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2019年中國光通信器件行業5G助力發展趨勢:光器件市場規模超過百億美金,光模塊占六成[圖]

2019年10月25日 13:36:19字號:T|T

    光通信器件是光傳輸網絡中對光信號進行放大、轉換和傳輸的各類功能器件,是光傳輸系統的重要組成部分。

    光通信器件根據工作時是否需要電源驅動,分為有源器件和無源器件。有源器件工作時,其內部需要電源驅動,無源器件工作時,其內部無需任何電源。典型光有源器件包括激光器、光探測器、光放大器等。無源器件包括光連接器、光開關、波分復用器、光濾波器等。一般來講,有源器件主要負責信號變換和放大,無源器件主要負責信號的傳輸。

光通信器件分類及主要功能

產品類別
典型產品
主要功能
有源器件
激光器(VCSEL、DFB、EML)
將電信號轉換成光信號,提供光源
光探測器(PIN、APD)
將光信號轉換成電信號,探測光信號
光放大器(EDFA、Raman)
利用激光受激輻射原理,對光信號進行放大
光收發模塊(10G/25G/100G/400G)
將光發送和光接收集成在一起的光電轉換模塊
無源器件
光纖連接器
光纖間可重復插拔的連接器件,也稱光纖活動接頭
光開關
光路轉換器件,對光信號進行物理切換
光衰減器
使光信號功率按設定要求衰減
波分復用器(CWDM/DWDM)
將不同波長光信號合成一束,沿單根光纖傳輸
光耦合器/光隔離器
以光為媒介傳輸電信號的一種電-光-電轉換器件
光濾波器
挑選出所需的波長,過濾其他波長

數據來源:公開資料整理

    在電信和數通市場的共同推動下,全球和國內光器件市場規模均保持平穩增長。2016年全球光器件銷售額達到96億美元,預計到2022年將超過140億美元,年復合增速約為6.8%。另據ICCSZ預測,到國內光器件市場到2022年規模將達到38.5億美元,約占全球市場的27.5%。

2016-2022年全球光器件市場收入及增速預測

數據來源:公開資料整理

2016-2022年中國光器件市場收入及增速預測

數據來源:公開資料整理

    雖然光器件產品種類繁多,但普遍市場規模不大,有源器件市場遠大于無源器件市場。據調查數據統計,2016年,全球有源器件和無源器件市場規模分別為79.4億美元和16.1億美元,有源器件市場占比達到83%。有源器件中,光收發模塊占絕大部分市場份額。據調查數據顯示,有源光收發模塊的產值在光通信器件中占比超過六成,在輸入端、傳輸端等不同細分市場上均發揮著至關重要的作用。

全球光器件市場構成占比

數據來源:公開資料整理

    我國光器件廠商多而不強,高端芯片進口依賴度高

    中國是全球最大光通信市場,但產業鏈競爭實力相差巨大。在下游光通信系統設備領域,華為、中興、烽火等已經成為產業引領者,占據全球半壁江山;在中游光通信器件領域,中國約占全球三成份額;在上游光芯片、電芯片領域,占全球份額不到10%。

    我國光通信器件廠商眾多,但普遍收入規模不大,主要生產中低端產品。國內大多數廠商以中小企業為主,產品比較單一,規模參差不齊,自主研發和投入實力相對較弱,主要集中在中低端產品的研發和制造。國內企業的主要優勢在于成本管控能力較強,人力成本相對便宜,承接一些特定光器件客戶的代加工作業,因此近年在中低端產品領域,進口替代效應逐漸顯現。

國內光器件行業典型公司一覽表

公司名稱
收入規模
(億元)
市值
(億元)
主營業務/產品
光迅科技
49.3
209
光收發模塊、光纖放大器、AWG、VMUX、WDM、VOA、OPM等
中際旭創
49.9
317
數據中心用40G/100G光收發模塊
新易盛
7.6
92
點對點光收發模塊、點對多點光收發模塊(應用于PON領域)
博創科技
2.8
40
分路器、波分復用器、10GPON光收發模塊
天孚通信
4.4
75
陶瓷套管、光纖適配器、光收發模塊組件、OSA、光隔離器、MPO
太辰光
7.9
77
陶瓷插芯、光纖連接器、光分路器、光纖傳感器
昂納科技
22.1
32
光收發模塊、光纖放大器、WDM、VOA、光隔離器
海信寬帶
50
N/A
光收發模塊、ONU、OSA、AOC
華工科技
21.7
206
光收發模塊、MPO、光衰減器

數據來源:公開資料整理

    2018年,躋身全球前十名的國內光器件公司有兩家,分別為中際旭創和光迅科技。蘇州旭創產品相對單一,主要產品為數通及電信用光模塊,目前為全球100G光模塊出貨量最大的廠商之一。華工科技2018年光電器件業務實現收入為21.7億元,規模處于整個行業中游水平。

    中國雖是全球最大光通信市場,但產業鏈中國雖是全球最大光通信市場,但產業鏈“頭重腳輕”的形勢依然嚴峻。光芯片的形勢依然嚴峻。光芯片在光器件成本中占比最大,是產業鏈最核心的環節。以光模塊為例,光模塊由器件元件、功能電路和光接口等組成,從成本來看,器件元件占光模塊成本70%以上,而器件元件中,光發射次模塊TOSA、光接收次模塊ROSA成本占比較高,分別占器件元件成本的48%和32%。TOSA的主體為激光器芯片(VCSEL、DFB、EML等),ROSA的主體為探測器芯片(APD/PD等)。

光模塊成本構成占比

數據來源:公開資料整理

光器件元件成本構成

數據來源:公開資料整理

    目前,我國高端光通信芯片市場基本被海外廠商壟斷,海外廠商占國內高端光芯片、電芯片市場90%以上的份額。

光通信芯片分類及典型產品

芯片分類
典型產品
InP
高速直接調制DFB和EML芯片(適合電信級中長距離傳輸)
PIN與APD芯片
高速調制器芯片
多通道可調激光器芯片
GaAs
高速VCSEL芯片(適合數據中心短距離傳輸)
泵浦激光器芯片
Si/SiO2系列
PLC芯片
AWG芯片
MEMS芯片
SiP系列
相干光收發芯片
高速調制器、光開關等芯片
TIA、LDDriver、CDR芯片
LiNbO3系列
高速調制器芯片

數據來源:公開資料整理

    我國10G光芯片國產化率接近50%,但25G及以上光芯片國產化率僅有3%。電芯片國產化率比光芯片更低。

    令人欣慰的是,少數國內廠商通過自研,在芯片領域已有所突破。近年,光迅科技、華為海思、海信寬帶、云嶺光電(華工科技參股)等能量產10G及以下光芯片,部分類型25G芯片已經取得突破。

    大力發展芯片產業,實現芯片國產化替代,是未來產業發展的重中之重。工信部在《中國光電子器件產業技術發展路線圖》中明確提出,確保2022年中低端光電子芯片的國產化率超過60%,高端光電子芯片的國產化率突破20%。

    2019年是5G建設元年,伴隨5G網絡建設的興起,將推動承載網擴容升級,從而帶來海量光器件需求。

    相比于4G網絡,5G采用更寬的頻譜,更大規模的MIMO技術,將峰值帶寬和用戶體驗帶寬提升數十倍,同時提出毫秒級超低時延及更高的可靠性,對網絡性能指標要求更為苛刻。

    為了滿足5G的應用場景,需要更大的傳輸容量和更快的傳輸速率支持,光器件模塊需要進行相應升級,從而帶來海量光器件需求。4G時代,前傳網絡中以6G/10G光模塊為主,5G網絡將其為升級為25G,從而帶來海量25G及以上速率光模塊需求。

    5G前傳網絡(AAU/RRU與DU之間)若以光纖直驅為主,對應25G/50G的光模塊;中傳網絡(DU與CU之間)以環網結構為主,對應100G/200G的光模塊;回傳網絡(CU與CN之間)采用環網或全互聯結構,對應200G/400G的光模塊。100G/200G/400G的技術將在傳輸網中得到更為廣泛的應用以滿足更高的速率和時延指標。

    2019年9月初,在中國光博會上,中國移動在前傳承載網方案中,提出創新的5G前傳Open-WDM/MWDM方案,將在5G前傳重用低成本25GCWDM推進12波長系統,從而對單基站前傳光模塊的需求量有望從從4G的時的6只提升至12/24只。

    2021-2023年三年建設高峰期,每年新建的宏基站超過100萬,頂峰時期國內每年僅前傳光模塊需求超過750萬只(相當于2018年需求的2倍)。

2019-2025年5G基站前傳25G/50G光模塊需求(萬只)

數據來源:公開資料整理

    隨著全球5G網絡建設的興起,25G光模塊將在2019年開始逐步放量,并在2024年達到高峰期,數量預計達到1260萬只,其中70%應用在中國市場,約為880萬只,比我們預判結果更加樂觀。

    光模塊是光器件供應商的兵家必爭之地,在5G試點階段,光迅、海信、新易盛、Finisar等公司都參與了測試。未來,有望充分受益于5G承載網建設。

2019-2024年全球5G基站25G光模塊數據預測(萬只)

數據來源:公開資料整理

    相關報告:智研咨詢發布的《2020-2026年中國光模塊行業市場需求預測及投資前景評估報告

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