5G建設，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)，包括設計、制造（光芯片等光器件）和封測（光模塊），歡迎大家點擊回看。
一、行業(yè)概況
光模塊是光通信系統(tǒng)中實現(xiàn)光信號和電信號之間高速轉(zhuǎn)換的一種光器件，是由光接收、光發(fā)送、激光器、檢測器等功能模塊組成，實現(xiàn)以光波為信息載體進行數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)墓δ堋?
（一）光模塊產(chǎn)業(yè)鏈
上游：半導體激光器（光芯片）等光器件
中游：光模塊
下游：通信設備制造商和數(shù)據(jù)中心
光模塊的基本結構有激光器（TOSA）和驅(qū)動電路、檢測器（ROSA）和接收電路、復用器（MUX），解復用器（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體激光器，也被稱為光芯片，具有較高的技術壁壘，是其主要成本所在，在部分高端光模塊中，成本占比甚至達到70%左右。100G光模塊中使用的25G光芯片是國內(nèi)廠商的短板所在。
光模塊是光通信的核心器件，需求和技術推動產(chǎn)品不斷迭代升級。
（三）行業(yè)規(guī)模與增速
2015年以來，隨著全球數(shù)據(jù)中心光模塊的升級換代，全球光器件保持著年化20%左右的復合增長率，2017年，全球光器件市場規(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，該市場屬于壟斷競爭市場。
電信網(wǎng)絡目前采用中低端光模塊，從全球來看，下游前五大光通信設備商占據(jù)了68%左右的市場份額，相對于光模塊廠商有著較強的議價能力，加上低速光模塊技術成熟，屬于完全競爭市場。
上游半導體激光器（光芯片）等光器件屬于寡頭壟斷市場。
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方面：數(shù)據(jù)中心與電信網(wǎng)絡。
1、數(shù)據(jù)中心（IDC）
隨著云技術的不斷發(fā)展和全球互聯(lián)網(wǎng)巨頭的快速成長，數(shù)據(jù)中心進入高速發(fā)展期，對高端光模塊的需求旺盛。根據(jù)預測，全球超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心將從2016年的338個增長到2021年的628個，服務器數(shù)量占比將提升至53%。
2009年至2018年，中國IDC行業(yè)市場規(guī)模保持著高達35%以上的年化復合增長率，2018年，中國IDC行業(yè)的市場規(guī)模超過1300億元。
2016年，北美IDC行業(yè)的增速在各大云服務供應商資本開支擴張的推動下實現(xiàn)爆發(fā)，100G光模塊供不應求；2017年，全球100G光模塊出貨量達到近300萬只，北美數(shù)據(jù)中心現(xiàn)存需求就達千萬只量級。
在傳統(tǒng)的電信數(shù)據(jù)流量規(guī)模下，電信運營商的數(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)和移動互聯(lián)網(wǎng)的普及，云服務對數(shù)據(jù)中心的要求越來越高，銅纜網(wǎng)絡傳輸速度已經(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)中心架構的調(diào)整將帶來對光通信更多的需求。
數(shù)據(jù)中心運營成本中相當一部分來自于對電力的消耗。光纖相比銅纜，連接密度更高，所占空間更小，每個端口可以減少約80%的電力消耗，同時降低制冷需求和相應的二氧化碳排放，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)中心投資達到1844億美元，其中北美地區(qū)占比第一，達到29%，2020年，預計投資將增長至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，預計2020年左右，逐漸開始部署400G；國內(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，預計2019年完成部署。
2、電信網(wǎng)絡
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)絡擴容和未來的5G建設都將新增大量需求。
在5G建設中，基站需要大量的25G或100G的中高速光模塊（彩光），根據(jù)估計，每個基站需要大約12個25G或100G光模塊，理論上說，未來全國范圍的5G基站建設累計需要的中高速光模塊將達到億只量級，累計市場規(guī)模將超過百億美元。
即使5G部署速度不及預期，隨著網(wǎng)絡流量進一步增長，光纖接入（FTTX）持續(xù)建設和固網(wǎng)帶寬向千兆推進，現(xiàn)有4G電信網(wǎng)絡的速率提升、優(yōu)化改造和升級擴容也有望推高行業(yè)景氣度，然而，隨著近幾年中國電信運營商資本開支持續(xù)下滑，需要警惕需求疲軟帶來的負面影響。
相比電信網(wǎng)絡，短期來看，數(shù)據(jù)中心仍然是需求增量的主要來源。
（二）技術升級
在技術和成本等因素的驅(qū)動下，光模塊正在持續(xù)朝著高速率、大容量、小型化、集成化、遠距離、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的升級換代，進而成為當下光模塊需求的主要增長點。
目前，中低速光模塊由于技術門檻較低，市場競爭激烈，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。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%。
在全球電信運營商的推動下，100G商用進程成為引領產(chǎn)業(yè)升級的核心驅(qū)動力，產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)正在共同推進100G商用，未來電信網(wǎng)絡的高速光模塊將成為市場成長的核心。
在數(shù)據(jù)中心日益大型化的背景下，傳統(tǒng)的三層網(wǎng)絡架構已經(jīng)不再適應超大規(guī)模數(shù)據(jù)流量的需求，扁平化的兩層葉脊（Leaf Spine）拓撲網(wǎng)絡架構越來越成為數(shù)據(jù)中心架構的主流。直觀來說，服務器、交換機等設備之間的通路將會大幅增加，進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）等化合物半導體材料制成，多是分立器件，成本昂貴，近期，隨著硅光技術逐步成熟，利用硅基材料和成熟的大規(guī)模集成電路制造技術制造的光模塊陸續(xù)在各個領域中實現(xiàn)了批量應用。硅光技術理論上具有成本優(yōu)勢，也是未來實現(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)勢并未體現(xiàn)，傳統(tǒng)技術也在持續(xù)優(yōu)化，形成硅光與傳統(tǒng)分立器件光模塊同場競技的格局。盡管硅基光模塊在100G時代對傳統(tǒng)光模塊沖擊有限，然而隨著硅光集成技術的進一步成熟和完善，硅基光模塊或?qū)⒃?00G時代逐漸發(fā)力。
硅光技術的核心專利大部分被美國公司掌握，美國lntel以接近250件的專利數(shù)位居第一，優(yōu)勢明顯，華為以114件位居第七，硅光技術專利美國占69.23%，處于壟斷地位，中國占10%左右。
三、競爭結構
我國光通信產(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、中興為代表的國內(nèi)廠商在下游光設備中的全球市場份額已達50%左右，多年保持第一，然而國內(nèi)廠商在上游的光模塊、光芯片等光器件中的全球市場份額僅為10%左右，與國際領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水平的重要指標。目前，光芯片由美日廠商主導，議價能力較強，國內(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，國內(nèi)高端光器件仍然主要依賴進口，其中約30%從美國進口，65%從日本進口。國內(nèi)中低速光模塊市場競爭激烈，毛利率難以提升。
以包括光芯片在內(nèi)的光器件為統(tǒng)計口徑，美國Finisar以接近15%的全球市場份額位居全球第一，在電信網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)中心兩大光模塊市場中均占據(jù)著榜首位置，其它廠商的市場份額全部低于10%，全球光模塊市場份額前十名長期以來由美日廠家控制，國內(nèi)光器件龍頭廠商光迅科技位居第五。
技術進步和需求增長推動光模塊不斷迭代升級，一般來說，數(shù)據(jù)中心市場平均兩到三年更新?lián)Q代，電信網(wǎng)絡市場五到六年。相關廠商對先進技術的角逐是常態(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。
國際光模塊龍頭廠商大多采用設計、制造（光芯片等光器件）、封測（光模塊）一體化模式，自主設計研發(fā)光芯片，生產(chǎn)光模塊，通過壟斷產(chǎn)業(yè)鏈上游，牢牢掌握對下游的議價能力，在光芯片價格因供需變化出現(xiàn)波動時將其傳導到下游，維持自身較高的毛利率，從而影響整個產(chǎn)業(yè)鏈。目前，在全球光芯片產(chǎn)能不足的背景下，具有光芯片擴產(chǎn)能力的公司將享受更大的利潤彈性。
國內(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，上游光芯片等光器件依賴進口。光模塊封裝屬于勞動力密集型產(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)。
鑒于中國大陸成熟的代工體系和相對優(yōu)勢的人力成本，光模塊的封測和制造正在漸次向中國大陸轉(zhuǎn)移，全球產(chǎn)業(yè)鏈分工協(xié)作日趨成熟。近幾年，美國Finisar、AAOI等國際廠商均在中國大陸建廠，國內(nèi)廠商也是紛紛擴產(chǎn)。
硅光技術方面，美國Acacia和Intel最為成熟，Acacia已經(jīng)初步實現(xiàn)在電信網(wǎng)絡中的商用，Intel的100G硅基光模塊進入亞馬遜和臉書的集采名單。
四、主要風險
1、北美乃至全球數(shù)據(jù)中心投資放緩；
2、國內(nèi)光通信投資放緩，全球5G推進進度低于預期；
3、上游光芯片和下游數(shù)據(jù)中心、電信網(wǎng)絡的寡頭壟斷程度進一步提高，對中游光模塊的議價能力進一步增強；
4、全球光芯片擴產(chǎn)低于預期，居高不下的光模塊價格壓制下游需求；
5、下游需求持續(xù)擴張，光模塊廠商盲目擴產(chǎn)，行業(yè)陷入價格競爭，毛利率快速下滑，研發(fā)投入難以為繼；
6、光通信技術快速迭代，光模塊廠商研發(fā)投入不足或進展不及預期，無法跟上技術發(fā)展的步伐，或傳統(tǒng)化合物半導體技術被硅光技術全面超越，技術儲備不足的廠商被市場淘汰；
7、貿(mào)易摩擦導致國內(nèi)廠商無法獲得重要光器件供應，產(chǎn)品無法銷往海外，公司運營受到嚴重沖擊。
五、相關企業(yè)
（一）中際旭創(chuàng)(300308)
2008年，蘇州旭創(chuàng)（InnoLight）成立，核心團隊成員均擁有美國硅谷相關公司的研發(fā)工作經(jīng)驗，2014年，Google Capital和Lightspeed Cloud等全球知名風投參與了其C輪融資，在風投資金的支持下，蘇州旭創(chuàng)迅速成長為國內(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蘇州旭創(chuàng)的收購。
作為公司股東，美國谷歌聯(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)中心領域的全球頂級客戶，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，獲得國內(nèi)專利授權69項，其中發(fā)明專利44項，并在海外申請專利17項，海外授權2項。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。
公司在國內(nèi)率先實現(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競爭力，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)絡市場，針對電信市場的25G前傳光模塊實現(xiàn)批量供貨。目前，公司擁有華為、中興通訊等電信網(wǎng)絡領域的優(yōu)質(zhì)客戶。
（二）光迅科技(002281)
公司是目前中國唯一一家有能力對光電子器件進行系統(tǒng)性、戰(zhàn)略性研究開發(fā)的高科技企業(yè)，2016年，10G光芯片技術相繼突破，實現(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，在全球光器件市場份額中排名第五，主要面向電信網(wǎng)絡市場（接入市場第一、傳輸市場第六、數(shù)據(jù)通信市場第七），其中，傳輸領域?qū)緲I(yè)績貢獻較大。
烽火科技集團持股44.21%，是公司的第一大股東，實控人是國資委下屬的中國信息通信科技集團（原武漢郵電科學研究院與電信科學技術研究院實施聯(lián)合重組而成）。
2018年8月，光迅科技聯(lián)合國家信息光電子創(chuàng)新中心等共同研制的我國首款商用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，作為3D Sensing和激光雷達兩大熱門領域的上游，公司有望深度參與。
