（報告出品方/作者：光大證券，劉凱，石崎良，孫嘯）

1、光模塊是數通與電信網路高速互聯的關鍵器件

1.1、光模塊是光通信系統核心部件之一，完成光電信號轉換功能

全球信息互聯規模不斷擴大，純電子信息的運算與傳輸能力的提升遇到瓶頸，光 電信息技術正在崛起。在傳統的通信傳輸領域，早期通過電纜進行信號傳輸，但 電傳輸損耗大、中繼距離短、承載數據量小、信號頻率提升受限，而光作為載體 兼有容量大、成本低等優點，商用傳輸領域已逐步被光通信系統替代。 光通信系統主要包括光設備（及子系統）、光纖光纜和光器件。其中光纖光纜包 括光纖和有源線纜。光設備包括電信設備和數通設備。光器件包括光晶元、有源 器件和無源器件等，光模塊是光器件的一種。

光器件的作用是通過光電元件實現光信號的發射、接收、信號處理等功能，在光 通信產業鏈中佔據約 18%的產業價值。如果將光通信產業鏈按照光器件、光設 備、光纖光纜進行產業價值的拆分，根據 2021 中國光網路大會的統計計算，光 器件作為光通信中的核心，佔據 18%的產業價值。光纖光纜的產業價值為 31%、 光設備的產業價值為 51%。

光模塊是光通信系統的核心器件之一，由各種無源器件以及光電晶元組合封裝。 光模塊構成了數據中心互連、5G 承載網路和全光接入網路的基礎單元，主要完 成光電/電光轉換功能。近年來隨著速率的逐漸提升，其在系統設備中的成本占 比不斷攀升，已成為各應用領域高帶寬、廣覆蓋、低成本和低能耗的關鍵要素。 為完成光電/電光轉換，光模塊的電口端插入交換設備或者基站設備，光口端連 接光纖，幫助設備接入光網路。

1.2、光模塊封裝方式繁多，應用場景豐富，核心部件為光電晶元

光模塊通常由光發射組件、光接收組件、驅動電路和光/電介面等組成，其核心 功能是電/光和光/電信號的轉換，由光電晶元完成。在發送端，一定速率的電信 號經驅動晶元處理後驅動激光器發射出相應速率的調製光信號，通過光功率自動 控制電路，輸出功率穩定的光信號。在接收端，一定速率的光信號輸入模塊後由 光探測器轉換為電信號，經前置放大器後輸出相應速率的電信號。

光模塊的主要器件包括： 1）TOSA（Transmitter Optical Subassembly）：實現電/ 光轉換，主要包括 激光器以及相關無源器件，有 TO-CAN 、Gold-BOX 、COC 、COB 等封裝形式。 2）ROSA（Receiver Optical Subassembly）：實現光/ 電轉換，主要包括光探 測器（PIN 光電二極體/APD 雪崩光電二極體）以及相關無源器件，封裝類型一般和 TOSA 相同。PIN 可 用於中短距離距的光模塊，APD 主要應用於長距光模 塊。 3）CDR（Clock and Data Recovery）：時鐘數據恢復晶元，作用是在輸入信號 中提取時鐘信號，並找出時鐘信號和數據之間的相位關係，補償信號在走線、連 接器上的損失。在高速場景需要光/電口調製模式轉換的情況下需要採用 DSP 芯 片。

4）LDD（ Laser Diode Driver）：將 CDR 的輸出信號，轉換成對應的調製信號， 驅動激光器發光。不同類型的激光器需要選擇不同類型的 LDD 晶元。在短距的 多模光模塊中（例如 100G SR4 ），一般來說 CDR 和 LDD 是集成在同一個晶元 上的。 5）TIA（ Transimpedance amplifier）：跨阻放大器，探測器將光信號轉換為 電流信號，TIA 將電流信號處理成一定幅值的電壓信號。 6）LA（Limiting Amplifier） ：限幅放大器，將跨阻放大器的信號限制成等幅 的電信號，給 CDR 和判決電路提供穩定的電壓信號。 7）MCU ：負責控制光模塊運行，完成模塊信息的監控，例如溫度、電壓、電路 以及功率等等，通過這些參數判斷光模塊的工作狀況，便於光通信鏈路的維護。

其中，光模塊的核心光晶元包括激光發射晶元（通常是 TOSA 中的激光器）和接 收晶元（通常是 ROSA 中的探測器）。電晶元包括 CDR、DSP、LDD、TIA、LA 等。

光模塊封裝方式多樣化：隨著光電子器件的發展和集成度的不斷提高，光電器件 的性能和傳輸帶寬逐漸增加。為應對不同使用場景，光模塊實現了更高速率傳輸 和更小的尺寸，因此其封裝方式一直以來也不斷發展，持續演進。針對不同的速 率和場景，可以選擇 SFP 、SFP28、QSFP28、CFP2、QSFP-DD、OSFP 等多 種封裝形式。電信和數通的用戶可以根據網路的性能、拓撲結構和成本考量，設 計靈活的解決方案。

光模塊封裝體積持續下降：以 CFP 系列封裝類型為例，早期的 100G CFP 光模 塊，通過 10 個 10G 的通道，達到 100G 的傳輸速率，而 100G CFP4 光模塊通 過 4 個 25G 通道，實現 100G 傳輸，所以傳輸效率更高，穩定性更強。同時 CFP4 光模塊的體積為 CFP 的四分之一，傳輸效率有明顯提升，而且耗電量下降，系 統成本方面也比 CFP2 更低。目前流行的 100G QSFP28 封裝小於 CFP4。整體來看，隨著封裝結構的變化，光模塊功耗越來越低，產品體積也越來越小， 在這個過程中，光模塊向著高速率、遠距離、低功耗、低成本、小型化以及可熱 插拔的方向去發展。

光模塊傳輸速率持續增長：從傳輸速率來看，早期的 90 年千兆時代的 GBIC， 到支持 10G 的 SFP，再逐步進化為 SFP 、QSFP 、QSFP28，到現在的 800G OSFP，光模塊傳輸速率得到了數量級的提升。

光模塊技術進步帶來傳輸效率不斷提高：數據流量的持續增長推動了光模塊傳輸 速度的不斷升級。但是交換機埠密度的限制，要求光模塊傳輸速度升級的同時 降低模塊體積。因此，從早期的 X2 型封裝，到支持 800G 的 OSFP 與 QSFP-DD， 其帶寬密度（數據速率/模塊寬度）提升了數十倍。 光模塊的技術迭代也推動了單位比特成本與能耗的不斷下降，平均每四年下降一 半。如果光模塊廠商不能及時推出更高速率與更小體積的新一代光模塊，則會面 臨產品價格下降與毛利率降低的風險。

1.3、數通與電信市場是光模塊的主要應用場景

隨著科技的飛速發展，5G、大數據、區塊鏈、雲計算、物聯網以及人工智慧等 應用持續推進，數據流量得到空前的增長。光纖的普及，使目前全球的通信市場 基礎設施都朝著全光網路的方向發展，光通信設備的保有量越來越大，光模塊的 應用隨之增多。 當前光模塊應用場景主要可以分為數據通信和電信網路兩大領域。數據通信領域 主要是指互聯網數據中心以及企業數據中心。電信網路主要包括光纖接入網、城 域網/骨幹網以及 5G 接入、承載網為代表的移動網路應用。

數通場景：企業數據中心與互聯網數據中心的主機房內放置大量網路交換機、服 務器群等，它們是綜合布線和信息化網路設備的核心，也是信息網路系統的數據 匯聚中心。伺服器間的連接、交換機間的連接、伺服器與交換機間的連接就需要 使用光模塊、光纖等傳輸載體來實現數據的互通。 企業與大型互聯網公司是數通市場的主要終端客戶，其中大型互聯網公司在建設 數據中心時通常直接採購光模塊。 電信場景：移動接入網側， RRU 和 BBU 設備互聯需要依賴於光模塊和光纖跳 線。承載網路的城域接入層、匯聚層、核心層/省內幹線為實現 5G 業務的前傳 和中回傳功能，其中各層設備之間主要依賴光模塊實現互連。

固網光通信中，光纖接入、城域網、骨幹網均採用光模塊支撐高速連接。為了在 長距離通信中節省光纖光纜的使用量，常用到波分復用（WDM）技術。因此 CWDM 光模塊和 DWDM 光模塊得到廣泛採用，通過外接波分復用器，將不同波長的光 信號複合在一起，通過一根光纖進行傳輸。 電信運營商是電信市場的主要終端客戶，一般通過設備商間接採購光模塊。

2、5G與雲計算產生新增需求，800G與硅光引領行業發展

2.1、行業驅動：光模塊行業受益於數字流量對光通信帶寬需求的持續提升

5G 網路的高帶寬、雲計算的海量數據、AI 智能所需的高算力相互促進，深入到 各行各業之中，創造出新的用戶體驗、新的行業應用以及新的產業布局，極大地 促進了數據的產生以及流動。 根據愛立信的數據，全球每月數據流量在 2019 與 2020 年分別達到 180 和 230 艾位元組（exabytes）。到 2026 年，該數據將增長至 2020 年的三倍以上，達到 780 艾位元組。光電子、雲計算技術等不斷成熟，將促進更多終端應用需求出現，並對通信技術 提出更高的要求。受益於信息應用流量需求的增長和光通信技術的升級，光模塊 作為光通信產業鏈最為重要的器件保持持續增長。根據 LightCounting 的數 據， 2016 年至 2020 年，全球光模塊市場規模從 58.6 億美元增長到 66.7 億美 元，預測 2025 年全球光模塊市場將達到 113 億美元，為 2020 年的 1.7 倍。

2.2、電信市場：千兆光纖接入與5G網路持續建設，電信光模塊仍有發展空間

10G PON FTTx 規模部署，向 50G PON 演進：根據 LightCounting 的數據，2020 年 FTTx 全球光模塊市場出貨量約 6,289 萬隻，市場規模為 4.73 億美元，隨著 新代際 PON 的應用逐漸推廣，預計至 2025 年全球 FTTx 光模塊市場出貨量將 達到 9,208 萬隻，年均複合增長率為 7.92%，市場規模達到 6.31 億美元，年均 複合增長率為 5.93%。

FTTx 光纖接入是全球光模塊用量最多的場景之一，而我國是 FTTx 市場的主要 推動者。受制於電通信電子器件的帶寬限制、損耗較大、功耗較高等，運營商逐 步替換銅線網路為光纖網路。目前，全球運營商骨幹網和城域網已實現光纖化， 部分地區接入網已逐漸向全網光纖化演進。 PON 技術是實現 FTTx 的最佳技術 方案之一。

EPON/GPON 技術採用 1.25G/2.5G 光晶元，10G PON 已經規模部署。隨著接 入帶寬需求不斷攀升，接入網容量持續增長，未來 5~10 年光接入網的發展目標 是每戶接入速率提升至 1~10Gb/s。而未來 5G 的全面部署，以及 5G 小站等新 場景，基於 PON 架構的 5G 承載因具備大幅節省主幹光纖等優點，成為備選方 案之一。因此，有線及無線接入網均存在對超 10G 光接入技術實現方案的潛在需求。因此 10G PON 未來存在平滑演進需求，單波 50G PON 技術將是國內接 入網高速技術演進的主要方向。

50G PON 是 ITU-T 正在制定的下一代 PON 標準，光介面參數指標定義部分已基 本完成。單波長支持上下行 50Gb/s 速率、相比 10G PON 帶寬可提升 5 倍。50G PON 沿用 TDM PON 機制，支持現網已部署的 ODN 基礎設施，滿足 10G PON 的平滑演進；同時，考慮到智能新業務特性需求，在低時延、切片、節能和可靠 性方面進行了擴展。

5G 商業化開啟拉動光模塊需求：根據 LightCounting 的數據，全球電信側光 模塊市場前傳、中傳、回傳和核心網的波分市場需求將持續上升，2020 年分別 達到 8.21 億美元、2.61 億美元和 10.84 億美元，預計到 2025 年，將分別達到 5.88 億美元、2.48 億美元和 25.18 億美元。電信市場的持續發展，將帶動電信 側光模塊需求的增加。根據 GSA 的統計，目前全球範圍內，正在投資 5G 的運營商已經覆蓋到了 145 個國家/地區，運營商數量更是達到了龐大的 487 家。而正式推出 5G 移動服務 的運營商數量也達到了 187 家，覆蓋全球 72 個國家/地區。

5G 承載網路提供更高的傳輸速率和更低的時延，各級光傳輸節點間的光埠速 率明顯提升，要求光模塊能夠承載更高的速率。 5G 移動通信網路可大致分為前 傳、中傳、回傳，光模塊也可按應用場景分為前傳、中回傳光模塊，前傳光模塊 速率需達到 25G，中回傳光模塊速率則需達到 50G/100G/200G/400G，帶動高 速率光模塊的市場需求。

5G 部署初期，前傳將以光纖直連和無源 WDM 方案為主，後續隨著網路部署規 模逐步擴大，尤其是 C-RAN 小集中和大集中部署模式的規模應用，基於半有源 WDM 的部署佔比將會顯著提升。 5G 中回傳覆蓋城域接入層、匯聚層與核心層，接入層和匯聚層將主要採用 25Gb/s、50Gb/s、100Gb/s 等速率的灰光或彩光模塊，核心層及以上將較多采 用 100Gb/s、200Gb/s、400Gb/s 等速率的彩光模塊。傳輸距離從十幾 km 到上 百 km 的場景，近期將以非相干灰光模塊為主，同時積極推動低成本相干彩光模 塊的研發進度。

2.3、數通市場：大型數據中心光互連快速迭代，推動光模塊市場結構升級

雲計算公司是數據中心建設的主要推手：互聯網及雲計算的普及推動了數據中心 的快速發展，全球互聯網業務及應用數據處理集中在數據中心進行，數據流量迅 速增長。根據 Cisco 的數據，全球大型數據中心的數量從 2016 年的 338 個增長 到 2021 年的 628 個，2016-2021 年的複合增長率達到 13%。從數據中心的虛 擬化運行實例數量來看，傳統數據中心的實例數量佔比越來越低，而雲計算實例 數量節節走高，2016-2021 年複合增長率達到 19%，因此未來數據中心以及光 模塊市場的發展與雲計算廠商對於數據中心基礎設施的投資息息相關。移動互聯網在過往十年的興起，與未來元宇宙等新興應用的發展，推動了雲計算 廠商持續的數據中心建設。北美主要雲計算廠商中，元宇宙領導廠商 Facebook 披露其 2022 年資本支出將增加至 290 到 340 億美元，比 2021 年的 190 億美元 同比增長至少 50%。

數據中心網路架構的演變提升光模塊需求：由於傳統的數據中心伺服器利用率較 低，浪費了大量的電力能源和機房資源。虛擬化技術可支持實現物理資源和資源 池的動態共享，提高資源利用率，尤其是針對那些平均需求遠低於需要為其提供 專用資源的不同負載。伺服器虛擬化技術是把一台物理伺服器虛擬化成多台邏輯伺服器，這種邏輯服務 器被稱為虛擬機（VM），每個 VM 都可以獨立運行，有自己的 OS、APP，當前 也有自己獨立的 MAC 地址和 IP 地址，它們通過伺服器內部的虛擬交換機 （vSwitch）與外部實體網路連接。虛擬化技術導致數據在不同伺服器之間的靈活流動，數據中心需內部處理的數據 流量遠大於需向外傳輸的數據流量，使得數據處理複雜度不斷提高。

在虛擬化的基礎上，微服務架構開始流行，很多軟體開始推行功能解耦，單個服 務變成了多個服務，部署在不同的虛擬機，又導致虛擬機之間的流量大幅增加。 這種平級設備之間的數據流動，通常稱為「東西向流量」。而在互聯網早期的客 戶端/伺服器模式中，數據的訪問是從用戶直接到存放數據內容的固定伺服器， 這種數據流動稱為「南北向流量」。根據 Cisco 的統計，數據中心內部的「東西 向流量」在 2021 年已經達到了 71.5%的比例。

三層或者多層架構由核心層、匯聚層和接入層組成，一直是企業數據中心最常用 的數據中心架構部署模型，更加適合「南北向流量」的數據訪問模式。面對越來 越多的「東西向流量」，新的葉脊架構數據中心成為主流。葉脊使用所有的互聯 鏈路，每台葉交換機都連接到了脊交換機上，脊交換機之間和葉交換機之間沒有 任何互連，相對於傳統的三層網路架構而言，減少了設備尋找或等待連接的需求， 從而減少了延遲及流量瓶頸。由於其特殊的拓撲結構，系統對於光模塊的需求得 到了提升。

隨著數據中心對於帶寬需求的提升，葉脊架構中的光模塊也在持續升級之中。速 率方面，亞馬遜、谷歌、微軟、Facebook 等北美超大型數據中心內部互連已經 在 2019~2020 年開始商用部署 400Gb/s 光模塊；國內數據中心正由 100Gb/s 逐步向 400Gb/s 過渡，2022 年有望實現規模部署。根據 IMT2020（5G）推進 組預計，數據中心交換晶元吞吐量預計 2023 年將達到 51.2Tb/s，2025 年之後 達到 102.4Tb/s，800Gb/s 和 1.6Tb/s 更高速率將成為實現高帶寬數據交換的重 要選擇。

2.4、當前熱點：100G單波、200G/400G快速起量，光電晶元是代際演進的關鍵

數據中心光互連方案演進，推動 100G 單波、200G 以及 400G 光模塊需求：數 據中心光互連持續演進，在當前的 100G 接入、400G 互聯時代存在多種演進方 案，推動 100G 單波、200G 以及 400G 光模塊需求。在 Server 到 TOR 的接入環節方案中，單波 100G 方案有望得到廣泛採用，通過 與交換機側 200G 光模塊 fan out，可以同時達到節省光纖成本和提高交換機端 口密度的目的。此方案對光晶元性能提出更高要求。 TOR 到 leaf 與 leaf 到 spin 的場景下，400G 將成為主流，推動交換機/光模塊 的 serdes 互聯速率進一步提高，PAM4 得到廣泛應用，光模塊的電晶元性能同 時得到了提高。 200G 光模塊相對 400G 更為成熟，使用風險與成本相對較低，近期將會得到快 速發展，作為 100G 向 400G 的低成本高可靠過渡方案。

根據 LightCounting 預測，大型互聯網公司的數據中心方案中，200G 光模塊在 2022 年有望快速發展，隨後 400G 的價值量將超過 200G 並有望在 2024 年超過 100G。800G 光模塊將在 2023-2024 年之間開始得到規模化部署。光模塊電晶元與交換機介面速率配合演進，是數據中心光互連升級的基礎：交換 機是數據中心互聯關鍵設備，也是光模塊的數據源。數據通過交換機與光模塊的 介面，由光模塊完成電光轉換。根據 Yole 的預測，從 2017 年到 2025 年，交換 機的交換容量將從 5Tbps 逐年翻倍到 51.2Tbps，與光模塊的 serdes 介面速率 也從 10G 逐步進化到 50G，或者 100G CPO。

為了提升傳輸速率，光模塊的數字信號調製方式從 NRZ 發展到 PAM4，波特率 從 25G 提升為 100G，對核心電晶元 CDR 或者 DSP 的性能提出更高要求。 當前的 800G 光模塊通常需要支持 8 路 50G 波特率的 PAM4 信號，未來的 1.6T 則需要 8 路 100G 波特率 PAM4 信號。高性能光晶元支持更高速率與更遠的傳輸距離：光模塊的光晶元包括激光器晶元 和探測器晶元，其中激光器晶元包括面發射的 VCSEL 晶元，以及邊發射的晶元 FP、DFB 和 EML 晶元等；探測器晶元用於接收信號，主要有 PIN 和 APD 兩類。

對於目前單波 100G 的光介面方面，有 EML、DML 和硅光三類方案，其中 EML 成熟度最高。DFB 和 VCSEL 激光器晶元大規模商用的最高速率已達到 50G。 網路帶寬的快速增長和 400GE 埠的逐步成熟，也推動骨幹網由 100Gb/s 向 400Gb/s 演進，長距離傳輸對光晶元性能提出更高要求。1000km 以上的 400Gb/s 相干光模塊及核心光電晶元器件是長距 400Gb/s 技術發展的基石和骨 干網速率代際演進的關鍵。400Gb/s 相干光模塊的核心光電晶元材料可選擇 lnP、硅基或者薄膜鈮酸鋰，三種材料各有優勢。

2.5、未來趨勢：800G與相干方案標準正在制定，硅光與CPO是產業研究重點

800G 標準正在推進，光電介面亟待升級：800G 光模塊相關產品研發及標準化 推進成為業界研究熱點，國內外多個標準化組織競相開展制定。目前 OSFP MSA、 IEEE802.3、QSFP-DD800 MSA 等組織已經啟動或者發布 800G 標準。根據 LightCounting 預測，800G 光模塊在 2021 與 2022 年得到初步市場應用， 在 2023 年開始，將得到規模化部署。光電介面技術的進步與標準的統一，對於 800G 模塊的普及起到關鍵作用。

光介面標準方面，存在 8*100G 直調直檢、4*200G 直調直檢或者 800G 相干等 不同方案的選擇。激光器方案可以採用硅光、DML、EML，應對不同應用場景， 在調製碼型（PAM4、16/32/64QAM 等）、激光器數量（8/4/1）等方面有不同 選擇，波特率則需要達到 56 或者 112G。 電介面及封裝方面，電介面單通道速率與光介面單通道速率相同時光模塊的架構 最佳，可獲取低功耗、低成本等優勢。以此類推，單通道 100Gb/s 電介面將是 8*100Gb/s 光模塊的理想電介面；單通道 200Gb/s 電介面將是 4*200Gb/s 光模 塊的理想電介面。封裝方面，800Gb/s 光模塊可能存在 QSFP-DD800、QSFP224、 OSFP、CPO 等不同形式。

相干技術應用下沉，光電技術發展有望推動普及：相干光通信中主要利用了相干 調製和外差檢測技術，就是利用要傳輸的信號來改變光載波的頻率、相位和振幅， 主要用於高速率、長距離傳輸。在發送端，採用外光調製的方式將信號以調幅、 調相、調頻的方式調製到光載波上，經過後端處理髮送出去。到達接收端以後， 首先經過前端處理如均衡等，再進入光混頻器與本地光振蕩器產生的光信號進行 相干混合，然後由探測器進行探測。從標準來看，當前相干技術發展到了單波長 400G 與 800G，但 800G 目前業內 相關標準尚未成熟，而 400G 相干技術目前有 400ZR、OpenROADM 和 OpenZR 三種標準。其中 400GZR 主要針對數據中心，OpenROADM 針對電信網路， OpenZR 適用範圍更加廣泛。下一代的相干技術標準 800ZR 也正在制定之中。

隨著單通道傳輸速率的提高，現代光通信領域越來越多的應用場景開始用到相干 光傳輸技術，相干技術從過去的骨幹網下沉到城域甚至邊緣接入網（<100km）。 另一方面在數通領域，相干技術也已經成為數據中心間互聯（DCI）的主流方案 （80~120km）。光傳輸網路中使用的相干光模塊封裝方式採用 CFP 標準，存在埠密度低、體 積功耗大、非標設計等問題。隨著先進的 CMOS 工藝 DSP 晶元和集成光子技術 的進步，使得體積更小和更低功耗的可插拔相干封裝光模塊成為可能。

硅光技術在集成化和低成本具備優勢，技術和產業鏈有待成熟：傳統光模塊主要 採用高速電路硅晶元、光學組件、III-V 族半導體晶元等器件封裝而成，本質上屬 於「電互聯」。不過隨著晶體管加工尺寸的逐漸縮小，電互聯將逐漸面臨傳輸瓶 頸，硅光技術有望帶來新的互聯方式。 硅光子技術是基於硅和硅基襯底材料(如 SiGe/Si、SOI 等)，利用現有 CMOS 工 藝進行光器件開發和集成的新一代技術。硅光技術的核心理念是「以光代電」， 即採用激光束代替電子信號傳輸數據，將光學器件與電子元件整合至一個獨立的 微晶元中。

硅光技術本身可以有多種應用方向，例如光模塊、光互連、醫學、消費、激光雷 達等領域。在光模塊方向，數據中心、遠距離光傳輸和 5G 等領域都可以得到應 用。根據 Yole 預測，數據中心市場是硅光技術未來最主要的市場之一，其重要 應用場景就是光模塊，在 2026 年將達到 4.5 億美金，五年複合增長率為 26%。

目前，已量產的硅光方案，基於硅襯底的混合集成是主要方式。主要器 件包括： 在硅襯底表面集成激光器（III-V 族半導體，以 InP 為主）、調製器（鈮酸鋰 LiNbO3， 具有優異的電光效應）、光探測器（Si 中摻 Ge）、硅波導（Si 對於 1.31μm／ 1.55μm 通信波段透明）、波分復用及 解復用器、耦合器等。

集成方式來講有三種： （1）Flip-chip 方案 該方案將激光器 LD 直接倒裝焊到硅光晶元上，思路比較簡單，工藝也比較成熟。 但是該方案對貼裝的精度要求比較高，時間成本較大，並且集成度不夠高。 （2）Wafer/Die bonding 方案 該方案將沒有結構的 III-V 族材料鍵合到 SOI 基片上，進一步再對 III-V 族材料進 行加工，形成激光器. 該方案不需要對準調節，其位置準確性由光刻精度保證， 省去了對準調節的時間。此外，如果是將一整個 InP 晶圓貼合到 SOI 晶片上， 可以同時加工多個激光器，利於大規模生產，成本進一步降低。 （3）外延生長 III-V 族材料 該方案在 Si 材料上外延生長 III-V 族材料，進而再對材料結構進行加工，形成激 光器，是真正意義上的單片集成方案，潛力巨大。但是目前該方案不夠成熟，還 限於研究階段。

此外，硅光耦合工藝目前也存在多種方案，硅光波導損耗比較大，需要更低的插 損設計，對工藝要求比較高。 （1）無源耦合：通過精密結構定位，實現高效耦合，技術壁壘高，設備精密度 要求非常高。 （2）有緣耦合：點亮激光器，通過不斷調整位置，使耦合效率最大，產品一致 性較好，但是耦合工藝所佔成本比較高。

雖然由於不同方案的良率和耦合損耗問題，硅光模塊方案的整體優勢尚不明顯， 但在超 400G 的短距場景、相干光場景中，硅光模塊的低成本優勢或許會使得其 成為數據中心網路向 400G 升級的主流產品。車聯網、AR/VR、直播等 5G 下游 應用的飛速發展和企業雲的大趨勢帶動了數據中心網路從 100G 向 400G 更迭的 需求，硅光模塊有望得到快速發展。

光電共封裝（CPO）剛剛起步，技術仍在探索：CPO 指的是交換 ASIC 晶元和硅 光引擎（光學器件）在同一高速主板上協同封裝，從而降低信號衰減、降低系統 功耗、降低成本和實現高度集成。CPO 的發展才剛起步，並且其行業標準形成 預計還要一定時間，但 CPO 的成熟應用或許會帶來光模塊產業鏈生態的重大變 化。硅光技術既可以用在傳統可插拔光模塊中，也可以用在 CPO 方案中。800G 傳輸速率下硅光封裝滲透率會有提升，而 CPO 方案則更多的是技術探索。但是 從 1.6T 開始，傳統可插拔速率升級或達到極限，後續光互聯升級可能轉向 CPO 和相干方案。

LightCounting 認為，CPO 技術最大的應用場景可能不在交換 ASIC 領域，而是 在 HPC 和 AI 簇領域的 CPU、GPU 以及 TPU 市場。到 2026 年，HPC 和 AI 簇 預計將成為 CPO 光器件最大的市場。CPO 的出貨預計將從 800G 和 1.6T 埠 開始，於 2024 至 2025 年開始商用，2026 至 2027 年開始規模上量，主要應用 於超大型雲服務商的數通短距場景。

目前，CPO 主要技術方案及應用場景有兩類，一是基於 VCSEL 激光器的多模方 案，面向 30m 及以內的超算及 AI 機群短距離光互連；二是基於硅光集成的單模 方案，面向 2km 及以內的數據中心機架及機群間光互連。其中，基於硅光集成 的單模方案具有無需氣密封裝、高帶寬、易集成等優勢，預計將成為 CPO 的主 流技術方案，部分廠商已取得一定成果或制定了相關規劃。 國際標準化方面，CPO JDF 2019 年成立，以需求為主導為製造商提供端到端設 計指南和開放規範，2021年發布《3.2 Tb/s Copackaged Optics Optical Module Product Requirements Document》，提出 51.2Tb/s 交換晶元合封光引擎設 計框架，光介面支持 400GE FR4/DR4 規格。OIF（Optical Internetworking Forum）也於 2020 年啟動 CPO 框架項目計劃。

從 CPO 目前的技術產業進展來看，尚未形成與傳統可插拔光模塊的絕對優勢， 產業生態和標準化工作都需要更多時間，當交換晶元容量達到 102.4Tb/s 時，或 光介面速率達 4×200Gb/s、1.6Tb/s 和 3.2Tb/s 時，或將出現商用機會。

2.6、競爭格局：行業巨頭兼并收購，國產廠商嶄露頭角

國際大廠份額領先，行業兼并收購頻繁。根據 Yole 在 2020 年的統計數據，II-VI 收購 Finisar 之後佔據全球 16%的市場份額，位居第一；Lumentum 以 11%的 市場份額緊隨其後；中國廠商中際旭創、海信、光訊科技等市佔率領先；2020 年市場的 CR5 為 53%，集中度較高。光模塊是光通信領域的關鍵部件之一，該領域近年來頻繁發生併購，國際巨頭通 過收購相關公司掌握光模塊以及相關晶元部件的設計與生產能力。

國產廠商嶄露頭角，全球份額持續提升。中國光模塊廠商從 2000 年左右開始發 展，最初的業務來自於光模塊外企的部分組裝測試業務的轉移。到了 2015 年， 已經有多家中國廠商開始了光模塊與被動光器件在國內的生產製造。得益於北美 雲計算公司光學器件銷售的推動，中際旭創等中國供應商在 2017-2021 年間銷 售額達到新的高度。在國內數通側，光模塊需求持續增長，中國雲計算公司仍有 很大發展空間；在國內電信側，電信運營商對光網路基礎設施的穩步投資也擴大 了中國的國內市場，增長將來自於無線前傳、FTTx 等方向。 中國廠商在近年來也持續推動上游激光器、探測器、硅光晶元等新領域，並積極 參與相關工業標準的制定。 根據 LightCounting 測算，2021 年中國光模塊以及部件廠商營收達到了新的高 度，全球市場份額從 2010 年的約 15%，增長到 2021 年的 50%以上。

3、激光雷達行業高速發展，光模塊公司有望開啟第二成長曲線

3.1、激光雷達應用廣泛，下游領域不斷拓展

激光雷達被廣泛用於無人駕駛汽車和機器人領域，被譽為廣義機器人的「眼睛」， 是一種通過發射激光來測量物體與感測器之間精確距離的主動測量裝置。激光雷 達通過激光器和探測器組成的收發陣列，結合光束掃描，可以對廣義機器人所處 環境進行實時感知，獲取周圍物體的精確距離及輪廓信息，以實現避障功能；同 時，結合預先採集的高精地圖，機器人在環境中通過激光雷達的定位精度可達厘 米量級，以實現自主導航。

無人駕駛汽車和無人物流機器人技術是人工智慧在機器人領域深度應用的產物， 其發展將帶來全球性的技術革命，激光雷達將發揮重要作用。該領域已成為各國 政府、全球汽車行業、互聯網企業、科技企業的「兵家必爭之地」。 除了無人駕駛領域，激光雷達的應用領域也在不斷拓展，包括以汽車整車廠、 Tier 1 為代表的前裝高級輔助駕駛，以智能服務機器人為代表的避障導航系統， 還有隨著 5G 技術逐漸普及而產生的智能交通車路協同應用，都為激光雷達帶來 了更廣闊的市場。

3.2、激光雷達技術路線多樣，具備不同特點與適用場合

測距方面，ToF 是當前主流方案，FMCW 產業鏈有待成熟。激光雷達按照測距 方法可以分為飛行時間（Time of Flight，ToF）測距法、基於相干探測的 FMCW 測距法、以及三角測距法等，其中 ToF 與 FMCW 能夠實現室外陽光下較遠的測 程（100~250 m），是車載激光雷達的優選方案。ToF 是目前市場車載中長距激 光雷達的主流方案，未來隨著 FMCW 激光雷達整機和上游產業鏈的成熟，ToF 和 FMCW 激光雷達將在市場上並存。通過激光器和探測器組成的收發陣列，結合光束掃描，可以對廣義機器人所處環 境進行實時感知，獲取周圍物體的精確距離及輪廓信息，以實現避障功能；同時， 結合預先採集的高精地圖，機器人在環境中通過激光雷達的定位精度可達厘米量 級，以實現自主導航。 按照技術架構可以分為整體旋轉的機械式激光雷達、收發模塊靜止的半固態激光 雷達以及固態式激光雷達。

相比於半固態式和固態式激光雷達，機械旋轉式激光雷達的優勢在於可以對周圍 環境進行 360°的水平視場掃描，而半固態式和固態式激光雷達往往最高只能做 到 120°的水平視場掃描，且在視場範圍內測距能力的均勻性差於機械旋轉式激 光雷達。而由於半固態雷達收發模塊靜止、主要由掃描器發生機械運動，在現有 技術和工藝水平下，其更能滿足量產車型對雷達穩定性和壽命的要求。純固態雷 達不含機械掃描部件，有利於產品壽命，但是目前技術尚未完全成熟。

除了無人駕駛，面向乘用車的前裝高級輔助駕駛（ADAS）、服務型機器人、車 聯網（V2X）等領域也是激光雷達當前或者近期的重要市場。因為使用場景和搭 載激光雷達的載體（無人駕駛汽車、乘用車、機器人等）具有明顯差異，這些市 場對激光雷達的性能、價格、體積等維度提出了不同的需求。車聯網應用起步最新，使用場景具有多樣性，對無人駕駛、高級輔助駕駛、 機器人領域的激光雷達都會有相應需求。

3.3、行業高速發展，光模塊公司憑藉激光光學積累跨界進入

根據 Allied Market Research 估計，2026 年全球無人駕駛技術市場規模將達到 5,566.7 億美元，較 2019 年可實現 39.47%的年均複合增長率。激光雷達是高級 別無人駕駛技術實現的關鍵，根據沙利文的統計及預測，受無人駕駛車隊規模擴 張、激光雷達在高級輔助駕駛中滲透率增加、以及服務型機器人及智能交通建設 等領域需求的推動，激光雷達整體市場預計將呈現高速發展態勢，至 2025 年全 球市場規模為 135.4 億美元，較 2019 年可實現 64.5%的年均複合增長率。

發展無人駕駛技術、高級輔助駕駛技術能夠實現汽車由人工操控的機械產品向電 子信息系統控制的智能產品的轉變，通過使用更為可靠的感測和控制系統可以減 少車輛行駛過程中的人為判斷和決策失誤，同時事故的減少還有利於緩解交通擁 堵的情況，減少通勤時間。 從無人駕駛領域來看，據麥肯錫研究報告顯示，中國將是全球最大的自動駕駛市 場，到 2030 年中國自動駕駛乘用車數量將達到 800 萬輛，自動駕駛將佔到乘客 總里程（Passenger KiloMeters Travelled，PKMT）的約 13%，基於自動駕駛 的出行服務訂單金額將達 2,600 億美元。根據沙利文的研究報告，至 2025 年，中國激光雷達市場規模將達到 43.1 億美 元，較 2019 年實現 63.1%的年均複合增長率。

激光雷達行業高速發展，給光模塊公司帶來全新機遇。激光雷達的設計與製造需 要大量光學器件、激光器等技術積累，與光模塊產業鏈公司在光學領域的長期積 累有共通之處，技術平台和產線具有一定復用性。目前光模塊產業鏈公司正在積 極布局激光雷達市場。1）天孚通信依託現有成熟的光通信行業光器件研發平台， 利用團隊在基礎材料和元器件、光學設計、集成封裝等多個領域的專業積累，為 下游激光雷達和醫療檢測客戶提供配套新產品。2）中際旭創目前已成立專業團 隊，對激光雷達核心技術進行了比較深入的研發和探索，以激光雷達代工業務作 為切入點，並逐步推廣和提供更高附加值的業務合作模式。3）光庫科技目前在 相關市場的定位是提供全面的元器件組合交付能力和發射光源的集成解決方案 專家，成立了激光雷達事業部，為國內外多家基於光纖激光器 1550nm 光源方 案的激光雷達公司提供全系列高性能、低成本、高可靠性的光纖元器件。

4、重點企業分析

4.1、中際旭創：全球第二的光模塊廠商，規模化優勢明顯

公司概況：中際旭創集高端光通信收發模塊的研發、設計、封裝、測試和銷售於 一體，為雲數據中心客戶提供 100G、200G、400G 和 800G 等高速光模塊，為 電信設備商客戶提供 5G 前傳、中傳和回傳光模塊以及應用於骨幹網和核心網傳 輸光模塊等高端整體解決方案。憑藉行業領先的技術研發能力、低成本產品製造 能力和全面交付能力等優勢，公司贏得了海內外客戶的廣泛認可，並保持了市場 份額的持續成長。LightCounting 在 2021 年發布的光模塊廠商排名中，中際旭 創位居全球第二。

另外，Omdia 最新報告也顯示，中際旭創 2021 年的市場份 額位居全球第二（第一為 II-VI），約為 10%，其中第四季度的市佔率高達 12%。 在前十大廠商中，公司在 2021 年市場份額提升得最多，主要原因系公司向雲廠 商數據中心提供的 200G 和 400G 產品的銷售量大幅增加。中際旭創作為光模塊 領域的領先者，未來將繼續提升核心競爭力，實現高效創新，並及時響應市場需 求，推出滿足客戶需求的光模塊解決方案。公司 2021 年的營業總收入為 76.95 億元，同比增長 9.16%；歸母凈利潤為 8.77 億元，同比增長 1.33%；扣非歸母凈利潤為 7.28 億元，同比增長-4.78%；毛利 率為 25.57%，凈利率為 11.52%。

公司 2021 年高速光模塊業務營業收入為 63.64 億元，總營收中的佔比約為 82.70%；中低速光模塊營業收入為 8.97 億元，總營收中的佔比約為 11.66%； 光組件營業收入為 3.27 億元，總營收中的佔比約為 4.25%；電機繞組設備營業 收入為 1.07 億元，總營收中的佔比約為 1.40%。 公司 2022 年上半年實現營業收入 42.31 億元，同比增長 28.30%；歸母凈利潤 4.92 億元，同比增長 44.49%；扣非歸母凈利潤 4.43 億元，同比增長 43.90%。

公司專註於高端光模塊與接入網產品。公司主營業務為高端光通信收發模塊以及 光器件的研發、生產及銷售，公司目前業務主要通過全資子公司蘇州旭創和控股 子公司成都儲翰開展。全資子公司山東中際智能裝備有限公司 100%股權轉讓給 控股股東中際控股，截至 2021 年 12 月 29 日，股權交割已完成，公司不再從事 高端電機定子繞組製造裝備相關業務。

全資子公司蘇州旭創致力於高端光通信收發模塊的研發、設計、封裝、測試和銷 售，產品服務於雲計算數據中心、數據通信、5G 無線網路、電信傳輸和固網接 入等領域的國內外客戶。公司注重技術研發，並推動產品向高速率、小型化、低 功耗、低成本方向發展，為雲數據中心客戶提供 100G、200G、400G 和 800G 的高速光模塊，為電信設備商客戶提供 5G 前傳、中傳和回傳光模塊，應用於城 域網、骨幹網和核心網傳輸光模塊以及應用於固網 FTTX 光纖接入的光器件等高 端整體解決方案，在行業內保持了出貨量和市場份額的領先優勢。

控股子公司成都儲翰是專註於接入網光模塊和光組件、生產及銷售的高新技術企 業，公司擁有從晶元封裝到光電器件到光電模塊的垂直整合產品線。在光器件領 域，公司的產品設計、封裝以及生產等方面均處於同行業領先水平；在光模塊方 面，公司持續加大對產品線投入，增加產能儲備。目前，公司在自動化生產平台、 自動化設備的自主研發與工程應用化方面已具備較強的競爭優勢，自動化工藝技 術水平在國內同行業中居於領先地位。同時，基於對中低端產品成本的良好控制， 公司的盈利水平較好。

研發與創新能力領先，規模效應明顯。在持續創新技術方面，公司立足於通過自 主技術創新，打造具有國際競爭力的高速光通信收發模塊的研發、設計和製造公 司，建立了一支由國內外優秀人員組成的專家團隊。公司擁有單模並行光學設計 與精密製造技術，多模並行光學設計與耦合技術、高速電子器件設計、模擬、測 試技術，並自主開發了全自動、高效率的組裝測試平台。同時，公司也在業內率 先使用 ChiponBoard（COB）光電子器件設計與封裝技術。2021 年，旭創科技 成功入選國家企業技術中心。

2020 年 12 月 4 日，公司也在 ECOC2020 線上展 會中推出業界首個 800G 可插拔 OSFP 和 QSFP-DD800 系列光模塊。2021 年 1 月，公司 200G/400GCFP2DCO 相干光模塊榮獲訊石英雄榜「2020 年度光通信 最具競爭力產品」。2022 年，在 OFC2022 現場展示基於自主設計硅光晶元 800G 可插拔 OSFP2*FR4 和 QSFP-DD800DR8 硅光光模塊。截至 2021 年末，公司 累計獲得國外授權專利 26 項，國內專利 146 項，其中發明 83 項，領先的研發 與創新能力促進了產品的高性價比和公司的持續穩定發展。

公司一直聚焦光模塊行業的發展，現有 10GSFP 、10GXFP、25GSFP28、 40GQSFP 、100GCFP4/QSFP28、400GOSFP/QSFP、800GOSFP 以及 QSFP-DD800 等各系列在內的多個產品類型，能夠滿足各場景的應用，為雲計 算數據中心、無線接入以及傳輸等領域客戶提供最佳光通信模塊解決方案。同時， 由於生產規模及供貨能力位居行業前列，規模優勢大幅提升公司承接大額訂單能 力的同時有效降低了公司的製造及採購成本。為市場競爭力持續領先提供強力支 持。

4.2、天孚通信：立足光通信器件，跨入激光雷達藍海市場

公司概況：公司是國內光器件整體解決方案提供商，專業從事高速光器件的研發、 規模量產和銷售業務。公司主營的光器件產品的應用領域主要是光通信行業，同 時向激光雷達和醫療檢測行業延伸拓展。在光通信領域，公司長期致力於各類中 高速光器件產品的研發、生產、銷售和服務，為下遊客戶提供垂直整合一站式解 決方案，包括高速率同軸器件封裝解決方案，高速率 BOX 器件封裝解決方案， AWG 系列光器件無源解決方案、微光學解決方案等。在激光雷達和醫療領域， 公司依託現有成熟的光通信行業光器件研發平台，利用團隊在基礎材料和元器 件、光學設計、集成封裝等多個領域的專業積累，擴展了下游激光雷達和醫療檢 測客戶提供配套新產品。

公司 2021 年的營業總收入為 10.32 億元，同比增長 18.20%，歸母凈利潤為 3.06 億元，同比增長 9.77%，扣非歸母凈利潤為 2.77 億元，同比增長 6.13%，毛利 率為 49.68%，凈利率為 29.89%。公司 2021 年光無源器件業務營業收入為 9.20 億元，總營收中的佔比約為 89.12%；光有源器件營業收入為 0.85 億元，總營收中的佔比約為 8.23%；其他 業務收入為 0.27 億元，總營收中的佔比約為 2.65%。 公司 2022 年上半年實現營業收入 5.77 億元，同比增長 17.92%；歸母凈利潤 1.73 億元，同比增長 25.49%；扣非歸母凈利潤 1.54 億元，同比增長 21.53%。

為光通信客戶提供八大技術平台垂直一體解決方案。經過十餘年砥礪耕耘，公司 在精密陶瓷、工程塑料、光學玻璃等基礎材料領域積累沉澱了多項全球領先的工 藝技術，形成了 Mux/Demux 耦合製造技術、FA 光纖陣列設計製造技術、BOX 封裝製造技術、並行光學設計製造技術、光學元件鍍膜技術、納米級精密模具設 計製造技術、金屬材料微米級製造技術、陶瓷材料成型燒結技術共八大技術和創 新平台，為客戶提供垂直整合一站式產品解決方案，持續為客戶創造新價值。

緊跟技術前沿，開發高速光引擎項目。隨著技術的演變，光模塊的光電封裝方式 不斷演化，除了 TOSA/ROSA 的 BOX 封裝外，COB、CPO 等新方式出現。光電 共封裝（CPO）技術有可能對當前的光模塊形態帶來巨大的改變，推動對光引擎 的需求。隨著數據中心流量快速增長，交換機容量、埠密度、功耗等均面臨挑 戰， CPO 技術期望通過將交換晶元與光電引擎共同封裝在同一基板上，引擎盡 量靠近 ASIC，以最大程度地減少 SerDes 功耗、高速電通道損耗和阻抗不連續 性，從而獲得高速率、大密度和低功耗。

CPO 技術將對現有光模塊產業產生較 大影響，原開放解耦的標準化光模塊產業將與交換晶元產業交互融合。 CPO的關鍵技術包含系統級技術研究、光引擎、光源和光纖連接器等。公司募 集資金建設的「面向5G及數據中心的高速光引擎建設項目」，經過持續的研發 投入，在 2021 年順利實現量產。該項目一方面有助於公司提升核心研發技術能 力，加強公司在高速光引擎產品領域的產品開發和製程工藝水平，豐富公司戰略 性核心研發能力，長期支持客戶加速研發進程，降低產品成本，推動國內高速光 引擎相關產業的發展。另一方面豐富了公司核心產品的戰略布局，滿足 5G 和數 據中心建設對高速光引擎產品的市場需求，在全球 5G 和數據中心建設的背景下， 逐步向高技術門檻，高附加值，高集成度產品垂直延伸，為下游光模塊客戶提供 整體解決方案，提升公司光器件產品市場佔有率，促進長期可持續發展。

公司在 2021 年完成既定目標，在高速光引擎募投項目建設、各類高速率光器件 研發量產、激光雷達領域產品開發等重大項目上實現歷史性突破，部分客戶已通 過可靠性實驗，部分客戶處於批量交付階段，為公司長期高質量發展再添壓艙石。 硅光晶元集成高速光引擎研發方面，公司以光引擎平台為基礎，開發了適用於硅 光晶元集成的高傳輸速率光收發引擎整合解決方案，目前已通過初步可靠性驗 證，項目進入小批量量產狀態。

布局激光雷達與醫療產品，打開新的藍海市場。公司依託現有成熟的光通信行業 光器件研發平台，利用團隊在基礎材料和元器件、光學設計、集成封裝等多個領 域的專業積累，下游激光雷達和醫療檢測客戶提供配套新產品。 公司在光器件領域有較為深厚的技術和工藝積累，能為激光雷達廠商定製提供符 合各項性能要求的光器件產品，並具備快速規模上量的交付能力。激光雷達廠商 因為技術路線各異，涉及對光器件需求的產品形態和技術指標也不盡相同，為滿 足客戶需求，公司組織專人專項跟進，力爭為更多主流激光雷達廠商提供產品和 服務。目前公司已經為激光雷達和醫療檢測領域多個客戶進行產品送樣，實現部 分客戶小批量交付。

4.3、光庫科技：布局薄膜鈮酸鋰光晶元，稀缺的上游核心器件供應商

公司概況：光庫科技主要產品應用於光纖激光產業和光纖通信網路，所處細分行 業為光電子器件行業，處於光纖激光和光通信產業鏈的上游。公司生產的光隔離 器、偏振分束/合束器、耦合器、波分復用器、鈮酸鋰調製器等多種光學器件， 銷往 40 多個國家和地區，廣泛應用於光纖激光、光通訊、航空航天、感測醫療、 科研等領域。公司已掌握先進的光纖器件設計和封裝技術，鈮酸鋰調製器晶元制 程和模塊封裝技術、高功率器件散熱技術、光纖器件高可靠性技術、保偏器件對 位技術、光纖端面處理技術等均處於國際先進水平。

公司 2021 年的營業總收入為 6.68 億元，同比增長 35.84%，歸母凈利潤為 1.31 億元，同比增長 120.93%，扣非歸母凈利潤為 1.09 億元，同比增長 138.57%， 毛利率為 41.99%，凈利率為 19.59%。 公司 2021 年光纖激光器件營業收入為 3.67 億元，總營收中的佔比約為 54.91%； 光通訊器件營業收入為 1.68 億元，總營收中的佔比約為 25.19%；鈮酸鋰調製 器營業收入為 1.01 億元，總營收中的佔比約為 15.10%；其他主營業務營業收 入為 0.32 億元，總營收總的佔比約為 4.80%。 公司2022年上半年實現營業收入 3.15 億元，同比增長 2.49%；歸母凈利潤 0.58 億元，同比增長 0.56%；扣非歸母凈利潤 0.35 億元，同比下降 30.88%。業績 承壓的主要原因為疫情影響以及下游光纖激光器行業的去庫存。

公司光纖激光器件打破國外壟斷，達到全球領先水平。中國作為全球光纖激光器 最大的消費市場，國內生產企業數量不斷增加，綜合實力不斷增強，市場競爭也 日趨激烈。在脈衝光纖激光器領域，目前國內已基本上完成了國產化，國外廠商 僅在少數高端應用領域佔有一定優勢。近兩年來，國內企業在平均功率為 200W、 500W 的脈衝光纖激光器及其關鍵元器件上都取得了重大的技術突破，國產高功 率脈衝光纖激光器在中高端應用領域也在迅速搶佔市場，應用於脈衝光纖激光器 的聲光調製器、光纖隔離器、合束器和光纖光柵等元器件已經全部實現了國產。 以光庫科技為代表的國內廠商在連續光纖激光器的核心光纖元器件如高功率光 纖光柵、高功率合束器和高功率輸出頭等產品方面，打破了國外廠商的市場壟斷， 在產品性能和市場佔有率上都實現了快速提升。

公司較早進入光纖激光器件領域，積累了豐富的研發經驗和大批優質知名客戶， 公司在產品類型、功率負載能力、可靠性、小型化和集成化等多個方面引領行業 的發展方向，在行業內享有較高的品牌知名度。公司自主研發的多款應用於光纖 激光的元器件，如自由空間準直輸出光纖隔離器、應用於 MOPA 激光器的在線 隔離器、連續光纖激光器的光纖光柵等核心光纖元器件市場佔有率國內領先，隔 離器類產品市場佔有率行業領先。公司自主研發的 10kW 合束器、3kW 光纖光柵、500W 隔離器、10kW 激光輸出頭等多款產品達到全球先進水平。

光通信器件需求旺盛，公司在部分領域保持領先地位。由於 5G 市場的興起，新 一代光通信器件的研究開發將更注重降低單位帶寬的傳輸成本，集成化光通信器 件是光網路設備降低運行維護費用、提高使用效率的關鍵，對通訊器件的集成化 和成本降低的要求將會更加顯著。隨著雲計算、大數據、物聯網、人工智慧等信 息技術快速發展和傳統產業數字化轉型，全球數據需求量呈現幾何級增長。互聯 網數據中心（IDC）已成為企業或機構管理 IT 基礎設施與應用的重要平台，隨著 更多和更大規模的數據中心投入部署，有望拉動對光通信市場的需求，帶動波分 復用器模塊、光纖微連接器等產品的市場需求。

在光通訊領域，公司憑藉保偏光纖器件處理技術和高可靠性器件技術，在保偏光 無源器件領域保持相對領先地位。在數據通訊領域，公司的核心競爭力在於光學 組件的先進位造和封裝技術、高速光學連接組件的設計能力和對定製產品批量生 產的快速轉化能力。公司致力於研發生產高端光纖連接產品、微光學連接產品、 保偏光纖陣列和高密度光纖陣列，主要應用於 40Gbps、100Gbps、400Gbps、 800Gbps 等高速、超高速光模塊、相干通訊和 WSS 模塊中，並成為多家大型數 據通訊公司的核心供應商。

前瞻布局鈮酸鋰調製器，有望突破我國光晶元瓶頸。近年來國內廠商在無源晶元 與器件領域已經佔據一定份額，有源器件封裝技術也有顯著進步，與國外企業的 技術差距逐步縮小，但整體上來看，目前我國光通信高端核心晶元 90%以上需 要進口，光子集成晶元仍是發展最為薄弱的環節，成為制約我國光器件和模塊發 展的瓶頸。 公司布局的超高速光通信調製器晶元與模塊是用於長途相干光傳輸和超高速數 據中心的核心光器件，有望跟隨光網路設備市場持續保持增長。其中，鈮酸鋰電 光調製器主要用在 100Gbps 以上直至 1.2Tbps 的長距骨幹網相干通訊和單波 100/200Gbps 的超高速數據中心上，更先進的薄膜鈮酸鋰調製器具備其它材料 無法比擬的帶寬優勢。

公司已經生產 400/600Gbps 鈮酸鋰相干調製器、20/40GHz 模擬調製器、有線 電視用雙輸出模擬調製器、10Gbps 零啁啾強度調製器等，廣泛用於超高速幹線 光通信網、海底光通信網、城域核心網、CATV 網路、測試及科研等領域，是目 前在超高速調製器晶元和模塊產業化、規模化領先的三家公司之一。未來公司將 充分利用鈮酸鋰系列高速光調製器晶元及器件在通訊、數據中心、感測等領域的 市場機遇和技術領先能力，憑藉公司在技術開發、質量管控、市場開拓、成本管 控等方面的優勢，拓展並引領鈮酸鋰系列高速光調製器晶元及器件產品市場，擴 大生產規模並豐富產品線，開發研製薄膜鈮酸鋰等下一代調製器技術及相關光子 集成產品。

積極布局激光雷達領域，擁抱自動駕駛新藍海。激光雷達領域是公司未來的重要 發展方向之一，公司目前在相關市場的定位是提供全面的元器件組合交付能力和 發射光源的集成解決方案專家，成立了激光雷達事業部，為國內外多家基於光纖 激光器 1550nm 光源方案的激光雷達公司提供全系列高性能、低成本、高可靠 性的光纖元器件。公司在 2021 年完成了進入汽車行業供應鏈必備的 IATF16949 質量認證體系的符合性認證，並自主開發了面向 ToF 激光雷達應用基於鉺鐿共 摻光纖放大器的 1550nm 光源模塊，公司將以光源模塊和相關元器件為基礎拓 展在激光雷達集成化模塊領域的發展機會。

此外，公司還積極布局 FMCW 激光 雷達應用市場，目前公司可以為 FMCW 激光雷達提供鈮酸鋰 IQ 調製器，相比於 光源直接調製和其它平台的外置調製器，鈮酸鋰調製器具有更好的調製線性度、 更寬的工作溫度範圍和更低的插入損耗等優勢。未來，基於公司的薄膜鈮酸鋰調 制器平台，公司將開發應用於 FMCW 激光雷達的窄線寬半導體激光器和薄膜鈮 酸鋰調製器的集成光源模塊，助力 FMCW 激光雷達的發展和市場化。

4.4、博創科技：10G PON市場細分龍頭，硅光子技術有望打開成長空間

公司概況：博創科技致力於平面波導（PLC）集成光學技術和硅光子集成技術的 規模化應用，專註於高端光無源器件和有源器件的開發，在晶元設計、製造與後 加工、器件封裝和光學測試領域擁有多項自主研發並全球領先的核心技術和生產 工藝。

公司主要產品面向電信和數據通信市場。應用於電信市場的產品包括用於光纖到 戶網路的 PLC 光分路器和光纖接入網（PON）光收發模塊、用於骨幹網和城域 網密集波分復用（DWDM）系統的陣列波導光柵（AWG）和可調光功率波分復 用器（VMUX）、用於無線承載網的前傳、中回傳光收發模塊，用於光功率衰減 的 MEMS 可調光衰減器以及廣泛應用於各種光器件中的光纖陣列等，應用於數 據通信市場的產品包括用於數據中心內部互聯的 25G 至 400G bps 速率的光收 發模塊、有源光纜（AOC）和高速銅纜（DAC、ACC）等。其中 PLC 光分路器、 密集波分復用（DWDM）器件和 10G PON 光模塊佔據全球領先市場份額。

公司 2021 年的營業總收入為 11.54 億元，同比增長 48.59%，歸母凈利潤為 1.62 億元，同比增長 83.60%，扣非歸母凈利潤為 1.37 億元，同比增長 68.88%，毛 利率為 22.93%，凈利率為 14.07%。 公司 2021 年電信市場營業收入為 11.11 億元，總營收中的佔比約為 96.24%； 數通市場營業收入為 0.43 億元，總營收中的佔比約為 3.76%。 公司 2022 年上半年實現營業收入 6.28 億元，同比增長 21.83%；歸母凈利潤為 0.75 億元，同比增長 1.44%，扣非歸母凈利潤為 0.64 億元，同比增長 4.35%。

電信市場保持優勢，前沿布局硅光子技術。隨著電信運營商千兆寬頻的加速部署， 10G PON 埠進入快速建設期。截至 2021 年末，境內三家基礎電信運營商 1G 及以上接入速率的固定互聯網寬頻接入用戶數達 3,456 萬戶，同比凈增 2,816 萬戶，境內已建成 10G PON 埠 786 萬個，具備覆蓋 3 億戶家庭的能力。公司 持續加大研發新型號 10G PON 和下一代 PON 光模塊，繼續擴大生產規模，目 前 10G PON OLT 光模塊出貨量處於國內領先。 波分傳輸市場需求穩定。隨著 200G 及更高速率 OTN 在傳輸網的應用，DWDM 器件正經歷升級換代過程，具有更大通道數量和更小波長間隔的 DWDM 器件正 成為業界主流。公司的 DWDM 器件產品目前在國內主要通信設備商中佔據市場 份額前列。

5G 基礎建設持續推進，工業及信息化部表示 2022 年 5G 基站要新建 60 萬個以 上，到 2022 年底，5G 基站要達到 200 萬個。全球已有 144 個國家或地區的 481 家電信運營商投資建設 5G 網路。據 Dell』Oro 預測，2021 至 2026 年全球無線 接入網（RAN）市場累計收入將接近 2,500 億美元。公司開發的用於 5G 前傳的 25G LR 硅光模塊和用於 5G 中回傳的 50G PAM4 光模塊已量產出貨，目前正在 部署研發下一代無線傳輸用高速光模塊。

除了布局傳統的分立式封裝技術外，公司大力投入硅光子集成技術研發。基於硅 光子集成技術製造的硅光收發模塊主要應用於 5G 前傳和數據通信兩大領域。公 司已向多家國內外互聯網客戶批量供貨 25G 至 400G 速率的中短距光模塊、有源光纜和高速銅纜，基於硅光子技術的 400G DR4 硅光模塊已實現量產出貨，目 前正在積極開發下一代數據中心用硅光模塊。

4.5、長光華芯：國內高功率激光晶元龍頭，拓展VCSEL激光晶元與光通信晶元

公司概況：長光華芯聚焦半導體激光行業，始終專註於半導體激光晶元的研發、 設計及製造，主要產品包括高功率單管系列產品、高功率巴條系列產品、高效率 VCSEL 系列產品及光通信晶元系列產品等，逐步實現高功率半導體激光晶元的 國產化。公司緊跟下游市場發展趨勢，不斷開發具有領先性的產品、創新優化生 產製造工藝、布局建設生產線，已形成由半導體激光晶元、器件、模塊及直接半 導體激光器構成的四大類、多系列產品矩陣，為半導體激光行業的垂直產業鏈公 司。公司產品可廣泛應用於：光纖激光器、固體激光器及超快激光器等光泵浦激 光器泵浦源、直接半導體激光輸出加工應用、激光智能製造裝備、國家戰略高技 術、科學研究、醫學美容、激光雷達、機器視覺定位、智能安防、消費電子、3D 感測與攝像、人臉識別與生物感測等領域。

經過多年的研發和產業化積累，針對半導體激光行業核心的晶元環節，公司已建 成覆蓋晶元設計、外延生長、晶圓處理工藝（光刻）、解理/鍍膜、封裝測試、 光纖耦合等 IDM 全流程工藝平台和 3 吋、6 吋量產線，應用於多款半導體激光 晶元開發，突破一系列關鍵技術，是少數研發和量產高功率半導體激光晶元的公 司之一。 同時，依託公司高功率半導體激光晶元的技術優勢，公司業務橫向擴展，建立了 高效率 VCSEL 激光晶元和高速光通信晶元兩大產品平台，另外公司業務向下游 延伸，開發器件、模塊及終端直接半導體激光器，上下游協同發展，公司在半導 體激光行業的綜合實力逐步提升。 公司 2021 年的營業總收入為 4.29 億元，同比增長 73.59%，歸母凈利潤為 1.15 億元，同比增長 340.49%，扣非歸母凈利潤為 0.72 億元，同比扭虧為盈，毛利 率為 52.82%，凈利率為 26.87%。

公司 2021 年高功率單管系列營業收入為 3.61 億元，總營收中的佔比約為 84.12%；高功率巴條系列營業收入為 0.56 億元，總營收中的佔比約為 12.97%； VCSEL 晶元系列營業收入為 0.08 億元，總營收中的佔比約為 1.91%；其他業務 營業收入為 0.04 億元，總營收中的佔比約為 1%。 公司 2022 年上半年實現營業收入 2.50 億元，同比增長 31.27%；歸母凈利潤為 0.59 億元，同比增長 24.73%，扣非歸母凈利潤為 0.40 億元，同比增長 23.16%。

全球激光器行業持續發展，半導體激光器國產化加速。全球來看，激光工業仍然 處於持續發展中，現在已廣泛應用於激光智能製造裝備、生物醫學美容、激光顯 示、激光雷達、高速光通信、人工智慧、機器視覺與感測、3D 識別、激光印刷、 科研等領域。根據 Laser Focus World 預計，2021 年全球二極體激光器即半導 體激光器與非二極體激光器的收入總額為 184.80 億美元，其中半導體激光器占 總收入的 43%，達到 79.5 億美元。

與歐美髮達國家相比，我國激光技術起步並不晚，但是在激光技術應用及高端核 心技術方面卻仍存在著不小的差距，尤其上游半導體激光晶元等核心元器件仍依 賴進口。近年來我國激光應用發展迅速，雖然應用滲透率仍相對較低，但是作為 產業升級的核心技術，得到國家重點支持，不斷擴大應用範圍，推動我國製造業 向「光製造」時代邁進。

半導體激光器正在逐步實現國產化。半導體激光器的主要應用領域是光纖激光器 的泵浦源，高功率半導體激光晶元與模塊是光纖激光器的重要元器件。以光纖激 光器為例，近年來，我國光纖激光器行業處於快速成長階段，國產化程度逐年上 升。從市場滲透率來看，低功率光纖激光器市場中，2019 年國產激光器市場份 額高達 99.01%；中功率光纖激光器市場中，國產激光器滲透率近年來維持在 50%以上的水平；高功率光纖激光器的國產化進程也在逐步推進，從 2013 年到 2019 年間實現「從無到有」，並達到了 55.56%的滲透率，預計 2020 年高功率 光纖激光器的國產滲透率為 57.58%。

雖然高功率半導體激光晶元等核心元器件仍依賴進口，以半導體激光晶元為核心 的激光器上游元器件正在逐步實現國產化，一方面提升國產激光器上游元器件的 市場規模，另一方面，隨著上游核心元器件的國產化，可提高國內激光器廠商參 與國際競爭的能力。 公司聚焦產業鏈上游核心器件，高功率激光晶元國內領先。激光產業鏈上游是利 用半導體原材料、高端裝備以及相關的生產輔料製造激光晶元、光電器件等，是 激光產業的基石，准入門檻較高。產業鏈中游是利用上游激光晶元及光電器件、 模組、光學元件等作為泵浦源進行各類激光器的製造與銷售，包括直接半導體激 光器、二氧化碳激光器、固體激光器、光纖激光器等；下遊行業主要指各類激光 器的應用領域，包括工業加工裝備、激光雷達、光通信、醫療美容等應用行業。

公司聚焦半導體激光行業上游，核心產品為半導體激光晶元，並且依託高功率半 導體激光晶元的設計及量產能力，縱嚮往下游器件、模塊及直接半導體激光器延 伸，橫嚮往 VCSEL 晶元及光通信晶元等半導體激光晶元擴展，主要產品包括高 功率單管系列產品、高功率巴條系列產品、高效率 VCSEL 系列產品及光通信芯 片系列產品。

公司是半導體激光行業全球少數具備高功率激光晶元量產能力的企業之一，打破 了我國激光行業上游核心環節半導體激光晶元依賴國外進口的局面。公司高功率 半導體激光晶元的銷售分為兩個方面：一方面直接進行激光晶元的銷售，另一方 面通過器件及模塊類產品的銷售實現一定量的激光晶元銷售。根據公司測算，公 司 2020 年高功率半導體激光晶元在國內市場的佔有率為 13.41%，在全球市場 的佔有率為 3.88%，在高功率半導體激光晶元領域的國內市場佔有率第一，居 於國內領先位置。隨著激光晶元的國產化程度加深，公司的市場佔有率將進一步 提升。

研發 VCSEL 與高速光通信系列產品，拓展新市場。公司依託邊發射晶元的技術 水平，向面發射晶元擴展，從 GaAs（砷化鎵）材料體系擴展到 InP（磷化銦） 材料體系，構架了邊發射和面發射兩種結構的技術工藝平台，以此橫向擴展了高 效率 VCSEL 晶元產品和光通信晶元產品。 公司高效率 VCSEL 系列產品包含接近感測器、結構光及飛行時間 TOF 等類型， 基本實現了對主流市場 VCSEL 晶元需求的覆蓋，同時開發了下一代基於 D-TOF 技術的 VCSEL 晶元，產品應用可擴展到消費電子、3D 感測、激光雷達等領域； 在光通信晶元系列產品方面，公司已具備晶圓製造、晶元加工、封裝測試的全流 程生產能力。

針對 VCSEL 及光通信晶元，公司已建立了包含外延生長、條形刻蝕、端面鍍膜、 劃片裂片、特性測試、封裝篩選和晶元老化的完整工藝線，具備相應產品的製造 能力，並且公司已為相關客戶提供 VCSEL 晶元的技術開發服務，產品工藝已得 到相關客戶驗證，屬於公司的「橫向擴展」戰略。 針對光通信晶元，公司已建立了包含外延生長、光柵製作、條形刻蝕、端面鍍膜、 劃片裂片、特性測試、封裝篩選和晶元老化的完整工藝線，具備光通信晶元的制 造能力。

4.6、新易盛：大力拓展海外業務，前沿技術全面布局

公司自成立以來一直專註於光模塊的研發、生產和銷售，目前已成功研發出涵蓋 5G 前傳、中傳、回傳的 25G、50G、100G、200G 系列光模塊產品並實現批量 交付，同時是國內少數批量交付運用於數據中心市場的 100G、200G、400G 高 速光模塊、掌握高速率光器件晶元封裝和光器件封裝的企業。公司一向重視行業 前沿領域的研究，已成功推出 800G 光模塊產品系列組合、基於硅光解決方案的 400G 光模塊產品及 400G ZR/ZR 相干光模塊。經過多年來的潛心發展，公司新 產品研發和市場拓展工作持續取得進展，已與全球主流通信設備商及互聯網廠商 建立起了良好的合作關係。 公司 2021 年實現營業收入 29.08 億元，同比增長 45.57%；歸母凈利潤 6.62 億 元，同比增長 34.60%；扣非歸母凈利潤 5.98 億元，同比增長 30.29%。

公司 2022 年上半年實現營業收入 14.79 億元，同比增長 2.61%；歸母凈利潤 4.61 億元，同比增長 42.75%；扣非歸母凈利潤 3.58 億元，同比增長 18.63%。 21 年海外業務大幅增長，22H1 毛利率回暖：2021 年公司海外業務同比大幅增 長 100%，占營收比例達到 78.17%。隨著全球範圍內數據中心市場景氣度的持 續提升，全球市場對高速率光模塊產品的需求大幅度增加，高速率光模塊的市場 前景廣闊。公司已與全球主流的通信設備製造商及互聯網廠商建起了良好合作的 關係，產品及客戶結構進一步優化，市場佔有率持續提升。 公司 2022 年 H1 毛利率為 33.74%，相比上年同期提升約 0.9pct；2022 年上半 年研發費用 0.65 億元，同比增長 97%，影響凈利潤表現。

公司產品布局全面，前沿技術研發取得進展：公司成功研發出涵蓋 5G 前傳、中 傳、回傳的 25G、50G、100G、200G 系列光模塊產品並實現批量交付，同時是 國內少數批量交付運用於數據中心市場的 100G、200G、400G 高速光模塊的企 業。公司重視前沿領域的研究，目前已成功推出 800G 光模塊產品系列組合、基 於硅光解決方案的 400G 光模塊產品及 400G ZR/ZR 相干光模塊。 公司致力於圍繞主業實施垂直整合，收購境外參股公司Alpine Optoelectronics, Inc 的事項正在有序推進中，通過本次收購，公司將深入參與硅光模塊、相干光 模塊以及硅光子晶元技術的市場競爭。

4.7、光迅科技：業績穩定增長，受益傳輸網景氣度回升

光迅科技是國內優秀的光通信器件供應商，主要產品有光電子器件、模塊和子系 統產品。按應用領域可分為傳輸類產品、接入類產品、數據通信類產品。傳輸類 產品可以提供光傳送網從端到端的整體解決方案；接入類產品包括固網接入和無 線接入類產品；數據通信產品主要用於數據中心、企業網、存儲網等領域，包括 光電器件、模塊、板卡、AOC 產品。此外，公司在 10G/100G 長跨距、光線路 保護、分光放大以及感測類方面也有解決方案。 公司 2021 年實現營業收入 64.86 億元，同比增長 7.28%；歸屬於上市公司股東 的凈利潤 5.67 億元，同比增長 16.39%；扣非歸母凈利潤 4.70 億元，同比增長 3.44%。 公司 2022 年上半年實現營業收入 35.42 億元，同比增長 12.91%；歸母凈利潤 3.11 億元，同比增長 6.28%；扣非歸母凈利潤 2.96 億元，同比增長 4.27%。

市場份額穩步提升。根據行業機構 Omdia 統計，截至 2021 年三季度，公司全 球市場份額為 7.8%，相對於上年度同期，公司整體市場份額提升一個百分點， 排名保持不變。公司的份額增長主要來自於傳輸業務和數據業務市場份額的提 升。其中，傳輸業務市場份額提升 2%，排名保持不變；數據業務市場份額提升 1.1%，排名上升一位。2021 年公司在 5G 前傳、10G PON、100G/200G/400G 數據通信模塊、相干器件和模塊等方面都取得了較好的進展，符合行業發展趨勢。

2022 年運營商 CAPEX 小幅增長，傳輸網投資佔比上升。根據運營商年報披露數 據，2022 年移動和電信資本開支均小幅增長，聯通預計平穩，其中中移動傳輸 網投資佔比提升 1pct，我們預計聯通電信傳輸網投資也有望上升，帶動行業景 氣度攀升。此外，隨著東數西算工程推進，給東西光通信網路帶來建設增量。公 司傳輸類業務佔比高，有望受益運營商傳輸網市場景氣度回升。低估的國內光晶元龍頭。公司擁有有光晶元、耦合封裝、硬體、軟體、測試、結 構和可靠性七大技術平台，有 PLC（平面光波導）、III-V、SiP（硅光）三大光 電晶元平台。III-V 激光晶元實現 FP/DFB/EML/VCSEL 全覆蓋，行業競爭格局中 處於國內領先的地位。公司公告披露，根據諮詢機構 Omdia 數據，2021 年前 三季度光迅科技佔全球市場份額 7.8%，全球行業排名第四。

（本文僅供參考，不代表我們的任何投資建議。如需使用相關信息，請參閱報告原文。）

精選報告來源：【未來智庫】

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