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光模块是光通信设备最重要的组成部分，是光世界与电世界的互连通道。光模块也叫光纤收发器，主要用于信号的光电转换，在发射端将设备的电信号转换成光信号，在接收端将光信号还原成电信号。 光模块由发射端激光器、接收端探测器、数据编/解码的电子器件组成。光模块广泛应用于服务器、存储、网络等各有线网络连接领域。 光模块向大带宽小型化硅光集成方向演进。随着信息技术产业的快速发展，数据流量的快速增长，对光模块的性能指标要求越来越高，数据速率、传输距离、功耗、体积成为重要的考量指标。 光模块技术不断演进，不断出现新的应用类型，在400G以上高速率光模块的应用场景中，硅光集成的比例将越来越大，成为未来主流技术方向。 光模块市场仍处于行业初期，不同类型产品可满足多样化需求。按光模块封装可分为QSFP、QSFP28、CFP、CFP2、CFP4、CXP、SFP、CSFP、SFP+、GBIC、XFP、XENPAK、X2、SFF等多个类型。SFP、QSFP具有高性能低功耗优势，成为目前大规模使用的产品，对100G/400G高数据速率光模块的需求不断增长，将带动QSFP、QSFP-DD、OSFP光模块市场的增长。 按速率市场分层，低速率光模块需求量最大，可用于宽带用户、服务器、企业网络接入；越高速率光模块需求量越小，主要用于运营商、数据中心的长距离通信。 按光纤接入类型分为单模光模块和多模光模块。多模光模块的传输距离较短，通常在500米至2000米，单模光模块的传输距离较远，通常在10千米至160 千米。 在整个光通信产业链中，光器件和光模块公司处于行业中游。产业链上游主要包括半导体材料、光电芯片（设计、制造、封装）供应商；产业链下游，光模块需配合电信设备、网络设备等使用，属于非终端产品，主要面向电信市场和数通市场两大类客户。 根据LightCounting的预测，2020-2024年全球光模块市场从80亿美元增长到近160亿美元，复合年增长率高达18%。5G网络建设加速和传统垂直行业数字化转型推动了云计算需求不断增长，运营商市场和数据中心市场成为未来五年光模块市场增长的主要推动力。 高速率光模块出货量占比不断上升。随着数据流量需求的不断增长，终端用户、云端服务器、网络互连带宽同步增长，宽带用户接入从1G升级到10G，基站接入从1G升级到25G，服务器接入从1G-10G升级到10G-100G，网络从10G-40G升级到100G-400G。 2021年，100G光模块将成为出货量最大的类型，400G光模块规模量产，25G光模块成为最普及的设备接入类型。 400G成为电信网络高速光模块市场的主流类型。电信网络市场对大带宽需求爆发较早，2018年开始400G应用已经进入电信骨干网，随着5G建设，城域网将启用400G光模块传输。 根据OVUM的预计，2018-2021年电信网络高速光模块市场从40亿美元增长到55亿美元，到2024年400G光模块市场规模占比将超过50%。 100G和400G是数据中心高速光模块市场的主流类型。光模块在数据中心内部互连和数据中心间DCI连接起着至关重要的作用，随着5G和AI等出现，对更高带宽的需求日益增长。 根据LightCounting的预估，2019年数据中心光模块销量超过5000万个。根据OVUM的预计，2018-2024年数据中心高速光模块市场从25亿美元增长到60亿美元，复合年增长率16%。40G光模块在2020年退出新增需求，100G成为高速光模块需求量最大的类型，400G在2020年开始批量部署并成为未来增速最快的类型。 我国企业逐步扩大光模块市场份额。以亚马逊、微软、谷歌、脸书为代表的四大互联网巨头拥有全球最大规模的数据中心，四大巨头对高速数据通信的需求推动全球光模块市场不断增长。 我国企业在光模块市场份额不断提升，但仍然以劳动密集型为主的中低速率产品为主，国内光模块市场的主要供应商包括苏州旭创、光迅科技、海信宽带、昂纳科技、华工科技、新易盛、剑桥科技等。 光模块是由光器件（包括光收发组件）、功能电路和光电接口组件等封装而成。光器件包含有源器件、无源器件等，其中有源器件的核心是光收发组件，激光器、光探测器等以光芯片的形式封装在光收发组件中，是光模块中技术含量最高的部分。 激光器是光模块中的核心器件，其作用是将电流信号转换成激光的光信号输出，在一定程度上决定了光模块的性能。激光器芯片可进一步分为面发射（VCSEL）和边发射（FP、DFB、DBR、EML）。 探测器芯片负责将光信号转换成电流信号，可分为PIN型光电二极管和APD雪崩二极管，二者的区别是APD在PIN的基础上在本征区外多了一个雪崩区，能够更加灵敏地探测光生电流，适用于经过长距离传输的弱信号的探测，但其成本更高。 功能电路主要包括电芯片和PCB板等，一方面为光芯片提供配套支撑，另一方面可实现复杂的数字信号处理，如调制、相干信号控制、串并/并串转换等。 根据OFWeek数据（2018年），目前光模块的成本构成中，光器件元件占比达73%；其次是控制芯片（电芯片）占18%，而印刷电路板和外壳各占5%和4%。在光器件元件中，TOSA和ROSA有较高的技术壁垒，是主要成本所在，分别占48%和32%。 结合上游各环节的市场竞争格局、产能等情况，上游供应的核心环节在于高端激光器和高端电芯片（DSP等）。 激光器：根据Yole预计，用于光通信的VCSEL和EEL边发射激光器全球市场规模将分别从2018年的0.92亿美元和13.85亿美元增长到2024年的1.2亿和30亿美元，CAGR分别为4.5%和13.7%。 电芯片：虽然目前控制芯片在光模块成本构成中占比不算高，但随着光模块传输信号速率的提升，我们预计电芯片（主要是DSP芯片）的成本占比将逐步上升。光模块电芯片市场目前正达到拐点，LightCounting预计在2020-2024年将以20%的CAGR增长，而到2024年，用于以太网和AOC的PAM4 DSP芯片将占整个光模块电芯片市场份额的一半1。 用于光模块的DSP芯片是门槛较高的电芯片，有能力进行生产的厂商在全球范围内只有博通、Inphi、Maxlinear等寥寥几家，市场份额较为集中。 数通光模块主要用于服务器和交换机，以及各交换机之间的连接等。数据中心内部光模块需求的增长主要受到2个因素驱动：1）流量增长带动数据中心建设，推升服务器、交换机、光模块等设备需求量增长；2）数据中心整体架构的转变，由传统的三层网络架构转化为脊叶式架构，数据流量从南北向到东西向转变。 电信光模块主要用于接入网中基站建设的前传、中传，以及城域网和核心网内数据传输等，所需的光模块数量和基站数量关系密切。 5G网络目前对光模块的需求主要集中于25G和100G的光模块。前传对光模块速率要求不高，目前主要使用25GSFP28光模块，在AAU与DU的光纤连接场景中有灰光光纤直连或彩光波分复用（CWDM、DWDM、LWDM、MWDM）等多种方案可供选择。 中回传对光模块速率要求较高，80km以上超长距离传输主要采用高速率相干光模块方案。中回传光模块产品高端，技术壁垒相对更高，因此竞争格局更优，利润率水平一般高于前回传产品。 数通市场和电信市场的需求均存在周期性与成长性的叠加，但数通市场的成长性更明显，而电信市场周期性更显著。数通市场的成长性来源于互联网巨头为支撑业务发展的数据中心建设需求；周期性来自于互联网客户的库存周期。 电信市场需求增长更多受到通信技术迭代带来的网络新建需求，而通信技术迭代及每一代的基础设施建设，本身就存在较长的周期。 数通光模块需求增长更快，拉动整体光模块市场规模提升。LightCounting预计未来几年云计算厂商的基础设施支出将稳步爬升，但同时电信运营商/企业传统IT支出却表现平稳/逐年下滑，其预测数据显示云计算部门的支出将在2023-24年超越另外两个部门。 下游客户支出规模的变化趋势差异，导致上游光模块市场中，云计算部门的占比从2016年的37%提升至2024年的66%。类似的，Yole预计2019-25年间，数通和电信光模块市场的CAGR分别为20%和7%。 值得注意的是，LightCounting估测2019-21年，全球云计算市场需求有超过60%来自于Top5的厂商（亚马逊、谷歌、Facebook、微软、阿里巴巴）。 综上，中长期看，云计算客户的需求将是光模块市场的主要增长点，因此在头部云计算客户侧占据更高份额的厂商有望随下游优质客户共同成长。 两个下游应用场景对光模块产品的性能要求存在区别，电信市场对可靠性要求更高，数通市场更注重性价比。电信级光模块一般要求光模块的寿命更长，为15-20年，工作的温度区间更广，为-40°C至85°C，可靠性的要求也更高，光收发组件适合采用气密封装；与之相比，数据中心光模块的寿命约为5-7年，温度区间为0°C-70°C，可靠性要求相对更低，TOSA/ROSA适合采用非气密封装。 头部数通市场客户会推动产品迭代升级。电信市场一般是标准先行，由国际标准化组织IEEE、ITU和OIF等制定出产品代际的标准后，运营商向设备商采购整体解决方案或直接集中采购光模块。数通市场则是需求先行，头部云计算客户的业务需求强劲，往往会率先对更高速率的光模块提出需求。 竞技宝官网app |
