我國光通信產業鏈在設備集成環節在全球市場的市場份額已經較高，華為佔全球市場份額約28%，中興約佔16%，烽火佔6%，累計高達50%，但在產業鏈上游光器件領域在全球市場佔據的份額僅13%左右。
國際市場上Finisar、Oclaro等國外企業具備高端光芯片的研發能力，毛利率保持較高的水平，而國內具備光芯片量產能力的企業僅有光迅科技和海信寬帶，高端芯片還嚴重依賴進口。
光芯片行業的進入門檻較高，其中以激光器為代表的光發射芯片尤為重要，激光器芯片主要包括VCSEL、FP、DFB和EML，VCSEL主要用於短距離光互聯，FP、DFB主要用於數據中心或者接入網的中長距離連接，而EML則主要適用於高速率的長距離骨幹網傳輸。
對於光模塊來說，光芯片佔成本的比例較高，在高端光器件中，芯片成本的佔比甚至達到70%。
光芯片產品從研發到商用需要較長時間的積累，由於光芯片與電芯片的特性差異，保證產品良率對資本投入和工藝水平的要求很高，國內光器件企業的持續健康發展急需在光芯片研製量產方面實現突破。關注樂晴智庫 ( 網站: www.767stock.com，公眾號ID: lqzk767) 獲取更多行業報告。
無源器件需求結構性分化，DWDM器件需求旺盛
光器件模塊與光芯片、光纖光纜同處於光通信產業鏈的上游，實現光信號的產生、調製、探測、連接、波長複用與解複用、光路轉換、信號放大、光電轉換等功能。
光器件和模塊的主要下游市場面向電信網絡和數據中心等市場。
光器件與模塊在電信網絡的市場需求主要來源於骨幹網、城域網和接入網三類。
為滿足不斷增長的流量對網絡帶寬和速率的要求，骨幹網、城域網面臨升級擴容需求，現有骨幹網主要在1991-2000年之間完成首次建設，設計使用壽命20年，全國骨幹網總公里數約79000公里。
隨著骨幹網城域網的擴容升級，在流量爆發驅使下接入網成為網絡系統的瓶頸，引發固網寬帶FTTX市場的需求。
運營商在移動通信網絡建設中對於基站BBU和RRU之間的光纖連接以及基站回傳也對光器件與模塊產生需求。
ICCSZ的數據顯示全球光器件市場規模2018年將達到100億美元，2020年有望達到120億美元。
從應用市場來看，數據中心對光器件的需求增長迅速，到2020年將達到與電信光網相同的市場規模水平。
2015年全球市場PLC光分路器需求量為4900萬隻，2016年全球PLC光分路器需求量超過5700萬隻，雖然需求保持增長，但增速將會不斷下滑。
通信網絡的升級支撐了網絡流量的快速提升，網絡流量在大量廣泛應用的情況下不斷爆發又反過來對傳輸網絡的帶寬和速率提出更高的要求。
網絡流量迅速增長使得原有骨幹網及城域網的帶寬難以滿足需求，光纖網絡需要向100G甚至400G的高速率光網絡升級。
光網絡的擴容升級主要方法一是提高光纖的單信道傳輸速率，二是增加單光纖中傳輸的信道數，如利用波分複用技術(WDM)擴容到40通道、80通道等。隨著通信網絡的擴容升級，DWDM器件的需求有望維持高景氣。
OTN下沉導致在城域網、接入網光器件的需求也越來越多，相較於骨幹網，網絡層級越低光通信的節點距離就越來越短，對光器件的需求量就會更大。
根據LightCounting的數據，2017年DWDM器件的需求量仍以30%以上的增速增長。
▌封裝工藝導致電信和數通光模塊呈現不同生產特點
TOSA/ROSA封裝工藝決定光模塊廠商的生產特點
光模塊(OpticalModule)屬於光通信中的有源器件，由光器件、功能電路和光接口等組成，主要功能為完成光信號的光電/電光轉換。
其中發射模塊主要功能是將輸入的電信號經內部驅動芯片處理後驅動半導體激光器發射出調制光信號，接收模塊功能是將光信號輸入模塊後由光電探測器轉化為電信號，並經過前置放大器輸出電信號。
光模塊中的光芯片激光器和探測器是光模塊的核心器件，激光器主要有 VCSEL(垂直腔面發射激光 器)、FP(法布里-帕羅激光器)、DFB(分佈式反饋激光器)和 EML(電吸收調製激光器)，探測器 主要包括 PIN 和 APD 兩種類型。
其中 VCSEL 適用於短距離，為面發射，耦合效率最高，對應多模光纖，主要應用在數據中心和無線前傳;
DFB 適用於中距離，為邊發射，耦合效率低，對應單模光纖，適用於數據中心、城域傳輸以及無線接入市場;EML 適用於長距離，為邊發射，成本高，對應單模光纖，適用於城域傳輸市場。
光模塊封裝的基本結構為光發射次模塊(TOSA)和驅動電路、光接收次模塊(ROSA)和接收電路， 其中將激光器、探測器封裝為 TOSA、ROSA 的過程是光模塊封裝的核心和主要的技術壁壘。
TOSA/ROSA 的封裝工藝類型主要包括:TO-CAN 同軸封裝、蝶形封裝、COB 封裝、BOX 封裝以 及 Flip Clip 等。電路結構主要包括驅動芯片(Driver)、跨阻放大器(Tia)、限幅放大器(Limiting Amplifier)和其他零組件。
高速光模塊發展趨勢越來越需要小尺寸和高密度，傳統的TO封裝較適合低速率模塊的封裝，工藝成熟良率高，但不太適合大規模量產;
蝶形封裝成本較高、比較適合對激光器穩定性和可靠性要求較高的應用領域。
在數據中心光模塊市場，由於對性能指標中諸如溫度要求、可靠性要求等較低於電信市場，而產品需求又具備速率要求高、快速迭代和需求量大的特點，需要更適合這種市場需求的封裝工藝。
光組件(OSA)成本佔光模塊成本60%以上，降低成本的主要方式為推動從比較昂貴的氣密封裝走向低成本的非氣密封裝。
COB(ChipOnBoard)工藝原理是通過膠貼片工藝先將芯片或光組件固定在PCB上，然後金線鍵合(Wirebonding)進行電氣連接，最後頂部滴灌膠封，是一種非氣密封裝，自動化程度較高，適合大批量生產，但是可靠性和精度由於封膠固化等原因可能導致生產存在良率的問題。
國內數通光模塊廠商蘇州旭創已在10G/25G/40G/100G光模塊產品中廣泛應用COB封裝，對於PSM4/CWDM4/LR4這幾款單模產品來說，COB封裝的難度更大，廠商在封裝工藝路線上也有所區別，包括COB、BOX、FlipClip以及MiniTosa/Rosa等。
除了芯片封裝工藝，蘇州旭創掌握的工藝包括共晶焊接工藝、金線鍵合工藝、精度耦合工藝以及高效組裝測試工藝等，保證以較低生產成本生產滿足指標需求的產品，並且在新產品推出2-3年後顯著改善良率，提升毛利率。
我們將2008年-2017年主要以電信為目標市場的光模塊國際廠商(包括Acacia、Neophotonics、Lumentum)，和主要以數據中心為目標市場的光模塊國際廠商(包括AAOI、Oclaro、Finisar)的銷售成本率做對比。
由於電信光模塊廠商的生產特點為產品迭代週期長、封裝工藝更傾向於蝶形或BOX封裝導致封裝成本較高，因而在銷售成本率的長期曲線中表現出較為穩定的趨勢，而數通光模塊廠商的銷售成本率曲線大多呈現快速下行的趨勢，顯著體現出數通光模塊廠商的生產特點。
國內數通光模塊領先企業已具備國際競爭優勢
國際數通光模塊市場上的領先企業AAOI，2017年AAOI實現營業收入3.82億美元，同比增長46.7%，其中數通市場實現營收3.07億美元，同比增長52%，CATV市場實現營收6080萬美元，同比增長39%。
AAOI工廠的佈局包括在美國休斯敦進行光芯片的研發製造、在中國臺灣地區的光芯片封裝以及中國寧波的光芯片和模塊的組裝工廠，充分利用各地區比較優勢提高產品質量，降低生產成本。
我們參考全球數據中心光模塊市場2014-2017年產量數據，並根據部分已有數據模擬估計國內數通市場領先企業蘇州旭創和AAOI在2014-2017年的光模塊產量，分析對比兩家公司每生產1支光模塊所需分攤的營業成本額(AAOI營業成本額根據當年匯率換算為人民幣單位)，分析數據顯示AAOI在使用自產光芯片的條件下，該指標數值卻顯著高於蘇州旭創。
由於光模塊生產營業成本主要包括物料成本、人工成本和設備折舊等，其中物料成本佔比較大，物料成本主要受產品工藝、設計、生產良率以及部分器件採購成本影響，我們認為該指標數值的差異體現出國內領先企業在封裝工藝、良率以及採購規模方面相對更具優勢。
光模塊封裝產業是“技術+勞動”密集型產業，從國際光模塊行業發展趨勢來看，全球龍頭企業都會將公司業務依產業鏈條分散在各地區以發揮比較優勢，例如AAOI的激光器研發在美國，模塊封裝在中國臺灣和寧波;
NeoPhotonics研發在美國，在日本和中國深圳進行封裝製造;Finisar也是美國研發，在中國無錫進行TOSA/ROSA封裝。
從行業發展趨勢角度，隨著光芯片生產與光模塊封裝的各自專業化分工，越來越多為自家光模塊供應自產光芯片的廠商將更有動力將光芯片產品外售，供應商數量將會增多。
由於光模塊封裝特別是數據中心光模塊行業在封裝工藝積累、良率提升、製程改善以及自動化程度提升方面越來越具備專業性，隨著市場規模的擴大，該行業越來越出現類似電子封裝的專業化分工趨勢以發揮規模效應。
數通光模塊市場空間大，有利龍頭企業發揮規模效應
根據中國IDC圈的預測，2015年全球數據中心市場規模達到384.6億美元，同比增長17.3%，我國數據中心市場2015-2018年建成面積將會保持35%左右的增長，到2017年我國IDC市場規模將超過900億元。
根據《Cisco全球雲計算指數白皮書》到2019年全球通信網絡流量中的99%和數據中心相關，而其中數據中心內部的流量佔全部流量70%以上。
在數據中心內部服務器與交換機大量連接都採用光通信技術，數據中心網絡成為驅動光模塊增長的核心力量。
根據LightCounting數據，2015年全球光模塊市場規模為46.2億美元，預計到2020年將達到71億美元，而來自數據中心的光模塊需求增長更為迅速，2016-2020年增速將達到30%以上，預計2021年數據中心光模塊市場達到49億美元，將佔到整個光模塊市場的50%以上。
我們認為全球光模塊市場空間巨大，假設2020年集中度提升以後龍頭企業獲得20%市佔率，龍頭企業的營收將達到近100億人民幣的營收規模。
隨著大規模數據中心的建設和流量爆發，數據中心對光模塊的需求也將由10G/25G向40G/100G過渡，100G自2017年以後漸成為主流。
根據Ovum，2017年全球數通100G光模塊市場規模在20億美元左右，預測到2022年全球數通100G/200G/400G市場規模將達到67億美元，複合增速為27%，出貨量將達到1300萬個。
從國際光模塊廠商存貨週轉天數的比較來看，主營電信市場的光模塊廠商包括Acacia、Lumentum等存貨週轉天數基本在70天以內，而主營數通市場的光模塊廠商包括AAOI、Finisar等存款週轉天數大多維持在100天以上。
數通光模塊廠商通常採用以銷定產的銷售模式，接到客戶意向訂單後按照生產計劃生產，存貨中原材料和在產品佔比較高，例如蘇州旭創2016年存貨中原材料和在產品佔比合計約76.31%，2015年合計約84.41%。
光模塊廠商根據與客戶的交易歷史和徵信狀況，授予客戶不同的信用期限，蘇州旭創一般授予客戶30-120天不等的信用期限，由於公司客戶主要為谷歌、亞馬遜、華為等國內外知名公司，回款週期約為60-90天。
國際光模塊廠商的下游客戶大多為電信設備商或互聯網數據中心客戶，普遍應收賬款週轉天數在60-90天之間。
國際領先數通光模塊廠商在光模塊生產的各環節已逐步實現不同程度的自動化生產。
以AAOI為例，2017年AAOI已實現自動化的芯片焊接，可以相較人工處理減少65%的勞動時間;已實現自動化電路板組裝，可相較人工生產減少81%的勞動時間;
實現自動的ROSA/TOSA和AWG組裝，實現了自動化的總裝流程;AAOI還將於2018Q2完成模塊測試環節的自動化改造，將能使1個工作人員同時操作5個工作臺，實現更有效的人力節省。
傳統光模塊生產過程中電信光模塊的TO封裝或BOX封裝較依賴人力，產線自動化程度提升難度相對較大，而數通光模塊的封裝工藝和大規模量產需求促進了產線自動化程度的快速提升，自動化不僅減少了人力投入，更能改善產品的一致性，提高產品品質。
由於數通光模塊廠商的自動化生產設備需要依靠廠商的研發和生產線的工程師自主開發，數通光模塊領先廠商積累的自動化生產經驗並不容易快速擴散到新進入者，領先廠商更易形成自動化生產的技術壁壘。
我們認為數通光模塊生產自動化程度的快速提升對行業的影響將十分顯著，領先廠商憑藉自動化帶來規模量產，而數通光模塊具備足夠的市場規模，市場份額領先的廠商將持續獲得規模效應，不僅體現在生產成本的進一步降低，還將體現在管理費用率、銷售費用率的持續下降，領先廠商將更具市場競爭力，結果很可能將是龍頭企業市佔率的進一步提升。
從國際光模塊廠商的銷售費用率對比可見，以電信光模塊為主要業務的Neophotonics自2010年到2017年銷售費用率維持在4.5%以上，未見明顯的下降趨勢。
而主營數通光模塊的AAOI和蘇州旭創銷售費用率逐年下滑態勢顯著，2017年蘇州旭創銷售費用率僅為1.25%，低於AAOI的2.28%。
蘇州旭創的管理費用率也自2014年的11.49%下滑到2017H2的7.78%，我們認為隨著公司銷售規模的持續擴大，公司數通光模塊生產的規模效應將能進一步釋放。
▌電信光模塊面臨5G需求，數通市場400G放量臨近
基於5GC-RAN和D-RAN架構對電信光模塊需求量的預測
為滿足5G網絡需求，3GPP標準化組織提出了面向5G無線接入網功能重構方案，引入CU-DU架構。
在此架構下，5G的BBU基帶部分拆分為CU和DU兩個邏輯單元，而射頻單元以及部分基帶物理層底層功能與天線構成AAU。
PDCP層及以上無線協議功能由CU實現，PDCP以下的無線協議功能由DU實現。
4G時代前傳BBU與RRU接口採用統一的通用公共無線電接口(CPRI)標準，已不能承載5G大帶寬的場景，5G無線架構中DU與AAU之間的接口將大概率採用eCPRI標準，5G前傳接口速率大概率為25G。
CU和DU部署有兩種不同方式，如果CU和DU分開部署，承載網也將分成前傳、中傳和回傳三部分，如果採取CU和DU合設的方式，承載網結構將與4G類似，分為前傳和回傳兩部分。
5G承載網的網絡架構的部署方式需依據不同運營商依據不同的應用場景而定，對於C-RAN部署方式，承載網接入層、匯聚層和核心層大體對應前傳、中傳和回傳;
對於D-RAN部署方式，承載網接入層、匯聚層和核心層大體對應前傳和回傳，當部分CU部署在匯聚層機房時，匯聚層對應中傳。
我們僅考慮無高頻站的一般流量場景，分別搭建5G網絡帶寬需求模型。
基本參數假設如下:
(1)接入層、匯聚層和核心層帶寬收斂比為8:4:1;
(2)C-RAN小集中節點數為3個，每個節點接入5個5G低頻基站，匯聚環節點數為4個，每對匯聚節點下掛6個接入環，核心環節點數為4，每對核心節點帶8個匯聚環;
(3)D-RAN接入環節點數為8個，每個節點接入1個5G低頻站，匯聚環節點數4個，每對匯聚節點下掛6個接入環，核心環節點數為4，每對核心節點帶8個匯聚環;
(4)5G低頻站單站峰值4.65Gbps，單站均值2.03Gbps。
可見5G承載對於光模塊速率的需求，預計在C-RAN架構下，前傳為25G、中傳為50G及以上、匯聚和核心需求為100G/200G/400G;預計在D-RAN架構下，接入環為25G、匯聚和核心層需求為100G/200G/400G。
假設我國5G網絡建設中採用C-RAN和D-RAN架構的數量比為1:1，考慮我國5G頻譜規劃以及IMT-2020工作組進展，預計2019年我國啟動5G建設，假設我國5G宏基站建設總體規模為500萬站，假設5G建設期為5年，我們將按照建設初期每年建設規模為50萬站(2019年)、中期每年建設規模100萬站(2020-2021年)、後期每年建設125萬站(2022-2023年)的建網進程來進行光模塊需求的測算(以每個基站DU下掛3個AAU，每個AAU需要2個光模塊，每個環的節點需要4個光模塊來估算)。
參考以往電信光模塊價格走勢，我們假設2019年25G白光光模塊價格為850元，25G彩光光模塊價格為1700元;假設2019年50G彩光模塊價格為2200元;假設2019年100G白光光模塊價格為1.4萬元，100G彩光光模塊價格為2.8萬元;假設2019年200G/400G彩光模塊平均價格為12萬元。
考慮5G前傳組網方案存在光纖直驅、有源OTN等方案，假設前傳建設中白光光模塊和彩光光模塊數量需求為1:1，中傳回傳全部採用彩光模塊，假設100G/200G/400G總需求量中每種規格數量佔比為1:1:1。
參考以往電信光模塊價格走勢，假設光模塊價格趨勢在5G建設初期每年價格下降10%，2022年後價格保持穩定。
以同樣模型估算海外市場，假設海外市場5G宏基站總數量為300萬站，建設期為5年，建設初期每年建設規模為30萬站(2019年)、中期每年建設規模60萬站(2020-2021年)、後期每年建設75萬站(2022-2023年)的建網進程來進行光模塊需求的測算。
我們預測海外市場2019年-2023年5G承載網市場規模分別為50.9億元、91.6億元、82.5億元、103.1億元、103.1億元。
根據OVUM和ICCSZ數據，2017年國內光模塊市場規模約為130億元，其中電信市場佔比約為50%，國內電信光模塊市場規模約為65億元。
考慮2018年運營商資本開支仍處於低點，並且設備商光模塊採購存貨較多的實際情況，2018年國內電信光模塊市場規模應基本與2017年持平。
根據我們的模型測算，國內電信光模塊市場在5G驅動下2019年市場規模約為85億元，同比增速約為31%，2020年同比增速約為79.9%，考慮2018年下半年國內運營商有4G傳輸網擴容以備戰5G傳輸需求，我們判斷自2018年下半年開始國內電信光模塊市場需求將進入高速增長階段。報告來源：平安證券（汪敏）
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