光通信市场规模及竞争格局

  随着数据流量指数级增长，凭借传输带宽高、抗干扰性强、长距离衰减少等优势，光纤逐步取代传统铜缆成为在封装成本及工艺方面全球领先，有望把握25G/100G向400G升级过程扩大市场占有率，同时上游的光芯片厂商也将在

  光通信，即以光为载体进行信息传输的通信方式，相较于传统铜缆通信，光通信在带宽、速率、抗干扰、抗腐蚀、体积重量等方面都体现出明显优势。随着光通信技术不断成熟，整体成本逐步降低，“光进铜退”成为近年来通信行业的主要趋势，光通信在电信市场和数据中心已得到普遍应用。

  简化来看，光通信系统由光通信设施和传输光纤两部分构成。光纤是光的传输通路，光模块一般配置于光通信设施中，是完成光电转换功能的核心，通常集收发光信号功能为一体。

  在发射端，光模块的TOSA（光发射次模块）包括CDR（Clock Data Recovery，时钟和数据恢复）、LD（Laser Driver，激光驱动）、激光器芯片、合路器等器件。发射端传输原理如下：1）首先，数字信号通过CDR完成时钟和数据恢复，以确保正确的数据采样；2)LD（激光驱动器）根据时钟恢复后的数据来驱动、激发Laser（激光器芯片）发出载有信号的激光；3）合路器将多路光聚合为一路，实现更快的传输速率，将信号输入至光纤。

  在接收端，光模块的ROSA（光接收次模块）包括分路器、光电探测器、TIA（Trans-Impedance Amplifier，跨阻放大器）、CDR等组件。接收端传输原理如下：1）首先，光纤中的光信号通过分路器将信号分成多路；2）光电探测器接收光信号转换为电信号；3）TIA放大器将电信号放大以便后续处理；4）CDR完成时钟和数据的恢复，并传导至光通讯设备。

  光通信在产业链上可大致分为四个环节：光芯片/电芯片等核心元件生产，光器件封装，光模块封装和光通信设备生产。

  核心元件生产：最重要的包含光芯片与电芯片，其中，光芯片是光模块内部实现光电转换的核心，电芯片是光模块内部电信号处理和调制的核心元件。

  光器件封装：将光芯片、电芯片等部件封装形成光器件，按照要不要实现光电信号转换，可分为有源器件和无源器件。光器件是光芯片和光模块的过渡产品。

  光模块封装：将各种光器件及其他部件封装形成光模块，是光通信中实现光电转换的核心，产品处于快速迭代升级阶段，国产厂商拥有成本及工艺优势。

  光通讯设备生产：将光模块等集成为光通讯设备，并直接向计算机显示终端出货，存在资本垄断优势，目前华为、中兴、烽火等国内主流厂商已经具备全球优势。

  电信市场和数据中心市场是光通信的主要下游市场，近年来随着4K/8K显示屏幕的出现，HDMI光纤线缆等应用也开始步入市场。

  光通信在电信市场主要使用在于传输承载网、固网接入网和无线G时代，为实现灵活调度、组网保护等功能，以及大带宽、低时延等方便的性能保障，通信网络架构从两级演进为三级 ，新增中传光模块需求，且前传和回传光模块速率需求升级，因此，5G建设对光模块的数量需求急剧增长，且光通信芯片由10G升级到25G。2019年至2023年，我国三大运营商5G宏基站建设规模达400万站，将带动电信光模块需求明显地增长，25G系列芯片需求随之激增。

  光通信在数据中心市场主要使用在于数据中心内服务器与交换机、交换机与交换机之间的互联。随着数据中心大型化趋势和内部架构扁平化发展，数据中心光模块平均3~4年完成一次产品迭代更新。2019年，亚马逊、谷歌等数据中心龙头已进军布局数通400G（需要25G/50G光芯片），随着数据中心需求持续增长，数据中心有望成为光通信行业最大终端需求。

  消费电子市场中，随只能家居智能汽车、AR/VR等应用持续不断的发展，传统铜线传输方式在带宽、时延和传输距离等方面的瓶颈日益显现，以光波为载体传输信号能确保数据高质量传输。HDMI光纤线缆等逐步开始步入市场。

  根据Yole最新研究预测，全球光模块市场规模将由2019年的77亿美元增长至2025年的177亿美元，年均复合增长率达到15%。其中电信市场规模将由37亿美元以7%的复合增长率增长至56亿美元，数通市场将由40亿美元以20%的复合增长率增长至121亿美元，数通光模块占比进一步提升。

  光芯片是光模块内实现光电转换的核心，全球市场规模约6~7亿美元，预计未来3-5年随着数据中心建设加速及5G建设进入热点期，市场规模复合增速将超过10%。

  目前10G光芯片基本实现国产化，25G及以上高速光芯片市场主要由国外厂商占据，国产化率极低。近年来，国产厂商如三安光电、长瑞光电、陕西源杰等开始步入市场，有望在近年内实现高速光芯片的国产化。

  电芯片可进行电信号的调节，以配合光芯片工作；也可进行复杂数字信号处理，如调制、相干信号控制、串并/并串转换等。目前电芯片多为集成芯片，也有少量的分立方案在售。

  随着数据量的不断增大和设备的存量更新，光模块需求急剧增长的同时，电芯片市场规模也随之增长，预计未来5年电芯片的市场增速将超过5%，光模块电芯片2020年全球市场规模约3-4亿美元。

  在光模块电芯片领域，10G及以下电芯片国内供应成熟，主要供应商包括厦门优迅、南通飞昂等。25G及以上电芯片多依赖进口，Macom、Semtech等美国企业技术成熟，国内厂商在高速TIA、CDR和DSP产品领域与国外存在1-2代技术差距；南通飞昂使用锗硅工艺已量产出货。

  目前光模块市场中，国内厂商市占率慢慢地提高，据Ovum多个方面数据显示，2019年，光收发模块方面，中际旭创、光迅科技、海信宽带分别名列全球第二、第四、第六位。

  整体来看，光模块生产的全部过程中，国内以中际旭创为代表的企业具备较强成本优势和封装工艺优势，占据全球60-80%市场占有率。国内光模块厂家对高速率光芯片国产化需求强烈。

  上游光芯片及电芯片技术突破是主要发展趋势。从产业链整体看，光通信上游光芯片和电芯片位于光通信产业链的核心位置，技术壁垒高、产品价值含量高。我国厂商虽然逐步提升了在光通信市场的整体市占率，但以光模块封装为主，在上游核心部件光/电芯片领域与国际水平差距较大，我国企业具备一定光/电芯片量产能力。

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