占5G設備成本超50%，光模塊市場規(guī)模逐年攀升，國產(chǎn)廠商迅速成長！

電子發(fā)燒友網(wǎng)（文/李彎彎）過去十年，在國內(nèi)巨大的下游應用市場的推動，及各大廠商在研發(fā)上的持續(xù)投入下，中國的光模塊產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，從2010年只有一家公司進入全球前十，到預計2020年將有五家公司進入前十。

在5G基站及與云計算等應用的驅動下，光模塊未來的市場規(guī)模還將持續(xù)上漲，Yole數(shù)據(jù)顯示，2019年光模塊的市場規(guī)模已達到月77億美元，預計到2025年將增長一倍約為177億美元，2019-2025年復合年增長率為15%。

雖然光模塊發(fā)展迅速并逐漸趨于成熟，不過從產(chǎn)業(yè)鏈來看，其上游的光芯片和電芯片卻還大量依賴國外進口，未來國內(nèi)企業(yè)除了需要繼續(xù)在光模塊上發(fā)力以外，還需要投入更大的精力發(fā)展國產(chǎn)光芯片和電芯片。

預計5家光模塊公司將進前十，中際旭創(chuàng)或取代霸主Finisar成全球第一

光模塊是通過光電轉換實現(xiàn)設備間信息傳輸?shù)?a target="_blank">接口模塊，由接收部分和發(fā)射部分組成。其中發(fā)送端把電信號轉換成光信號，通過光纖傳送后，接收端再把光信號轉換成電信號，傳輸媒介為光纖。光模塊內(nèi)部包括光發(fā)射端、光接收端、光芯片、射頻電路、IC電路等。

圖片來自中信證券

據(jù)中信證券研究部高級副總裁丁奇介紹，國內(nèi)擁有全球最大的光通信市場與優(yōu)秀的系統(tǒng)設備商，這為光通信廠商成長提供了肥沃的土壤。以2016年為例，F(xiàn)TTx（Fiber To The x）、移動前傳和回傳市場的光器件數(shù)量超過1.15億美元，銷售收入達到17億美元，其中70%的部署在中國；2016年，華為、中興、烽火以24.6%、13.5%、6.5%的份額位居全球光網(wǎng)絡設備市場的第一、第二、第五，占比過半。

可見，巨大的應用市場給光模塊廠商的提供了良好的發(fā)展條件。

除此之外，國內(nèi)光模塊廠商重視研發(fā)投入也極大的促進了光模塊產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。丁奇談到，光模塊廠商過去十年平均研發(fā)費用投入占營業(yè)收入大于7%，雖然這與華為、中興、烽火等廠商相比略低，但是從全球來看，這個投入占比是非常高的，要知道，歐盟整個國家的研發(fā)投入也不過2.5%。

巨大的應用市場和持續(xù)的高研發(fā)投入，使得國內(nèi)光模塊產(chǎn)業(yè)逐漸領先全球。2010年中國只有一家光模塊廠商WTD（光迅科技前身）進入全球前十，2016年進入前十的有三家廠商，分別是海信寬帶、光迅科技、中際旭創(chuàng)，2018年這三家中國廠商不僅進入前十，而且依次排名第二、第三、第四。丁奇表示，預計2020年將會有五家公司進入全球前十，分別是中際旭創(chuàng)、海信寬帶、光迅科技、華工正源、新易盛，其中中際旭創(chuàng)可能取代長期霸占第一位置的Finisar，成為全球第一。

光模塊的主要應用場景是電信市場和數(shù)據(jù)中心市場，電信市場主要應用于基站/PON/WDM/OTN/交換機/路由器等設備，數(shù)據(jù)中心市場主要應用服務器/架頂交換機/核心交換機等設備。根據(jù)Ovum數(shù)據(jù)，2019年電信市場占比66%，數(shù)通市場占比34%。

近幾年5G基站和云計算大力發(fā)展，可見光模塊在未來幾年將繼續(xù)迎來較大市場機會。

5G網(wǎng)絡部分設備中，光模塊成本占比大于50%~70%

5G基站網(wǎng)絡將從4G/LTE的BBU、RRU兩級結構，演進到CU、DU和AAU三級結構。5G驅動光模塊市場爆發(fā)的原因有幾點：一是前傳部分光模塊全部升級替換為25G/40G（未來或100G）光模塊；二是新增中傳場景，新增兩端光模塊；三是回傳光模塊升級為100G/200G/400G。

光模塊是5G網(wǎng)絡的基礎構成單元，部分設備中成本占比大于50%~70%。

圖片來自中信證券

光迅科技此前在接受電子發(fā)燒友采訪的時候表示，在當前新基建主題的刺激下，5G建設的步伐正在加快，這也對運營商的承載網(wǎng)絡，尤其是前傳接入網(wǎng)都帶來了大量的光模塊需求，據(jù)預測，今年用于5G的光模塊需求有望達到千萬只級，這對整個光模塊行業(yè)來說都是一個巨大的利好。

單前傳的光模塊用量就相當大，運營商采購的5G前傳光模塊數(shù)量逐年增加，2019年三大運營商采購的10G、25G前傳模塊達到百萬量級，2020年截至8月，就已約有180萬只25GCWDM模塊采購需求。

據(jù)亨通洛克利科技有限公司執(zhí)行副總經(jīng)理朱宇分享，從5G前傳候選技術的演進來看，5G網(wǎng)絡前傳光模塊種類主要有25GLR灰光、25GLR彩光。25GLR灰光分為Duplex（雙纖雙向）、Bidi（單纖雙向），25GLR彩光分為25G CWDM、25G LWDM（調(diào)頂）、25G MWDM（調(diào)頂）、25G可調(diào)諧DWDM（調(diào)頂）。

光模塊為前傳核心單元，灰光和彩光多種制式并存。中國信通院技術與標準研究所副所長張海懿指出，5G網(wǎng)絡建設初期，光纖資源充裕的場景，尤其是DRAN場景，前傳以光纖直連方式為主（5G前傳4種應用場景，光纖直驅、無源波分、半有源波分、有源波分），基站塔上塔下互連一般采用25Gb/sDuplex光模塊，傳輸距離更遠或鏈路損耗更大的AAU與接入機房間的光纖直連場景可采用25Gb/sDuplex和BiDi光模塊。

5G前傳由于速率容量、傳輸網(wǎng)絡、工作環(huán)境、光纖資源和同步特性等需求的不同，對光模塊提出新型差異化要求，業(yè)界推出多種5G光模塊解決方案，多種WDM（波分復用）前傳技術方案并存發(fā)展，包括：CWDM（粗波分復用）、MWDM（中等波分復用）、LWDM（細波分復用）、DWDM（密集波分復用）。

CWDM：6波方案供應鏈成熟、成本較低、共用100GE CWDM 4產(chǎn)業(yè)鏈，可采用DML激光器+PIN探測器；12波方案中后6波受色散限制需使用EML激光器或APD探測器，成本較高。

MWDM：在CWDM前6波基礎上左右偏移擴展為12波，可重用CWDM方案中DML激光器成熟的設計經(jīng)驗及工藝控制技術，目前處于測試階段。

LWDM：可共用100GE LR4產(chǎn)業(yè)鏈，按照800GHz通道間隔從已有的8波擴展到12波，可采用DML++PIN方案，中國電信正在組織產(chǎn)業(yè)鏈上下游研討開會，目前處于樣品階段。

DWDM采用O波段工作波長可調(diào)光模塊，可支持12波（Finisar提出），DWDM采用C波段工作波長，可支持40+波，顯著節(jié)約光纖資源；當前主要采用其中20+波用于5G前傳，受色散限制，激光器需要使用EML，成本高，部分波長能做小批量供應，供應鏈開始成熟，分為固定波長方案和可調(diào)波長方案。

張海懿認為，5G前傳產(chǎn)業(yè)鏈初步已經(jīng)形成，后續(xù)需聚焦共性發(fā)展。設備商、模塊商圍繞5G積極開展前傳光模塊及設備研發(fā)，不同WDM產(chǎn)品成熟度存在差異，CWDM最為成熟。國外領先廠商在5G前傳光模塊用核心光電芯片產(chǎn)業(yè)化能力方面已基本成熟，國內(nèi)廠商整體上仍處于研發(fā)階段。

上游芯片仍需發(fā)力，芯片占光模塊的主要價值量為65%

光通信器件可分為芯片、光有源器件、光模塊，芯片占到光模塊的主要價值量，約為65%，現(xiàn)在，我國在無源器件、OSA封裝、10G激光器芯片、光模塊封裝等都已經(jīng)成功國產(chǎn)化，目前主要的瓶頸是，25G/s激光器芯片（送樣），相干光收發(fā)芯片、DSP芯片（高速AD/DA）制約發(fā)展。

丁奇認為，5G基站和數(shù)據(jù)中心建設會帶動光模塊需求大增，同時這將給光模塊的上游帶來較大的市場機會，雖然目前來看國內(nèi)在光芯片和電芯片上的滲透率都非常低，但是就如同過去十年巨大的應用市場推動光模塊迅速發(fā)展一樣，如今光模塊的市場規(guī)模和逐漸成熟也將推動上游芯片發(fā)展。

另外就如上文所言，事實上光模塊廠商的盈利水平不高，因為占到光模塊主要價值量約65%的芯片依賴進口，未來十年光模塊產(chǎn)業(yè)鏈需要配合大力發(fā)展芯片，因為這樣企業(yè)的毛利率會更高，盈利水平會更好，從自主可控角度來看，這也將直接關系到未來5G和云計算的發(fā)展。

據(jù)丁奇介紹，目前國內(nèi)光芯片產(chǎn)業(yè)與國外存在1-2代的差距，我們的光芯片目前更多還是在10Gb/s的水平，比如，光迅科技在10Gb/s方面表現(xiàn)非常優(yōu)秀，在25G Gb/s上只有小批量的出貨。不過，近年來有些廠商還是取得了一些突破，比如源杰半導體就實現(xiàn)了12波25G MWDM激光器芯片的量產(chǎn)，蘇州長瑞也實現(xiàn)了25Gb/s的突破。另外，華為投資的縱慧芯光在VCSEL芯片方面做得很好，2019年全球ToF傳感器市場，VCSEL產(chǎn)品占比達到32.6%，僅次于Osram（37%），排名全球第二。半導體激光芯片企業(yè)瑞波光電，成功開發(fā)出的9款不同系列905nm高功率半導體激光芯片產(chǎn)品，達到國際先進水平。但整體而言，光芯片成熟度和成本與歐美企業(yè)相比，還存在一定差距。

電芯片的差距會更大些，丁奇表示，光芯片只要有熟練的工程師就可以做得很好，電芯片還要跟摩爾定律賽跑，不過目前也有一些企業(yè)做出了不少成績，比如華為海思、南通飛昂、華光光電、長光華芯、博升光電、立芯光電等，南通飛昂2019年成功突破單模25Gb/s NRZ與50Gb/s PAM4技術。

除了上文提到的企業(yè)，電子發(fā)燒友了解到，兆易創(chuàng)新、Credo等都在光模塊用芯片領域積極投入，近日在光博會上，兆易創(chuàng)新就帶來了今年2月推出GD32E232系列Arm Cortex-M23 MCU產(chǎn)品，進入光模塊市場。另外日前Credo在深圳舉行發(fā)布會，一口氣發(fā)布了5款用于光模塊的DSP芯片Seagull 50和Dove系列的四款產(chǎn)品，用于數(shù)據(jù)中心和5G無線通信網(wǎng)絡光模塊中。

未來光芯片和電芯片企業(yè)有很大的市場機會，隨著各家廠商積極發(fā)力，未來十年定將在光芯片和電芯片領域逐漸取得成績，就如光模塊一樣。