光器件：从通信基石到智能之眼

光器件：从通信基石到智能之眼 通信 评级：看好 日期：2022.09.04 证券研究报告|行业深度 报告要点 应用升级与技术迭代并驱，光模块通信基石地位凸显。光模块、光器件作为实现光通信的功能载体，扮演着通信基石的角色。随着下游数通、电信领域应用的不断升级，电信运营商与云厂商开启新一轮资本开支周期，对光模块容量和技术难度需求持续提升，主流容量已达到100G，400G、800G均在推进部 署中，据Yole预测，至2026年全球光模块市场规模达209亿美元，呈现量 分析师周铃雅 登记编码：S0950521040002：021-61097645 ：zhoulingya@wkzq.com.cn 价齐升趋势。中国光模块厂商近十年取得长足进步，已占据全球主要份额，随 着光摩尔定律接近极限，未来硅光技术、CPO等先进封装技术有望成为产业竞争的主要着力点。我们认为产品迭代速度、前瞻技术布局、下游客户资源将成为未来光模块公司进一步胜出的关键。 智能汽车激光雷达带来新机遇，光器件产业迎来智能之眼第二曲线。光器件作为光模块的上游环节，是其重要组成部分，可分无源光器件和有源光器件 行业表现2022/9/4 7% 1% -5% -10% -16% -22% 2021/82021/112022/22022/5 两大类别。中国无源光器件产品竞争力相对强，目前约构成30%的全球市场通信沪深300 份额，有源光器件由于缺少对关键技术掌握与装备生产条件薄弱，仅在中低 端细分市场初步具备产能，有较大提升空间。光器件市场细分料号繁多，定制化程度高，制造工艺与生产难度较大，市场呈现小而分散的特点，具备产品研制平台化能力是光器件厂商做大做强的关键。随着智能汽车激光雷达的应用，光器件产业正迎来新的机遇，光通信产业链与激光雷达产业链在技术平台和产线具有一定复用性，经过多年积累光器件厂商布局激光雷达市场具备技术优势，通信技术加持有望开启新维度竞争，也为光器件公司带来第二增长曲线。我们认为创新研发能力、规模制造能力、品质管控能力是未来光器件厂商打造全球竞争力的关键。 光芯片国产替代有望成为把握通信与汽车两大机遇的重要切入点。光芯片是光模块的核心器件，成本占比随传输速率的提升而上升，处于产业链价值制高点，竞争壁垒最高。光芯片可分为激光器芯片和探测器芯片，由于具有温度敏感的特性，遵循特色工艺，对工艺的稳定性和一致性要求苛刻，海外头部厂商多采用IDM生产模式。目前光芯片国产化率低，高端芯片供给能力有限， 海外厂商起步早，具备全产业链覆盖先发优势，在高端高速领域广泛布局。在国家政策的大力扶持下，中国光芯片国产化进程加速，目前已基本掌握2.5G和10G光芯片核心技术，但整体产品品种较为单一，未来有望向多品类、高端产品方向拓展，全球份额有望进一步提升。同时从自主可控的角度看，把握上游材料、特色工艺到设备研制的一体化是实现国产替代的关键。 投资建议：光器件产业正迎来从通信基石到智能之眼的战略发展机遇，电信 与数通市场共同驱动新一轮增长周期，激光雷达市场打开第二增长曲线，同时光摩尔定律驱动产业创新，对厂商的前瞻技术布局、平台化产品研制能力提出更高要求。建议重点关注稀缺平台型光器件厂商天孚通信，激光雷达启 动布局的炬光科技、光库科技、中际旭创，中国半导体激光器芯片龙头长光华 芯，PLC分路器芯片龙头仕佳光子，全球光模块领先厂商新易盛、光迅科技。 资料来源：Wind，聚源 相关研究 《通信模组：物联网信息之源，创新扩散与成本红利开启新阶段》(2022/6/7) 《电信运营商：5G数字经济平台化引领者》 (2022/3/2) 风险提示：1、若5G、数据中心建设与行业政策扶持力度不及预期，将面临复杂竞争环境，影响行业业务进展；2、若研发投入不足导致光通信产品迭代创新不及预期，将面临核心技术竞争力降低的风险，影响行业竞争力；3、若汇率波动与预期不符，企业将面临汇率风险。 内容目录 1、应用升级与技术迭代并驱，光通信产业是通信基石6 1.1、光通信：以光波作为传输媒介的通信方式6 1.2、下游：电信与数通市场共同驱动新一轮增长周期9 1.3、发展趋势：全光网与叶脊架构变革带来量价齐升14 2、光模块需求量价齐升，硅光布局与先进封装成竞争关键19 2.1、光模块：实现光电转换的核心部件19 2.2、市场格局：全球市场相对分散，中国厂商快速崛起23 2.3、发展趋势：光摩尔驱动产业创新，硅光布局与先进封装成竞争关键28 3、光器件国产替代与平台化加速，激光雷达配套成第二曲线34 3.1、光器件：光模块的重要组成部分34 3.2、市场格局：细分市场小而分散，中国有源光器件还需进一步提升36 3.3、发展趋势：平台化构筑成本优势，横向拓展激光雷达第二增长曲线40 4、光芯片是核心壁垒，亟待打造一体化国产替代产业竞争力46 4.1、光芯片：光模块的核心器件46 4.2、市场格局：欧美日技术领先，中国国产化率低48 4.3、发展趋势：多品类拓展，打造一体化国产替代产业竞争力53 5、相关标的58 5.1、中际旭创（300308.SZ）:全球光模块龙头厂商58 5.2、新易盛（300502.SZ）：全球头部光模块厂商62 5.3、光迅科技（002281.SZ）：中国首家上市通信光电子器件公司65 5.4、天孚通信（300394.SZ）：稀缺平台型光器件厂商，顺利突破激光雷达68 5.5、光库科技（300620.SZ）：全球头部铌酸锂调制器厂商71 5.6、炬光科技（688167.SH）：激光元器件领先企业，进军激光雷达市场75 5.7、长光华芯（688048.SH）：中国半导体激光芯片龙头77 5.8、仕佳光子（688313.SH）：中国领先的光电子核心芯片厂商81 6、投资建议84 7、风险提示85 图表目录 图表1：光通信频谱资源示意图6 图表2：光通信器件与信息流的对应关系6 图表3：光通信产业链与中国企业全球市场竞争力7 图表4：光通信的换代升级伴随着传输容量的不断提升8 图表5：全球光模块市场下游应用领域情况9 图表6：全球移动数据流量及增速10 图表7：中国5G基站建设情况10 图表8：中国数据中心市场规模10 图表9：电信运营商历年资本开支情况11 图表10：海外云厂商历年资本开支及增速（单位：亿美元）12 图表11：中国云厂商资本开支情况12 图表12：信骅科技月度营收及增速（单位，万元，新台币）13 图表13：2014-2026年全球光传输市场规模情况13 图表14：中国网络系统的架构组成与主流光通信技术情况14 图表15：5G光承载网络的变化15 图表16：5G承载网主要前传技术比较15 图表17：光通信传输链路示意图16 图表18：2021Q3全球超大型数据中心数量（单位：个）16 图表19：数据中心网络架构演变情况17 图表20：2021年全球数据中心流量预测18 图表21：全球数据中心互连技术市场规模18 图表22：光模块结构示意图（SFP+封装）19 图表23：光模块功能图20 图表24：光模块的分类20 图表25：交换芯片技术演进路径21 图表26：中国光模块行业相关政策22 图表27：2020年全球光模块市场格局23 图表28：2010-2021年全球光模块供应商TOP1023 图表29：光模块厂商收并购情况24 图表30：光模块厂商核心竞争力24 图表31：数据中心不同网络架构对光模块需求情况25 图表32：全球以太网光模块市场总营收（单位：百万美元）25 图表33：电信领域光模块市场规模及预测（单位：百万美元）26 图表34：4G和5G承载网架构图26 图表35：全球光模块市场空间预测（单位：十亿美元）27 图表36：光模块技术升级路线图28 图表37：光模块每bit成本变化趋势29 图表38：光模块每bit功耗变化趋势29 图表39：硅基光电子集成芯片概念图30 图表40：2004-2018年间国际上硅光子在学术和产品领域的研究动态30 图表41：CPO（光电共封装）示意图31 图表42：光电共封装技术（CPO）路线图32 图表43：2021年EOMs下游应用分布情况33 图表44：2026年CPO下游应用分布情况33 图表45：2022-2028年全球CPO在数据中心市场收入情况33 图表46：光模块的成本结构34 图表47：光器件的分类及市场份额（按是否需要外部电源驱动）35 图表48：光器件的分类（按功能分类）35 图表49：中国光器件产品销售额构成（2018年）36 图表50：光器件产品种类多36 图表51：无源光器件全球厂商产能贡献（2020年）37 图表52：有源光器件全球厂商产能贡献（2020年）37 图表53：全球半导体激光器市场规模情况（单位：亿美元）38 图表54：2016-2023年中国光器件市场销售规模（单位：亿元）38 图表55：光器件与光模块厂商毛利率情况39 图表56：光器件厂商核心竞争力39 图表57：光收发模块国产化率测算情况（2017年）40 图表58：5G网络对光器件产品传输速率、传输距离的需求情况41 图表59：数据中心主要场景对光器件传输距离和速率要求41 图表60：光器件与光模块厂商研发费用率情况42 图表61：天孚通信核心技术平台42 图表62：激光雷达的构成43 图表63：光通信企业在激光雷达领域业务布局情况44 图表64：2021年全球激光雷达市占率44 图表65：2016-2032年全球激光雷达在无人驾驶领域的出货量及销售额45 图表66：2016-2022年中国第三方医学检验市场规模情况45 图表67：不同模块产品的光芯片成本占比情况46 图表68：光芯片的分类46 图表69：激光器芯片分类与特点47 图表70：探测器芯片分类与特点47 图表71：光芯片、电芯片国产化率测算（2017年）48 图表72：中国核心光电芯片产业化能力48 图表73：各国在光子集成产业的发展战略规划情况49 图表74：全球2.5G及以下DFB/FP激光器芯片市场份额49 图表75：全球10GDFB激光器芯片市场份额49 图表76：中国芯片与有源光器类重点发展产品和发展目标50 图表77：近期全球光芯片产业收购与布局情况51 图表78：全球高速率模块光芯片市场空间及预测（百万美元）51 图表79：2021-2026年全球VCSEL市场规模（单位：十亿美元）52 图表80：2019-2024年中国光芯片占全球光芯片市场比例预测52 图表81：激光器芯片生产过程53 图表82：光芯片厂商关键业务数据指标比较54 图表83：激光器芯片原材料成本构成（2021年）55 图表84：全球GaAs外延片市场格局（2020年）55 图表85：全球半导体前道光刻机销售（2021年）56 图表86：全球刻蚀设备市场格局（2020年）56 图表87：全球光通信芯片设备与材料市场竞争格局56 图表88：全球光模块市场规模（按技术划分，单位：百万美元）57 图表89：2016年全球光模块市场格局（按技术划分）57 图表90：2027年全球光模块市场格局（按技术划分）57 图表91：中际旭创发展历史58 图表92：中际旭创历年营业收入及增速59 图表93：中际旭创历年归母净利润及增速59 图表94：中际旭创历年净利率与毛利率59 图表95：中际旭创历年研发费用及研发费用率59 图表96：中际旭创各类产品收入占营收比重60 图表97：中际旭创境内与境外收入占营收比重60 图表98：成都储翰部分产品线61 图表99：新易盛2021年产品结构（按收入分类）62 图表100：新易盛历年营业收入及增速63 图表101：新易盛历年归母净利润及增速63 图表102：新易盛历年净利率与毛利率63 图表103：新易盛历年研发费用及研发费用率63 图表104：新易盛境内与境外收入占营收比重64 图表105：新易盛境内与境外毛利率64 图表106：新易盛在研项目情况统计64 图表107：光迅科技发展历史65 图表108：光迅科技历年营业收入及增速66 图表