5G系列之光模块高增长点
2020-06-03 00:46
相比于4G时代，5G无线光模块将在整个光模块市场中占据更重要的地位，上升周期已经开始
出品 | 每日财报
作者 | 刘雨辰
科技兴国已经成为国家战略，未来中国经济的引擎必然是科学技术的进步，之前我们用系列文章的形式剖析了半导体产业链。随后的一段时间《每日财报》也会用系列文章的形式解析5G产业链，如果说半导体追求国产替代，那么5G要力争引领世界。
知名光通信市场调研机构Dell'Oro Group近期的报告指出，中国的光模块供应商市场在全球的市场占比将超过50%，有望主导2020年全球市场。同时，2020年将首次出现5家中国厂商同时进入全球前十，分别是中际旭创、海信宽带、光迅科技、华工正源和新易盛。随着5G基础设施与数据中心的加快建设对光模块产业的需求增长，国内光模块产业将完成从低速向高速产业升级的过程。
01
光模块的组成和发展
光模块是光通信的核心器件，在光纤通信中，光模块主要完成光电转换和电光转换，通俗的来说，就是把发送过来的电信号转换成光信号，再通过光纤再把光信号转换成电信号进行传输。
光模块可以分为接收端和发射端，其中发射端把电信号转换为光信号，由TOSA（光发射次模块）和对应的驱动电路构成，核心为激光器；接收端把光信号转换为电信号，由ROSA（光接收次模块）和放大电路构成，核心为光电探测器。光模块产业链主要为光芯片-光器件-光模块-光设备，其中光模块环节位于产业链偏后端，主要起到设计、集成、封装、测试的作用。
光模块的上游是光芯片与光器件，下游是通信设备商，最终产品应用到数据中心与电信市场。据《每日财报》了解，国内企业中以华为、中兴通讯和烽火通信为代表的光网络设备商的份额占据全球市场的半壁江山，其中华为是当之无愧的龙头。通过对光模块的成本进行拆解，光器件共占成本的近80%，而在光器件中，TOSA和 ROSA 共占63%，即占总成本的50%。
从全球范围内来看，国内企业主要在无源器件、低速光芯片等中低端细分市场有竞争优势，但高端光芯片仍主要掌握在美、日厂商中，其中主要包括美国的Finisar、Lumentum、Neophotonics 和日本的Sumitomo、Fujitsu。从发展趋势来看，全球光模块厂商集中度进一步提升，国内厂商的光模块份额逐步加大，中低端产品基本全部完成国产替代，高端产品正在加快建设。
从现实情况出发，10G以下速率的光模块，国内厂家已经完成了从芯片到模块的全产业链国产替代；10G/25G/40G/100G光模块方面，光迅科技、中际旭创、海信宽带、华工正源等国内厂家已经实现全系列产品的覆盖，模块设计能力和封装工艺成熟。
400G光模块方面，中际旭创率先完成量产，领先世界，打开北美市场，最新的消息显示，新易盛的400G产品也已投放市场。
华为2019年下半年光模块的招标中以前传25G光模块为主，招标价格相比上一轮招标下降幅度在20%左右。其中，华工科技、海信宽带、光迅科技、中际旭创占据前传25G光模块主要份额。50G PAM4 LR中传光模块核心供应商包括华为海思、中际旭创、索尔思、光迅科技、海信宽带等，国内厂商的份额相比4G时取得较大突破，但50G PAM4 ER模块的供应商仍以日美厂商为主。
如果用十年建设一个与目前4G同等覆盖程度的5G网络， 那么2019-2028年，中国移动需要建设190万座基站。而对于联通和电信来说，采用3.5GHz频段，两者共需建设235万座5G基站。进一步来看，对于中国移动160MHz的频谱带宽而言，如果采用光纤直连，一个宏基站对应12支光模块，如果采用 Open-WDM，对应24支光模块。对于中国联通和电信，由于两家共享200MHz的频谱，所需光模块数量较 100MHz 翻倍，一个宏站对应 12 支光模块，因此共建共享不会减少光模块数量，在未来的一段时间内，光模块大概率将维持较高的景气度。
02
未来的变化和高增长点
5G 网络主要由三个主要部分组成，分别为无线网、承载网、核心网。三大运营商今年提高了5G建设的资本开支，5G网络建设将从2020年开始进入高速发展期，其中无线网和承载网都将迎来技术的代际升级，光模块随之也迎来换代需求。
根据《每日财报》获取的信息，无线网基站中的前传光模块将从10G升级到25G光模块，在承载网的回传需求中，城域网将从10G/40G升级到100G，骨干网将从100G升级到400G。除此之外，2019年建设的5G网络主要依托4G网络进行非独立组网，因此中传的光模块需求未正式打开，2020 年进入5G独立组网建设，CU和DU的分离将打开中传光模块的市场，这一点需要重点关注。
5G时代，25G光模块将成为主流的前传光模块。目前25G光模块有主要两种光芯片组成方式：25G 光芯片和10G光芯片超频。相较于10G光芯片超频，25G 光芯片具有可靠性好和稳定性高的特点，但其量产工艺要求高，供货渠道主要是海外。而10G 光芯片具有相对成熟的供应链，且部分国内厂商如光迅科技、华工科技等具有批量生产10G光芯片的能力，可以有效降低光模块成本。
超频方案与25G光芯片方案的主要区别在发送端，在发射组件中采用10G激光发射芯片并搭载25G 的LD Driver来达到超频效果。2019年由于业界对前传光模块需求量急速提升的准备不足，导致上游25G芯片出现产能不足，叠加10G芯片的成本优势，所以超频方案得到了广泛应用。但随着海外光芯片厂如Lumentum 将产能向25G光芯片倾斜，国内的光迅科技等企业在25G DBF芯片量产的突破， 25G光芯片有望在2020年实现产能提升和成本下降，10G超频方案的成本优势或将逐渐降低，毕竟25G芯片的性能更佳，这也是一个非常重要的变化。
随着 5G 网络建设的落地，数据中心流量进入爆发性增长的阶段，对数据中心互联的带宽提出了新的需求，作为数据中心内部数据传输通道的骨干，交换机的容量和速率决定了数据中心可对外提供的能力，而数据中心交换机是400G数通光模块规模最大的应用场景。目前Facebook的新一代数据中心架构用4×100G 实现400G带宽，提升了100G光模块需求，同时为后续400G光模块奠定规模基础。
以运营商数据中心目前所用的 100G端口交换机为例，光模块价值量占比已超过数据中心交换机整体的一半。目前各主流交换机制造商已纷纷推出多款面向400G的数据中心交换机产品，这些交换机产品可提供数十到数百个400G端口，当数据中心批量部署相关的400G交换机时，将有望为400G光模块带来较大的市场空间，这是未来的看点。
相比于4G时代，5G无线光模块将在整个光模块市场中占据更重要的地位， 5G无线通信所具备的高带宽、低时延、大连接的特点对光模块的功能和性能提出了更高的要求。光模块的上行周期已经开启，从产业链的全局来看，国内企业的薄弱环节仍然是上游的芯片领域，这也是未来本土企业的着重发力点。
声明：此文出于传递更多信息之目的，文章内容仅供参考，不构成投资建议。投资者据此操作，风险自担。
相比于4G时代，5G无线光模块将在整个光模块市场中占据更重要的地位，上升周期已经开始
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2020-06-03 00:46
相比于4G时代，5G无线光模块将在整个光模块市场中占据更重要的地位，上升周期已经开始
出品 | 每日财报
作者 | 刘雨辰
科技兴国已经成为国家战略，未来中国经济的引擎必然是科学技术的进步，之前我们用系列文章的形式剖析了半导体产业链。随后的一段时间《每日财报》也会用系列文章的形式解析5G产业链，如果说半导体追求国产替代，那么5G要力争引领世界。
知名光通信市场调研机构Dell'Oro Group近期的报告指出，中国的光模块供应商市场在全球的市场占比将超过50%，有望主导2020年全球市场。同时，2020年将首次出现5家中国厂商同时进入全球前十，分别是中际旭创、海信宽带、光迅科技、华工正源和新易盛。随着5G基础设施与数据中心的加快建设对光模块产业的需求增长，国内光模块产业将完成从低速向高速产业升级的过程。
01
光模块的组成和发展
光模块是光通信的核心器件，在光纤通信中，光模块主要完成光电转换和电光转换，通俗的来说，就是把发送过来的电信号转换成光信号，再通过光纤再把光信号转换成电信号进行传输。
光模块可以分为接收端和发射端，其中发射端把电信号转换为光信号，由TOSA（光发射次模块）和对应的驱动电路构成，核心为激光器；接收端把光信号转换为电信号，由ROSA（光接收次模块）和放大电路构成，核心为光电探测器。光模块产业链主要为光芯片-光器件-光模块-光设备，其中光模块环节位于产业链偏后端，主要起到设计、集成、封装、测试的作用。
光模块的上游是光芯片与光器件，下游是通信设备商，最终产品应用到数据中心与电信市场。据《每日财报》了解，国内企业中以华为、中兴通讯和烽火通信为代表的光网络设备商的份额占据全球市场的半壁江山，其中华为是当之无愧的龙头。通过对光模块的成本进行拆解，光器件共占成本的近80%，而在光器件中，TOSA和 ROSA 共占63%，即占总成本的50%。
从全球范围内来看，国内企业主要在无源器件、低速光芯片等中低端细分市场有竞争优势，但高端光芯片仍主要掌握在美、日厂商中，其中主要包括美国的Finisar、Lumentum、Neophotonics 和日本的Sumitomo、Fujitsu。从发展趋势来看，全球光模块厂商集中度进一步提升，国内厂商的光模块份额逐步加大，中低端产品基本全部完成国产替代，高端产品正在加快建设。
从现实情况出发，10G以下速率的光模块，国内厂家已经完成了从芯片到模块的全产业链国产替代；10G/25G/40G/100G光模块方面，光迅科技、中际旭创、海信宽带、华工正源等国内厂家已经实现全系列产品的覆盖，模块设计能力和封装工艺成熟。
400G光模块方面，中际旭创率先完成量产，领先世界，打开北美市场，最新的消息显示，新易盛的400G产品也已投放市场。
华为2019年下半年光模块的招标中以前传25G光模块为主，招标价格相比上一轮招标下降幅度在20%左右。其中，华工科技、海信宽带、光迅科技、中际旭创占据前传25G光模块主要份额。50G PAM4 LR中传光模块核心供应商包括华为海思、中际旭创、索尔思、光迅科技、海信宽带等，国内厂商的份额相比4G时取得较大突破，但50G PAM4 ER模块的供应商仍以日美厂商为主。
如果用十年建设一个与目前4G同等覆盖程度的5G网络， 那么2019-2028年，中国移动需要建设190万座基站。而对于联通和电信来说，采用3.5GHz频段，两者共需建设235万座5G基站。进一步来看，对于中国移动160MHz的频谱带宽而言，如果采用光纤直连，一个宏基站对应12支光模块，如果采用 Open-WDM，对应24支光模块。对于中国联通和电信，由于两家共享200MHz的频谱，所需光模块数量较 100MHz 翻倍，一个宏站对应 12 支光模块，因此共建共享不会减少光模块数量，在未来的一段时间内，光模块大概率将维持较高的景气度。
02
未来的变化和高增长点
5G 网络主要由三个主要部分组成，分别为无线网、承载网、核心网。三大运营商今年提高了5G建设的资本开支，5G网络建设将从2020年开始进入高速发展期，其中无线网和承载网都将迎来技术的代际升级，光模块随之也迎来换代需求。
根据《每日财报》获取的信息，无线网基站中的前传光模块将从10G升级到25G光模块，在承载网的回传需求中，城域网将从10G/40G升级到100G，骨干网将从100G升级到400G。除此之外，2019年建设的5G网络主要依托4G网络进行非独立组网，因此中传的光模块需求未正式打开，2020 年进入5G独立组网建设，CU和DU的分离将打开中传光模块的市场，这一点需要重点关注。
5G时代，25G光模块将成为主流的前传光模块。目前25G光模块有主要两种光芯片组成方式：25G 光芯片和10G光芯片超频。相较于10G光芯片超频，25G 光芯片具有可靠性好和稳定性高的特点，但其量产工艺要求高，供货渠道主要是海外。而10G 光芯片具有相对成熟的供应链，且部分国内厂商如光迅科技、华工科技等具有批量生产10G光芯片的能力，可以有效降低光模块成本。
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随着 5G 网络建设的落地，数据中心流量进入爆发性增长的阶段，对数据中心互联的带宽提出了新的需求，作为数据中心内部数据传输通道的骨干，交换机的容量和速率决定了数据中心可对外提供的能力，而数据中心交换机是400G数通光模块规模最大的应用场景。目前Facebook的新一代数据中心架构用4×100G 实现400G带宽，提升了100G光模块需求，同时为后续400G光模块奠定规模基础。
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