随着数据流量的指数级增长，光纤凭借传输带宽高、抗干扰能力强、减少长距离衰减等优势，逐渐取代传统铜缆成为网络通信的主流传输介质，“光进铜退”趋势明显。在5G建设火热期和数据中心扩容需求的推动下，我国光通信产业链面临阶段性发展机遇。中国光模块厂商在封装成本和技术上全球领先，有望把握从25G/100G升级到400G的进程，扩大市场份额。同时，上游的光芯片厂商也将在半导体国产化和替代浪潮的推动下发展壮大。
1光通信简介
光通信，即以光为载体传输信息的通信方式，与传统的铜缆通信相比，在带宽、速度、抗干扰、耐腐蚀、体积和重量等方面具有明显的优势。随着光通信技术的不断成熟和整体成本的逐步降低，“光进铜退”成为近年来通信行业的主要趋势，光通信在电信市场和数据中心得到了广泛应用。
简单来说，光通信系统由光通信设备和传输光纤组成。光纤是光的传输路径，光模块一般配置在光通信设备中，是光电转换功能的核心，通常集成了接收和接收光信号的功能。
来源：公开资料整理。
光模块通常由TOSA(发射机光学组件)/Rosa(接收机光学组件)/BOSA(双向接收机光学组件)等部件封装而成。内部芯片包括光学芯片和电学芯片。每个组件的功能如下：
资料来源：严昊资本
在发射端，光模块的TOSA(光发射子模块)包括CDR(时钟数据恢复)、LD(激光驱动器)、激光芯片、合路器等器件。发射机的传输原理是：1)首先数字信号通过CDR完成时钟和数据恢复，保证数据采样正确；2)LD(激光驱动器)根据时钟恢复后的数据，驱动和激励激光器(激光芯片)发出带信号的激光；3)合束器将多路光合为一路，实现更快的传输速率，将信号输入光纤。
在接收端，光模块的ROSA(光接收子模块)包括分路器、光电探测器、TIA(跨阻放大器)、CDR等部件。接收端的传输原理是：1)首先，光纤中的光信号被分路器分成多路；2)将光电探测器接收到光信号转换成电信号；3)TIA放大器放大电信号，用于后续处理；4)CDR完成时钟和数据的恢复，并传输到光通信设备。
资料来源：严昊资本
2光通信产业链
光通信在产业链上可分为四个环节：光芯片/电芯片等核心元器件的生产、光器件的封装、光模块的封装和光通信设备的生产。
核心部件生产：主要包括光学芯片和电学芯片，其中光学芯片是光模块内部光电转换的核心，电学芯片是光模块内部电信号处理和调制的核心部件。
光器件封装：将光芯片、电芯片等元器件封装形成光器件，根据是否需要光电信号转换，分为有源器件和无源器件。光器件是光芯片和光模块的过渡产品。
光模块封装：将各种光器件和其他元件封装起来形成一个光模块，是光通信中光电转换的核心。产品处于快速迭代升级阶段，国内厂商有成本和技术优势。
光通信设备生产：将光模块集成到光通信设备中，直接出货给终端客户，具有资金垄断优势。目前，国内干线
电信市场：5G建设进入火热期，前向传输全面升级25G。
光通信主要应用于电信市场的传输承载网、固网接入网和无线接入网。5G时代，为了实现灵活的调度、组网保护等功能，以及大带宽、低时延等便捷的性能保障，通信网络架构从两级演进到三级，增加了发送光模块的要求，升级了发送和返回光模块的速度要求。因此，5G建设对光模块数量的需求急剧增加，光通信芯片从10G升级到25G。2019-2023年，中国三大运营商5G宏基站建设规模将达到400万站，这将带动电信光模块需求大幅增长，25G系列芯片需求也将相应激增。
资料来源：工业和信息化部，严昊资本整合。
数据中心市场：流量爆发，光模块产品迭代需求持续存在。
在数据中心市场，光通信主要用于服务器和交换机之间的互联，以及交换机之间的互联。随着数据中心大型化趋势和内部架构扁平化发展，数据中心光模块平均每3~4年完成一次迭代产品更新。2019年，亚马逊、谷歌等数据中心龙头已进入400G(要求25G/50G光芯片)布局。随着数据中心需求的不断增长，数据中心有望成为光通信行业最大的终端需求。
消费电子市场：大带宽传输需求正在兴起，光通信技术可以解决传输瓶颈。
在消费电子市场，随着智能家居、智能汽车、AR/VR等应用的不断发展，传统铜线传输模式在带宽、时延、传输距离等方面的瓶颈日益显现。利用光波作为传输信号的载体，可以保证高质量的数据传输。HDMI光缆等也逐渐进入市场。
4市场规模和竞争格局
根据Yole最新的研究预测，全球光模块市场规模将从2019年的77亿美元增长到2025年的177亿美元，年复合增长率为15%。其中，电信市场规模将从37亿美元增长到56亿美元，复合增长率为7%，数字通信市场将从40亿美元增长到121亿美元，复合增长率为20%，数字通信模块的比重将进一步提高。
资料来源：Yole
光学芯片：技术壁垒高，国内急需突破。
光学芯片是光模块中光电转换的核心，全球市场规模约为6-7亿美元。预计未来3-5年，随着数据中心建设的加速和5G建设的热点，市场规模复合增长率将超过10%。
光学芯片可以分为垂直腔面发射激光器(VCSEL)、分布反馈激光器(DFB)和电吸收调制激光器(EML)。相应的市场规模和主要供应商如下：
资料来源：严昊资本
目前10G光芯片基本国产化，25G及以上高速光芯片市场主要被国外厂商占据，国产化率极低。近年来，三安光电、长锐光电、陕西元杰等国内厂商开始进入市场，有望在近几年实现高速光芯片的国产化。
电子芯片：海外巨头垄断，国内企业处于起步阶段。
电子芯片可调整电信号以配合光学芯片；还可以执行复杂的数字信号处理，例如调制、相干信号控制、串行-并行/并行-串行转换等。目前大部分电芯片都是集成芯片，少量分立解决方案在售。
资料来源：严昊资本
随着数据量的增加和设备存量的更新，光模块的需求急剧增加，电芯片的市场规模也随之增大。预计未来五年电子芯片的市场增长率将超过5 %, opti的全球市场规模
目前，国内厂商在光模块市场的份额正在逐步增加。Ovum数据显示，2019年，光收发模块方面，中基许闯、光迅科技、海信宽带分别从二、到四、排名全球第六。
整体来看，在光模块生产过程中，以中基许闯为代表的国内企业具有较强的成本优势和封装工艺优势，占全球市场份额的60-80%。国内光模块厂商对高速光芯片国产化需求强烈。
资料来源：严昊首都，互联网电信。
5个未来趋势
上游光芯片和电芯片技术的突破是主要发展方向。从整个产业链来看，光通信上游的光芯片和电芯片位于产业链的核心，技术壁垒高，产品价值高。虽然中国厂商在光通信市场的整体市场份额逐步提高，但主要集中在光模块封装方面，在光/电芯片上游核心元器件领域与国际水平差距较大。中国企业具备一定的光/电芯片量产能力。
黄飞