勢(shì)的人力成本，光模塊的封測(cè)和制造正在漸次向中國(guó)大陸轉(zhuǎn)移，全球產(chǎn)業(yè)鏈分工協(xié)作日趨成熟。近幾年，美國(guó)Finisar、AAOI等國(guó)際廠商均在中國(guó)大陸建廠，國(guó)內(nèi)廠商也是紛紛擴(kuò)產(chǎn)。
硅光技術(shù)方面，美國(guó)Acacia和Intel最為成熟，Acacia已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)在電信網(wǎng)絡(luò)中的商用，Intel的100G硅基光模塊進(jìn)入亞馬遜和臉書的集采名單。
四、主要風(fēng)險(xiǎn)
1、北美乃至全球數(shù)據(jù)中心投資放緩；
2、國(guó)內(nèi)光通信投資放緩，全球5G推進(jìn)進(jìn)度低于預(yù)期；
3、上游光芯片和下游數(shù)據(jù)中心、電信網(wǎng)絡(luò)的寡頭壟斷程度進(jìn)一步提高，對(duì)中游光模塊的議價(jià)能力進(jìn)一步增強(qiáng)；
4、全球光芯片擴(kuò)產(chǎn)低于預(yù)期，居高不下的光模塊價(jià)格壓制下游需求；
5、下游需求持續(xù)擴(kuò)張，光模塊廠商盲目擴(kuò)產(chǎn)，行業(yè)陷入價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)，毛利率快速下滑，研發(fā)投入難以為繼；
6、光通信技術(shù)快速迭代，光模塊廠商研發(fā)投入不足或進(jìn)展不及預(yù)期，無法跟上技術(shù)發(fā)展的步伐，或傳統(tǒng)化合物半導(dǎo)體技術(shù)被硅光技術(shù)全面超越，技術(shù)儲(chǔ)備不足的廠商被市場(chǎng)淘汰；
7、貿(mào)易摩擦導(dǎo)致國(guó)內(nèi)廠商無法獲得重要光器件供應(yīng)，產(chǎn)品無法銷往海外，公司運(yùn)營(yíng)受到嚴(yán)重沖擊。
五、相關(guān)企業(yè)
（一）中際旭創(chuàng)(300308)
2008年，蘇州旭創(chuàng)（InnoLight）成立，核心團(tuán)隊(duì)成員均擁有美國(guó)硅谷相關(guān)公司的研發(fā)工作經(jīng)驗(yàn)，2014年，Google Capital和Lightspeed Cloud等全球知名風(fēng)投參與了其C輪融資，在風(fēng)投資金的支持下，蘇州旭創(chuàng)迅速成長(zhǎng)為國(guó)內(nèi)光模塊的龍頭公司之一，2017年，上市公司中際裝備完成了對(duì)蘇州旭創(chuàng)的收購(gòu)。
作為公司股東，美國(guó)谷歌聯(lián)合光芯片廠商Oclaro與蘇州旭創(chuàng)共同開展光模塊研發(fā)。目前，公司擁有谷歌、亞馬遜、臉書等數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的全球頂級(jí)客戶，分享了北美數(shù)據(jù)中心爆發(fā)帶來的巨大紅利。截止2018年6月底，獲得國(guó)內(nèi)專利授權(quán)69項(xiàng)，其中發(fā)明專利44項(xiàng)，并在海外申請(qǐng)專利17項(xiàng)，海外授權(quán)2項(xiàng)。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(chǎn)品系列。
公司在國(guó)內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)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(fā)迭代能力上保持著較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力，2017年，推出業(yè)界首款400G OSFP光模塊。公司持續(xù)開拓電信網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)，針對(duì)電信市場(chǎng)的25G前傳光模塊實(shí)現(xiàn)批量供貨。目前，公司擁有華為、中興通訊等電信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的優(yōu)質(zhì)客戶。
（二）光迅科技(002281)
公司是目前中國(guó)唯一一家有能力對(duì)光電子器件進(jìn)行系統(tǒng)性、戰(zhàn)略性研究開發(fā)的高科技企業(yè)，2016年，10G光芯片技術(shù)相繼突破，實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，目前，25G光芯片正在研發(fā)，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(wěn)定的客戶，2017年，在全球光器件市場(chǎng)份額中排名第五，主要面向電信網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)（接入市場(chǎng)第一、傳輸市場(chǎng)第六、數(shù)據(jù)通信市場(chǎng)第七），其中，傳輸領(lǐng)域?qū)緲I(yè)績(jī)貢獻(xiàn)較大。
烽火科技集團(tuán)持股44.21%，是公司的第一大股東，實(shí)控人是國(guó)資委下屬的中國(guó)信息通信科技集團(tuán)（原武漢郵電科學(xué)研究院與電信科學(xué)技術(shù)研究院實(shí)施聯(lián)合重組而成）。
2018年8月，光迅科技聯(lián)合國(guó)家信息光電子創(chuàng)新中心等共同研制的我國(guó)首款商用100G硅光芯片已經(jīng)正式投產(chǎn)，未來，隨著光芯片能力的不斷夯實(shí)，作為3D Sensing和激光雷達(dá)兩大熱門領(lǐng)域的上游，公司有望深度參與。
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