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2023 6 1()SAC S08705230400052 光模块市场持续演进，海外云厂商占据重要地位光模块市场经历多年演进，形成了数通市场规模大于电信市场的格局。其中，海外云厂商对数通市场的持续增长贡献较大。海外云厂商的需求直接影响光模块厂商对上游的议价情况，进而对光模块行业整体毛利率产生影响。行业龙头绑定下游优质客户，国内厂商市占率持续突破下游云厂商自建云基础设施的过程中，旭创、Finisar、新易盛等行业头部公司与谷歌、亚马逊、微软等优质客户建立了较强的绑定关系，结合自身技术能力及产品验证情况，形成了一定的壁垒。此外，国内厂商市占率也不断提升 2022年光模块市场份额前十的公司，国内厂商占据五席。人工智能模型训练和推理算力需求攀升，扩大光模块市场增长空间近期人工智能大模型持续落地，催化了市场对人工智能板块的关注。随着模型训练和推理的算力需求不断增长，与高性能的服务器与网络交换机配套的高速光模块需求也同步攀升，促使下游云厂商和设备商持续增加800G光模块订单。考虑到1.6T光模块尚未实现量产，不同于100G和400G光模块，800G光模块的出货量将更长期处于高位水平。未来十二个月内，维持通信行业“增持”评级。风险提示：新技术落地和商业化不及预期；下游需求不及预期；行业竞争加剧；国际形势变化等。3 中际旭创行情回顾（单位：元）资料来源：iFinD，公司公告，上海证券研究所0.0020.0040.0060.0080.00100.00120.00收盘价 67.02X 54.61X 42.20X 29.80X 17.39X100G数通和电信市场同时放量 400G数通市场需求攀升 800G光模块新周期即将开启 看点一：800G光模块的周期与100G、400G周期有何不同？看点二：如何看待AI算力需求攀升对800G光模块出货量的影响？SECTION Content5 光模块在光纤通信中用于电信号和光信号之间的互相转换，在发送端实现电/光转换，在接收端实现光/电转换。由于应用场景中传输距离、带宽、适配光纤等存在差异，光模块的封装方式近年来快速迭代，促进了差异化定制的发展。光芯片是光模块的核心组件，主要功能是产生持续的激光束，驱动其他的硅光子器件。随着传输速率的增加，光芯片在光模块成本中的占比逐渐增大。图1 光模块的主要作用是将电信号和光信号互相转换资料来源：华为官网，上海证券研究所 资料来源：华为官网，上海证券研究所图2 光模块结构示意图（以SFP封装为例）图3 光芯片成本占比随传输速率增大而增加资料来源：头豹研究院2022年中国光模块行业研究报告（独占版），上海证券研究所0%10%20%30%40%50%60%低端光模块中端光模块高端光模块光芯片成本占比6 光模块行业以按订单生产模式为主：行业的上游主要是光芯片、集成电路芯片、结构件和PCB行业，下游客户主要是云厂商、通信系统设备商和通信运营商。光模块行业通常根据下游客户需求制定生产计划，再根据生产计划提前向上游供应商采购原材料，上下游存在协作关系。上下游集中度较高：上游中高速率光芯片供应商和下游云厂商、通信运营商客户集中度较高，上下游均有一定的议价能力，头部公司的采购量较大，具备一定的上游议价能力，降低了其采购成本，体现出较高的毛利率。图4 光模块行业处于光通信产业链中游资料来源：源杰科技招股说明书，剑桥科技招股说明书，上海证券研究所7 光芯片细分品类多，EML突破高速限制：激光器芯片中，包括 VCSEL 芯片，以及 FP、DFB 和 EML等边发射芯片。其中，EML激光器芯片将 DFB 与电吸收调制器芯片技术进行集成，以此突破高速限制。中高速率光芯片的国产化替代正在进行时：25G光芯片国产化率近年来有所提高，但25G以上光芯片的国产化率仍有较大的上升空间，目前中高速率光芯片的供应以海外光芯片厂商为主。100G 光模块主要使用 4 颗 25G DFB激光器芯片方案或1颗 50G EML激光器芯片方案（PAM4调制）。200G 及以上速率光模块主要使用的EML激光器芯片方案，国产化率较低。图5 光芯片可分为激光器芯片和探测器芯片资料来源：源杰科技招股说明书，上海证券研究所图6 中高速率光芯片国产化率仍较低资料来源：ICC，源杰科技招股说明书，上海证券研究所0%20%40%60%80%100%2019 2020 2021E 2022E 2023E 2024E25G以上 25G 10G 2.5G及以下8 CPO技术：使用射频基板做交换芯片和光引擎的共同封装，优点是能够降低电信号的高频损耗，但无法进行热插拔，在一定程度上影响设备的维修性。LPO技术：基于线性驱动芯片技术实现可插拔光模块，线性度更优，整体上降低系统功耗，并移除DSP。硅光技术：采用激光束代替电子信号传输数据，将光学器件与电子元件整合在微芯片上，提升芯片间的传输速率。薄膜铌酸锂调制器：具有体积小、带宽高、半波电压低的优点，与硅光技术结合能够有效提升光模块的性价比。图7 CPO缩短了交换芯片和光引擎的距离资料来源：Broadcom，上海证券研究所 资料来源：Intel，上海证券研究所图8 硅光技术将光学器件和电子元件进行整合 图9 铌酸锂直接光电系数较磷化铟高（单位：pm/V）资料来源：菲魅通信，上海证券研究所05101520253035硅 磷化铟 铌酸锂电光系数9 光模块主要有以下应用场景：连接器、Fibre Channel、以太网、CWDM/DWDM、有线接入、无线接入。根据应用领域进行划分，主要有数通市场（Datacom）和电信市场（Telecom）。根据Yole预测，数通市场、电信市场预计将在2027年分别达到168亿美元和79亿美元的市场规模，CAGR预计分别为19%和8%。以太网场景对中高速率光模块需求量大，预计以太网场景下对400G/800G的需求将持续增长，且可能以400G与800G光模型同步导入的方式进行。图10 光模块细分应用资料来源：头豹研究院2022中国光模块行业研究报告（独占版），上海证券研究所资料来源：LightCounting，源杰科技招股说明书，上海证券研究所图11 数通市场规模长期超越电信市场（单位：亿美元）图12 光模块行业营收预测（单位：亿美元）资料来源：LightCounting，上海证券研究所-20%-10%0%10%20%30%40%50%01020304050602017 2018 2019 2020 2021 2022数通市场 电信市场数通市场-YoY 电信市场-YoY10 数通市场与下游算力和流量需求强相关：光模块与规划建设的数据中心总算力以及流量规模相关。目前线上办公等场景的使用量逐步减少，但人工智能新技术落地和商业化带来的增长空间仍对未来的算力和流量需求有持续的支撑。海外云厂商在云基础设施方面较国内云厂商投入大：2022年微软、谷歌、亚马逊等海外云厂商在包括光模块在内的云基础设施领域较国内云厂商投入大，也从侧面反映了海外云厂商对光模块市场的影响力。800G光模块的周期与400G/100G的不同点：目前人工智能模型训练量快速增长，催生高性能AI服务器集群的建设需求，而集群内部通信对800G光模块存在确定性需求。我们认为：1.6T光模块尚未量产，下一代高性能计算设备对通信带宽的要求使云厂商无法回避对800G的采购需求，从而使800G较400G和100G更长时间处于采购的高位水平。AI 800G 图13 海外云厂商在云基础设施上投入大（单位：亿美元）资料来源：Canalys，上海证券研究所图14 人工智能模型训练所需算力仍在攀升资料来源：NVIDIA，上海证券研究所35%25%10%4%2%2%1%23%2022年云厂商基础设施投入2895亿美元AmazonMicrosoft AzureGoogleAlibaba CloudHuawei CloudTecent CloudBaidu AI CloudOthers11 AI 800G 目的：测算明年（2024年）由AI模型训练直接产生的800G光模块需求。结论:2024年800G光模块出货量空间大概率在290-430万块。核心假设：（1）假设800G光模块技术成熟后，主要的AI计算设备厂商会对自身产品进行升级。考虑到软件层面CUDA架构在AI模型训练中的不可替代性，我们直接以NVIDIA最新一代产品HGX H100和NVIDIA Quantum 9700为原型，对升级后的服务器平台和网络交换机配置进行预测。（2）HGX H100系统采用Fat-Tree网络架构，我们假设：HGX H100之后会部分使用4个800G光模块，对应的NVIDIA Quantum交换机之后会使用32个800G光模块，且PCIe Gen 6的带宽高于NVLINK的单向带宽。（3）考虑到云基础设施投资集中在头部的四家企业，以及大模型加速落地的迭代需求，我们假设：在2024年，四家企业在建的AI服务器集群，应满足同时训练4-6个GPT-4量级的大模型，且训练周期不大于14天。测算过程：（1）以4层堆叠的HGX H100系统计算，1套以HGX H100为原型的下一代服务器平台对应127台下一代服务器和64台下一代光纤交换机，共计2556个800G光模块。（2）根据参考文献2，我们推算：GPT-4的Token数量为14000B，参数数量为650B；根据参考文献345，我们推算：下一代计算设备的单卡吞吐量是840TFLOP/s；根据假设(3)，使用70个下一代服务器平台参与训练。（3）根据参考文献3中的半经验公式(4)，新建高性能AI数据中心所使用的800G光模块，在满足同时训练4个GPT-4量级的大模型的情况下出货量为290万块，满足同时训练6个GPT-4量级的大模型的情况下出货量为430万块，出货量空间为290-430万块。参考资料：1 NVIDIA DGX SuperPOD:Next Generation Scalable Infrastructure for AI Leadership2 Training Compute-Optimal Large Language Models3 Efficient Large-Scale Language Model Training on GPU Clusters Using Megatron-LM4 NVIDIA A100 Tensor Core GPU Datasheet5 NVIDIA H100 Tensor Core GPU Datasheet6 Scaling Language Model Training to a Trillion Parameters Using Megatron图15 HGX H100使用64台QM9700交换机资料来源：NVIDIA，上海证券研究所图16 DGX H100适合于网络计算资料来源：NVIDIA，上海证券研究所12 电信市场光模型的使用场景主要为：5G 前传、中传和回传，以及城域网、骨干网和核心网的传输。我国是全球最大的5G市场，近年来随着5G基站建设逐步完善，5G基站新建数量的增长呈现稳健增长的趋势，也进一步带动光模型电信市场保持平稳发展。三大运营商资本开支稳健，共建共享在一定程度上缓解了运营商在资本开支上的压力，但同时也相对降低了5G基站的建设数量预期。图17 5G基站建设数量稳健增长（单位：万个）资料来源：工业和信息化部，上海证券研究所*2019年5G基站保有量根据2020年存量数据推算图18 三大运营商资本开支稳健（单位：亿元）资料来源：iFinD，各公司公告，上海证券研究所0%5%10%15%20%25%0200400600800100012002019 2020 2021 20225G基站保有量 基站总保有量 5G基站占比-50%-40%-30%-20%-10%0%10%20%30%40%50%0500100015002000250030003500400045002012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022中国移动 中国电信 中国联通 合计移动-YoY 电信-YoY 联通-YoY 合计-YoY13 国内光模块厂商从光模块的封装和测试业务起家，在十余年的时间里将业务范围扩展到光模型以及部分光芯片的研发、设计。近年来，国内光模块厂商市占率大幅提高。截至2021年，全球前十大光模块厂商中，国内厂商占据五席。海外光模块厂商通过一系列的收并购，逐步聚焦上游毛利率更高的光芯片行业。截至2021年，国内厂商在光模块行业的市场份额已经从2010年的15%增长到超过50%。图19 光模块行业国内厂商市场份额超50%资料来源：LightCounting，上海证券研究所表2 我国光通信产业发展历程时间 具体内容2001年-2005年 海外厂商将光模块的封装和测试转移到国内2000年-2015年 国内出现大量无源光元器件和光模块厂商2010年至今 国内光模块厂商市占率和销售额不断提高2017年至今 国内光模块厂商发展制造激光器芯片、探测器芯片和硅光芯片2017年至今 国内光模块厂商更积极地参与标准和MSA的制定到2035年 我国有望转变为光通信技术的创新中心资料来源：LightCounting，上海证券研究所表1 前十大光模块供应商排名 2010 2016 2018 20211 Finisar Finisar FinisarII-VI&Innolight（并列）2 opnext Hisense Innolight3 Sumitomo Accelink Hisense Huawei(HiSilicon)4 Avago Acacia Accelink Cisco(Acacia)5 Source Photonics FOIT(Avago)FOIT(Avago)Hisense6 Fujitsu Oclaro Lumentum/Oclaro Broadcom(Avago)7 JDSU Innolight Acacia Eoptolink8 Emcore Sumitomo Intel Accelnk9 WTD Lumentum AOI Molex10 NeoPhotonics Source Photonics Sumitomo Intel资料来源：LightCounting，上海证券研究所*标黄的为国内厂商14 封测领域存在技术壁垒：光器件封装领域工艺环节较多，与常见的半导体封装有所差异，特别是在贴片、打线、透镜耦合等环节存在一定的技术壁垒，相关工艺的优劣直接影响产品的良率或性能。产品的导入周期长不利于外部厂商进入：光模块产品的研发和导入客户可分为方案设计、打样验证、小批量生产等环节，其中，打样验证、小批量生产等环节耗时长，初次导入的厂商有额外的时间成本。因此，外部企业进入光器件领域，或二线厂商进入优质客户供应链，存在一定的壁垒和门槛。图20 光模块封装工艺流程相对复杂资料来源：光纤在线，上海证券研究所图21 光模块行业产品导入周期较长资料来源：纤亿通科技，上海证券研究所15 800G光模块2023年起加速导入市场：行业龙头在800G导入竞争中，处于领先位置，有望率先实现大批量生产。800G光模块功耗较400G光模块有所降低：比较以太网光模块和相干光模块，不考虑CPO封装，可插拔的800G光模块较400G光模块均有明显的功耗降低。中高速率光模块利润率较高：中高速光模块的单价和利润率均显著高于低速光模块，若低速光模块量价持续降低，而以800G光模块为代表的高速光模块持续放量，则利好行业头部公司进一步扩大竞争优势。800G 图22 光模块传输速率演进（OFSP封装，单位：bit/s）资料来源：Arista Networks（OFC 2022），上海证券研究所图23 800G光模块较400G光模块在功耗上有优势（单位：pJ/bit）资料来源：菲魅通信，上海证券研究所01020304050400G 800G 1.6T 3.2T以太网模块 相干模块1620%25%30%35%40%0.010.020.030.0 中际旭创营收 中际旭创毛利率 图24 中际旭创行情回顾（单位：元）资料来源：iFinD，公司公告，上海证券研究所0.0020.0040.0060.0080.00100.00120.00收盘价 67.02X 54.61X 42.20X 29.80X 17.39X图25 北美TOP4云厂商CAPEX变化情况（单位：亿美元）资料来源：iFinD，各公司公告，上海证券研究所图26 中际旭创营业收入变化情况（亿元）资料来源：iFinD，公司公告，上海证券研究所100G数通和电信市场同时放量 400G数通市场需求攀升800G新周期即将开启阶段一（2017-2019）100G数通和电信市场同时放量阶段二（2020-2022）400G数通市场需求攀升阶段三（2023年）800G新周期即将开启100G放量 400G放量0100200300400500北美云厂商CAPEX17 上游光芯片行业毛利率较高：从整体来看，上游光芯片厂商的毛利水平和净利水平高于光模块厂商，但国内光芯片厂商的规模较光模块厂商仍有差距。行业头部公司的盈利能力较好：光模块行业中，在毛利率指标上，以中际旭创和新易盛为代表的行业龙头较二线厂商有明显优势，也从侧面反映了行业龙头对上下游的议价能力。行业集中度较高：对光模块行业各公司光模块业务的营收进行比较，行业龙头远超二线厂商，营收与出货量成正相关，显示行业有较强的集中度。营业收入 归母净利润 ROE 毛利率 净利率 营业收入 归母净利润 ROE 毛利率 净利率 PE-23 PE-24 近五年PE分位数（%）源杰科技 2.8 1.0 7.4 62%35%0.35 0.12 0.6 43%34%102 75 89仕佳光子 9.0 0.6 5.3 25%7%1.5-0.03-0.3 20%-2%59 41 47天孚通信 12.0 4.0 16.3 52%34%2.9 0.92 3.4 51%32%55 42 100光芯片/光模块 光迅科技 69.1 6.1 10.4 24%9%12.7 1.02 1.5 22%8%28 24 44中际旭创 96.4 12.2 10.4 29%13%18.4 2.50 2.1 30%13%50 38 79新易盛 33.1 9.0 20.6 37%27%6.0 1.08 2.2 34%18%37 27 45华工科技 120.1 9.1 11.6 19%7%26.6 3.08 3.7 21%12%25 20 26博创科技 14.7 1.9 12.1 19%13%3.9 0.37 2.1 14%9%29 23 33剑桥科技 37.9 1.7 9.3 19%5%10.7 0.71 3.6 23%7%-55估值表3 光模块行业对比（截至5月25日，单位：亿元）资料来源：iFinD，各公司公告，上海证券研究所*华工科技2021和2022年光电器件系列产品营收分别为：53.8亿元、57.1亿元，毛利率分别为20.31%、22.17%；盈利预测来自 iFinD机构一致预测光芯片2022 2023Q1股票简称 细分板块光模块18 公司专注于高端光通信收发模块的研发、封测，为云数据中心客户提供高速光模块，为电信设备商客户提供5G前传、中传和回传光模块以及骨干网和核心网传输光模块，且高速光模块产销量远大于中低速光模块产销量。旭创科技核心团队有硅谷背景：多名创始团队核心成员有全球化的教育、工作经历。公司研发费用处于行业领先地位：公司研发费用长期保持在行业头部，大幅领先于同行业其他公司，与公司专注于高端光模块的定位相适应。图27 旭创科技（InnoLight）核心团队具有全球化背景资料来源：InnoLight，上海证券研究所图28 公司研发费用长期大幅领先同行业其他公司（单位：亿元）资料来源：iFinD，各公司公告，上海证券研究所01234567892019 2020 2021 2022中际旭创 新易盛 博创科技 剑桥科技 联特科技19 公司2008年成立于成都，专注于数据中心、电信网络、安防以及智能电网等行业的光模块和光器件研发。公司与主要客户绑定关系强：近五年，前五名客户占公司营业收入比值均大于50%，且第一名客户占公司营业收入比值长期大于20%，显示出公司与主要客户有长期稳定的供应关系。公司控费能力强，进一步提升盈利能力：公司（销售费用+研发费用）/营业收入指标长期控制在光模块行业其他公司之下，不仅小于二线厂商，也明显小于其他行业头部公司，显示出公司极强的控费能力。图29 主要客户占公司营收比值大资料来源：iFinD，公司公告，上海证券研究所图30（销售费用+研发费用）/营业收入显示公司控费能力强资料来源：iFinD，各公司公告，上海证券研究所0%10%20%30%40%50%60%70%2018 2019 2020 2021 2022第一名 第二名 第三名 第四名 第五名 前五名合计0%5%10%15%20%2018 2019 2020 2021 2022中际旭创 新易盛 博创科技 剑桥科技 联特科技20（1）新技术落地和商业化不及预期：行业头部公司正在积极推进800G光模块的大规模量产，并研发CPO、LPO、硅光等新技术，若不能及时将新技术转化为长期壁垒和现金流回报，可能影响后续市场对光模块行业的关注和信心。（2）下游需求不及预期：下游客户分布在多个行业，需求的影响因素多，若海外云厂商等下游客户的订单量不及预期，将影响行业的收入和利润。（3）行业竞争加剧：上游激光器芯片厂商、下游通信设备厂商都具备进入光模块赛道的技术可能性，若行业竞争加剧，会进一步压缩光模块产品的利润空间。（4）国际形势变化：中高端激光器芯片的供应和高速光模块的需求主要来自海外，若国际形势发生变化，将对行业的供应链和海外市场空间产生影响。21分析师声明作者具有中国证券业协会授予的证券投资咨询资格或相当的专业胜任能力，以勤勉尽责的职业态度，独立、客观地出具本报告，并保证报告采用的信息均来自合规渠道，力求清晰、准确地反映作者的研究观点，结论不受任何第三方的授意或影响。此外，作者薪酬的任何部分不与本报告中的具体推荐意见或观点直接或间接相关。公司业务资格说明本公司具备证券投资咨询业务资格。投资评级体系与评级定义 股票投资评级：分析师给出下列评级中的其中一项代表其根据公司基本面及（或）估值预期以报告日起6个月内公司股价相对于同期市场基准指数表现的看法。买入 股价表现将强于基准指数20%以上增持 股价表现将强于基准指数5-20%中性 股价表现将介于基准指数5%之间减持 股价表现将弱于基准指数5%以上无评级 由于我们无法获取必要的资料，或者公司面临无法预见结果的重大不确定性事件，或者其他原因，致使我们无法给出明确的投资评级行业投资评级：分析师给出下列评级中的其中一项代表其根据行业历史基本面及（或）估值对所研究行业以报告日起12个月内的基本面和行业指数相对于同期市场基准指数表现的看法。增持 行业基本面看好，相对表现优于同期基准指数中性 行业基本面稳定，相对表现与同期基准指数持平减持 行业基本面看淡，相对表现弱于同期基准指数相关证券市场基准指数说明：A股市场以沪深300指数为基准；港股市场以恒生指数为基准；美股市场以标普500或纳斯达克综合指数为基准。投资评级说明：不同证券研究机构采用不同的评级术语及评级标准，投资者应区分不同机构在相同评级名称下的定义差异。本评级体系采用的是相对评级体系。投资者买卖证券的决定取决于个人的实际情况。投资者应阅读整篇报告，以获取比较完整的观点与信息，投资者不应以分析师的投资评级取代个人的分析与判断。22免责声明。本公司不会因接收人收到本报告而视其为客户。本报告版权归本公司所有，本公司对本报告保留一切权利。未经书面授权，任何机构和个人均不得对本报告进行任何形式的发布、复制、引用或转载。如经过本公司同意引用、刊发的，须注明出处为上海证券有限责任公司研究所，且不得对本报告进行有悖原意的引用、删节和修改。在法律许可的情况下，本公司或其关联机构可能会持有报告中涉及的公司所发行的证券或期权并进行交易，也可能为这些公司提供或争取提供多种金融服务。本报告的信息来源于已公开的资料，本公司对该等信息的准确性、完整性或可靠性不作任何保证。本报告所载的资料、意见和推测仅反映本公司于发布本报告当日的判断，本报告所指的证券或投资标的的价格、价值或投资收入可升可跌。过往表现不应作为日后的表现依据。在不同时期，本公司可发出与本报告所载资料、意见或推测不一致的报告。本公司不保证本报告所含信息保持在最新状态。同时，本公司对本报告所含信息可在不发出通知的情形下做出修改，投资者应当自行关注相应的更新或修改。本报告中的内容和意见仅供参考，并不构成客户私人咨询建议。在任何情况下，本公司、本公司员工或关联机构不承诺投资者一定获利，不与投资者分享投资收益，也不对任何人因使用本报告中的任何内容所引致的任何损失负责，投资者据此做出的任何投资决策与本公司、本公司员工或关联机构无关。市场有风险，投资需谨慎。投资者不应将本报告作为投资决策的唯一参考因素，也不应当认为本报告可以取代自己的判断。
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