光模块行业研究800G光模块，站在AI浪潮新起点

　　（报告出品方/作者：招商证券，梁程加、刘浩天）光模块：数据传输光电转换节点，围绕速率升级产业持续变革
　　光模块的功能与结构
　　光模块在网络连接中承担光电信号转换任务，负责在发送端将电信号转换成光信号，通过光纤传送后，再在接 收端把光信号转换成电信号。它主要由光电器件TOSA/ROSA、功能电路和光电接口组件等封装而成。其中，光 收发组件TOSA/ROSA是光模块的核心部分。光发射组件TOSA负责将接收到的一定码率的电信号，经内部驱动芯 片处理后驱动半导体激光器（LD）或发光二极管（LED）发射出相应速率的调制光信号。光接收组件ROSA则负 责将一定码率的光信号，输入模块后由光探测二极管转换为电信号，并经前置放大器后输出相应码率的电信号。
　　光模块成本构成
　　光模块BOM成本主要包括光器件、电路芯片、PCB 以及结构件等。其中，光器件占光模块成本达到70%+，具体看 光器件，以激光器为主的发射组件就占了光器件近一半的成本，以探测器为主的接收组件占比达到32%，两者合 计占光器件成本为80%。 2021年光模块市场总空间92亿美元，光芯片市场空间35亿美元，电芯片市场空间24亿美元，光器件市场空间13 亿美元，光学元件市场空间8亿美元。
　　产业发展趋势：高速率、低成本、低功耗
　　高速数通光模块更新换代与新型交换机发布相辅相成。数据中心不断提高的速率要求是光模块高 频率升级的主要原因。 随着光电子器件的发展和集成度提高，其性能和传输带宽增加，光模块以更高速率传输和更小的 尺寸适应不同使用场景，封装方式不断发展。更小的封装和功耗意味着光模块在交换机上具有更 高的端口密度，相同功率可以驱动更多的光模块。
　　光模块速率升级的方法：1、提高单通道的比特速率；2、增加通道数；提升比特速率又有两个方法， 1a.直接提升波特率，1b.保持波特率不变，使用更高的调制编码格式。传统光模块调制以NRZ（not return to zero）为主，激光器高/低功率分别对应二进制的1和0信号。PAM4光信号功率的判决分为4个 阈值，低于最低阈值判定为00、最低到中间阈值之间判定为01、中间到高阈值之间判定为10，超过高 阈值判定为11。
　　数据中心架构升级，驱动光模块量价齐升
　　数据中心光模块不断升级，正在向800G迈步。流量数据的高速增长，不断推动数据中心架构升级，目前数据中 心光模块正在迅速过渡到200G/400G速率，400G是高速以太网客户端接口的最新标准。随着400G光模块的大规 模部署即将到来，以及网络带宽和性能需求的不断加快，数据中心互连800G也将成为全新需求，未来将应用在 超大规模数据中心、云计算及人工智能算力中心中。
　　短距传输有源铜缆或有竞争优势
　　有源铜缆是指利用外部能源增强信号传输距离的铜缆。DAC无源铜缆传输距离短，AOC有源光缆的功耗 和成本较高，有源铜缆应用距离远、鲁棒性好、成本更低、功耗更低，十分契合大型数据中心日益增加 的绿色节能和成本控制的迫切需求。 现在市场上两种有源铜缆：ACC和AEC。ACC(Active Copper Cable)是使用Redriver芯片架构在Rx端通过CTLE 均衡调整增益的一种有源铜缆，通俗的说更像一根通过放大模拟信号的有源线缆。AEC(Active Electrical Cable)是更加新颖的使用Retimer芯片结构的有源铜缆，这种有源铜缆不单单放大和均衡Tx和Rx端，还会 在Rx端重新做信号整形。
　　NVIDIA有意愿采用有源铜缆方案
　　NVIDIA Mellanox LinkX以太网DAC铜缆是在以太网交换网络和基于NVIDIA GPU的系统中创建高速100G400G链路成本最低的方式。广泛应用于数据中心，用于将服务器和GPU计算系统连接到机架顶部(TOR) 交换机，并通过短电缆连接机架内的 Spine-to-Superspine交换机。 DAC铜缆不包含电子元件，高度可靠、功耗为零、延迟和插入损耗极低，是成本最低的高速互联方案。 在NVIDIA DGX A100 GPU系统中，DAC铜缆将GPU与网络交换机连接，并创建具有硬盘驱动器 (HDD) 和闪 存子系统的以太网存储结构 (ESF)。行业：市场空间持续高速增长，国产厂商竞争优势显著
　　光模块市场规模
　　据LightCounting预测，光模块市场21年达到110亿美元后，22年有望达到130亿美元，预计在23年放 缓增速，在2024-2025年恢复。光模块市场在20年和21年的快速增长由疫情下居家学习、办公的网络 需求驱动。
　　光模块市场结构：市场需求向云巨头集中
　　云厂商是数通市场的主要客户，市场占比约60%。且数通市场需求增速预计将持续高于电信市场，市 场占比有望持续提升。需求向头部客户集中，全球前五大云厂商占据市场主要份额。根据LightCounting预测，2023年前五 大云厂商总计份额有望超过30亿美金。
　　光模块市场竞争格局
　　中国光模块厂商市场份额快速扩张。根据LightCounting统计的头部光学元件供应商的总销售额， 2010年全球市场份额约28亿，增长至2021年达到87亿美元，国产厂商市场占有率超过50%。 2021年全球前十大光模块厂商中，中国厂商个数升至5位。回顾过往10年光模块行业发展历史，国产 厂商所占份额持续提升。
　　从2021年各光模块主流厂商的规模来看：全球市场上美国公司Ⅱ-Ⅵ（Finisar）占据第一，光模块业务收入达到人民币约 123亿元，占据市场份额17%；国内市场上中际旭创位居头把交椅，光模块收入达到约73亿元，之后依次是光迅科技、 华工科技、新易盛、博创科技和剑桥科技。总体来看，国内光模块厂商在全球份额已经占据一席之地，但国内各大厂商 的实力相差仍差距较大。
　　从2021年各光模块厂商的毛利率对比来看：光模块厂商的毛利率水平相差不大，总体较高，平均水平约为25%左右，国 产厂商新易盛更是超过30%。光模块的毛利率水平与上游光芯片的自给能力密切相关，各大厂商中随着光芯片自给率的 提高，整体毛利率也会提高。需求弹性：AI带动高算力传输需求，800G需求弹性测算
　　光模块市场增长弹性
　　由于不同AI数据中心拓扑架构存在较大差异，我们就一种典型情况对AI对光模块需求的拉动作出测算。当 GPT类应用人数达到10亿月活人数时，我们测算需要69.4 A100，假设1片A100对应3支光模块需求，则对应 约200万支800G光模块需求。重点公司分析
　　中际旭创：全球光模块领域龙头
　　全年业绩高增长，高端产品占比提升。受益于数据中心流量增长以及海外客户资本开支的持续投入， 400G和200G等高速数通光模块需求快速提升，公司盈利能力持续提升。同时公司销售的美元收入受 到汇率波动的正向影响。公司是全球数通光模块领先企业，400G和200G产品份额领先，800G和相干 模块先发优势明显，并已实现批量交付，技术的先发优势和份额持续领先有望巩固公司盈利水平。
　　公司聚焦海外市场，头部客户资源丰富。全球主要互联网云厂商都是公司客户，其中北美市场是公 司最大的业绩保障，公司与Meta（Facebook）、Google、Amazon 等北美大客户均保有稳定的合作关 系。
　　技术实力行业领先，市场份额持续增长。公司高速光模块领域的新品技术储备完善，具备先发优势， 400G、800G均实现率先导入。2021年公司位居全球光模块供应商市场份额并列第一位，实现了国内 光模块公司首次登顶，在2021年第四季度的市占率高达12%，发展势头迅猛。
　　天孚通信：一站式光器件完整解决方案提供商
　　公司盈利能力良好。公司的营业收入呈现高速增长态势，2022Q3 年公司营收达到 8.90 亿元，同比增 长 16%。2020 年得益于全球 5G 通信网络基础设施建设加速和数据中心持续投资扩容，公司营收同 比增长 67%。 扣非归母净利润同样呈现出高增长的态势，从 2018 年的 1.27 亿元增长到了 2022Q3 年 的 2.50 亿元，2022Q3 年公司扣非归母净利润同比增长 29%。
　　产品矩阵不断扩充，横向拓展战略成功。公司自2008年3款产品线拓宽至2021年13款产品线，覆盖基 础元件、无源组件与器件、ODM/OEM代工和封装，实现了上下游垂直一体化布局。
　　高速光引擎项目进展顺利，公司正在稳步扩产。高速光引擎是高速光收发模块的核心器件，广泛应 用于数据传输的应用场景，包括400G/800G等高速光模块、高集成度的共封装光学（CPO）交换机以 及芯片模组之间的光互连。公司2020年定增项目高速光引擎，目前已处于平稳量产阶段。
　　CPO交换机方案替代封装，光引擎大有可为。CPO通过将光模块不断向交换芯片靠近，缩短芯片和模 块之间的走线距离，并逐步替代可插拔光模块，最终把交换机芯片（或XPU）ASIC和光/电引擎共同 封装在同一基板上。目前CPO已成为业界的替代封装方案，公司卡位开展项目定投，布局高速光引擎， 有望获得先发优势。
　　新易盛
　　新易盛是国内领先的高速光模块生产制造商。目前公司主要产品为点对点光模块和PON光模块，成功开 发了不同型号光模块产品超过2800种，产品运用领域覆盖了数据宽带、电信通讯、Fttx、数据中心、安 防监控和智能电网等行业，能为客户提供定制化的产品服务和一揽子解决方案。 全面布局硅光及800G光模块，积极拓展品类客户。公司收购了Alpine硅光子技术平台，提供单波长 100G光学解决方案用于数据中心连接，同时提供PAM4产品，强化在硅光领域布局。公司800G系列产品 组合已发布参展，预计后续将逐步进入商用期。
　　源杰科技：国内领先的光芯片龙头供应商
　　10G及以上高速率系列芯片及整体营收稳定增长。2020年，随着10G、25G等中高端产品销量大幅增 加，高毛利产品带来公司整体毛利率的大幅提高。2019年至2021年，公司营收从0.8亿增长到2.3亿， 归母净利从0.15亿元增长至 0.95亿元。
　　专注高速半导体芯片的研发设计和生产，不断开拓产品类型。公司从2.5G系列芯片产品做起，不断 向高端进发，产品涵盖从2.5G到50G磷化铟激光器芯片，致力于成为国际一流的半导体器件供应商。
　　生产规模逐年上升，募投项目提升产能。公司近年来生产规模逐年上升，2019-2022H1公司激光器芯 片产能分别为2469万颗、2843万颗、4197万颗、2948万颗，产量分别为2454万颗、2575万颗、4207 万颗、2653万颗，产能利用率分别为99.39%、90.56%、100.24%、90.01%。
　　公司IDM模式生产，掌握全流程生产工艺。IDM（Integrated Device Manufacture）指包含芯片设计、 芯片制造、封装测试在内全部或主要业务环节的经营模式。未来在IDM模式下，公司将继续加强光芯 片生产全流程核心工艺开发能力，不断积累光芯片研发与生产经验，将科技成果应用于芯片设计、 晶圆外延等核心环节，实现产品的差异化特性、高性能指标、高可靠性等，提高产品竞争力。
　　华工科技
　　华工科技脱胎于华中科技大学，经过多年的技术、产品积淀，形成了以激光加工技术为重要支撑的智能 制造装备业务、以信息通信技术为重要支撑的光联接、无线联接业务，以敏感电子技术为重要支撑的传 感器业务格局，产业基地近2000亩。 在光通信领域，公司持续夯实全球领先光模块供应商行业地位。围绕下一代信息通信网络,从芯片、材料、 技术、工艺和应用布局新领域。随着我国＂东数西算＂工程的全面启动，正源公司大力推进数据中心业 务，成功卡位头部互联网厂商资源池，100G/200G/400G全系列光模块批量交付；积极推进硅光技术应用， 现已具备从硅光芯片到硅光模块的全自研设计能力；光模块产品持续巩固前、中、回传市场优势地位。
　　联特科技
　　联特科技采取差异化竞争，聚焦长途波分通信光模块，推出行业领先的10G40 /80kmDWDM /CWDMSFP和光模块 产品，成立美国全资子公司，拓展海外市场。公司重点开发通信设备制造行业客户，发布40G、100G光模块 系列产品，并新建万级光电集成制造中心，通过差异化竞争赢得了自己的市场地位。 自主创新助力公司进入高速增长期。2018年以来，公司通过自主创新，成功发布了100G、400G等数据通信光 模块产品，形成电信市场和数通市场同步发力的格局。2022年前三季度的营业收入已达6.18亿元，同比增长 27.18%。
　　光迅科技
　　光迅科技是国内少有的芯片/模块/系统全产业链布局的光通信龙头。公司产品覆盖电信传输网、数据通 信网以及宽带接入网等多个领域。经过二十余年的发展，目前公司已经通过内生增长与并购具备了光通 信全产业链的垂直整合能力，且市场份额领先。 产品全覆盖，自主光芯片研发。目前公司产品已经实现了从芯片到器件、模块、子系统的综合解决方案 的全覆盖，可为数通以及电信客户提供一站式的服务。公司是国内少有的可以自主研发光芯片的企业， 在硅光芯片研发进度行业领先，有望在未来的竞争中占得先机。
　　兆龙互连
　　浙江兆龙互连科技股份有限公司的主营业务是数据电缆、专用电缆、和连接产品设计、制造与销售，主 要产品有六类及以下数据电缆、超六类及以上数据电缆、高速传输电缆、工业数字通信电缆、线缆组件、 布线系统。 兆龙互连是电缆组件及连接产品细分领域龙头。公司可以为5G微基站的布局提供安全、稳定、便捷、低 成本的连接解决方案。兆龙互连已能够规模化生产应用于传输速率达到400Gbps的高速传输组件及配套的 高速传输电缆，能满足大型乃至超级数据中心的数据传输需求。
　　仕佳光子
　　公司聚焦光通信行业，主营业务覆盖光芯片及器件、室内光缆、线缆材料三大板块。 光通信市场增长，国内市场空间广阔。2022年海外主要云厂商200G/400G需求旺盛。AWG作为主要合分波组件，100G以 上模块渗透率快速提升。公司是少数批量供应数通AWG芯片厂商，有望直接受益。公司2021Q3起200GAWG开始放量。DFB 激光器国产需求迫切，我国光芯片市场2025年约11亿美元。公司2.5G/10GDFB芯片已通过客户认证，有望迎来新增长点。 中科院背景，研发实力强，兼具无源/有源自主IDM能力，把握国产化替代机会实现弯道超车。公司从无到有开拓出无 源PLC分路器、AWG、微透镜、VOA，有源2.5G、10G、25G、CWDFB芯片产品。公司核心优势是具备全流程的工艺能力， 可以较快地研发投入无源、有源新品，且IDM模式下经过盈亏平衡点后，具备较高盈利弹性。报告节选：
　　（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）
　　精选报告来源：【未来智库】。「链接」