5G系列之光模塊高增長(zhǎng)點(diǎn)

  ICC訊 科技興國(guó)已經(jīng)成為國(guó)家戰(zhàn)略，未來中國(guó)經(jīng)濟(jì)的引擎必然是科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，之前我們用系列文章的形式剖析了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈。隨后的一段時(shí)間《每日財(cái)報(bào)》也會(huì)用系列文章的形式解析5G產(chǎn)業(yè)鏈，如果說半導(dǎo)體追求國(guó)產(chǎn)替代，那么5G要力爭(zhēng)引領(lǐng)世界。

  知名光通信市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)Dell'Oro Group近期的報(bào)告指出，中國(guó)的光模塊供應(yīng)商市場(chǎng)在全球的市場(chǎng)占比將超過50％，有望主導(dǎo)2020年全球市場(chǎng)。同時(shí)，2020年將首次出現(xiàn)5家中國(guó)廠商同時(shí)進(jìn)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(chǔ)設(shè)施與數(shù)據(jù)中心的加快建設(shè)對(duì)光模塊產(chǎn)業(yè)的需求增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)光模塊產(chǎn)業(yè)將完成從低速向高速產(chǎn)業(yè)升級(jí)的過程。

  01

  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(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，再通過光纖再把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)進(jìn)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(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，由TOSA（光發(fā)射次模塊）和對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成，核心為激光器；接收端把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，由ROSA（光接收次模塊）和放大電路構(gòu)成，核心為光電探測(cè)器。光模塊產(chǎn)業(yè)鏈主要為光芯片-光器件-光模塊-光設(shè)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(shè)計(jì)、集成、封裝、測(cè)試的作用。

  光模塊的上游是光芯片與光器件，下游是通信設(shè)備商，最終產(chǎn)品應(yīng)用到數(shù)據(jù)中心與電信市場(chǎng)。據(jù)《每日財(cái)報(bào)》了解，國(guó)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(luò)設(shè)備商的份額占據(jù)全球市場(chǎng)的半壁江山，其中華為是當(dāng)之無愧的龍頭。通過對(duì)光模塊的成本進(jìn)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(guó)內(nèi)企業(yè)主要在無源器件、低速光芯片等中低端細(xì)分市場(chǎng)有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，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(guó)的Finisar、Lumentum、Neophotonics 和日本的Sumitomo、Fujitsu。從發(fā)展趨勢(shì)來看，全球光模塊廠商集中度進(jìn)一步提升，國(guó)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(guó)產(chǎn)替代，高端產(chǎn)品正在加快建設(shè)。

  從現(xiàn)實(shí)情況出發(fā)，10G以下速率的光模塊，國(guó)內(nèi)廠家已經(jīng)完成了從芯片到模塊的全產(chǎn)業(yè)鏈國(guó)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(guó)內(nèi)廠家已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全系列產(chǎn)品的覆蓋，模塊設(shè)計(jì)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(lǐng)先世界，打開北美市場(chǎng)，最新的消息顯示，新易盛的400G產(chǎn)品也已投放市場(chǎng)。

  華為2019年下半年光模塊的招標(biāo)中以前傳25G光模塊為主，招標(biāo)價(jià)格相比上一輪招標(biāo)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(yīng)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(guó)內(nèi)廠商的份額相比4G時(shí)取得較大突破，但50G PAM4 ER模塊的供應(yīng)商仍以日美廠商為主。

  如果用十年建設(shè)一個(gè)與目前4G同等覆蓋程度的5G網(wǎng)絡(luò)， 那么2019-2028年，中國(guó)移動(dòng)需要建設(shè)190萬座基站。而對(duì)于聯(lián)通和電信來說，采用3.5GHz頻段，兩者共需建設(shè)235萬座5G基站。進(jìn)一步來看，對(duì)于中國(guó)移動(dòng)160MHz的頻譜帶寬而言，如果采用光纖直連，一個(gè)宏基站對(duì)應(yīng)12支光模塊，如果采用 Open-WDM，對(duì)應(yīng)24支光模塊。對(duì)于中國(guó)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(gè)宏站對(duì)應(yīng) 12 支光模塊，因此共建共享不會(huì)減少光模塊數(shù)量，在未來的一段時(shí)間內(nèi)，光模塊大概率將維持較高的景氣度。

  02

  未來的變化和高增長(zhǎng)點(diǎn)

  5G 網(wǎng)絡(luò)主要由三個(gè)主要部分組成，分別為無線網(wǎng)、承載網(wǎng)、核心網(wǎng)。三大運(yùn)營(yíng)商今年提高了5G建設(shè)的資本開支，5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)將從2020年開始進(jìn)入高速發(fā)展期，其中無線網(wǎng)和承載網(wǎng)都將迎來技術(shù)的代際升級(jí)，光模塊隨之也迎來?yè)Q代需求。

  根據(jù)《每日財(cái)報(bào)》獲取的信息，無線網(wǎng)基站中的前傳光模塊將從10G升級(jí)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(jí)到100G，骨干網(wǎng)將從100G升級(jí)到400G。除此之外，2019年建設(shè)的5G網(wǎng)絡(luò)主要依托4G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行非獨(dú)立組網(wǎng)，因此中傳的光模塊需求未正式打開，2020 年進(jìn)入5G獨(dú)立組網(wǎng)建設(shè)，CU和DU的分離將打開中傳光模塊的市場(chǎng)，這一點(diǎn)需要重點(diǎn)關(guān)注。

  5G時(shí)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(diǎn)，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(duì)成熟的供應(yīng)鏈，且部分國(guó)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(dá)到超頻效果。2019年由于業(yè)界對(duì)前傳光模塊需求量急速提升的準(zhǔn)備不足，導(dǎo)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(shì)，所以超頻方案得到了廣泛應(yīng)用。但隨著海外光芯片廠如Lumentum 將產(chǎn)能向25G光芯片傾斜，國(guó)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(shí)現(xiàn)產(chǎn)能提升和成本下降，10G超頻方案的成本優(yōu)勢(shì)或?qū)⒅饾u降低，畢竟25G芯片的性能更佳，這也是一個(gè)非常重要的變化。

  隨著 5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的落地，數(shù)據(jù)中心流量進(jìn)入爆發(fā)性增長(zhǎng)的階段，對(duì)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(jī)的容量和速率決定了數(shù)據(jù)中心可對(duì)外提供的能力，而數(shù)據(jù)中心交換機(jī)是400G數(shù)通光模塊規(guī)模最大的應(yīng)用場(chǎng)景。目前Facebook的新一代數(shù)據(jù)中心架構(gòu)用4×100G 實(shí)現(xiàn)400G帶寬，提升了100G光模塊需求，同時(shí)為后續(xù)400G光模塊奠定規(guī)模基礎(chǔ)。

  以運(yùn)營(yíng)商數(shù)據(jù)中心目前所用的 100G端口交換機(jī)為例，光模塊價(jià)值量占比已超過數(shù)據(jù)中心交換機(jī)整體的一半。目前各主流交換機(jī)制造商已紛紛推出多款面向400G的數(shù)據(jù)中心交換機(jī)產(chǎn)品，這些交換機(jī)產(chǎn)品可提供數(shù)十到數(shù)百個(gè)400G端口，當(dāng)數(shù)據(jù)中心批量部署相關(guān)的400G交換機(jī)時(shí)，將有望為400G光模塊帶來較大的市場(chǎng)空間，這是未來的看點(diǎn)。

  相比于4G時(shí)代，5G無線光模塊將在整個(gè)光模塊市場(chǎng)中占據(jù)更重要的地位， 5G無線通信所具備的高帶寬、低時(shí)延、大連接的特點(diǎn)對(duì)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(guó)內(nèi)企業(yè)的薄弱環(huán)節(jié)仍然是上游的芯片領(lǐng)域，這也是未來本土企業(yè)的著重發(fā)力點(diǎn)。