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1、激光器芯片行业市场现状调查及投资策略分析一、高速率光芯片市场需求全球流量快速增长、各场景对带宽的需求不断提升，带动高速率 模块器件市场的快速发展。当前光芯片主要应用场景包括光纤接入、 4G/5G移动通信网络、数据中心等，都处于速率升级、代际更迭的关键 窗口期。电信市场方面，光纤接入市场，FTTX普遍采用PON技术接入，当 前PON技术跨入以10G-PON技术为代表的双千兆时代。10G-PON需求快 速增长及未来25G/50G-PON的出现将驱动IOG以上高速光芯片用量需 求大幅增加。同时，移动通信网络市场，随着4G向5G的过渡，无线 前传光模块将从IOG逐渐升级到25G,电信模块将进入高速率时
2、代。中 回传将更加广泛采用长距离IOkm-8OknI的10G、25G、50G、100G. 200G 光模块，该类高速率模块中将需要采用对应的10G、25G、50G等高速 率和更长适用距离的光芯片，推动高端光芯片用量不断增加。数据中心方面，随着数据流量的不断增多，交换机互联速率逐步 由IOOG向400G升级，且未来将逐渐出现800G需求。根据 LighteOUnting的统计，预计至2025年，400G光模块市场规模将快速 增长并达到18. 67亿美元，带动25G及以上速率光芯片需求。在对高速传输需求不断提升背景下，25G及以上高速率光芯片市场 增长迅速。根据OnIdia对数据中心和电信场景激光
3、器芯片的预测，高 速率光芯片增速较快，2019年至2025年，25G以上速率光模块所使用 的光芯片占比逐渐扩大，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%o二、光芯片应用场景随着信息技术的快速发展，全球数据量需求持续增长，根据OnKIia 的统计，2017年至2020年，全球固定网络和移动网络数据量从92万 PB增长至217万PB,年均复合增长率为33. 1%,预计2024年将增长 至575万PB,年均复合增长率为27. 6%o同时，光电子、云计算技术 等不断成熟，将促进更多终端应用需求出现，并对通信技术提出更高 的要求。受益于信息应用流量
4、需求的增长和光通信技术的升级，光模 块作为光通信产业链最为重要的器件保持持续增长。根据 LightCOUnting的数据，2016年至2020年，全球光模块市场规模从 58. 6亿美元增长到66. 7亿美元，预测2025年全球光模块市场将达 到113亿美元，为2020年的L 7倍。光芯片作为光模块核心元件有 望持续受益。2021年11月，工信部发布十四五信息通信行业发展规划要求全面部署新一代通信网络基础设施，全面推进5G移动通信网络、千兆 光纤网络、骨干网、IPV6、移动物联网、卫星通信网络等的建设或升 级；统筹优化数据中心布局，构建绿色智能、互通共享的数据与算力 设施；积极发展工业互联网和车
5、联网等融合基础设施。宽带中国推动光纤网络建设，千兆光纤网络升级推动光芯片用量 提升FTTX光纤接入是全球光模块用量最多的场景之一，而我国是FTTX 市场的主要推动者。受制于电通信电子器件的带宽限制、损耗较大、 功耗较高等，运营商逐步替换铜线网络为光纤网络。目前，全球运营 商骨干网和城域网已实现光纤化，部分地区接入网已逐渐向全网光纤 化演进。PON （无源光网络）技术是实现FTTX的最佳技术方案之一， PoN是指OLT （光线路终端，用于数据下传）和ONU （光网络单元，用 于数据上传）之间的ODN （光分配网络）全部采用无源设备的光接入网 络，是点到多点结构的无源光网络。PoN技术传输容量大，
6、相对成本低, 维护简单，有很好的可靠性、稳定性、保密性，已被证明是当前光纤 接入中非常经济有效的方式，成为光纤接入技术主流。目前PON技术 主要包括AP0N/BP0N、EPON、GPON和1OG-PON几类，当前主流的 EPON/GPON技术采用L 25G2. 5G光芯片，并向IOG光芯片过渡。 10G-P0N技术支持数据上下传速率对称IOGbps,能够更好地满足各类 高速宽带业务应用的接入网络需求。根据LightCounting的数据， 2020年FTTX全球光模块市场出货量约6, 289万只，市场规模为4. 73亿美元，随着新代际PON的应用逐渐推广，预计至2025年全球 FTTX光模块市
7、场出货量将达到9, 208万只，年均复合增长率为 7. 92%,市场规模达到6. 31亿美元，年均复合增长率为5. 93%o我国是光纤接入全面覆盖的大国，为国内光芯片产业发展带来良 好机遇。根据工信部宽带发展白皮书，2020年，我国光纤接入用 户占比全球第二，仅次于新加坡。此外，根据十四五信息通信行业 发展规划，在持续推进光纤覆盖范围的同时，我国要求全面部署千 兆光纤网络。以10G-P0N技术为基础的千兆光纤网络具备全光联接， 海量带宽，极致体验的特点，将在云化虚拟现实（CIOUdVR）、超高清 视频、智慧家庭、在线教育、远程医疗等场景部署，引导用户向千兆 速率宽带升级。2020年，我国10G
8、-PON及以上端口数达到320万个， 到2025年将达到1, 200万个。全球正在加快5G建设进程，5G建设和商用化的开启，将拉动市场 对光芯片的需求。相比于4G, 5G的传输速度更快、质量更稳定、传输 更高频，满足数据流量大幅增长的需求，实现更多终端设备接入网络 并与人交互，丰富产品的应用场景。根据全球移动供应商协会（GSA） 的数据，截至2021年10月末，全球469家运营商正在投资5G建设， 其中48个国家或地区的94家运营商已开始投资公共5G独立组网(5GSA) o5G移动通信网络提供更高的传输速率和更低的时延，各级光传输 节点间的光端口速率明显提升，要求光模块能够承载更高的速率。5G
9、 移动通信网络可大致分为前传、中传、回传，光模块也可按应用场景 分为前传、中回传光模块，前传光模块速率需达到25G,中回传光模块 速率则需达到50G/100G/200G/400G,带动25G甚至更高速率光芯片的 市场需求。根据LightCounting的数据，全球电信侧光模块市场前传、 （中）回传和核心波分市场需求将持续上升，2020年分别达到8.21 亿美元、2. 61亿美元和10. 84亿美元，预计到2025年，将分别达到 5. 88亿美元、2. 48亿美元和25. 18亿美元。电信市场的持续发展, 将带动电信侧光芯片应用需求的增加。我国5G建设走在全球前列。根据工信部的数据，截至2021
10、年9 月末，我国5G基站总数115. 9万个，占国内移动基站总数的12%,占 全球比例约70%,是目前全球规模最大的5G独立组网网络。2021年上 半年国内5G基站建设进度有所推迟，但下半年招标及建设节奏明显提 速。根据双千兆网络协同发展行动计划（2021-2023年），到 2021年底，5G网络基本实现县级以上区域、部分重点乡镇覆盖，新增 5G基站超过60万个；到2023年底，5G网络基本实现乡镇级以上区域 和重点行政村覆盖，推进5G的规模化应用。三、激光器芯片行业概况全球信息互联规模不断扩大，纯电子信息的运算与传输能力的提 升遇到瓶颈，光电信息技术正在崛起。在传统的通信传输领域，早期 通过
11、电缆进行信号传输，但电传输损耗大、中继距离短、承载数据量 小、信号频率提升受限，而光作为载体兼有容量大、成本低等优点， 商用传输领域已逐步被光通信系统替代。随着技术发展与成熟，光电 信息技术应用逐步拓展到医疗、消费电子和汽车等新兴领域，为行业 发展提供成长空间。光通信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，以光信号进行传输信息的系统。光通信系统传输信号过程中， 发射端通过激光器芯片进行电光转换，将电信号转换为光信号，经过 光纤传输至接收端，接收端通过探测器芯片进行光电转换，将光信号 转换为电信号。高速光芯片是现代高速通讯网络的核心之一。光芯片系实现光电 信号转换的基础元件，其
12、性能直接决定了光通信系统的传输效率。光 纤接入、4G/5G移动通信网络和数据中心等网络系统里，光芯片都是决 定信息传输速度和网络可靠性的关键。光芯片可以进一步组装加工成 光电子器件，再集成到光通信设备的收发模块实现广泛应用。光通信等应用领域中，激光器芯片和探测器芯片合称为光芯片。 光芯片是光电子器件的重要组成部分，是半导体的重要分类，其技术 代表着现代光电技术与微电子技术的前沿研究领域，其发展对光电子 产业及电子信息产业具有重大影响。从产业链角度看，光芯片与其他基础构件（电芯片、结构件、辅 料等）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
13、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。光通信产业链中，组件可分为光无源组件和光有源组件。光无源 组件在系统中消耗一定能量，实现光信号的传导、分流、阻挡、过滤 等交通功能，主要包括光隔离器、光分路器、光开关、光连接器、光 背板等；光有源组件在系统中将光电信号相互转换，实现信号传输的 功能，主要包括光发射组件、光接收组件、光调制器等。光芯片加工 封装为光发射组件（TOSA）及光接收组件（ROSA）,再将光收发组件、 电芯片、结构件等进一步加工成光模块。光芯片的性能直接决定光模 块的传输速率，是光通信产业链的核心之一。四、光芯片行业面临的挑战光芯片行业技术难度
14、大、投资门槛高，对工艺有严格要求，需要 长时间生产经验的积累与资金投入。专注于光芯片的研发、设计、生 产与销售，产品性能获得客户的高度认可，销售规模不断扩大。但由 于国际竞争者起步较早，积累了丰富的研发技术、生产经验及客户供应商资源，与其相比仍有一定差距。此外，近年来在产业政策及地方 推动下，国内光芯片的市场参与者数量不断增多、技术迭代加快，产 生较大的市场竞争压力。五、光芯片重要性突显互联网及云计算的普及推动了数据中心的快速发展，全球互联网 业务及应用数据处理集中在数据中心进行，使得数据流量迅速增长， 而数据中心需内部处理的数据流量远大于需向外传输的数据流量，使 得数据处理复杂度不断提高。根
15、据SynergyReSearCh的数据，截至 2020年底，全球20家主要云和互联网企业运营的超大规模数据中心总 数已经达到597个，是2015年的两倍，其中我国占比约10%,排名第 二。光通信技术在数据中心领域得到广泛的应用，极大程度提高了其 计算能力和数据交换能力。光模块是数据中心内部互连和数据中心相 互连接的核心部件，根据LightCOUnting的数据，2019年全球数据中 心光模块市场规模为35. 04亿美元，预测至2025年，将增长至 73. 33亿美元，年均复合增长率为13. 09%o我国云计算产业持续景气，云计算厂商建设大型及超大型数据中 心不断加速。根据中国信通院2021云计
16、算白皮书，2020年我国公 有云市场规模达到1, 277亿元，同比增长85. 2%,私有云市场规模达 到814亿元，同比增长26. 1%。政策层面，我国将云计算作为产业转 型的重要方向，积极推动云计算、数据中心的发展。根据工信部新 型数据中心发展三年行动计划（2021-2023年），到2021年底，全 国数据中心平均利用率提升到55%以上，到2023年底，全国数据中心 机架规模年均增速保持在20%,平均利用率提升到60%以上，带动光芯 片市场需求的持续增长。六、光芯片行业未来发展趋势（一）光传感应用领域的拓展，为光芯片带来更多的市场需求 光芯片在消费电子市场的应用领域不断拓展。目前，智能终端方 面，已使用基于3DVCSEL激光器芯片的方案，实现3D信息传感，如人 脸识别。根据YoIe的研究报告，医疗市场方面，智能穿戴设备正在开 发基于激光器芯片及硅光技术方案，实现健康医疗的实时监测。同时，随着传统乘用车的电动化、智能化发展，高级别的辅
