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1 行业报告行业深度研究 通信 国产光芯片进入高端市场，开启广阔增长空间 国内光通信产业环境有利于国产光芯片发展 根据LightCounting统计数据，2021年我国光模块产业全球份额达到50.81%，国内光模块企业在800G、1.6T、相干光模块等先进产品开发和交付方面保持领先。我国电信运营商建设了全球最大的基础网络，华为、中兴、烽火等国内企业处于全球光通信产业领先地位。中下游丰富的产业资源为光芯片行业快速发展提供有利的发展条件。从25G光芯片开始，我国光芯片有望进入广阔数通市场 当前10G及以下国产光芯片已经取得了较高的全球市场份额。但是10G 1577 EML，25G及以上光芯片等高端产品的市场占有率还很低。目前国产光芯片主要应用场景以电信市场为主。2023年国产25G DFB光芯片有望批量应用于100G及以上光模块市场，进入高端数通光芯片市场。2023年电信运营商网络建设带给光芯片产业的机会 2023年国内运营商加快推进400G ONT骨干网测试入网，这为薄膜铌酸锂调制器提供了加速产业化的历史机遇。在OFC2023上，多家国内光模块厂商展出了基于薄膜铌酸锂芯片的800G光模块，2023年薄膜铌酸锂调制器有望实现突破。2023年运营商继续推动千兆用户增长并开始推广FTTR业务，有望推动非对称PLC芯片需求快速增长。积极布局激光雷达产业，开拓第二增长曲线 激光雷达和通信光学同属信息光学范畴，对激光器的功率要求高于传统光模块，和硅光子学对大功率激光器的需求趋势一致。根据Yole发布的 2022年汽车与工业领域激光雷达应用报告显示，2022-2027年，激光雷达整体市场将以22%的CAGR增长，到2027年市场规模将达到63亿美元。光库科技、仕佳光子等光芯片企业立足现有技术，积极向激光雷达领域横向拓展，开拓企业第二成长曲线。投资建议 重点推荐：具备25G及以上光芯片产品布局的源杰科技、仕佳光子、光迅科技、全球份额领先的MPO连接器供应商太辰光、稀缺的薄膜铌酸锂调制器供应商光库科技。建议关注VCSEL芯片供应商长光华芯。风险提示 下游需求不及预期风险，产品开发不及预期风险，市场扩展和新产品导入不及预期风险。重点推荐标的 简称 EPS PE CAGR-3 评级 2022E 2023E 2024E 2022E 2023E 2024E 源杰科技 1.65 2.21 3.11 83.55 62.55 44.52 25.47%增持 仕佳光子 0.14 0.25 0.29 83.27 47.74 41.02 38.86%买入 光迅科技 0.88 1.01 1.15 26.23 22.88 20.00 12.27%增持 太辰光 0.78 1.00 1.14 27.07 21.14 18.66 53.93%买入 仕佳光子 0.80 1.17 1.41 50.88 34.85 28.93 20.90%买入 数据来源：公司公告，iFinD，国联证券研究所预测，股价取 2023年 3月 17日收盘价 证券研究报告 2023年 03月 19日 投资建议：强于大市(维持评级)上次建议：强于大市 相对大盘走势 Table_First|Table_Author 分析师：孙树明 执业证书编号：S0590521070001 邮箱：联系人 电话：邮箱：联系人：张宁 邮箱：相关报告 1、受益于万物互联的物联模组与智能控制器通信2023.03.14 2、国产高端光模块集中亮相 OFC 2023通信2023.03.09 3、资本开支、产业升级、国产替代共促数字经济基础设施成长通信2023.01.16 请务必阅读报告末页的重要声明 2 请务必阅读报告末页的重要声明 行业报告行业深度研究 投资聚焦 研究背景 根据 LightCounting 统计和预测数据，2021 年全球光模块市场规模超过 100 亿美金，国产光模块市场份额过半。2022 年 400G 光模块开始大规模部署，800G 光模块开始放量，高速光芯片产品需求持续增长。根据 Omdia 对数据中心和电信场景激光器芯片的预测，2019年至 2025年 25G及以上速率光模块所使用的光芯片整体市场空间将从 13.56 亿美元增长至 43.40 亿美元，年均复合增长率将达到 21.40%。随着 25G 国产光芯片量产，国产光芯片有望切入 25G 及以上高端光芯片市场。MPO 高效链接器，AWG 无源芯片、薄膜铌酸锂调制器等低功耗器件的需求有望持续增长。我们看好国产光芯片行业从低端市场向高端市场，从电信市场向数通市场，从国内市场向海外市场扩展的机会。创新之处 我们结合 LightCounting 数据库，对各类通信光芯片的应用场景进行了细致的拆解，分析数据中心、PON网络、无线回传、DWDM等各个细分光通信市场对各类光器件的需求变化，测算 2023-2027 年的市场空间。为未来五年光芯片、光器件行业研究提供数据支持。我们聚焦 10G、25G和 50G及以上三个关键代际的光芯片产品，重点分析国产光芯片切入海外数通市场带来产业发展机会。我们同时分析了 FTTR、400G OTN 等 2023年国内运营商网络建设重点方向带给光芯片产业的机会，特别是对非对称 PLC 分路器芯片、薄膜铌酸锂调制器的影响。核心结论 10G 光芯片的主要增量需求来自 10G PON 和 5G 中回传市场，但是需求增长的同时市场规模逐步减少，成本优势成为重要的竞争力之一；25G DFB 是国产光芯片进入数据市场的机会，50G EML 是国产光芯片在数通市场份额提升的重点。从国内电信市场到海外数通市场，国产光芯片行业空间有望实现快速扩展；低功耗和小型化成为 800G和 1.6T 光模块的关键诉求，薄膜铌酸锂芯片和硅光工艺结合成为行业技术方向。同时 400G DWDM 商用为薄膜铌酸锂调制器产业化提供机会。2023 年薄膜铌酸锂芯片和调制器有望批量应用于800G光模块和 400G OTN设备，实现从零到一的突破；随着 400G 以上光模块放量部署，AWG 无源芯片、MPO 高速率连接器迎来持续增长机会。1ZFUxOnQsRrQoQoNtOpQmNaQdN9PpNqQtRmPeRmMnOiNtRmM6MqQwOxNrNyQuOnQsR 3 请务必阅读报告末页的重要声明 行业报告行业深度研究 正文目录 投资聚焦.2 1 厚积薄发不断进步的国产光芯片行业.6 1.1 光芯片是现代光通信器件核心元件.6 1.2 光芯片企业采用 IDM模式提高竞争力.8 1.3 国产光芯片产品竞争力不断提升.9 2 从光模块行业预测看光芯片需求增长.11 2.1 数通市场 25G及以上光芯片需求保持增长.11 2.2 无线回传 10G需求稳定，25G需求增长.13 2.3 有线接入 10G PON 需求持续增长.15 2.4 DWDM相干市场和薄膜铌酸锂产业机会.17 2.5 AWG芯片在数据中心市场的竞争优势.19 2.6 FTTR 元年，非对称 PLC芯片开始规模部署.22 2.7 400G/800G光模块带动高端连接器需求增长.23 3 国产光芯片处于向广阔高端市场进阶的关键节点.25 3.1 国内产业格局为国产光芯片发展基础.25 3.2 国内光芯片产品开始向高端市场进阶.27 3.3 横向拓展，积极开拓激光雷达第二曲线.30 4 关注国产光芯片切入高端市场带来的增长机会.32 4.1 源杰科技（688498.SH）.33 4.2 仕佳光子（688313.SH）.34 4.3 光迅科技（002281.SZ）.35 4.4 太辰光（300570.SZ）.36 4.5 光库科技（300620.SZ）.37 5 风险提示.38 图表目录 图表1：光通信器件与信息流的对应关系.6 图表2：光通信产业链.6 图表3：光芯片产品种类划分.7 图表4：光模块成本拆分 1.7 图表5：光模块成本拆分 2.7 图表6：有源光芯片分类.7 图表7：激光器芯片、探测器芯片主要类型和特征.8 图表8：光芯片企业采用 IDM 模式提高竞争力.8 图表9：光芯片产品核心竞争力.9 图表10：源杰科技光芯片价格.9 图表11：光通信产业领域的竞争力.9 4 请务必阅读报告末页的重要声明 行业报告行业深度研究 图表12：光通信产业国产化率.9 图表13：截至2022年，我国光芯片国产化水平.10 图表14：2021 年全球2.5G 及以下 DFB/FP激光器芯片市场份额.10 图表15：2021 年全球10G DFB 激光器芯片市场份额.10 图表16：国产光芯片企业波特五力分析.11 图表17：全球光模块市场份额（百万美元）.11 图表18：高速率光芯片市场空间及预测（百万美元）.11 图表19：10G及以下数通光模块发货量（个）.12 图表20：10G及以下数通市场份额（百万美元）.12 图表21：25G及以上光芯片和数据中心光模块对应关系.12 图表22：25G及以上数通光模块发货量（个）.13 图表23：25G及以上数通市场规模（百万美元）.13 图表24：25G以下无线前传光模块发货量（个）.13 图表25：25G以下无线前传市场规模（百万美元）.13 图表26：5G前传光模块光电芯片演进示意图.13 图表27：25G及以上无线前传光模块发货量（个）.14 图表28：25G及以上无线前传市场规模（百万美元）.14 图表29：10G及以下无线中回传光模块发货量（个）.14 图表30：10G及以下中回传市场规模（百万美元）.14 图表31：25G及以上无线中回传光模块发货量（个）.15 图表32：25G及以上中回传市场规模（百万美元）.15 图表33：2021 年和2022年固定互联网宽带各接入速率用户占比情况.15 图表34：10G以下PON 光模块发货量（个）.16 图表35：10G以下PON 光模块市场规模（百万美元）.16 图表36：10G PON和NP-PON2 光模块发货量（个）.16 图表37：10G PON和NP-PON2 市场规模（百万美元）.16 图表38：25G PON和50G PON 光模块发货量（个）.17 图表39：25G PON和50G PON 市场规模（百万美元）.17 图表40：光信号调制在光信号处理流程中的位置.17 图表41：调制器在光模块中的位置.17 图表42：三种主要的调制器方案对比.17 图表43：不同速率相干DSP出货量对比（个）.18 图表44：不同速率相干DSP市场规模对比.18 图表45：100G 及以上相干 DSP市场（百万美元）.18 图表46：600G 及以上相干 DSP市场（百万美元）.18 图表47：调制器性能对比.19 图表48：全球光模块细分市场出货量预测（万片）.19 图表49：全球光模块细分市场规模预测（百万美元）.19 图表50：100G PSM4光模块架构.20 图表51：100G CWDM4 光模块架构.20 图表52：Z-block的复用发射光路.20 图表53：Z-block的解复用接收光路.20 图表54：CWDM4 AWG芯片结构 两侧输入/输出.20 图表55：CWDM4 AWG芯片结构 单侧输入/输出.20 图表56：由三个光学梳状滤波器ITL串并联而成的CWDM4芯片.21 图表57：数据中心CWDM4光模块方案对比.21 图表58：CWDM4模块中应用 AWG DeMux 和 Mux 场景.22 5 请务必阅读报告末页的重要声明 行业报告行业深度研究 图表59：硅光模块中的AWG DeMux.22 图表60：全球PLC 分路器芯片市场收入及增长率：百万元.22 图表61：P2P FTTR 方案.23 图表62：P2MP FTTR方案和非对称PLC.23 图表63：SR、DR高速光模块对应的连接器需求.23 图表64：MPO/MTP-16 光纤跳线.24 图表65：MPO/MTP-16 转 2*MPO/MTP-8 光纤跳线.24 图表66：16芯MPO/MTP转 8*LC 双工分支光纤跳线.24 图表67：MPO-12转4*LC双工分支光纤跳线.25 图表68：到2021年国产光模块全球市场份额超过50%.25 图表69：2021 年全球光模块供应商 TOP 10.25 图表70：2022 年第一季度全球 400G波分市场份额.26 图表71：PON网络光模块和光芯片应用场景对照图.27 图表72：PON网络速率和波长.27 图表73：2019-2024国产光芯片全球市场占比预测.28 图表74：国内光芯片公司产品能力情况.29 图表75：25G及以上光芯片国内外产品化能力对比.29 图表76：我国薄膜铌酸锂产业链主要企业.29 图表77：C+L 70GHz强度调制器（AM70）.30 图表78：C+L 96GBaud 高带宽相干驱动调制器.30 图表79：激光雷达和光模块结构对比.30 图表80：激光雷达产业链.31 图表81：搭载激光雷达上车车型.31 图表82：全球激光雷达细分市场规模预测.32 图表83：全球激光雷达车载市场销量预测（万台）.32 图表84：中国激光雷达市场规模预测.32 图表85：中国车载激光雷达市场规模预测.32 图表86：重点公司盈利预测与估值表.33 图表87：源杰科技盈利预测.34 图表88：仕佳光子盈利预测.35 图表89：光迅科技盈利预测.36 图表90：太辰光盈利预测.37 图表91：光库科技盈利预测.38 6 请务必阅读报告末页的重要声明 行业报告行业深度研究 1 厚积薄发不断进步的国产光芯片行业 1.1 光芯片是现代光通信器件核心元件 光通信系统是以光信号为信息载体，以光纤作为传输介质，通过电光转换，以光信号传输信息的系统。按照在信息流中位置，光通信器件主要功能包括：光信号产生、光信号调制、光信号传输、光信号处理、光信号探测。图表1：光通信器件与信息流的对应关系 来源：中国光电子器件产业技术发展路线图（2018-2022），国联证券研究所 从产业链角度看，光芯片、电芯片、PCB、其他结构件构成光通信产业上游；产业中游为光器件，包括光组件与光模块；产业下游组装成系统设备，最终应用于电信市场，如光纤接入、4G/5G 移动通信网络，云计算、互联网厂商数据中心等领域。图表2：光通信产业链 来源：源杰科技招股说明书，国联证券研究所 光器件按照是否需要电源驱动，可分为有源光器件和无源光器件。有源光器件主要用于光电信号转换，包括激光器、调制器、探测器和集成器件等。无源器件用于满足光传输环节的其他功能，包括光连接器、光隔离器、光分路器、光滤波器等。光芯片还可以按照材料体系及制造工艺的不同，分为 InP、GaAs、硅基和薄膜铌酸锂四类。其中 InP 衬底主要用于直接调制 DFB/电吸收 EML 芯片、探测器 PIN/APD芯片、放大器芯片、调制器芯片等；GaAs 衬底用于高功率激光芯片、VCSEL 芯片等；硅基衬底用于 PLC、AWG、调制器、光开光芯片等，LiNbO3 衬底主要用于高速 7 请务必阅读报告末页的重要声明 行业报告行业深度研究 率调制器芯片。图表3：光芯片产品种类划分 来源：国联证券研究所整理 光芯片主要用于光模块内部，根据中商情报网、华经产业研究院等机构公布光模块成本结构分析，光芯片成本约占光模块总成本的19%左右。图表 4：光模块成本拆分 1 图表5：光模块成本拆分 2 来源：中商情报网，国联证券研究所整理 来源：华经产业研究院，国联证券研究所 激光器芯片和探测器芯片是最主要的有源光芯片，其中激光器芯片主要用于发射信号，将电信号转化为光信号，探测器芯片主要用于接收信号，将光信号转化为电信号。激光器芯片，按出光结构可进一步分为面发射芯片和边发射芯片，面发射芯片包括VCSEL芯片，边发射芯片包括 FP、DFB和EML芯片；探测器芯片主要有 PIN 和 APD 两类。图表6：有源光芯片分类 来源：源杰科技招股说明书，国联证券研究所 8 请务必阅读报告末页的重要声明 行业报告行业深度研究 激光器芯片和探测器芯片，根据调制速率、功耗、传输距离、成本等关键特性的不同，分别应用于无线回传、FTTX接入网、数据中心、长途传输等光通信场景中。图表 7：激光器芯片、探测器芯片主要类型和特征 产品品类 工作波长 产品特性 应用场景 激光器芯片 VCSEL 800-900nm 线宽窄，功耗低，调制速率高，耦合效率高，传输距离短，线性度差。500 米以内的短距离传输，如数据中心机柜内部传输、消费电子领域（3D感应面部识别）FP 1310-1550nm 调制速率高，成本低，耦合效率低，线性度差。主要应用于中低速无线接入短距离市场，由于存在损耗大、传输距离短的问题，部分应用场景逐步被 DFB激光器芯片取代。DFB 1270-1610nm 谱线窄，调制速率高，波长稳定，耦合效率低。中长距离的传输，如 FTTx接入网、传输网、无线基站、数据中心内部互联等。EML 270-1610nm 调制频率高，稳定性好，传输距离长，成本高。长距离传输，如高速率、远距离的电信骨干网、城域网和数据中心互联。探测器芯片 PIN 830-860/1100-1600nm 噪声小，工作电压低，成本低，灵敏度低。中长距离传输。APD 1270-1610nm 灵敏度高，成本高。长距离单模光纤。来源：国联证券研究所整理 1.2 光芯片企业采用 IDM模式提高竞争力 光芯片生产工艺和流程均较为复杂，包括芯片设计、基板制造、磊晶成长、晶粒制造、封装测试共五个主要环节。芯片设计指根据芯片功能需求制作光电线路图，这是光芯片生产流程的核心环节。我国多数企业主要集中在这一环，拥有设计能力但不具备生产能力。基板制造/衬底：主要指InP/GaAs 等材料经提纯、拉晶、切割、抛光、研磨制成单晶体衬底（基板），这是光芯片规模制造的第一个重要环节；磊晶生长/外延片：根据设计需求，生产企业用基板和有机金属气体在 MOCVD/MBE设备里长晶，制成外延片。外延片是决定光芯片性能的关键一环，生成条件较为严苛，是光芯片行业技术壁垒最高环节；晶粒制造和封装测试：对外延片进行光刻等系列处理，最后封装成拥有完整光电性能的光芯片。图表8：光芯片企业采用IDM 模式提高竞争力 来源：国联证券研究所整理 9 请务必阅读报告末页的重要声明 行业报告行业深度研究 IDM模式能及时响应各类市场需求，灵活调整产品设计、生产环节的工艺参数及产线的生产计划；能高效排查问题原因，精准指向产品设计、生产工序或测试环节等问题点；还能有效保护产品设计结构与工艺制程的知识产权。国内光芯片企业通过 IDM模式，可以在响应速度和成本方面取得竞争优势。从源杰科技IPO材料披露的产品价格看，国产光芯片可以通过价格优势提升市场份额，并且能在产品成熟期保持价格稳定。图表 9：光芯片产品核心竞争力 图表10：源杰科技光芯片价格 来源：国联证券研究所整理 来源：源杰科技招股说明书，国联证券研究所 1.3 国产光芯片产品竞争力不断提升 我国光通信企业从下游到中游，已经初步建立全球领先的竞争力，下游的华为、中兴、烽火等设备企业的传输设备是产率全球领先。在中游的光模块领域，根据LightCounting数据，2021年中国光模块供应商在全球市场的占有率超过 50%。上游的光芯片是光器件的核心元件，美国和日本企业依然占据全球光器件行业市场领先地位，高端芯片进口依赖度高。继光模块产业之后，光芯片是我国光电子领域国产化水平亟待提升的重点环节。图表 11：光通信产业领域的竞争力 图表12：光通信产业国产化率 来源：中国光电子器件产业技术发展路线图（2018-2022），国联证券研究所 来源：中国光电子器件产业技术发展路线图（2018-2022），国联证券研究所 从国产化进展来看，当前我国高功率激光器芯片，部分高速率激光器芯片已处于国产化加速突破阶段，而光探测芯片、25G 以上高速率光芯片仍处于进口替代早期阶 10 请务必阅读报告末页的重要声明 行业报告行业深度研究 段。国产光芯片在高端产品领域同国外厂商还有较大差距。图表13：截至2022年，我国光芯片国产化水平 来源：国联证券研究所整理 按照产品速率区分，我国光芯片企业已基本掌握 10G及以下速率光芯片的核心技术，依靠封装优势在中低端市场已形成较强影响力。根据ICC预测，2021年2.5G及以下国产光芯片占全球比重超过90%，10G光芯片方面国产光芯片占全球比重约60%，但不同频段光芯片的国产化情况存在差异，部分 10G 光芯片产品性能要求较高、难度较大，如10G VCSEL EML激光器芯片等，国产化率不到 40%。图表 14：2021年全球2.5G 及以下DFB/FP激光器芯片市场份额 图表15：2021年全球 10G DFB激光器芯片市场份额 来源：ICC，源杰科技招股说明书，国联证券研究所 来源：ICC，源杰科技招股说明书，国联证券研究所 国产光芯片行业同时面临低端产品竞争激烈，高端产品突破困难的国产替代挑战。作为从原材料到光器件的关键环节，光芯片企业还需要上游衬底企业和下游光模块企业的配合，来加快产品性能完善和导入。光芯片行业具有较高的准入门槛。特别是采用 IDM 模式的企业，光芯片产品设计、良率的提升需要较长周期。光芯片导入下游光器件和模块，需要经过性能测试、可靠性测试等过程。11 请务必阅读报告末页的重要声明 行业报告行业深度研究 图表16：国产光芯片企业波特五力分析 来源：国联证券研究所 2 从光模块行业预测看光芯片需求增长 2.1 数通市场 25G 及以上光芯片需求保持增长 光芯片市场规模约为光模块规模的 20%根据 LightCounting 预测，2023 年全球光模块市场规模增长 4.34%，2024-2027年4年CAGR为11.43%，有望在2027年突破200 亿美元，2024 年开始恢复较快增长。根据中金企信统计数，2021 全球光通信用光芯片市场规模为 146.70 亿元，其中2.5G、10G及25G及以上光芯片市场规模分别为 11.67亿元、27.48亿元、107.55亿元。根据 Omdia 对数据中心和电信场景激光器芯片的预测，2021 年 25G 及以上速率光模块所使用的光芯片整体市场规模为 19.13亿美元，折合约 130亿人民币。结合上述数据推算，2021年全球通信光芯片市场规模约为光模块市场规模的18-20%。我们按照低端光模块市场18%，高端光模块市场 20%的比例核算对应的光芯片市场规模。图表 17：全球光模块市场份额（百万美元）图表18：高速率光芯片市场空间及预测（百万美元）来源：LightCounting，国联证券研究所 来源：Omdia，源杰科技招股说明书，国联证券研究所 低速率数据中心光模块量价齐降 目前产品架构成熟的光模块多采用 PSM4或者 CWDM4的四通道结构。10G及以下光芯片大致对应 1G、10G、40G光模块。从 LightCounting的预测数据看，1G、12 请务必阅读报告末页的重要声明 行业报告行业深度研究 10G、40G数通光模块发货量从 2023年开始下降，市场规模从 2022年的 6.14亿美元下降到 2027年的 1.50亿美元。按照 18%的占比，对应的光芯片市场规模从 2022年的 1.11亿美元下降到 2027年的 0.27亿美元。从数据中心网络架构的演进看，10G/40G CLOS 架构已经落伍，目前国内互联网公司以 25G/100G CLOS 架构为主，北美互联网公司开始向 100G/400G CLOS以及更先进的 800G网络架构演进。图表 19：10G 及以下数通光模块发货量（个）图表20：10G及以下数通市场份额（百万美元）来源：LightCounting，国联证券研究所 来源：LightCounting，国联证券研究所 25G光芯片有较长的国产替代周期 目前 100G-800G数通光模块主要使用 25G、53G、56G波特率的 DFB和 EML激光器芯片。目前已发布的 800G光模块产品，多采用了 8*100G 的架构，采用 8 片56G EML PAM4 光芯片。图表21：25G及以上光芯片和数据中心光模块对应关系 光芯片 激光器类型 波长 应用领 域 25G DFB 1310nm 数据中心 PSM4 100G 25G DFB CWDM4 数据中心 100G 25G DFB LWDM4 数据中心 100G 53G PAM4 EML 1310nm 数据中心 100G-400G 53G PAM4 EML CWDM4 53G PAM4 EML LWDM4 56G PAM4 EML 数据中心 800G 112G PAM4 EML 硅光直流光源 1270-1330nm 大功率激光器 数据中心 100-400G 来源：国联证券研究所整理 从 LightCounting 的预测数据看，2023-2027年 25G、100G、400G和 800G光模块的发货量保持增长。市场规模从 2022年的 44.50亿美元增长到 2027年的 72.69亿美元，5 年 CAGR 为 10.31%。对应光芯片市场规模从 8.90 亿美元增长到 14.53亿美元。13 请务必阅读报告末页的重要声明 行业报告行业深度研究 图表 22：25G 及以上数通光模块发货量（个）图表23：25G及以上数通市场规模（百万美元）来源：LightCounting，国联证券研究所 来源：LightCounting，国联证券研究所 2.2 无线回传 10G 需求稳定，25G 需求增长 无线前传 25G光模块需求稳定 根据工信部统计，截至 2022 年 11 月末，5G 基站总数达 228.7 万个。随着国内5G 基站数量的不断提升，5G 基站的建设需求增长放缓。LightCounting 的统计和预测数据显示 2022-2027 年全球无线前传 10G 和 25G 光模块发货量持续下降。无线前传光模块的市场规模，到2026年 50G以上光模块批量部署才有望回升。图表 24：25G 以下无线前传光模块发货量（个）图表25：25G以下无线前传市场规模（百万美元）来源：LightCounting，国联证券研究所 来源：LightCounting，国联证券研究所 根据IMT-2020发布的 5G前传光模块光电芯片演进规划，25G DFB光芯片可以基于PAM4 支持50G 前传光模块。图表26：5G 前传光模块光电芯片演进示意图 来源：IMT-2020（5G）推进组，国联证券研究所 14 请务必阅读报告末页的重要声明 行业报告行业深度研究 根据 LightCounting 预测，50G 和 100G 前传光模块到 2026 年才会拉动 5G 前传市场规模回升，2023-2025 年 25G 及以上 5G 前传光模块市场规模稳定在 4.20 亿美元。对应的25G及以上 DFB光芯片市场规模约为 0.84亿美元。图表 27：25G 及以上无线前传光模块发货量（个）图表28：25G及以上无线前传市场规模（百万美元）来源：LightCounting，国联证券研究所 来源：LightCounting，国联证券研究所 5G中回传市场高端需求 随着 5G 用户渗透率提升和 5G 应用的不断丰富，5G 流量需求会持续增长，这会带来无线中回传网络扩容需求。根据 LightCounting 的预测数据，5G 中回传 10G 光模块发货量从2022年 210万片增长到 2027年的 306万片，5 年CAGR为 7.68%。持续增长的需求让 10G 及以下光模块市场基本稳定 0.9 亿美元，对应的光芯片市场约0.181亿美元。图表 29：10G 及以下无线中回传光模块发货量（个）图表30：10G及以下中回传市场规模（百万美元）来源：LightCounting，国联证券研究所 来源：LightCounting，国联证券研究所 在中回传市场，2023年开始 25G、100G、200G光模块需求保持较快增长。25G及以上中回传光模块市场规模从 2022 年的 1.03 亿美元增长到 2027 的 1.71 亿美元，5年CAGR 为10.73%。对应的光芯片市场规模从约 0.21 亿美元增长至 0.34亿美元。15 请务必阅读报告末页的重要声明 行业报告行业深度研究 图表 31：25G 及以上无线中回传光模块发货量（个）图表32：25G及以上中回传市场规模（百万美元）来源：LightCounting，国联证券研究所 来源：LightCounting，国联证券研究所 2.3 有线接入 10G PON 需求持续增长 按照“十四五”信息通信行业发展规划，十四五期间我国全面部署千兆光纤网络，加快“千兆城市”建设，持续扩大千兆光纤网络覆盖，推进城市及重点乡镇 10G-PON设备部署，开展城镇老旧小区光接入网能力升级。截至 2022年底，三家基础电信企业的固定互联网宽带接入用户总数达 5.9亿户，全年净增 5386 万户。其中，100Mbps 及以上接入速率的用户为 5.54 亿户，全年净增 5513 万户，占总用户数的 93.9%，占比较上年末提高 0.8 个百分点；1000Mbps及以上接入速率的用户为 9175 万户，全年净增 5716 万户，占总用户数的 15.6%，占比较上年末提高 9.1 个百分点。图表33：2021年和2022 年固定互联网宽带各接入速率用户占比情况 来源：工信部，国联证券研究所 从工信部统计数据看，截至 2022年底我国千兆用户数渗透率为 15.6%，还有很大的提升空间。但是运营商的网络建设进度要领先用户发展进度。截至 2022 年 12月，具备千兆网络服务能力的 10G PON端口数达 1523万个，千兆光网具备覆盖超过 5 亿户家庭的能力，已实现“市市通千兆”，千兆光网网络规模和覆盖水平全球第 16 请务必阅读报告末页的重要声明 行业报告行业深度研究 一。10G PON 成为后续接入网建设重点。10G PON 保持较高的需求量 根据 LightCounting 预测数据，2022 年开始，10G 以下 PON 光模块的发货量开始下滑。对应的市场规模下降到 2 亿美元以下。图表 34：10G 以下PON 光模块发货量（个）图表35：10G以下 PON光模块市场规模（百万美元）来源：LightCounting，国联证券研究所 来源：LightCounting，国联证券研究所 根据 LightCounting 预测数据，2022 年 10G PON 发货量约为 2690 万只，到2027 年 10G PON 发货量约为 7300 万只，5 年 CAGR 为 22.07%。PON 市场是10G 光芯片最大的需求增量市场。但是 10G 光模块市场规模会从 2022 年的 7.07亿美元下降到 2027 年的 2.87 亿美元，对应的光芯片市场规模从 1.414 亿美元持续下降到 0.57亿美元。图表 36：10G PON 和NP-PON2 光模块发货量（个）图表37：10G PON和 NP-PON2市场规模（百万美元）来源：LightCounting，国联证券研究所 来源：LightCounting，国联证券研究所 25G PON 和 50G PON 作为下一代产品，在 2024 年才会小规模部署，主要的部署期在 2025年之后，但是 25G及以上 PON 光模块的市场规模会在 2025年突破2 亿美元，对应 0.4 亿美元光芯片市场，并在 2026-2027 年保持 30%以上的同比增长。17 请务必阅读报告末页的重要声明 行业报告行业深度研究 图表 38：25G PON 和50G PON 光模块发货量（个）图表39：25G PON和 50G PON市场规模（百万美元）来源：LightCounting，国联证券研究所 来源：LightCounting，国联证券研究所 2.4 DWDM相干市场和薄膜铌酸锂产业机会 铌酸锂调制器是相干通信光模块的必要组件 光信号调制是光模块的必要功能，但是调制器不是光模块中的必要器件。在短距离场景下，可以采用内调整的方式替代独立的调制器；在中长距光通信场景中，特别是相干通信中，调制器则是必要器件。图表 40：光信号调制在光信号处理流程中的位置 图表41：调制器在光模块中的位置 来源：中国光电子器件产业技术发展路线图（20182020年），国联证券研究所 来源：国联证券研究所整理 目前行业内的主流电光调制器有三种，其基底分别采用硅、磷化铟和铌酸锂材料，并且根据其优缺点不同，可适用于不同通信距离的应用场景。图表 42：三种主要的调制器方案对比 调制器类型 应用场景 优点 缺点 硅基调制器 短程的数据通信用收发模块 尺寸小 性能一般，高速长距离通信网络不适用 磷化铟基调制器 中距和长距光通信网络收发模块 调制效率高，驱动电压小，带宽可调制，器件结构紧凑 对材料和工艺要求高，成本和集成难度大 铌酸锂基调制器 100G及以上长距骨干网相干通信 电光系数大、调制带宽大、波导传输损耗小、稳定性好，发展成熟 体积较大 来源：国联证券研究所整理 铌酸锂调制器行业竞争格局较为稳定，全球仅有三家主要供应商，分别是光库科 18 请务必阅读报告末页的重要声明 行业报告行业深度研究 技、日本的 Fujitsu（富士通）和日本的 Sumitomo（住友集团）。2020 年光库科技通过收购相关产品线进入该领域。基于铌酸锂（LiNbO3）的调制器可以提供更低的光损耗和更高的最大调制频率：基于硅基的调制器期限速率约为 60-90Gbaud，基于磷化铟（InP）调制器可达到130Gbaud，而基于 LiNbO3 的调制器可能超过 130Gbaud。基于这种优势，铌酸锂调制器在长途相干光传输和超高速数据中心的场景具备良好的竞争力。根据 LightCounting的预测数据，2022-2027年，100G相干 DSP的出货量和市场规模持续下降，200G 相干 DSP 出货量和市场规模稳定增长。从 2023 年开始，400G 及以上相干 DSP 开始大规模部署，成为主要的相干光模块产品。这为铌酸锂调制器业务提供了快速增长的产业机遇。图表 43：不同速率相干DSP 出货量对比（个）图表44：不同速率相干 DSP市场规模对比 来源：LightCounting，国联证券研究所 来源：LightCounting，国联证券研究所 根据 LightCounting 的预测数据，2021-2027 年 100G 及以上相干 DSP 市场规模从 8.47亿美元增长至 21.35 亿美元，6年 CAGR为 16.65%。薄膜铌酸锂调制器适配的 600G 及以上相干光模块 DSP 市场，有望从 2021 年的 1.31 亿美元，增长至 2027 年的 9.92 亿美元，6 年 CAGR 为 40.06%，薄膜铌酸锂调制器行业具备较高的成长性。图表 45：100G及以上相干 DSP 市场（百万美元）图表46：600G及以上相干 DSP 市场（百万美元）来源：LightCounting，国联证券研究所 来源：LightCounting，国联证券研究所 铌酸锂调制在 800G PAM4市场有望实现突破 为有效控制800G和1.6T光模块的成本和功耗，光模块厂商积极采用新架构和新 19 请务必阅读报告末页的重要声明 行业报告行业深度研究 器件。OFC 2023展会，新易盛和联特科技都推出了采用薄膜铌酸锂(TFLN)调制的800G产品，其中新易盛最新的基于薄膜铌酸锂(TFLN)调制器的 800G OSFP DR8 模块搭配集成 TIA 的 5 纳米 DSP 芯片，功耗仅为 11.2W，处于行业领先地位，为 800G 光模块树立了新的标准。图表 47：调制器性能对比 调制器类型 尺寸（mm）插入损耗（dB）驱动 Vpp(V)典型带宽 与其他器件的兼容性 制造工艺成熟度 MZ 调制器 2-4 3-5 3 40GHz GeSi 调制器 0.1 5 2-3 50GHz 微环调制器 0.01-0.1 2 1 50GHz 薄膜铌酸锂调制器 5-10 1 1 100GHz 硅基聚合
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