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1、正文之后的免责声明及其项下所有内容证券研究报告证券研究报告 | | 2022022 2年年6 6月月5 5日日国信通信国信通信行业专题报告行业专题报告光器件行业研究框架与投资机会梳理光器件行业研究框架与投资机会梳理证券分析师：马成龙021-S0980518100002行业研究行业研究 深度报告深度报告 通信通信 通信设备通信设备投资评级投资评级超配（维持评级）超配（维持评级）证券分析师：陈彤0755-S0980520080001证券分析师：付晓钦0755-S0980520120003正文之后的免责声明及其项下所有内容报告撰写目的报告撰写目的u本文主要以光通信器件为锚，构建光器件行业研究框架，从

2、光模块、光电芯片、光学元件、光学器件四个环节梳理行业规律、格局、发展趋势以及相关投资机会。关键结论与投资建议关键结论与投资建议u光通信器件需求主要受数通市场和电信市场共同驱动，数通市场是主要驱动力，伴随海外云厂商的资本开支稳健增长而增长。u广义的光器件包括光模块、光芯片、光学元件、光学器件，各环节的行业变革孕育投资机会：光模块：关注产品迭代升级、格局变化和新技术趋势。光模块：关注产品迭代升级、格局变化和新技术趋势。行业技术升级和价格波动双重影响下波动式增长，升级初期先发优势厂商享受行业红利，下一代800G光模块的规模商用有望带来行业新机遇，关注国产头部厂商的投资机会，重点关注中际旭创。同时需要

3、关注硅光技术和CPO技术对竞争格局的影响。光电芯片：光电芯片：关注高端产品国产突破关注高端产品国产突破。25G以上高功率激光器芯片和电芯片技术难度大，国产替代率都很低，是后续的主要投资机遇所在。激光器芯片在其它需要光源的产业，如激光工业、医疗、激光雷达、激光武器中应用广泛，相关公司可横向扩展的空间巨大。u光器件：光器件：关注一站式解决方案和跨领域应用关注一站式解决方案和跨领域应用。下游客户倾向于选择一站式解决方案提供商，光引擎成行业新模式，具备光器件自制和一体化代工封装能力的公司有望充分受益，如天孚通信；光通信器件厂商跨领域布局，寻找新成长曲线，与医疗检测、激光雷达、AR等领域结合，打开远期成

4、长空间，关注光库科技。光学元组件：关注新兴市场的需求拉动。光学元组件：关注新兴市场的需求拉动。关注高功率光纤激光器、汽车电子、AR/VR等新兴市场对上游光学元件需求的拉动，关注具有跨领域布局能力的公司。u 结合公司质地与当前估值，在我们已覆盖公司中，我们重点推荐天孚通信、中际旭创，结合公司质地与当前估值，在我们已覆盖公司中，我们重点推荐天孚通信、中际旭创，建议关注光库科技、华工科技。投资摘要投资摘要pOrOrQpMzRrMtRtQvMsQrQ8O8QaQtRoOpNpNlOmMrPiNmMqOaQrRuNNZtOrMMYrNmO正文之后的免责声明及其项下所有内容光器件市场概述0101光模块02

5、02光电芯片0303光器件0404目录目录光学元组件0505投资建议0606（关注产品迭代升级、格局变化和新技术趋势关注产品迭代升级、格局变化和新技术趋势）（关注高端产品国产突破关注高端产品国产突破）（关注一站式解决方案和跨领域应用关注一站式解决方案和跨领域应用）（关注新兴市场的需求拉动关注新兴市场的需求拉动）正文之后的免责声明及其项下所有内容一、一、光器件市场概述光器件市场概述正文之后的免责声明及其项下所有内容图图 2 2：光电子器件按：光电子器件按应用功能分类应用功能分类资料来源：中国光电子器件产业技术发展路线图2018-2022年，国信证券经济研究所整理光电技术是信息技术的重要分支，应用

6、广泛光电技术是信息技术的重要分支，应用广泛u光电技术是信息技术的重要分支，信息化时代下光电产业发展迅速。光电技术是信息技术的重要分支，信息化时代下光电产业发展迅速。光电技术是获取光子信息或借助光子提取其他信息的重要手段，涉及光子与电子两大信息化社会的关键支柱。自上世纪80年代以来，光电子产品应用日益广泛，从产业链角度看包括光辐射（激光）、光探测、光传输、光处理、光显示、光存储、光集成及光转换（光伏）等多个领域。光电产业市场规模日益增长，据中国光学光电子行业协会，2019年中国光电行业总产值已突破1.5万亿元。当前，一些新兴的应用亦在快速发展，例如AR/VR、激光雷达等。u光电子器件（简称光器件

7、）是光电产业的关键光电子器件（简称光器件）是光电产业的关键。光电子器件，通常简称“光器件”，是指利用电-光子（或光-电子）转换效应制成的各种功能器件，是光电子技术的最关键和最核心部件。根据应用功能的不同，光电子器件又可细分为光通信器件、光显示器件、光照明器件以及光传感器件等类别。图图 1 1：部分光电行业的细分产业链：部分光电行业的细分产业链资料来源：LEDinside，Laser Focus World，至纯科技，睿创微纳招股说明书，国信证券经济研究所整理正文之后的免责声明及其项下所有内容图图 3 3：光通信产业链及市场规模（亿美元，：光通信产业链及市场规模（亿美元，20212021）资料来

8、源：天孚通信招股说明书，LightCounting，ICC，国信证券经济研究所整理；注：光通信设备包括光传输设备及数通设备（路由器+交换机）光通信产业是光器件的重要应用领域光通信产业是光器件的重要应用领域光芯片光学元件光组件有源光芯片：有源光芯片：激光器芯片、探测器芯片无源光芯片：无源光芯片：PLC芯片、波分复用芯片、光开关芯片、光衰减器芯片平面光学元件：平面光学元件：滤光片、偏振分束器、消偏振分束器、反射镜、窗口片、棱镜、波片球面光学元件：球面光学元件：透镜、柱面镜横压玻璃非球面透镜横压玻璃非球面透镜光组件光组件陶瓷套管/插芯光纤适配器光收发接口组件精密金属件光器件无源光器件无源光器件光隔离

9、器、光分离器、光开关、光纤连接器、波分复用解复用器、光分路器、光衰减器、FA光纤阵列、光耦合器等有源光器件有源光器件激光器（DFB/FP/VCSEL）、探测器（PIN、APD）、光放大器、光调制器（DML、EML）、光收发次模块（TOSA/ROSA/BOSA）光模块光模块光模块光收发模块、光放大器模块、动态可调模块、性能监控模块电芯片电芯片电芯片激光驱动器、跨阻放大器芯片、限幅放大器芯片等光通信设备数通市场电信市场全球市场空间（亿美元，全球市场空间（亿美元，20212021）243581392618电芯片光芯片光学元件光器件光模块光通信设备正文之后的免责声明及其项下所有内容图图 5 5：光通信

10、在电信网络的应用光通信在电信网络的应用资料来源：光迅科技，国信证券经济研究所整理u应用趋势：应用趋势：随着移动互联网和云计算的发展，数据中心的计算能力和数据交换能力呈指数级增长，光通信的应用主体从运营商网络转向数据中心光通信的应用主体从运营商网络转向数据中心。u电信网络的光通信应用：电信网络的光通信应用：1980年代光纤诞生以来，光通信应用从骨干网到城域网、接入网、基站。目前国内传输网络基本完成光纤化，但数据在进出网络时仍需要进行光电转换；未来向全光网演进。以光模块为例，据LightCounting数据，电信市场（电信市场（FTTxFTTx+ +无线前传无线前传/ /中回传中回传+CWDM/D

11、WDM+CWDM/DWDM）占比）占比约为约为40%-45%40%-45%。u数据中心的光通信应用：数据中心的光通信应用：1990年代开始，光通信应用从中短距离的园区、企业网络延伸到大型数据中心的系统机架间、板卡间、模块间、芯片间应用。仍以光模块为例，据LightCounting数据，数通市场（以太网数通市场（以太网+ +光互连光互连+ +光纤通道）收入占比在光纤通道）收入占比在55%-60%55%-60%左右左右。光通信应用场景光通信应用场景：电信网络和数据中心电信网络和数据中心图图 6 6：光模块在数通领域的应用光模块在数通领域的应用资料来源：光迅科技，国信证券经济研究所整理图图 4 4：

12、以光模块为例，运营商市场与数通市场收入占比对比（以光模块为例，运营商市场与数通市场收入占比对比（20212021）资料来源：LightCounting，国信证券经济研究所整理以太网50%光互连7%光纤通道3%FTTx6%无线前传/中回传10%CWDM/DWDM24%正文之后的免责声明及其项下所有内容图图 7 7：海外三大云厂商及海外三大云厂商及MetaMeta资本开支（百万美元）资本开支（百万美元）资料来源：公司公告，国信证券经济研究所整理u整体来看，海外云厂商资本开支维持稳定增长态势。整体来看，海外云厂商资本开支维持稳定增长态势。22Q1，海外三大云厂商及Meta资本开支合计355.18亿美

13、元（同比+30%，环比-2.8%）。在全球数据流量快速增长背景下，云厂商资本开支整体呈稳定增长态势。短期来看，据DellOro Group，大多数主要云服务提供商大多数主要云服务提供商20222022年将经历一个扩张周期年将经历一个扩张周期，驱动2022年全球数据中心资本开支预计超过2400亿美元。u国内云厂商资本开支波动性较大，整体驱动力有限。数通市场：受海外云厂商资本开支数通市场：受海外云厂商资本开支驱动，增长稳定性强（驱动，增长稳定性强（1 1）图图 8 8：国内国内BATBAT资本开支（百万元）资本开支（百万元）资料来源：公司公告，国信证券经济研究所整理0 5000 10000 150

14、00 20000 25000 30000 020004000600080004000019Q1 2019Q2 2019Q3 2019Q4 2020Q1 2020Q2 2020Q3 2020Q4 2021Q1 2021Q2 2021Q3 2021Q4 2022Q1 阿里巴巴 腾讯 百度 合计 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 02000400060008000400000002020Q12020Q22020Q32020Q42021Q12021Q2

15、2021Q32021Q42022Q1 亚马逊 Microsoft Google Meta 合计 正文之后的免责声明及其项下所有内容图图 10 10：-2027年以太网光模块市场规模预测（百万美元）年以太网光模块市场规模预测（百万美元）资料来源：LightCounting，国信证券经济研究所整理u因此，数据中心侧光通信市场增长的稳定性较强。因此，数据中心侧光通信市场增长的稳定性较强。在云厂商，尤其是海外云厂商资本开支稳定增长的推动下，数据中心持续建设，据信通院数据，2021年全球数据中心市场规模约679.3亿美元，同比增长9.8%。受益于此，数通侧光通信产业市场的增长稳

16、定性较强，以光模块为例，据LightCounting数据，2021年以太网光模块市场规模约47亿美元，同比增长25%，预22-27年CAGR为12%，市场规模有望突破百亿美元，增长较为稳定。数通市场数通市场：受受海外海外云厂商资本开支驱动云厂商资本开支驱动，增长稳定性强（，增长稳定性强（2 2）0.0%5.0%10.0%15.0%20.0%25.0%30.0%35.0%0200040006000800002020212022E2023E2024E2025E2026E2027E以太网光模块市场规模（百万美元）YoY(%)图图 9 9：全球数据中心市场规模（亿美元）全球数据中

17、心市场规模（亿美元）资料来源：信通院，国信证券经济研究所整理0%2%4%6%8%10%12%005006007008002002020212022E全球数据中心市场规模（亿美元）YoY(%)正文之后的免责声明及其项下所有内容电信市场：受运营商资本开支周期变动影响，波动性较大电信市场：受运营商资本开支周期变动影响，波动性较大图图 11 11：-2021年三大运营商资本开支（亿元）年三大运营商资本开支（亿元）资料来源：三大运营商推介材料，国信证券经济研究所整理u电信市场是光通信最早发力的市场，主要用于无线接入、固网接入和承载网等

18、，市场受运营商资本开支周期变动影响显著。电信市场是光通信最早发力的市场，主要用于无线接入、固网接入和承载网等，市场受运营商资本开支周期变动影响显著。电信运营商的Capex具有周期性特点，在代际升级的主建设期，运营商Capex会有明显的上升例如国内13-15年的4G主建设期及19年至今的5G主建设期，运营商资本开支有明显提升。受此影响，电信侧光通信市场的波动性较数通侧更为显著，仍以光模块为例，据LightCounting数据，2013-2015年期间随着4G建设加速，国内电信侧光模块市场快速增长，相同的趋势也在2019年5G建设开启时出现。因此，电信侧光通信市场增长与通信技术代际升级，也即运营商

19、重点投入时期高度相关，相关时点的市场表现更为优异。因此，电信侧光通信市场增长与通信技术代际升级，也即运营商重点投入时期高度相关，相关时点的市场表现更为优异。050002500300035004000450050002000021中国联通中国电信中国移动图图 12 12：国内电信侧光模块市场规模（百万美元）及增速：国内电信侧光模块市场规模（百万美元）及增速资料来源：LightCounting，国信证券经济研究所整理-40%-20%0%20%40%60%80%100%120%140%02004006008001

20、000002000172018中国电信侧光模块市场规模（百万美元）YoY(%)正文之后的免责声明及其项下所有内容二、光模块二、光模块（关注产品迭代升级、格局变化和新技术趋势关注产品迭代升级、格局变化和新技术趋势）正文之后的免责声明及其项下所有内容光模块主要用于实现光、电信号的转换光模块主要用于实现光、电信号的转换u光模块是用于设备与光纤之间光电转换的接口模块。光模块是用于设备与光纤之间光电转换的接口模块。光模块主要用于实现光电信号的转换。光模块主要用于实现光电信号的转换。u光模块主要由光学器件和辅料（外壳、

21、插针、光模块主要由光学器件和辅料（外壳、插针、PCBPCB与控制芯片）构成。光学器件（包括光芯片和光学元件组件）约占光模块成本与控制芯片）构成。光学器件（包括光芯片和光学元件组件）约占光模块成本70%70%以上，以上，辅料（外壳、插针、PCB与电路芯片等）占光模块总成本近30%。u光发射组件光发射组件TOSATOSA一般包含激光二极管、背光监测二极管、耦合部件、TEC以及热敏电阻等元件。一定速率的电信号经驱动芯片处理后驱动激光器（LD）发射出相应速率的调制光信号，通过光功率自动控制电路，输出功率稳定的光信号。光接收组件光接收组件ROSAROSA一般包含光电探测器、跨阻放大器、耦合部件等元件。一

22、定速率的光信号输入模块后由光探测器转（PD/APD）换为电信号，经前置放大器（TIA)放到后输出相应速率的电信号。图图 13 13：光模块工作原理光模块工作原理资料来源：头豹研究院，国信证券经济研究所整理图图 14 14：光模块结构示意图（光模块结构示意图（SFP+SFP+封装）封装）资料来源：讯石光通讯，国信证券经济研究所整理图图 15 15：光模块成本构成光模块成本构成资料来源：头豹研究院，国信证券经济研究所整理正文之后的免责声明及其项下所有内容示例：示例：400G FR4400G FR4光模块原理光模块原理图图 16 16：400G FR4400G FR4光模块基本原理框图光模块基本原理

23、框图资料来源：邓琨，高万超等，400 Gbit/s FR4光收发模块的研究J，国信证券经济研究所整理u400G FR4400G FR4光模块主要由光模块主要由PAM4PAM4速率转换、接收、发射和监控速率转换、接收、发射和监控4 4个单元组成，采用个单元组成，采用4 4路路106 Gbps PAM4106 Gbps PAM4实现。实现。400G FR4光模块发射单元采用一个4通道的EML芯片驱动4组TOSA实现电/光转换，将4路106.250 Gbit/s的高速电信号转换为4路106.250 Gbit/s的、中心波长分别为1271、1291、1311和1331nm的高速光信号输出，最后再由一个

24、MUX耦合进一根SMF中进行传输。接收单元采用一个DEMUX对接收到的光信号进行分波恢复为4路不同波长的光信号，再通过4组ROSA完成光/电转换以及电流-电压转换等，转换后得到的4路电信号经放大以及差分驱动后输出。模块中的监控单元则由微控制单元（Microcontroller Unit，MCU）通过两线式串行总线（Inter-Integrated Circuit，I2C）完成对光模块内部各电芯片寄存器的读写操作以及与上位机进行数据通信，从而对外实现对模块的数字诊断及监控功能。速率转换单元主要完成对8路53.125Gbit/s速率的PAM4电信号和4路106.250 Gbit/s速率的PAM4电

25、信号之间的转换。正文之后的免责声明及其项下所有内容图图 17 17：光模块光模块命名规则命名规则资料来源：今日光电，国信证券经济研究所整理表表 1 1：光模块光模块分类方式分类方式资料来源：讯石光通讯，国信证券经济研究所整理光模块规格型号繁多，适用于不同应用场景光模块规格型号繁多，适用于不同应用场景u光模块种类繁多，有多种分类方式，包括按封装方式、光口速率、传输距离、调制格式、是否支持光模块种类繁多，有多种分类方式，包括按封装方式、光口速率、传输距离、调制格式、是否支持波分复用、适用的光纤类型、光接口工作模式、光芯片类型、连接器接头类型、使用方式、工作温波分复用、适用的光纤类型、光接口工作模式

26、、光芯片类型、连接器接头类型、使用方式、工作温度范围等。度范围等。例如，400G光模块按照封装方式可以分为CDFP、CFP8、QSFP-DD和OSFP方案。按信号调制方式可分为NRZ和PAM4调制。按传输距离，可分为SR、DR、FR、LR等。早期的400G光模块用16路25Gbps NRZ的实现方式，现在主流是4路106Gbps PAM4（400G-DR4,FR4,LR4）的实现方式。分类方式分类方式类型类型封装方式SFP/eSFP、SFP+、SFP28、QSFP+、CXP、CFP、QSFP28、QSFP-DD、OSFP等光口速率（b/s）10G、25G、50G、100G、400G、800G等

27、传输距离100m、10km、20km、40km、80km等调制格式NRZ、PAM4、DP-QPSK/n-QAM等是否支持波分复用灰光模块（不支持WDM）、彩光模块（支持WDM）适用的光纤类型单模光模块（多用于远距离传输）、多模光模块（多用于短距离传输）光接口工作模式双纤双向（Duplex）、单纤双向（BiDi）光芯片类型激光器芯片：DFB（适用于中长距离传输）, EML（电吸收外调制器，适用于长距离传输）, VCSEL（适用于短距离传输）探测器芯片：PIN（噪声低、灵敏度低、价格低，适用于中短距离传输）, APD（噪声大、灵敏度高、成本高，适用于长距离传输）连接器接头类型FC、SC、ST、LC

28、、MU、MTRJ使用方式热插拔（GBIC、SFP、XFP、XENPAK）和非热插拔（1*9、SFF）工作温度范围商业级（0-70）、延展温度（-2085）、工业级（-4085）标号标号含义含义A A表示光模块的封装类型B B表示光模块的速率C C表示光模块的传输距离类型：SX：短距；LX：中距；LH：长距D D表示光模块的传输距离，单位为kmE E表示光模块的器件类别，其中：SM：单模；MM：多模F F表示光模块的中心波长，单位为nm表表 2 2：数据中心不同应用场景对应不同的光通信实现方式：数据中心不同应用场景对应不同的光通信实现方式资料来源：万兆通，国信证券经济研究所整理传输距离传输距离应

29、用场景应用场景实现方式实现方式20m机柜内部的服务器和TOR交换机互联传输速率：10G25G向50G/100G过渡DAC（直接连接的铜线电缆）或AOC（有源光缆）电缆为主500m数据中心同一机房内Leaf到Spine交换机的互联传输速率：40G/100G向400G过渡100m以下：以850nm的多模（MM）光纤为主100m-500m：采用1310nm波长的单模（SM）光纤为主，采用并行单模（PSM）技术10km多个数据中心间的互联（DCI）传输速率：4T32T100G+DWDM为主80km以上：未来主要采用400G相干通信+DWDM为主80km以下：可采用PAM4+DWDM，1550nm波长为

30、主10-40km：部分短距场合可使用1550nm波长的CWDM技术SFP-GE-LH40-SM1310ABCDEF正文之后的免责声明及其项下所有内容图图 18 18：100G100G光模块封装方式和性能的发展情况光模块封装方式和性能的发展情况资料来源：讯石光通讯，国信证券经济研究所整理表表 3 3：光模块封装工艺路线对比光模块封装工艺路线对比资料来源：讯石光通讯，国信证券经济研究所整理光模块技术升级路线：向更高速率和更低成本演进光模块技术升级路线：向更高速率和更低成本演进u光模块速率升级的方法有两种：光模块速率升级的方法有两种：1 1、提高单通道的比特速率；、提高单通道的比特速率；2 2、增加

31、通道数。、增加通道数。10G到40G，提升的是通道数；从40G到100G，提升的是单通道波特率；从100G到400G，可用16*25G、4*100G（100G激光器的波特率存在瓶颈，可用50G激光器叠加更高的调制方式，即PAM4；对比传统NRZ调制，PAM4单个脉冲可以传递两比特信息，相同条件下信道容量可以提升一倍），或者采用8*50G方案。u下游客户的降本需求驱动光模块的封装工艺向小型化、集成化和低功耗升级：下游客户的降本需求驱动光模块的封装工艺向小型化、集成化和低功耗升级：从低速率的GBIC、SFF到SFP光模块，从10Gbit/s速率的Xenpak、X2、XFP到SFP+，从100G速率

32、的CFP（24W）、CFP2（8W）到现今宽度1/4的CFP4（5W）以及QSFP+和更小的QSFP28（3.5W），意味着光模块在交换机上具有更高的端口密度，同样的功率可以驱动更多的意味着光模块在交换机上具有更高的端口密度，同样的功率可以驱动更多的光模块光模块。从气密封装向非气密封装演进，也是迎合提效降本的需求。例如，从气密封装向非气密封装演进，也是迎合提效降本的需求。例如，传统电信市场光模块采用气密性封装TO方案为主，但组装工艺环节多、部件多、体积大、成本高，不符合数据中心光模块市场对于体积、成本和功耗的更高要求。中际旭创在40G时代率先采用非气密封装方案，大幅提升自动化率、降低器件使用量

33、的同时降低成本。u每一代光模块进行迭代时会出现不同的技术路径，产业化进程和成本决定了哪种技术路径成为主流产业化进程和成本决定了哪种技术路径成为主流，成本影响因素包括功耗、材料成本、端口密度、兼容性、维护成本等。封装工艺路线封装工艺路线封装工艺封装工艺介绍介绍特点特点气密封装TO-CAN同轴封装将激光二极管、光电探测器等有源部分密闭封装，其他的元部件集成在一起，在TO-CAN封装的基础上，又会配套耦合和接口部分，整体上成为同轴型的封装结构优点：使用能完全防止液体或固体侵蚀的封装材料（金属、陶瓷和玻璃）及工艺缺点：组装工艺较长、部件较多、成本较高等，同时使得光集成（光混合集成或者硅光等）较困难，不

34、能满足当前数通市场迅速发展的需求蝶形封装将激光器或者探测器管芯直接安装在一个子装配上，然后再粘接到一个更大的基底上面以提供热沉，上面可能还有热敏电阻、透镜等元件，这样的单元一般称为光学子装配。在此基础上连接耦合和接口系统，整体上就形成了蝶形封装结构。非气密封装COB该封装最开始使用在半导体封装领域，是一种将裸芯片用导电或非导电胶粘附在互连基板上，然后进行引线键合实现其电气连接的封装技术。之后会引入到LED的封装技术中，有效解决散热问题，提高发光效率。在传统的COB基础上，将原来独立的驱动器与发光体进行整体式集成所形成的LED产品就是所谓的光引擎，光引擎非常适合在结构紧凑、空间有限的产品中使用光

35、芯片必须满足非控制环境下的可靠性要求条件，要在光器件中使用IC产业的非气密封装技术，还必须提高各种封装方法的可靠性正文之后的免责声明及其项下所有内容图图 21 21：光模块对应交换机芯片的演进路径：光模块对应交换机芯片的演进路径资料来源：Inphi，国信证券经济研究所整理u数据中心高速率光模块主要与交换机端口匹配，交换机芯片产品升级节奏影响光模块升级部署节奏。数据中心高速率光模块主要与交换机端口匹配，交换机芯片产品升级节奏影响光模块升级部署节奏。目前数据中心中的商用交换机芯片主要以博通交换芯片为主，每一代博通交换机芯片的发布会推动数据中心网络布局和相应光模块的升级迭代。一般来说，从交换机芯片推

36、出到光模块开始放量需要一般来说，从交换机芯片推出到光模块开始放量需要2-32-3年的时间。年的时间。例如，博通首款32X100G交换机芯片2014年开始送样，亚马逊等北美云厂商在2016年下半年起量100G光模块，国内数据中心从2017年逐渐转向100G。2017年底博通32X400G交换芯片Tomahawk3开始送样，2018年思科、Arista、Juniper发布交换机产品，亚马逊、谷歌等北美云厂商从2018年下半年和2019年开始部署400G产品。2019年底具备25.6Tbps交换能力的交换机芯片Tomahawk4发布，2020-2022年是400G光模块的快速起量期。同时，不同云厂商

37、部署方案的差异也会影响光模块升级节奏。同时，不同云厂商部署方案的差异也会影响光模块升级节奏。u交换机之间连接都需要高端光模块来完成，叶脊架构所需高速光模块数量巨大。数据中心内的交换机根据不同网络位置可分为：交换机之间连接都需要高端光模块来完成，叶脊架构所需高速光模块数量巨大。数据中心内的交换机根据不同网络位置可分为：TORTOR、叶交换机、脊交换机和核心交、叶交换机、脊交换机和核心交换机。（换机。（1 1）服务器与）服务器与TORTOR交换机互联：交换机互联：指每个服务器机柜上部署1-2个交换机，服务器与交换机在机柜内实现直接互联。（2 2）叶交换机与脊交换机互联：）叶交换机与脊交换机互联：叶

38、交换机负责连接服务器和网络设备，脊交换机保证节点内任意两个端口之间互联的低时延和无阻塞，每个叶交换机都可以连接到结构中的每个脊交换机。（3 3）脊交换机与核）脊交换机与核心交换机互联：心交换机互联：核心交换机指位于核心层的网络交换机，承载和汇聚所有的传输流量。数通光模块与数通光模块与交换机系统升级交换机系统升级同步升级同步升级图图 19 19：数据中心内光模块速率升级数据中心内光模块速率升级资料来源：讯石光通讯，国信证券经济研究所整理图图 20 20：交换机芯片周期交换机芯片周期资料来源：LightCounting，国信证券经济研究所整理正文之后的免责声明及其项下所有内容图图 2323：数通市

39、场成为增长动力数通市场成为增长动力资料来源：Yole，国信证券经济研究所整理u20202020年全球光模块市场规模年全球光模块市场规模8080亿美元，未来五年预计稳步增长。亿美元，未来五年预计稳步增长。根据LightCounting预测，2016-2018年光模块行业增长平缓，2019年后光模块升级加速，尤其2020年受疫情和新基建政策催化，电信和数通市场需求强劲，全年光模块市场规模为80亿美元，同比增长23%。预计预计到到20262026年，年，全球光模块市场将超过全球光模块市场将超过170170亿美元，亿美元，-2026年的五年年的五年CAGRCAGR为为14%1

40、4%。u分下游客户来看，数通客户市场规模超过电信客户市场规模，是未来光模块行业的主要驱动力。分下游客户来看，数通客户市场规模超过电信客户市场规模，是未来光模块行业的主要驱动力。根据Yole数据，2020年光模块市场中，数通市场规模约为电信市场的1.2倍；2026年预计数通市场将为电信市场2.6倍。光模块市场空间：预计光模块市场空间：预计20262026年超过年超过170170亿美元亿美元图图 22 22：全球光模块市场规模统计及预测（百万美元）全球光模块市场规模统计及预测（百万美元）资料来源：LightCounting，国信证券经济研究所整理正文之后的免责声明及其项下所有内容图图 24 24：

41、20202020年全球光模块市场结构（按收入规模划分）年全球光模块市场结构（按收入规模划分）资料来源：LightCounting，国信证券经济研究所整理u光模块按应用场景可以区分为以下几类。以太网光模块：光模块按应用场景可以区分为以下几类。以太网光模块：主要用于数通市场，包括数据中心网络、运营商的城域网、骨干网。光纤通道光模块：光纤通道光模块：主要用于数通市场，用于存储和高性能计算网络。光互连光模块：光互连光模块：包括AOC，主要用于数通市场，用于短距离（20m以内的)机柜内部的服务器和TOR交换机互联。CWDM/DWDMCWDM/DWDM光模块：光模块：用于各类光传输设备，包括数据中心互联和

42、运营商网络；无线前传、无线（中）回传：无线前传、无线（中）回传：主要用于电信市场，用于电信运营商网络中的无线接入网。有线接入光模有线接入光模块：块：主要用于电信市场，用于电信运营商网络中的点对多点光模块。u以太网光模块在所有光模块中收入份额位居第一，为以太网光模块在所有光模块中收入份额位居第一，为46%46%，出货量位居第二，占比为，出货量位居第二，占比为31%31%，主要应用于以太网交换机。，主要应用于以太网交换机。CWDM/DWDMCWDM/DWDM光模块的收入份额位居第二，为光模块的收入份额位居第二，为24%24%，但出货量占比为，但出货量占比为1%1%。u光模块市场的驱动力由早年的骨干

43、网络建设需求、光纤入户需求，转变为数据中心互连需求光模块市场的驱动力由早年的骨干网络建设需求、光纤入户需求，转变为数据中心互连需求，当前数通市场已超过电信市场。当前数通市场已超过电信市场。市场结构市场结构：数通市场成为光模块需求的核心驱动：数通市场成为光模块需求的核心驱动图图 25 25：20202020年全球光模块市场结构（按出货量划分）年全球光模块市场结构（按出货量划分）资料来源：LightCounting，国信证券经济研究所整理43%31%18%3%2%2%1%有线接入以太网无线前传光互连光纤通道无线中回传CWDM/DWDM46%24%10%7%7%4%2%以太网CWDM/DWDM无线前

44、传光互连有线接入无线中回传光纤通道图图 26 26：光通信市场分阶段核心驱动力：光通信市场分阶段核心驱动力资料来源：LightCounting，国信证券经济研究所整理正文之后的免责声明及其项下所有内容图图 28 28：400G400G和和800G800G以太网光模块的销售预测（单位：百万美元）以太网光模块的销售预测（单位：百万美元）资料来源：LightCounting，国信证券经济研究所整理图图 27 27：用户侧以太网光模块市场总营收（单位：百万美元）用户侧以太网光模块市场总营收（单位：百万美元）资料来源：LightCounting，光通信之家，国信证券经济研究所整理以太网光模块市场空间：稳

45、健增长，以太网光模块市场空间：稳健增长，400G400G正在放量正在放量u以太网光模块的收入在光模块市场中占比将近一半，市场空间超过百亿美金。以太网光模块的收入在光模块市场中占比将近一半，市场空间超过百亿美金。以太光模块遵循IEEE 802.3标准，主要应用于数据中心、园区网络等。根据LightCounting最新报告，以太网光模块的销售额在以太网光模块的销售额在20212021年达到年达到46.5246.52亿美元，同比增长亿美元，同比增长25%25%。预计2022年用户侧以太网光模块的营收增幅为22.3%。未来随着新技术的发展和网络流量长期保持持续增长，以太网光模块销售额也将保持较快增长并

46、不断迭代升级。预计到预计到20262026年，以太网光模块市场将达到年，以太网光模块市场将达到88.5188.51亿亿美元，约为全球光模块市场规模的美元，约为全球光模块市场规模的52%52%。22-2622-26年复合增速年复合增速11.7%11.7%u高速以太网光模块（高速以太网光模块（200G200G、400G400G和和800G800G）是以太网光模块需求增长的核心驱动。）是以太网光模块需求增长的核心驱动。2021年100G及以下的光模块收入规模约为30亿美元，在以太网光模块市场中占比64%。当前200G及以上光模块迅速放量，后续将成为增长主力。正文之后的免责声明及其项下所有内容图图 3

47、0 30：200G/400G/800G200G/400G/800G高速光模块发货量（单位：百万只）高速光模块发货量（单位：百万只）资料来源：LightCounting，光通信之家，国信证券经济研究所整理出货量分析：整体平稳，高速率光模块快速增长出货量分析：整体平稳，高速率光模块快速增长u全球光模块的年出货量接近全球光模块的年出货量接近2 2亿只，呈现平稳增长。以太网光模块占比亿只，呈现平稳增长。以太网光模块占比31%31%，约，约60006000万只，以万只，以100G及以下的光模块为主及以下的光模块为主u200G、400G、800G的高速以太网光模块出货量快速增长，但对总出货量影响不大，的高

48、速以太网光模块出货量快速增长，但对总出货量影响不大，2021年年200G及以上光模块出货量合计约及以上光模块出货量合计约222万只，出货量未来六年万只，出货量未来六年CAGR 41%。100G光模块2016年开始起量，2022年逐渐接近高峰。400G DR4从2018年开始起量，预计于2025年达到高峰期；200G FR4从2020年开始起量，预计于2023年达到高峰期。图图 29 29：全球光模块：全球光模块发货量（单位：万片）及增速发货量（单位：万片）及增速资料来源：LightCounting，国信证券经济研究所整理-20%-15%-10%-5%0%5%10%15%20%25%0 5,00

49、0 10,000 15,000 20,000 25,000 2000222023202420252026全球光模块出货量（万只）YOY正文之后的免责声明及其项下所有内容图图 32 32：光模块价格年降幅光模块价格年降幅资料来源：LightCounting，国信证券经济研究所整理价格分析：产品均价结构性提升，但单位价格分析：产品均价结构性提升，但单位GBGB价格持续下降价格持续下降u伴随光模块产品升级，光模块产品单价持续提升，是助推光模块厂商收入增长的核心驱动力。光模块单位伴随光模块产品升级，光模块产品单价持续提升，是助推光模块厂商收入增长的核心驱动力

50、。光模块单位GbpsGbps价格整体呈现下降趋势。价格整体呈现下降趋势。u光模块环节上游芯片和下游光通信设备商光模块环节上游芯片和下游光通信设备商/ /云厂商集中度较高，光模块环节价格议价能力较弱，新产品推出后价格波动较大。光模块价格的变化规律：一方面受云厂商集中度较高，光模块环节价格议价能力较弱，新产品推出后价格波动较大。光模块价格的变化规律：一方面受摩尔定律影响，伴随芯片成熟后，光模块进入量产后，芯片价格和光模块价格快速下降。摩尔定律影响，伴随芯片成熟后，光模块进入量产后，芯片价格和光模块价格快速下降。100G光模块自2016年开始规模化出货，2017/2018/2019/2020年的价格