5G系列之光模塊高增長點

  ICC訊 科技興國已經(jīng)成為國家戰(zhàn)略，未來中國經(jīng)濟的引擎必然是科學技術的進步，之前我們用系列文章的形式剖析了半導體產(chǎn)業(yè)鏈。隨后的一段時間《每日財報》也會用系列文章的形式解析5G產(chǎn)業(yè)鏈，如果說半導體追求國產(chǎn)替代，那么5G要力爭引領世界。

  知名光通信市場調(diào)研機構Dell'Oro Group近期的報告指出，中國的光模塊供應商市場在全球的市場占比將超過50％，有望主導2020年全球市場。同時，2020年將首次出現(xiàn)5家中國廠商同時進入全球前十，分別是中際旭創(chuàng)、海信寬帶、光迅科技、華工正源和新易盛。隨著5G基礎設施與數(shù)據(jù)中心的加快建設對光模塊產(chǎn)業(yè)的需求增長，國內(nèi)光模塊產(chǎn)業(yè)將完成從低速向高速產(chǎn)業(yè)升級的過程。

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  光模塊的組成和發(fā)展

  光模塊是光通信的核心器件，在光纖通信中，光模塊主要完成光電轉(zhuǎn)換和電光轉(zhuǎn)換，通俗的來說，就是把發(fā)送過來的電信號轉(zhuǎn)換成光信號，再通過光纖再把光信號轉(zhuǎn)換成電信號進行傳輸。

  光模塊可以分為接收端和發(fā)射端，其中發(fā)射端把電信號轉(zhuǎn)換為光信號，由TOSA（光發(fā)射次模塊）和對應的驅(qū)動電路構成，核心為激光器；接收端把光信號轉(zhuǎn)換為電信號，由ROSA（光接收次模塊）和放大電路構成，核心為光電探測器。光模塊產(chǎn)業(yè)鏈主要為光芯片-光器件-光模塊-光設備，其中光模塊環(huán)節(jié)位于產(chǎn)業(yè)鏈偏后端，主要起到設計、集成、封裝、測試的作用。

  光模塊的上游是光芯片與光器件，下游是通信設備商，最終產(chǎn)品應用到數(shù)據(jù)中心與電信市場。據(jù)《每日財報》了解，國內(nèi)企業(yè)中以華為、中興通訊和烽火通信為代表的光網(wǎng)絡設備商的份額占據(jù)全球市場的半壁江山，其中華為是當之無愧的龍頭。通過對光模塊的成本進行拆解，光器件共占成本的近80％，而在光器件中，TOSA和 ROSA 共占63％，即占總成本的50％。

  從全球范圍內(nèi)來看，國內(nèi)企業(yè)主要在無源器件、低速光芯片等中低端細分市場有競爭優(yōu)勢，但高端光芯片仍主要掌握在美、日廠商中，其中主要包括美國的Finisar、Lumentum、Neophotonics 和日本的Sumitomo、Fujitsu。從發(fā)展趨勢來看，全球光模塊廠商集中度進一步提升，國內(nèi)廠商的光模塊份額逐步加大，中低端產(chǎn)品基本全部完成國產(chǎn)替代，高端產(chǎn)品正在加快建設。

  從現(xiàn)實情況出發(fā)，10G以下速率的光模塊，國內(nèi)廠家已經(jīng)完成了從芯片到模塊的全產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)替代；10G/25G/40G/100G光模塊方面，光迅科技、中際旭創(chuàng)、海信寬帶、華工正源等國內(nèi)廠家已經(jīng)實現(xiàn)全系列產(chǎn)品的覆蓋，模塊設計能力和封裝工藝成熟。

  400G光模塊方面，中際旭創(chuàng)率先完成量產(chǎn)，領先世界，打開北美市場，最新的消息顯示，新易盛的400G產(chǎn)品也已投放市場。

  華為2019年下半年光模塊的招標中以前傳25G光模塊為主，招標價格相比上一輪招標下降幅度在20％左右。其中，華工科技、海信寬帶、光迅科技、中際旭創(chuàng)占據(jù)前傳25G光模塊主要份額。50G PAM4 LR中傳光模塊核心供應商包括華為海思、中際旭創(chuàng)、索爾思、光迅科技、海信寬帶等，國內(nèi)廠商的份額相比4G時取得較大突破，但50G PAM4 ER模塊的供應商仍以日美廠商為主。

  如果用十年建設一個與目前4G同等覆蓋程度的5G網(wǎng)絡， 那么2019-2028年，中國移動需要建設190萬座基站。而對于聯(lián)通和電信來說，采用3.5GHz頻段，兩者共需建設235萬座5G基站。進一步來看，對于中國移動160MHz的頻譜帶寬而言，如果采用光纖直連，一個宏基站對應12支光模塊，如果采用 Open-WDM，對應24支光模塊。對于中國聯(lián)通和電信，由于兩家共享200MHz的頻譜，所需光模塊數(shù)量較 100MHz 翻倍，一個宏站對應 12 支光模塊，因此共建共享不會減少光模塊數(shù)量，在未來的一段時間內(nèi)，光模塊大概率將維持較高的景氣度。

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  未來的變化和高增長點

  5G 網(wǎng)絡主要由三個主要部分組成，分別為無線網(wǎng)、承載網(wǎng)、核心網(wǎng)。三大運營商今年提高了5G建設的資本開支，5G網(wǎng)絡建設將從2020年開始進入高速發(fā)展期，其中無線網(wǎng)和承載網(wǎng)都將迎來技術的代際升級，光模塊隨之也迎來換代需求。

  根據(jù)《每日財報》獲取的信息，無線網(wǎng)基站中的前傳光模塊將從10G升級到25G光模塊，在承載網(wǎng)的回傳需求中，城域網(wǎng)將從10G/40G升級到100G，骨干網(wǎng)將從100G升級到400G。除此之外，2019年建設的5G網(wǎng)絡主要依托4G網(wǎng)絡進行非獨立組網(wǎng)，因此中傳的光模塊需求未正式打開，2020 年進入5G獨立組網(wǎng)建設，CU和DU的分離將打開中傳光模塊的市場，這一點需要重點關注。

  5G時代，25G光模塊將成為主流的前傳光模塊。目前25G光模塊有主要兩種光芯片組成方式：25G 光芯片和10G光芯片超頻。相較于10G光芯片超頻，25G 光芯片具有可靠性好和穩(wěn)定性高的特點，但其量產(chǎn)工藝要求高，供貨渠道主要是海外。而10G 光芯片具有相對成熟的供應鏈，且部分國內(nèi)廠商如光迅科技、華工科技等具有批量生產(chǎn)10G光芯片的能力，可以有效降低光模塊成本。

  超頻方案與25G光芯片方案的主要區(qū)別在發(fā)送端，在發(fā)射組件中采用10G激光發(fā)射芯片并搭載25G 的LD Driver來達到超頻效果。2019年由于業(yè)界對前傳光模塊需求量急速提升的準備不足，導致上游25G芯片出現(xiàn)產(chǎn)能不足，疊加10G芯片的成本優(yōu)勢，所以超頻方案得到了廣泛應用。但隨著海外光芯片廠如Lumentum 將產(chǎn)能向25G光芯片傾斜，國內(nèi)的光迅科技等企業(yè)在25G DBF芯片量產(chǎn)的突破， 25G光芯片有望在2020年實現(xiàn)產(chǎn)能提升和成本下降，10G超頻方案的成本優(yōu)勢或?qū)⒅饾u降低，畢竟25G芯片的性能更佳，這也是一個非常重要的變化。

  隨著 5G 網(wǎng)絡建設的落地，數(shù)據(jù)中心流量進入爆發(fā)性增長的階段，對數(shù)據(jù)中心互聯(lián)的帶寬提出了新的需求，作為數(shù)據(jù)中心內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸通道的骨干，交換機的容量和速率決定了數(shù)據(jù)中心可對外提供的能力，而數(shù)據(jù)中心交換機是400G數(shù)通光模塊規(guī)模最大的應用場景。目前Facebook的新一代數(shù)據(jù)中心架構用4×100G 實現(xiàn)400G帶寬，提升了100G光模塊需求，同時為后續(xù)400G光模塊奠定規(guī)模基礎。

  以運營商數(shù)據(jù)中心目前所用的 100G端口交換機為例，光模塊價值量占比已超過數(shù)據(jù)中心交換機整體的一半。目前各主流交換機制造商已紛紛推出多款面向400G的數(shù)據(jù)中心交換機產(chǎn)品，這些交換機產(chǎn)品可提供數(shù)十到數(shù)百個400G端口，當數(shù)據(jù)中心批量部署相關的400G交換機時，將有望為400G光模塊帶來較大的市場空間，這是未來的看點。

  相比于4G時代，5G無線光模塊將在整個光模塊市場中占據(jù)更重要的地位， 5G無線通信所具備的高帶寬、低時延、大連接的特點對光模塊的功能和性能提出了更高的要求。光模塊的上行周期已經(jīng)開啟，從產(chǎn)業(yè)鏈的全局來看，國內(nèi)企業(yè)的薄弱環(huán)節(jié)仍然是上游的芯片領域，這也是未來本土企業(yè)的著重發(fā)力點。