原作者：Yole Développement（Yole）固態(tài)照明技術(shù)與市場分析師 Martin Vallo3kLesmc

過去50年中，每十年就會推動一次移動技術(shù)創(chuàng)新。移動帶寬需求伴隨各種應(yīng)用而增加，目前已從語音通話和短信發(fā)展到超高清（UHD）視頻和各種增強現(xiàn)實/虛擬現(xiàn)實（AR / VR）應(yīng)用。盡管COVID-19對電信基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)鏈產(chǎn)生了嚴重影響，但這推動了全球消費者和企業(yè)用戶對網(wǎng)絡(luò)和云服務(wù)產(chǎn)生新的需求。社交網(wǎng)絡(luò)、商務(wù)會議、超高清視頻流、電子商務(wù)和游戲?qū)⑼苿討?yīng)用的持續(xù)增長。3kLesmc

連接到互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的平均人數(shù)正在增加。隨著具有更高功能和智能的新數(shù)字設(shè)備的出現(xiàn)，Yole Développement（Yole）分析師發(fā)現(xiàn)數(shù)字設(shè)備的采用率正在逐年升高。不斷擴展M2M（機器對機器） 應(yīng)用，如智能電表、視頻監(jiān)控、醫(yī)療保健監(jiān)控、互聯(lián)驅(qū)動器和自動化物流，為設(shè)備和連接的增長做出了重大貢獻，并推動了數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的擴展。至2023年，M2M將占全球連接設(shè)備和連接的一半。繼M2M之后，智能手機將會成為第二快增長的領(lǐng)域，2018-2023的復(fù)合年增長率為7%。3kLesmc

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隨著連接設(shè)備的大規(guī)模擴展，幾十年來，網(wǎng)絡(luò)流量一直在以驚人的速度增長，并且跨越了網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的各個層面。Yole固態(tài)照明技術(shù)與市場分析師Martin Vallo認為，全球IP流量將在未來五年內(nèi)增加三倍。到2022年，僅互聯(lián)網(wǎng)視頻份額就將占到70%以上。3kLesmc

光纖通信是未來應(yīng)用趨勢

光纖網(wǎng)絡(luò)由一組光纖鏈路連接的光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成，能夠向最終客戶端提供傳輸和光通道的相關(guān)功能，將信號傳輸給最終客戶端。目前，市場已開發(fā)不同的光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來針對不同應(yīng)用，這意味著城域網(wǎng)和數(shù)據(jù)中心將擁有不同級別的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。3kLesmc

光模塊通過標(biāo)準(zhǔn)大體分為數(shù)據(jù)通信（Datacom）和電信（Telecom）兩類，根據(jù)傳輸距離的變化，再通過技術(shù)進一步分類。數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)中心中的云服務(wù)相關(guān)聯(lián)，通常不包括語音服務(wù)。電信是超過特定距離（通常超過100公里）的任何通信，包括語音服務(wù)、無線網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)通信。普遍來說，隨著成本的降低，遠距離通信技術(shù)會隨著時間的推移而遷移到城域通信領(lǐng)域。3kLesmc

如今，由于數(shù)據(jù)中心（DCI）互連成為趨勢，城域網(wǎng)絡(luò)是市場上最具吸引力的應(yīng)用。光纖通信技術(shù)的進步使更高速度成為可能，其中400G正在加速發(fā)展，800G開始部署。400G/800G以太網(wǎng)正在云數(shù)據(jù)中心布局，400G/800G ZR將在數(shù)據(jù)中心中發(fā)揮重要作用。Yole分析師還注意到，100G光學(xué)器件將大規(guī)模部署到云數(shù)據(jù)中心或企業(yè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的較低架構(gòu)級別。從云遷移到邊緣數(shù)據(jù)中心是最新趨勢之一，通過這種轉(zhuǎn)移來更接近最終用戶需求，將低延遲帶進更多新應(yīng)用程序之中。3kLesmc

多種技術(shù)的集成成為關(guān)鍵

數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)容量的指數(shù)級增長和光端口數(shù)量的不斷增長，對光模塊技術(shù)產(chǎn)生了巨大影響。光模塊未來的目標(biāo)是減小外形尺寸，從而降低功耗并增加密度，通過這種改進，服務(wù)提供商能夠充分降低每比特的價格。不同傳輸距離的數(shù)據(jù)速率趨勢不同，機架間的有源光纜（AOC）方面正在從40G轉(zhuǎn)向100G和400G；介于短距離和長距離的數(shù)據(jù)中心連接（>100 米），擁有越來越多的 200G 和 400G 可插拔收發(fā)器；長距離傳輸上，則首次將DWDM應(yīng)答器直接插入數(shù)據(jù)中心交換機以進行數(shù)據(jù)中心間鏈路，并革命性地部署了400G ZR。3kLesmc

在激光技術(shù)上，光模塊中使用了兩種類型的激光設(shè)備，分別為垂直腔表面發(fā)射激光器（VCSEL）和邊緣發(fā)射激光器（EEL）。VCSEL基于砷化鎵（GaAs）材料，主要見于用于短距離應(yīng)用（>30m）的有源光纜，需要注意的是有源光纜是價格最低的光互連和"即插即用"解決方案。對于當(dāng)今的機架內(nèi)互連（<30m），直接連接銅纜（DAC）仍然占主導(dǎo)地位，但正在轉(zhuǎn)向基于50G PAM4的有源光纜。直接連接銅纜主打零功耗、低成本和結(jié)構(gòu)簡單，這種技術(shù)可以不使用有源電子或光學(xué)器件。實際上，80%的數(shù)據(jù)中心通信鏈路小于100米，因此，該細分市場對成本非常敏感，并且難以滲透先進的光收發(fā)器技術(shù)。3kLesmc

中距離（500米至2公里）和長距離（10公里及以上）應(yīng)用中的光模塊中的邊緣發(fā)射激光器一般基于傳統(tǒng)的磷化銦（InP）和硅光子學(xué)材料。Yole分析師表示，高速模塊中，兩種不同類型的EEL技術(shù)時長被談及，分別是直接調(diào)制激光二極管（DML）和電吸收調(diào)制激光器（EML）。由于其設(shè)計形式，DML也可稱為分布式反饋（DFB）激光器，其采用單芯片和簡單的電路，非常適合需要小尺寸和低功耗的電路設(shè)計。EML設(shè)計在單個芯片中集成了激光二極管和電吸收調(diào)制器（EAM）。激光二極管產(chǎn)生連續(xù)波，其較低的色度色散可在更長的距離內(nèi)實現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。DML的技術(shù)限制將其使用限制在10km及以下，較低的成本使其在1G和40G數(shù)據(jù)速率下經(jīng)濟可行。EML激光器處理跨度非常大，非常適合400G和100G應(yīng)用。3kLesmc

雖然硅光子仍被認為是一種新興技術(shù)，但實際在很多應(yīng)用中取得了良好發(fā)展，這項技術(shù)能在在數(shù)據(jù)中心應(yīng)用中發(fā)揮關(guān)鍵作用（>80公里）。業(yè)界正在開發(fā)不同的方法，將InP激光器直接異構(gòu)集成到硅芯片上。其優(yōu)點是可擴展的集成，消除了光封裝的成本和復(fù)雜性。但硅光子激光器的挑戰(zhàn)仍然存在，這種激光器在高溫下會損失效率，是必須研究的課題。共封裝光學(xué)器件（CPO）是一種新方法，這種方法將光學(xué)器件和開關(guān)ASIC緊密地結(jié)合在一起來克服這種高溫效率損失。值得一提的是，CPO技術(shù)被認為是整個生態(tài)系統(tǒng)的新部署模型，也是可插拔光學(xué)器件的替代方案。3kLesmc

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在數(shù)通方面，北美云商資本開支維持高位，互聯(lián)網(wǎng)廠商相繼加大資本開支投入，同時 5G 高速傳輸帶來更多需求，數(shù)據(jù)中心進一步向大型化、集中化轉(zhuǎn)變，當(dāng)前大型數(shù)據(jù)中心帶動 200G/400G 高速光模塊需求快速釋放。另外，元宇宙也正在帶動流量與數(shù)據(jù)傳輸需求，根據(jù)東吳證券預(yù)計，元宇宙的發(fā)展將帶動云計算、大數(shù)據(jù)等需求進一步提升，將進一步推動光模塊市場向高速高端光模塊邁進。3kLesmc

中國能否在光模塊領(lǐng)域趕上美國

政治摩擦也正在影響著全球的光模塊行業(yè)，尤其是此前對華為和中興通訊的禁令。實際上，對于許多激光和光學(xué)公司來說，中國代表著最大的市場和增長機會。伴隨摩擦的升級，中國國內(nèi)正在尋求更加安全可控的技術(shù)維持供應(yīng)鏈的增長，在此之下美國光學(xué)公司的收入損失將遠超中國光學(xué)公司。另外，中國在全球產(chǎn)業(yè)鏈中發(fā)揮著巨大的作用，如果美國繼續(xù)征收新的關(guān)稅，會對光通信供應(yīng)鏈產(chǎn)生極大不利。3kLesmc

Yole表示，2020年，光模塊產(chǎn)生全球總收入約為96億美元，預(yù)計到2026年將至少翻一番，約210億美元，并且2020-2026年的復(fù)合年增長率將高達14%。未來5年內(nèi)，數(shù)據(jù)中心大量使用以太網(wǎng)收發(fā)器，將會推動市場增長到約121億美元。超大規(guī)模云服務(wù)提供商將不斷增長對數(shù)據(jù)通信市場的容量需求，靈活可調(diào)光模塊的需求成為新寵，以有效響應(yīng)不可預(yù)測的帶寬需求并管理電信費用。COVID-19正在影響全球的光學(xué)制造業(yè)，尤其是來自中國和其他亞洲國家、歐洲和北美的晶圓廠。因此，許多供應(yīng)在2020年被推遲。然而，中國數(shù)據(jù)中心運營商對光模塊的需求非常強勁，地方政府支持5G和云數(shù)據(jù)中心的部署。3kLesmc

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不過，LightCounting在最新的報告中指出，整體來看，我國的光模塊市場發(fā)展仍處于增長階段，但近期中國市場5G招標(biāo)放緩。目前全球TOP10光模塊企業(yè)，中國已占6家，相比之下10年前僅有1家入選。排名第10~15名的，還有多家中國光模塊企業(yè)。3kLesmc

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LightCounting預(yù)測，至2026年400G高速光模塊市場的年均復(fù)合增速達20.5%，另外2021年400G光模塊市場空間將超10億美元，同比增長140%。3kLesmc

據(jù)了解，國內(nèi)的光模塊廠商已在頭部位置，但高端光、電芯片等領(lǐng)域仍有一定的差距。購買光電芯片生產(chǎn)模塊是行業(yè)現(xiàn)狀，不過也有了一些實質(zhì)性的進展，25G DFB/EML光芯片和25G/50G電芯片進入量產(chǎn)實用階段。高端光模塊的生產(chǎn)制造方面國產(chǎn)也正在持續(xù)突破。3kLesmc

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數(shù)據(jù)顯示，2021年前三季度，移動互聯(lián)網(wǎng)流量大幅增長，前三季度移動互聯(lián)網(wǎng)累計流量達 1608億GB，同比增長35.8%。電信端基站下半年建設(shè)逐步加速，5G全產(chǎn)業(yè)鏈的快速推進，帶來光模塊更高的需求，前傳光模塊需求快速放量。3kLesmc

民生證券研究表示，光器件行業(yè)傳統(tǒng)下游是電信市場和數(shù)通市場，電信市場受固網(wǎng)接入以及 5G 需求拉動，數(shù)通市場主要的驅(qū)動力來自于數(shù)據(jù)流量高速增長以及下游光模塊產(chǎn)品快速的代際更迭所帶來的機遇，兩者共同構(gòu)筑了行業(yè)發(fā)展的基本盤。3kLesmc

當(dāng)前，光器件產(chǎn)品正開始向 2B 側(cè)非通信市場（例如醫(yī)療檢測等領(lǐng)域）滲透，并加速向 2C 側(cè)消費電子和激光雷達等領(lǐng)域延伸，較2B市場2C市場需求更大，產(chǎn)品更新迭代更快，我們預(yù)計光器件行業(yè)即將迎來發(fā)展拐點。未來隨著這些新興領(lǐng)域的需求加速放量，將充分打開光器件行業(yè)的成長空間。 3kLesmc

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國內(nèi)部分光器件廠商業(yè)務(wù)及細分領(lǐng)域,來源：民生證券研究院3kLesmc

民生證券分析表示，從光器件下游的光模塊領(lǐng)域來看，國內(nèi)光模塊廠市場份額提升顯著，光通信產(chǎn)業(yè)鏈整體向中國轉(zhuǎn)移的大趨勢日趨明顯。從光器件行業(yè)本身來看，國內(nèi)企業(yè)正加速崛起。在光通信產(chǎn)業(yè)鏈持續(xù)向國內(nèi)轉(zhuǎn)移的大背景下，國內(nèi)光通信企業(yè)發(fā)展勢頭迅猛，技術(shù)角度在部分高端領(lǐng)域持續(xù)取得突破，未來有望進一步替代國外廠商的份額，享受光通信領(lǐng)域的國產(chǎn)化替代機遇。3kLesmc