光模块是干什么用的，光模块行业深度：驱动因素、产业格局、产业链及相关企业深度梳理

光模块是干什么用的

当前，国内外AI大模型陆续发布并不断与行业应用相结合，持续赋能千行百业智慧升级。在此背景下，AI大模型的训练及应用将带动算力基础设施的快速增长，其中光模块需求量有望大幅提升，且直接驱动光模块向更高速率发展的技术升级。

光模块作为算力基础设施的核心器件，需求增速或将迎来提升。数据中心是算力基础设施的核心，截至2021年年底我国在用数据中心机架规模达520万架，近五年年均复合增速超30%，数据中心机架规模持续稳步增长，且呈多样化趋势发展，智算中心、边缘数据中心将保持高速增长，带动数据中心产业链上游光芯片、光器件以及光模块等产品的需求。预计到2025年国内数据中心光模块市场有望达到525.3亿元，2022-2023年复合增长36.9%。

光模块是光通信系统的核心器件之一，其发展对于整个人工智能行业意义重大。以下我们就以光模块为主题，探索光模块产业发展的相关问题。当前光模块产业市场现状如何？有哪些驱动因素？目前市场的产业格局怎么样？相关产业链及重点布局企业情况如何？该产业有何未来发展趋势？以下我们将聚焦这些问题，为大家一一解析。

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行业概况

1、定义与分类

定义：光模块是光通信系统的核心器件之一，由各种无源器件以及光电芯片组合封装。光模块构成了数据中心互连、5G承载网络和全光接入网络的基础单元，主要完成光电/电光转换功能。近年来随着速率的逐渐提升，其在系统设备中的成本占比不断攀升，已成为各应用领域高带宽、广覆盖、低成本和低能耗的关键要素。为完成光电/电光转换，光模块的电口端插入交换设备或者基站设备，光口端连接光纤，帮助设备接入光网络。作为数据传输中重要的一环，光模块是光通信不可或缺的技术底座，扮演着通信基石的角色。

分类：当前光模块分类标准多式多样，这主要是因为光纤通信技术正处于加速发展阶段，光模块速度不断提升、体积不断缩小，这使得每隔一段时间就要出新的分类标准，新旧标准之间通常很难兼容使用。

传统分类方式：一般从封装方式、传输速率、传数据路、工作温度、模式、波长、使用性、用途等角度进行分类。

新分类方式：随着技术更新迭代，光模块可以按照调制方式、是否支持波分复用（WDM）应用、光接口工作模式等角度进行分类，每个类别下还有多个细分。此外光模块的应用场景存在多样性，不同的传输要求、使用场景，对应着不同的光线类型，光模块也随之不同。

2、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。

3、行业发展历程

光模块行业已有25年左右的发展历史，行业标准化奠定了基础，此后技术不断升级带动光模块种类功能不断增多，当前行业正在加速发展阶段中。从发展历史角度来看，光模块形成行业的关键时点为20世纪90年代中期。

90年代以前，光模块未形成行业概念，光模块均由设备制造商自行设计研发，外形尺寸和机电接口没有统一标准且兼容性差，这对电信运营商的联通造成诸多问题。

90年代中期至2000年初，光模块行业正式形成并开始发展。90年代中期，由相当数量的设备制造商和电信运营商成立MSA组织（多源协议行业联盟），推动了光模块的标准化，光模块行业就此形成。

21世纪的前10年，光模块行业进入初期发展阶段，相关技术不断取得突破和应用。在该阶段，行业经历了封装形式的不断迭代、传输速率的逐步提升、接入方式的升级，逐步实现了模块小型化，其中SFP和XFP的诞生分别为小型化的关键节点。

2010年开始，光模块行业进入了加速发展阶段，高速化成为了行业发展重点。在初期技术逐步成熟的支持下，光模块的传输速率开始实现快速提升，在该阶段的开始便实现了100Gbs的飞跃式进步，2015年后200Gbs和400Gbs也快速跟进，当前已成为市场主流应用速率。

2020年后，光模块行业技术升级速度进一步加快。随着5G产业的加速发展以及社会经济对数据中心的需求扩大，光模块行业的发展重点侧重于高速化、高集成、低成本和低功耗。当前800Gbs的光模块即将推动量产计划，而具有更高技术含量的硅光，也将在未来逐步成为行业突破方向。

4、封装方式与趋势

光模块封装方式多样化：随着光电子器件的发展和集成度的不断提高，光电器件的性能和传输带宽逐渐增加。为应对不同使用场景，光模块实现了更高速率传输和更小的尺寸，因此其封装方式一直以来也不断发展，持续演进。针对不同的速率和场景，可以选择SFP 、SFP28、QSFP28、CFP2、QSFP-DD、OSFP等多种封装形式。电信和数通的用户可以根据网络的性能、拓扑结构和成本考量，设计灵活的解决方案。

光模块封装体积持续下降：以CFP系列封装类型为例，早期的100G CFP光模块，通过10个10G的通道，达到100G的传输速率，而100G CFP4光模块通过4个25G通道，实现100G传输，所以传输效率更高，稳定性更强。同时CFP4光模块的体积为CFP的四分之一，传输效率有明显提升，而且耗电量下降，系统成本方面也比CFP2更低。目前流行的100G QSFP28封装小于CFP4。

光模块传输速率持续增长：从传输速率来看，早期的90年千兆时代的GBIC，到支持10G的SFP，再逐步进化为SFP 、QSFP 、QSFP28，到现在的800G OSFP，光模块传输速率得到了数量级的提升。

整体来看，随着封装结构的变化，光模块功耗越来越低，产品体积也越来越小，在这个过程中，光模块向着高速率、远距离、低功耗、低成本、小型化以及可热插拔的方向去发展。

市场现状

1、行业现状：全球市场规模增长，国产份额持续提升

2021-2026年全球光模块市场两位数增长。根据全球光模块行业专业数据公司LightCounting的统计数据，全球光模块市场规模在经历2016-2018年连续三年的停滞之后，于2019恢复增长，2020年全球光模块市场规模达到81亿美元。LightCounting预计，2026年全球光模块市场规模为176亿美元，2021-2026年的复合年增长率为13.68%。其中2022-2024年全球光模块市场规模分别为107.65/ 119.56/132.62亿美元，同比增长16.09%/11.06%/10.92%。

2021-2026年境外市场增长快于境内市场。境外公有云厂商立足全球市场，有更好的成长性和网络架构迭代速度。考虑国内公有云和互联网厂商面临国内市场饱和、国际化受阻等因素，LightCounting 预测，2021-2026年中国光模块市场份额年复合增长率5.8%，2021-2026年境外光模块市场额年复合增长率15.1%。

受益市场份额提升，国产光模块行业规模高速增长。根据Yole统计数据，2020光模块厂商市场份额前两名依然由美企II-VI（原Finisar）和Lumentum占据，分别为16%和11%，但是相比于2019年，二者的市场占比均下降了3%。在头部厂商市场占比出现下降的背景下，国内厂商中际旭创以10%的市场份额位居第三名，相比于2019年增长了1%。同时海信宽带、新易盛等国内厂家首次进入TOP10榜单，国内厂商市场份额从2019年的31%强势增长到2020年的40%。同时光迅科技、华工正源等厂家2020年全球份额对比2019年均有下降，国内厂商全球市场份额提升的同时，国内光模块市场竞争格局加剧。

根据LightCounting的统计数据，从2010年到2020年，国内光模块厂商全球份额从16.8%提升到43.9%。2011-2020年平均每年提升3.1%，最近5年平均每年提升3.2%。从2010年到2020年，中国前10名组件和模块供应商的总收入增长了9.3倍。相比之下，2010-2020年非中国光学元件和模块供应商的综合收入增长了2.0倍。

按照国产厂家2022-2024年的市场占有率率每年增加3%，结合LightCounting全球光模块市场预测数据，我们测算2022-2024年国内光模块行业规模分别为54.28/63.64/74.32亿美元，同比增长分别为22.95%/17.25%/16.78%。

2、市场结构：光模块主要应用于电信市场和数据通信市场

在电信市场，根据速率和传输距离不同，网络主要分为接入网，城域网以及骨干网，其中接入网包括固网接入以及无线接入。5G承载网络一般分为城域接入层、城域汇聚层、城域核心层/省内干线，实现5G业务的前传和中回传功能，其中各层设备之间主要依赖光模块实现互连。固网接入市场，“宽带中国”推动光纤网络建设，FTTx光纤接入是全球光模块用量最多的场景之一，而我国是FTTx市场的主要推动者。受制于电通信电子器件的带宽限制、损耗较大、功耗较高等，运营商逐步替换铜线网络为光纤网络。PON技术是实现FTTx的最佳技术方案之一，当前主流的EPON/GPON技术采用1.25G/2.5G光芯片，并向10G光芯片过渡。根据LightCounting的数据，2020年全球电信侧光模块市场规模为26.36亿美元，预计到2025年，将增长至39.85亿美元，年均复合增长率约为8.62%。电信市场的持续发展，将带动电信侧光芯片应用需求的增加。

在数通市场，数据中心架构中，服务器间的连接、交换机间的连接、服务器与交换机间的连接都需要光模块、光纤跳线等传输载体来实现数据的互通。随着云计算、大数据、超高清视频、人工智能、5G行业应用等快速发展，网络访问频率和接入手段不断增加，网络数据流量迅猛增长，对数据中心互连提出更高挑战。根据LightCounting的数据，2019年全球数据中心光模块市场规模为35.04亿美元，预测至2025年，将增长至73.33亿美元，年均复合增长率为13.09%。

3、技术方向：硅光技术优先布局

鉴于良率和损耗问题，短期内硅光方案仍不具备明显性价比。硅光解决方案集成度高，同时在峰值速度、能耗、成本等方面均具有良好表现，因而是光模块未来的重要发展方向之一。目前，硅光技术已经较为成熟，在部分领域已经能和传统光模块技术进行竞争，只剩下激光器、封装手段等制约成本的关键要素仍待解决，以及对CMOS经验的学习尚待加强。根据硅光行业技术发展过程，关键技术的突破仍需时间，预计在近几年硅光与其他方案并行竞争格局不会改变，大批量规模商用仍需探索。从长远来看，传统光模块技术逼近速度极限，而硅光方案依然具备相当的潜力空间。

硅光在短距、场景、相干光场景应用有望成为主流。近年来数据中心市场规模稳步扩大，而其恒温恒湿的条件，对于光模块封装要求较低，对集成规模、器件尺寸、成本方面、功率控制要求较高，硅光方案可大幅节约器件、组装成本，控制占地空间。虽然鉴于良率和损耗问题，硅光模块方案的整体优势尚不明显，但在超400G的短距场景、相干光场景中，硅光模块的低成本优势，或许会使得其成为数据中心网络向400G升级的主流产品。根据LightCounting的预测，全球硅光模块市场将在2026年达到近80亿美元，有望占到一半的市场份额，与传统可插拔光模块平分市场。2021年至2026年硅光模块整体累计规模将接近300亿美元。

后光模块时代基于硅光技术的CPO方案有望加速应用。光电共封装（CPO）指的是交换ASIC芯片和硅光引擎（光学器件）在同一高速主板上协同封装，集中解决散热问题，同时也可以省去很多SerDes功能，节省功耗。目前CPO发展刚起步，硅光技术既可以用于传统可插拔光模块中，也可以用在CPO方案。800G传输速率下硅光封装渗透率会有提升，而CPO方案则更多的是技术探索。但是从1.6T开始，传统可插拔速率升级或达到极限，后续光互联升级可能转向CPO和相干方案，不过从可插拔向CPO的过渡是必然的，但也是缓慢的。

LightCounting认为，CPO技术最大的应用场景可能不在交换ASIC领域，而是在HPC和AI簇领域的CPU、GPU以及TPU市场。到2026年，HPC和AI簇预计成为CPO光器件最大的市场。CPO出货量预计将从800G和1.6T端口开始，于2024至2025年开始商用，2026至2027年开始规模上量，主要应用于超大型云服务商的数通短距场景。

4、市场空间：2025年数据中心光模块市场预计可达525.3亿元

根据信通院数据，2021年我国数据中心总算力202EFlops。根据工信部信息通信发展司数据显示，截至2021年底，我国数据中心机架规模达到520万架。赛迪数据显示，2019年、2020年，我国数据中心行业IT投资额分别为3698.10亿元、4166.80亿元，未来3年预计增速12.4%，据此推测，2025年，我国数据中心光模块市场可达525.3亿元。

驱动因素

1、光模块行业将持续受益于数字流量对光通信带宽需求的持续提升

5G网络的高带宽、云计算的海量数据、AI智能所需的高算力相互促进，深入到各行各业之中，创造出新的用户体验、新的行业应用以及新的产业布局，极大地促进了数据的产生以及流动。

根据爱立信的数据，全球每月数据流量在2019与2020年分别达到180和230艾字节（exabytes）。到2026年，该数据将增长至2020年的三倍以上，达到780艾字节。

光电子、云计算技术等不断成熟，将促进更多终端应用需求出现，并对通信技术提出更高的要求。受益于信息应用流量需求的增长和光通信技术的升级，光模块作为光通信产业链最为重要的器件，将持续保持增长。

2、车载激光雷达开辟产业新增长曲线

光模块产业与激光雷达产业高度协同。从产品结构看，光模块和激光雷达主要部分均包括激光发射模块和接收模块；从激光波长来看，光模块和激光雷达的光波段高度重合，光通信目前重点应用的波长有850nm、1310nm和1550nm三种，而激光雷达的主流波长为905nm和1550nm，与光通信波段高度重合；从光源发射技术来看，均主要采用EEL和VCSEL激光器；从产业链角度来看，技术同源使得产业链上无源器件和有源封装具有协同性，无源器件方面，包括光学透镜、棱镜、滤光片等光学元件在内的器件可重叠共用。有源封装方面，激光雷达与电信级光模块均采用气密性封装。对于发射光源为1550nm的激光雷达，由于其光源本身是个光纤激光器，部分光模块所需的光纤器件也可以实现复用。

激光雷达应用广泛，下游领域不断拓展。激光雷达被广泛用于无人驾驶汽车和机器人领域，被誉为广义机器人的“眼睛”，是一种通过发射激光来测量物体与传感器之间精确距离的主动测量装置。激光雷达通过激光器和探测器组成的收发阵列，结合光束扫描，可以对广义机器人所处环境进行实时感知，获取周围物体的精确距离及轮廓信息，以实现避障功能；同时，结合预先采集的高精地图，机器人在环境中通过激光雷达的定位精度可达厘米量级，以实现自主导航。

无人驾驶汽车和无人物流机器人技术是人工智能在机器人领域深度应用的产物，其发展将带来全球性的技术革命，激光雷达将发挥重要作用。该领域已成为各国政府、全球汽车行业、互联网企业、科技企业的“兵家必争之地”。除了无人驾驶领域，激光雷达的应用领域也在不断拓展，包括以汽车整车厂、Tier1为代表的前装高级辅助驾驶，以智能服务机器人为代表的避障导航系统，还有随着5G技术逐渐普及而产生的智能交通车路协同应用，都为激光雷达带来了更广阔的市场。

激光雷达行业高速发展，给光模块公司带来全新机遇。激光雷达的设计与制造需要大量光学器件、激光器等技术积累，与光模块产业链公司在光学领域的长期积累有共通之处，技术平台和产线具有一定复用性。目前光模块产业链公司正在积极布局激光雷达市场。天孚通信依托现有成熟的光通信行业光器件研发平台，利用团队在基础材料和元器件、光学设计、集成封装等多个领域的专业积累，为下游激光雷达和医疗检测客户提供配套新产品。中际旭创目前已成立专业团队，对激光雷达核心技术进行了比较深入的研发和探索，以激光雷达代工业务作为切入点，并逐步推广和提供更高附加值的业务合作模式。光库科技目前在相关市场的定位是提供全面的元器件组合交付能力和发射光源的集成解决方案专家，成立了激光雷达事业部，为国内外多家基于光纤激光器1550nm光源方案的激光雷达公司提供全系列高性能、低成本、高可靠性的光纤元器件。

3、相关行业政策不断推动光模块应用场景发展

光模块是构建现代高速信息网络的关键一环，其将广泛应用于电信市场（5G）和数据中心（IDC）市场，近年来相关行业支持政策不断出台。2018年，中国电子元件行业协会发布了《中国光电子器件产业技术发展路线图（2018-2022年）》，路线图为光模块产品制定了5年发展规划，尽管后续受到疫情等意外因素的影响，导致发展规划没能按计划准时完成，但仍然具备有价值的指导意义。

2020年以来，中国政府相关部门不断推出与5G和数据中心相关的“十四五”发展规划和行动计划，明确表明大力支持5G网络的搭建和数据中心的升级和布局，这将为光模块行业带来大量的市场需求，最终有效助力光模块行业的进一步发展。

4、硅光技术将实现光模块瓶颈突破，助推硅光模块市场后续快速增长

硅光技术具备高速率、低功耗、集成度高等突出优势，更适用未来更高速光模块的生产。传统光模块一般采用III-V族半导体芯片、高速电路硅芯片、光学组件等器件封装而成，本质上属于“电互联”。随着晶体管加工尺寸的持续缩小，电互联会逐渐面临传输瓶颈，硅光技术应运而生。硅光芯片内的功能部件主要通过光子介质传输信息，连接速度更快，因此更适合数据中心和中长距离相干通信等应用场景。硅光技术能有效降低成本并控制能耗。传统光模块采用分立式结构，光器件部件多，封装工序复杂且需要较多人工成本。而硅光模块将多路激光器，调制器和多路探测器等光/电芯片都集成在硅光芯片上，体积大幅减小，有效降低材料成本、芯片成本、封装成本，同时也能有效控制功耗。硅光技术集成度高可解决速率瓶颈。

未来400G、800G甚至1.6T光模块将逐步成为市场主要产品，由于单通道光芯片速率瓶颈问题，多通道的PAM4电调制方案将不可或缺。而电调制带来的损耗较大，要求传统方案光模块内部激光器、调制器等器件更加紧凑，激光器芯片处于裸露状态，受环境损耗的可能性大幅度提升。另外通道数的增加导致器件数量增加，器件集成复杂度和工作温度提升带来的问题都具备较大挑战性。而硅光技术通过高度集成能很好解决以上问题。

硅光模块市场将实现快速增长，有望在后续切入市场，当前主要企业均有布局。硅光模块市场规模将快速增长。根据测算，2020年全球硅光模块市场规模约20亿美元左右，预计2026年市场规模将达到78亿美元，CAGR为25.46%。2020年硅光模块在光模块整体市场中的占比不足20%，而至2026年硅光技术的竞争优势随着需求不断凸显，市场规模占比有望达到50%。

当前市场窗口已错过，有望在后续切入市场。目前市场中以100G CWDM4、PSM4和相干DWDM硅光模块为主，而传统光模块在200G、400G产业链已比较完善的情况下，成本控制优势突出，竞争力较强，后续800G甚至1.6T光模块将是硅光技术切入的时间点。

硅光模块市场领先企业主要为海外企业，中国企业也加速布局，有望在未来形成竞争力。当前市场上具备硅光模块大批量出货能力的主要是Inter、Cisco等国外企业，而阿里、华为、光迅科技、海信宽带、中际旭创、亨通光电、博创科技、新易盛等企业也已经陆续发布了基于硅光技术的400G光模块产品解决方案，硅光技术在产业化、国产化等进程中不断加快，随着技术进一步成熟，有望逐步形成有效竞争力。

产业格局

1、国内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。

2、AI时代算力驱动，国内光模块头部厂商有望率先受益

AI时代，算力就是生产力。AI大模型的训练和推理都离不开强大算力支持，否则AI发展将受到生产力瓶颈的制约。据中国信通院数据，2021年全球计算设备算力规模达到615EFLOPS，同比增长44%；华为GIV预测，2030年人类有望迎来YB数据时代，全球算力规模达到56ZFLOPS，十年CAGR达到65%。

在本次算力建设的大周期中，光模块的增长弹性最为明显，因此我们将光模块比作“AI时代的逆变器”。首先，光模块是我国的优势产业，我国光通信企业生产的低/中/高速率数通、电信光模块供应全球，因此本轮北美的算力升级周期，国内企业拿下海量订单具有高度确定性。其次，算力芯片升级，推动超算中心内部的数据交换网络带宽升级，光模块向800G、1.6T速率迭代。在本次切换周期的前期，中际旭创、新易盛等光模块头部大厂，有望率先拿到市场的大部分份额和价值量的提升，器件厂商中，天孚通信、太辰光等厂商有望率先受益。

3、相关产品：国产相干光模块产品步入成熟

（1）中际旭创：

中际旭创400G全系列相干产品实现批量发货，同时针对point-to-point应用推出具有低功耗、高性能、无中继长距离传输的解决新方案——固定波长100G ZR/400G ER/400G ZR QSFP-DD相干光模块。旭创科技400G系列相干产品采用低功耗DSP和硅光集成等先进技术，具有体积小、功耗低、性能高等优点，并且完全符合相关的标准协议，支持CFP2和QSFP-DD封装形式，使其适合应用于骨干网、电信、5G回传和数据中心互联等应用场景。据悉，旭创科技400G系列相干产品已在国内主流设备商和互联网厂商中得到了广泛应用，将有效助力国家“东数西算”工程。

（2）光迅科技：

光迅科技400G CFP2-DCO模块基于性能优异的自研ITLA器件、业内领先的硅光相干组件（SiPh）以及7nmDSP技术设计，OSNR容限22.5dB@400G/14dB@200G，最大功耗24W，支持C/C 全波长可调，支持DP-QPSK/8QAM/16QAM多种调制格式，符合OIF 400ZR、OpenZR 、Open ROADM标准的OFEC协议，可实现异厂家的互联互通，满足解耦需求，同时可实现100G/200G/300G/400G线路侧传输速率，传输距离最大达1000km（400G），2000km（200G），5000km（100G），可灵活应用于数据中心互联、城域网以及长途干线等场景。

（3）新易盛

新易盛最新的400G QSFP56-DDZR光收发模块传输距离可达120km，符合OIF 400G ZR标准，而400G QSFP56-DDZR 光收发模块传输距离可达480km，符合OpenZR 标准。这两款光模块都采用基于硅光子学（SiPho）的光学引擎和支持400G相干传输的最新一代数字信号处理器（DSP）。产品采用QSFP-DD封装形式并支持CMIS5.1，使其适用于部署以太网交换机设备的传输应用。

产业链分析

1、产业链概览

光模块行业的上游主要包括光芯片、电芯片、光组件企业。光组件行业的供应商较多，但高端光芯片和电芯片技术壁垒高，研发成本高昂，主要由境外企业垄断。光模块行业位于产业链的中游，属于技术壁垒相对较低的封装环节。光模块行业下游包括互联网及云计算企业、电信运营商、数据通信和光通信设备商等。其中互联网及云计算企业、电信运营商为光模块最终用户。

2、产业链上游

（1）光芯片在成本中占比约为30%-60%，生产工艺复杂，中国产业化程度不足，相对落后

光芯片在整体成本中的占比为30%-60%，且随着传输速率的提升而提高。光芯片在光模块整体成本中的占比，随着传输速率的提升而增大，10Gbs以下光模块中占比30%，10Gbs-25Gbs光模块中占比40%，25Gbs以上光模块中占比达到60%及以上。当前国产光芯片以低端芯片为主，高端芯片海外企业明显垄断。中国企业已能够大规模自主生产10Gbs及以下光芯片，并量产部分25Gbs系列光芯片（但产量偏小，不能完全支撑市场需求）。25Gbs以上光芯片，中国企业仍处于研发阶段，尚未实现重大突破。

光芯片生产工艺复杂，中国产业化程度不足，关键技术和设备缺失。中国光芯片发展制约因素：光芯片生产工艺和流程均较为复杂，包括芯片设计、基板制造、磊晶成长、晶粒制造四个关键环节。中国光芯片企业均为无晶圆厂（即fabless），仅负责光芯片的设计，基板制造、磊晶成长、晶粒制造等环节需外包至其它厂商。海外光芯片龙头企业包括Finisar、Lumentum等多为垂直整合制造厂（即IDM），生产工艺流程覆盖全部四个关键环节。中国光芯片产业化程度不足，当前能自主小批量生产高端光芯片的中国企业均为自用状态，不对外销售，大量企业仍需依赖进口，这表明缺少核心技术与设备是限制中国光芯片发展的核心因素。

（2）电芯片在光模块整体成本占比约为18%，技术壁垒高，国产化水平不足

电芯片是决定光模块性能表现的关键器件之一，其整体构成包含6个关键部分，技术壁垒高，国产化进程明显落后。光模块中的电芯片构成与作用：包括激光驱动器芯片、放大器芯片、MA主放芯片、DSP数字信号处理芯片、CDR时钟和数据恢复电路芯片与MUX & DeMUX并串转换电路芯片，其中DSP数字信号处理芯片的技术壁垒最高；电芯片在光模块中的作用包括实现电信号的功率调节与复杂的数字信号处理两大部分。光模块发射端：电信号通过CDR、DSP等信号处理芯片，完成信号内调制或外调制，驱动激光器芯片完成电-光转换。光模块接收端：光信号通过探测器芯片转换为电脉冲，通过放大器芯片和MA主放芯片进行调幅，最终输出终端可以处理的稳定电信号。光芯片和电芯片通过流程配合，实现了对传输速率、消光比、发射光功率等主要指标的要求，是决定光模块性能表现的关键器件之一。

中国电芯片国产化进程明显落后。电芯片在光模块整体成本中的占比约为18%左右，相对比光芯片在光模块整体成本中的占比明显偏小，但仍然为第二大成本占比。相对于光芯片有一定数量中国企业推动了初具规模的国产替代，电芯片的国产化进程明显慢于光芯片，25Gbs及以上光模块使用的电芯片主要依赖进口，整体自供率不足5%。在DSP数字信号处理芯片、CDR时钟和数据恢复电路芯片等技术壁垒较高的电芯片方面，从国产化水平来看，中国与国外领先水平存在明显差距。

（3）PCB在光模块中的占比约为5%，中国产能优势明显，国产化升级进程逐步加快

PCB在光模块整体成本中的占比偏小，产能主要集中于中国。PCB即印制电路板，是指在通用基材上按预定设计形成点间连接及印制元件的印刷板，起中继传输的作用，是电子元器件的支撑体。光收发组件和电芯片等器件组成光模块时，需要PCB将各个组件相连接。PCB在光模块整体成本中的占比约为5%左右。当前PCB产能主要集中在中国，数据显示中国大陆PCB产值占据全球PCB市场产值的53%左右。

PCB产业升级进程逐步加快，自主可控，有效助力光模块行业发展。尽管中国PCB市场占比全球市场的50%以上，但中国大陆的PCB产品整体技术水平与美、日、韩、中国台湾相比，仍有一定程度的差距。但随着产业规模的扩张以及国家政策导向的支持，中国大陆PCB产业升级进程持续加快，在高端多层板、挠性板、HDI板等主要产品的生产能力实现较快提升。当前PCB是中国光模块器件中少数实现自主可控、国产化的电子器件。中国PCB龙头企业包括东山精密、深南电路、景旺电子等，均能稳定提供高质量产品。

3、产业链中游

光模块中游，海外光模块企业加速并购整合市场。近年来海外光模块龙头企业逐步实现了一系列并购整合，增强对整个产业链的垂直协同，增强规模优势，提高议价能力。2018年3月Lumentum以18亿美元的价格收购了Oclaro，2018年11月II-VI以32亿美元的价格收购了Finisar，2018年12月Cisco以6.6亿美元的价格收购了Iuxtera，随后在2019年7月又以26亿美元的价格收购了Acacia。大规模的收购为欧美龙头企业保住了高端光模块和光芯片的市场份额。

中国光模块企业加速追赶。尽管高端产品线中国企业仍处于落后，但随着在中低端产品线上呈现出的明显成本优势，中国企业实现了中低端产品的垂直一体化，国内光模块厂商的市场份额占比不断提升。此外相当数量的中国企业，也在开展收购来实现快速追赶。2018年5月和2019年3月剑桥科技依次收购了Macom Japan和Oclaro Japan的光模块业务，2019年3月博创科技收购了Kaiam PLC业务等。

2010年：此时TOP10中仅有1家企业为中国厂商，WTD为武汉电信器件有限公司，后与武汉邮科院旗下的光迅科技合并。2016年：TOP10中上榜的中国企业增加为3家，分别为海信宽带、光迅科技和中际旭创。其中海信宽带、光迅科技位于前列。2018年：TOP10中上榜的中国企业仍然为3家，但不同的是3家企业均进入到前列。2020年：TOP10中上榜的中国企业数量快速增加至5家，海信宽带、光迅科技和中际旭创仍然保持在前列，新易盛和华工正源成为新入局的中国企业。相当数量的美国和日本龙头企业在10年间被陆续收购或出局。

4、产业链下游

下游领域不断拓展，呈蓬勃发展之势。除电信市场与数据通信市场两大主要应用场景外，激光雷达的应用，也将为行业的进一步发展，带来更广阔的空间。在无人驾驶领域，包括以汽车整车厂、Tier1为代表的前装高级辅助驾驶，及以智能服务机器人为代表的避障导航系统，还有随着5G技术逐渐普及而产生的智能交通车路协同应用，都将作为新的行业应用市场，为产业发展升级贡献力量。

相关企业

1、中际旭创：全球光通信龙头，高速数通景气成长

公司专注高端光通信模块及器件，市场份额稳居全球前列。公司前身为中际智能装备有限公司，成立于1987年，2010年变更为中际电工装备股份有限公司，2012年4月10日以中际装备于深交所创业板上市。2021年公司剥离中际智能的100%股权及其高端电机定子绕组制造装备相关业务，聚焦高速光通信模块及器件领域。公司目前业务主要通过全资子公司苏州旭创和控股子公司成都储翰开展。公司集高端光通信收发模块的研发、设计、封装、测试和销售于一体，为云数据中心客户提供100G、200G、400G和800G等高速光模块，为电信设备商客户提供5G前传、中传和回传光模块以及应用于骨干网和核心网传输光模块等高端整体解决方案。根据Lightcounting数据，2021年旭创科技与II-VI（收购了光模块龙头Finisar）并列第1名（2020年排名第2）。

外延激光雷达领域，技术平台及产线具备复用性。由于光通信和激光雷达在底层工艺和技术方面，具有一定共通性，公司长期积累的技术平台和产线具有一定复用性。根据Yole预测，2021-2026年激光雷达在ADAS和无人驾驶市场的CAGR分别达到94%和33%，2026年合计份额达到50%，成为激光雷达规模最大的应用市场。根据Strategy Analytic预测，全球ADAS领域的激光雷达需求量将从2020年的4.8万台增长到2028年的970.7万台，CAGR达94.2%，其中国内市场需求量占比将从2020年的2%增长至2028年的30%，位居全球第一。公司目前以代工业务为切入点，并逐步推广和提供更高附加值的业务合作模式，未来有望打开新成长空间。

受益数通市场景气度提升，激光雷达打开增量空间。公司全球市占率与Finisar并列第一，占据北美数通市场景气度高点，有望受益于北美数通市场景气度提升。公司硬件产品及软件研发取得突破，发布EDA设计软件支持自建PDK和定制化服务，同时公司荣获思科2022年度卓越技术支持奖。业务外延激光雷达领域，未来有望打开新的业务增量空间。

2、天孚通信：光器件解决方案提供商，光引擎新业务打开长期发展空间

国内稀缺的光器件上游平台型龙头厂商，持续拓宽产品种类。公司成立于2005年，主营在光通信领域从事光器件的研发、生产和销售业务。公司以自行研发的高品质陶瓷套管起家，不断完善陶瓷套管制备工艺的同时，向产业链下游继续拓展。2006年推出光纤适配器，2008年自行研发并开始生产光收发接口组件。2009年到2013年，公司继续壮大自己的主营业务，并逐步掌握金属零件、塑料零件等上游制造工艺，为公司发展打下坚实基础。2015年2月公司成功登陆创业板，进入快速发展阶段。公司根据市场需求继续丰富产业链下游产品，陆续推出OSA高速光器件、带隔离器光收发组件、Barrel LENS以及MPO等多个系列产品。2018年公司完成定增募资，加快切入高速光器件市场。2021年公司剥离中际智能的100%股权及其高端电机定子绕组制造装备相关业务，聚焦高速光通信模块及器件领域。公司经过十余年的发展，在扎实的制备工艺基础上，逐渐扩大生产规模，进行快速外延式的发展。得益于产品的高品质、高精度，公司在业内树立了优质的品牌形象，获得行业高端客户的广泛认可，已经成为光通信精密元件制造领军企业。

扩展高速光引擎和激光雷达潜力市场空间。公司积极布局高速光引擎和激光雷达器件业务，其中200G/400G/800G光模块配套的光器件产品实现量产，高速光引擎建设项目实现产品规模批量交付。2020年公司定增7.86亿元用于“面向5G及数据中心的高速光引擎项目，主要包括激光芯片高速光引擎和硅光芯片高速光引擎，以实现高速光引擎的规模化封装生产。根据LightCounting数据，预计硅光模块市场规模2022-2027年CAGR为23.50%，其中22-24年的增长率分别为54.86%、37.05%、29.11%。根据Yole数据，预计2022-2027年激光雷达整体市场将以22%的CAGR增长，到2027年市场规模将达到63亿美元。

3、光迅科技：芯片研发能力突出，高端芯片成效显著

光通信领先企业，产业布局优势明显。公司是专业从事光电子器件及子系统产品研发、生产、销售及技术服务的公司，是全球领先的光电子器件、子系统解决方案供应商。主要客户为电信设备集成商、电信运营商等。在光传输网、接入网和数据网等领域构筑了从芯片到器件、模块、子系统的综合解决方案。公司拥有业界最广泛的端到端产品线和整体解决方案，具备从芯片到器件、模块、子系统全系列产品的垂直整合能力，灵活满足客户的差异化需求。

聚焦光芯片研发，构造核心竞争优势。光芯片是光模块的核心部件，当前，公司有PLC（平面光波导）、III-V、SiPh（硅光）三大光电芯片平台。无源方面的PLC芯片有AWG、MCS系列；有源领域的III-V芯片有激光器类（FP芯片、DFB芯片、EML芯片、VCSEL芯片）、探测器类（PD芯片、APD芯片），公司已能够实现多品类低端芯片自给自足。

发力高端光模块，盈利能力提升。2020年，公司持续推进25Gb/s、50Gb/s高速激光器、探测器等光芯片的迭代开发，进一步加大对气密、非气密、光电混合集成等光电子器件封装技术研究，保持对光电子封装新技术的敏感度和预研跟踪；在传输领域重点布局高阶调制光模块、光交叉、相干器件及模块、扩展波超带宽器件的开发及产业化，并取得了较大的突破及收益。在5G等光接入领域，扩大自制芯片的市场应用，基于5G前传更多场景的光模块开发如期推进，在数据通信领域，重点攻关400Gb/s光模块及应用推广，同时开展更高速率光模块的预研工作。

4、源杰科技：国内领先的光芯片龙头供应商

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。

5、德科立：光电子器件专业供应商，具备长距离光传输技术优势

深耕光电子器件行业二十余年，专业从事光收发模块、光放大器、光传输子系统。公司前身是无锡市中兴光电子技术有限公司，成立于2000年，2022年8月9日在科创板上市，主营业务涵盖光收发模块、光放大器、光传输子系统的研发、生产和销售，产品主要应用于通信干线传输、5G前传、5G中回传、数据链路采集、数据中心互联、特高压通信保护等国家重点支持发展领域。公司通过不断的技术积累，建立了光收发模块、光放大器、光传输子系统三大技术平台，公司共计拥有20项发明专利、108项实用新型专利、32项计算机软件著作权，并主持和参与制定27项行业技术标准，产品通过德国TUV认证机构的ISO9001：2015质量体系认证，成为多家全球知名厂商的优良供应商。

产品具有较强优势，克服行业难点长距离光传输。光收发模块从1.25G到200G均实现量产批量交付，应用于承载网的400G高速率光收发模块产品已完成测试；公司光放大器产品涵盖Oband、Cband、C Lband、Lband等不同波段，满足通信传输网络超带宽、大容量的需求；公司光传输子系统产品包括前传子系统、数据链路采集子系统、超长距传输子系统等。公司长期致力于长距离光传输的技术研究和产品开发，并取得丰硕成果。2007年公司的“WDM超长距离光传输设备项目”获得国家科技进步二等奖，在长距离光电子器件产品上不断推陈出新，在长距离5G前传光传输子系统、长距离5G中传光收发模块、超长距特高压电力通信系统等领域保持较强的技术优势，在行业内树立了鲜明的技术特点和行业地位。

募资扩展产品线及研发光传输子系统平台。公司拟将10.3亿元用于高速率光模块产品线扩产及升级建设项目、光传输子系统平台化研发项目及补充流动资金，投产后将新增高速率光收发模块年产110万支，100G、200G等高速率光收发模块的产能将得到显著提升，400G长距离光收发模块也将实现批量交付，并进行OTN、城域网、DCI等设备的子系统研发，满足各类接入网、承载网、城域网、DCI和数据链路采集系统的需求。

产业趋势分析

1、数据流量及数据交汇量的增长推动光模块市场发展

根据IDC数据，全球数据流量由2015年的8.59ZB（ZB指泽字节，代表十万亿亿字节）增长至2019年的41ZB，预测2025年将增长至175ZB，CAGR2015-2025达35.18%。传统的光通信设备难以满足高速率、大容量的数据流量的计算、存储、处理与传输需求，由此推动光通信设备向大容量、高速率方向实现技术升级和应用。

2、AI高算力传输需求驱动数据传输速率朝向400G及更高演进

AI高算力传输需求驱动数据传输速率朝向400G、600G、800G甚至更高演进。光纤通信（FOC）技术在过去的25年里取得了巨大发展，可用的商业光纤链路的最高容量从20世纪90年代的2.5-10Gb/s发展到如今的800Gb/s。同时流媒体超高清（UHD）视频驱动网络流量一直以惊人的速度增长，并且跨越了从长途、移动访问到DC内网络的所有网络架构，催涨更高的数据吞吐量需求。受到大型云服务运营商大量采用昂贵的高数据速率400G和800G模块，以及国家电信运营商对5G网络无线光收发模块的高需求的推动，2021年光收发模块市场规模约为102亿美元，预计在2027年将达到247亿美元，CAGR2021-2027为16%。

以太网光收发模块作为光收发模块最大细分市场，LightCounting指出，全球TOP5的云厂商，阿里巴巴、亚马逊、Facebook、谷歌和微软在以太网光收发模块上的支出，将由2020年的14亿美元增长到2026年的超过30亿美元，800G光模块将从2025年底开始主导这一细分市场。

LightCounting预测光模块市场23年将出现10%下滑，但800G/1.6T光模块预计仍维持高增。根据LightCounting23年3月发布的最新报告，其下调了2023年以太网光模块销售的预测，从22年10月预测的2%的增长到现在10%的下降，24-28年的复合增长率预期仍为13%。下降的主要原因是云巨头Meta公司放缓了数据中心的建设部署，支持元宇宙业务的数据中心升级计划，许多被搁置或缩小了规模。但Meta公司确认了其建立人工智能基础设施，并追赶亚马逊和谷歌的承诺，目前大多数400G的光模块使用场景，接下来将使用800G光模块。LightCounting并未太多的削减Meta对400G/800G光模块的需求预测，LightCounting对1.6T光模块的出货量预测没有改变，这些模块需要满足谷歌、亚马逊和微软运营的数据中心每年40%带宽增长的需求。

800G LPO方案或将成为AI服务器集群中最具性价比方案。LPO（Linear-drive Pluggable Optics）是线性驱动可插拨光模块，在数据链路中只使用线性模拟元件，无CDR或DSP芯片的设计方案。在OFC2023上，多家厂商展示了其linear-drive方案，包括Macom、Broadcom和Cisco等公司。相较DSP方案，LPO可大幅度减少系统功耗和时延（功耗相较DSP可下降接近50%，与CPO的功耗接近），而系统误码率和传输距离有所牺牲，深度契合目前AI计算中心的短距离大带宽、低功耗、低时延的数据连接需求。

3、更高数据传输速率的光模块催涨配套光通信器件需求

目前400GbE的部署正在数据中心网络中迅速展开。目前许多云提供商和电信运营商在寻求800Gbps光生态系统，来提高带宽容量以跟上不断增长的数据需求，800G光模块可支持更多配置，如2倍400GbE、4倍200GbE或8倍100GbE。当今的现代以太网交换机专用集成电路（ASIC）提供25.6Tb/s的总容量，以50 Gbps SerDes（串行/解串）通道速率运行，由50GPAM-4调制技术驱动。在线卡中，通常需要重新定时器将PAM-4数据从交换机同步到光纤接口。在400G光模块中，可以使用额外的硅齿轮箱芯片将50GPAM-4电输入和输出（I/O）转换为每波长100G的光学I/O，以连接到100G单波长光学器件。预计到2023年的下一代ASIC芯片将提供51.2Tb/s的总容量，并以100 Gbps SerDes通道速率运行。因此，以太网交换机ASIC的升级，在简化开关系统内的电光转换并加速高速光模块交换的同时，催涨配套光通信器件及相关芯片需求。

4、算力时代传统光模块功耗制约凸显，CPO降本增效迎发展良机

CPO作为新一代的光电子集成技术，得到全球科技巨头广泛的关注与布局。共封装光学（CPO，co-packagd optics）是一种新型光电子集成技术，它将激光器、调制器、光接收器等光学器件封装在芯片级别上，直接与芯片内的电路相集成，借助光互连以提高通信系统的性能和功率效率。在今年刚刚召开的光纤通信会议（OFC）会议上，CPO技术路线成为一大热点，博通、Marvell介绍了各自采用共封装光学技术的51.2Tbps的交换机芯片，思科也展示了其CPO技术的实现可行性原理。目前，亚马逊AWS、微软、Meta、谷歌等云计算巨头，思科、博通、Marvell、IBM、英特尔、英伟达、AMD、台积电、格芯、Ranovus等网络设备龙头及芯片龙头，均在前瞻性地布局CPO相关技术及产品，并推进CPO标准化工作。

算力时代传统可插拔光模块功耗制约凸显，CPO降本增效迎发展良机。如今大数据、云计算、人工智能等复杂应用需求的发展，正不断提高对数据中心中数据传输速率的要求。诸如谷歌、Meta、亚马逊、微软或阿里巴巴等计算巨头数万台交换机的部署，正在推动数据速率从IOOGbE向400GbE和800GbE更高速的数据链路的方向发展，通过铜缆传输数据的功耗攀升，日渐成为传统可插拔光模块所面临的最大挑战。而CPO技术路径通过减少能量转换的步骤，从而降低功耗。与传统的光模块相比，CPO在相同数据传输速率下可以减少约50%的功耗，将有效解决高速高密度互连传输场景。