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5G系列之光模块高增长点

2020-06-03 08:22:20 来源:每日财报 作者:刘雨辰 6个月大赚574%!

  相比于4G时代,5G无线光模块将在整个光模块市场中占据更重要的地位,上升周期已经开始

  科技兴国已经成为国家战略,未来中国经济的引擎必然是科学技术的进步,之前我们用系列文章的形式剖析了半导体产业链。随后的一段时间《每日财报》也会用系列文章的形式解析5G产业链,如果说半导体追求国产替代,那么5G要力争引领世界。

  知名光通信市场调研机构Dell'Oro Group近期的报告指出,中国的光模块供应商市场在全球的市场占比将超过50%,有望主导2020年全球市场。同时,2020年将首次出现5家中国厂商同时进入全球前十,分别是中际旭创(行情300308,诊股)、海信宽带、光迅科技(行情002281,诊股)、华工正源和新易盛(行情300502,诊股)。随着5G基础设施与数据中心的加快建设对光模块产业的需求增长,国内光模块产业将完成从低速向高速产业升级的过程。

  01

  光模块的组成和发展

  光模块是光通信的核心器件,在光纤通信中,光模块主要完成光电转换和电光转换,通俗的来说,就是把发送过来的电信号转换成光信号,再通过光纤再把光信号转换成电信号进行传输。

  光模块可以分为接收端和发射端,其中发射端把电信号转换为光信号,由TOSA(光发射次模块)和对应的驱动电路构成,核心为激光器;接收端把光信号转换为电信号,由ROSA(光接收次模块)和放大电路构成,核心为光电探测器。光模块产业链主要为光芯片-光器件-光模块-光设备,其中光模块环节位于产业链偏后端,主要起到设计、集成、封装、测试的作用。

  光模块的上游是光芯片与光器件,下游是通信设备商,最终产品应用到数据中心与电信市场。据《每日财报》了解,国内企业中以华为、中兴通讯(行情000063,诊股)和烽火通信(行情600498,诊股)为代表的光网络设备商的份额占据全球市场的半壁江山,其中华为是当之无愧的龙头。通过对光模块的成本进行拆解,光器件共占成本的近80%,而在光器件中,TOSA和 ROSA 共占63%,即占总成本的50%。

  从全球范围内来看,国内企业主要在无源器件、低速光芯片等中低端细分市场有竞争优势,但高端光芯片仍主要掌握在美、日厂商中,其中主要包括美国的Finisar、Lumentum、Neophotonics 和日本的Sumitomo、Fujitsu。从发展趋势来看,全球光模块厂商集中度进一步提升,国内厂商的光模块份额逐步加大,中低端产品基本全部完成国产替代,高端产品正在加快建设。

  从现实情况出发,10G以下速率的光模块,国内厂家已经完成了从芯片到模块的全产业链国产替代;10G/25G/40G/100G光模块方面,光迅科技、中际旭创、海信宽带、华工正源等国内厂家已经实现全系列产品的覆盖,模块设计能力和封装工艺成熟。

  400G光模块方面,中际旭创率先完成量产,领先世界,打开北美市场,最新的消息显示,新易盛的400G产品也已投放市场。

  华为2019年下半年光模块的招标中以前传25G光模块为主,招标价格相比上一轮招标下降幅度在20%左右。其中,华工科技(行情000988,诊股)、海信宽带、光迅科技、中际旭创占据前传25G光模块主要份额。50G PAM4 LR中传光模块核心供应商包括华为海思、中际旭创、索尔思、光迅科技、海信宽带等,国内厂商的份额相比4G时取得较大突破,但50G PAM4 ER模块的供应商仍以日美厂商为主。

  如果用十年建设一个与目前4G同等覆盖程度的5G网络, 那么2019-2028年,中国移动需要建设190万座基站。而对于联通和电信来说,采用3.5GHz频段,两者共需建设235万座5G基站。进一步来看,对于中国移动160MHz的频谱带宽而言,如果采用光纤直连,一个宏基站对应12支光模块,如果采用 Open-WDM,对应24支光模块。对于中国联通(行情600050,诊股)和电信,由于两家共享200MHz的频谱,所需光模块数量较 100MHz 翻倍,一个宏站对应 12 支光模块,因此共建共享不会减少光模块数量,在未来的一段时间内,光模块大概率将维持较高的景气度。

  02

  未来的变化和高增长点

  5G 网络主要由三个主要部分组成,分别为无线网、承载网、核心网。三大运营商今年提高了5G建设的资本开支,5G网络建设将从2020年开始进入高速发展期,其中无线网和承载网都将迎来技术的代际升级,光模块随之也迎来换代需求。

  根据《每日财报》获取的信息,无线网基站中的前传光模块将从10G升级到25G光模块,在承载网的回传需求中,城域网将从10G/40G升级到100G,骨干网将从100G升级到400G。除此之外,2019年建设的5G网络主要依托4G网络进行非独立组网,因此中传的光模块需求未正式打开,2020 年进入5G独立组网建设,CU和DU的分离将打开中传光模块的市场,这一点需要重点关注。

  5G时代,25G光模块将成为主流的前传光模块。目前25G光模块有主要两种光芯片组成方式:25G 光芯片和10G光芯片超频。相较于10G光芯片超频,25G 光芯片具有可靠性好和稳定性高的特点,但其量产工艺要求高,供货渠道主要是海外。而10G 光芯片具有相对成熟的供应链,且部分国内厂商如光迅科技、华工科技等具有批量生产10G光芯片的能力,可以有效降低光模块成本。

  超频方案与25G光芯片方案的主要区别在发送端,在发射组件中采用10G激光发射芯片并搭载25G 的LD Driver来达到超频效果。2019年由于业界对前传光模块需求量急速提升的准备不足,导致上游25G芯片出现产能不足,叠加10G芯片的成本优势,所以超频方案得到了广泛应用。但随着海外光芯片厂如Lumentum 将产能向25G光芯片倾斜,国内的光迅科技等企业在25G DBF芯片量产的突破, 25G光芯片有望在2020年实现产能提升和成本下降,10G超频方案的成本优势或将逐渐降低,毕竟25G芯片的性能更佳,这也是一个非常重要的变化。

  随着 5G 网络建设的落地,数据中心流量进入爆发性增长的阶段,对数据中心互联的带宽提出了新的需求,作为数据中心内部数据传输通道的骨干,交换机的容量和速率决定了数据中心可对外提供的能力,而数据中心交换机是400G数通光模块规模最大的应用场景。目前Facebook的新一代数据中心架构用4×100G 实现400G带宽,提升了100G光模块需求,同时为后续400G光模块奠定规模基础。

  以运营商数据中心目前所用的 100G端口交换机为例,光模块价值量占比已超过数据中心交换机整体的一半。目前各主流交换机制造商已纷纷推出多款面向400G的数据中心交换机产品,这些交换机产品可提供数十到数百个400G端口,当数据中心批量部署相关的400G交换机时,将有望为400G光模块带来较大的市场空间,这是未来的看点。

  相比于4G时代,5G无线光模块将在整个光模块市场中占据更重要的地位, 5G无线通信所具备的高带宽、低时延、大连接的特点对光模块的功能和性能提出了更高的要求。光模块的上行周期已经开启,从产业链的全局来看,国内企业的薄弱环节仍然是上游的芯片领域,这也是未来本土企业的着重发力点。

关键词阅读:5G 光模块

责任编辑:伍书哲
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