光通信信息傳輸行業(yè)發(fā)展研究報(bào)告

1、5G 之光通信篇光通信，信息傳輸?shù)慕K極方案光通信信息傳輸行業(yè)發(fā)展研究報(bào)告光通信技術(shù)推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)變革以滿足數(shù)據(jù)增長(zhǎng)需求。全球數(shù)據(jù)量以指數(shù)級(jí)快速增長(zhǎng)，光通信技術(shù)成為解決數(shù)據(jù)爆發(fā)式增長(zhǎng)的終極方案。從廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)到局域網(wǎng)，從信息系統(tǒng)、設(shè)備到芯片，光通信正在逐步取代電連接成為信息傳輸?shù)慕K極方案。從需求端看，5G 網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心雙輪驅(qū)動(dòng)，有望帶來光通信行業(yè)新一輪發(fā)展機(jī)遇。 光通信處于產(chǎn)能驅(qū)動(dòng)快速成長(zhǎng)期。隨著光通信的快速發(fā)展，電信網(wǎng)絡(luò)逐步升級(jí)到大容量、高速率、高可靠的全光交換網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)中心光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)不斷提升數(shù)據(jù)交換和處理能力。數(shù)據(jù)流量的高速增長(zhǎng)推動(dòng)了光線纜、光器件、光設(shè)備行業(yè)快速發(fā)展。結(jié)合光通信細(xì)分領(lǐng)域的市場(chǎng)

2、規(guī)模、市場(chǎng)增速、競(jìng)爭(zhēng)格局，光通信行業(yè)投資機(jī)會(huì)從大到小依次是光模塊、光設(shè)備、光器件、光線纜。光電子產(chǎn)業(yè)未來市場(chǎng)前景廣闊。光通信行業(yè)依然處于行業(yè)發(fā)展早期，未來具有爆發(fā)式增長(zhǎng)潛力。從產(chǎn)業(yè)發(fā)展節(jié)奏看，短期重點(diǎn)方向是上游核心光電芯片，中 期發(fā)展趨勢(shì)是硅光集成技術(shù)，長(zhǎng)期發(fā)展目標(biāo)是光電子在傳統(tǒng)行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，在消費(fèi)電子、工業(yè)制造、光學(xué)顯示、國防軍工、光纖傳感、自動(dòng)駕駛、生物醫(yī)療等行業(yè)間接市場(chǎng)規(guī)模將突破萬億美元。建議圍繞光模塊、光設(shè)備、光器件積極布局。中期看，受益于 5G 網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心建設(shè)需求，光通信行業(yè)未來 2-3 年具有確定性行業(yè)發(fā)展機(jī)遇?？煞e極參與光模塊、光設(shè)備和光器件行業(yè)的股權(quán)、債券、信貸業(yè)務(wù)

3、，其中數(shù)據(jù)中心行業(yè)龍頭企業(yè)是重點(diǎn)方向。長(zhǎng)期看，光電子產(chǎn)業(yè)正在走向更寬泛的消費(fèi)電子、汽車、工業(yè)、醫(yī)療、國防軍工等行業(yè)，可積極參與硅光集成、光電子新應(yīng)用的早期股權(quán)投資。 風(fēng)險(xiǎn)提示。我國光通信產(chǎn)業(yè)上游依然比較薄弱，核心光芯片、電芯片制造和上游設(shè)備受制于人，國際貿(mào)易爭(zhēng)端的加劇，可能影響光通信產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展。光模 塊主要數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)在海外，全球化進(jìn)程受阻可能帶來光通信需求市場(chǎng)的不確定性。目 錄光通信技術(shù)推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)變革以滿足數(shù)據(jù)增長(zhǎng)需求1數(shù)據(jù)流量爆發(fā)式增長(zhǎng)，光通信技術(shù)成為終極方案1從網(wǎng)絡(luò)到信息系統(tǒng)，光通信市場(chǎng)逐步成熟壯大35G 帶給光通信行業(yè)新一輪快速發(fā)展機(jī)遇6光通信處于產(chǎn)能驅(qū)動(dòng)快速成長(zhǎng)期7光纖處于產(chǎn)能消化期

4、，有源線纜市場(chǎng)快速增長(zhǎng)8光器件漸入成熟期，未來市場(chǎng)潛力巨大115G 與IDC 雙輪驅(qū)動(dòng)，光模塊市場(chǎng)快速增長(zhǎng)16光通信設(shè)備市場(chǎng)穩(wěn)步發(fā)展19光通信行業(yè)市場(chǎng)格局分析22光電子產(chǎn)業(yè)未來市場(chǎng)前景廣闊23上游核心芯片是光通信短期突破方向23硅光集成是光通信中期發(fā)展趨勢(shì)24光電子技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景不斷擴(kuò)大成為長(zhǎng)期發(fā)展目標(biāo)26業(yè)務(wù)建議及風(fēng)險(xiǎn)28圖目錄圖 1：全球年度數(shù)據(jù)規(guī)模（ZB）1圖 2：互聯(lián)網(wǎng)接入速率（BPS）1圖 3：光纖具備更多性能成本優(yōu)勢(shì)2圖 4：光芯片數(shù)據(jù)容量增長(zhǎng)趨勢(shì)3圖 5：以太網(wǎng)聯(lián)盟技術(shù)發(fā)展路線圖3圖 6：光通信變革從網(wǎng)絡(luò)延伸到芯片3圖 7：運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的光通信變革4圖 8：數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的光通信變革4

5、圖 9：網(wǎng)絡(luò)設(shè)備向全光交換方向發(fā)展5圖 10：設(shè)備內(nèi)部架構(gòu)的光互連變革5圖 11：光通信市場(chǎng)需求分層6圖 12：中國運(yùn)營商 5G 宏基站部署預(yù)測(cè)7圖 13：全球 IDC 行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)（億）7圖 14：光通信產(chǎn)業(yè)鏈細(xì)分市場(chǎng)結(jié)構(gòu)7圖 15：光通信產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)8圖 16：光纖結(jié)構(gòu)及光信號(hào)傳輸原理8圖 17：全球光纖市場(chǎng)規(guī)模（百萬芯公里）9圖 18：2018 年全球光纖市場(chǎng)區(qū)域分布9圖 19：2013-2018 年全球光纜復(fù)合增長(zhǎng)率10圖 20：全球光纖光纜企業(yè)市場(chǎng)份額10圖 21：有源光纜全球市場(chǎng)規(guī)模（百萬美元）11圖 22：有源光纜產(chǎn)品路線圖11圖 23：全球光器件市場(chǎng)規(guī)模（十億美元）12圖

6、24：全球光器件企業(yè)市場(chǎng)份額12圖 25：不同類型光電芯片13圖 26：砷化鎵 GaAs 市場(chǎng)規(guī)模及主要企業(yè)14圖 27：磷化銦 InP 市場(chǎng)規(guī)模（百萬美元）14圖 28：半導(dǎo)體激光器類型15圖 29：VCSEL 市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)15圖 30：APD 探測(cè)器市場(chǎng)分布16圖 31：電芯片銷售量快速增長(zhǎng)趨勢(shì)16圖 32：光模塊技術(shù)升級(jí)路線圖17圖 33：光模塊產(chǎn)品類別18圖 34：光電模塊市場(chǎng)結(jié)構(gòu)18圖 35：全球光模塊市場(chǎng)預(yù)測(cè)（百萬美元）18圖 36：全球光模塊市場(chǎng)細(xì)分結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)18圖 37：電信網(wǎng)絡(luò)高速光模塊市場(chǎng)（百萬美元）19圖 38：數(shù)據(jù)中心高速光模塊市場(chǎng)（百萬美元）19 HYPERLINK l

7、 _TOC_250004 圖 39：主要的光通信設(shè)備類型20圖 40：全球光傳輸設(shè)備市場(chǎng)預(yù)測(cè)（十億美元）21圖 41：全球光傳輸設(shè)備市場(chǎng)份額21圖 42：全球路由器設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模21圖 43：全球路由器設(shè)備市場(chǎng)份額21圖 44：全球交換機(jī)設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模22圖 45：全球交換機(jī)設(shè)備市場(chǎng)份額22 HYPERLINK l _TOC_250003 圖 46：硅光模塊集成度越來越高24 HYPERLINK l _TOC_250002 圖 47：硅光設(shè)備帶寬容量不斷提升25圖 48：全球硅光市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)（百萬美元）25圖 49：硅光集成發(fā)展趨勢(shì)25圖 50：高性能計(jì)算應(yīng)用-歐盟 PhoxTroT26圖 51：

8、消費(fèi)電子應(yīng)用-英特爾 Thunderbolt26圖 52：汽車電子應(yīng)用-LiDAR27圖 53：工業(yè)制造應(yīng)用-光纖激光器27 HYPERLINK l _TOC_250001 圖 54：光電子技術(shù)新應(yīng)用不斷涌現(xiàn)28 HYPERLINK l _TOC_250000 圖 55：光通信產(chǎn)業(yè)投資曲線29表目錄表 1：光元器件產(chǎn)品分類11表 2：電芯片主要類別16表 3：光通信行業(yè)市場(chǎng)格局分析23自二十世紀(jì)七十年代光纖誕生以來，光通信技術(shù)引領(lǐng)信息技術(shù)變革，光通信以光波作為信息傳輸?shù)妮d體，以光纖作為信息傳輸媒介，具有高速率、大容量、長(zhǎng)距離等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在移動(dòng)通信、光纖寬帶、數(shù)據(jù)中心、消費(fèi)電子、汽車電子和工業(yè)制

9、造等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。5G 建設(shè)承載先行，光通信技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)連接的核心，5G 將催生光通信新一輪發(fā)展機(jī)遇。 本篇報(bào)告從光通信技術(shù)驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用變革入手，圍繞光通信行業(yè)的光線纜、光器件、光設(shè)備三方面來分析光通信細(xì)分領(lǐng)域的市場(chǎng)格局和投資機(jī)遇，最后對(duì)光電子行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望。 光通信技術(shù)推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)變革以滿足數(shù)據(jù)增長(zhǎng)需求數(shù)據(jù)流量爆發(fā)式增長(zhǎng)，光通信技術(shù)成為終極方案移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、5G 推動(dòng)了全球數(shù)據(jù)量指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)量的爆增對(duì)網(wǎng)絡(luò)提了挑戰(zhàn)。由于云計(jì)算、視頻、社交、電商、搜索、支付業(yè)務(wù)的快速發(fā) 展，全球應(yīng)用數(shù)據(jù)量和對(duì)通信容量的需求急劇增長(zhǎng)。IDC 預(yù)測(cè)，到 2025 年全球數(shù)據(jù)總量將從 2018 年的 33

10、ZB 增長(zhǎng)到 175 ZB，復(fù)合年增長(zhǎng)率為 27。隨著全球 5G 網(wǎng)絡(luò)的部署，從云端數(shù)據(jù)中心到邊緣網(wǎng)絡(luò)，再到用戶側(cè)的 PC、智能手機(jī)和物聯(lián)網(wǎng)終端，需求爆發(fā)推動(dòng)數(shù)據(jù)流量的持續(xù)增長(zhǎng)。在物聯(lián)網(wǎng)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)增長(zhǎng)的推動(dòng)下，邊緣計(jì)算的數(shù)據(jù)量將快速增長(zhǎng)，預(yù)計(jì) 2025 年平均每人每天進(jìn)行5000 次數(shù)據(jù)交互，是目前的 7 倍。數(shù)據(jù)流量和數(shù)據(jù)交互量的高速增長(zhǎng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施提出了挑戰(zhàn)。 圖 1：全球年度數(shù)據(jù)規(guī)模（ZB）圖 2：互聯(lián)網(wǎng)接入速率（BPS）資料來源：IDC、招商銀行研究院資料來源：Nielsen、招商銀行研究院互聯(lián)網(wǎng)接入帶寬速率與全球數(shù)據(jù)量保持同步增長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)面臨增長(zhǎng)的壓力。尼爾森互聯(lián)網(wǎng)帶寬定律指出，互聯(lián)

11、網(wǎng)接入帶寬速率年均增長(zhǎng) 50。尼爾森定律類似于摩爾定律（每 18 個(gè)月容量翻一倍，相當(dāng)于年均增長(zhǎng) 60%），在過去36 年時(shí)間里一直適用，從 1984 年的 IDSN 線路接入速率 300 bps，到 2003 年的 T1 線路 1.5Mbps，2010 年升級(jí)到 31Mbps，2019 年升級(jí)到 325Mbps。根據(jù)尼爾森互聯(lián)網(wǎng)帶寬定律看，未來帶寬速率的增長(zhǎng)將對(duì)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的升級(jí)提出了不小的挑戰(zhàn)。 光進(jìn)銅退已成為全球信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。銅線的傳輸性能無法滿足數(shù)據(jù)流量日益增長(zhǎng)的需求，光纖通信逐步替代銅線電路。銅線使用電子進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，而光纖使用光子。光比電速度快，光纖可以提供更高的帶寬，光

12、通信在傳輸速度、衰減、抗干擾、抗腐蝕、重量體積等性能指標(biāo)更佳。光纖電纜傳輸數(shù)據(jù)的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于銅線，與銅線的 40Gbps 帶寬相比，光纖帶寬已超過60Tbps，相差千倍以上。在數(shù)據(jù)信號(hào)衰減方面，光纖可提供更好的信號(hào)耐久 性，在超過 100 米的距離，光纖信號(hào)損失僅 3，而銅線信號(hào)損失高達(dá) 94。由于光纖由玻璃制成，因此光纖受腐蝕性化學(xué)物質(zhì)的影響很小，也不受電磁干擾和功率波動(dòng)的影響。光纖具有抗干擾、溫度波動(dòng)和防潮的特性，可提供更加可靠的數(shù)據(jù)傳輸。 圖 3：光纖具備更多性能成本優(yōu)勢(shì)資料來源：公開資料、招商銀行研究院光通信芯片數(shù)據(jù)容量的增速可滿足數(shù)據(jù)指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)需求。在過去的幾十年中，光通信網(wǎng)絡(luò)傳輸容

13、量的增長(zhǎng)需求導(dǎo)致光電子出現(xiàn)突破性的發(fā)展，光芯片不斷增加功能和密度，其經(jīng)濟(jì)性、功耗、可靠性帶來顯著優(yōu)勢(shì)。伴隨著 DML、EML、Tunable EML 芯片技術(shù)到 QPSK、16-QAM 調(diào)制技術(shù)等一系列技術(shù)升級(jí)，光通信的數(shù)據(jù)處理能力呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，平均每 2.2 年翻一番，每十年提高一個(gè)數(shù)量級(jí)。光通信技術(shù)的發(fā)展已完全滿足數(shù)據(jù)指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)的需求，并在未來一段時(shí)期仍然保持目前的增長(zhǎng)速度。 光通信技術(shù)推動(dòng)以太網(wǎng)不斷變革以滿足數(shù)據(jù)量增長(zhǎng)需求。在以太網(wǎng)誕生以來，網(wǎng)絡(luò)速率保持了每十年增長(zhǎng)十倍的發(fā)展趨勢(shì)。隨著 5G 的到來，從移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)向車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、電力互聯(lián)網(wǎng)等垂直應(yīng)用發(fā)展，用戶體驗(yàn)需求的不斷提高，對(duì)以

14、太網(wǎng)的發(fā)展也提出了更高的訴求，大帶寬、大連接、低成本、安全可靠的物聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)互通是業(yè)界對(duì)于以太網(wǎng)技術(shù)的期待。目前，多行業(yè)應(yīng)用驅(qū)動(dòng)以太網(wǎng)光通信的演進(jìn)與革新，通信運(yùn)營商需求推動(dòng)了 100G、400G 的發(fā)展， 數(shù)據(jù)中心需求推動(dòng)了 25G、40G、100G、400G 的發(fā)展。根據(jù)以太網(wǎng)聯(lián)盟 2020 年技術(shù)發(fā)展路線圖顯示，單通道 100G 的光收發(fā)器件將成為以太網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)，到2025 年可達(dá)到 1T 帶寬的數(shù)據(jù)處理速率。 圖 4：光芯片數(shù)據(jù)容量增長(zhǎng)趨勢(shì)圖 5：以太網(wǎng)聯(lián)盟技術(shù)發(fā)展路線圖資料來源：IEEE JSTQE、招商銀行研究院資料來源：Ethernetalliance、招商銀行研究院從網(wǎng)絡(luò)到信息系統(tǒng)

15、，光通信市場(chǎng)逐步成熟壯大自 1980 年代光纖誕生以來，光通信技術(shù)引領(lǐng)了信息技術(shù)革命性變革，光通信以光波作為信息傳輸?shù)妮d體，以光纖作為信息傳輸媒介，具有高速率、大容量、長(zhǎng)距離、低損耗、體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，在無線通信、光纖寬帶、數(shù)據(jù)中心和消費(fèi)電子等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。 光通信變革從網(wǎng)絡(luò)逐步延伸到系統(tǒng)芯片，從廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)到局域網(wǎng)，從系統(tǒng)、設(shè)備到芯片，正在逐步取代電信號(hào)的信息傳輸。1980 年代，運(yùn)營商大帶寬長(zhǎng)距離通信需求持續(xù)增長(zhǎng)，光通信首先在廣域網(wǎng)應(yīng)用，隨著成本的逐步降低，在運(yùn)營商城域網(wǎng)又廣泛使用。1990 年代，數(shù)據(jù)流量快速增長(zhǎng)，光通信進(jìn)入園區(qū)、企業(yè)層面的中短距離應(yīng)用領(lǐng)域。進(jìn)入 20

16、00 年，超級(jí)計(jì)算和大型數(shù)據(jù)處理需求增長(zhǎng)，光通信在數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)機(jī)架間廣泛使用，大幅提升了系統(tǒng)級(jí)數(shù)據(jù)處理速度。隨著全球數(shù)據(jù)流量的持續(xù)增長(zhǎng)，光通信未來將逐步實(shí)現(xiàn)板卡 級(jí)、模塊級(jí)、芯片級(jí)的高速傳輸，市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到數(shù)百億美元。 圖 6：光通信變革從網(wǎng)絡(luò)延伸到芯片資料來源：IBM、招商銀行研究院運(yùn)營商光通信變革從骨干網(wǎng)延伸到城域網(wǎng)、接入網(wǎng)、基站，未來向全光網(wǎng)演進(jìn)。隨著數(shù)量流量的增長(zhǎng)，電子器件存在的帶寬限制、容量不足、高功耗等缺點(diǎn)凸顯，在通信網(wǎng)中出現(xiàn)了“電子瓶頸”的現(xiàn)象。為了解決這一瓶頸，運(yùn)營商骨干網(wǎng)線路最先采用光通信，并逐步延伸到城域網(wǎng)、接入網(wǎng)和基站。在線路完成光纖化之后，進(jìn)一步提出了全光網(wǎng)概念，數(shù)

17、據(jù)只是在進(jìn)出網(wǎng)絡(luò)時(shí)才進(jìn)行電光和光電轉(zhuǎn)換，而在網(wǎng)絡(luò)中所有傳輸和交換的過程始終以光的形式存在，網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備由電路交換升級(jí)到高可靠、大容量和高靈活度的光交叉連接數(shù)據(jù)交 換。在全光網(wǎng)中，由于沒有光電轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，支持各種不同協(xié)議和編碼形式，信息傳輸具有透明性，數(shù)據(jù)傳輸效率進(jìn)一步提升。目前，全球運(yùn)營商骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)已實(shí)現(xiàn)光纖化，部分地區(qū)接入網(wǎng)光纖化已完成，向全光網(wǎng)的演進(jìn)已經(jīng)開 始。 應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)量指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，光通信成為數(shù)據(jù)中心解決方案。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算的發(fā)展，全球互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)和應(yīng)用數(shù)據(jù)處理都在數(shù)據(jù)中心進(jìn)行，數(shù)據(jù)中心的計(jì)算能力和數(shù)據(jù)交換能力也呈指數(shù)級(jí)的增長(zhǎng)。和傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)不同，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)主要是機(jī)器和機(jī)器之間

18、的東西向流量。隨著網(wǎng)絡(luò)速率的不斷提高，光通信技術(shù)在數(shù)據(jù)中心得到大量的使用，光通信的應(yīng)用主體從電信運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)向了數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心成為光通信的最大市場(chǎng)?，F(xiàn)代數(shù)據(jù)中心為了應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)流量的快速增長(zhǎng)，普遍采用 Spine-Leaf 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，數(shù)據(jù)中心內(nèi)部數(shù)據(jù)交換和處理能力更強(qiáng)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也更加扁平化和密集。 圖 7：運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的光通信變革圖 8：數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的光通信變革資料來源：招商銀行研究院資料來源：招商銀行研究院隨著光器件的成熟，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備內(nèi)部引入光交換，實(shí)現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)傳輸。網(wǎng)絡(luò)線路實(shí)現(xiàn)光纖化僅是全光網(wǎng)絡(luò)的第一步，隨著光交換、光存儲(chǔ)、光多路復(fù)用器件的成熟，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備節(jié)點(diǎn)由光電轉(zhuǎn)換、電交換技術(shù)向光交換方向發(fā)

19、展，將會(huì)引領(lǐng)走向一個(gè)全動(dòng)態(tài)的數(shù)字光網(wǎng)絡(luò)。5G 對(duì)光網(wǎng)絡(luò)的容量、時(shí)延、光纖密度要求很高，需要強(qiáng)大的傳輸承載架構(gòu)，全光網(wǎng)是 5G 最理想的承載技術(shù)，具有巨大的可用頻譜、超大容量、超高速率等優(yōu)勢(shì)。數(shù)據(jù)中心對(duì)交換性能、功耗、集成度、成本等關(guān)鍵指標(biāo)要求較高，引入全光交換技術(shù)，可進(jìn)一步節(jié)能增效，滿足數(shù)據(jù)中心內(nèi)部海量連接需求。 圖 9：網(wǎng)絡(luò)設(shè)備向全光交換方向發(fā)展資料來源：公開資料、招商銀行研究院光互連演進(jìn)到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部，從機(jī)架級(jí)、設(shè)備級(jí)、板卡級(jí)到芯片級(jí)，推動(dòng)著計(jì)算機(jī)體系架構(gòu)對(duì)速度的不斷突破。摩爾定律依然在發(fā)揮效力，推動(dòng)處理器性能不斷進(jìn)步，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)外部 I/O 互連性能遠(yuǎn)低于處理器性能，成為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的

20、瓶頸?；阢~線互連的鏈路在 10Gbps 以上速率出現(xiàn)明顯的瓶頸， 在設(shè)備機(jī)架之間互連、設(shè)備板卡之間互連、板卡模塊之間互連和芯片之間互 連，無法滿足計(jì)算和數(shù)據(jù)快速增長(zhǎng)的需求。光互連具有高速率、低功耗、小尺寸的性能優(yōu)勢(shì)，在銅互連成為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)架構(gòu)瓶頸時(shí)，有望成為最佳解決方 案。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)外部的互連線纜已實(shí)現(xiàn)從無源銅纜、有源銅纜到有源光纜的逐步升級(jí)，在數(shù)據(jù)中心已廣泛使用。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部 PCB 電路板升級(jí)到 OPCB 光路板，芯片銅線互連升級(jí)到芯片光互連，可滿足未來更高速率的數(shù)據(jù)計(jì)算處理需求，可大幅提升計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力，具備較大的市場(chǎng)空間。 圖 10：設(shè)備內(nèi)部架構(gòu)的光互連變革資料來源：公

21、開資料、招商銀行研究院5G 帶給光通信行業(yè)新一輪快速發(fā)展機(jī)遇電信市場(chǎng)和數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)是光通信主要需求市場(chǎng)。從應(yīng)用市場(chǎng)來看，光通信目前主要市場(chǎng)為電信市場(chǎng)、數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)、消費(fèi)電子等新興市場(chǎng)。電信市場(chǎng)是光通信最開始發(fā)力的市場(chǎng)，市場(chǎng)規(guī)模大、收入占比高，主要應(yīng)用于接入網(wǎng)、匯聚網(wǎng)、城域網(wǎng)、骨干網(wǎng)。數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)是光通信增速最高的市場(chǎng)，未來有望超過電信市場(chǎng)規(guī)模，主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心內(nèi)部（Spine/Fabric/ToR）和數(shù)據(jù)中心間 DCI 網(wǎng)絡(luò)。消費(fèi)電子等新興市場(chǎng)是未來規(guī)模潛力最大的市場(chǎng)，手機(jī)、汽車普及 3D 感應(yīng)的市場(chǎng)空間較大，目前還處于早期狀態(tài)，未來具有爆發(fā)式增長(zhǎng)機(jī)會(huì)。采用金字塔需求分層模型，可以看出數(shù)據(jù)中

22、心各層次的帶寬需求高于電信網(wǎng)絡(luò)各層次帶寬需求，決定了未來數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)規(guī)模在光通信市場(chǎng)的主導(dǎo)地 位。 圖 11：光通信市場(chǎng)需求分層資料來源：招商銀行研究院5G 帶動(dòng)電信市場(chǎng)光通信需求向上。光通信在電信市場(chǎng)主要應(yīng)用于傳輸承載網(wǎng)、固網(wǎng)接入網(wǎng)、無線接入網(wǎng)。2020 年是中國 5G 網(wǎng)絡(luò)規(guī)模建設(shè)元年，預(yù)計(jì)2019-2023 年我國三大運(yùn)營商 5G 宏基站建設(shè)規(guī)模 400 萬站，5G 傳輸網(wǎng)投資達(dá)2600 億元。5G 帶動(dòng)傳輸承載網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、光纖光纜的需求增長(zhǎng)，5G 基站接入在前傳、中傳、回傳光模塊需求增長(zhǎng)顯著，中國移動(dòng)研究院以建設(shè) 200 萬基站為例推算，預(yù)計(jì)將帶來 4800 萬支光模塊需求。預(yù)計(jì) 5G

23、光模塊需求是 4G 光模塊需求的 2 倍以上，25G/50G/100G 光模塊將逐步在前傳、中傳和回傳引入， 100G/200G/400G 高速光模塊將在傳輸匯聚和核心層引入。 5G 推動(dòng)全球數(shù)據(jù)中心光通信需求增長(zhǎng)。根據(jù)韓國科學(xué)信息部的統(tǒng)計(jì)，韓國5G 用戶流量是 4G 的 3 倍。根據(jù)中國移動(dòng)的預(yù)測(cè)，5G 用戶流量年均復(fù)合增速達(dá)25%。隨著全球加快 5G 建設(shè)速度，推進(jìn) 5G 垂直行業(yè)應(yīng)用落地，構(gòu)建高速、智能、泛在的 5G 應(yīng)用生態(tài)圈，5G 在傳統(tǒng)行業(yè)的推廣將持續(xù)推動(dòng)全球數(shù)據(jù)中心高速增長(zhǎng)。根據(jù)思科全球云指數(shù) CGCI 的報(bào)告，2016-2021 年全球超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心將從 338 個(gè)增長(zhǎng)到 6

24、28 個(gè)。到 2021 年，亞太地區(qū)將超越北美地區(qū)的超大數(shù)據(jù)中心領(lǐng)先地位，亞太地區(qū)超大數(shù)據(jù)中心占比將達(dá)到 39%，北美地區(qū)占比達(dá)到 35%。盡管面臨疫情和經(jīng)濟(jì)挑戰(zhàn)，全球云數(shù)據(jù)中心的資本支出在 2020 年仍然將實(shí)現(xiàn)更高的增長(zhǎng)。全球主要的云計(jì)算廠商亞馬遜、微軟、谷歌等也均表示2020 年持續(xù)加大數(shù)據(jù)中心的資本支出。隨著數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)規(guī)模的持續(xù)提升， 有望成為驅(qū)動(dòng)光通信行業(yè)最大的細(xì)分市場(chǎng)。 圖 12：中國運(yùn)營商 5G 宏基站部署預(yù)測(cè)圖 13：全球 IDC 行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)（億）資料來源：工信部、招商銀行研究院資料來源：中國 IDC 圈、招商銀行研究院受益于 5G 網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心需求，光通信行業(yè)發(fā)展空

25、間廣闊。光通信產(chǎn)業(yè)鏈包括光器件、光線纜和光設(shè)備等細(xì)分領(lǐng)域。光器件位于光通信產(chǎn)業(yè)鏈上游， 市場(chǎng)規(guī)模較小、毛利率較高，由日美企業(yè)主導(dǎo)行業(yè)技術(shù)和發(fā)展方向。光線纜和光設(shè)備位于光通信產(chǎn)業(yè)鏈中下游，市場(chǎng)規(guī)模較大、毛利率較低，由中美企業(yè)占據(jù)全球主要市場(chǎng)份額。受益于 5G 網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心建設(shè)需求，下游光線纜和光設(shè)備需求激增，帶動(dòng)上游光器件，光通信行業(yè)具備長(zhǎng)期增長(zhǎng)潛力。 圖 14：光通信產(chǎn)業(yè)鏈細(xì)分市場(chǎng)結(jié)構(gòu)資料來源：招商銀行研究院光通信處于產(chǎn)能驅(qū)動(dòng)快速成長(zhǎng)期光通信產(chǎn)業(yè)鏈主要包括光線纜、光器件和光設(shè)備。光線纜包括光纖光纜和有源線纜，光器件包括光芯片、有源器件、無源器件和光模塊，光設(shè)備包括傳輸設(shè)備和數(shù)通設(shè)備。 圖 1

26、5：光通信產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)資料來源：招商銀行研究院光纖處于產(chǎn)能消化期，有源線纜市場(chǎng)快速增長(zhǎng)從上世紀(jì)八十年代開始，光纖傳輸陸續(xù)替代了電纜傳輸，從光纖發(fā)明至今經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)，光纖網(wǎng)絡(luò)已成為全球信息網(wǎng)的主干。光纖的應(yīng)用領(lǐng)域也從最早的通信和數(shù)據(jù)傳輸，發(fā)展到互連光纖網(wǎng)、基站光纖網(wǎng)、存儲(chǔ)光纖網(wǎng)、物聯(lián)光纖網(wǎng)和傳感光纖網(wǎng)等。云計(jì)算、視頻、5G、物聯(lián)網(wǎng)需求的快速商業(yè)化，大連接、大容量、大能力成為未來光纖網(wǎng)絡(luò)的核心。 光纖的主要成分是高純度二氧化硅，經(jīng)過千度高溫制成光纖預(yù)制棒，光纖預(yù)制棒經(jīng)過拉絲退火工藝制成光纖。光纜是由一定數(shù)量的光纖組成纜芯，外面包裹有護(hù)套和保護(hù)層。光纖是信息傳遞的載體，光信號(hào)在光纖內(nèi)經(jīng)過多次折射傳輸

27、到終點(diǎn)的，光信號(hào)在折射后會(huì)分散或者衰減，需要把光信號(hào)每隔一定距離進(jìn)行信號(hào)放大。 圖 16：光纖結(jié)構(gòu)及光信號(hào)傳輸原理資料來源：招商銀行研究院光纖光纜行業(yè)中期產(chǎn)能過剩，長(zhǎng)期保持高景氣光進(jìn)銅退持續(xù)推進(jìn)，光纖光纜長(zhǎng)期保持高景氣。隨著全球信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，通信、互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展帶動(dòng)了全球光纖光纜行業(yè)的穩(wěn)步增長(zhǎng)。根據(jù) Communications Today 的報(bào)告顯示，2018 年全球光纖光纜市場(chǎng)需求達(dá) 5.1 億芯公里，市場(chǎng)規(guī)模達(dá) 76 億美元。2005-2018 年，全球光纖市場(chǎng)復(fù)合年增長(zhǎng)率達(dá)到 16%。中國市場(chǎng)成為推動(dòng)全球光纖光纜行業(yè)的重要市場(chǎng)，其市場(chǎng)份額從 2005 年的 30%

28、提升到 2018 年的 54%。 圖 17：全球光纖市場(chǎng)規(guī)模（百萬芯公里）圖 18：2018 年全球光纖市場(chǎng)區(qū)域分布資料來源：Communicationstoday、招商銀行研究院資料來源：Communicationstoday、招商銀行研究院三年高增長(zhǎng)后產(chǎn)能過剩，光纖光纜進(jìn)入產(chǎn)能消化期。伴隨著 2014-2018 年全球 4G 建設(shè)和中國光纖寬帶的高速發(fā)展，光纖光纜行業(yè)迎來一輪產(chǎn)能擴(kuò)張。根據(jù) CRU 統(tǒng)計(jì)，2013-2018 年，全球光纜產(chǎn)量復(fù)合增長(zhǎng)率排名，中國高達(dá)18%，超過全球平均水平。隨著中國光纖寬帶家庭覆蓋率超過 90%，2018 年底以來，需求側(cè)主要的中國光纖寬帶市場(chǎng)回落，供給側(cè)光

29、棒、光纖、光纜產(chǎn)能規(guī)模不斷擴(kuò)大，光纖市場(chǎng)出貨量和價(jià)格同步下降，結(jié)束了 2016-2018 年的光纖需求緊張的局面，光纖光纜行業(yè)進(jìn)入產(chǎn)能消化期。中國企業(yè)占據(jù)全球光纖光纜市場(chǎng)的半壁江山。網(wǎng)絡(luò)電信 2019 年光通信行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力數(shù)據(jù)顯示，中國企業(yè)光纖光纜市場(chǎng)占有率為 46%，美國企業(yè)市場(chǎng)占有率為 15%，日本企業(yè)市場(chǎng)占有率為 19%。光纖光纜主要供應(yīng)商包括康寧、長(zhǎng)飛、亨通光電、古河、富通、中天科技、烽火通信、普睿司曼、住友電工、藤倉。 圖 19：2013-2018 年全球光纜復(fù)合增長(zhǎng)率圖 20：全球光纖光纜企業(yè)市場(chǎng)份額資料來源：CRU、招商銀行研究院資料來源：網(wǎng)絡(luò)電信、招商銀行研究院進(jìn)軍新市場(chǎng)成為光纖

30、光纜企業(yè)發(fā)展的方向。我國主要的光纖生產(chǎn)企業(yè)均選擇進(jìn)軍新市場(chǎng)，來消化過剩產(chǎn)能，擴(kuò)大全球市場(chǎng)占有率。從產(chǎn)品擴(kuò)張來看，海底光纜和數(shù)據(jù)中心光纖成為主要方向，多個(gè)中國企業(yè)進(jìn)入海底光纜市場(chǎng)，包括亨通、中天、烽火、富通和長(zhǎng)飛等。從地域擴(kuò)張來看，歐洲成為主要目標(biāo)市場(chǎng)區(qū)域，海外建立合資公司成為市場(chǎng)突破的發(fā)展方向。性能優(yōu)勢(shì)顯著，有源光纜市場(chǎng)快速增長(zhǎng)有源光纜成為主流數(shù)據(jù)傳輸線纜。有源光纜（AOC）由兩端的光收發(fā)器和中間一根光纜跳線組成，有源光纜的主要優(yōu)勢(shì)帶寬大、重量輕、功耗低、易使用。有源光纜的主要市場(chǎng)包括數(shù)據(jù)中心和消費(fèi)電子市場(chǎng)，基于云的應(yīng)用、音頻視頻終端、在線游戲和有線電視需要高速率大帶寬數(shù)據(jù)服務(wù)，推動(dòng)有源光纜在

31、云端數(shù)據(jù)中心和終端消費(fèi)電子廣泛使用。根據(jù) CIR 的預(yù)計(jì)，2020 年-2024 年有源光纜市場(chǎng)將從 9.5 億美元增長(zhǎng)到 19 億美元。隨著中國數(shù)據(jù)中心加速建設(shè)，預(yù)計(jì) 2024 年中國市場(chǎng)有源光纜收入將達(dá)到 3.8 億美元。從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)看，隨著交換機(jī)到路由器互聯(lián)鏈路向 100G-400G 鏈路升級(jí)，100G 以上鏈路產(chǎn)品收入占比較高，200G 以上鏈路線纜銷售將快速增長(zhǎng)，2020 年成為 400G 鏈路銷售放量的元年。有源光纜最大的細(xì)分市場(chǎng)將是 200G 及以上市場(chǎng)，預(yù)計(jì)到 2024 年市場(chǎng)銷售規(guī)模將達(dá)到 9.7 億美元。 中國廠商市場(chǎng)份額逐步擴(kuò)大。全球有源光纜市場(chǎng)較為分散，市場(chǎng)參與者超過 2

32、00 家企業(yè)，隨著競(jìng)爭(zhēng)的加劇，市場(chǎng)集中度越來越高，主要供應(yīng)商包括10Gtek、海信、旭創(chuàng)、Mellanox、Cisco、Intel、II-VI（Finisar）、Amphenol、Fujitsu、Broadcom 等。隨著中國有源光纜公司逐步占領(lǐng)市場(chǎng)，有源光纜價(jià)格也承受了巨大壓力，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈。由于貿(mào)易摩擦的影響，有源光纜行業(yè)相關(guān)公司預(yù)計(jì)在 2021 年開始調(diào)整產(chǎn)能布局，將制造轉(zhuǎn)移到勞動(dòng)力成本較低的東南亞國家，供應(yīng)鏈面臨重新洗牌。 圖 21：有源光纜全球市場(chǎng)規(guī)模（百萬美元）圖 22：有源光纜產(chǎn)品路線圖資料來源：CIR、招商銀行研究院資料來源：10Gtek、招商銀行研究院光器件漸入成熟期，未

33、來市場(chǎng)潛力巨大光器件依然處于行業(yè)早期。光器件位于光通信行業(yè)的上游，通過核心光電元件實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的發(fā)射、接收、信號(hào)處理等功能，是光通信系統(tǒng)的核心。從產(chǎn)業(yè)發(fā)展周期看，光器件依然處于行業(yè)早期，并購整合成為該階段市場(chǎng)的主旋 律。隨著行業(yè)頭部企業(yè)規(guī)模增大，全球光器件行業(yè)將逐步進(jìn)入成熟期。 光器件種類繁多、百花齊放。按光通信上下游劃分，光器件可分為光電芯片、光器件和光模塊。光電芯片是光器件的核心元件，根據(jù)材料不同可分為InP、GaAs、Si/SiO2、SiP、LiNbO3、MEMS 等芯片，根據(jù)功能不同可分為激光器芯片、探測(cè)器芯片、調(diào)制器芯片。光器件根據(jù)是否需要電源劃分為有源器件和無源器件。有源器件主要用于

34、光電信號(hào)轉(zhuǎn)換，包括激光器、調(diào)制器、探測(cè)器和集成器件等。無源器件用于滿足光傳輸環(huán)節(jié)的其他功能，包括光連接器、光隔離器、光分路器、光濾波器、光開關(guān)等。光模塊是多種光器件封裝組合的一體化模塊，包括光收發(fā)模塊、光放大器模塊、動(dòng)態(tài)可調(diào)模塊、性能監(jiān)控模塊 等。光器件性能向著速率高、頻譜寬、損耗小、功耗低、靈敏度高、時(shí)延短、非線性弱、集成度高、尺寸小、價(jià)格便宜的方向不斷發(fā)展。表 1：光元器件產(chǎn)品分類產(chǎn)品類別主要代表產(chǎn)品InP 芯片（10G/25G DFB、EML 芯片、PD 芯片，SOA 芯片）；GaAs 芯片（10G/25G VCSEL 芯片、PD 芯片）；Si/SiO2 芯片芯片（PLC 光分路器芯片、

35、AWG 芯片）；SiP 芯片（相干光收發(fā)芯片、調(diào)制器芯片、光開關(guān)芯片）；LiNbO3 芯片（調(diào)制器芯片）；MEMS 芯片（VOA 芯片，可調(diào)濾波器芯片，光開關(guān)芯片）光有源器件 激光器（VCSEL、DFB、DML、EML、可調(diào)激光器、外調(diào)激光器）；光探測(cè)器（PD、APD）；光調(diào)制器（強(qiáng)度調(diào)制器、相位調(diào)制器、偏振調(diào)制器）；集成器件(相干光收發(fā)器件、陣列調(diào)制器)光收發(fā)模塊（10G/25G/100G/400G）；光放大器模塊（EDFA、Raman）；動(dòng)態(tài)可調(diào)模塊（ROADM、MCS、OXC）；性能監(jiān)控模塊（OPM、OTDR）；光纖傳感子系統(tǒng)光模塊與子系統(tǒng)光無源器件光分路器、光波分復(fù)用/解復(fù)用器、光耦合

36、器、光隔離器、光濾波器、光開關(guān)（OS、WSS）、光連接器（單芯和多芯、MTO/MPO）、光背板資料來源：中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì)、招商銀行研究院光器件市場(chǎng)保持快速增長(zhǎng)。根據(jù) LightCounting 的預(yù)測(cè)，2019-2023 年全球光器件市場(chǎng)規(guī)模從 70 億美元增長(zhǎng)到 120 億美元。5G 將帶來光模塊市場(chǎng)強(qiáng)勁增長(zhǎng)，中國移動(dòng)研究院以建設(shè) 200 萬基站為例推算，預(yù)計(jì)將帶來 4800 萬支光模塊需求。25G/50G/100G 高速光模塊將逐步在前傳、中傳和回傳引入，100G/ 200G/400G 高速光模塊將在傳輸匯聚和核心層引入。預(yù)計(jì) 5G 光模塊需求是 4G 光模塊需求的 2 倍以上，我國

37、5G 光模塊市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 200 億元。 我國企業(yè)在光器件市場(chǎng)份額進(jìn)一步擴(kuò)大。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)電信的研究，美國日本企業(yè)依然占據(jù)全球光器件市場(chǎng)領(lǐng)先地位，掌握核心光芯片、電芯片、光器件的全球主要份額，美國企業(yè)市占率約 26%，中國企業(yè)市占率約 17%，日本企業(yè)市占率約 12%。我國企業(yè)進(jìn)步明顯，依靠光模塊市場(chǎng)份額的提升，和行業(yè)頭部企業(yè)的差距逐步縮小。全球光器件市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者主要包括 II-VI、Broadcom、Lumentum、蘇州旭創(chuàng)、光迅科技、住友電工等。國內(nèi)光模塊市場(chǎng)的主要供應(yīng)商包括蘇州旭創(chuàng)、光迅科技、海信寬帶、昂納科技、華工科技、新易盛等。 圖 23：全球光器件市場(chǎng)規(guī)模（十億美元）圖 24：全球光

38、器件企業(yè)市場(chǎng)份額資料來源：LightCounting、招商銀行研究院資料來源：網(wǎng)絡(luò)電信、招商銀行研究院光電芯片是光器件的核心部件，主要包括光芯片（化合物半導(dǎo)體激光器芯片、光電探測(cè)器芯片）和電芯片。在高端模塊中，光芯片成本占比通常在 40% -60%，電芯片成本占比通常在 10%-30%，兩者合計(jì)占高端光模塊成本的 80%。 圖 25：不同類型光電芯片資料來源：IIVI、Lumentum、招商銀行研究院光芯片材料以 III-V 族化合物為主光芯片材料主要有以砷化鎵 GaAs 和磷化銦 InP 為代表的 III-V 族化合物半導(dǎo)體材料為主。III-V 族化合物材料擁有最佳的能量轉(zhuǎn)化效率，適用于高速

39、、高頻、大功率光電子芯片場(chǎng)景，廣泛應(yīng)用于光通信、衛(wèi)星通訊、移動(dòng)通訊和 GPS 等領(lǐng)域。而不同芯片材料的基態(tài)能級(jí)差不同，具有不同的發(fā)光工作波長(zhǎng)，結(jié)合光纖傳輸損耗窗口，常用的發(fā)光波長(zhǎng)為 850nm/1310nm/1550nm。 數(shù)據(jù)中心和消費(fèi)電子需求驅(qū)動(dòng)砷化鎵市場(chǎng)增長(zhǎng)。砷化鎵在光通信領(lǐng)域主要應(yīng)用于 VCSEL 激光器，產(chǎn)品分布在數(shù)據(jù)中心和手機(jī) 3D 感應(yīng)市場(chǎng)。根據(jù) Yole 的預(yù)測(cè)，2019-2025 年砷化鎵光通信市場(chǎng)規(guī)模從 2400 萬美元增長(zhǎng)的 6100 萬美元，復(fù)合年增長(zhǎng)率 17%。砷化鎵襯底主要供應(yīng)商包括 Freiberger、住友電工、AXT 和 Vital Materials，主流尺

40、寸為 3 英寸和 4 英寸。砷化鎵外延材料主要供應(yīng)商包括 IQE、全新光電、住友化學(xué)、英特磊、II-V。 5G 和數(shù)據(jù)中心需求驅(qū)動(dòng)磷化銦市場(chǎng)增長(zhǎng)。磷化銦主要應(yīng)用在光通信波長(zhǎng)為1000nm 以上的激光器，主要包括分布式反饋激光器（DFB）、電吸收調(diào)制激光器（EML）。DFB 適用于速率在 25G 及以下、傳輸距離在 10 千米以內(nèi)的基站和數(shù)據(jù)中心場(chǎng)景，EML 適用于速率在 50G 及以下，傳輸距離在 80 千米以內(nèi)的骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)和 DCI 互聯(lián)場(chǎng)景。隨著 5G 基站和數(shù)據(jù)中心高速光模塊需求的增長(zhǎng)，對(duì)于磷化銦的需求有望快速增長(zhǎng)。根據(jù) Yole 的預(yù)測(cè)，2018-2024 年磷化銦光通信市場(chǎng)規(guī)模從

41、 5700 萬美元增長(zhǎng)到 1.49 億美元，復(fù)合年增長(zhǎng)率為14%。磷化銦襯底的主要供應(yīng)商包括住友電工、AXT、JX Nippon Group，主流尺寸為 2 英寸和 3 英寸。磷化銦外延材料主要供應(yīng)商包括聯(lián)亞光電、IQE。 圖 26：砷化鎵 GaAs 市場(chǎng)規(guī)模及主要企業(yè)圖 27：磷化銦 InP 市場(chǎng)規(guī)模（百萬美元）資料來源：Yole、招商銀行研究院資料來源：Yole、招商銀行研究院SOI 是未來硅光集成領(lǐng)域的應(yīng)用材料。根據(jù) Markets and Markets 的預(yù)測(cè)，2019-2024 年 SOI 硅片市場(chǎng)規(guī)模將從 9 億美元增長(zhǎng)至 22 億美元，年復(fù)合增速超 29%。目前，SOI 晶圓供

42、應(yīng)商包括 Soitec、信越、SUMCO、環(huán)球、上海新傲、TowerJazz、Sony、WaferPro 等?；衔锇雽?dǎo)體激光器是市場(chǎng)主流激光器是光模塊的核心器件，激光器將電流注入化合物半導(dǎo)體材料中，通過光子震蕩和增益產(chǎn)生光信號(hào)?；衔锇雽?dǎo)體激光器是最主要的光通信激光器，主要包括 VCSEL（垂直腔面發(fā)射激光器）、FP（法布里-珀羅激光器）、DFB（分布式反饋激光器），適用于不同傳輸距離和速度。激光器調(diào)制方式分為直接調(diào)制和外調(diào)試，DFB 激光器基于不同調(diào)制方式分為 DML 直接調(diào)制激光器和 EML 電吸收調(diào)制激光器。 VCSEL 在消費(fèi)電子市場(chǎng)具有廣闊空間。VCSEL 在通信領(lǐng)域主要應(yīng)用于 8

43、50nm 波段數(shù)據(jù)傳輸，廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心和接入網(wǎng)。根據(jù) Yole 的預(yù)測(cè)，2018-2024 年 VCSEL 市場(chǎng)規(guī)模從 7.38.億美元增長(zhǎng)到 37.75 億美元，復(fù)合年增長(zhǎng)率 31%。隨著 VCSEL 在蘋果手機(jī) 3D 傳感的應(yīng)用突破，未來 VCSEL 有望廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、工業(yè)、汽車、醫(yī)療等新興領(lǐng)域。VCSEL 的主要供應(yīng)商包括 Lumentum（Oclaro）、Broadcom、II-VI(Finisar)、光迅科技、華芯半導(dǎo)體等。 FP 激光器適用于短距離通信。FP 主要應(yīng)用于 1310nm/1550nm 波段低速率短距離傳輸，速率一般在 1.25G 以內(nèi)，主要應(yīng)用于接入網(wǎng) GP

44、ON/EPON 市場(chǎng)。由于存在損耗大、傳輸距離短的問題，逐步被 DFB 激光器取代。 DFB 激光器適用于中長(zhǎng)距離通信。DFB 基于 FP 的基礎(chǔ)，目前是最常用的直接調(diào)制激光器，主要使用于 1310nm、1550nm 波段數(shù)據(jù)通信，廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心、城域網(wǎng)及接入網(wǎng)。DFB 的主要供應(yīng)商包括 II-VI(Finisar)、Lumentum（Oclaro）、Neophotonics、三菱、光迅科技、海信寬帶等。 EML 激光器成為高速遠(yuǎn)距離主流光芯片。EML 是 DFB 與 EAM（電吸收調(diào)制器）的集成激光器芯片，與直接調(diào)制的 DFB 激光器相比，EML 具有功率高、窄線寬、寬波長(zhǎng)調(diào)諧范圍等傳輸

45、優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心、城域網(wǎng)和骨干網(wǎng)。EML 的主要供應(yīng)商包括 Lumentum（Oclaro）、Broadcom、II-VI(Finisar)、瑞薩、住友電工、Neophotonics、光迅科技等。 圖 28：半導(dǎo)體激光器類型圖 29：VCSEL 市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)資料來源：招商銀行研究院資料來源：Yole、招商銀行研究院 光電探測(cè)器市場(chǎng)保持同步快速增長(zhǎng)光電探測(cè)器能夠檢測(cè)光信號(hào)并完成光信號(hào)向電信號(hào)的轉(zhuǎn)換。主要的光電探測(cè)器包括 PIN（光電二極管探測(cè)器）和 APD（雪崩光電二極管探測(cè)器）。 PIN 探測(cè)器適用于中短距離的光通信場(chǎng)景。PIN 只能實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換功能， 輸出光電流較弱，適用于中短距離、

46、低靈敏度的場(chǎng)景。 主要的 PIN 供應(yīng)商包括 Lumentum（Oclaro）、Broadcom、II-VI(Finisar)、瑞薩、住友電工、環(huán)宇通訊、光迅科技等。 APD 探測(cè)器是一種高靈敏度探測(cè)器。APD 除了可實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換功能，對(duì)光電流具有放大作用，具備更高的靈敏度、高響應(yīng)和高可靠性的特性，廣泛應(yīng)用到通信、工業(yè)、航空、醫(yī)療等各領(lǐng)域。預(yù)計(jì) 2019-2027 年全球 APD 市場(chǎng)規(guī)模從re1.51 億美元增長(zhǎng)到 2.03 億美元，復(fù)合年增長(zhǎng)率為 3.5。APD 的主要參與者包括 Lumentum（Oclaro）、Broadcom、II-VI(Finisar)、瑞薩、Excelitas、環(huán)

47、宇通訊、光迅科技等。 圖 30：APD 探測(cè)器市場(chǎng)分布圖 31：電芯片銷售量快速增長(zhǎng)趨勢(shì)資料來源：Inphi、招商銀行研究院資料來源：Inphi、招商銀行研究院伴隨網(wǎng)絡(luò)速率提升，電芯片需求日益增長(zhǎng)電芯片主要功能包括對(duì)光芯片的配套支撐、電信號(hào)功率調(diào)節(jié)和復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理。在光模塊發(fā)射端，Driver 驅(qū)動(dòng)芯片用于產(chǎn)生電信號(hào)，驅(qū)動(dòng)激光器實(shí)現(xiàn)電信號(hào)到光信號(hào)的轉(zhuǎn)換。在光模塊接收端，TIA 跨阻放大器芯片在光探測(cè)器芯片接收光信號(hào)后，完成光信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，并進(jìn)行信號(hào)放大。在光通信領(lǐng) 域，DSP 主要用于支持更高速率調(diào)制，以提高頻譜效率。逐步提升制造工藝成為控制功耗和成本的主要方式。隨著光器件集成度提升

48、，對(duì)光模塊功耗的要求越來越高，電芯片降低功耗的方法比較有限，提升芯片工藝成為主要方式。電芯片制造工藝逐步從 28nm、16nm 到 7nm，從 16nm 升級(jí)到 7nm 工藝能夠降低功耗高達(dá) 65%。 從應(yīng)用市場(chǎng)來說，運(yùn)營商市場(chǎng)主要是大于 40km 的相干芯片，數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)主要是小于 40km 的 PAM 芯片。電芯片主要的供應(yīng)商包括 Broadcom、Inphi、ADI、瑞薩等。 表 2：電芯片主要類別類別主要功能TIA 跨阻放大器芯片用于接收端電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，并進(jìn)行信號(hào)放大Driver 驅(qū)動(dòng)芯片用于發(fā)射端激光器前產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電信號(hào)，完成電光轉(zhuǎn)換CDR 時(shí)鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)芯片用于從信號(hào)中提取

49、恢復(fù)時(shí)鐘時(shí)序信號(hào)，主要影響光模塊的數(shù)據(jù)鎖定時(shí)間、抖動(dòng)指標(biāo)DSP 數(shù)字信號(hào)處理芯片用于調(diào)制或相干調(diào)制LA 限幅放大器用于信號(hào)放大、整形、過壓保護(hù)資料來源：中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì)、招商銀行研究院 5G 與IDC 雙輪驅(qū)動(dòng)，光模塊市場(chǎng)快速增長(zhǎng)光模塊是光通信設(shè)備最重要的組成部分，是光世界與電世界的互連通道。光模塊也叫光纖收發(fā)器，主要用于信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換，在發(fā)射端將設(shè)備的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，在接收端將光信號(hào)還原成電信號(hào)。光模塊由發(fā)射端激光器、接收端探測(cè)器、數(shù)據(jù)編/解碼的電子器件組成。光模塊廣泛應(yīng)用于服務(wù)器、存 儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等各有線網(wǎng)絡(luò)連接領(lǐng)域。 圖 32：光模塊技術(shù)升級(jí)路線圖資料來源：LightCounting

50、、招商銀行研究院光模塊向大帶寬小型化硅光集成方向演進(jìn)。隨著信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā) 展，數(shù)據(jù)流量的快速增長(zhǎng)，對(duì)光模塊的性能指標(biāo)要求越來越高，數(shù)據(jù)速率、傳輸距離、功耗、體積成為重要的考量指標(biāo)。光模塊技術(shù)不斷演進(jìn)，不斷出現(xiàn)新的應(yīng)用類型，在 400G 以上高速率光模塊的應(yīng)用場(chǎng)景中，硅光集成的比例將越來越大，成為未來主流技術(shù)方向。 光模塊市場(chǎng)仍處于行業(yè)初期，不同類型產(chǎn)品可滿足多樣化需求。按光模塊封裝可分為 QSFP、QSFP28、CFP、CFP2、CFP4、CXP、SFP、CSFP、SFP+、GBIC、XFP、XENPAK、X2、SFF 等多個(gè)類型。SFP、QSFP 具有高性能低功耗優(yōu)勢(shì)，成為目前大規(guī)模使

51、用的產(chǎn)品，對(duì) 100G/400G 高數(shù)據(jù)速率光模塊的需求不斷增長(zhǎng)，將帶動(dòng) QSFP、QSFP-DD、OSFP 光模塊市場(chǎng)的增長(zhǎng)。按光模塊速率可分為1Gbps、2.5Gbps、10Gbps、25Gbps、40Gbps、50Gbps、100Gbps、200Gbps、400Gbps 等主流型號(hào)。按速率市場(chǎng)分層，低速率光模塊需求量最大，可用于寬帶用戶、服務(wù)器、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)接入；越高速率光模塊需求量越小，主要用于運(yùn)營商、數(shù)據(jù)中心的長(zhǎng)距離通信。按光纖接入類型分為單模光模塊和多模光模塊。多模光模塊的傳輸距離較短，通常在 500 米至 2000 米，單模光模塊的傳輸距離較遠(yuǎn)，通常在 10 千米至 160 千米。

52、圖 33：光模塊產(chǎn)品類別圖 34：光電模塊市場(chǎng)結(jié)構(gòu)資料來源：Ethernetalliance、招商銀行研究院資料來源：招商銀行研究院全球光模塊市場(chǎng)保持快速增長(zhǎng)。根據(jù) LightCounting 的預(yù)測(cè)，2020-2024 年全球光模塊市場(chǎng)從 80 億美元增長(zhǎng)到近 160 億美元，復(fù)合年增長(zhǎng)率高達(dá)18%。5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)加速和傳統(tǒng)垂直行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型推動(dòng)了云計(jì)算需求不斷增長(zhǎng)，運(yùn)營商市場(chǎng)和數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)成為未來五年光模塊市場(chǎng)增長(zhǎng)的主要推動(dòng)力。 高速率光模塊出貨量占比不斷上升。隨著數(shù)據(jù)流量需求的不斷增長(zhǎng)，終端用戶、云端服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)互連帶寬同步增長(zhǎng)，寬帶用戶接入從 1G 升級(jí)到10G，基站接入從 1G 升級(jí)

53、到 25G，服務(wù)器接入從 1G-10G 升級(jí)到 10G-100G，網(wǎng)絡(luò)從 10G-40G 升級(jí)到 100G-400G。2021 年，100G 光模塊將成為出貨量最大的類型，400G 光模塊規(guī)模量產(chǎn)，25G 光模塊成為最普及的設(shè)備接入類型。 400G 成為電信網(wǎng)絡(luò)高速光模塊市場(chǎng)的主流類型。電信網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)對(duì)大帶寬需求爆發(fā)較早，2018 年開始 400G 應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)入電信骨干網(wǎng)，隨著 5G 建設(shè)，城域網(wǎng)將啟用 400G 光模塊傳輸。根據(jù) OVUM 的預(yù)計(jì)，2018-2021 年電信網(wǎng)絡(luò)高速光模塊市場(chǎng)從 40 億美元增長(zhǎng)到 55 億美元，到 2024 年 400G 光模塊市場(chǎng)規(guī)模占比將超過 50%。 圖

54、 35：全球光模塊市場(chǎng)預(yù)測(cè)（百萬美元）圖 36：全球光模塊市場(chǎng)細(xì)分結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)資料來源：LightCounting、招商銀行研究院資料來源：LightCounting、招商銀行研究院100G 和 400G 是數(shù)據(jù)中心高速光模塊市場(chǎng)的主流類型。光模塊在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部互連和數(shù)據(jù)中心間DCI 連接起著至關(guān)重要的作用，隨著 5G 和 AI 等出現(xiàn)，對(duì)更高帶寬的需求日益增長(zhǎng)。根據(jù) LightCounting 的預(yù)估，2019 年數(shù)據(jù)中心光模塊銷量超過 5000 萬個(gè)。根據(jù) OVUM 的預(yù)計(jì)，2018-2024 年數(shù)據(jù)中心高速光模塊市場(chǎng)從 25 億美元增長(zhǎng)到 60 億美元，復(fù)合年增長(zhǎng)率 16%。40G 光模塊在

55、2020 年退出新增需求，100G 成為高速光模塊需求量最大的類型，400G 在 2020 年開始批量部署并成為未來增速最快的類型。 圖 37：電信網(wǎng)絡(luò)高速光模塊市場(chǎng)（百萬美元）圖 38：數(shù)據(jù)中心高速光模塊市場(chǎng)（百萬美元）資料來源：OVUM、招商銀行研究院資料來源：OVUM、招商銀行研究院我國企業(yè)逐步擴(kuò)大光模塊市場(chǎng)份額。以亞馬遜、微軟、谷歌、臉書為代表的四大互聯(lián)網(wǎng)巨頭擁有全球最大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心，四大巨頭對(duì)高速數(shù)據(jù)通信的需求推動(dòng)全球光模塊市場(chǎng)不斷增長(zhǎng)。光模塊市場(chǎng)核心供應(yīng)商以美日企業(yè)為主， 主要供應(yīng)商包括 II-VI(Finisar)、Lumentum(Oclaro)、Broadcom（FIT）、

56、住友電工、光迅科技、富士通、蘇州旭創(chuàng)、AOI、Cisco（Acacia）、Intel、NeoPhotonics、Renesas 等。我國企業(yè)在光模塊市場(chǎng)份額不斷提升，但仍然以勞動(dòng)密集型為主的中低速率產(chǎn)品為主，國內(nèi)光模塊市場(chǎng)的主要供應(yīng)商包括蘇州旭創(chuàng)、光迅科技、海信寬帶、昂納科技、華工科技、新易盛、劍橋科技等。 光通信設(shè)備市場(chǎng)穩(wěn)步發(fā)展光通信設(shè)備是利用光波傳輸技術(shù)，提供大帶寬、高可靠、低時(shí)延的數(shù)據(jù)流量傳輸能力的通信設(shè)備。光通信設(shè)備從應(yīng)用領(lǐng)域看，可分為傳輸設(shè)備和數(shù)通設(shè)備，傳輸設(shè)備主要分為傳送網(wǎng)設(shè)備和接入網(wǎng)設(shè)備，數(shù)通設(shè)備主要是路由器和交換機(jī)。 圖 39：主要的光通信設(shè)備類型資料來源：華為、招商銀行研究院

57、5G 帶動(dòng)光傳輸設(shè)備市場(chǎng)周期向上光進(jìn)銅退持續(xù)推進(jìn)，光傳輸設(shè)備市場(chǎng)空間廣闊。傳輸網(wǎng)是信息傳遞的基礎(chǔ)設(shè)施，在通信產(chǎn)業(yè)占據(jù)重要地位，面向運(yùn)營商、數(shù)據(jù)中心提供高速可靠的傳輸解決方案。根據(jù) DellOro 的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2014-2019 年全球傳輸設(shè)備市場(chǎng)復(fù)合年增長(zhǎng)率約 4%。預(yù)計(jì) 5G 網(wǎng)絡(luò)部署將帶動(dòng)全球光傳輸設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模將達(dá) 160 億美元。從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)看，DWDM 系統(tǒng)出貨量有望達(dá)到 18%的年復(fù)合增長(zhǎng)率，WDM 系統(tǒng)市場(chǎng)保持高速增長(zhǎng)，其市場(chǎng)份額有望超過 50%，城域部署需求成為主要推動(dòng)因素。 中國企業(yè)已經(jīng)成為全球傳輸設(shè)備產(chǎn)業(yè)引領(lǐng)者。網(wǎng)絡(luò)電信 2019 年光通信行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力數(shù)據(jù)顯示，在全球光傳輸設(shè)備企

58、業(yè)市場(chǎng)份額排名中，中國企業(yè)全球市場(chǎng)占有率為 41%，美國企業(yè)全球市場(chǎng)占有率為 17%，歐盟企業(yè)全球市場(chǎng)占有率為 16%，日本企業(yè)全球市場(chǎng)占有率為 12%。全球光傳輸設(shè)備市場(chǎng)領(lǐng)先企業(yè)包括華為、諾基亞、烽火通信、訊遠(yuǎn)通信、中興通訊。隨著全球運(yùn)營商 5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的陸續(xù)開展，依靠 5G 技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，華為、中興通訊和烽火通信有望進(jìn)一步擴(kuò)大全球傳輸設(shè)備的市場(chǎng)份額。 圖 40：全球光傳輸設(shè)備市場(chǎng)預(yù)測(cè)（十億美元）圖 41：全球光傳輸設(shè)備市場(chǎng)份額資料來源：DellOro、招商銀行研究院資料來源：網(wǎng)絡(luò)電信、招商銀行研究院新興區(qū)域市場(chǎng)保證了路由器市場(chǎng)穩(wěn)定增長(zhǎng)全球信息化程度提升，路由器市場(chǎng)增長(zhǎng)緩慢。路由器是連接全

59、球互聯(lián)網(wǎng)的核心設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)全球不同區(qū)域之間和區(qū)域內(nèi)部的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)流量轉(zhuǎn)發(fā)，主要運(yùn)用于骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)、移動(dòng)承載和企業(yè)接入等領(lǐng)域。隨著全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展和信息技術(shù)成熟度提升，各地區(qū)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)增長(zhǎng)放緩，路由器市場(chǎng)的增長(zhǎng)與運(yùn)營商骨干網(wǎng)增長(zhǎng)保持同步。根據(jù) IDC 的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2014-2019 年全球路由器市場(chǎng)復(fù)合年增長(zhǎng)率約 3%。2019 年，全球路由器市場(chǎng)規(guī)模達(dá) 155 億美元，同比增長(zhǎng) 0.4。 圖 42：全球路由器設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模圖 43：全球路由器設(shè)備市場(chǎng)份額資料來源：IDC、招商銀行研究院資料來源：IDC、招商銀行研究院新興市場(chǎng)增速較快，兩大巨頭齊頭并進(jìn)。從市場(chǎng)地域位置看，亞太地區(qū)、北美、歐洲是

60、路由器的主要市場(chǎng)，高端路由器集中在北美地區(qū)，最大的美國市場(chǎng) 2019 年收入下降 3.1%。中東和非洲新興市場(chǎng)保持積極增長(zhǎng)，2019 年收入增速分別為 2.4%和 7.2%。全球路由器市場(chǎng)領(lǐng)先企業(yè)包括思科、華為、Juniper、諾基亞。2019 年，從企業(yè)增速來看，思科收入下降 3.4%，Juniper 收入下降11.7%，華為收入增長(zhǎng) 4.1%。從市場(chǎng)占有率來看，思科市占率 37.2%，華為市占率 29.8%，Juniper 市占率 13.2%，依靠成本優(yōu)勢(shì)，華為對(duì)思科全球市場(chǎng)形成持續(xù)壓力。數(shù)據(jù)中心高速率需求推動(dòng)交換機(jī)市場(chǎng)持續(xù)快速增長(zhǎng)受益數(shù)據(jù)中心快速發(fā)展，交換機(jī)市場(chǎng)迎來增長(zhǎng)機(jī)遇。交換機(jī)可提供