第一章 行业概况
光模块（Optical Module）由光电子器件、功能电路和光接口等组成，光电子器件包括发射和接收两部分。光模块的作用就是光电转换，发送端把电信号转换成光信号，通过光纤传送后，接收端再把光信号转换成电信号。
发射部分：输入一定码率的电信号经内部的驱动芯片处理后驱动半导体激光器（LD）或发光二极管（LED）发射出相应速率的调制光信号，其内部带有光功率自动控制电路，使输出的光信号功率保持稳定。
接收部分：一定码率的光信号输入模块后由光探测二极管转换为电信号，经前置放大器后输出相应码率的电信号。
图：光模块产品
资料来源：千际投行，资产信息网，华辰资本
结构
光模块由光器件、功能电路和光接口组件等组成，其中核心构成器件是光收发器件，主要包括TOSA，ROSA，BOSA。光收发器件成本占光模块60%以上：
- 光发射组件TOSA（Transmitter Optical Subassembly）：激光器、金属结构件和陶瓷插芯等；
- 光接收组件ROSA（Receiver Optical Subassembly）：PIN或APD检测器、前置放大器及其它结构件；
- 光发射接收组件BOSA（Biodirector Optical Subassembly）：激光器、检测器、光学滤波片、金属件、陶瓷套管和插芯。
图：光模块结构示意图
资料来源：千际投行，资产信息网，华辰资本
分类
光模块可以按照封装方式、传输速率、网络拓扑结构分类：
- 按封装形式分类：光模块可以分为1×9、GBIC、SFF、SFP、XFP、SFP+、SFP28、CFP4、QSFP等。
- 按照传输速率分类：光模块可以分为155Mb/s、622Mb/s、1.25Gb/s、2.5Gb/s、2.97Gb/s、4.25Gb/s、6.5Gb/s、8.5Gb/s、10Gb/s、25Gb/s、40Gb/s、100Gb/s、200Gb/s、400Gb/s等；传输速率是光模块重要的技术指标，高速率是发展趋势。
- 按照网络拓扑结构分类：可以分为点对点光模块和点对多点光模块（PON光模块），前者主要应用于数据中心、骨干网、城域网等；后者主要用于接入网的无源光网络（PON）中，如GPON、EPON、10GPON等。
应用领域
（1）电信市场
光模块在电信市场应用分为固网端和移动端：固网端从光纤接入网联结至城域网、长途骨干网；移动端则从基站的前传联结到回传、城域网、长途骨干网。
- 接入网（Access）：GPON→10GPON，目前主要使用有源SFP+，FTTH场景使用无源GPON分光模块；
- 城域网（Metro-Regional）：10G/40G→100G，目前主要使用SFP+、QSFP+，部分使用CFP等相关模块；
- 骨干网（Long-haul）：100G→400G，目前主要使用CFP2等相关模块。
图：光模块电信市场应用图谱
资料来源：千际投行，资产信息网，天风证券
（2）数通市场
100G已经成为云计算数据中心主流。数据流量持续增长，数据中心大型化、扁平化趋势推动光模块向两方面发展：传输速率需求升级、数量需求增长。目前全球数据中心光模块需求已经10/40G光模块向100G光模块更迭。
全球光器件龙头OCLARO，2016年起，Amazon、Google等北美一线云服务提供商服务器端口开始由10G向25G升级，叶、脊交换机端口由40G向100G升级，预计2018年开始部署200/400G产品。
国内厂商方面，阿里云宣传2018将成为100G光模块大规模应用元年，预计2019年下半年进行400G光模块的升级。
- 接入层：连接服务器与底层交换机，以10GSFP或DAC模块为主；
- 汇聚层：与下层交换机的连接以40GQSFP+模块为主；
- 核心层：与下层交换机的连接以100GQSFP28模块为主。
图：阿里云光模块演进路径
资料来源：千际投行，资产信息网，中信证券
第二章 商业模式与技术发展
2.1 产业链分析
较高的技术壁垒和复杂工艺流程，光芯片在光模块成本中占比较高。简单来看，光芯片主要由光芯片、电芯片、光组件和其他结构件所构成，其中上游光器件元件是光模块成本中的主要部分，在光器件元件中，光发射模块TOSA和光接收模块ROSA成本占比较高。TOSA的主体为激光器芯片（VCSEL、DFB、EML等），ROSA的主体为探测器芯片（APD/PIN等）。
随着市场对光模块高速率需求的提升，光芯片的性能要求和制造工艺难度在增加，光芯片在光器件以及光模块中成本占比进一步提升，根据公开资料整理分析，一般光模块中光芯片成本占比在30%-40%之间，在高端高速光模块中，这一占比可以达到50%左右。
图：SFP封装光模块的结构图
资料来源：千际投行，资产信息网，工信部《5G承载光模块白皮书》，招商证券
光模块产业链竞争格局呈橄榄球式分布，上游芯片和下游设备竞争格局确立，具备技术和资本垄断优势，中游竞争较为激烈，模块厂商众多，向高端产品升级成为光模块厂商脱颖而出的重要途径。
光模块产业链大致可分为“芯片->器件->模块->设备”这四大环节。其中上游的芯片、器件和下游的设备市场参与竞争者较少，但把控着产业链的供应端和需求端，影响较大。中游的模块则由于技术门槛相对较低，参与者较多，特别是低端低速的光模块封装厂商，所以市场竞争激烈。在技术差异较小的情况下，激烈的竞争最终体现在光模块的价格厮杀中，光模块厂家的毛利率和业绩承受较大压力，光模块厂商希望通过向高端400G数通和25G前传光模块的升级，在高端市场占据一席之地。
上游
主要包括芯片、组件以及两者组成的光器件。芯片包括光芯片和电芯片，这两部分占整个光模块价值量的较大部分，同时由于技术门槛较高，供应商较少，其性能和产能对光模块产业链的影响较为深远。保持安全的供应链运转，对光模块厂商的经营尤为重要。目前高端的光芯片和电芯片国产率较低，对进口依赖性较大。光组件主要是无源器件和结构件，部分高端产品涉及精密加工领域，也具有较高技术门槛。
中游
光模块的封装生产按应用场景不同可分为电信领域和数通领域，两者的外观和功能作用都类似，但内部结构差异较大，供应链和下游客户差别也较大。由于光模块应用场景较多，具体型号需求广泛，低中高性能的光模块生产能力要求不同，对应生产厂商的实力参差不齐，竞争整体激烈程度较高，但涉及高端高速的产品仍处于蓝海市场。
下游
按光模块的场景对应下游客户可分为两大类，电信客户和互联网客户。电信客户主要包括电信网络设备如无线基站、传输系统、PON网络等的设备制造商和网络建设运营商；互联网客户则是近年兴起的数据中心相关的服务器、交换机和路由器的设备制造商和使用者。两个市场差异较大但相互间又存在较为紧密的商业关系，需综合分析以对光模块整体市场有准确的把握。
图：橄榄型格局分布的光通信产业链
资料来源：千际投行，资产信息网，招商证券
产业链进一步向中国集中，国内光模块供应商开始主导全球市场，市场份额有望超50%。Light Counting最近一期调查报告指出，来自中国的中际旭创、海信、光迅科技、华工正源和新易盛等5家光模块厂商有望在2020年进入全球前十，主导全球光模块市场，对比2010年时只有一家中国企业进入前十。中际旭创有望在2020年终结Finisar的“连冠”记录，登顶光模块前十排行榜。
报告发布时未考虑到新冠病毒的爆发的影响，如今中国已经率先从新冠疫情的阴影中走出，大部分地区已经实现复工复产，欧美等国仍深受新冠疫情影响。叠加近期中国5G网络及数据中心建设的加速落地，中国光通信产业有望率先迎来强劲复苏期，中国光模块厂商有望进一步提升全球市场份额。
2.2 技术发展与商业模式
由于有源波分实现的复杂度和高成本，半有源波分方案的产业链支持程度还有待提高，基于业界调研和5G基站需快速落地组网的分析，有源波分和半有源波分两种方案从产业链支持成熟度和价格成本方面都还不具备竞争优势，在2020年，5G前传将主要以光纤直驱和无源波分这两种方案为主。
光纤直驱灰光模块
2020年光纤直驱仍将是5G无线前传的最主要的方案。基于2020年5G无线基站建设规模将远超2019年的预期，2020年25G灰光模块的需求将延续去年快速增长放量的趋势。光纤直驱是传统的5G前传方案，使用的主要是传输距离为300m和10km的灰光模块。灰光模块的商业模式一般是由无线基站设备商统一向光模块厂商采购，并与设备商所生产的无线基站搭配销售给运营商。市场中主要是海信宽带、华工科技、光迅科技、新易盛等出货量较大，竞争格局较为稳定。
图：灰光模块商业模式
资料来源：千际投行，资产信息网，招商证券
无源波分彩光模块
无源波分是一种常用的前传技术，商用以CWDM方案为主。主要作用是在发送端通过将原本多路不同波长搭载的信号进行复用成一路信号，通过单根光纤进行发送传输，在接收端对一路信号进行解复用成多路不同波长信号传输至对应设备，整个传输过程中涉及的设备均为无源器件，这是有别于有源波分（OTN）的主要特点。
常见的无源波分设备主要包括三部分组成：彩光模块、波分复用器和机框辅材。无源波分常用于光纤资源紧张的环境中，可有效减少传输对光纤资源的需求。目前常用的无源波分技术主要包括CWDM、LWDM和MWDM等，技术区别主要是工作波长的不同。目前商用较广泛是CWDM技术，即粗波分复用技术，产业链成熟度也较高。彩光模块与波分复用模块需进行搭配才可实现波分复用功能。CWDM技术共提供1271nm-1611nm共18个波长使用，每个工作波长间距为20nm。波分复用模块按照使用的通道复用数量可分为6路、12路和18路，对应的是CWDM的6个波长、12个波长和18个波长。
无源波分是彩光模块在前传中最主要的应用场景。随着2020年5G基站的规模建设，作为无线前传主要解决方案之一，无源波分设备有望打开市场空间，成为拉动彩光模块最主要的引擎。近期三大运营商已进入集团公司或者省分公司采购高峰期，其中，2020年中国移动已招标采购超过10.6万套无源波设备，中国电信集采超15万套无源波分设备，这也验证了我们对无源波分方案成为前传主流方案的判断。与灰光模块的由通信设备商打包销售的商业模式不同的是，彩光模块一般由无源波分设备商通过自产或者外采的方式获得，再与波分设备商所生产的无源波分设备搭配销售给运营商。
图：彩光模块商业模式
资料来源：千际投行，资产信息网，招商证券
2.3 政策监管
行业自律协会
（1）电气与电子工程师协会（IEEE）
电气与电子工程师协会（Institute of Electrical and Electronics Engineers），简称IEEE，总部位于美国纽约，是一个国际性的电子技术与信息科学工程师的协会，也是全球最大的非营利性专业技术学会。电气与电子工程师协会由美国电气工程师协会和无线电工程师协会于1963年合并而成，在全球拥有43万多名会员。作为全球最大的专业技术组织，IEEE在电气及电子工程、计算机、通信等领域发表的技术文献数量占全球同类文献的30%。
IEEE致力于电气、电子、计算机工程和与科学有关的领域的开发和研究，在太空、计算机、电信、生物医学、电力及消费性电子产品等领域已制定了1300多个行业标准，现已发展成为具有较大影响力的国际学术组织。
（2）中国通信标准化协会（CCSA）
中国通信标准化协会(英文译名为：China Communications Standards Association，缩写为：CCSA)于2002年12月18日在北京正式成立。该协会是国内企、事业单位自愿联合组织起来，经业务主管部门批准，国家社团登记管理机关登记，开展通信技术领域标准化活动的非营利性法人社会团体。协会的主要任务是为了更好地开展通信标准研究工作，把通信运营企业、制造企业、研究单位、大学等关心标准的企事业单位组织起来，按照公平、公正、公开的原则制定标准，进行标准的协调、把关，把高技术、高水平、高质量的标准推荐给政府，把具有我国自主知识产权的标准推向世界，支撑我国的通信产业，为世界通信作出贡献。
协会采用单位会员制，广泛吸收科研、技术开发、设计单位、产品制造企业、通信运营企业、高等院校、社团组织等参加。协会遵循公开、公平、公正和协商一致原则组织开展通信标准化研究活动，通过研究通信标准、开展技术业务咨询等工作，为国家通信产业的发展做出贡献。协会受业务主管部门委托，在通信技术领域组织开展标准化工作。
（3）中国电子元件行业协会（CECA）
中国电子元件行业协会简称中电元协，英文名称：China Electronic Components Association，缩写为：CECA。本会经中华人民共和国民政部（1988）民社函第198号批复，于1988年11月16日正式成立，业务主管单位为中华人民共和国工业和信息化部。本会是由同行业的企(事)业单位自愿组成的、经民政部核准登记的、全国性的行业组织，不受部门、地区和所有制的限制，具有社会团体法人的资格。
政府法律法规
光模块是现代信息光电子技术领域核心的光电子器件，应用较为广泛，与数据中心、5G承载网的建设息息相关。因其重要性，我国政府颁布了一系列相关政策，支持光模块产业的可持续发展。在2020年3月，工信部发布《关于推动工业互联网加快发展的通知》，建设工业互联网大数据中心。建立工业互联网数据资源合作共享机制，初步实现对重点区域、重点行业的数据采集、汇聚和应用，提升工业互联网基础设施和数据资源管理能力。
表：光模块行业相关政策
资料来源：千际投行，资产信息网，工信部，国务院，中国电子元件行业协会
第三章 行业发展与市场竞争
3.1 行业财务分析
图：行业综合财务分析
资料来源：千际投行，资产信息网，Wind
图：行业历史估值
资料来源：千际投行，资产信息网，Wind
图：指数市场表现
资料来源：千际投行，资产信息网，Wind
图：指数历史估值
资料来源：千际投行，资产信息网，Wind
估值方法可以选择市盈率估值法、PEG估值法、市净率估值法、市现率、P/S市销率估值法、EV/Sales市售率估值法、RNAV重估净资产估值法、EV/EBITDA估值法、DDM估值法、DCF现金流折现估值法、NAV净资产价值估值法等。
图：主要上市公司
资料来源：千际投行，资产信息网，Wind
图：中际旭创主营构成
资料来源：千际投行，资产信息网，Wind
图：天孚通信主营构成
资料来源：千际投行，资产信息网，Wind
3.2 风险因子分析
市场竞争加剧的风险
随着近年来国内外同行纷纷加入数通和5G市场的竞争，并不断开发新产品，降低生产成本，将使同一技术层面的光模块厂商间的相互竞争越来越激烈。对此，公司将利用已具备的技术和市场优势，积极进行技术和产品创新，加大降本增效力度，大力开拓市场，不断提升市场竞争能力，巩固行业地位。
技术升级的风险
光模块的技术含量较高，是光、电等多学科相互渗透、相互交叉而形成的高新技术领域。随着流量需求的快速增长和云计算数据中心网络技术的快速发展，光模块的技术升级迭代速度较快。对此，公司一直致力于追踪行业前沿技术的发展，重视研发人才储备，加大研发投入的力度，以确保核心技术根据市场需求及时迭代升级，对中长期业绩快速增长形成有力支撑。
行业周期性波动风险
公司现有两大主业与宏观经济和行业的资本开支、固定资产投资关联度比较高，具有一定的周期性特征。经济处于下行周期时，高度的关联性将会对公司的生产经营产生一定的负面影响。公司将会积极推进相关的产业整合，丰富产品结构和市场结构，增厚资本积累，确保公司的可持续发展。
3.3 市场发展现状
自2016年以来，我国光模块市场规模保持快速增长态势，到2018年中国光模块市场规模达到22.5亿元，预计到2020年将达到26.8亿元。根据Ovum数据，2018年全球光通信器件市场规模达到108亿美元，年复合增长率约为7%，而光模块占光通信器件市场20-25%市场份额，电信市场和数据通信市场对光通信器件需求保持增长趋势，接入网市场需求趋于平稳。2017年底工信部发布《光电子器件技术路线图》，指出高端光通信器件落后已经成为制约我国信息产业发展瓶颈，建议国家加大对光器件研发资金支持，提高核心器件国产化率，培育具有国际竞争力的光通信龙头。
图：2016-2020年中国光模块市场规模及预测
资料来源：千际投行，资产信息网
图：光通信器件全球市场规模（百万美元）
资料来源：千际投行，资产信息网，OVUM，华辰资本
光芯片是光模块中价值量最集中的环节，在光模块中成本占比30%-50%，高端产品中占比甚至能够达到50%-70%，国外大厂占据高端光芯片90%以上市场份额，目前被美、日厂商垄断。
随着有线宽带和移动宽带用户的持续增长，尤其随着有线家庭宽带普及率提升及户均带宽向100Mb/s、1Gb/s升级，以及未来5G的发展，将会进一步推动运营商开展城域网、骨干网的扩容与升级。因此，高速光器件/光模块即将迎来新一轮的高速增长周期，并且光模块与光芯片的国产化替代将会加速。
表：5G光模块市场规模预测（单位：亿元）
资料来源：千际投行，资产信息网，工信部，华辰资本
随着北美数据中心巨头的资本开支回暖和去库存趋于结束，数通市场光模块需求将逐步恢复，价格降幅收窄。2019年Q2全球100G的PSM4，CWDM4，LR4和ER4Lite模块的销量实现大幅增长，其中，凭借价格低和应用领域广的优势，100GCWDM4模块正成为100G数通领域主流光模块，根据智研咨询数据显示，CWDM4在100G中占比有望从2018年40.2%增加2020年47.6%。此外，据Light Counting预测，200GbE及以上（包括所有200GbE，2x200GbE，400GbE）光学产品的需求正在增加，全球光模块市场将重回两位百分数的增长，预计到2024年的CAGR增长率将维持在15%。价格方面，经历2017-2018年由100G带动的价格大幅下滑（2018年100G价格降幅高达50%）后，数通光模块价格的年均下滑斜率将恢复较为缓慢的趋势，预计2024年将降至1美元/Gb的均价水平。相关价格在2019年的降幅明显收窄，2020年数通光模块的平均价格下降幅度将进一步收窄，回到历史平均水平。
3.4 竞争格局
市场份额向龙头集中。2015年，光模块市场竞争格局高度分散，龙头份额不足20%，剩余厂商所占的市场份额均为个位数。但是随着技术的发展，研发与扩产门槛不断提高，大型龙头厂商的规模优势越来越显著。加上近年来光模块企业加快并购重组，进行产业链垂直整合，行业集中度进一步提高，全球光模块市场将逐步走向集中。CR5已经从2015年的44%提高到了2019年的62%。
国产厂商份额不断提升。中国光模块厂商凭借劳动力成本等的优势，在与海外光模块厂商竞争中不断占据上风。2015年，全球前十大光模块厂商仅光迅科技一家中国企业，到了2019年，光迅科技、中际旭创、华工正源进入全球前十，合计占据了全球27%的市场份额。我们认为，中国光模块厂商未来有望继续扩大优势，不断侵蚀海外光模块厂商市场份额。
图：2015年全球光模块市场份额
资料来源：千际投行，资产信息网，OVUM，中信证券
图：2019年全球光模块市场份额
资料来源：千际投行，资产信息网，OVUM，中信证券
3.5 中国竞争者
中国竞争者主要有光迅科技（002281.SZ）、中际旭创（300308.SZ）、天孚通信（300394.SZ）、新易盛（300502.SZ）、剑桥科技（603083.SZ）、鸿腾科技（06088）等。
中际旭创（300308.SZ）
苏州旭创成立于2008年，是一家典型的风投支持下迅速成长的公司，2014年C轮融资包括著名的Google Capital和Lightspeed风投基金领投3800万美元。2017年通过重组并入中际装备，改名中际旭创。
中际旭创是一家集光通信器件设计研发制造、智能装备制造于一身的技术创新型企业，公司业务涉及高端光通信模块、电机定子绕组制造装备等多个产业领域。近几年公司以高端光通讯收发模块为核心业务，通过完成400G数通光模块研发和小批量生产巩固了全球高速光模块龙头地位，同时公司积极完善5G电信领域的全产业链布局，实现“数通+电信”双驱动模式，收入占比持续增长。
天孚通信（300394.SZ）
苏州天孚光通信股份有限公司是业界领先的高端无源器件垂直整合方案提供商、高速光器件封装ODM/OEM厂商。公司拥有十大产品线，产品广泛应用于电信通信、数据中心、物联网等领域，并提供七大高端无源器件整体解决方案和高速光器件封装OEM方案。
公司专注于光组件和光器件领域，打造光器件一站式深度服务，处于光通信产业链上游。公司从高精度陶瓷套管组件起家，通过内生研发、外部合资及并购等多种方式不断延伸上游产线，已成为精密元器件一站式解决方案的平台公司。
新易盛（300502.SZ）
成都新易盛通信技术股份有限公司成立于2008年，公司是领先的光收发器解决方案和服务提供商，主要从事电信和数通全系列光模块的研发、制造、销售以及服务；公司致力于围绕主业实施垂直整合，实现光器件芯片制造、光器件芯片封装、光器件封装和光模块制造环节全覆盖。
目前，公司光通信产品涵盖多种标准的通信网络接口、传输速率、光波波长等技术指标，应用领域覆盖数据宽带、电信通讯、数据中心、安防监控和智能电网等行业，产品销往全球各个国家和地区。公司已成功研发适用于数据中心的400G光模块，实现光模块全速率的覆盖。
3.6 全球竞争者
全球竞争者主要有Finisar（FNSR）、应用光电公司Applied Optoelectronics（AAOI）、NeoPhotonics（NPTN）、Acacia Communications（ACIA）、Oclaro（OCLR）等。
Finisar菲尼萨（FNSR）
Finisar是一家成立于1988年的美国半导体器件公司，1999年在NASDAQ上市，目前市值约21亿美元（约合人民币134亿元）。经过近30年的发展，公司已经成为全球最大的光通信器件产品制造商。据Ovum统计，2016年Finisar在全球光器件市场份额为14.8%，位居第1位。
公司拥有员工数超过14000名，主要产品包括光纤收发器、光引擎、有源光缆、光器件、光学仪器、ROADM和WSS波长管理器、光放大器和光载射频模块等，在网络、存储、无线和有线电视应用中实现语音、视频和数据的高速传输。
Oclaro奥兰若（OCLR）
Oclaro Inc.（OCLR）是一家半导体设备和材料公司，总部位于美国加州。公司致力于向全球通信、工业及消费级市场提供光学元件、模块和子系统的设计及销售。公司在美国、加拿大、中国、韩国等二十多个国家设有工厂和分公司。Oclaro是由原两大光通信元器件供应商Bookham和Avanex于2009年合并而成。Bookham Technology成立于1988年，是第一家可以制造集成到硅集成电路中的光学元件公司。Oclaro设计、制造和销售广泛应用于通信、数据传输、航空航天、半导体、传感、国防和科研等领域的光元件、光模块和光学子系统产品。
NeoPhotonics（NPTN）
NeoPhotonics（NPTN）是世界领先的高速光通信网络器件、模块及子系统设计与制造商。公司前身为1996年成立的Nano Gram Corporation，专注于纳米技术和相关产品应用的研发设计。2002年，公司更名为NeoPhotonics，并开始专注于通信产品的设计、研发与生产。
NPTN全球总部设于美国加州圣荷塞，在美国、中国、日本、俄罗斯等地设有研发和生产基地。自2003年起，公司通过一系列战略并购，以获得在光子集成电路（PIC）及激光器技术的领先优势。2013年公司收购了日本LAPIS半导体公司的光器件业务部；2015年收购EMCORE公司的超窄线宽可调激光器业务；2017年向APAT出售接入及低速收发器产品线。在一系列并购重组过程中，公司不断进行垂直整合，具备为客户提供高速激光器和光模块的能力，聚焦高速光通信市场。
第四章 未来趋势
就目前光模块的发展趋势来讲，主要向着高速率、小型化、低成本、低功耗、远距离方向发展，但首要前提是光芯片。
- 高速率：目前正在由10G/40G向100G/400G发展；
- 小型化：要求光器件向高度集成化、小型封装方向发展，物理体积要小，但功能还要全；
- 远距离：如今的光网络铺设距离越来越远，这要求远程收发器来与之匹配；
- 低成本、低功耗：要求光器件降低成本，提高成品率，采用低电压等方式降低能耗。
