光通信產(chǎn)業(yè)鏈全景圖

光通信產(chǎn)業(yè)鏈全景圖當前全球數(shù)據(jù)流量正在持續(xù)爆發(fā)，單純以電子信息運算與傳輸能力的提升遇到瓶頸，光電信息技術(shù)迎來高速發(fā)展。在本輪人工智能技術(shù)創(chuàng)新的浪潮中，北美算力率先升級，我國光通信產(chǎn)業(yè)是為數(shù)不多可以直接參與到全球算力建設的板塊，頭部廠商拿下海量訂單具有高度確定性。過去十年中，全球光通信產(chǎn)業(yè)價值向中國轉(zhuǎn)移趨勢明顯，帶動國內(nèi)光通信市場高速發(fā)展。我國光器件和模塊供應商逐漸在全球市場上獲得份額，國內(nèi)供應商目前在全球以太網(wǎng)光模塊市場上占主導地位。另外，在FTTx和無線前傳等較小的細分市場，幾乎都是中國供應商。由于無法與中國供應商競爭，許多非中國供應商相繼退出光模塊市場。隨著高速數(shù)據(jù)中心等建設對光通信需求持續(xù)提升，我國廠商在全球的市場份額有望進一步擴大。Omida預計，2025年中國光通信市場規(guī)模有望達1750億元，對應2022-2025年CAGR為12%。光通信行業(yè)概覽

光通信是以光信號為載體，以光纖作為傳輸介質(zhì)，實現(xiàn)信息傳遞的系統(tǒng)。光通信網(wǎng)絡建設的本質(zhì)驅(qū)動是快速且持續(xù)增長的數(shù)據(jù)流量需求。隨著數(shù)據(jù)流量不斷增長，傳統(tǒng)承載網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸和帶寬壓力不斷增加，骨干網(wǎng)傳輸速率將從100G不斷向200G/400G/800G等更高速率升級。光通信網(wǎng)絡技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈為供給方，流量增長是需求方。

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光通信技術(shù)廣泛應用二十余年，已經(jīng)形成全球較為成熟的產(chǎn)業(yè)鏈體系。產(chǎn)業(yè)鏈最上游的是元器件供應商，包括PCB、光芯片、光有源器件、光無源器件等。中游為具備完整獨立功能的光電子器件，包括光收發(fā)模塊、光放大器、光傳輸子系統(tǒng)等，光電子器件組裝集成后形成通信設備環(huán)節(jié)，最終交付網(wǎng)絡運營方使用。光通信產(chǎn)業(yè)鏈圖譜：01

光芯片

光芯片位于整個光通信產(chǎn)業(yè)的最前端，也是技術(shù)壁壘最高的環(huán)節(jié)之一。光芯片是實現(xiàn)光電信號轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)元件，可以進一步組裝加工成光電子器件，再集成到光通信設備的收發(fā)模塊實現(xiàn)廣泛應用，其性能直接決定了光通信系統(tǒng)的傳輸效率。具體包括激光器芯片、探測器芯片和光放大器芯片。激光器芯片主要用于發(fā)射信號，將電信號轉(zhuǎn)化為光信號，探測器芯片主要用于接收信號，將光信號轉(zhuǎn)化為電信號。分材料來看，其典型產(chǎn)品為InP系列（高速直接調(diào)制DFB和EML芯片、PIN與APD芯片、高速調(diào)制器芯片、多通道可調(diào)激光器芯片）；GaAs系列（高速VCSEL芯片、泵浦激光器芯片）；Si/SiO2系列（PLC、AWG、MEMS芯片）；SiP系列（相干光收發(fā)芯片、高速調(diào)制器、光開關(guān)等芯片；TIA、LDDriver、CDR芯片）；LiNbO3系列（高速調(diào)制器芯片）等。光芯片在光通信系統(tǒng)中應用位置：全球光芯片市場格局來看，海外光芯片廠商具備先發(fā)優(yōu)勢，中高端光芯片國產(chǎn)替代空間巨大。從國產(chǎn)化進展來看，我國光芯片企業(yè)已基本掌握2.5G和10G光芯片的核心技術(shù)，而光探測芯片、25G以上高速率光芯片處于國產(chǎn)化加速突破階段，國產(chǎn)替代空間廣闊。光芯片環(huán)節(jié)國內(nèi)代表廠商源杰科技、武漢敏芯、中科光芯、光隆科技、光安倫、仕佳光子、云嶺光電、中電13所、華為海思、博創(chuàng)科技等均較早布局。

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ICC預計，2023年中國高速率光芯片市場空間有望達到30.22億美元，2025年有望達到43.4億美元，同時中國在全球光通信芯片市場的占比有望持續(xù)提升。資料來源：BING02

光器件

光器件位于光通信產(chǎn)業(yè)鏈的中游。光器件行業(yè)的上游主要是GaAs器件、PCB和結(jié)構(gòu)件等零部件的制造商，其中上游PCB板制造商包括東山精密、深南電路等，GaAs器件則以三安光電和海特高新為主。在中端光模塊中，光器件成本占比達73%，電路芯片達18%。光模塊中光器件成本高昂，是決定光模塊價格的核心因素。光器件根據(jù)組件內(nèi)部是否發(fā)生光電能量轉(zhuǎn)換可分為光無源組件和光有源組件。光無源組件在系統(tǒng)中消耗一定能量，實現(xiàn)光信號的傳導、分流、阻擋、過濾等交通功能，主要包含光隔離器、光分路器、光開關(guān)、光連接器、光背板。光有源組件能夠在系統(tǒng)中實現(xiàn)光電信號的相互轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)信號傳輸?shù)墓δ堋?/p>

主要包括光發(fā)射組件、光接收組件、光調(diào)制器等，光發(fā)射組件（TOSA）及光接收組件（ROSA）都由光芯片封裝而來，再將光收發(fā)組件、電芯片、結(jié)構(gòu)件等進一步加工成光模塊。無源光器件市場和有源光器件的中低端領(lǐng)域處于完全競爭階段，高端有源光器件領(lǐng)域處于相對完全競爭狀態(tài)。

當前光通信器件行業(yè)全球化競爭格局已經(jīng)形成，國外通信系統(tǒng)設備廠商為了降低成本，近年來也把生產(chǎn)和研發(fā)基地向中國大陸轉(zhuǎn)移，這也帶動了中國大陸光通信器件市場的需求。國內(nèi)市場方面，光器件廠商多，競爭格局整體較為分散，受限于單個細分市場規(guī)模小，多數(shù)光器件廠商收入規(guī)模小。

主要因為光器件定制化程度高，生產(chǎn)需要較多人工，較難形成規(guī)模效應，大部分廠商聚焦于個別品類，廠商營收超過10億元企業(yè)較少。此外，不同光器件的生產(chǎn)制造需要不同的設備，技術(shù)研發(fā)也需重新布局，故多數(shù)公司都重點聚焦于幾個細分領(lǐng)域。工藝壁壘高的特性決定了企業(yè)要想短期內(nèi)做大，收購兼并是比較快捷的辦法。近年來光器件領(lǐng)域收購事件頻發(fā)。例如，光庫科技收購Lumentum鈮酸鋰高速調(diào)制器產(chǎn)品線；Cisco收購Acacia；Marvell并購Inphi；諾基亞收購硅光初創(chuàng)公司Elenion；中際旭創(chuàng)收購儲翰科技；天孚通信收購北極光電。該環(huán)節(jié)國內(nèi)代表廠商還包括天孚通信、光迅科技、仕佳光子、博創(chuàng)科技、太辰光、劍橋科技、華工科技等。03

光模塊

光模塊在整個光通信產(chǎn)業(yè)鏈中利潤率較高。其承擔信號轉(zhuǎn)換任務，可實現(xiàn)光信號的產(chǎn)生、信號調(diào)制、探測、光路轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換等功能。一個光模塊，通常由光發(fā)射器件（TOSA）、光接收器件（ROSA）、激光器芯片（LDChip）、光探測器芯片（PDChip）、電路板（PCBA）、光纖接口、電接口等部分組成。光模塊具備豐富的應用場景，分為電信市場與數(shù)據(jù)通信市場，包括電信通訊、數(shù)據(jù)寬帶、FTTx、數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域。近年來數(shù)據(jù)通信市場逐步成為帶動光模塊市場增長的主要細分領(lǐng)域。從數(shù)據(jù)中心上游IT設備成本占比看，在硬件采購成本中，服務器占比為69%；網(wǎng)絡設備、安全設備、存儲設備分別占數(shù)據(jù)中心IT設備采購成本的11%、9%、6%；光模塊及其他占比5%。光通信行業(yè)知名市場調(diào)研機構(gòu)LightCounting發(fā)布的2022市場報告中，更新了全球光模塊供應商TOP10排名情況。LightCounting指出，從2018年開始，大部分日本和美國的供應商退出了這一市場，而以Innolight旭創(chuàng)科技（中際旭創(chuàng)全資子公司）為首的中國供應商的排名逐漸提高。2021年，旭創(chuàng)科技與II-VI（收購了光模塊龍頭Finisar）并列第1名（2020年排名第2），華為（海思）排名第3（2020年排名第3），Hisense海信寬帶排名第5（2020年排名第4），Eoptolink新易盛排名第7（2020年排名第9），Accelink光迅科技排名第8（2020年排名第8）。LightCounting指出，總部設在中國的光模塊供應商正開始將他們的部分制造轉(zhuǎn)移到本土或是亞洲其他國家，以發(fā)展本土的光器件和電子器件供應鏈。當前國產(chǎn)光模塊廠商在產(chǎn)能布局、工程師紅利等方面具有明顯優(yōu)勢，未來全球市場份額的持續(xù)有望提高。根據(jù)Yole數(shù)據(jù)，我國光模塊廠商全球市占率超過40%。

憑借著400G時代的先發(fā)優(yōu)勢，國內(nèi)領(lǐng)先的廠商有望在800G光模塊時代繼續(xù)取得領(lǐng)先的優(yōu)勢。

當前800G光模塊已有多家廠商推出，包括中際旭創(chuàng)、新易盛、光迅科技、華工科技、索爾思、劍橋科技和亨通光電等廠商。其中以中際旭創(chuàng)（電信為主）、光迅科技（數(shù)通為主）及新易盛（電信+數(shù)通市場）份額居前列。資料來源：Yole根據(jù)Lightcounting數(shù)據(jù)，預計2022年后，100G光模塊雖然仍是需求的主流型號，但隨著海外云廠商資本開支的不斷提升，200G/400G/800G硅光模塊預計將持續(xù)進行行業(yè)迭代，高速率光模塊出貨量或?qū)⒋蠓嵘?。同時，LightCounting的測算，全球前五的云廠商，阿里巴巴、亞馬遜、Facebook、谷歌和微軟2026年在以太網(wǎng)光模塊上的支出將超過30億美元。04

CPO

CPO（共封裝光學）技術(shù)作為業(yè)界公認的未來高速率產(chǎn)品形態(tài)，其成熟與商業(yè)化有望引發(fā)光模塊競爭格局變革。CPO可以取代傳統(tǒng)的前面板可插入式光模塊，將硅光子模塊和超大規(guī)模CMOS芯片以更緊密的形式封裝在一起，從而在成本、功耗和尺寸上都進一步提升數(shù)據(jù)中心應用中的光互連技術(shù)。簡單來說，共封裝光學CPO就是將光模塊不斷向交換芯片靠近，縮短芯片和模塊之間的走線距離，并逐步替代可插拔光模塊，最終將光引擎和電交換芯片封裝成一個芯片。人工智能對網(wǎng)絡速率的需求是目前的10倍以上，在這一背景下，CPO有望將現(xiàn)有可插拔光模塊架構(gòu)的功耗降低50%，在人工智能和高性能計算場景下的競爭優(yōu)勢更加明顯。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(guān)技術(shù)及產(chǎn)品，并推進CPO標準化工作。國內(nèi)廠商也在積極布局CPO領(lǐng)域，其中亨通光電聯(lián)合英國Rockley推出了3.2T的CPO交換機樣機；中際旭創(chuàng)、新易盛、天孚通信、劍橋科技等廠商也都在布局該領(lǐng)域。設備商和終端用戶方面也有包括華為、騰訊和阿里巴巴等大廠入局。

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Intel1.6T硅光引擎與12.8T的可編程以太網(wǎng)交換機集成CPO交換機實物：LightCounting預計，CPO將在2024-2026年開始取代云數(shù)據(jù)中心中的可插拔光模塊。根據(jù)LightCounting預測，按照端口數(shù)量統(tǒng)計，CPO的發(fā)貨量將從2023年的5萬件增加到2027年的450萬件，以800G和1.6TCPO為主。05

光纖光纜

光纖光纜位于光通信產(chǎn)業(yè)鏈下游。光纖光纜產(chǎn)業(yè)鏈上游光棒生產(chǎn)廠家對原材料進行芯棒制作和外包制作成光棒，下游光纖光纜制造商通過拉絲等工藝將光棒制作成為光纖，再根據(jù)需求生產(chǎn)出一芯或多芯光纜。光纖預制棒由于生產(chǎn)技術(shù)壁壘較高，占據(jù)了產(chǎn)業(yè)鏈70%的利潤，而光棒拉纖及光纖成纜環(huán)節(jié)由于技術(shù)、資金壁壘相對較低，市場競爭充分，分別占據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈利潤的20%和10%。

據(jù)CRU報告，全球僅有20家左右廠商掌握光纖預制棒制備工藝，國內(nèi)光棒產(chǎn)能主要集中在長飛光纖、中天科技、亨通光電、烽火通信、富通信息、永鼎股份、通鼎互聯(lián)等幾家龍頭廠商。光纖光纜產(chǎn)業(yè)鏈圖示：06

通信設備和電信商

光通信產(chǎn)業(yè)鏈下游參與者主要為通信設備制造商和電信商。通信設備主要包括傳輸設備和數(shù)通設備。全球光網(wǎng)絡設備領(lǐng)域目前處于寡頭市場競爭格局。IHS數(shù)據(jù)顯示，前5大光網(wǎng)絡設備商市場份額合計達到68.5%，國內(nèi)廠商以華為、中興通訊和烽火通信為代表。全球電信光通信設備市場競爭格局：資料來源：IHS電信商主要包括中國移動、中國聯(lián)通和中國電信等電信運營商，涵蓋了云計算數(shù)據(jù)中心、寬帶接入及長距離傳輸?shù)刃袠I(yè)。隨著數(shù)量流量的增長，電子器件存在的帶寬限制、容量不足、高功耗等缺點凸顯，在通信網(wǎng)中出現(xiàn)了“電子瓶頸”的現(xiàn)象。為了解決這一瓶頸，運營商骨干網(wǎng)線路最先采用光通信，并逐步延伸到城域網(wǎng)、接入網(wǎng)和基站。在線路完成光纖化之后，進一步提出了全光網(wǎng)概念，數(shù)據(jù)只是在進出網(wǎng)絡時才進行電光和光電轉(zhuǎn)換，而在網(wǎng)絡中所有傳輸和交換的過程始終以光的形式存在，網(wǎng)絡中的設備由電路交換升級到高可靠、大容量和高靈活度的光交叉連接數(shù)據(jù)交換。

值得注意的是，光網(wǎng)絡的也有缺點，首先是較高的安裝成本，光纖網(wǎng)絡的安裝