首页 > 行业资讯 >> 信息手艺 >> 2023年光模块行业研究报告
文章泉源:凯时尊龙咨询整理 作者:凯时尊龙咨询整理 阅读量:418 宣布时间:2023-06-07
第一章 行业概况
光模块(Optical Module)由光电子器件、功效电路和光接口等组成,光电子器件包括发射和吸收两部分。光模块的作用就是光电转换,发送端把电信号转换成光信号,通过光纤传送后,吸收端再把光信号转换成电信号。
发射部分:输入一定码率的电信号经内部的驱动芯片处置惩罚后驱动半导体激光器(LD)或发光二极管(LED)发射出响应速率的调制光信号,其内部带有光功率自动控制电路,使输出的光信号功率坚持稳固。
吸收部分:一定码率的光信号输入模块后由光探测二极管转换为电信号,经前置放大器后输出响应码率的电信号。
结构
光模块由光器件、功效电路和光接口组件等组成,其中焦点组成器件是光收发器件,主要包括TOSA,ROSA,BOSA。光收发器件本钱占光模块60%以上:
光发射组件TOSA(Transmitter Optical Subassembly):激光器、金属结构件和陶瓷插芯等;
光吸收组件ROSA(Receiver Optical Subassembly):PIN或APD检测器、前置放大器及其它结构件;
光发射吸收组件BOSA(Biodirector Optical Subassembly):激光器、检测器、光学滤波片、金属件、陶瓷套管和插芯。
分类
光模块可以凭证封装方法、传输速率、网络拓扑结构分类:
按封装形式分类:光模块可以分为1×9、GBIC、SFF、SFP、XFP、SFP+、SFP28、CFP4、QSFP等。
凭证传输速率分类:光模块可以分为155Mb/s、622Mb/s、1.25Gb/s、2.5Gb/s、2.97Gb/s、4.25Gb/s、6.5Gb/s、8.5Gb/s、10Gb/s、25Gb/s、40Gb/s、100Gb/s、200Gb/s、400Gb/s等;传输速率是光模块主要的手艺指标,高速率是生长趋势。
凭证网络拓扑结构分类:可以分为点对点光模块和点对多点光模块(PON光模块),前者主要应用于数据中心、主干网、城域网等;后者主要用于接入网的无源光网络(PON)中,如GPON、EPON、10GPON等。
应用领域
(1)电信市场
光模块在电信市场应用分为固网端和移动端:固网端从光纤接入网联络至城域网、远程主干网;移动端则从基站的前传联络到回传、城域网、远程主干网。
接入网(Access):GPON→10GPON,现在主要使用有源SFP+,FTTH场景使用无源GPON分光模块;
城域网(Metro-Regional):10G/40G→100G,现在主要使用SFP+、QSFP+,部分使用CFP等相关模块;
主干网(Long-haul):100G→400G,现在主要使用CFP2等相关模块。
(2)数通市场
100G已经成为云盘算数据中心主流。数据流量一连增添,数据中心大型化、扁平化趋势推动光模块向两方面生长:传输速率需求升级、数目需求增添。现在全球数据中心光模块需求已经10/40G光模块向100G光模块更迭。
全球光器件龙头OCLARO,2016年起,Amazon、Google等北美一线云效劳提供商效劳器端口最先由10G向25G升级,叶、脊交流机端口由40G向100G升级,预计2018年最先安排200/400G产品。
海内厂商方面,阿里云宣传2018将成为100G光模块大规模应用元年,预计2019年下半年举行400G光模块的升级。
接入层:毗连效劳器与底层交流机,以10GSFP或DAC模块为主;
汇聚层:与下层交流机的毗连以40GQSFP+模块为主;
焦点层:与下层交流机的毗连以100GQSFP28模块为主。
第二章 商业模式与手艺生长
2.1 工业链剖析
较高的手艺壁垒和重大工艺流程,光芯片在光模块本钱中占较量高。简朴来看,光芯片主要由光芯片、电芯片、光组件和其他结构件所组成,其中上游光器件元件是光模块本钱中的主要部分,在光器件元件中,光发射模块TOSA和光吸收模块ROSA本钱占较量高。TOSA的主体为激光器芯片(VCSEL、DFB、EML等),ROSA的主体为探测器芯片(APD/PIN等)。
随着市场对光模块高速率需求的提升,光芯片的性能要求和制造工艺难度在增添,光芯片在光器件以及光模块中本钱占比进一步提升,凭证果真资料整理剖析,一样平常光模块中光芯片本钱占比在30%-40%之间,在高端高速光模块中,这一占比可以抵达50%左右。
光模块工业链竞争名堂呈橄榄球式漫衍,上游芯片和下游装备竞争名堂确立,具备手艺和资源垄断优势,中游竞争较为强烈,模块厂商众多,向高端产品升级成为光模块厂商脱颖而出的主要途径。
光模块工业链大致可分为“芯片->器件->模块->装备”这四大环节。其中上游的芯片、器件和下游的装备市场加入竞争者较少,但把控着工业链的供应端和需求端,影响较大。中游的模块则由于手艺门槛相对较低,加入者较多,特殊是低端低速的光模块封装厂商,以是市场竞争强烈。在手艺差别较小的情形下,强烈的竞争最终体现在光模块的价钱厮杀中,光模块厂家的毛利率和业绩遭受较大压力,光模块厂商希望通过向高端400G数通和25G前传光模块的升级,在高端市场占有一席之地。
上游
主要包括芯片、组件以及两者组成的光器件。芯片包括光芯片和电芯片,这两部分占整个光模块价值量的较大部分,同时由于手艺门槛较高,供应商较少,其性能和产能对光模块工业链的影响较为深远。坚持清静的供应链运转,对光模块厂商的谋划尤为主要。现在高端的光芯片和电芯片国产率较低,对入口依赖性较大。光组件主要是无源器件和结构件,部分高端产品涉及细密加工领域,也具有较高手艺门槛。
中游
光模块的封装生产按应用场景差别可分为电信领域和数通领域,两者的外观和功效作用都类似,但内部结构差别较大,供应链和下游客户差别也较大。由于光模块应用场景较多,详细型号需求普遍,低中高性能的光模块生产能力要求差别,对应生产厂商的实力狼籍不齐,竞争整体强烈水平较高,但涉及高端高速的产品仍处于蓝海市场。
下游
按光模块的场景对应下游客户可分为两大类,电信客户和互联网客户。电信客户主要包括电信网络装备如无线基站、传输系统、PON网络等的装备制造商和网络建设运营商;互联网客户则是近年兴起的数据中心相关的效劳器、交流机和路由器的装备制造商和使用者。两个市场差别较大但相互间又保存较为细密的商业关系,需综合剖析以对光模块整体市场有准确的掌握。
工业链进一步向中国集中,海内光模块供应商最先主导全球市场,市场份额有望超50%。Light Counting最近一期视察报告指出,来自中国的中际旭创、海信、光迅科技、华工正源和新易盛等5家光模块厂商有望在2020年进入全球前十,主导全球光模块市场,比照2010年时只有一家中国企业进入前十。中际旭创有望在2020年终结Finisar的“连冠”纪录,登顶光模块前十排行榜。
报告宣布时未思量到新冠病毒的爆发的影响,现在中国已经率先重新冠疫情的阴影中走出,大部分地区已经实现复工复产,西欧等国仍深受新冠疫情影响。叠加近期中国5G网络及数据中心建设的加速落地,中国光通讯工业有望率先迎来强劲苏醒期,中国光模块厂商有望进一步提升全球市场份额。
2.2 手艺生长与商业模式
由于有源波分实现的重漂后和高本钱,半有源波分计划的工业链支持水平尚有待提高,基于业界调研和5G基站需快速落地组网的剖析,有源波分和半有源波分两种计划从工业链支持成熟度和价钱本钱方面都还不具备竞争优势,在2020年,5G前传将主要以光纤直驱和无源波分这两种计划为主。
光纤直驱灰光模块
2020年光纤直驱仍将是5G无线前传的最主要的计划;2020年5G无线基站建设规模将远超2019年的预期,2020年25G灰光模块的需求将延续去年快速增添放量的趋势。光纤直驱是古板的5G前传计划,使用的主要是传输距离为300m和10km的灰光模块;夜饽?榈纳桃的J揭谎匠J怯晌尴呋咀氨干掏骋恢惫饽?槌滩晒,并与装备商所生产的无线基站搭配销售给运营商。市场中主要是海信宽带、华工科技、光迅科技、新易盛等出货量较大,竞争名堂较为稳固。
无源波分彩光模块
无源波分是一种常用的前传手艺,商用以CWDM计划为主。主要作用是在发送端通过将原本多路差别波长搭载的信号举行复用成一起信号,通过单根光纤举行发送传输,在吸收端对一起信号举行解复用成多路差别波长信号传输至对应装备,整个传输历程中涉及的装备均为无源器件,这是有别于有源波分(OTN)的主要特点。
常见的无源波分装备主要包括三部分组成:彩光模块、波分复用器和机框辅材。无源波分常用于光纤资源主要的情形中,可有用镌汰传输对光纤资源的需求。现在常用的无源波别离艺主要包括CWDM、LWDM和MWDM等,手艺区别主要是事情波长的差别。现在商用较普遍是CWDM手艺,即粗波分复用手艺,工业链成熟度也较高。彩光模块与波分复用模块需举行搭配才可实现波分复用功效。CWDM手艺共提供1271nm-1611nm共18个波长使用,每个事情波长间距为20nm。波分复用模块凭证使用的通道复用数目可分为6路、12路和18路,对应的是CWDM的6个波长、12个波长和18个波长。
无源波分是彩光模块在前传中最主要的应用场景。随着2020年5G基站的规模建设,作为无线前传主要解决计划之一,无源波分装备有望翻开市场空间,成为拉动彩光模块最主要的引擎。近期三大运营商已进入集团公司或者省分公司采购岑岭期,其中,2020年中国移动已招标采购凌驾10.6万套无源波装备,中国电信集采超15万套无源波分装备,这也验证了我们对无源波分计划成为前传主流计划的判断。与灰光模块的由通讯装备商打包销售的商业模式差别的是,彩光模块一样平常由无源波分装备商通过自产或者外采的方法获得,再与波分装备商所生产的无源波分装备搭配销售给运营商。
2.3 政策羁系
行业自律协会
(1)电气与电子工程师协会(IEEE)
电气与电子工程师协会(Institute of Electrical and Electronics Engineers),简称IEEE,总部位于美国纽约,是一个国际性的电子手艺与信息科学工程师的协会,也是全球最大的非营利性专业手艺学会。电气与电子工程师协会由美国电气工程师协会和无线电工程师协会于1963年合并而成,在全球拥有43万多名会员。作为全球最大的专业手艺组织,IEEE在电气及电子工程、盘算机、通讯等领域揭晓的手艺文献数目占全球同类文献的30%。
IEEE致力于电气、电子、盘算机工程和与科学有关的领域的开发和研究,在太空、盘算机、电信、生物医学、电力及消耗性电子产品等领域已制订了1300多个行业标准,现已生长成为具有较大影响力的国际学术组织。
(2)中国通讯标准化协会(CCSA)
中国通讯标准化协会(英文译名为:China Communications Standards Association,缩写为:CCSA)于2002年12月18日在北京正式建设。该协会是海内企、事业单位自愿团结组织起来,经营业主管部分批准,国家社团挂号治理机关挂号,开展通讯手艺领域标准化运动的非营利性法人社会整体。协会的主要使命是为了更好地开展通讯标准研究事情,把通讯运营企业、制造企业、研究单位、大学等体贴标准的企事业单位组织起来,凭证公正、公正、果真的原则制订标准,举行标准的协调、把关,把高手艺、高水平、高质量的标准推荐给政府,把具有我国自主知识产权的标准推向天下,支持我国的通讯工业,为天下通讯作出孝顺。
协会接纳单位会员制,普遍吸收科研、手艺开发、设计单位、产品制造企业、通讯运营企业、高等院校、社团组织等加入。协会遵照果真、公正、公正和协商一致原则组织开展通讯标准化研究运动,通过研究通讯标准、开展手艺营业咨询等事情,为国家通讯工业的生长做出孝顺。协会受营业主管部分委托,在通讯手艺领域组织开展标准化事情。
(3)中国电子元件行业协会(CECA)
中国电子元件行业协会简称中电元协,英文名称:China Electronic Components Association,缩写为:CECA。本会经中华人民共和国民政部(1988)民社函第198号批复,于1988年11月16日正式建设,营业主管单位为中华人民共和国工业和信息化部。本会是由偕行业的企(事)业单位自愿组成的、经民政部批准挂号的、天下性的行业组织,不受部分、地区和所有制的限制,具有社会整体法人的资格。
政府执律例则
光模块是现代信息光电子手艺领域焦点的光电子器件,应用较为普遍,与数据中心、5G承载网的建设息息相关。因其主要性,我国政府公布了一系列相关政策,支持光模块工业的可一连生长。在2020年3月,工信部宣布《关于推动工业互联网加速生长的通知》,建设工业互联网大数据中心。建设工业互联网数据资源相助共享机制,起源实现对重点区域、重点行业的数据收罗、汇聚和应用,提升工业互联网基础设施和数据资源治理能力。
第三章 行业生长与市场竞争
3.1 危害因素剖析
市场竞争加剧的危害
随着近年来海内外偕行纷纷加入数通和5G市场的竞争,并一直开发新产品,降低生产本钱,将使统一手艺层面的光模块厂商间的相互竞争越来越强烈。对此,公司将使用已具备的手艺和市场优势,起劲举行手艺和产品立异,加大降本增效力度,鼎力大举开拓市场,一直提升市场竞争能力,牢靠行业职位。
手艺升级的危害
光模块的手艺含量较高,是光、电等多学科相互渗透、相互交织而形成的高新手艺领域。随着流量需求的快速增添和云盘算数据中心网络手艺的快速生长,光模块的手艺升级迭代速率较快。对此,公司一直致力于追踪行业前沿手艺的生长,重视研发人才储备,加大研发投入的力度,以确保焦点手艺凭证市场需求实时迭代升级,对中恒久业绩快速增添形成有力支持。
行业周期性波动危害
公司现有两大主业与宏观经济和行业的资源开支、牢靠资产投资关联度较量高,具有一定的周期性特征。经济处于下行周期时,高度的关联性将会对公司的生产谋划爆发一定的负面影响。公司将会起劲推进相关的工业整合,富厚产品结构和市场结构,增厚资源积累,确保公司的可一连生长。
3.2 市场生长现状
自2016年以来,我国光模块市场规模坚持快速增添态势,到2018年中国光模块市场规模抵达22.5亿元,预计到2020年将抵达26.8亿元。凭证Ovum数据,2018年全球光通讯器件市场规模抵达108亿美元,年复合增添率约为7%,而光模块占光通讯器件市场20-25%市场份额,电信市场和数据通讯市场对光通讯器件需求坚持增添趋势,接入网市场需求趋于平稳。2017年底工信部宣布《光电子器件手艺蹊径图》,指出高端光通讯器件落伍已经成为制约我国信息工业生长瓶颈,建议国家加大对光器件研发资金支持,提高焦点器件国产化率,培育具有国际竞争力的光通讯龙头。
光芯片是光模块中价值量最集中的环节,在光模块中本钱占比30%-50%,高端产品中占比甚至能够抵达50%-70%,外洋大厂占有高端光芯片90%以上市场份额,现在被美、日厂商垄断。
随着有线宽带和移动宽带用户的一连增添,尤其随着有线家庭宽带普及率提升及户均带宽向100Mb/s、1Gb/s升级,以及未来5G的生长,将会进一步推动运营商开展城域网、主干网的扩容与升级。因此,高速光器件/光模块即将迎来新一轮的高速增添周期,并且光模块与光芯片的国产化替换将会加速。
随着北美数据中心巨头的资源开支回温暖去库存趋于竣事,数通市场光模块需求将逐步恢复,价钱降幅收窄。2019年Q2全球100G的PSM4,CWDM4,LR4和ER4Lite模块的销量实现大幅增添,其中,依附价钱低和应用领域广的优势,100GCWDM4模块正成为100G数通领域主流光模块,凭证智研咨询数据显示,CWDM4在100G中占比有望从2018年40.2%增添2020年47.6%。别的,据Light Counting展望,200GbE及以上(包括所有200GbE,2x200GbE,400GbE)光学产品的需求正在增添,全球光模块市场将重回两位百分数的增添,预计到2024年的CAGR增添率将维持在15%。价钱方面,履历2017-2018年由100G发动的价钱大幅下滑(2018年100G价钱降幅高达50%)后,数通光模块价钱的年均下滑斜率将恢复较为缓慢的趋势,预计2024年将降至1美元/Gb的均价水平。相关价钱在2019年的降幅显着收窄,2020年数通光模块的平均价钱下降幅度将进一步收窄,回到历史平均水平。
3.3 竞争名堂
市场份额向龙头集中。2015年,光模块市场竞争名堂高度疏散,龙头份额缺乏20%,剩余厂商所占的市场份额均为个位数。可是随着手艺的生长,研发与扩产门槛一直提高,大型龙头厂商的规模优势越来越显著。加上近年来光模块企业加速并购重组,举行工业链笔直整合,行业集中度进一步提高,全球光模块市场将逐步走向集中。CR5已经从2015年的44%提高到了2019年的62%。
国产厂商份额一直提升。中国光模块厂商依附劳动力本钱等的优势,在与外洋光模块厂商竞争中一直占有优势。2015年,全球前十大光模块厂商仅光迅科技一家中国企业,到了2019年,光迅科技、中际旭创、华工正源进入全球前十,合计占有了全球27%的市场份额。我们以为,中国光模块厂商未来有望继续扩大优势,一直侵蚀外洋光模块厂商市场份额。
3.4 中国竞争者
中际旭创
苏州旭建设立于2008年,是一家典范的风投支持下迅速生长的公司,2014年C轮融资包括著名的Google Capital和Lightspeed风投基金领投3800万美元。2017年通过重组并入中际装备,更名中际旭创。
中际旭创是一家集光通讯器件设计研发制造、智能装备制造于一身的手艺立异型企业,公司营业涉及高端光通讯模块、电机定子绕组制造装备等多个工业领域。近几年公司以高端光通讯收发模块为焦点营业,通过完成400G数通光模块研发和小批量生产牢靠了全球高速光模块龙头职位,同时公司起劲完善5G电信领域的全工业链结构,实现“数通+电信”双驱动模式,收入占比一连增添。
天孚通讯
苏州天孚光通讯股份有限公司是业界领先的高端无源器件笔直整合计划提供商、高速光器件封装ODM/OEM厂商。公司拥有十大产品线,产品普遍应用于电信通讯、数据中心、物联网等领域,并提供七大高端无源器件整体解决计划和高速光器件封装OEM计划。
公司专注于光组件和光器件领域,打造光器件一站式深度效劳,处于光通讯工业链上游。公司从高精度陶瓷套管组件起身,通过内生研发、外部合资及并购等多种方法一直延伸上游产线,已成为细密元器件一站式解决计划的平台公司。
新易盛
成都新易盛通讯手艺股份有限公司建设于2008年,公司是领先的光收发器解决计划和效劳提供商,主要从事电信和数通全系列光模块的研发、制造、销售以及效劳;公司致力于围绕主业实验笔直整合,实现光器件芯片制造、光器件芯片封装、光器件封装和光模块制造环节全笼罩。
现在,公司光通讯产品涵盖多种标准的通讯网络接口、传输速率、光波波长等手艺指标,应用领域笼罩数据宽带、电信通讯、数据中心、安防监控和智能电网等行业,产品销往全球各个国家和地区。公司已乐成研发适用于数据中心的400G光模块,实现光模块全速率的笼罩。
3.5 全球竞争者
Finisar菲尼萨
Finisar是一家建设于1988年的美国半导体器件公司,1999年在NASDAQ上市,现在市值约21亿美元(约合人民币134亿元)。经由近30年的生长,公司已经成为全球最大的光通讯器件产品制造商。据Ovum统计,2016年Finisar在全球光器件市场份额为14.8%,位居第1位。
公司拥有员工数凌驾14000名,主要产品包括光纤收发器、光引擎、有源光缆、光器件、光学仪器、ROADM和WSS波长治理器、光放大器和光载射频模块等,在网络、存储、无线和有线电视应用中实现语音、视频和数据的高速传输。
Oclaro奥兰若
Oclaro Inc.(OCLR)是一家半导体装备和质料公司,总部位于美国加州。公司致力于向全球通讯、工业及消耗级市场提供光学元件、模块和子系统的设计及销售。公司在美国、加拿大、中国、韩国等二十多个国家设有工厂和分公司。Oclaro是由原两大光通讯元器件供应商Bookham和Avanex于2009年合并而成。Bookham Technology建设于1988年,是第一家可以制造集成到硅集成电路中的光学元件公司。Oclaro设计、制造和销售普遍应用于通讯、数据传输、航空航天、半导体、传感、国防和科研等领域的光元件、光模块和光学子系统产品。
NeoPhotonics
NeoPhotonics(NPTN)是天下领先的高速光通讯网络器件、模块及子系统设计与制造商。公司前身为1996年建设的Nano Gram Corporation,专注于纳米手艺和相关产品应用的研发设计。2002年,公司更名为NeoPhotonics,并最先专注于通讯产品的设计、研发与生产。
NPTN全球总部设于美国加州圣荷塞,在美国、中国、日本、俄罗斯等地设有研发和生产基地。自2003年起,公司通过一系列战略并购,以获得在光子集成电路(PIC)及激光器手艺的领先优势。2013年公司收购了日本LAPIS半导体公司的光器件营业部;2015年收购EMCORE公司的超窄线宽可调激光器营业;2017年向APAT出售接入及低速收发器产品线。在一系列并购重组历程中,公司一直举行笔直整合,具备为客户提供高速激光器和光模块的能力,聚焦高速光通讯市场。
第四章 未来趋势
就现在光模块的生长趋势来讲,主要向着高速率、小型化、低本钱、低功耗、远距离偏向生长,但主要条件是光芯片。
高速率:现在正在由10G/40G向100G/400G生长;
小型化:要求光器件向高度集成化、小型封装偏向生长,物理体积要小,但功效还要全;
远距离:现在的光网络铺设距离越来越远,这要求远程收发器来与之匹配;
低本钱、低功耗:要求光器件降低本钱,提高制品率,接纳低电压等方法降低能耗。