光模塊行業深度研究報告：凜冬已過，春“光”明媚一、市場需求存在起伏，行業蟄伏已久將迎來復蘇1、電信市場需求急拉急停，緊跟基站建設節奏2020

年為國內

5G建設元年，新建宏基站

58.8

萬座，拉升迅猛但季度間建設節奏不均。

2020

年是國內

5G大規模建設的元年，相比較

2019

年僅新建了

13

萬座基站，2020

年共新建了多達

58.8

萬座基站，增長速度迅猛。然而，如果按照每個季度的新建基站數量來復盤

5G基站的建設節奏，我們會發現

2020

年全年基站的建設節奏不一，呈現

“頭尾慢，中間快”的局面。Q1

受到新冠疫情的影響，再疊加電信淡季的因素，新建

基站數只有

6.8

萬座；Q2

疫情開始緩解，5G建設作為“新基建”的重要發展領域之一，

新建速度開始迅速拉升，共新建

21.2

萬座；Q3

基站建設依舊如火如荼，速度達到頂峰，

新建基站數為

28

萬座，提前完成

2020

年基站建設目標；Q4

建設速度迅速回落，只新

建了

2.8

萬座。2021年

5G規模化建設尚未完全重啟，隨著運營商基站及承載網設備集采的陸續啟動，

產業鏈將迎來復蘇。步入

2021

年，即

5G規模建設第二年，上半年基站建設仍然緩慢，

再同時疊加一季度為淡季的因素，上半年僅新建基站

19

萬站，按照全年

60

萬站的建

設目標，全年基站建設完成進度僅約

31%。此外，一季度運營商基站集采尚未開啟，

去年行業產能急拉，使得庫存余量較多，今年以來產業鏈尚處在銷庫存階段。從

6

月開

始，運營商基站及承載網設備招標陸續開始啟動，基站建設節奏也明顯加快，標志著

2021

年基站建設的復蘇，這也將給產業鏈帶來新一輪機會。5G建設，前傳先行，2020

年前傳光模塊市場空間廣闊但競爭激烈。2020

年電信光模

塊市場主要聚焦于前傳光模塊。前傳光模塊采用的主流速率為

25G，封裝方式為

SFP。

由于在數通領域，100G速率的光模塊是采用了

4x25G的架構方式，且早已成為數據中

心市場的一款主力產品，在技術、工藝和供應鏈上都非常成熟。所以，前傳

25G光模

塊的進入門檻相對較低，涌入了很多廠商，導致競爭非常激烈，價格也呈現較快的下滑

速度。即便如此，前傳光模塊市場的空間依舊很大，成本控制能力較好以及能自主研發

核心芯片的公司有望從中持續受益。電信市場的主要廠商受益于

2020

年

5G基站規模化建設，從疫情的影響中迅速恢復。

我們列舉出了

A股中電信市場占比較高的光通信廠商，包括光迅科技、華工科技和博創科技三家公司，從這三家公司近五個季度的情況來看，2020Q1

三家公司均受到了疫情

對整個電信市場帶來的較大影響，營收大幅下滑，到

Q2

隨著疫情逐漸緩解，5G基站

開始規模化的建設，三家公司應收又出現大幅的提升，并隨后保持高基數。而從扣非凈

利潤的情況來看，與基站建設的節奏相關性較大，三家公司從

Q2

開始業績得到了大幅

提升，之后

Q3

保持高增長態勢，到

2020Q4

隨著基站建設數的銳減，出現較大的下滑。

我們認為基站建設放緩之后，公司同樣需要承擔人力、設備等成本，因此對凈利潤的相

對影響要更顯著。目前電信光模塊主要光電芯片的價格，受到全球芯片產能缺貨的影響有限。電信光模塊

中使用到的主要芯片包括光芯片和電芯片。光芯片中：主要有激光器，光探測器等；電

芯片中：主要有

CDR、TIA、Driver等。根據產業鏈的調研，目前這些關鍵芯片的價格，

暫時未受到由于全球缺芯帶來的影響。而其他無源器件，從目前來看，受到上游大宗商

品漲價的影響相對也比較有限。因此，電信光模塊整體的成本承壓較小。海外

5G建設受疫情影響停滯嚴重，疫情緩解將帶來全球需求提振。根據

2021

年中國

互聯網大會上的信息，目前我國共建設

5G基站

91.6

萬座，占全球的

70%。按照這個

數據推測，海外當期的

5G基站數量約為

39.2

萬座。由于去年新冠疫情的影響，不僅推遲了海外

5G的建設，也給各國的經濟帶來了很大的影響，因此目前海外

5G基站的

數量并不多。然而隨著新冠疫苗的接種比例越來越高，疫情有望得到緩解，全球的

5G等基建將重新拉開序幕。2021

年初，全球

Top15

的電信服務供應商中有九家給了

2021

年資本開支的導引，其總和同比增長

11%。其中

AT&T資本開支同比增長

14%，意大

利電信同比增長高達

46%，Verizon雖然資本開支同比持平，但是在接下來的三年時間

里將花費

100

億美元用于

5G的部署，此前他們剛剛以

455

億美元的競標價格獲得了

61.7%的

3.7-3.98GHz5G頻譜資源。海外

5G建設的恢復，也將帶來

5G側電信光模

塊需求的拉動。2、數通市場持續高景氣度，數據中心建設如火如荼國外云服務廠商資本開支持續增長，數通需求側穩定提升。2020

年北美云服務廠商，

包括

Amazon、Microsoft、Facebook和

Google，云收入總和同比增長

25.6%，資本開

支總和與

2019

年同比增長了

37.3%。分季度來看，全球云巨頭

capex從

2019Q1

以來

一直保持增長的態勢，需求持續向好。雖然

Amazon在

2021Q1

環比有一定的下滑，

但是依舊保持同比高增長的情況。分開來看，2020

年

Amazon云服務的收入為

454

億

美元，同比增長

29.5%，資本開支為

401

億美元，同比增長

40.1%；Microsoft云服務

的收入為

532

億美元，同比增長

21.7%，資本開支為

176

億美元，同比增長

29.7%；

Google云的收入為

217

億美元，同比增長

27.6%，資本開支為

223

億美元，同比下滑

5.4%；Facebook的資本開支為

151

億美元，同比增長

0.09%。2020

年由于新冠疫情

的爆發，加之本身企業上云的需求，使得云服務廠商的收入增長顯著，同時為了應對未

來更高的需求，在資本開支方面也在積極投入，包括數據中心在內的云基建相關產業鏈

受益明顯。2020

年國內云服務廠商資本開支放緩，自

2020Q2

開始連續四個季度環比下滑。國內

的云服務廠商起步稍晚，所需光模塊的速率相比北美云服務廠商晚一個代際。從資本開

支來看，我們以

BAT廠商的資本開支來分析，三家資本支出的總和自

20Q2

開始連續

四個季度持續下滑，20Q4

出現了同比下滑的情況。不過根據

2021Q1

的數據來看，三

家資本開支總和環比降幅呈收窄態勢。其中，百度

2021Q1

的資本開支為

14.99

億元，同比增長

175%；阿里巴巴

2021Q1

的資本開支為

60.43

億元，同比增長

55.7%；騰訊

2021Q1

的資本開支為

77.3

億元，同比增長

26%，同時在一季報中披露未來將繼續增

加投入，主要覆蓋企業服務、游戲和短視頻三大領域，其中企業服務主要涉及基礎設施

建設、效率辦公

SaaS產品、安全軟件等。國內外數通市場的主要參與者，近幾個季度營收表現不一。我們選擇了

A股數通市場

占比較大的光通信廠商中際旭創和天孚通信，以及國外廠商

AAOI和

II-VI，從近幾個季

度的營收來看，2020Q1

受到疫情帶來的影響導致各家的營收呈較大幅度下滑，2020Q2

均實現了大幅的增長。自此以后除了

II-VI在

2020Q4

實現環比增長以外，其余三家均

環比走低。2021Q1

除中際旭創的營收明顯走低以外，其余廠商環比相對比較穩定。我

們判斷主要是受產品結構影響導致各家廠商營收表現不一所致，今年數據中心

DR1、

FR1、DR4、FR4

等新產品持續上量會帶來新老產品需求結構發生顯著變化，并使得各

家廠商未來收入增速拉開差距。全球數據中心建設景氣度高，未來市場空間廣闊。數據中心作為云計算最重要的基礎設

施之一，云計算的高景氣度以及云服務廠商擴大的資本開支直接帶動數據中心的繁榮度。

根據

Synergy的數據，截止

2020

年底，全球

20

家主要云和互聯網服務公司運營的超

大規模數據中心總數已增至

597

個，是

2015

年的兩倍。數據顯示，為了應對越來越高

的云服務需求，各大云服務廠商在數據中心的開支也是非常積極，2020

年第三季度數

據中心支出達到創紀錄的

370

億美元。另外，除了近

600

個運營數據中心外，還有另

外

219

個處于不同規劃或建設階段的數據中心。3、下半年電信市場將觸底反彈，數通市場代際升級進行時電信光模塊市場直接受到

5G建設速度的影響，推遲已久的基站三期招標陸續開始啟動，

有望提振市場，強勢復蘇。2021

年前五個月，我國

5G基站只新建了

12

萬站，僅完成

全年

60

萬站目標的

20%。然而近期運營商的基站招標陸續啟動，中國移動和中國廣電

700MHz基站聯合招標

48

萬站，中國移動預計后續還將采購

2.6GHz基站

12

萬站。中

國電信和中國聯通2.1GHz基站聯合招標24萬站，超出市場預期，考慮到后續的3.5GHz基站，我們預計電聯今年的新建基站數量將超過預期的

32

萬站。同時，從招標的價格

來看，均超過去年同期水平。我們認為，今年的基站建設呈現量價齊升的態勢，這將帶

來電信光模塊市場需求側的快速拉升，市場將迎來強勢復蘇機會。同時近期中國移動史

上最大規模的SPN設備集采的落地以及中國電信也公布了其承載網設備STN的集采候

選人，有望帶動中回傳的光模塊市場的需求。而隨著雙千兆政策的驅動，也使得10GPON的接入網光模塊市場成為了電信市場重要的增量之一。數通光模塊市場需求旺盛，200G/400G等高速率光模塊將逐步起量。回顧

2020

年全

球數通光模塊市場，需求側一直呈現相對穩定增長的局面。我們按照光模塊按速率分開

看，100G速率的各系列光模塊仍然是市場的主力產品，占比接近

50%。市場需求非常

旺盛，除了北美云服務廠商的需求一直在穩定增長，國內的阿里、騰訊等云服務廠商也

開始了規模采購，因此我們預測今年

100G光模塊需求在數量上仍會有

10~15%的增長。

而

200G和

400G等高速率光模塊產品在經過了三年左右的技術儲備、產業鏈積累之后，

也在

2020

年開始逐步上量，今年的需求相對于去年均呈現翻倍及翻倍以上的增長。數據中心的葉脊架構升級，以及速率升級在日益強勁的需求面前刻不容緩，將帶來數通光

模塊數量以及速率提升的強勁需求。二、數通市場產品結構升級，國內廠商領先

400G時代1、長期視角下，數據流量高速增長趨勢不可逆長期來看，數據流量保持高速增長的趨勢幾乎是不可逆的。我們認為，隨著

5G的大規

模建設，萬物互聯將使得流量爆發式增長，同時

VR/AR、超高清視頻和車聯網等下游

爆款應用也將帶來海量的流量需求，因此長期來看全球數據流量必將呈現高速增長的態

勢。根據IDC的預測數據，全球數據規模將從2018年的33ZB增長至2025年的175ZB，

復合年均增長率達到

27%左右。隨著

5G的商用逐漸普及，移動數據流量將迎來高速增

長期。目前，我國的

5G基站數量在全球占比達到

70%以上，因此

IDC預測

2025

年中

國將以

48.6ZB的數據量成為全球最大的數據圈，占比達到

28%左右，復合年均增長率

達

30%以上。短期來看，由于

5G的下游應用還沒有實現大規模普及，因此近期的流量增速還存在一

定的波動。根據

3G/4G的歷史數據來看，一般爆款應用會在牌照發放兩年之后才會出

現，3G牌照發放之后的

2~5

年內，出現了微信、淘寶、騰訊視頻和網易云音樂等爆款

應用，4G牌照發放的

2~3

年內，出現了王者榮耀、抖音等爆款

app，流量需求進一步

得到拉升。我們以

2020

年作為

5G建設的元年，據此推測

2022

年將是

5G應用全面爆

發的時間點，從而將流量的增長帶到新的臺階。目前我們主要看好

VR/AR在

2C端的

應用，待

5GC端應用滲透率逐步提升，數據流量將進入新一波快速爆發增長期。2、100G光模塊仍是主力，價格承壓但需求持續增長100G的數通光模塊規格種類繁多，PSM4

和

CWDM4

占比較大。100G光模塊種類繁

多，如果按照通道數來分的話，有

4x25G架構的四通道光模塊，也有

1x100G的單通

道光模塊產品；若按照封裝方式來分類的話，有

QSFP28

和

CFP4

等光模塊產品；若

按照是否采用波分復用技術方案來分的話，有

PSM4

光模塊，也有

CWDM4

光模塊產

品；若按照

WDM的類別來分，有

CWDM、LWDM和

DWDM等光模塊產品；若按照

應用場景的傳輸距離來分的話，有

SR4，LR4

等光模塊產品。但是目前來看，根據產

業鏈調研的結果，100GPSM4

和

CWDM4

光模塊在整個

100G光模塊市場中的占比最

大，達到近三分之二的份額。由于

CWDM4

能夠顯著節省光纖資源，因此更受下游客

戶的青睞，占比達到

45%左右。100GDR1/FR1

光模塊市場超預期，未來在數通領域的戰略意義更大。100GDR1/FR1

光模塊采用單通道

100G的方式，1310nm波長的

EML激光器替代傳統的

25GDFB激

光器以實現

50G的帶寬，同時加入

DSP以實現高精度的

PAM4

調制，從而達到

100G的傳輸速率。目前來看，因為

25GDFB芯片及相對應的

Driver、TIA等電芯片比較成

熟，成本相對比較低，而

EML和

DSP目前來看成本相對還比較高，因此

100GDR1/FR1

光模塊的價格相比

100GCWDM4

還沒有競爭優勢。根據產業鏈調研，2021

年

100GDR1/FR1

的市場規模預計將達到

200

萬只。雖然成本上暫時還沒有優勢，但是戰略意

義巨大，主要反映在以下三點：100GDR1/FR1

目前可以取代

2km以下所有的

100GQSFP28

系列不同方案的光

模塊產品，兼容性能非常出色，簡單升級之后（電方案不變）即可取代

10km級別

的

100GLR4

光模塊產品；因為

DR1/FR1

只使用了單通道，因此整體成本相比四通道的要低，隨著

EML和

DSP芯片逐步成熟，價格下降到一定幅度，100GDR1/FR1

將會成為最具性價比

的產品；DR1/FR1可以通過Breakout方案將100G與400G的傳輸系統直接實現互聯互通，

方式簡單且成本低。100G光模塊價格承壓較大，未來降本增效意義顯著。光模塊市場近年來呈現出來的趨

勢即：新產品問世之后，能夠維持一段時間的高價格，主要包含了很大比例的研發溢價，

且市場上先入的廠商數量較少，可以享受市場的第一波價格紅利。然而隨著新入參與者

的數量逐漸變多，競爭開始激烈。且產業鏈逐漸成熟使得光模塊中的元部件價格顯著降

低，這些因素使得光模塊的價格會呈現較快的速度下滑。100G光模塊自

2016

年開始

規模化出貨以來，價格即呈現一路下滑的趨勢。根據產業界調研，2020

年

100G光模

塊的均價下滑了約

15%，在

2021

年已經突破了

1

美元/G的價格，因此我們認為

100G的光模塊的價格未來還是會承受較大的壓力。但是，對光模塊廠商來說，在版本迭代的

過程中能夠有效降低產品的

BOM成本，工藝也在不斷優化以提高良率，因此成本也在

顯著降低，得以保證公司的盈利能力。降本的主要驅動力來源是芯片，國產替代正穩步推進。光模塊的核心部件包括光芯片、

電芯片、光無源器件等。100G的光模塊中，光芯片包括發射端的激光器（LD）和監測

探測器（MPD）和接收端的光電探測器（PD）；電芯片包括發射端的時鐘同步恢復（CDR）、

驅動器（driver），接收端的

CDR、跨阻放大器（TIA），電源控制芯片和

MCU等。平

均來看，光電芯片的成本占總成本的比例為

50%左右，對光模塊的成本影響較大。25G的光芯片目前已經能夠實現部分國產替代化，電芯片也已經有部分產品研發成功。若后

續芯片能夠實現完全國產替代化，100G的光模塊成本將進一步降低。3、200G光模塊需求拉升超市場預期，高性價比是重要選項200G光模塊性價比出色，是數據中心速率升級路徑上重要的產品。200G光模塊的傳

輸速率居于

100G和

400G之間，因此被認為是過渡期的光模塊產品。目前，市場上有

一部分的客戶采用

100G---200G光模塊的升級方案，雖然錯過了

100G---400G直接升

級的最短路徑，但是

200G的產業鏈更成熟，在

100G光模塊的基礎上的設計變更也更

小，是一款極具性價比的產品。根據產業鏈調查，目前國外云服務廠商

Facebook，國

內廠商阿里騰訊等客戶都在采用

200G光模塊的升級路徑，主要還是綜合考慮了成本、

功耗等因素之后的決定。200G光模塊的主流方案。實現

200G傳輸速率的技術方案有多種，主要分為三種，目

前光模塊廠商主要采取的是后兩種方案。200GQSFPDD封裝方式，即采用

8x25G的結構，激光器采用

25G帶寬的

DML激光器，單通道

25GNRZ調制方案；200GQSFP56

封裝方式，即采用

4x50G的結構，激光器采用

25G帶寬的

EML激光器（一般用

uncooled即可），加入數字信號處理器

DSP，調制方案為

PAM4

方式；200GQSFP56

封裝方式，即采用

4x50G的結構，激光器采用

25G帶寬的

DML激光器，加入數字信號處理器

DSP，調制方案為

PAM4

方式。200G光模塊全系列可以廣泛應用到各種場景中，市場空間廣闊。除了不同的技術方案，

200G光模塊按照傳輸距離還分為

SR，DR，FR，LR等。應用在數據中心內部，主要

是

SR和

FR兩種光模塊產品。雖然

400G光模塊目前已經開始大規模出貨，但是

200G光模塊的市場依舊廣闊。根據產業鏈調研，200G光模塊今年的總需求量為

100~150

萬之間，超出市場預期，且明年的需求量將超過

200

萬只。在

200G光模塊市場上的主

要參與者包括

II-VI，中際旭創，英特爾等等，同時也有劍橋科技、博創科技和

AOI等

正在市場突破中。4、400G光模塊市場持續火熱，國內廠商處領先地位400G光模塊是數據中心速率升級的重要光互連產品之一。隨著

5G建設逐步落地，云

計算的需求日益強勁，物聯網設備指數級增長，都將帶來數據傳輸、計算等需求迅猛的

提升。數據中心作為新一代的數字地產，是重要的數字基建設施之一。為了應對如此爆

發式增長的數據處理需求，數據中心也正處在速率代際升級的過程中。機柜內部的服務

器與

TOR交換機主要以

10G/25G為主，正向

50G/100G階段過渡。而

Leaf交換機與

Spine交換之間的互聯、數據中心之間的互聯目前主要以

40G/100G為主，正向

400G過渡。400G光模塊的種類多，應用場景多，廣泛應用于數據中心中。與

100G光模塊一樣，

400G按照距離、是否采用

WDM也可以分為多種光模塊產品。同時，400G按照封裝

方式可以分為

QSFPDD和

OSFP方案，QSFPDD封裝方案尺寸相對更小，OSFP的

封裝方案雖然尺寸更大，但散熱相對更好。在電口側，目前

400G光模塊都是采用

8x50G的電信號傳輸方案；而在光口側，則主要分為

8x50G和

4x100G兩種方案，對應的產

品分別是

SR8/DR8/FR8

和

SR4/DR4/FR4

系列光模塊。8x50G的光口方案，光口側的

信號速度和電口側的一致，均為

8x50GPAM4

信號，因此，光模塊內部只需要

CDR進

行時鐘恢復即可；4x100G的方案，光口側信號速度是電口側的兩倍，為

4x100GPAM4

信號，因此需要

Gearbox來使得兩路電信號復用到一路再調制到光上進行光電轉換，

成為一路光信號。EML激光器是

400G光模塊重要的光芯片，目前主要是海外廠商占主導。相比較

100G光模塊中使用的

DML激光器芯片，400G采用了

EML激光器芯片。DML激光器和

EML激光器之間的主要區別在于，DML為直接調制激光器，本質上只是DFB激光器，由driver對激光器進行直接調制實現

1、0

光信號。高速率的調制、長時間的工作對

DML激光

器的要求也非常高，因此激光器的異常是導致模塊失效的最主要原因之一；EML激光

器則是在

DFB激光器后面加上

EAM（電吸收調制器），這樣

DFB只要負責保持穩定功

率的發光即可，由

EAM來進行調制實現

1、0

光信號傳輸。目前，高速率的

EML激光

器的市場份額主要還是在海外企業手中，包括

Lumentum、博通、三菱等，國內廠商尚

處在布局階段。值得一提的是，近年來

Lumentum和

II-VI等相繼推出了

100GDML激

光器，相比較

EML具有低成本、低功耗等優勢，將廣泛應用于

400G和

800G的光模

塊中。根據目前的研發進度以及其配套驅動器

driver的供應時間，我們預計將在

2023

年實現大規模量產。DSP芯片是高速率光模塊重要的電芯片。100G及以下低速率光模塊一般采用

NRZ調

制可以達到

25G及以下的調制速率，一般采用模擬信號處理即可，因此電芯片一般是

CDR等模擬芯片。而

400G光模塊，信號調制速率更快，對信號的信噪比、非線性干

擾等參數要求也更高。DSP即數字信號處理芯片，不僅能提供

CDR的時鐘同步恢復功

能，還能夠對信號進行去噪聲，色散補償等一系列的操作，功能強大，能夠實現

PAM4

信號調制。DSP芯片因為集成了很多功能，因此功耗相比

CDR要大得多，為了降低功

耗，采用線寬更低的制程能夠顯著降低功耗，目前市場上主流的

DSP芯片都是采用

7nm制程。DSP主要的供應商是

Inphi和博通，國內廠商在這塊領域還處在初期階段。400G光模塊技術門檻更高，國內廠商處于領先地位。100G光模塊無論從技術方案、

工藝積累還是產業鏈完備度都已經非常成熟，因此準入門檻也比較低，涌入了很多光模

塊廠商，使得產品的價格也受到了較大的沖擊。而

400G光模塊無論是從電路、光路、

Firmware、生產良率和可靠性上都有更高的門檻，因此目前市場上能夠大批量供貨的光

模塊廠商并不多。另一方面，400G光模塊是數據中心下一代產品，正處在代際升級的

初期，未來市場空間廣闊。我們預測

2021

年全球

400G光模塊需求為

200

萬只左右，

主要客戶是亞馬遜和谷歌。中際旭創、新易盛等國內廠商在

400G光模塊時代處在全球

領先的位置，先發優勢將有助于公司提高盈利質量，并在此基礎上進行

800G等更高速

率產品的研發。5、800G光模塊研發窗口已至，將成下一主戰場多家廠商已推出

800G光模塊，將成下一主戰場。近期

2021

年

OFC會議上，多家光

模塊廠商推出了其

800G光模塊產品，目前已經發布

800G光模塊產品的廠商包括英特

爾、II-VI、中際旭創、新易盛、光迅科技、索爾思、劍橋科技和亨通光電等公司。可以

看到其中的中國光模塊廠商數量較多，他們有望憑借

400G良好的基礎維持在

800G光

模塊市場的領先地位。由于光模塊市場卡位新窗口帶來的先發優勢即意味著能夠享受更

長時間的價格紅利和份額優勢，因此在下一代新產品的研發進度上也尤為重要。800G光模塊的技術方案包括

2x400G和

8x100G的方案，封裝方式則與

400G類似，

包括

OSFP和

QSFPDD800

兩種。OSFP封裝方式主要由

OSFPMSA組織牽頭定義

的，其針對

800G光模塊已經發布了

4.0

版本的規范文檔；QSFPDD800

封裝方式則由

QSFPDD800

MSA組織牽頭定義，已發布

1.0

版本的規范文檔。2x400G的方案和

8x100G的方案，其電口和光口的速率均為

100Gbps，主要區別在于使用的波長以及對

應的光接口，2x400G采用的是

CWDM4

波長，光接口為

2xCS，8x100G若是

DR，則

采用

1310nm，若是

FR和

LR，則采用

LWDM8

波長方案，光接口為

LC。6、多家廠商布局相干光模塊，市場空間廣闊相干光模塊規模化效應降低成本，下沉至多個應用場景，OpenZR+標準優勢明顯。相

干光模塊一開始適用于傳輸距離大于

1000km的骨干網，后來逐步下沉至傳輸距離為

100

至

1000km的城域網，小于

100

公里距離的邊緣接入網，以及

80~120km的數據

中心互聯領域（DCI）。隨著相干光模塊開始規模化量產，成本不斷下降，未來將廣泛

應用于

5G接入網等需求量更大的市場。目前

400G相干光模塊有三種標準，分別為

400GZR、OpenROADM和

OpenZR+。其中

OpenZR+綜合了

400GZR和

OpenROADM兩種標準的優點，應用范圍更為廣闊，面向城域、骨干、DCI和電信運營商，且可支持

多供應商的互相操作性。多廠商逐鹿相干光模塊市場，市場空間廣闊。傳統的相干光模塊廠商包括華為、Infinera、

思科、中興和新飛通等，隨著相干技術的迅速發展，以及應用場景的不斷下沉，近幾年

來中際旭創，II-VI和

Inphi等公司也開始加入這個市場。根據

lightcounting的預測，采

用相干技術的

DWDM光模塊市場未來五年將保持約

20%的復合年均增長率，而

2021

年下半年

400GZR、400GZR+以及

400GOpenRoadm相干光模塊將開始第一次規模

化出貨。同樣，近年來相干光模塊的熱門應用領域

DCI市場未來的增速也很樂觀，根

據

Dell’oro的預測數據，到

2022

年

DCI網絡市場總量達到

50

億美元，而其中包含光

模塊的光傳輸網絡部分占據最大的市場份額。三、曙光初現，中回傳和接入網成電信側市場增量1、前傳光模塊市場預計將小幅下滑2021

年基站新建數量整體上微增，前傳光模塊市場預計小幅下滑。根據三大運營商及

中國廣電關于今年的資本開支，2021

年預計三家資本開支總和為

3406

億元，同比增

長

2.3%。近期中國移動和中國廣電

48

萬站

700MHz基站聯合招標啟動，中國電信和

中國聯通

24

萬站

2.1GHz基站也已開始，再看運營商對基站新建數量的指引，中國移

動還將新建

2.6GHz宏基站

12

萬座，考慮到

3.5GHz基站，中國聯通和中國電信

2021

年共建共享宏基站的數量預計將超過

32

萬座。相比去年

58

萬座左右的新建基站來說，

今年的新建基站在數量上將有微幅增長。考慮到

700MHz基站用到的光模塊數量會更

少一些，速率上也會采用速率更低的

10G前傳光模塊，加之價格也會進一步下滑，因

此整體來看，今年前傳光模塊的市場規模將呈小幅下滑的情況。前傳光模塊產品成熟度高，市場準入門檻較低。25GSFP封裝的光模塊是目前市場上

最主流的前傳光模塊產品。一般采用

TO-CAN的封裝，工藝非常成熟，產業鏈完備，

因此成本非常低，市場上具備批量出貨能力的廠商非常多。同時光模塊中成本占比最高

的光電芯片，隨著規模化量產和部分國產替代化，價格迅速降低，使得

25GSFP光模

塊的成本顯著降低。綜上兩個因素，2020

年前傳光模塊市場競爭非常激烈，價格下滑

的速度也大大超出產業界的預期。前傳光模塊芯片國產替代比例穩步提升。數通光模塊產品相對于電信光模塊產品，一般

都會領先

1~2

個代際，因此國內產業鏈經過了上一代

100G數通光模塊的時代之后，芯

片方面的布局及技術儲備都有了一定的基礎。目前在光芯片方面，10GDFB已經實現

了完全國產化替代，可以實現規模化量產，且

10G超頻替代

25GDFB的技術路線在

25G前傳光模塊產品上也實現了成功。25GDFB光芯片已經研發成功，達到部分國產

替代，量產良率及后續市場開拓有待突破。25GPD芯片因研發難度相對較低，多家廠商已經能夠實現批量出貨。而

CDR、Driver、TIA等電芯片也相繼取得了一定的進展。

我們認為，隨著產業界在這些關鍵芯片產品上不斷的投入和攻關，加上

5G建設帶來的

海量需求，未來兩年內有望能夠陸續實現突破，進而完成

100%國產替代化。2、承載網設備集采逐步落地，有望拉升中回傳光模塊需求今年

3

月，中國移動史上規模最大

SPN設備集采落地，有望帶動中回傳光模塊市場需

求。運營商的

5G承載網主要分成骨干網、省網和城域網。其中，骨干網和省網負責高

速大容量的傳輸，會采用

OTN等大顆粒遠距傳輸的網絡架構。城域網分為核心層、匯

聚層和接入層，這三層分別對接不同的中回傳服務，對應不同的端口速率，從而所需的

中回傳光模塊速率也是逐層遞增的。接入層一般采用

50G/100G速率的光模塊，匯聚層

采用

100G/200G，核心層則采用

400G的高速光模塊。本次

SPN設備采購是中國移動

2021-2022

年大規模

SPN設備采購，分為新建和擴容兩部分，合計共采購將近

21.3

萬

端，為中國移動迄今為止最大規模的采購，超過了

2019

年、2020

年一期和二期的采

購總額。加上近期中國電信也公布了其承載網設備

STN的集采候選人，我們認為運營

商的承載網將開始規模建設，釋放中回傳光模塊需求。5G建設進入第二年，光模塊市場規模重新測算。5G光模塊主要分為前傳、中傳和回傳

光模塊，對應的主流速率分別是

25G、50G和

100G。一般來說，無論是宏基站還是小

基站，都具有三個扇面，根據實際帶寬的需求，每個扇面對應一對或兩對前傳光模塊，

因此一個基站需要

6

個或

12

個前傳光模塊。三個宏基站或十個小基站收斂至一個

DU，

DU與

CU連接需要

1

對中傳光模塊，1

個

CU對應

12

個

DU，CU連接至核心網需要

1

對回傳光模塊。目前我國已經建成

4G基站

575

萬個，假設

5G新建基站的數量與

4G基

站持平，按照平均每個基站

10

個前傳光模塊，根據產業鏈調研，前傳光模塊平均單價

為

25

美金，50GPAM4

中傳光模塊單價為

120

美金，100G回傳光模塊為

200

美金，那

么

5G前傳光模塊的總需求數為

5750

萬只，總市場規模約為

95

億元；中傳光模塊總需

求約為

380

萬只，市場規模約為

37

億元；回傳光模塊約為

65

萬只，市場規模約為

21

億元。由于前期主要部署前傳光模塊，我們認為未來幾年中回傳光模塊的需求將逐步提升。3、雙千兆網絡政策驅動

10GPON市場高增長2021

年，工信部發布了《“雙千兆”網絡協同發展行動計劃（2021-2023

年）》，目標用

三年時間，基本建成全面覆蓋城市地區和有條件鄉鎮的“雙千兆”網絡基礎設施，實現

固定和移動網絡普遍具備“千兆到戶”能力。“雙千兆”計劃無疑將大力推進

10GPON在電信接入網側的大規模普及，以確保

2023

年底千兆光纖網絡到

2023

年底覆蓋

4

億

戶家庭，10GPON及以上端口規模超過

1000

萬個，千兆寬帶用戶突破

3000

萬戶。同

時，海外疫情的爆發使得居家辦公、社交越來越成為主流方式之一，因此人們對家庭網

絡帶寬的需求越來越高。10GPON成主流技術方案，未來市場空間廣闊。PON是一種點到多點結構的無源光網

絡，主要由光線路終端

OLT、光網絡單元

ONU和無源光分路器

POS組成，是寬帶接

入網承載業務的重要方式。目前

PON技術主要包括

APON/BPON、EPON、GPON和

10GPON，分別對應不同的標準，APON/BPON、GPON和

10GPON對應

ITU創建的

標準，EPON則對應

IEEE創建的標準。10GPON是現在規模鋪設的主流技術方案，未

來的升級路線

25GPON和

50GPON也在積極布局中。根據

Omdia的預測，10GPON設備的全球市場規模在

2021

年將達到

30

億美元，到

2025

年將超

65

億美元，CAGR達到

20%以上，屆時大部分

OLT/ONU都將具備

10G的能力。10GPON光模塊產業鏈成熟，國內廠商是市場主力。10GPON光模塊按照應用場景，

主要分為局端

OLT光模塊和終端

ONU光模塊。相比較

GPON光模塊，10GPON光模

塊在傳輸速率、分路比例和傳輸距離等指標上都具有明顯的優勢。由于數通光模塊近年

來呈“東進西退”的趨勢，國內光模塊產業鏈高速發展，目前主流的數通光模塊速率為

100G，因此

10GPON光模塊的產業鏈相對來說已經非常成熟，成本也迅速降低，達到

了規模化鋪設的條件。10GPON光模塊市場的參與者主要是國內光模塊廠商，包括中

際旭創（成都儲翰）、海信寬帶、博創科技和光迅科技等。四、光通信的未來：硅光與

CPO1、硅光布局多年，有望在

800G時代大放異彩硅光技術從

1960

年即誕生，已經應用到多個領域中。硅光技術，是以硅或者硅基材料

（Si,

SiGe）作為襯底材料，利用與集成電路兼容的

CMOS工藝制造對應的光子器件和

光電器件，以實現對光的激發，調制，響應等功能，從而廣泛應用于光通信，光傳感，

高性能計算等領域。硅光技術的發展階段主要分為技術探索階段，技術突破階段，集成

應用階段，以及應用拓展階段。技術探索階段

1960s-2000s：從

S.E.Miller首次提出集成光學的概念以來，很多學

者和研究機構在波導，調制器，探測器，光源等領域都做出了很多奠定扎實基礎的

探索工作；技術突破階段

2000-2008：產業界也開始了商業化的研究工作并實現了突破性的

進展，比如

GHz的調制器，混合集成激光器，以及硅基探測器；集成應用階段

2008-2014：Intel，IBM，Acacia，Luxtera等公司將分立的光電器

件采用

CMOS工藝集成到光收發模塊中；應用拓展階段

2014-至今：AyarLabs將硅光技術帶到了光互連領域；Lightmatter等公司將硅光技術帶到了量子計算領域；Voyant將硅光子技術帶到了激光雷達領

域。光通信是硅光技術目前最廣泛應用的領域，未來增速可期。根據

Yole的數據，硅光技

術在各大市場的應用統計數據中，在

2019

年有超過四分之三的收入來源于數據中心光

模塊。而從預測結果來看，到了

2025

年，數據中心收入占比更是達到了

90%以上。原

因基本是由于價格較高的高速率硅光模塊，比如

400G，800G模塊的迅速上量帶來了

市場規模高速增長。結合

Yole對于整個光模塊市場的預測，到

2025

年，在數通領域，

硅光模塊的份額會占到三分之一左右。100G硅光模塊是硅光技術在光通信領域落地的主要產品形態，為更高速率硅光模塊的

發展奠定了基礎。硅光模塊的市場規模在

2018

年出現了明顯拐點，主要系兩個原因：

英特爾的硅光子技術在經過多年發展之后，在

2018

年開始迅速上量，從傳統光模塊廠

商手中搶占了一定的市場份額，其主要產品是

100GCWDM4

硅光模塊和

100GPSM4

硅光模塊；華為和中興在2018年開始大量采購Acacia的100G硅光相干DWDM模塊。

因此

100G硅光模塊已經開始大量使用，也預示著硅光技術在云服務廠商側獲得了認可。

后續隨著光模塊速率越來越高，硅光模塊以其高集成度、低成本、低功耗等優點將取得

更大應用，從而打開更廣闊的市場。硅光模塊目前市場占有率為

25%，400G時代已錯過最佳窗口，有望在

800G迅速切入

市場。經過了長達

20

年左右的鋪墊，市場開始逐漸意識到

InP及

GaAs等材料技術的

局限性，并開始逐漸認可硅光技術的優勢，尤其是與

CMOS工藝的高度兼容性。目前

以

100G為主的硅光模塊產品，包括

100GCWDM4、PSM4

和相干

DWDM硅光模塊，

已經占據了光模塊市場

25%的份額。根據

LightCounting最新的預測，到

2026

年硅光

模塊有望占據

50%份額，與傳統可插拔光模塊平分市場。2021~2026

年，硅光技術的市場累計總規模將達到

300

億美元，增速相當迅猛。其中

200G、400G和

800G等高

速硅光模塊無疑將是未來高速增長的主要驅動力。我們認為，目前

400G光模塊采用傳

統分立式方案已經日趨成熟，且產業鏈也在逐步改善降低成本，競爭力較強。因此硅光

模塊有望在

800G時代迅速切入，成為第一批領先的廠商。目前硅光模塊市場領先廠商是英特爾、思科等國外廠商，但是國內廠商開始紛紛布局，

有望在未來也能形成足夠的競爭力。市場上具備硅光模塊大批量出貨能力的主要是英特

爾、思科等國外廠商，國內廠商還處在待突破階段。但是我們看國內廠商在傳統光模塊

領域的成長歷程來看，大部分廠商經過十年的技術積累和產品打磨，從電信光模塊領域

拓展至數通光模塊領域，從低速光模塊領域逐步拓展至高速光模塊領域，市占率提升顯

著。如今全球

Top10

光模塊廠商中有超過一半都是國內廠商，他們在傳統可插拔光模

塊領域已經具備了較強的競爭力。而硅光模塊已經被公認為將是傳統光模塊未來最強勁

的對手，國內廠商也在積極嘗試抓住這個技術革新的機遇，進一步提高市場競爭力。然

而，國內光模塊廠商大部分采用

Fabless的方式進行硅光模塊的研發，因此與大型

fab廠商之間合作關系的不確定性以及相對并不高的產品附加值都給國內廠商未來在硅光

模塊領域的競爭力帶來了挑戰。硅光模塊的技術壁壘在于硅光芯片，硅光芯片的壁壘在于激光器、一致性和良率。硅光

芯片中集成了光模塊中大部分元器件，因此是硅光模塊中最核心的器件。由于硅是間接

帶隙的材料，因此做成激光器很困難。目前硅光模塊中光源的方案有英特爾的

III-V族

異質鍵合激光器、外置激光器和

III-V族倒裝焊激光器等，目前大部分廠商都采用外置

大功率連續激光器方案，而大功率激光器帶來的功耗、散熱和可靠性等問題也是需要攻

克的難題。同時，硅光芯片中的分光、WDM等結構也會引入更高的插損，對高速率光

模塊影響較大。此外，硅光芯片的壁壘還包括一致性和生產良率，由于

CMOS工藝存

在一定的波動，因此不同批次的硅光芯片在性能會存在一定的差異。且硅光芯片上包含

很多功能的元部件，因此整體的良率也存在一定的挑戰。2、大廠紛紛布局

CPO，將顛覆傳統光模塊產業鏈CPO是業界公認的未來更高速率光通信的主流產品形態之一。CPO，Co-packagingoptics的簡稱，中文名為共封裝光學，即光學引擎

PIC與電學引擎

EIC合封在一起的封裝技術。其中光學引擎包括有源光學器件和無源光學器件，電學引擎則包括各種電學

芯片及電路部分。共封裝光學具有以下優點：降低功耗。電學引擎與光學引擎的電路距離大大縮短，電信號損耗降低，簡化后的

SerDes去掉

DFE、FFE和

CTLE之后功耗降低，最高可節省

30%的功耗。降低成本。封裝工藝成本更低，高集成度的光引擎成本更低，同時省去部分電學