5G和雲計算數據中心同時進入新週期起點，5G新應用將帶動數據流量十倍級別爆炸式增長。光模塊作為網絡建設的關鍵部件，有望迎來技術代際更迭和需求高速增長雙引擎驅動，是流量爆發邏輯最受益的細分領域。
招商證券通信行業分析師餘俊在進門財經路演時認為，5G規模建設與數據中心雙雙進入向上景氣週期，光模塊核心受益流量持續爆發。建議從賽道卡位龍頭、新市場突破、核心芯片自供能力和一體化器件平臺四個維度精選五個行業優質企業。
一、光模塊行業站在新景氣週期起點
1、5G時代運營商資本開支回暖，提升光模塊產業景氣
5G商用落地將有望帶動移動數據流量的激增，推高數據中心數據流量。5G高速率的特點將大大提升移動數據使用流量，網速提升10倍後，用戶相應的使用需求也會隨之上漲，業界預測5G網絡的DOU至少是60G。
參考韓國5G商用後情況，5G網絡月均整體流量從2019年4月的5,938TB/月提升到2020年2月的132,057TB/月，使用量10個月內增長22.24倍，已超過4G流量使用量的1/4。2020年2月，韓國5G用戶DOU高達25.22GB，同期的4GDOU僅為9.26GB，5G數據使用量約為4G的2.72倍。
根據工信部統計數據顯示，2020年2月國內DOU達到8.88GB，按照韓國早期5G/4G的比例推算，當月國內5G用戶平均月流量已突破20GB。此外5G時代的到來將提升數據中心流量和推動數據中心設備的更新換代。
車聯網、AR/VR、高清視頻直播等5G下游應用的高速發展和企業上雲的大趨勢將帶動數據中心流量的提升，從而推動數據中心的代際更迭，使其核心網絡從100G提升至400G升級。
隨著5G商用落地，三大運營商資本開支明顯回升，有望打開電信市場新增長空間。2018年，4G網絡建設已進入尾期，運營商資本開支下滑底谷。2019年6月工信部向中國移動、中國聯通、中國電信、中國廣電發放5G牌照，標誌著5G商用的正式落地，5G建設週期正式拉開帷幕。
從2019年起三大運營商資本開支增速開始由負轉正，2019年三大運營商資本開支達到約2999億元，同比增長4.50%，預計2020年合計資本開支約為3348億元，同比增長11.65%，進一步確立了三大運營商資本開支重回上升通道的趨勢。
國家高層和各部委多次強調加快5G建設，我們認為2020年三大運營商有望年內調整資本開支，進一步優化和擴大5G投資，整體資本開支在5G規模建設的拉動下出現較大增長，三大運營商2020年全年實際資本開支同比增速有望超過15%，接近3500億元。
運營商資本開支聚焦無線網和承載網，有望帶動前傳光模塊和中回傳光模塊需求的放量增長。從各運營商2019年的投資結構上來看，移動網絡和傳輸網絡的資本開支佔比高達75%左右，是運營商CAPEX增長的主要部分。
2019年三大運營商投向無線網合計約1469億元，同比增長25.59%，投資佔比接近50%。在此基礎上，2020年無線網資本開支進一步增長23.23%，達1810億元，已超過TDD-LTE整體規模建設的首年(2014年，1719億元)，略低於FDD-LTE規模建設首年(2015年，2041億元)，投資佔比達到54.06%，將成為資本開支的主要流向並有望帶動前傳光模塊需求增長。
此外隨著2020年SA組網需求的增加，傳輸網部分有望結束連續4年的下滑，在2020年實現1.48%的同比增長，投資總額約為834億元。5G網絡以SA組網為主，需建設獨立的5G承載網，釋放中回傳光模塊的需求。
2、雲計算巨頭資本開支回暖，打開數通光模塊增長新空間
產業鏈下游雲計算巨頭資本開支逐步回暖將推動雲基礎設施建設發展。受到去庫存和移動互聯網步入4G後周期流量增速放緩的影響，海外四大雲計算巨頭(谷歌、亞馬遜、微軟、Facebook)的資本支出在2018年Q2出現下滑，2019年Q1達到近一年穀底。
隨著廠商去庫存的逐漸完成，2019年Q2和Q3北美雲計算巨頭資本開支開始逐步回暖，Q3達到183億美元，較Q1的143億增長近28.03%。
北美5G逐步商用帶來流量增速的提升，疊加2019年底400G交換機芯片的推出，2019年Q4北美主要雲計算巨頭的資本開支持續提升，資本開支之和環比增長3.61%，同比增長0.99%，其中增幅最大為Facebook環比增長16.08%。
隨著資本開支回暖和數據中心的代際更迭，雲基礎設施建設將有望迎來上升期，打開數通光模塊需求空間。
國內雲計算巨頭(阿里巴巴、騰訊和百度)單季資本開支達近三年峰值。2019年Q4三巨頭單季度的資本開支整體達到242億元，同比增長由負轉正至37.7%，環比延續上升趨勢，增加48.5%。
隨著國內企業上雲的加速和5G商用後移動數據流量的提升，將有望推動國內雲計算巨頭提升資本開支以提高其處理數據能力。
隨著北美數據中心巨頭的資本開支回暖和去庫存趨於結束，數通市場光模塊需求將逐步恢復，價格降幅收窄。2019年Q2全球100G的PSM4，CWDM4，LR4和ER4Lite模塊的銷量實現大幅增長。
其中，憑藉價格低和應用領域廣的優勢，100GCWDM4模塊正成為100G數通領域主流光模塊，根據智研諮詢數據顯示，CWDM4在100G中佔比有望從2018年40.2%增加2020年47.6%。
此外，據LightCounting預測，200GbE及以上(包括所有200GbE，2x200GbE，400GbE)光學產品的需求正在增加，全球光模塊市場將重回兩位百分數的增長，預計到2024年的CAGR增長率將維持在15%。
價格方面，經歷2017-2018年由100G帶動的價格大幅下滑(2018年100G價格降幅高達50%)後，數通光模塊價格的年均下滑斜率將恢復較為緩慢的趨勢，預計2024年將降至1美元/Gb的均價水平。
相關價格在2019年的降幅明顯收窄，預期2020年數通光模塊的平均價格下降幅度將進一步收窄，回到歷史平均水平。
3、光模塊產業鏈格局呈橄欖球式分佈
較高的技術壁壘和複雜工藝流程，光芯片在光模塊成本中佔比較高。簡單來看，光芯片主要由光芯片、電芯片、光組件和其他結構件所構成，其中上游光器件元件是光模塊成本中的主要部分，在光器件元件中，光發射模塊TOSA和光接收模塊ROSA成本佔比較高。
TOSA的主體為激光器芯片(VCSEL、DFB、EML等)，ROSA的主體為探測器芯片(APD/PIN等)。
隨著市場對光模塊高速率需求的提升，光芯片的性能要求和製造工藝難度在增加，光芯片在光器件以及光模塊中成本佔比進一步提升，根據公開資料整理分析，一般光模塊中光芯片成本佔比在30%-40%之間，在高端高速光模塊中，這一佔比可以達到50%左右。
光模塊產業鏈競爭格局呈橄欖球式分佈，上游芯片和下游設備競爭格局確立，具備技術和資本壟斷優勢，中游競爭較為激烈，模塊廠商眾多，向高端產品升級成為光模塊廠商脫穎而出的重要途徑。
光模塊產業鏈大致可分為“芯片->器件->模塊->設備”這四大環節。其中上游的芯片、器件和下游的設備市場參與競爭者較少，但把控著產業鏈的供應端和需求端，影響較大。
中游的模塊則由於技術門檻相對較低，參與者較多，特別是低端低速的光模塊封裝廠商，所以市場競爭激烈。
在技術差異較小的情況下，激烈的競爭最終體現在光模塊的價格廝殺中，光模塊廠家的毛利率和業績承受較大壓力，光模塊廠商希望通過向高端400G數通和25G前傳光模塊的升級，在高端市場佔據一席之地。
二、5G建設進入密集落地期，光模塊迎來規模爆發節點
1、5G網絡建設進入高景氣，光模塊有望獲無線網承載網雙驅動
5G網絡主要由三個主要部分組成，分別為無線網、承載網、核心網。5G網絡建設將在2020年進入高速發展期，無線網和承載網都將迎來技術的代際升級，光模塊隨之也迎來換代需求。
其中無線網側的基站中，AAU與DU之間的前傳光模塊將從10G升級到25G光模塊，此外將新增DU和CU間的中傳需求。
在承載網的回傳需求中，城域網將從10G/40G升級到100G，骨幹網將從100G升級到400G。2019年建設的5G網絡主要依託4G網絡進行非獨立組網，BUU還未分離成DU和CU，因此中傳的光模塊需求未正式打開。2020年進入5G獨立組網建設，CU和DU的分離將打開中傳光模塊的市場。
2020年5G大規模建設，前傳光模塊需求有望迎來爆發點，成電信光模塊最大市場。據工信部數據，2019年中國已開通12.6萬個5G基站。
國家有關部門近期多次強調5G建設對擴大有效需求、“穩投資”、帶動產業鏈發展的積極作用，我們認為2020年三大運營商有望進一步優化和擴大5G投資，整體資本開支在5G規模建設的拉動下出現較大增長，通信行業將進入新一輪的高景氣週期。
2020年在疫情導致宏觀經濟承壓，中央政治局重磅定調5G對於拉動經濟，幫助其他行業產業升級的重要性背景下，全年通信行業投資有望加碼，對於5G基站建設規模，我們上調全年預測至80萬站以上。
未來5G基站建設將快速增長並在2021-2023年左右達到峰值，當年有望新增超100 萬站，若按行業平均單基站10個光模塊的需求估算，將帶來超過1000萬隻前傳光模塊的需求。
5G基站的規模建設落地一方面直接夯實了前傳光模塊的需求量，另一方面拉動配套的承載網建設的同步建設，釋放中回傳光模塊的需求。
2、25G光芯片產能提升，25G光模塊超頻方案成本優勢或降低
5G時代，25G光模塊將成為主流前傳光模塊。5G前傳演進為eCPRI接口後，64T/64R的宏站前傳只需使用25G光模塊即可滿足傳輸需求，25G光模塊將成為5G前傳的主流方案。
25G光模塊的實現方式原理較為簡單。在接收端，直接採用25G激光探測芯片，然後通過集成在ROSA上的TIA將探測芯片輸出的電流信號轉換成一定幅值的電壓信號，再通過由集成CDR和LA集成的組件，將變化幅值的電壓信號轉化成穩定的電壓信號，並提取其中時鐘信號傳輸給應用光模塊的設備。
在發送端，通過LDDriver將CDR輸出的電信號轉換成對應的調製信號，並驅動25G激光發射芯片發光。
3、5G前傳向光纖直驅+無源波分方案收斂
5G基站進入規模建設階段，前傳光模塊收斂兩大方案。業界對於5G前傳曾經有光纖直驅、無源波分、有源波分和半有源波分等多種實現方案，隨著基站建設進入規模落地階段，前傳方案也得到了落地收斂。
由於有源波分實現的複雜度和高成本，半有源波分方案的產業鏈支持程度還有待提高，基於業界調研和5G基站需快速落地組網的分析，有源波分和半有源波分兩種方案從產業鏈支持成熟度和價格成本方面都還不具備競爭優勢，我們判斷，在2020年，5G前傳將主要以光纖直驅和無源波分這兩種方案為主。
4、承載網規模落地建設，釋放中回傳光模塊需求
2020年5G承載網與無線網同步進入規模建設期。與4G承載網先於無線網建設的節奏不同，5G時代承載網建設與無線網基本同步。
由於前期建設的5G網絡主要以eMBB場景為主，4G承載網可滿足帶寬要求，2020年5G網絡將以SA組網為主，承載網需要提供如切片等5G支持功能，因此需要與無線網同步建設。目前三大運營商已完成5G承載網設備集採招標工作，標誌著5G承載網正式進入規模建設期。
承載網設備落地建設，釋放中回傳光模塊需求。各大運營商的承載網的整體架構大同小異，基本都分成骨幹網、省網和城域網。骨幹網和省網由於需要高速大容量的傳輸，所以比較多會選擇OTN等適合大顆粒遠距離的傳輸網絡。
具體到城域網，可以在細分為核心層、匯聚層、接入層。不同層級的承載網通過不同的端口速率提供不同能力的中回傳服務，對應不同層級的承載網設備需使用不同速率要求的中回傳光模塊。
今年中國移動的SPN承載網已經完成首期共計14.56萬端設備採購，近期將進入規模建設階段，中國電信與中國聯通也分別開展5G承載網的採購與建設。
假設中國電信與中國聯通建設的規模之和與中國移動的建設規模相當，參考本期中國移動SPN網絡設備模型設計和產業經驗，初步測算出今年5G承載網設備將帶來超過2.5萬個200GE、25萬個100GE、38萬個
50GE和超過500萬規模數量的25GE/10GE/GE光口需求。
據行業估算，所有光模塊在承載設備中的價格佔比約為20%，按照本次中國移動SPN設備的平均報價約90億元的情況，今年全國承載網建設有望帶來超過36億元的中回傳光模塊需求，打開中回傳高速光模塊的市場空間。
三、5G新應用帶動需求側景氣高企，供給側國內廠商蓄勢待發
1、需求側:超大規模數據中心建設進入400G時代
全球數據中心建設呈現大型化和集約化特點，轉向更大規模發展。據Gartner統計和預測，全球數據中心數量呈現逐年下滑的趨勢，但機架數仍維持增長，預計到2020年全球數據中心約為42.2萬個，機架數量則達到498.5萬架，服務器將超過6200萬臺，每個數據中心的平均機架數呈明顯的上升趨勢，數據中心轉向更大規模的趨勢發展。
從2012年至今，數據中心開始進入整合、升級和雲化的新階段，如美國數據中心從粗放式發展階段進入規模建設階段，發展模式將轉入以改建和擴建等利舊建設，2018年美國數據中心建設主要以改建和擴建為主，新建規模佔比降低至20%。
超大規模(Hyperscale)數據中心建設持續高景氣週期。“超大規模”的定義各不相同，一般指擁有5萬-10萬服務器的數據中心，但SynergyResearch的標準較高，認為是擁有“幾十萬臺服務器，有時甚至是數百萬臺”。
根據SynergyResearch數據，2018年全球超大規模供應商運營的大型數據中心數量將達到430個，同比增長了11%，到2019第三季度已突破504個，目前還有151個超大規模數據中心正在規劃或在建設當中，超大規模數據中心的建設高景氣將有望持續。
據Cisco的數據，預計到2021年，超大規模數據中心的服務器數量將佔全部數據中心服務器總量的53%，流量佔比將達到55%，成為市場主力。
2、需求側:提振光模塊需求空間，加速市場爆發
交換機是數據中心裡十分重要和關鍵的網絡設備，SDN催生白盒化模式。作為數據中心內部數據傳輸通道的骨幹，交換機的容量和速率決定了數據中心可對外提供的能力。數據中心藉助交換機協同內部密集的服務器陣列進行整合，對外提供存儲和算力等服務。
東西向是數據中心佔比最多的流量應用場景，內部數據傳輸通道的帶寬很大程度上決定了數據中心整體能力的表現。
目前市場的交換機按軟硬件內部設計界面劃分，可分為裸機交換機、白盒交換機和傳統商業交換機等。
其中傳統商業交換機為傳統常見的模式，由設備商自行設計硬件並加載操作系統，提供功能通用的交換機，常見的製造企業包括思科、華為、Juniper等;裸機交換機則主要由製造商提供組裝好的硬件，由用戶自行加載操作系統，製造商通常為ODM廠家，如Accton，QuantaQCT等。
白盒交換機則是近幾年興起並得到超大規模數據中心運營商青睞的交換機種類，在軟件定義網絡(SDN)出現以後，通過軟件控制器和直接流錶轉發的白盒交換機就可以完成數據中心網絡的部署，而且這種網絡部署快、成本低、便於維護，十分適合超大規模數據中心的批量建設。
據CrehanResearch的統計，2018年亞馬遜、谷歌和Facebook對白盒交換機的購買規模已經超過了其市場總規模的三分之二，雖然白盒交換機在數據中心交換的整體市場採用率在20%的範圍內。
但是亞馬遜，谷歌和Facebook傾向於更早採用這些設備以滿足對更新更快網絡速度的追求，白盒交換機將繼續增長。目前谷歌幾乎所有400GbE數據中心都是白盒級交換機驅動的。
3、供給側:上游芯片+無源器件準備就緒，400G光模塊蓄勢待發
封裝和電氣標準均已成熟發佈，400G光模塊可適配多種應用場景。光模塊的標準制定主要有兩個組織，IEEE和MSA。
MSA即Multi-SourceAgreement，多源協議，主要由行業相關代表廠商針對某一特定領域制定的行業標準，如在光模塊領域就有封裝標準SFFMSA，100G光模塊的實現標準PSM4MSA和CWDM4MSA等。
在400G光模塊中，相關的MSA主要包括封裝相關的QSFP-DD、OSFP和CFP8，傳輸模式相關的CWDM8，相關標準均已制定併發布。
另外IEEE的802.3系列標準專門是對有線網絡的物理層和數據鏈路層的介質訪問控制進行定義，其中與400G光模塊相關的是對多種型號物理介質相關(PMD)接口進行了定義。
相關標準的成熟發佈為業界推進400G光模塊的商用奠定了基礎，同時豐富的標準也有利於400G光模塊可適配多種對距離、所需光纖數量、單波速率等有不同需求的應用場景。
4、硅光模塊，400G光模塊市場的攪局者還是賦能者?
硅光技術有效提高光模塊集成度，更適用未來高速光模塊生產。硅光技術主要是基於CMOS工藝，在同一硅基襯底上利用蝕刻的方法，同時製作光子器件和電子器件，實現光信號處理和電信號處理的深度融合，形成一個具有綜合功能的完整大規模集成芯片。
傳統光模塊採用分立式結構，光器件部件多，封裝工序複雜且需要較多人工成本。相對傳統的分立式器件，硅光模塊將多路激光器，調製器和多路探測器等光/電芯片都集成在硅光芯片上，體積大幅減小，有效降低材料成本、芯片成本、封裝成本，同時也能有效控制功耗。
硅光芯片內的功能部件主要通過光子介質傳輸信息，連接速度更快，因此更適合數據中心和中長距離相干通信等應用場景。
其中在400G光模塊領域，由於單通道光芯片速率瓶頸問題，多通道的PAM4電調製方案不可或缺，而電調製帶來的損耗較大，要求傳統方案光模塊內部激光器、調製器、DRIVER、MUX等器件更加緊湊，激光器芯片處於裸露狀態，受環境損耗的可能性大幅度提升。
另外通道數的增加導致器件數量增加，器件集成複雜度和工作溫度提升帶來的溫漂問題都具備較大挑戰性。硅光方案通過高度集成能很好解決以上問題。
四、投資建議
5G規模建設和數據中心建設雙雙進入高景氣週期，數據流量爆發時代即將來臨。光模塊為網絡建設的關鍵部件，將迎來高速技術代際更迭和需求爆發帶來的雙輪驅動發展機遇，是流量爆發受益確定性最高的細分領域。
隨著網絡建設的規模落地，電信和數通技術方案進一步收斂，25G前傳和400G數通光模塊有望成為受益確定性最高的細分賽道。建議從賽道卡位龍頭、新市場突破、核心芯片自供能力和一體化器件平臺四個維度精選行業優質企業。
重點推薦:有望成長為全球第一的高速光模塊龍頭中際旭創，具備稀缺芯片自研能力的光器件一體化龍頭光迅科技，突破數通高速光模塊市場新貴
新易盛，國內稀缺的一站式光器件平臺龍頭天孚通信;
建議關注:高端光模塊崛起新勢力劍橋科技，太辰光、博創科技、華工科技(電子組覆蓋)。
文章的主要內容為招商證券通信行業分析師餘俊在進門財經路演核心觀點
