1、目 錄光通信技術推動網絡變革以滿足數據增長需求 1數據流量爆發(fā)式增長，光通信技術成為終極方案 1從網絡到信息系統(tǒng)，光通信市場逐步成熟壯大 35G 帶給光通信行業(yè)新一輪快速發(fā)展機遇 6光通信處于產能驅動快速成長期 7光纖處于產能消化期，有源線纜市場快速增長 8光器件漸入成熟期，未來市場潛力巨大 115G 與IDC 雙輪驅動，光模塊市場快速增長 16光通信設備市場穩(wěn)步發(fā)展 19光通信行業(yè)市場格局分析 22光電子產業(yè)未來市場前景廣闊 23上游核心芯片是光通信短期突破方向 23硅光集成是光通信中期發(fā)展趨勢 24光電子技術應用場景不斷擴大成為長期發(fā)展目標 26業(yè)務建議及風險 28圖目錄圖 1：全球年度數

2、據規(guī)模（ZB） 1圖 2：互聯網接入速率（BPS） 1圖 3：光纖具備更多性能成本優(yōu)勢 2圖 4：光芯片數據容量增長趨勢 3圖 5：以太網聯盟技術發(fā)展路線圖 3圖 6：光通信變革從網絡延伸到芯片 3圖 7：運營商網絡的光通信變革 4圖 8：數據中心網絡的光通信變革 4圖 9：網絡設備向全光交換方向發(fā)展 5圖 10：設備內部架構的光互連變革 5圖 11：光通信市場需求分層 6圖 12：中國運營商 5G 宏基站部署預測 7圖 13：全球 IDC 行業(yè)市場規(guī)模預測（億） 7圖 14：光通信產業(yè)鏈細分市場結構 7圖 15：光通信產業(yè)產品結構 8圖 16：光纖結構及光信號傳輸原理 8圖 17：全球光纖市

3、場規(guī)模（百萬芯公里） 9圖 18：2018 年全球光纖市場區(qū)域分布 9圖 19：2013-2018 年全球光纜復合增長率 10圖 20：全球光纖光纜企業(yè)市場份額 10圖 21：有源光纜全球市場規(guī)模（百萬美元） 11圖 22：有源光纜產品路線圖 11圖 23：全球光器件市場規(guī)模（十億美元） 12圖 24：全球光器件企業(yè)市場份額 12圖 25：不同類型光電芯片 13圖 26：砷化鎵 GaAs 市場規(guī)模及主要企業(yè) 14圖 27：磷化銦 InP 市場規(guī)模（百萬美元） 14圖 28：半導體激光器類型 15圖 29：VCSEL 市場規(guī)模預測 15圖 30：APD 探測器市場分布 16圖 31：電芯片銷售量

4、快速增長趨勢 16圖 32：光模塊技術升級路線圖 17圖 33：光模塊產品類別 18圖 34：光電模塊市場結構 18圖 35：全球光模塊市場預測（百萬美元） 18圖 36：全球光模塊市場細分結構預測 18圖 37：電信網絡高速光模塊市場（百萬美元） 19圖 38：數據中心高速光模塊市場（百萬美元） 19 HYPERLINK l _TOC_250004 圖 39：主要的光通信設備類型 20圖 40：全球光傳輸設備市場預測（十億美元） 21圖 41：全球光傳輸設備市場份額 21圖 42：全球路由器設備市場規(guī)模 21圖 43：全球路由器設備市場份額 21圖 44：全球交換機設備市場規(guī)模 22圖 45

5、：全球交換機設備市場份額 22 HYPERLINK l _TOC_250003 圖 46：硅光模塊集成度越來越高 24 HYPERLINK l _TOC_250002 圖 47：硅光設備帶寬容量不斷提升 25圖 48：全球硅光市場規(guī)模預測（百萬美元） 25圖 49：硅光集成發(fā)展趨勢 25圖 50：高性能計算應用-歐盟 PhoxTroT 26圖 51：消費電子應用-英特爾 Thunderbolt 26圖 52：汽車電子應用-LiDAR 27圖 53：工業(yè)制造應用-光纖激光器 27 HYPERLINK l _TOC_250001 圖 54：光電子技術新應用不斷涌現 28 HYPERLINK l _

6、TOC_250000 圖 55：光通信產業(yè)投資曲線 29表目錄表 1：光元器件產品分類 11表 2：電芯片主要類別 16表 3：光通信行業(yè)市場格局分析 23自二十世紀七十年代光纖誕生以來，光通信技術引領信息技術變革，光通信以光波作為信息傳輸的載體，以光纖作為信息傳輸媒介，具有高速率、大容量、長距離等技術優(yōu)勢，在移動通信、光纖寬帶、數據中心、消費電子、汽車電子和工業(yè)制造等領域廣泛應用。5G 建設承載先行，光通信技術是網絡連接的核心，5G 將催生光通信新一輪發(fā)展機遇。 本篇報告從光通信技術驅動的應用變革入手，圍繞光通信行業(yè)的光線纜、光器件、光設備三方面來分析光通信細分領域的市場格局和投資機遇，最后

7、對光電子行業(yè)的發(fā)展趨勢進行展望。 光通信技術推動網絡變革以滿足數據增長需求數據流量爆發(fā)式增長，光通信技術成為終極方案移動互聯網、云計算、5G 推動了全球數據量指數級增長，數據量的爆增對網絡提了挑戰(zhàn)。由于云計算、視頻、社交、電商、搜索、支付業(yè)務的快速發(fā) 展，全球應用數據量和對通信容量的需求急劇增長。IDC 預測，到 2025 年全球數據總量將從 2018 年的 33 ZB 增長到 175 ZB，復合年增長率為 27。隨著全球 5G 網絡的部署，從云端數據中心到邊緣網絡，再到用戶側的 PC、智能手機和物聯網終端，需求爆發(fā)推動數據流量的持續(xù)增長。在物聯網和實時數據增長的推動下，邊緣計算的數據量將快速

8、增長，預計 2025 年平均每人每天進行5000 次數據交互，是目前的 7 倍。數據流量和數據交互量的高速增長對網絡基礎設施提出了挑戰(zhàn)。 圖 1：全球年度數據規(guī)模（ZB）圖 2：互聯網接入速率（BPS）資料來源：IDC、招商銀行研究院資料來源：Nielsen、招商銀行研究院互聯網接入帶寬速率與全球數據量保持同步增長，網絡面臨增長的壓力。尼爾森互聯網帶寬定律指出，互聯網接入帶寬速率年均增長 50。尼爾森定律類似于摩爾定律（每 18 個月容量翻一倍，相當于年均增長 60%），在過去 36 年時間里一直適用，從 1984 年的 IDSN 線路接入速率 300 bps，到 2003 年的 T1 線路

9、1.5Mbps，2010 年升級到 31Mbps，2019 年升級到 325Mbps。根據尼爾森互聯網帶寬定律看，未來帶寬速率的增長將對網絡基礎設施的升級提出了不小的挑戰(zhàn)。 光進銅退已成為全球信息技術產業(yè)的發(fā)展趨勢。銅線的傳輸性能無法滿足數據流量日益增長的需求，光纖通信逐步替代銅線電路。銅線使用電子進行數據傳輸，而光纖使用光子。光比電速度快，光纖可以提供更高的帶寬，光通信在傳輸速度、衰減、抗干擾、抗腐蝕、重量體積等性能指標更佳。光纖電纜傳輸數據的速度遠遠高于銅線，與銅線的 40Gbps 帶寬相比，光纖帶寬已超過 60Tbps，相差千倍以上。在數據信號衰減方面，光纖可提供更好的信號耐久 性，在超

10、過 100 米的距離，光纖信號損失僅 3，而銅線信號損失高達 94。由于光纖由玻璃制成，因此光纖受腐蝕性化學物質的影響很小，也不受電磁干擾和功率波動的影響。光纖具有抗干擾、溫度波動和防潮的特性，可提供更加可靠的數據傳輸。 圖 3：光纖具備更多性能成本優(yōu)勢資料來源：公開資料、招商銀行研究院光通信芯片數據容量的增速可滿足數據指數級增長需求。在過去的幾十年中，光通信網絡傳輸容量的增長需求導致光電子出現突破性的發(fā)展，光芯片不斷增加功能和密度，其經濟性、功耗、可靠性帶來顯著優(yōu)勢。伴隨著 DML、 EML、Tunable EML 芯片技術到 QPSK、16-QAM 調制技術等一系列技術升級，光通信的數據處

11、理能力呈指數級增長，平均每 2.2 年翻一番，每十年提高一個數量級。光通信技術的發(fā)展已完全滿足數據指數級增長的需求，并在未來一段時期仍然保持目前的增長速度。 光通信技術推動以太網不斷變革以滿足數據量增長需求。在以太網誕生以來，網絡速率保持了每十年增長十倍的發(fā)展趨勢。隨著 5G 的到來，從移動互聯網向車聯網、工業(yè)互聯網、電力互聯網等垂直應用發(fā)展，用戶體驗需求的不斷提高，對以太網的發(fā)展也提出了更高的訴求，大帶寬、大連接、低成本、安全可靠的物聯網互聯互通是業(yè)界對于以太網技術的期待。目前，多行業(yè)應用驅動以太網光通信的演進與革新，通信運營商需求推動了 100G、400G 的發(fā)展，數據中心需求推動了 25

12、G、40G、100G、400G 的發(fā)展。根據以太網聯盟 2020 年技術發(fā)展路線圖顯示，單通道 100G 的光收發(fā)器件將成為以太網發(fā)展趨勢，到2025 年可達到 1T 帶寬的數據處理速率。 圖 4：光芯片數據容量增長趨勢圖 5：以太網聯盟技術發(fā)展路線圖資料來源：IEEE JSTQE、招商銀行研究院資料來源：Ethernetalliance、招商銀行研究院從網絡到信息系統(tǒng)，光通信市場逐步成熟壯大自 1980 年代光纖誕生以來，光通信技術引領了信息技術革命性變革，光通信以光波作為信息傳輸的載體，以光纖作為信息傳輸媒介，具有高速率、大容量、長距離、低損耗、體積小、重量輕、抗干擾能力強等優(yōu)勢，在無線通

13、信、光纖寬帶、數據中心和消費電子等領域廣泛應用。 光通信變革從網絡逐步延伸到系統(tǒng)芯片，從廣域網、城域網到局域網，從系統(tǒng)、設備到芯片，正在逐步取代電信號的信息傳輸。1980 年代，運營商大帶寬長距離通信需求持續(xù)增長，光通信首先在廣域網應用，隨著成本的逐步降低，在運營商城域網又廣泛使用。1990 年代，數據流量快速增長，光通信進入園區(qū)、企業(yè)層面的中短距離應用領域。進入 2000 年，超級計算和大型數據處理需求增長，光通信在數據中心的系統(tǒng)機架間廣泛使用，大幅提升了系統(tǒng)級數據處理速度。隨著全球數據流量的持續(xù)增長，光通信未來將逐步實現板卡 級、模塊級、芯片級的高速傳輸，市場規(guī)模有望達到數百億美元。 圖

14、6：光通信變革從網絡延伸到芯片資料來源：IBM、招商銀行研究院運營商光通信變革從骨干網延伸到城域網、接入網、基站，未來向全光網演進。隨著數量流量的增長，電子器件存在的帶寬限制、容量不足、高功耗等缺點凸顯，在通信網中出現了“電子瓶頸”的現象。為了解決這一瓶頸，運營商骨干網線路最先采用光通信，并逐步延伸到城域網、接入網和基站。在線路完成光纖化之后，進一步提出了全光網概念，數據只是在進出網絡時才進行電光和光電轉換，而在網絡中所有傳輸和交換的過程始終以光的形式存在，網絡中的設備由電路交換升級到高可靠、大容量和高靈活度的光交叉連接數據交 換。在全光網中，由于沒有光電轉換環(huán)節(jié)，支持各種不同協議和編碼形式，

15、信息傳輸具有透明性，數據傳輸效率進一步提升。目前，全球運營商骨干網和城域網已實現光纖化，部分地區(qū)接入網光纖化已完成，向全光網的演進已經開 始。 應對數據量指數級增長，光通信成為數據中心解決方案。隨著移動互聯網和云計算的發(fā)展，全球互聯網業(yè)務和應用數據處理都在數據中心進行，數據中心的計算能力和數據交換能力也呈指數級的增長。和傳統(tǒng)電信網絡不同，數據中心網絡主要是機器和機器之間的東西向流量。隨著網絡速率的不斷提高，光通信技術在數據中心得到大量的使用，光通信的應用主體從電信運營商網絡轉向了數據中心，數據中心成為光通信的最大市場?，F代數據中心為了應對數據流量的快速增長，普遍采用 Spine-Leaf 網絡

16、架構，數據中心內部數據交換和處理能力更強，網絡結構也更加扁平化和密集。 圖 7：運營商網絡的光通信變革圖 8：數據中心網絡的光通信變革資料來源：招商銀行研究院資料來源：招商銀行研究院隨著光器件的成熟，網絡設備內部引入光交換，實現全光網絡傳輸。網絡線路實現光纖化僅是全光網絡的第一步，隨著光交換、光存儲、光多路復用器件的成熟，網絡設備節(jié)點由光電轉換、電交換技術向光交換方向發(fā)展，將會引領走向一個全動態(tài)的數字光網絡。5G 對光網絡的容量、時延、光纖密度要求很高，需要強大的傳輸承載架構，全光網是 5G 最理想的承載技術，具有巨大的可用頻譜、超大容量、超高速率等優(yōu)勢。數據中心對交換性能、功耗、集成度、成本

17、等關鍵指標要求較高，引入全光交換技術，可進一步節(jié)能增效，滿足數據中心內部海量連接需求。 圖 9：網絡設備向全光交換方向發(fā)展資料來源：公開資料、招商銀行研究院光互連演進到計算機系統(tǒng)內部，從機架級、設備級、板卡級到芯片級，推動著計算機體系架構對速度的不斷突破。摩爾定律依然在發(fā)揮效力，推動處理器性能不斷進步，計算機系統(tǒng)內外部 I/O 互連性能遠低于處理器性能，成為計算機系統(tǒng)的瓶頸。基于銅線互連的鏈路在 10Gbps 以上速率出現明顯的瓶頸，在設備機架之間互連、設備板卡之間互連、板卡模塊之間互連和芯片之間互 連，無法滿足計算和數據快速增長的需求。光互連具有高速率、低功耗、小尺寸的性能優(yōu)勢，在銅互連成為

18、計算機系統(tǒng)架構瓶頸時，有望成為最佳解決方 案。計算機系統(tǒng)內外部的互連線纜已實現從無源銅纜、有源銅纜到有源光纜的逐步升級，在數據中心已廣泛使用。計算機系統(tǒng)內部 PCB 電路板升級到 OPCB光路板，芯片銅線互連升級到芯片光互連，可滿足未來更高速率的數據計算處理需求，可大幅提升計算機系統(tǒng)的數據處理能力，具備較大的市場空間。 圖 10：設備內部架構的光互連變革資料來源：公開資料、招商銀行研究院5G 帶給光通信行業(yè)新一輪快速發(fā)展機遇電信市場和數據中心市場是光通信主要需求市場。從應用市場來看，光通信目前主要市場為電信市場、數據中心市場、消費電子等新興市場。電信市場是光通信最開始發(fā)力的市場，市場規(guī)模大、收

19、入占比高，主要應用于接入網、匯聚網、城域網、骨干網。數據中心市場是光通信增速最高的市場，未來有望超過電信市場規(guī)模，主要應用于數據中心內部（Spine/Fabric/ToR）和數據中心間 DCI 網絡。消費電子等新興市場是未來規(guī)模潛力最大的市場，手機、汽車普及 3D 感應的市場空間較大，目前還處于早期狀態(tài)，未來具有爆發(fā)式增長機會。采用金字塔需求分層模型，可以看出數據中心各層次的帶寬需求高于電信網絡各層次帶寬需求，決定了未來數據中心市場規(guī)模在光通信市場的主導地 位。 圖 11：光通信市場需求分層資料來源：招商銀行研究院5G 帶動電信市場光通信需求向上。光通信在電信市場主要應用于傳輸承載網、固網接入

20、網、無線接入網。2020 年是中國 5G 網絡規(guī)模建設元年，預計 2019-2023 年我國三大運營商 5G 宏基站建設規(guī)模 400 萬站，5G 傳輸網投資達2600 億元。5G 帶動傳輸承載網絡設備、光纖光纜的需求增長，5G 基站接入在前傳、中傳、回傳光模塊需求增長顯著，中國移動研究院以建設 200 萬基站為例推算，預計將帶來 4800 萬支光模塊需求。預計 5G 光模塊需求是 4G 光模塊需求的 2 倍以上，25G/50G/100G 光模塊將逐步在前傳、中傳和回傳引入， 100G/200G/400G 高速光模塊將在傳輸匯聚和核心層引入。 5G 推動全球數據中心光通信需求增長。根據韓國科學信

21、息部的統(tǒng)計，韓國5G 用戶流量是 4G 的 3 倍。根據中國移動的預測，5G 用戶流量年均復合增速達25%。隨著全球加快 5G 建設速度，推進 5G 垂直行業(yè)應用落地，構建高速、智能、泛在的 5G 應用生態(tài)圈，5G 在傳統(tǒng)行業(yè)的推廣將持續(xù)推動全球數據中心高速增長。根據思科全球云指數 CGCI 的報告，2016-2021 年全球超大規(guī)模數據中心將從 338 個增長到 628 個。到 2021 年，亞太地區(qū)將超越北美地區(qū)的超大數據中心領先地位，亞太地區(qū)超大數據中心占比將達到 39%，北美地區(qū)占比達到 35%。盡管面臨疫情和經濟挑戰(zhàn)，全球云數據中心的資本支出在 2020 年仍然將實現更高的增長。全球

22、主要的云計算廠商亞馬遜、微軟、谷歌等也均表示 2020 年持續(xù)加大數據中心的資本支出。隨著數據中心市場規(guī)模的持續(xù)提升，有望成為驅動光通信行業(yè)最大的細分市場。 圖 12：中國運營商 5G 宏基站部署預測圖 13：全球 IDC 行業(yè)市場規(guī)模預測（億）資料來源：工信部、招商銀行研究院資料來源：中國 IDC 圈、招商銀行研究院受益于 5G 網絡和數據中心需求，光通信行業(yè)發(fā)展空間廣闊。光通信產業(yè)鏈包括光器件、光線纜和光設備等細分領域。光器件位于光通信產業(yè)鏈上游，市場規(guī)模較小、毛利率較高，由日美企業(yè)主導行業(yè)技術和發(fā)展方向。光線纜和光設備位于光通信產業(yè)鏈中下游，市場規(guī)模較大、毛利率較低，由中美企業(yè)占據全球主

23、要市場份額。受益于 5G 網絡和數據中心建設需求，下游光線纜和光設備需求激增，帶動上游光器件，光通信行業(yè)具備長期增長潛力。 圖 14：光通信產業(yè)鏈細分市場結構資料來源：招商銀行研究院光通信處于產能驅動快速成長期光通信產業(yè)鏈主要包括光線纜、光器件和光設備。光線纜包括光纖光纜和有源線纜，光器件包括光芯片、有源器件、無源器件和光模塊，光設備包括傳輸設備和數通設備。 圖 15：光通信產業(yè)產品結構資料來源：招商銀行研究院光纖處于產能消化期，有源線纜市場快速增長從上世紀八十年代開始，光纖傳輸陸續(xù)替代了電纜傳輸，從光纖發(fā)明至今經過半個世紀，光纖網絡已成為全球信息網的主干。光纖的應用領域也從最早的通信和數據傳

24、輸，發(fā)展到互連光纖網、基站光纖網、存儲光纖網、物聯光纖網和傳感光纖網等。云計算、視頻、5G、物聯網需求的快速商業(yè)化，大連接、大容量、大能力成為未來光纖網絡的核心。 光纖的主要成分是高純度二氧化硅，經過千度高溫制成光纖預制棒，光纖預制棒經過拉絲退火工藝制成光纖。光纜是由一定數量的光纖組成纜芯，外面包裹有護套和保護層。光纖是信息傳遞的載體，光信號在光纖內經過多次折射傳輸到終點的，光信號在折射后會分散或者衰減，需要把光信號每隔一定距離進行信號放大。 圖 16：光纖結構及光信號傳輸原理資料來源：招商銀行研究院光纖光纜行業(yè)中期產能過剩，長期保持高景氣光進銅退持續(xù)推進，光纖光纜長期保持高景氣。隨著全球信息

25、產業(yè)的高速發(fā)展，通信、互聯網等信息技術產業(yè)的快速發(fā)展帶動了全球光纖光纜行業(yè)的穩(wěn)步增長。根據 Communications Today 的報告顯示，2018 年全球光纖光纜市場需求達 5.1 億芯公里，市場規(guī)模達 76 億美元。2005-2018 年，全球光纖市場復合年增長率達到 16%。中國市場成為推動全球光纖光纜行業(yè)的重要市場，其市場份額從 2005 年的 30%提升到 2018 年的 54%。 圖 17：全球光纖市場規(guī)模（百萬芯公里）圖 18：2018 年全球光纖市場區(qū)域分布資料來源：Communicationstoday、招商銀行研究院資料來源：Communicationstoday、招

26、商銀行研究院三年高增長后產能過剩，光纖光纜進入產能消化期。伴隨著 2014-2018 年全球 4G 建設和中國光纖寬帶的高速發(fā)展，光纖光纜行業(yè)迎來一輪產能擴張。根據 CRU 統(tǒng)計，2013-2018 年，全球光纜產量復合增長率排名，中國高達 18%，超過全球平均水平。隨著中國光纖寬帶家庭覆蓋率超過 90%，2018 年底以來，需求側主要的中國光纖寬帶市場回落，供給側光棒、光纖、光纜產能規(guī)模不斷擴大，光纖市場出貨量和價格同步下降，結束了 2016-2018 年的光纖需求緊張的局面，光纖光纜行業(yè)進入產能消化期。中國企業(yè)占據全球光纖光纜市場的半壁江山。網絡電信 2019 年光通信行業(yè)競爭力數據顯示，

27、中國企業(yè)光纖光纜市場占有率為 46%，美國企業(yè)市場占有率為 15%，日本企業(yè)市場占有率為 19%。光纖光纜主要供應商包括康寧、長 飛、亨通光電、古河、富通、中天科技、烽火通信、普睿司曼、住友電工、藤倉。 圖 19：2013-2018 年全球光纜復合增長率圖 20：全球光纖光纜企業(yè)市場份額資料來源：CRU、招商銀行研究院資料來源：網絡電信、招商銀行研究院進軍新市場成為光纖光纜企業(yè)發(fā)展的方向。我國主要的光纖生產企業(yè)均選擇進軍新市場，來消化過剩產能，擴大全球市場占有率。從產品擴張來看，海底光纜和數據中心光纖成為主要方向，多個中國企業(yè)進入海底光纜市場，包括亨通、中天、烽火、富通和長飛等。從地域擴張來看

28、，歐洲成為主要目標市場區(qū)域，海外建立合資公司成為市場突破的發(fā)展方向。性能優(yōu)勢顯著，有源光纜市場快速增長有源光纜成為主流數據傳輸線纜。有源光纜（AOC）由兩端的光收發(fā)器和中間一根光纜跳線組成，有源光纜的主要優(yōu)勢帶寬大、重量輕、功耗低、易使用。有源光纜的主要市場包括數據中心和消費電子市場，基于云的應用、音頻視頻終端、在線游戲和有線電視需要高速率大帶寬數據服務，推動有源光纜在云端數據中心和終端消費電子廣泛使用。根據 CIR 的預計，2020 年-2024 年有源光纜市場將從 9.5 億美元增長到 19 億美元。隨著中國數據中心加速建設，預計 2024 年中國市場有源光纜收入將達到 3.8 億美元。從

29、產品結構看，隨著交換機到路由器互聯鏈路向 100G-400G 鏈路升級，100G 以上鏈路產品收入占比較高，200G 以上鏈路線纜銷售將快速增長，2020 年成為 400G 鏈路銷售放量的元年。有源光纜最大的細分市場將是 200G 及以上市場，預計到 2024 年市場銷售規(guī)模將達到 9.7 億美元。 中國廠商市場份額逐步擴大。全球有源光纜市場較為分散，市場參與者超過 200 家企業(yè)，隨著競爭的加劇，市場集中度越來越高，主要供應商包括 10Gtek、海信、旭創(chuàng)、Mellanox、Cisco、Intel、II-VI（Finisar）、 Amphenol、Fujitsu、Broadcom 等。隨著中

30、國有源光纜公司逐步占領市場，有源光纜價格也承受了巨大壓力，市場競爭日益激烈。由于貿易摩擦的影響，有源光纜行業(yè)相關公司預計在 2021 年開始調整產能布局，將制造轉移到勞動力成本較低的東南亞國家，供應鏈面臨重新洗牌。 圖 21：有源光纜全球市場規(guī)模（百萬美元）圖 22：有源光纜產品路線圖資料來源：CIR、招商銀行研究院資料來源：10Gtek、招商銀行研究院光器件漸入成熟期，未來市場潛力巨大光器件依然處于行業(yè)早期。光器件位于光通信行業(yè)的上游，通過核心光電元件實現光信號的發(fā)射、接收、信號處理等功能，是光通信系統(tǒng)的核心。從產業(yè)發(fā)展周期看，光器件依然處于行業(yè)早期，并購整合成為該階段市場的主旋 律。隨著行

31、業(yè)頭部企業(yè)規(guī)模增大，全球光器件行業(yè)將逐步進入成熟期。 光器件種類繁多、百花齊放。按光通信上下游劃分，光器件可分為光電芯片、光器件和光模塊。光電芯片是光器件的核心元件，根據材料不同可分為 InP、GaAs、Si/SiO2、SiP、LiNbO3、MEMS 等芯片，根據功能不同可分為激光器芯片、探測器芯片、調制器芯片。光器件根據是否需要電源劃分為有源器件和無源器件。有源器件主要用于光電信號轉換，包括激光器、調制器、探測器和集成器件等。無源器件用于滿足光傳輸環(huán)節(jié)的其他功能，包括光連接器、光隔離器、光分路器、光濾波器、光開關等。光模塊是多種光器件封裝組合的一體化模塊，包括光收發(fā)模塊、光放大器模塊、動態(tài)可

32、調模塊、性能監(jiān)控模塊 等。光器件性能向著速率高、頻譜寬、損耗小、功耗低、靈敏度高、時延短、非線性弱、集成度高、尺寸小、價格便宜的方向不斷發(fā)展。表 1：光元器件產品分類產品類別主要代表產品InP 芯片（10G/25G DFB、EML 芯片、PD 芯片，SOA 芯片）；GaAs 芯片（10G/25G VCSEL 芯片、PD 芯片）；Si/SiO2 芯片芯片（PLC 光分路器芯片、AWG 芯片）；SiP 芯片（相干光收發(fā)芯片、調制器芯片、光開關芯片）；LiNbO3 芯片（調制器芯片）；MEMS 芯片（VOA 芯片，可調濾波器芯片，光開關芯片）光有源器件 激光器（VCSEL、DFB、DML、EML、可

33、調激光器、外調激光器）；光探測器（PD、APD）；光調制器（強度調制器、相位調制器、偏振調制器）；集成器件(相干光收發(fā)器件、陣列調制器)光收發(fā)模塊（10G/25G/100G/400G）；光放大器模塊（EDFA、 Raman）；動態(tài)可調模塊（ROADM、MCS、OXC）；性能監(jiān)控模塊（OPM、OTDR）；光纖傳感子系統(tǒng)光模塊與子系統(tǒng)光無源器件光分路器、光波分復用/解復用器、光耦合器、光隔離器、光濾波器、光開關（OS、WSS）、光連接器（單芯和多芯、 MTO/MPO）、光背板資料來源：中國電子元件行業(yè)協會、招商銀行研究院光器件市場保持快速增長。根據 LightCounting 的預測，2019-2

34、023 年全球光器件市場規(guī)模從 70 億美元增長到 120 億美元。5G 將帶來光模塊市場強勁增長，中國移動研究院以建設 200 萬基站為例推算，預計將帶來 4800 萬支光模塊需求。25G/50G/100G 高速光模塊將逐步在前傳、中傳和回傳引入，100G/ 200G/400G 高速光模塊將在傳輸匯聚和核心層引入。預計 5G 光模塊需求是 4G光模塊需求的 2 倍以上，我國 5G 光模塊市場規(guī)模將達到 200 億元。 我國企業(yè)在光器件市場份額進一步擴大。根據網絡電信的研究，美國日本企業(yè)依然占據全球光器件市場領先地位，掌握核心光芯片、電芯片、光器件的全球主要份額，美國企業(yè)市占率約 26%，中國

35、企業(yè)市占率約 17%，日本企業(yè)市占率約 12%。我國企業(yè)進步明顯，依靠光模塊市場份額的提升，和行業(yè)頭部企業(yè)的差距逐步縮小。全球光器件市場領導者主要包括 II-VI、Broadcom、 Lumentum、蘇州旭創(chuàng)、光迅科技、住友電工等。國內光模塊市場的主要供應商包括蘇州旭創(chuàng)、光迅科技、海信寬帶、昂納科技、華工科技、新易盛等。 圖 23：全球光器件市場規(guī)模（十億美元）圖 24：全球光器件企業(yè)市場份額資料來源：LightCounting、招商銀行研究院資料來源：網絡電信、招商銀行研究院光電芯片是光器件的核心部件，主要包括光芯片（化合物半導體激光器芯片、光電探測器芯片）和電芯片。在高端模塊中，光芯片成

36、本占比通常在 40% -60%，電芯片成本占比通常在 10%-30%，兩者合計占高端光模塊成本的 80%。 圖 25：不同類型光電芯片資料來源：IIVI、Lumentum、招商銀行研究院光芯片材料以 III-V 族化合物為主光芯片材料主要有以砷化鎵 GaAs 和磷化銦 InP 為代表的 III-V 族化合物半導體材料為主。III-V 族化合物材料擁有最佳的能量轉化效率，適用于高 速、高頻、大功率光電子芯片場景，廣泛應用于光通信、衛(wèi)星通訊、移動通訊和 GPS 等領域。而不同芯片材料的基態(tài)能級差不同，具有不同的發(fā)光工作波 長，結合光纖傳輸損耗窗口，常用的發(fā)光波長為 850nm/1310nm/155

37、0nm。 數據中心和消費電子需求驅動砷化鎵市場增長。砷化鎵在光通信領域主要應用于 VCSEL 激光器，產品分布在數據中心和手機 3D 感應市場。根據 Yole 的預測，2019-2025 年砷化鎵光通信市場規(guī)模從 2400 萬美元增長的 6100 萬美 元，復合年增長率 17%。砷化鎵襯底主要供應商包括 Freiberger、住友電工、 AXT 和 Vital Materials，主流尺寸為 3 英寸和 4 英寸。砷化鎵外延材料主要供應商包括 IQE、全新光電、住友化學、英特磊、II-V。 5G 和數據中心需求驅動磷化銦市場增長。磷化銦主要應用在光通信波長為1000nm 以上的激光器，主要包括

38、分布式反饋激光器（DFB）、電吸收調制激光器（EML）。DFB 適用于速率在 25G 及以下、傳輸距離在 10 千米以內的基站和數據中心場景，EML 適用于速率在 50G 及以下，傳輸距離在 80 千米以內的骨干網、城域網和 DCI 互聯場景。隨著 5G 基站和數據中心高速光模塊需求的增長，對于磷化銦的需求有望快速增長。根據 Yole 的預測，2018-2024 年磷化銦光通信市場規(guī)模從 5700 萬美元增長到 1.49 億美元，復合年增長率為 14%。磷化銦襯底的主要供應商包括住友電工、AXT、JX Nippon Group，主流尺寸為 2 英寸和 3 英寸。磷化銦外延材料主要供應商包括聯亞

39、光電、IQE。 圖 26：砷化鎵 GaAs 市場規(guī)模及主要企業(yè)圖 27：磷化銦 InP 市場規(guī)模（百萬美元）資料來源：Yole、招商銀行研究院資料來源：Yole、招商銀行研究院SOI 是未來硅光集成領域的應用材料。根據 Markets and Markets 的預測，2019-2024 年 SOI 硅片市場規(guī)模將從 9 億美元增長至 22 億美元，年復合增速超 29%。目前，SOI 晶圓供應商包括 Soitec、信越、SUMCO、環(huán)球、上海新傲、TowerJazz、Sony、WaferPro 等?；衔锇雽w激光器是市場主流激光器是光模塊的核心器件，激光器將電流注入化合物半導體材料中，通過光子

40、震蕩和增益產生光信號?；衔锇雽w激光器是最主要的光通信激光器，主要包括 VCSEL（垂直腔面發(fā)射激光器）、FP（法布里-珀羅激光器）、 DFB（分布式反饋激光器），適用于不同傳輸距離和速度。激光器調制方式分為直接調制和外調試，DFB 激光器基于不同調制方式分為 DML 直接調制激光器和 EML 電吸收調制激光器。 VCSEL 在消費電子市場具有廣闊空間。VCSEL 在通信領域主要應用于 850nm波段數據傳輸，廣泛應用于數據中心和接入網。根據 Yole 的預測，2018-2024年 VCSEL 市場規(guī)模從 7.38.億美元增長到 37.75 億美元，復合年增長率 31%。隨著 VCSEL 在

41、蘋果手機 3D 傳感的應用突破，未來 VCSEL 有望廣泛應用于消費電子、工業(yè)、汽車、醫(yī)療等新興領域。VCSEL 的主要供應商包括 Lumentum（Oclaro）、Broadcom、II-VI(Finisar)、光迅科技、華芯半導體等。 FP 激光器適用于短距離通信。FP 主要應用于 1310nm/1550nm 波段低速率短距離傳輸，速率一般在 1.25G 以內，主要應用于接入網 GPON/EPON 市場。由于存在損耗大、傳輸距離短的問題，逐步被 DFB 激光器取代。 DFB 激光器適用于中長距離通信。DFB 基于 FP 的基礎，目前是最常用的直接調制激光器，主要使用于 1310nm、155

42、0nm 波段數據通信，廣泛應用于數據中心、城域網及接入網。DFB 的主要供應商包括 II-VI(Finisar)、Lumentum（Oclaro）、Neophotonics、三菱、光迅科技、海信寬帶等。 EML 激光器成為高速遠距離主流光芯片。EML 是 DFB 與 EAM（電吸收調制 器）的集成激光器芯片，與直接調制的 DFB 激光器相比，EML 具有功率高、窄線寬、寬波長調諧范圍等傳輸優(yōu)勢，廣泛應用于數據中心、城域網和骨干網。 EML 的主要供應商包括 Lumentum（Oclaro）、Broadcom、II-VI(Finisar)、瑞薩、住友電工、Neophotonics、光迅科技等。

43、圖 28：半導體激光器類型圖 29：VCSEL 市場規(guī)模預測資料來源：招商銀行研究院資料來源：Yole、招商銀行研究院 光電探測器市場保持同步快速增長光電探測器能夠檢測光信號并完成光信號向電信號的轉換。主要的光電探測器包括 PIN（光電二極管探測器）和 APD（雪崩光電二極管探測器）。 PIN 探測器適用于中短距離的光通信場景。PIN 只能實現光電轉換功能，輸出光電流較弱，適用于中短距離、低靈敏度的場景。 主要的 PIN 供應商包括 Lumentum（Oclaro）、Broadcom、II-VI(Finisar)、瑞薩、住友電工、環(huán)宇通訊、光迅科技等。 APD 探測器是一種高靈敏度探測器。AP

44、D 除了可實現光電轉換功能，對光電流具有放大作用，具備更高的靈敏度、高響應和高可靠性的特性，廣泛應用到通信、工業(yè)、航空、醫(yī)療等各領域。預計 2019-2027 年全球 APD 市場規(guī)模從 re1.51 億美元增長到 2.03 億美元，復合年增長率為 3.5。APD 的主要參與者包括 Lumentum（Oclaro）、Broadcom、II-VI(Finisar)、瑞薩、 Excelitas、環(huán)宇通訊、光迅科技等。 圖 30：APD 探測器市場分布圖 31：電芯片銷售量快速增長趨勢資料來源：Inphi、招商銀行研究院資料來源：Inphi、招商銀行研究院伴隨網絡速率提升，電芯片需求日益增長電芯片主

45、要功能包括對光芯片的配套支撐、電信號功率調節(jié)和復雜的數字信號處理。在光模塊發(fā)射端，Driver 驅動芯片用于產生電信號，驅動激光器實現電信號到光信號的轉換。在光模塊接收端，TIA 跨阻放大器芯片在光探測器芯片接收光信號后，完成光信號到電信號的轉換，并進行信號放大。在光通信領 域，DSP 主要用于支持更高速率調制，以提高頻譜效率。逐步提升制造工藝成為控制功耗和成本的主要方式。隨著光器件集成度提升，對光模塊功耗的要求越來越高，電芯片降低功耗的方法比較有限，提升芯片工藝成為主要方式。電芯片制造工藝逐步從 28nm、16nm 到 7nm，從 16nm 升級到 7nm 工藝能夠降低功耗高達 65%。 從

46、應用市場來說，運營商市場主要是大于 40km 的相干芯片，數據中心市場主要是小于 40km 的 PAM 芯片。電芯片主要的供應商包括 Broadcom、Inphi、 ADI、瑞薩等。 表 2：電芯片主要類別類別主要功能TIA 跨阻放大器芯片用于接收端電流信號轉換成電壓信號，并進行信號放大Driver 驅動芯片用于發(fā)射端激光器前產生驅動電信號，完成電光轉換CDR 時鐘和數據恢復芯片用于從信號中提取恢復時鐘時序信號，主要影響光模塊的數據鎖定時間、抖動指標DSP 數字信號處理芯片用于調制或相干調制LA 限幅放大器用于信號放大、整形、過壓保護資料來源：中國電子元件行業(yè)協會、招商銀行研究院 5G 與ID

47、C 雙輪驅動，光模塊市場快速增長光模塊是光通信設備最重要的組成部分，是光世界與電世界的互連通道。光模塊也叫光纖收發(fā)器，主要用于信號的光電轉換，在發(fā)射端將設備的電信號轉換成光信號，在接收端將光信號還原成電信號。光模塊由發(fā)射端激光器、接收端探測器、數據編/解碼的電子器件組成。光模塊廣泛應用于服務器、存 儲、網絡等各有線網絡連接領域。 圖 32：光模塊技術升級路線圖資料來源：LightCounting、招商銀行研究院光模塊向大帶寬小型化硅光集成方向演進。隨著信息技術產業(yè)的快速發(fā) 展，數據流量的快速增長，對光模塊的性能指標要求越來越高，數據速率、傳輸距離、功耗、體積成為重要的考量指標。光模塊技術不斷演

48、進，不斷出現新的應用類型，在 400G 以上高速率光模塊的應用場景中，硅光集成的比例將越來越大，成為未來主流技術方向。 光模塊市場仍處于行業(yè)初期，不同類型產品可滿足多樣化需求。按光模塊封裝可分為 QSFP、QSFP28、CFP、CFP2、CFP4、CXP、SFP、CSFP、SFP+、GBIC、XFP、XENPAK、X2、SFF 等多個類型。SFP、QSFP 具有高性能低功耗優(yōu) 勢，成為目前大規(guī)模使用的產品，對 100G/400G 高數據速率光模塊的需求不斷增長，將帶動 QSFP、QSFP-DD、OSFP 光模塊市場的增長。按光模塊速率可分為 1Gbps、2.5Gbps、10Gbps、25Gbp

49、s、40Gbps、50Gbps、100Gbps、200Gbps、 400Gbps 等主流型號。按速率市場分層，低速率光模塊需求量最大，可用于寬帶用戶、服務器、企業(yè)網絡接入；越高速率光模塊需求量越小，主要用于運營商、數據中心的長距離通信。按光纖接入類型分為單模光模塊和多模光模塊。多模光模塊的傳輸距離較短，通常在 500 米至 2000 米，單模光模塊的傳輸距離較遠，通常在 10 千米至 160 千米。 圖 33：光模塊產品類別圖 34：光電模塊市場結構資料來源：Ethernetalliance、招商銀行研究院資料來源：招商銀行研究院全球光模塊市場保持快速增長。根據 LightCounting 的

50、預測，2020-2024年全球光模塊市場從 80 億美元增長到近 160 億美元，復合年增長率高達 18%。5G 網絡建設加速和傳統(tǒng)垂直行業(yè)數字化轉型推動了云計算需求不斷增長，運營商市場和數據中心市場成為未來五年光模塊市場增長的主要推動力。 高速率光模塊出貨量占比不斷上升。隨著數據流量需求的不斷增長，終端用戶、云端服務器、網絡互連帶寬同步增長，寬帶用戶接入從 1G 升級到 10G，基站接入從 1G 升級到 25G，服務器接入從 1G-10G 升級到 10G-100G，網絡從 10G-40G 升級到 100G-400G。2021 年，100G 光模塊將成為出貨量最大的類型，400G 光模塊規(guī)模量

51、產，25G 光模塊成為最普及的設備接入類型。 400G 成為電信網絡高速光模塊市場的主流類型。電信網絡市場對大帶寬需求爆發(fā)較早，2018 年開始 400G 應用已經進入電信骨干網，隨著 5G 建設，城域網將啟用 400G 光模塊傳輸。根據 OVUM 的預計，2018-2021 年電信網絡高速光模塊市場從 40 億美元增長到 55 億美元，到 2024 年 400G 光模塊市場規(guī)模占比將超過 50%。 圖 35：全球光模塊市場預測（百萬美元）圖 36：全球光模塊市場細分結構預測資料來源：LightCounting、招商銀行研究院資料來源：LightCounting、招商銀行研究院100G 和 4

52、00G 是數據中心高速光模塊市場的主流類型。光模塊在數據中心內部互連和數據中心間DCI 連接起著至關重要的作用，隨著 5G 和 AI 等出現，對更高帶寬的需求日益增長。根據 LightCounting 的預估，2019 年數據中心光模塊銷量超過 5000 萬個。根據 OVUM 的預計，2018-2024 年數據中心高速光模塊市場從 25 億美元增長到 60 億美元，復合年增長率 16%。40G 光模塊在 2020 年退出新增需求，100G 成為高速光模塊需求量最大的類型，400G 在 2020年開始批量部署并成為未來增速最快的類型。 圖 37：電信網絡高速光模塊市場（百萬美元）圖 38：數據中

53、心高速光模塊市場（百萬美元）資料來源：OVUM、招商銀行研究院資料來源：OVUM、招商銀行研究院我國企業(yè)逐步擴大光模塊市場份額。以亞馬遜、微軟、谷歌、臉書為代表的四大互聯網巨頭擁有全球最大規(guī)模的數據中心，四大巨頭對高速數據通信的需求推動全球光模塊市場不斷增長。光模塊市場核心供應商以美日企業(yè)為主，主要供應商包括 II-VI(Finisar)、Lumentum(Oclaro)、Broadcom（FIT）、住友電工、光迅科技、富士通、蘇州旭創(chuàng)、AOI、Cisco（Acacia）、Intel、 NeoPhotonics、Renesas 等。我國企業(yè)在光模塊市場份額不斷提升，但仍然以勞動密集型為主的中低

54、速率產品為主，國內光模塊市場的主要供應商包括蘇州旭創(chuàng)、光迅科技、海信寬帶、昂納科技、華工科技、新易盛、劍橋科技等。 光通信設備市場穩(wěn)步發(fā)展光通信設備是利用光波傳輸技術，提供大帶寬、高可靠、低時延的數據流量傳輸能力的通信設備。光通信設備從應用領域看，可分為傳輸設備和數通設備，傳輸設備主要分為傳送網設備和接入網設備，數通設備主要是路由器和交換機。 圖 39：主要的光通信設備類型資料來源：華為、招商銀行研究院5G 帶動光傳輸設備市場周期向上光進銅退持續(xù)推進，光傳輸設備市場空間廣闊。傳輸網是信息傳遞的基礎設施，在通信產業(yè)占據重要地位，面向運營商、數據中心提供高速可靠的傳輸解決方案。根據 DellOro

55、 的統(tǒng)計數據，2014-2019 年全球傳輸設備市場復合年增長率約 4%。預計 5G 網絡部署將帶動全球光傳輸設備市場規(guī)模將達 160 億美元。從產品結構看，DWDM 系統(tǒng)出貨量有望達到 18%的年復合增長率，WDM 系統(tǒng)市場保持高速增長，其市場份額有望超過 50%，城域部署需求成為主要推動因素。 中國企業(yè)已經成為全球傳輸設備產業(yè)引領者。網絡電信 2019 年光通信行業(yè)競爭力數據顯示，在全球光傳輸設備企業(yè)市場份額排名中，中國企業(yè)全球市場占有率為 41%，美國企業(yè)全球市場占有率為 17%，歐盟企業(yè)全球市場占有率為 16%，日本企業(yè)全球市場占有率為 12%。全球光傳輸設備市場領先企業(yè)包括華為、諾基

56、亞、烽火通信、訊遠通信、中興通訊。隨著全球運營商 5G 網絡建設的陸續(xù)開展，依靠 5G 技術領先優(yōu)勢，華為、中興通訊和烽火通信有望進一步擴大全球傳輸設備的市場份額。 圖 40：全球光傳輸設備市場預測（十億美元）圖 41：全球光傳輸設備市場份額資料來源：DellOro、招商銀行研究院資料來源：網絡電信、招商銀行研究院新興區(qū)域市場保證了路由器市場穩(wěn)定增長全球信息化程度提升，路由器市場增長緩慢。路由器是連接全球互聯網的核心設備，以實現全球不同區(qū)域之間和區(qū)域內部的互聯網數據流量轉發(fā)，主要運用于骨干網、城域網、移動承載和企業(yè)接入等領域。隨著全球經濟發(fā)展和信息技術成熟度提升，各地區(qū)網絡基礎設施市場增長放緩

57、，路由器市場的增長與運營商骨干網增長保持同步。根據 IDC 的統(tǒng)計數據，2014-2019 年全球路由器市場復合年增長率約 3%。2019 年，全球路由器市場規(guī)模達 155 億美元，同比增長 0.4。 圖 42：全球路由器設備市場規(guī)模圖 43：全球路由器設備市場份額資料來源：IDC、招商銀行研究院資料來源：IDC、招商銀行研究院新興市場增速較快，兩大巨頭齊頭并進。從市場地域位置看，亞太地區(qū)、北美、歐洲是路由器的主要市場，高端路由器集中在北美地區(qū)，最大的美國市場 2019 年收入下降 3.1%。中東和非洲新興市場保持積極增長，2019 年收入增速分別為 2.4%和 7.2%。全球路由器市場領先企

58、業(yè)包括思科、華為、Juniper、諾基亞。2019 年，從企業(yè)增速來看，思科收入下降 3.4%，Juniper 收入下降 11.7%，華為收入增長 4.1%。從市場占有率來看，思科市占率 37.2%，華為市占率 29.8%，Juniper 市占率 13.2%，依靠成本優(yōu)勢，華為對思科全球市場形成持續(xù)壓力。數據中心高速率需求推動交換機市場持續(xù)快速增長受益數據中心快速發(fā)展，交換機市場迎來增長機遇。交換機可提供穩(wěn)定可靠安全的數據交換服務，主要應用于云數據中心、運營商網絡邊緣匯聚接入、企業(yè)接入。云計算業(yè)務和云流量的快速增長，帶動數據中心進入快速發(fā)展通 道，交換機在數據中心市場迎來巨大發(fā)展空間，市場規(guī)模

59、遠大于路由器。根據 IDC 的統(tǒng)計數據，2014 -2019 年全球交換機市場復合年增長率約 4.5%。2019年，全球交換機市場規(guī)模 288 億美元，同比增長 2.3。 數據中心市場的高速率交換機成為競爭焦點。從市場地域位置看，最大的美國市場，中東和非洲市場增速最快，同比增長 9.8%。從產品結構看，高速率交換機增速最快，100G 端口交換機市場份額為 18.3，10G 端口交換機市場份額為 27.3%。全球交換機市場領先企業(yè)包括思科、華為、Arista、HPE、華三。2019 年，從企業(yè)增速來看，思科增長 0.1%，華為增長 7.8%，Arista 增長 9.8%，HPE 下降 9.1%。

60、在競爭激烈的 100G 細分市場中，思科仍然是市場領導者。Arista 專注于超大規(guī)模云計算廠商，在高端 100G 交換機市場保持優(yōu) 勢。 圖 44：全球交換機設備市場規(guī)模圖 45：全球交換機設備市場份額資料來源：IDC、招商銀行研究院資料來源：IDC、招商銀行研究院光通信行業(yè)市場格局分析光通信行業(yè)受益于 5G 網絡和數據中心建設需求，未來 2-3 年具有確定性行業(yè)發(fā)展機遇。光通信行業(yè)包括光纖光纜、有源線纜、光器件、光模塊、光設備等細分領域，各細分行業(yè)在技術難度、市場規(guī)模、市場增長率和市場競爭格局又有所差異。各行業(yè)市場格局對比分析如下表所述，行業(yè)機會從大到小依次是光模塊、光設備、光器件、光線纜