光通信产业链分析

news/2025/3/9 10:21:56/

光通信是一种以光波作为传输媒介的通信方式,该领域属于我国实施创新驱动发展战略的重要组成部分。光通信产业包括多个环节,话语权较强的集中在上游和下游两端,上游芯片厂商和下游客户较为强势,处于中游的光模块厂商的成本控制水平决定其整体盈利能力。随着技术进步和成本降低,光通信产品的应用范围持续拓展,市场需求不断增加。

在5G、6G等新一代通信技术、AI、云计算及物联网等新兴领域的推动下,光通信行业迎来了广阔的市场前景和发展机遇。按下游应用领域划分,产品主要应用于数通市场和电信市场。受益于AI不断发展的应用场景和快速增长的市场需求,数通市场的增长成为光通信市场的主要驱动力。(1)数通市场:头部云厂商稳步增加对生成式AI的投资,期望利用生成式AI的能力催生云消费领域的新机遇,Canalys预计2024年全球云基础设施服务支出将增长20%。各大云服务商不断加码对AI相关投入,AI创新引发的算力竞赛推动硬件基础设施的不断升级扩容,AI服务器市场规模保持高速增长态势。Trendforce预计2024年市场仍聚焦部署AI服务器,AI服务器出货量同比增长约32.2%。(2)电信市场:随着我国市场结束10G PON部署周期,而北美和欧洲在政府资助项目的推动下逐步增加10G PON部署,FTTx网络的PON销售将保持稳定,25G和50G PON未来有望提供新的增长动能。骨干网和城域网将升级到400G,400G技术作为下一代骨干网的核心承载技术,具备更高传输速率、更大带宽、更好扩展性等优势,能够满足大数据中心和通信网络日益增长的需求。

光芯片和器件作为光通信网络的基石,是抢占新一轮科技革命和产业变革制高点的必争之地。光芯片中高端芯片目前具备量产能力的供应商主要在海外;10G及以下速率的DFB、PIN、VCSEL、FP、APD国内产商供应链成熟,50G及以上速率的EML激光器目前仍需进口;10G-25G速率的EML激光器,目前已有部分国内厂商可实现批量供应。光器件行业竞争较为充分激烈,下游客户相对集中度较高。部分高端光器件的国产化率较低,仍需依赖向国外供应商采购,对高端、关键光器件技术的突破和国产化,将是我国产业发展的重点。

我国厂商目前在全球以太网光模块市场上占主导地位。光模块行业的竞争格局呈现以下特点:从数据中心的大规模需求来看,随着光模块的可靠性要求提高、迭代周期缩短,带来行业技术门槛有望显著提升,光模块头部厂商产品的高度可靠性、领先的研发实力及交付能力等优势将进一步凸显,行业集中度有望进一步提高。在产品形态持续升级过程中,能紧跟客户研发步伐,率先进入客户供应链,提前锁定客户需求的光模块厂商能够在产品代际更迭时率先享受红利。根据2022年LightCounting全球光模块前十排名,我国厂商占据七席,其中,旭创科技与高意(Coherent)并列第一,华为(海思)排名第四,光迅科技排名第五,海信宽带排名第六,新易盛排名第七,华工正源排名第八,索尔思光电排名第十。

1. 光通信产业链

光通信是一种以光波作为传输媒介的通信方式,该领域属于我国实施创新驱动发展战略的重要组成部分,是我国向制造强国、科技强国转型过程中的重要发展方向。国家正大力推进现代化产业体系建设,加快发展新质生产力,而新质生产力的核心要义是以科技创新驱动生产力向新的质态跃升。随着新一轮科技革命和产业变革在全球深入发展,各领域对信息通信网络的依赖不断增强,夯实5G、数据中心、算力网络、千兆光网等信息基础设施成为国际共识,光通信技术已成为国际高科技知识产权竞争的焦点和制高点。

光通信产业链分上中下游,上游主要是核心零部件环节包括光芯片、光组件、电芯片,中游包括光器件、光模块和光纤光缆,下游按应用场景分为电信市场和数通市场。

光芯片是实现光电信号转换的三五族化合物半导体材料;光组件主要包括陶瓷套管/插芯、光收发接口组件等,现阶段我国是光组件产业全球最大的生产地,市场竞争激烈;光器件是利用电光子转换效应制成的各种功能器件,是光电子技术的关键和核心部件。光芯片和光组件是制造光器件的关键元件;将各种光元组件加工组装得到光器件,多种光器件封装组成光模块。光模块是一种用于高速数据传输的光器件,其作用是实现光信号和电信号之间的相互转换,从而实现数据在通信网络中的传输。

光通信产业包括多个环节,话语权较强的集中在上游和下游两端,上游芯片厂商和下游客户较为强势,处于中游的光模块厂商的成本控制水平决定其整体盈利能力。随着技术进步和成本降低,光通信产品的应用范围持续拓展,市场需求不断增加。

1.1. 上游零部件

· 光芯片:有源光芯片(激光器芯片、探测器芯片等)、无源光芯片(波分复用、光耦合器等);

主要厂商:源杰科技、长光华芯、仕佳光子、光迅科技、华工科技、海信宽带、华为海思、高意(Coherent)、博通(Broadcom)、Lumentum、AAOI等。

· 光组件:陶瓷套管/插芯、光收发接口组件等;

主要厂商:天孚通信、光库科技、太辰光、腾景科技等。

· 电芯片:以海外进口为主,包括LD driver、TIA、LA、CDR、DSP等;

主要厂商:Marvell、Credo、博通(Broadcom)、华为海思、超燃半导体等。

1.2 中游器件模块光纤光缆

· 光器件:光器件根据是否需要电源划分为有源器件和无源器件,无源器件用于满足光传输环节的其他功能。

有源光器件 — 激光器(DFB/FP/VCSEL)、探测器(PIN/APD)、光放大器、光调制器(DML/EML)、光收发次模块(TOSA/ROSA/BOSA)等;

无源光器件 — 光隔离器、光分离器、光开关、光纤连接器、波分复用解复用器、光分路器、光衰减器、FA光线阵列、光耦合器等;

主要厂商:天孚通信、光迅科技、华工科技、太辰光、博创科技、高意(Coherent)、Lumentum、AAOI等。

· 光模块:数通光模块、电信光模块 — 100G/200G/400G/800G/1.6T/3.2T等;

主要厂商:中际旭创、新易盛、光迅科技、华工科技、博创科技、联特科技、剑桥科技、高意(Coherent)、Lumentum、AAOI等。

· 光纤光缆:光纤预制棒、通信光纤、通信光缆、特种光缆、室内光缆、蝶形光缆、光电复合缆、通信电缆、数据电缆等;

主要厂商:中天科技、亨通光电、长飞光纤等。

1.3. 下游应用场景

· 电信市场:通信设备商 — 华为、中兴通讯、烽火通信、瑞斯康达、格林伟迪、诺基亚、思科等;终端电信运营商 — 中国移动、中国电信、中国联通、中国广电、Verizon、AT&T、T-Mobile、SingTel、Vodafone等。

· 数通市场:云厂商 — 阿里云、腾讯云、华为云、百度云、AWS、Microsoft、Google、Meta等;服务器 — 浪潮信息、华为、联想、戴尔(DELL)、慧与(HPE)、思科(Cisco)等。

2. 光通信产业政策

近年来国家相关部委研究部署促进通信行业发展的改革举措,出台了多项政策鼓励我国光电产业发展。《2024年国务院政府工作报告》提出大力推进现代化产业体系建设,加快发展新质生产力。充分发挥创新主导作用,以科技创新推动产业创新,加快推进新型工业化,提高全要素生产率,不断塑造发展新动能新优势,促进社会生产力实现新的跃升。5G通信、数据中心作为“新基建”的重要基础设施之一,随着产业政策的逐步落地将受到更多的政策支持,配套的光通信行业将迎来更加广阔的发展空间。

3. 光通信产业发展现状

3.1. 发展现状

2023年是全面贯彻落实党的二十大精神的开局之年,也是数字经济布局全面落地的一年,数字化建设已经成为我国经济发展的重要驱动因素。党的二十大报告提出“加快发展数字经济,促进数字经济和实体经济深度融合”,政策支持和全面复工复产将进一步释放数字需求,信息通信作为数字经济核心产业引领作用增强。此外,AI技术的重大突破、ICT基础设施持续向算网融合方向演进,计算需求进一步向数据生成端延伸,推动现场级边缘计算发展。与此同时,5G+工业互联网发展将进入快车道,目前5G To C网络建设已初见成效,To B专网生态建设提速,双千兆全光网络为数字家庭、数字城市业务注入新活力,企业也在积极向数字化方向转型,通过降本增效以打造差异化竞争优势。

现阶段,光通信行业随着技术的不断进步,光纤通信以其速度快、容量大、传输稳定等优势,在构建现代通信网络中发挥着核心作用。在5G、6G等新一代通信技术、AI、云计算及物联网等新兴领域的推动下,光通信行业迎来了广阔的市场前景和发展机遇。同时,市场对于通信网络建设的持续需求,为光通信行业注入新动力。行业内的企业不断创新,提升技术水平,推动光通信行业的持续发展。

按下游应用领域划分,产品主要应用于数通市场和电信市场。电信市场主要包括通信运营商的骨干网、城域网等传输网市场,以及固网/无线接入的接入网市场。数通市场主要面向互联网云厂商等数据中心,主要应用场景是数据中心内部以及数据中心之间的互联。受益于AI不断发展的应用场景和快速增长的市场需求,数通市场的增长成为光通信市场的主要驱动力。

(1)数通市场

在国内数据中心建设方面,近年来国家高度重视数据中心产业的发展,《数字中国建设整体布局规划》指出建设数字中国是数字时代推进中国式现代化的重要引擎,是构筑国家竞争新优势的有力支撑。明确数字中国建设按照“2522”的整体框架进行布局,框架要求夯实数字基础设施和数据资源体系“两大基础”,其中数字基础设施涵盖5G网络与千兆光网、东数西算等算力基础设施、通用数据中心、超算中心、智能计算中心、边缘数据中心等。到2025年基本形成横向打通、纵向贯通、协调有力的一体化推进格局,数字中国建设取得重要进展,伴随数字中国顶层政策规划落地、国内数据中心市场规模在相关政策引领带动下预计将加快发展。

运营商投资一直是行业发展的晴雨表和风向标。2023年国内三大运营商资本开支合计3529.7亿元,同比增长0.3%。三大运营商资本支出细分领域最显著的变化是对5G建设投入减少和算力网络的投入明显加码,预计2024年三大运营商资本开支合计3340亿元,同比下降5.4%。三大运营商资本开支结构不断优化,加大智能算力基础设施投入。

下游大型云计算厂商采购计划的调整,是造成以太网光模块市场波动的主要原因,对经济发展的预期会影响ICP(互联网内容服务商)和CSP(通信服务提供商)的资本开支。

海外AI产业持续提速,在数据中心建设方面,北美四大云厂商2023年资本开支保持稳定增加,并且在技术基础设施方面的投入有所增加。北美云厂商的资本开支投入印证海外AI产业的蓬勃发展。2024年,微软预计资本开支将逐季增长,建设数据中心以支持其AI服务;谷歌预计资本开支将增长50%或更多;Meta预计资本开支将同比增长26.3%-44.3%;这将带动AI基础设施需求的高增长。

云计算、AI、大数据等新一代信息技术对算力的需求推动数据通信市场的发展。根据Canalys测算,2023Q4全球云基础设施服务支出达到781亿美元,同比增长19%。2023年云基础设施服务总支出达到2904亿美元,同比增长18%。企业IT优化对云服务市场的影响逐渐减弱,越来越多的企业客户都在扩大与头部云厂商的消费合同协议,以满足日益增长的需求。云迁移工作正重新加快,同时新需求激增,特别是在AI应用的广泛采用。头部云厂商稳步增加对生成式AI的投资,期望利用生成式AI的能力催生云消费领域的新机遇。Canalys预计2024年全球云基础设施服务支出将增长20%。

2023Q4我国云基础设施服务支出达到97亿美元,同比增长22.4%。我国前三大云厂商分别为阿里云、华为云、腾讯云,其总增长达27.8%,占云服务总支出的73.7%。阿里云2023Q4同比增长33.7%,市场份额达38.9%。华为云以18.6%的市场份额位居第二,实现17.4%的同比增长。腾讯云市场份额为16.3%,同比增长27%。

2023年,随着ChatGPT持续火爆,大型语言模型(LLM)和生成式AI备受关注,AI应用如雨后春笋般涌现。各大云服务商不断加码对AI相关投入,AI创新引发的算力竞赛推动硬件基础设施的不断升级扩容。在此背景下,AI服务器市场规模保持高速增长态势。根据MIC及Trendforce测算,2023年全球AI服务器出货量逾125万台,同比增长超过47%。(工业富联)

根据IDC报告,2023年,全球以太网交换机收入同比增长20.1%,达到442亿美元。2023Q4以太网交换机市场同比增长0.8%。以太网交换机市场的数据中心和非数据中心部分呈现出不同的趋势。2023年,数据中心部分的市场收入同比增长13.6%,2023Q4同比增长4.4%。数据中心以太网交换机占整个市场收入的41.5%,其余为非数据中心部分。从地区角度看,2023年,美国以太网交换机市场全年增长28.8%,Q4同比增长3.8%;西欧市场全年增长19.3%,但Q4同比下降6.9%;中欧和东欧市场全年增长20.7%,Q4同比下降1.6%;中国市场全年下降4.0%,但Q4同比增长9.1%;亚太地区(不包括日本和中国)市场在2023年增长15%,但Q4同比下降9%。

2023年,思科(Cisco)以太网交换机收入同比增长22.2%,但2023Q4同比下降12.1%;华为以太网交换机总收入同比增长10.6%,2023Q4同比增长16.5%。2023年思科、Arista Networks、华为的以太网交换机的市场份额分别为43.7%、11.1%、9.4%。

(2)电信市场

接入网方面,由于RAN(无线接入网络)和FTTx部署的正常周期性之外的库存过剩,2023年接入网市场有所下降。随着我国市场结束10G PON部署周期,而北美和欧洲在政府资助项目的推动下逐步增加10G PON部署,FTTx网络的PON销售将保持稳定。25G和50G PON未来有望提供新的增长动能。无线前端(Wireless Fronthaul)增速较慢,因为我国的5G网络部署已接近完成。但随着未来6G部署的开始,该细分市场将在2026-2027年恢复增长。LightCounting预计,到2028年接入网市场的年复合增长率将达到9%。

在城域网、骨干网等传输网方面,随着AI、大数据、云计算等技术的飞速发展及“东数西算”等构建全国一体化算力网工程的推进建设,云计算需求和数据流量呈现指数级增长,对网络带宽提出了更高要求。提升光传输系统单波速率与传输距离、提高光纤通信系统带宽利用率,以满足不断增长的网络流量需求,成为运营商和设备商的共同追求。传统100G无法满足算力网络业务的新需求,骨干网和城域网将升级到400G,100G/200G和OXC/ROADM将在城域接入网广泛部署。400G技术作为下一代骨干网的核心承载技术,具备更高传输速率、更大带宽、更好扩展性等优势,能够满足大数据中心和通信网络日益增长的需求,提供更多的数据传输通道,更好地支持高密度集成和低能耗解决方案。

5G用户方面,我国5G用户占比近五成。截至2024年3月,三大运营商及中国广电的移动电话用户总数达17.55亿户,比2023年净增1124万户。其中,5G移动电话用户达8.74亿户,比2023年净增5157万户,占移动电话用户的49.8%,占比较2023年末提高3.2pct。

海外电信网络建设方面,根据《爱立信移动市场报告》相关数据,2023年底,全球5G用户数将达到16亿,占移动用户总数的18%。预计到2028年,5G将成为占主导地位的移动接入技术。到2029年,全球5G用户数预计将超过53亿,占当时移动用户总数的58%。在全球经济增长乏力、地区局势动荡的背景下,人们对高性能连接的需求依然旺盛。(飞象网,Wind)

我国5G基站建设量总体在全球属于领先水平,5G基站占比超三成,各地区积极推进5G建设和应用。截至2024年3月,我国移动电话基站总数达1190万个,比上年末净增28.1万个。其中,5G基站总数达364.7万个,比上年末净增27万个,占移动基站总数的30.6%,占比较1-2月提高0.8pct。根据工信部统计数据,东、中、西部和东北地区5G基站分别达到164.7万、80.7万、97.4万、22万个,占本地区移动电话基站总数的比重分别为31.9%、31.3%、28.7%、28.6%。随着三大运营商持续三年完成5G基站的深度覆盖,5G网络覆盖、5G用户发展均取得可观的增长和部署,随后将进入室内覆盖阶段,对于中回传的需求逐渐释放,并进一步推动To C面向消费者领域的应用。

蜂窝物联网用户增长较快,光缆线路总长度稳步增加。截至2024年3月,三大运营商发展蜂窝物联网终端用户24.14亿户,比2023年末净增8135万户,占移动网终端连接数(包括移动电话用户和蜂窝物联网终端用户)的比重达57.9%。截至2024年3月,我国光缆线路总长度达到6558万公里,比2023年末净增126万公里。其中接入网光缆、本地网中继光缆和长途光缆线路所占比重分别为62.4%、35.8%和1.8%。

固网宽带千兆用户数持续扩大,千兆光纤宽带网络建设稳步推进。截至2024年3月,三大运营商的固网宽带接入用户总数达6.47亿户,比2023年净增1089万户。其中,100Mbps及以上接入速率的固网宽带接入用户达6.12亿户,占总用户数的94.5%;1000Mbps及以上接入速率的固网宽带接入用户达1.77亿户,比2023年净增1410万户,占总用户数的27.4%,占比较2023年提升1.7pct。截至2024年3月,我国固网宽带接入端口数量达11.53亿个,比2023年末净增1732万个。其中,光纤接入(FTTH/O)端口达到11.13亿个,比2023年末净增1869万个,占固网宽带接入端口的96.5%。具备千兆网络服务能力的10G PON端口数达2456万个,比2023年末净增153.6万个,形成覆盖超5亿户家庭的能力。从全球来看,我国已建成全球规模最大的千兆光网,处于领先地位。

3.2. 产业发展趋势

随着5G、物联网等技术的普及,数据传输需求激增,光通信作为高速、大容量、低时延的传输方式,将在更多领域得到应用。同时,伴随技术进步和成本降低,光通信将更广泛地服务于普通家庭和企业用户。

3.2.1. 上游

光通信行业的上游主要包括光芯片、光学元件、电芯片。光芯片在光模块成本中占比较高。简单来看,光芯片主要由光芯片、电芯片、光组件和其他结构件所构成。光芯片是实现光电信号转换的三五族化合物半导体材料,主要包括激光器芯片和探测器芯片。

AI推动模块升级,单通道速率逐步提升。随着AI技术的快速发展,对算力的需求迅速增长,进一步推动了1.6T光模块的发展。预计1.6T乃至更高速率的光模块将成为数据中心内部连接的新技术趋势,以配合未来更大带宽、更高算力的 GPU 需求。目前1.6T光模块批量商用的进程正在加速。这一趋势,对光芯片提出更高的要求。包括200G PAM4 EML、CW光源等在内的多种芯片将成为1.6T光模块中光芯片的解决方案。

硅光技术逐渐成为提升成本效率重要方案之一。硅光子技术是基于硅和硅基衬底材料,利用现有CMOS工艺进行光器件开发和集成的新一代技术。AI的爆发导致了对光模块速率和数量的需求极大的增长,降本降功耗变得更为紧迫,这导致了客户对硅光的接受度有望提升。Lightcounting预计使用基于SiP的光模块市场份额将从2022年的24%增加到2028年的44%,LPO有望加速硅光渗透率进一步提升。硅光方案中,CW激光器芯片作为外置光源,硅基芯片承担速率调制功能。CW大功率激光器芯片,要求同时具备大功率、高耦合效率、宽工作温度的性能指标,对激光器芯片要求更高。

光芯片下游应用市场不断拓展。光芯片的应用领域正在不断拓展。在传感领域,如环境监测、气体检测,光芯片被用作传感器,能够检测光信号并转换为电信号,用于数据采集和分析。在汽车领域,随着传统乘用车的电动化、智能化发展,高级别的辅助驾驶技术逐步普及,核心传感器件激光雷达的应用规模将会增大。基于砷化镓(GaAs)和磷化铟(InP)的光芯片作为激光雷达的核心部件,其未来的市场需求将会不断增加。

3.2.2. 中游

光器件元件是光模块成本中的主要部分,在光器件元件中,光发射模块TOSA和光接收模块ROSA成本占比较高。TOSA的主体为激光器芯片(VCSEL、DFB、EML等),ROSA的主体为探测器芯片(APD/PIN等)。高算力、低功耗是未来市场的重要发展方向,各类前沿技术和产品未来充满前景和挑战;在云数据中心应用、AI和高性能计算广泛应用等因素驱动下,全球光器件市场规模将持续增长。

在AI技术中,GPT模型在自然语言处理领域取得了显著进展,其广泛应用有望促进光通信行业的数字化转型和智能化升级。GPT模型对算力的需求将推进超算中心和数据中心的大规模建设和部署,这将带动相关光模块和光器件市场的发展,光通信行业的竞争也将加剧。随着AI快速发展,模型大小和数据集大小的增加,模型性能提高。训练大模型需要大量算力,导致对光器件的需求、能力的增加。在此背景下,数据中心市场高速率需求持续增加。当前,GPU对光模块的需求主要以400G/800G为主,下一代GPU产品将提升至800G/1.6T,这将进一步刺激对高速光模块的需求。对功耗提出更高要求,数据中心对功耗和密度的要求越来越高,因此光模块需要不断优化,以实现更高的能效比和更紧凑的封装设计。低功耗、小型化、集成化将成为未来光模块发展的重要趋势。

硅光技术在可插拔光模块中逐步提升,特别在高功耗模块中应用广泛。基于AI的高算力场景,基础设施包括硬件设备相关最明显的一个变化是算力大幅增长后,相关能耗和成本大幅提升。因此,随着ChatGPT对AI行业的促进,高算力背景下,如何降低功耗、提升效率、控制成本成为诞生行业新风口的契机。硅光技术正成为AI和高性能计算领域的关键技术方向之一。硅光是CPO光引擎的最佳产品形态,通过将硅光引入封装中,有助于解决高性能计算的功率传递、I/O瓶颈及带宽互连密度问题。与传统光模块相比,硅光模块在有源和无源器件上均有明显区别,硅光技术可使光模块成本明显下降。此外,CPO和LPO方案也是未来趋势,虽然LPO在标准统一和互联互通上仍存在挑战,但其在特定场景中表现出较低功耗和成本的优势。

以ChatGPT为代表的超大算力时代,进一步拉动光传输的需求,推动高速率光模块及相关器件产品的需求,满足更高速率的传输交换需求。当下北美互联网厂商向800G互联升级,部分运营商则考虑采用800G光传送网升级;国内互联网厂商则预计2024年采用400G光模块进行数据中心光互联,国内电信运营商开启了多项400G城域网实验局。根据LightCounting的数据,2021-2022年AI光模块需求占以太网光模块的比例为15%-20%,2023年这一比例提升到33%,到2024年和2025年的比例将进一步提升到53%和60%。

根据LightCounting的测算,受产业链去库存的影响,全球光模块市场增速在2023年同比下降6%,但受益于AI对于算力网络需求的增长,预计2024年以太网光模块的销售额将增长近30%,所有其他细分市场也将恢复或继续增长,尽管增长幅度可能较小。整体来看,全球光模块市场预计未来5年的年均复合增长率为16%。光模块的全球市场规模在2027年有望突破200亿美元。亚马逊、谷歌、微软和其他云计算公司有望引领新的AI应用的开发,这将需要对其AI集群进行重大升级,而AI集群需要使用大量光连接。未来两年主要是400G和800G以太网光模块和AOC(有源光缆)。数据中心集群连接的升级也在加速,2024-2025年400ZR/ZR+和800ZR/ZR+的出货量将出现增长。

LightCounting预测未来五年内,高速线缆市场规模将增加一倍以上,到2028年将达到28亿美元。由于AEC(有源电缆)的传输距离更长,而且比DAC(无源铜缆)轻得多,AEC(有源电缆)有望逐步抢占AOC(有源光缆)和DAC(无源铜缆)的市场份额,预计2024年至2028年,AOC(有源光缆)销售额的年复合增长率为15%,DAC(无源铜缆)和 AEC(有源电缆)销售额的年复合增长率分别为25%和45%,到2028年AOC的市场份额将下降。最小化功耗对于AI集群至关重要,由于DAC(无源铜缆)不需要电,因此它是数据中心提高电力效率的解决方案。

3.2.3. 下游

光通信下游应用场景主要包括数通市场和电信市场。数通市场是增速最快的市场,已超越电信市场成为光通信产业的主要增长点。电信市场是光模块最早应用的领域,随着5G建设的推进,对光模块的需求将大幅增加。光通信的下游应用广泛分布在数据中心、5G基站和承载网、光纤接入及新兴产业等领域。未来随着数据中心的快速发展、光纤接入市场的扩容、5G技术的推广以及新兴产业的蓬勃发展,下游应用驱动流量不断升级,催生光通信产业链作为算力设施的持续发展,带动高速率光模块需求的显著增长,行业有望迎来爆发式增长。

Dell'Oro预测,2024年全球数据中心资本支出将出现两位数增长,该增长受服务器需求增加和平均售价上升所推动。由于英伟达、AMD和英特尔新GPU平台的发布,加速计算将继续增长,预计2024年加速计算将使超大规模云计算资本支出增长17%。Dell’Oro预计北美前四大云厂商在数据中心资本支出上将实现适度增长,而对我国前四大云厂商的复苏持谨慎态度。

数通市场中,2024年服务器整机出货动能仍以北美云服务商为主,但受限于高通胀,企业融资成本居高不下,压缩资本支出,整体需求尚未恢复至疫情前成长幅度,Trendforce预估2024年全球服务器整机出货量约1365.4万台,年增约2.05%。同时,市场仍聚焦部署AI服务器,AI服务器出货占比约12.1%,同比增长约32.2%。

电信市场中,随着千兆光纤网络升级,全球运营商在向10G PON升级,未来将继续向50G PON演进。作为全球数千家网络运营商的首选接入技术,无源光网络(PON)利用点对多点(P2MP)的网络结构,提供高速可靠的宽带服务,能够节约成本和空间。2018年以来,10G PON在全球蓬勃发展,千兆光纤到户(FTTP)的宽带服务兴起。运营商基于10G PON推出了新服务,将PON网络从住宅延伸到工业、医疗等更广泛的领域。全球范围内,10G PON网络的投资和部署保持较高水平。千兆宽带正在快速普及,同时,开始向“千兆+”、“万兆”加速。

创新应用的兴起带来了新的挑战,而50G PON能够满足更高需求。作为ITU-T定义的下一代PON技术,50G PON比10G PON带宽提升5倍、时延降低100 倍,具备提供确定性业务体验的能力。50G PON支持万兆云存储服务,功能包括:无盘计算机可以800 Mbps或更高速率运行读/写功能,不亚于本地网络;8K点播回放突发速率可达1.6 Gbps;高频文件访问和刷新速度率超过5 Gbps,与本地存储没有差别。

多个地区的运营商计划在2024年小规模部署50G PON。根据Omdia的预测,2024 至2028年期间,50G PON端口出货量将不断提升,并保持每年200%的复合年增长率。到2028年,50G PON将成为支持新兴应用的中坚力量。目前仅少数厂家具备50G PON交付能力,随着50G PON供应商数量增多,未来几年将进一步激发50G PON的投资。

3.3. 竞争格局

光芯片和器件作为光通信网络的基石,是抢占新一轮科技革命和产业变革制高点的必争之地。光芯片中高端芯片目前具备量产能力的供应商主要在海外;10G及以下速率的DFB、PIN、VCSEL、FP、APD国内产商供应链成熟,50G及以上速率的EML激光器目前仍需进口;10G-25G速率的EML激光器,目前已有部分国内厂商可实现批量供应。电信市场中,目前所需的2.5G、10G激光器芯片市场国产化程度较高,但不同波段产品应用场景不同,工艺难度差异大;未来25G、50G PON接入网对光芯片的要求将进一步提升,大功率、低色散、高速调制的场景需求提升了光芯片的技术门槛。数据中心市场中,以AI为代表的应用拉动400G、800G或以上高速光模块的需求增加,进而带动高速率、大功率的芯片需求,比如100G PAM4 EML光芯片、70mW、100mW大光功率激光器等。目前数据中心市场仍以海外供应商为主。

近年来,国家产业政策不断支持基础共性技术的研究,有力推动光器件所在光学行业的技术进步和突破,缩短了与国际先进水平的差距,越来越多的关键产品实现国产化,使我国的光学光电子产业从关键光电子元器件到下游各终端产品实现了整体的技术提升,行业的国际竞争力不断增强。光器件行业竞争较为充分激烈,下游客户相对集中度较高。行业内大多数产品价格呈下降趋势。部分高端光器件的国产化率较低,仍需依赖向国外供应商采购,对高端、关键光器件技术的突破和国产化,将是我国产业发展的重点。

随着光通信行业的快速发展,光模块行业的竞争格局发生了深刻变化,其主要呈现以下特点:从数据中心的大规模需求来看,随着光模块的可靠性要求提高、迭代周期缩短,带来行业技术门槛有望显著提升,光模块头部厂商产品的高度可靠性、领先的研发实力及交付能力等优势将进一步凸显,行业集中度有望进一步提高。在产品形态持续升级过程中,能紧跟客户研发步伐,率先进入客户供应链,提前锁定客户需求的光模块厂商能够在产品代际更迭时率先享受红利。

我国厂商目前在全球以太网光模块市场上占主导地位。由于无法与我国供应商竞争,许多国外供应商相继退出光模块市场。例如:美国光器件厂商AOI在2022年9月将其光模块业务出售给宇瀚光电科技(上海)有限公司,使AOI重新专注于激光芯片制造。

2021年我国光学元件和模块制造商实现了一个历史性的突破:前十大国内供应商的收入首次超过西方竞争对手的销售额。2022-2023年,国内光模块厂商和国外厂商的销售额差距持续扩大,凸显了我国供应商在全球市场的竞争力。这些厂商的成功最初得益于国内对光学器件的旺盛需求,向美国云计算公司销售光学器件,则成为推动其创造新销售记录的关键因素。未来算力产业的发展对算力基础设施带来的增量将继续推动我国光模块厂商快速成长。

LightCounting公布的2022年全球光模块前十榜单显示,旭创科技与高意(Coherent)并列第一,思科(Acacia)排名第三,华为(海思)排名第四,光迅科技排名第五,海信宽带排名第六,新易盛排名第七,华工正源排名第八,英特尔排名第九,索尔思光电排名第十。国外厂商在可插拔高速DWDM光模块的销售方面保持领先,但这种情况可能会发生变化。思科(Acacia)和Marvell(Inphi)在400ZR/ZR+光模块的出货量方面早期领先,但LightCounting预计包括部分国内厂商在内的其他供应商将在2024-2025年赶上。

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