2022年光器件行业深度研究.docx

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1、2022年光器件行业深度研究1、应用升级与技术迭代并驱，光通信产业是通信基石1.1、光通信：以光波作为传输媒介的通信方式光通信是一种以光波作为传输媒介的通信方式。光波和无线电波同属电磁波，光波的频率比 无线电波的频率高，波长比无线电波的波长短，因此光通信具有通信容量大、传输 距离 远、 信号串扰小、抗电磁干扰等优点，是目前世界最主流的信息传输方式，信息时代的基 石。按 传输介质的不同，光通信可分为大气激光通信和光纤通信。大气激光通信是利用大气 作为传 输介质的激光通信；光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤作为传输介质的一种通信方 式。 光通信技术可利用的频谱范围包括红外、可见光和部分紫外波段，

2、与射频通信的频谱需要分 配不同，光通信使用的频段属于空白频谱，无需授权即可使用。光通信系统由光发射机、通信通道和光接收机三部分组成。从物理流的角度看，光通信系统 分为光发射机、光纤通道、光接收机，其中光发射机的作用是将电信号转换成光信号 ，并将 得到的光信号发射到光纤中进行传输；光接收机的作用是将光纤输出端接收到的光信 号转换 成原始的电信号。从信息流的角度看，按照不同的作用可分为光信号产生、光信号调 制、光 信号传输、光信号处理、光信号探测五大类，如光收发模块实现光电转换，对应光信号 产生、 调制与探测作用，是光通信系统物理层的基础构成单元，光分路器和光放大器对应光 信号处 理。光通信产业链

3、由光芯片、光器件、光模块、光设备构成。光芯片根据材料的不同可分为 InP、 GaAs、Si/SiO2、SiP、LiNbO3、MEMS 等芯片，根据功能不同可分为激光器芯片、探测器 芯片、调制器芯片；光器件根据是否需要电源划分为有源器件和无源器件，有源器件 主要用 于光电信号转换，包括激光器、调制器、探测器和集成器件等。无源器件用于满足光 传输环 节的其他功能，包括光连接器、光隔离器、光分路器、光滤波器、光开关等；光模块分为光 收发模块、光放大器模块、动态可调模块、性能监控模块等。其中有源光收发模块的 产值在 光通信器件中占据最大份额达 65%。 从全球市场竞争力上看，光设备领域，中国企业已成长

4、为产业引领者，如华为、中兴、烽火； 光器件领域，中国厂商主要集中在中低端产品，依靠封装优势在中低端市场已形成较 强影响 力，在高端有源器件、光模块方面提升空间大；光电芯片领域，高端光芯片与配套集 成电路 芯片依旧是行业瓶颈，依赖海外国家，国产化率不超过 10%，中国光电子企业正处于 追赶阶 段。光通信的换代升级伴随着传输容量的不断提升，每十年翻 1000 倍。光通信的发展史最早可 追溯到“烽火台”，这是一种目视光通信；1880 年，亚历山大格拉汉姆贝尔发明 了一种 利用光波作为载波传输话音信息的“光电话”，证明了利用光波作载波传递信息的可 能性，是 现代光通信的雏型，由于没有可靠、高强度的光源

5、，且没有稳定、低损耗的传输介质 ，光通 信一直未能发展至实用阶段。1.2、下游：电信与数通市场共同驱动新一轮增长周期光通信下游应用领域主要分为电信市场、数通市场、新兴市场。光通信下游主要市场分为电 信市场、数通市场、新兴市场。电信市场是光通信最先发力的市场，主要包括 5G 通 信、光 纤接入等，通信网络建设推动光通信市场需求；数通市场是光通信增速最快的市场， 主要包 括云计算、大数据等，数据流量与数据交汇量的增长推动市场需求；新兴市场包括消费 电子、 自动驾驶、工业自动化等市场，是未来发展潜力最大的市场。 以光模块为例，据 FROST&SULLIVAN 统计，全球光模块市场规模从 2015 年

6、的 75. 1 亿美 元增长到 2020 年的 105.4 亿美元，年复合增长率约为 7.0%，预计至 2024 年有望达到 1 38.2 亿美元。其中数通市场的增速高于电信市场，数通市场光模块市场规模由 2015 年的 31. 5 亿 美元增长到了 2020 年的 54.2 亿美元，年复合增长率为 14.5%，占比由 2015 年的 41.9%提 高至 2020 年的 51.4%。由于下游 5G 网络和数据中心的建设需求将持续增加，电信 市场和 数通市场的光模块将继续增长，数通市场受益于数据中心建设，增速更快，电信市场 受制于 电信运营商本身的发展战略，对光模块的需求相对稳定。预计至 202

7、4 年全球光模块 在数通 市场、电信市场的应用比例分别为 61%、39%。全球移动数据流量指数型增长，数据传输与数据交汇量激增。随着云计算、大数据、物联网、 人工智能等信息技术的快速发展及加速应用，传统产业及大众生活形式的数字化转 变加 速。 移动支付、移动出行、远程控制、高清视频直播、移动餐饮外卖、虚拟现实等的普及 ，驱动 数据流量和数据交汇量迎来爆发式增长。 据爱立信统计，2021 年第三季度全球移动数据流量达 78EB，同比增长 42.0%，环 比增长 7.8%，与 2012 年第一季度相比，增长了 105 倍。全球移动数据流量呈指数型增长，主要原 因是移动通信技术的演进与下游应用需求的

8、兴起，智能手机出货量与移动用户数逐 年增 长， 移动应用创新产品快速迭代，带来移动数据流量快速增长。5G 网络加速建设与数据中心扩容，推动光通信市场进一步发展。自 5G 商用牌照发放后，三 大运营商积极开展 5G 网络建设，据工信部统计，截至 7 月末，5G 基站总数达 196.8 万个， 成为全球首个基于独立组网模式规模建设 5G 网络的国家，5G 基站占移动基站总数 的比例 为 18.8%，占比较上年末提高 4.5pct。据 GSMA 预测，至 2025 年全球将有 13 亿 5G 用户， 5G 网络覆盖率达到 40%，5G 移动终端的连接数量将达 14 亿。受新基建、数字化转 型及数 字

9、中国远景目标等国家政策促进及企业降本增效需求的驱动，中国数据中心业务收入 持续高 速增长，据信通院统计，2021 年中国数据中心行业市场收入达 1500 亿元左右，近 3 年年均 复合增长率达 30.7%。数据中心的持续扩容激发了光通信市场的快速发展潜力。电信运营商新一轮资本开支周期正开启，呈现增长态势。移动牌照发放驱动每一轮资本开支 周期，回顾运营商历年资本开支情况，呈现明显周期性，建设节奏与下游应用发展程 度相关 性高，同时由于技术迭代对网络质量要求提高，运营商整体资本开支呈现增长趋势。 据三大 运营商 2021 年财报披露，2021 年三大运营商合计资本开支为 3393 亿元，同比增 长

10、 2%， 其中中国移动、中国联通、中国电信资本开支分别为 1836 亿元、690 亿元、867 亿 元。据三 大运营商 2022 年半年报披露，2022 年上半年三大运营商合计资本开支为 1621 亿元，同比 增长 27%，其中中国移动、中国联通、中国电信上半年资本开支分别为 920 亿元、284 亿元、 417 亿元。5G 时代，中国首次与全球站在同一起跑线，步入领先梯队，运营商新一轮 资本开 支周期正开启，呈现增长态势。全球云计算巨头资本开支正逐步回暖。随着海外后的复工复产，云计算服务供应商的基 础设施建设逐步恢复。2022 年第一季度北美四大云计算巨头资本开支合计为 355.18 亿美

11、元， 同比增长 29.6%，资本开支显著增长。其中，Amazon 2022 年第一季度资本开支为 149.51 亿美元，同比增长 23.7%，环比增长 10.9%，连续 12 个季度同比增长；Google 2022 年第 一季度资本开支为 97.86 亿美元，同比增长 64.7%，环比增长 53.3%；Microsoft 2022 年第 一季度资本开支为 53.4 亿美元，同比增长 4.9%，环比下降 9.0%；Meta 2022 年第一季度资 本开支为 54.41 亿美元，同比增长 26.4%，环比增长 1.3%。随着云计算需求和数据 流量的 持续增长，全球云基础设施和光网络建设进入新一轮周

12、期。国内云厂商资本开支整体同比增长，云基建投资仍为长期趋势。国内方面，2022 年第一季度 三大云厂商资本开支合计为 181.3 亿元，同比增长 19%，保持增长态势，增速回落。其 中， 阿里巴巴 2022 年第一季度资本开支为 92.0 亿元，同比增长 52.3%； 腾讯 2022 年第一季 度资本开支为 70 亿元，同比下降 9.5%；百度 2022 年第一季度资本开支为 19.28 亿 元，同 比增长 34.1%。从 BMC 芯片角度看，服务器行业进入新一轮景气周期。信骅是全球服务器 BMC 芯片主要 供应商，占全球市场份额 70%以上，其经营数据可以作为服务器行业景气度的先验指 标。从

13、 信骅公布的月度营收数据看，从 2021 年 8 月至 2022 年 7 月营业收入已连续 12 个月 保持超 过 30%的同比增速，行业呈现高景气度。1.3、发展趋势：全光网与叶脊架构变革带来量价齐升电信市场：数据流量攀升推动光网络架构变革。电信网络系统主要包括宽带网建设、移动通 信网络、传输及接入系统等细分领域。随着 5G 产业链、骨干网建设的推进，光纤接 入、基 站天线、无线系统设备、网络优化等细分行业均呈现高景气态势。数据流量的不断攀 升使得 作为流量重要载体的光网络需要在整体网络架构上进行深刻变革，扩大网络容量，增 加网络 灵活性。 中国的网络系统是由骨干网城域网接入网三层架构组成。

14、其中，骨干网主要是将 城市之 间连接起来的网络系统，其作用范围在几十到几千公里之间，主流的光通信技术包括 DWDM、 ASON；城域网即所谓的宽带城域网，在城市范围内以 IP 和 ATM 电信技术为基础， 以光纤 作为传输媒介，集数据、语音、视频服务于一体的高带宽、多功能、多业务接入的多 媒体通 信网络，主流的光通信技术包括 SDH、MSTP；接入网指骨干网络到用户终端之间的 所有设 备，其长度一般为几百米到几公里，主流的光通信技术包括 EPON、GPON。5G 在业务特性、接入网、核心网等多个方面显著变化，承载网络架构革新。5G 引入增强型 移动宽带（eMBB）、超可靠低时延通信（uRLLC

15、）、大规模机器类通信（mMTC）等典 型业 务场景。在无线接入网方面，重塑网元功能、互联接口及组网结构；在核心网方面， 趋向采 用云化分布式部署架构，核心网信令网元将主要在省干和大区中心机房部署，数据面 网元根 据不同业务性能差异拟采用分层部署方案。网络速度需求的不断增长催生了全新高速网络技术，网络全光化稳步推进。全光网络是指信 号只是在进出网络时才进行电/光和光/电的变换，而在网络中传输和交换的过程中 始终 以光 的形式存在。 全光网发展至今，分为两大阶段。第一阶段为 2008-2017 年，这一阶段的主要任务为“光进 铜退”，其标志性的技术为 FTTx/FTTH，2017 年，中国电信完成

16、了 2011 年启动的“ 宽带中 国光网城市”既定目标，即 FTTH 和百兆入户的比例都超过了 90%，标志着全光网 1. 0 阶 段的实现；第二阶段从 2017 年至今，该阶段主要目标是在 2030 年形成一个架构稳定 ，全网 覆盖，低碳节能、行业领先的全光底座。主要任务是夯实云网融合，其中包括全光传 输，全 光接种和全光交换，新一代光传送网将以更高的资源利用效率和更经济的方式，推动 “随需 带宽”网络发展。数通市场：超大规模数据中心数量持续快速增长，预计三年内突破 1000 个。由于应用场景、 数据结构复杂化，数据处理及信息交互更加频繁，数通市场对数据中心的规模及功能 集成提 出了更高的要

17、求。传统的中小型、分散型数据中心难以满足数据中心厂商提高整体营运效 率、 降低能耗、节约成本的需求，全球数据中心向集中化、集成化方向发展。 据 Synergy Research Group 统计，截至 2021 年第三季度末，全球超大规模提供商 运营的 大型数据中心数量增加到 700 个，以关键 IT 负载来衡量，美国占这些数据中心容量的 49%， 中国排名第二，占总容量的 15%，预计运营数据中心安装基数将在三年内突破 1000 个，并 继续快速增长。数据中心网络架构扁平化，新型分布式叶脊式网络架构兴起。数据中心的基本架构是将机柜 中的服务器与底层交换机相连，底层交换机与上层交换机相连。早期

18、数据中心仿照接入-城域 -骨干结构的电信网络，采用接入-汇聚-核心的三层架构，通过配置较高的收敛比，利 用统计 复用（平均 1/10 的服务器同时工作，则可只配置 1/10 的总上行带宽，收敛比是 10: 1）节约 组网成本。由于网络并发概率不断提升、云计算和大数据等需求导致服务器间东西向 数据流 增加，网络架构扁平化需求强烈，新型分布式数据中心叶脊式网络架构兴起。超大规模数据中心与扁平化的网络架构，提升数据中心内部的数据流量。数据中心的超大规 模化及集成化增加了数据中心内部的数据流量，同时叶脊网络架构增加了数据中心内 部设备 需求，明显提升了连接端口数、内部设备的连接密度、接口速率及交换容量

19、。据 Cisco 预测， 2021 年数据中心内部数据流量占比 72%，数据中心之间的数据流量占比 14%，数据 中心与 用户之间的数据流量占比 15%，数据中心内部数据流量成为数据中心的主要数据量。截止到 2021 年底，全球数据中心 IP 流量将从 2016 年的每年 6.8ZB 上升到 20.6ZB，全球范 围内的 数据中心流量将以 25%的年复合增长率迅猛增长，云数据中心流量的年复合增长率则 会高达 27%。从 2016 到 2021 年，增长幅度达 3.3 倍。DCI 技术市场快速增长。数据中心互连（DCI）技术是指将两个或多个数据中心连接 在一起 共享资源。利用 DCI 技术，物理

20、上独立的数据中心可共享资源以平衡工作负载。由于企 业、 机构等对数据共享、数据备份的需求不断提升，DCI 技术快速发展，叠加影 响与政 府政策支持，云服务蓬勃发展，全球和中国市场对数据中心互连的需求将继续上升。据 DellOro Group 统计预测，2021 年全球数据中心互连技术市场规模达到 26.2 亿美元，预计 至 2026 年将达到 30.3 亿美元。2、光模块需求量价齐升，硅光布局与先进封装成竞争关键2.1、光模块：实现光电转换的核心部件光模块是光通信系统中完成光电转换的核心部件。光模块由光器件、功能电路和光接口等构 成，其中光器件是光模块的关键元件，包括光发射组件（含激光器）、光

21、接收组件（含 光探测 器），分别实现光模块在发射端将电信号转换成光信号，以及在接收端将光信号转换成 电信号 的功能。 光模块：通信设备间数据传输的载体，实现传输媒体的光电相互转化。在发射端，带有信息 的电信号从发射通道的电接口输入，经过信号的整形和放大，驱动光发射组件内部芯 片转换 为光信号，耦合进光纤后进行光信号传输；在接收端，采集来的光信号输入模块后由 光接收 组件内部光探测二极管转换为电流信号，通过跨阻放大器后将此电流信号转换成电 压信 号， 经限幅放大器放大后输出相应信息的电信号。光模块可按传输速率、复用技术、适用光纤类型、封装形式分类。光模块的型号命名方式通 常为：传输速度+波长+传

22、输距离+单模/多模+封装类型。按传输速率分类，可分为 10Gb/s、 25Gb/s、40Gb/s、100Gb/s、200Gb/s、400Gb/s 等，传输速率越高，技术难度越高；按复 用技术分类，可分为时分复用系统、波分复用系统；按照光纤类型，可分为单模光纤 、多模 光纤，单模光纤适用于远程通讯，多模光纤适用于短距离通讯；按照封装形式，可分为 SFP、 SFP+、SFP28、QSFP+、QSFP28 以及 QSFP-DD 等多种，为满足行业标准组织的 多源协 议，光模块的封装形式呈多样化，SFP 表示 10G 以下光模块的封装类型，SFP+、XF P 表示 是 10G 光模块的封装类型，SFP

23、28 表示是 25G/32G 光模块的封装类型，QSFP+表 示是 40G/56G 光模块，QSFP28 代表的是 100G 光模块的封装类型。中国颁布系列政策支持光模块产业发展。光模块是信息光电子技术领域核心的光电 子器 件， 广泛应用于数据中心与 5G 承载网的建设，是构建现代高速信息网络的核心技术。2018 年， 中国电子元件行业协会发布中国光电子器件产业技术发展路线图(2018-2022 年)，该发展 路线图量化了 2020 年以及 2022 年核心光模块产品的发展规划，确保 2022 年中低端 光电子 芯片国产化率超过 60%，高端光电子芯片的国产化率突破 20%;2022 年国内企

24、业占据 全球光 通信器件市场份额的 30%以上。中国颁布一系列政策支持光模块产业的发展，包括国 家加大 对光电子芯片共性关键技术的研发资金的支持、迅速提高核心器件国产化率和培育具 有国际 竞争力大企业等，同时政府相关部门大力支持 5G 网络的改建与数据中心的升级，增 加光模 块的市场需求。2.2、市场格局：全球市场相对分散，中国厂商快速崛起全球光模块市场相对分散。光模块行业的国外主要企业包括 Finisar（被 II-VI 收购）、Mol ex 和 AOI 等；国内主要企业包括中际旭创、光迅科技、海信宽带、新易盛和华工正源等。据 Yole 统计 2020 年全球光模块市场格局，美国企业占据约

25、45%的市场，中国企业占据约 40%的市 场，日本企业占据约 8%的市场，市场竞争激烈，整体市场集中度较低，CR5 为 63%。 近 10 年中国光模块厂商快速崛起。中国高度重视光通信发展，凭借着不断增强的工艺、技 术实力和人才队伍建设，中国光模块的知名度和竞争实力逐渐突出，与美国、日本龙 头企业 的发展差距在不断缩小。据 LightCounting 统计，自 2010 年至 2021 年，全球前十家 光模块 厂商中，中国企业从 1 家增长至 6 家，分别是旭创科技、华为、海信宽带、光迅科技 、华工 正源、新易盛，其中旭创科技（中际旭创）全球排名第一。光模块厂商核心竞争力：产品迭代速度、前瞻技

26、术布局、下游客户资源。光模块厂商的商业 模式是自产或外购相关芯片与光器件进行封装，生产成光模块产品进行销售。其下游 客户的 供应商管理一般是认证制，通过下游客户的测试认证后，方可具备参与招标的资格， 因此光 模块厂商有较强的客户粘性，客户资源是光模块厂商获取订单的前提。下游应用快速 发展推 动流量激增，网络架构变革速度快，对上游光模块厂商的产品迭代能力提出较高要求 ，同时 新技术的引入与成熟亦将带来产业格局变动，前瞻技术布局与积淀是光模块厂商长期竞争力。数通领域：叶脊架构下光模块需求显著增加，云计算发展打开高速光模块市场空间。叶脊网 络架构扩大了接入和汇聚层，大幅提升网络效率，尤其是高性能计算

27、集群或高频流量 通信设 备的互联网络。随着叶脊网络架构的普及，数据中心的光模块需求将从 25/100G 向 50/200/400G 提升，同时叶脊架构下单机柜需要配置的光模块数量也将显著增加，与 传统三 层架构相比，新型叶脊架构所需光模块数量是其 5 倍多。同时，随着大型以及超大型 云计算 数据中心建设，高速率交换机出货量占比快速提升，将为高速光模块带来更广的市 场空 间。从数量上看，5G 网络架构连接更紧密，所需光模块数量更多。为了应对 5G 网络海量设备连 接、复杂的应用场景，5G 承载网架构由 4G 的前传回传的两级网络架构演变为前传中传 回传三级网络架构，5G 将原 4G 无线接入网功

28、能模块重新拆分，网络架构的连接更紧 密， 连接端口更复杂，所需的光模块数量更多，5G 所需的前传光模块是 4G 时期的 3-4 倍。 从速率上看，5G 光模块速率明显提升，800G 光模块开始部署。由于 5G 网络相对 4G 网络 具有超高速率、超大带宽、超大容量及低时延的特点，单个 5G 基站所需的 5G 光模 块的数 量及速率更高，5G 前传光模块从 4G 时期的 10G 及以下升级到 25G/50G；5G 回传 光模块 由 4G 时期的 10-40G 演进为 100G/200G/400G，800G 光模块开始部署。预计至 2026 年全球光模块市场规模达 209 亿美元。据 Yole 统

29、计，2020 年全球光模块市场 规模达 96 亿美元，其中电信市场 43 亿美元，占比 45%，数通市场 53 亿美元，占比 5 5%。 随着 5G 商用时代的来临，在高数据速率模块应用、大型云服务和国家电信运营商推 动的驱 动下，光模块市场将进入新的增长周期，据 Yole 预测 2026 年光模块市场产生的收入 有望达 到 209 亿美元，2020-2026 年的整体复合年增长率预计为 14%；其中电信市场收入 规模为 58 亿美元，2020-2026 年复合年增长率为 5%，数通市场收入规模为 151 亿美元，2020-2026 年复合年增长率为 19%。2.3、发展趋势：光摩尔驱动产业创

30、新，硅光布局与先进封装成竞争关键光模块技术发展趋势：可热插拔、小型化、高速率、智能化、集成化。随着光通信系统集成 度的不断提升，光模块技术不断发展，光模块技术升级路线按主流封装形式可划分 为三 代：第一代（1995-2000）：以 1X9、GBIC、SFF 形式为主流代表。1X9 是较早的光模块应用， 是固定的光模块产品。随后向热插拨、小型化两个方向演进。热插拨方向形成了 GBIC 光模 块，作为独立模块使用，无需切断电源即可定位故障，方便了光模块的管理与维修。 小型化 方向形成了 SFF 光模块，SFF 光模块采用精密光学及电路集成工艺，尺寸仅有 1X9 的 一半， 增加了通信设备端口密度，

31、降低单位端口的功耗及成本。第二代（2000-2028）：以 SFP、QSFP、QSFP-DD/OSFP 等形式为代表。随着数据通信网 络向高速率、大容量发展，通信设备端口密度提升，推动光模块不断突破技术限制， 向小型 化、高速率、智能化、集成化方向发展。以目前广泛应用的 SFP 形式为例，其兼具 GB IC 的 热插拨和 SFF 高集成小型化优势。此外，光模块也由 10G-40G 升级到 100G/200G/400G 高 速光模块领域，并且演化出数据诊断等智能化功能。第三代（2024 年之后）：以光电共封装（CPO）形式为代表，主要采用硅光集成技术。据联 特科技招股说明书预计到 2024 年，

32、800G 高速光模块会进入规模化生产阶段，光电共封 装、 硅光集成技术会在速率、能耗、成本方面逐渐超越传统光模块。这一时期是光模块的 创新发 展时期，光模块的产品成本、性能、技术等会进一步完善，以适应新一代信息技术加 速升级 革新的发展需求，推动光模块向超高速率、超高集成度方向发展，凸显高端光模块竞争 优势。光摩尔定律推动技术创新发展，光模块每 4 年左右演进一代，比特成本下降一半，功耗下降 一半。网络流量爆发式增长，网络流量每 9-12 个月翻一番，骨干光通信设备每 2-3 年 升级一 次，光电领域的“光摩尔定律”，光模块每 4 年左右演进一代，比特成本下降一半，功 耗下降 一半。同时微电子

33、芯片和光电子芯片的物理极限被不断迫近，微电子芯片内部集成度 不断提 高，晶体管尺寸不断微缩导致量子效应的影响加剧，晶体管的不可靠性显著增加，在 微电子 和光电子产业的共同发展和需求引导下，硅光技术应运而生。硅光可以实现芯片的高集成 度、 低成本、规模制造，是实现光电合封、光电集成的最佳选择。硅光集成技术已取得了许多进展和突破，硅光产业链不断完善。1969 年美国贝尔实验室提出 集成光学概念，受到技术和商用化限制，直至 21 世纪初，以 Intel 和 IBM 为首的企业 与学术 机构才开始重点发展硅芯片光学信号传输技术，随着资本的投入与研发的推进，硅光 子技术 在产品化方面有多项突破，技术标准

34、相继形成，已逐渐从学术研究驱动转变为市场需 求驱动 的良性循环。硅光技术的高度集成特性在对尺寸更加敏感的消费领域存在更大需求，消费电 子、智能驾驶、量子通信等领域有较大发展空间。CPO（Co-packagedoptics，光电共封装技术）是一种新型的高密度光组件技术，可以取代 传统的前面板可插入式光模块，将硅光电组件与电子晶片封装相结合，使引擎尽量靠近 AS IC 以减少高速电通道损耗和阻抗不连续性，将电子晶片输出的高速电讯号转化为光讯号 ，以提 高互连密度，功耗减少，实现远距离传送。CPO 是实现高速率、大带宽、低功耗网络的必经之路。大数据、云计算、AI 等应用需求的发 展，驱动数据中心规模

35、不断扩大，对带宽容量与高速数据传输速率的需求明显增加。 与此同 时，摩尔定律趋于平缓，芯片制造技术接近物理瓶颈，从系统的角度对性能优化从而实现速 率提升成为必选之路。CPO 具有的功耗低、带宽大的特点，将硅电路和光学器件并排 集成在 同一封装上，可提升提高输入/输出（I/O）接口的能源效率，从而延长传输距离。当数 据中心 的数据传输在带宽密度要求大幅提升且单通道速率超过 100Gbps，传统可插拔光模块 和板载 光学器件在成本效益方面，将很难与 CPO 技术相媲美。预计至 2027 年全球 CPO 市场收入达 54 亿美元。未来 CPO 将成为云提供商数据中心的主 导使能技术，最初将应用于超大

36、规模数据中心，据 CIR 预测，至 2023 年 CPO 在超 大规模 数据中心的收入规模占总收入的比例将达到 80%；随后低时延与高速率应用将推动 CPO 需 求，人工智能、机器学习等领域有望成为主要驱动因素。据 CIR 预计，至 2027 年全球 CPO 市场收入达 54 亿美元，预计至 2025 年交换速率达 102.4Tbps，与传统可插拔光学 器件相 比，CPO 功耗将降低 30%，每比特成本降低 40%。3、光器件与平台化加速，激光雷达配套成第二曲线3.1、光器件：光模块的重要组成部分光器件是光模块的重要组成部分。根据联特科技招股书披露，光器件是光模块的重要组成部 分，在成本中占比

37、 37%，主要包括 TOSA、ROSA 及构成 TOSA、ROSA 的组件， 如 TO、 波分复用器、TO 座、TO 帽、隔离器、透镜、滤光片等配套件。按是否需要外部电源驱动，光器件可分为有源光器件和无源光器件。据 Ovum 统计，光通信 器件市场中，光有源器件占据大部分的市场份额，占比约为 83%，光无源器件市场份 额占比 约为 17%。 有源光器件负责光信号发射、接收，光信号转换为电信号、电信号转换为光信号等工 作，具 体组件包括负责发射光信号的直调激光器、外调激光器，负责接收光信号的光探测器 、光接 收器，负责调解光性能的光相位调制器、光强度调制器及相干光收发器等其他集成器 件。不 同组

38、件从信号源头和传输过程对光信号加以调整，应用材料包括激光二极管、光电 二极 管、 半导体发光二极管等。 无源光器件运转无需外加能源驱动，工作过程不涉及光电转换或电光转换，不产生或 接收光 信号，负责光信号调节、相干、隔离、过滤、连接等控制类工作，为光信号传输系统 设置关 键节点。具体组件包括拉曼光放大器、光隔离器、光滤波器（光合滤波器、光分滤波器 ）、光 衰减器、波分复用器、光耦合器、光纤连接器、光纤延迟线、光分插复用器、光开关 、光背 板等。3.2、市场格局：细分市场小而分散，中国有源光器件还需进一步提升市场格局：完全竞争市场，产品种类多，市场份额分散，各部件产品性能与需求不同。光器 件市场

39、呈现充分竞争格局，各类器件种类繁多，生产厂商多，行业的市场化程度高。 各厂商 在各自擅长的领域发挥优势，形成其在某类产品上特有的竞争优势。从需求的角度看，TOSA （光发射次模块）器件销售规模较高，占比约 50%，其次为 ROSA（光接收次模块），占比 约 30%。我们预计未来仍以 TOSA、ROSA 产品为主要构成，结构件类产品附加值随技术升 级而相应提升。发达国家在 1975 年后逐步形成光器件产业，中国相比国外起步约晚 5 年。20 世纪 70 年代 中旬，中国有源光器件及无源光器件研究活动萌芽，由于国家光纤通信发展初期科研 和工程 的需要，中国在光器件领域的研究和生产起步不算晚，但相关

40、工业基础薄弱，科研投 入不够 及体制机制等方面原因，中国光器件在核心技术和高端产品方面与国际先进水平仍有差距。 中低端产能向中国转移。中国厂商主要集中在中低端产品的研发、制造上，受益于中 国工程 师红利，在中低端市场上中国厂商具有价格优势，形成规模化生产优势，占据主导地位。半导体激光器市场保持稳定增长。半导体激光器以半导体材料作为激光介质，以电流注入二 极管有源区为泵浦方式的二极管/激光器（以电子受激辐射产生光），具有电光转换效率 高、 体积小、寿命长等特点，可以应用于医疗、工业、国防、科研以及激光雷达等领域， 此外还 可以作为光纤激光器、现代固体激光器的泵浦源，泵浦增益介质晶体或光纤产生光，

41、 以获得 更好的光束质量，应用于更广泛的下游领域。据 Laser Focus World 统计，2020 年全球半 导体激光器市场规模为 67.2 亿美元，随着全球智能化发展，其市场规模有望继续保持 稳定增 长。中国光器件市场销售规模增速略高于全球市场，预计至 2023 年达 298 亿元。受益于全球云 厂商资本开支的提升与中国 5G 网络建设的稳步推进，中国光器件市场进入新一轮的 增长， 增速略高于全球市场，据头豹研究院预测，至 2023 年中国光器件市场销售规模达 298 亿元， 2018 年至 2023 年年复合增长率达 12.1%。光器件厂商整体盈利能力比光模块厂商好。对比光器件厂商与

42、光模块厂商的毛利率情况，光 器件厂商毛利率约在 50%左右，光模块厂商毛利率约在 30%左右，光器件厂商整体盈 利能力 比光模块厂商好。究其原因，首先，光器件产品定制化程度高，包括产品方案、型 号规 格、 技术图纸等多维度，制造工艺、生产难度较大，因此毛利率较高，据天孚通信招股说 明书披 露，2014 年其非标品占比达 64.7%，占比高；此外，光器件产品种类多，市场分散，单个产 品占下游成本的比重较低，客户对质量的关注度更高，价格敏感性相对较低，使得光 器件厂 商毛利率水平高。光器件厂商核心竞争力：创新研发能力、规模制造能力、品质管控能力。光器件是高精密度 元器件，光器件厂商的商业模式是采购

43、相关原材料，对光器件的光路、机械、电路及 热学设 计研发，采用订单式生产或自主备货的模式生产，向下游光模块厂商、设备商等客户 提供光 器件产品。我们认为，创新研发能力、规模制造能力、品质管控能力是光器件厂商的 三大核 心竞争力。光通信技术迭代升级对器件商的创新研发能力提出要求，产品迭代速度是 维持客 户粘性的重要因素；光器件产品种类多，市场分散，专用设备少，因此规模效应明显 ，规模 制造能力可帮助器件商有效控制成本；光器件是光通信系统和设备的基础，是必不可 少的一 部分，同时在下游产品成本占比较低，因此下游客户对品质的追求重于对价格的敏感 ，光器 件厂商的产品生命周期管理服务与品质管控能力成为

44、重要衡量标准。3.3、发展趋势：平台化构筑成本优势，横向拓展激光雷达第二增长曲线趋势一：攻破高端核心技术，提升核心产品国产化率。目前美国、日本等科技发达国家光器 件厂商凭借既有核心技术，持续占据高端光器件市场头部。而中国的光电子器件企业 拥有自 主知识产权的高端核心技术不多，对国外芯片和特种材料的依赖性较大，具有核心竞 争能力 的产品较少，企业整体实力仍然偏弱，产品结构不够合理，同质化严重，所提供的产 品也多 集中在中低端，产品附加值不高，国际市场竞争能力和盈利能力还有待提高。 中国光器件厂商在发挥低成本优势的同时，逐渐加大对高端器件研发的投入，提升核 心产品 国产化率，同时依托产能突破，着手

45、布局垂直一体化生产线，有望进一步替代全球光 器件行 业产业链各层级产能，驱动中国厂商在全球范围市场份额的扩容和议价能力的提升。趋势二：一站式解决方案，打造平台构筑成本优势。首先，目前设备厂商对于复杂结构设计 的光器件专用设备较少，光器件的方案设计决定着生产制造设备的选型，需要厂商自主设 计、 搭建并改进产品设计方案，打造制造平台能够较大程度提高研发效率，根据生产快速 对产能 进行分配，降低产品生产成本，并响应客户需求变化，提高研发复用率，构筑成本优 势；此 外，下游供应链认证程序繁杂，各大光通信厂商都有各自的供应链体系，有严格的供 应商资 质审查程序，需要对供应商的技术水平、生产条件、设备状况

46、、质量保证体系、财务 指标等 多方面情况的进行调查，产品要经过试样、小批量供货等环节，对可靠性、稳定性进行 评估， 再经过多次审查反复整改后方能认定为供应商，光器件产品种类多而分散，对于下游 客户而 言，采购一站式解决方案，一方面提高自身采购效率，另一方面可综合满足定制化需 求，一 站式解决方案适合小批量零星采购，有助于提高下游厂商生产效率。趋势三：横向拓展第二增长曲线，光通信厂商在光学领域有长期积淀，技术与产线有一定复 用性。 激光雷达：是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。其工作原理 是向目 标发射探测信号(激光束)，然后将接收到的目标回波与发射信号进行比较，作适当处理 后

47、，就 可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数。激光雷 达上游主要是光器件和电子元件，核心组件主要有激光器、扫描器及光器件、光电探 测器及 接收芯片等。预计至 2025 年全球激光雷达在无人驾驶市场销售额达 46.6 亿美元。随着自动驾驶技术的发 展和普及，激光雷达市场规模将进一步扩大，同时激光雷达单价的下降也将进一步促 进激光 雷达的使用。据 Yole 统计及预测，出货量方面，2020 年全球激光雷达在无人驾驶市 场的出 货量约为 14 万个，预计至 2025 年将增长到 130 万个，预计至 2032 年出货量将接近 740 万 个；销售额方面，2020 年

48、全球激光雷达在无人驾驶市场销售额约为 12 亿美元，2025 年将 增长到 46.6 亿美元。4、光芯片是核心壁垒，亟待打造一体化产业竞争力4.1、光芯片：光模块的核心器件光芯片是光模块的核心器件，成本占比随光模块速率的提升而上升。光芯片的性能与传输速 率直接决定光通信系统的传输效率，是光模块的核心器件。据头豹研究院统计测算， 光芯片 在低端、中端、高端模块的成本占比分别约为 30%、50%、70%，随着光模块速率的提 升， 光芯片在光模块的成本占比提升。光芯片按功能可分为激光器芯片和探测器芯片。其中激光器芯片主要用于发射信号，将电信 号转化为光信号，探测器芯片主要用于接收信号，将光信号转化为

49、电信号。激光器芯 片按出 光结构可进一步分为面发射芯片和边发射芯片，面发射芯片包括 VCSEL 芯片，边发 射芯片 包括 FP、DFB 和 EML 芯片；探测器芯片主要有 PIN 和 APD 两类。4.2、市场格局：欧美日技术领先，中国国产化率低中国光芯片国产化率低，高端芯片自给能力有限。据中国光电子器件产业发展路线图 2018- 2022 年披露，中国在光通信领域的核心芯片国产化率低，仅掌握了 10Gb/s 速率及 以下的 激光器、探测器、调制器芯片，及 PLC/AWG 芯片的制造工艺与配套 IC 的设计、封测能力， 整体水平与国际标杆企业有较大差距，尤其是高端芯片能力比美日发达国家落后 1-2 代以 上。欧美日起步较早，技术领先，在高速高端领域广泛布局。光芯片主要使用光电子技术，海外 在近代光电子技术起步较早、积累较多，海外光芯片公司普遍具有从光芯片、光收 发组 件、 光模块全产业链覆盖能力，拥有先发优势，通过积累核心技术及生产工艺，