2018年中國100GE 光模塊出貨量增長到 700 萬個以上，預(yù)計(jì)2019年國內(nèi) 100G 需求將出現(xiàn)爆發(fā)式增長【圖】

    一、光模塊、光芯片行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析

    光芯片是整個光通信系統(tǒng)的心臟，主要包括激光器、光電探測器、激光調(diào)制器、PLC/MEMS 芯片等。其中激光器、光電探測器、激光調(diào)制器等均是需要外加能源驅(qū)動的有源器件，是實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的核心功能器件； PLC/MEMS 芯片則是利用平面光波導(dǎo)或微機(jī)電技術(shù)的無源器件芯片，可用來生產(chǎn)光分路器、 AWG 光柵和 VMUX 波分復(fù)用器等，實(shí)現(xiàn)光信號的連接、耦合、分路、波長復(fù)用等功能。

    高端光芯片是制約我國光通信產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的關(guān)鍵因素。目前，我國在高端光芯片制造上與與國際主流器件商仍有較大差距。在高速率激光器和調(diào)制器芯片上，目前我國僅光迅科技、海信寬帶、華工正源等少數(shù)廠商能量產(chǎn) 10G 以下速率芯片， 25G 基本依賴進(jìn)口，相干光模塊中應(yīng)用的窄線寬可調(diào)諧激光器、 MZ 調(diào)制器等也都依賴進(jìn)口。在無源芯片方面， PLC 光分路器芯片國內(nèi)光迅科技、仕佳光子、鴻輝光通等已實(shí)現(xiàn)批量供應(yīng)， AWG 芯片僅光迅科技、 仕佳光子等可以提供，應(yīng)用于高維數(shù) ROADM（可重構(gòu)光分插復(fù)用）和 OXC（光交叉連接）設(shè)備的 WSS（波長選擇開關(guān)）芯片也主要依賴進(jìn)口。

    工信部在路線圖中明確提出 2022 年中低端光電子芯片國產(chǎn)化率超過 60%、高端芯片國產(chǎn)化率突破 20%、國內(nèi)企業(yè)占據(jù)全球光通信器件市場份額的 30%以上、有 1 家企業(yè)進(jìn)入全球前 3 名。 同時， 提出了若干重磅政策建議，包括加大國家財(cái)政投入力度、爭取光電子企業(yè)享有集成電路企業(yè)同樣政策、設(shè)立產(chǎn)業(yè)基金扶持若干示范企業(yè)等，力圖推動我國光電子產(chǎn)業(yè)加快跨越升級發(fā)展。

2017 年光收發(fā)模塊國產(chǎn)化率

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    相關(guān)報(bào)告：智研咨詢網(wǎng)發(fā)布的《2019-2025年中國NGB網(wǎng)絡(luò)建設(shè)光通信器件行業(yè)市場需求預(yù)測及投資未來發(fā)展趨勢報(bào)告》

2017 年光收發(fā)芯片國產(chǎn)化率

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主要光模塊公司研發(fā)投入情況

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    （一）、 電信市場光模塊、光芯片行業(yè)發(fā)展情況分析預(yù)測

    1、 運(yùn)營商資本支出呈現(xiàn)明顯周期性，目前正處于轉(zhuǎn)折點(diǎn)

    目前我國 4G 網(wǎng)絡(luò)總體建設(shè)基本完成，資本開支強(qiáng)度正處于周期低谷。三大運(yùn)營商為了給 5G 建設(shè)投資進(jìn)行儲備， 2018 年資本支出計(jì)劃同比繼續(xù)下降5.6%，但較之前兩年兩位數(shù)以上的降幅大幅收緊。 綜合 5G 產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)展和近期國家促進(jìn)消費(fèi)升級相關(guān)政策，預(yù)計(jì)， 2019 將啟動 5G 早期建設(shè)，資本支出將走出谷底，同比有望增長 10%以上； 2020 到 2021 年將是 5G 首輪投資高峰，兩年總資本開支有望達(dá)到 8400 億元以上。

三大運(yùn)營商資本支出測算

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    預(yù)計(jì) 2018-2021 年光通信相關(guān)資本支出達(dá) 6000 億元，光通信相關(guān)產(chǎn)業(yè)將大幅受益。根據(jù)對運(yùn)營商歷史投資的分析，有線傳輸（不含業(yè)務(wù)和支撐網(wǎng)）投資規(guī)模約為總資本支出的 40%左右，主要用于無線網(wǎng)承載、固定寬帶接入、城域和骨干網(wǎng)升級等方面，購買光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、光纖光纜、光模塊等。根據(jù)之前對運(yùn)營商總資本支出的測算，假定有線傳輸支出占比維持 40%左右，預(yù)計(jì)2018-2021 年光通信相關(guān)資本支出達(dá) 6000 億元，光通信相關(guān)產(chǎn)業(yè)將大幅受益。

國內(nèi)運(yùn)營商有線傳輸資本支出預(yù)測

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    2、流量高速增長要求承載網(wǎng)絡(luò)不斷升級

    自90 年代初以來，全球互聯(lián)網(wǎng)流量高速增長， 2007 年以前年均增速接近 100%。近 10 年來，隨著滲透率的提升增速有所下降， 但平均仍高達(dá) 33%， 每秒流量從 2007 年的 2000GB 增至 2016 年的 26600GB，預(yù)計(jì)到 2021 年仍將保持 32%的平均增速，同期中國互聯(lián)網(wǎng)流量增速與全球基本保持一致。

全球互聯(lián)網(wǎng)流量測算

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    歐美運(yùn)營商加快 FTTx 部署。 目前歐洲和美洲 FTTH 寬帶用戶覆蓋率僅 10%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于亞洲地區(qū) 80%以上的覆蓋率，近期歐美運(yùn)營商頻頻加大光寬帶部署。AT&T 在 2018 年的資本支出預(yù)計(jì)約為 250 億美元，較 2017 年增加 16%，并計(jì)劃將主要用于光纖網(wǎng)絡(luò)部署。

2018Q1全球各區(qū)域不同寬帶接入方式份額

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    5G 對承載網(wǎng)需求激增，運(yùn)營商需全面升級光網(wǎng)絡(luò)。增強(qiáng)型移動寬帶（eMBB）、高可靠低延遲通信（uRLLC）、大規(guī)模機(jī)器通信（mMTC） 等 5G 典型業(yè)務(wù)場景，對 5G 承載網(wǎng)絡(luò)提出了全新挑戰(zhàn)。大帶寬和低時延需求使得接入網(wǎng)中 BBU（基帶單元）分割為集中單元 CU、 分布式單元 DU 兩級架構(gòu)， 新增了中傳需求，同時原有前傳/回傳帶寬較 4G 網(wǎng)絡(luò)激增 10 倍以上。 5G 使用中高頻段組網(wǎng)，小微基站將大量應(yīng)用，2.6Ghz 頻段有較大概率重耕用作 5G，電信和聯(lián)通有較大可能共建共享 5G 網(wǎng)絡(luò)，基于此進(jìn)行測算， 三家運(yùn)營商 5G 全覆蓋所需中頻宏基站約 250 萬個，小基站約需 490 萬個，是目前國內(nèi)約 330 萬個4G 基站的近 2 倍。相應(yīng)的， 光

    模塊和傳輸承載設(shè)備數(shù)量和速率也將隨之大幅增長。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，承載網(wǎng)建設(shè)一般提前無線側(cè)建設(shè) 1-2 年，預(yù)計(jì) 2019 年起運(yùn)營商將啟動 5G 承載網(wǎng)和初期商用無線網(wǎng)建設(shè)。

    5G 承載需要 25G/100G/400G 光模塊和設(shè)備。根據(jù)分析， 5G 前傳網(wǎng)絡(luò)將以光纖直驅(qū)為主，光纖資源緊張區(qū)域采用 OTN 等設(shè)備承載，傳輸距離在 1-10km，光模塊速率需 25G 或 100G；中傳網(wǎng)絡(luò)以環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)為主，傳輸距離在 40-80km，采用 100G/200G OTN 設(shè)備；回傳網(wǎng)絡(luò)采用環(huán)網(wǎng)或全互聯(lián)結(jié)構(gòu)傳輸距離在 200km 以內(nèi)，采用 200G/400G OTN 設(shè)備。由此可見， 5G 承載網(wǎng)中光模塊速率需要從 10G/40G/100G 向 25G/100G/400G 升級，光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備需要更新?lián)Q代以滿足更高的速率和時延指標(biāo)。 同時， 5G 的移動邊緣計(jì)算（MEC）將云計(jì)算平臺遷移到移動接入網(wǎng)邊緣，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)本地化、近距離及低時延的業(yè)務(wù)交付，也需要將大量原有的接入機(jī)房改造為小型數(shù)據(jù)中心，其內(nèi)部互聯(lián)也將帶動光模塊需求。

    預(yù)計(jì) 5G 拉動的光模塊市場空間約 400 億元。 前傳方面，由于小基站是一體化基站，僅宏基站有前傳光模塊需求， 3 個扇區(qū)共需要 6 個，模塊速率需使用25G 直連或 100G 模塊組建環(huán)網(wǎng)。由于 100G 模塊實(shí)際仍是由 4 個 25G 模塊組成，為簡便起見統(tǒng)一采用 25G 模塊來測算，預(yù)計(jì)市場空間約 75 億元。中傳和回傳方面，可以統(tǒng)一通過城域網(wǎng)承載，承載網(wǎng)一般分為接入層、匯聚層、核心層，參考中國電信的模型，接入和匯聚設(shè)備采用環(huán)狀組網(wǎng)，每 12000 個基站需要 4 個核心設(shè)備、 42 個匯聚環(huán)、 1500 個接入環(huán)，每個接入環(huán)連接 8 個基站需要帶寬 50/100G，每個匯聚環(huán)連接 6 個匯聚設(shè)備需要帶寬 200/400G，核心設(shè)備出口帶寬需要 6.5T（宏站） -25T（微站）。按照 5G 宏基站 250 萬個，小基站 490 萬個測算，預(yù)計(jì)中傳/回傳光模塊市場空間約 333 億元。

5G 承載網(wǎng)光模塊需求測算

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    預(yù)計(jì) 5G 建設(shè)前期（19-20 年）光模塊需求約為 35 億元，中期（21-23 年）約為 121 億元，晚期約為 253 億元。 5G 投資規(guī)模巨大，實(shí)際建設(shè)將遵循“前期宏站覆蓋重點(diǎn)城市——中期宏站廣覆蓋城鄉(xiāng)——晚期高頻小基站深度覆蓋” 一般路徑。預(yù)計(jì)前期中頻宏站需 30 萬個，建設(shè)期集中在 2019-2020 年；中期需中頻宏站 220 萬個，建設(shè)期集中在 2021-2023 年；晚期隨著高頻毫米波的成熟部署小基站，約需 490 萬個，建設(shè)期預(yù)計(jì)在 2023 年后。 考慮到 19-20將提前對承載網(wǎng)進(jìn)行儲備，預(yù)計(jì)對應(yīng)的光模塊需求空間分別約為 35 億元、121 億元、 253 億

5G 光模塊需求分階段測算

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    （二）、 數(shù)通市場光模塊、光芯片行業(yè)發(fā)展情況分析預(yù)測

    1、全球光模塊行業(yè)市場需求激增

    云計(jì)算高速增長，數(shù)據(jù)中心建設(shè)熱情高漲。隨著云計(jì)算技術(shù)的成熟和發(fā)展，全球云計(jì)算產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展， 2017 年全球公有云服務(wù)營收將達(dá)到 2602 億美元，較去年的 2196 億美元增長 18.5%。到 2020 年時，全球公有云服務(wù)營收將增長至 4114 億美元，年均復(fù)合增長率

全球公有云服務(wù)營收（億美元）

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    作為云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)據(jù)中心建設(shè)同樣如火如荼。 根據(jù)最新數(shù)據(jù)，截止 2017 年底，全球大型數(shù)據(jù)中心（擁有幾十萬臺以上的服務(wù)器）數(shù)量從 2016 年的 300 個快速增長到超過 390 個，增速達(dá) 30%，且目前至少有69 個超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心處于規(guī)劃或建設(shè)階段。對全球 24 家主要云和互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)(包括 SaaS、 IaaS、 PaaS、搜索、社交網(wǎng)絡(luò)和電子商務(wù))，美國擁有 44%的主要數(shù)據(jù)中心，仍然占據(jù)大型數(shù)據(jù)中心的主導(dǎo)地位， 亞馬遜、微軟、 IBM 和谷歌擁有最大的數(shù)據(jù)中心占地面積。 中國約占8%， 阿里巴巴正在加快數(shù)據(jù)中心的全球部署， 騰訊和百度仍主要集中于國內(nèi)。

2017全球大型數(shù)據(jù)中心分布

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    數(shù)據(jù)中心流量高速增長，內(nèi)部東西向流量占比高。 目前絕大多數(shù)的互聯(lián)網(wǎng)流量都是源于或終結(jié)于數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心所產(chǎn)生的 IP 流量持續(xù)保持高速增長，根據(jù)預(yù)測， 2015 到 2020 年 CAGR 達(dá) 27%。 傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心中，主要業(yè)務(wù)是在服務(wù)器部署 WEB 應(yīng)用，供數(shù)據(jù)中心外的客戶端使用， 大部分流量是南北向流量。 隨著虛擬化、 云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、 SDN 等新技術(shù)和應(yīng)用的興起，數(shù)據(jù)中心中數(shù)據(jù)服務(wù)的內(nèi)容和形式發(fā)生巨大變化，虛擬化服務(wù)器具有更高的利用率和網(wǎng)絡(luò)連接需求，分布式計(jì)算和大數(shù)據(jù)使得應(yīng)用在多個服務(wù)器間進(jìn)行大流量交互，數(shù)據(jù)流量從南北向?yàn)橹鬓D(zhuǎn)向東西向?yàn)橹鳌?根據(jù)統(tǒng)計(jì)， 2015 年數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的流量已經(jīng)占到數(shù)據(jù)中心所有流量的 76.7%，數(shù)據(jù)中心到用戶的流量僅占 15.9%，且預(yù)計(jì)到 2020 年將進(jìn)一步下降。

    數(shù)據(jù)中心間互聯(lián)發(fā)展迅速，帶動相干光模塊需求。 數(shù)據(jù)中心間互聯(lián)（DCI）即數(shù)據(jù)中心間通過 WDM/OTN 等新建傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)直接連接，不再通過傳統(tǒng)骨干網(wǎng)間接連接，可以大幅提升數(shù)據(jù)中心間信息互訪的效率。隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、4K 視頻等業(yè)務(wù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心間出現(xiàn)了備份復(fù)用、 CDN、跨地域云內(nèi)互聯(lián)等大流量交互需求。根據(jù)數(shù)據(jù)中心位置， DCI 互聯(lián)距離可以由同城互聯(lián)的幾十公里達(dá)到跨城市互聯(lián)的幾百公里， 相對于傳統(tǒng)運(yùn)營商市場， DCI 互聯(lián)對光傳輸需求更加純粹， 不需要兼容眾多不同顆粒度的傳輸內(nèi)容，專注于大帶寬、高速率、靈活敏捷的需求。2016 年全球數(shù)據(jù)中心互聯(lián) DCI 市場達(dá)到 34 億美元，預(yù)計(jì) 2017 年將達(dá)到 40 億美元， 2021 年有望達(dá)到 68 億美元，用于單波長 100G 及以上光傳輸系統(tǒng)的高速相干光模塊將大幅受益。

全球 DCI市場規(guī)模預(yù)測（億美元）

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    2、光模塊國內(nèi)需求分析預(yù)測

    海外云廠商需求為主， 100G 光模塊出貨量持續(xù)激增。 大型數(shù)據(jù)中心的建設(shè)熱潮、 數(shù)據(jù)流量的增長和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的革命，帶動數(shù)通光模塊需求量和速率的雙雙增長。 2016 年之前海外數(shù)據(jù)中心的光模塊需求以 10G/40G 為主， 10G 主要用于服務(wù)器上聯(lián) TOR 交換機(jī)， 40G 主要用于交換機(jī)間互聯(lián)。 2016 年三季度海外數(shù)據(jù)中心開始向 25G/100G 升級，引發(fā)相關(guān)光模塊的旺盛需求， 亞馬遜、Facebook、谷歌和微軟等主要互聯(lián)網(wǎng)公司 2017 年在光模塊上的采購金額達(dá)到10 億美元，較 2016 年實(shí)現(xiàn)翻番。測算，2016 年 100GE 光模塊出貨量近 70 萬個， 2017 年激增到 350 萬個左右，預(yù)計(jì)2018 年繼續(xù)增長到 700 萬個以上。

100GE 數(shù)通光模塊出貨量（萬個）

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    國內(nèi) BAT 等逐步開始 100G 部署， 2019 年有望爆發(fā)。 國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)公司步伐相對較慢， 根據(jù)阿里和騰訊近期公布的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)路線圖，可以看到兩者基本上都是從 2017 開始啟動向 100G 升級，較海外云廠商晚了一年多。

    2017 年以前其數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)還是傳統(tǒng) Four-Post 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)， 2017 年剛剛開始向葉脊架構(gòu)轉(zhuǎn)變。 根據(jù)從產(chǎn)業(yè)鏈了解的情況，實(shí)際上 2017 年國內(nèi)云廠商采購 100G 光模塊的量非常少， 2018 阿里開始上量，騰訊、百度則仍主要以 40G 光模塊為主， 2019 年起將全面向 100G 轉(zhuǎn)向，疊加華為云、紫光云等廠商的需求，預(yù)計(jì)國內(nèi) 100G 需求將出現(xiàn)爆發(fā)式增長。

阿里巴巴網(wǎng)絡(luò)&光學(xué)路線圖

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