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行业概况

1、定义

光模块，这是一种旨在完成光电和电光转换任务的光电子设备，通过它，我们可以在一系列广泛的光通信系统中实现从电信号到光信号以及从光信号到电信号的变幻无常的转变。具体来看，光模块主要包含四大核心部件，即光发射组件（内置有光探测器）、光接收组件（装配有激光器）、驱动电路及光电接口等。其中，光发射部分负责将特定速度的电信号经过驱动芯片的严密处理后，促使激光器产生对应速度的调制光信号；而光接收部分则负责将一定速度的光信号输入模块之后，依靠光探测器（PD）将其转化成电信号，待接收到电信号后，经过前置放大器，最终输出相同速度的电信号。

为了使其适应各种千差万别的接入、转换和传输需求，光模块的种类可谓种类繁多且复杂多样。相对应的，人们对其的普遍分类也提出了多样化的依据，诸如封装方式、速度、传输距离、是否支持稀罕的波分复用（WDM）应用，以及光接口工作模式、工作期间所能承受的温度范围等等.

图表：中国光模块产品分类

资料来源：智研瞻产业研究院整理

2、产业链结构

在光模块行业的产业链条中，其上端的主要构成部分包括了生产各种光器件、光芯片及电芯片的厂商，以及提供各类PCB板和结构件制作服务的供应商，除此之外还包括提供光模块封装及测试设备支持的相关企业；而在下游市场方面，主要面向的对象为通信设备制造业者。其中，光模块在电信设备与数据通信设备中的广泛应用于5G技术、光纤宽带网络、数据中心建设、消费电子产品以及自动驾驶技术等多个领域。

图表：中国光模块行业产业链结构

资料来源：智研瞻产业研究院整理

行业发展历程

1、光模块产品进化历程

光模块作为光通信技术实现的基石，与光通信行业的蓬勃发展相随而行，其本身亦历经不断演进的过程。现如今，小型化、低成本及高速度等特性已成为了产品推陈出新的主要导向。

追溯至1999年，初具雏形的光模块便以应用于SC光头1X9封装的形式应运而生。在当时，这类设备往往被集成至通信设备的电路板上，以固定式的光模块形态加以运用。而随着时间的沉淀，1X9封装的产品逐步向小型化以及支持热插拔的方向转化。然而，在网络设备需求量日益增长的背景下，尽管20世纪90年代开发的GBIC光模块具有强大的功能性，但由于其体型较大的缘故，使得设备中可供安装的光口数量相对较少，难以跟上网络飞速发展的脚步。于是，经过科研人员近乎不懈的努力，兼顾了小型化和热插拔功能的新一代光模块——SFP光模块孕育而生，并成功地提高了网络设备的光口密度，使得各大厂商的网络设备得以全面兼容，并且这些设备还能够作为独立单元进行采购，极大地方便了用户的应用。继SFP问世以来，各类新型的光模块如雨后春笋般涌现出来，采用SC、XENPARK、XPARK、XFP、CFP以及SFP+等多种封装样式制作的产品陆续上市销售。这些全新的产品正不断向小型化、高速率以及低成本等方向推进优化，使整体的使用体验更为便捷，同时也使生产成本有所降低。

2、光模块行业政策发展历程

光模块是信息光电子技术领域内至关重要且核心的光电子设备，其在数据中心以及5G承载网络的建设中广泛使用，为构建现代化高速信息网络提供了关键性的技术支撑。我国政府出台的诸多政策，有力地推动着光模块产业的发展壮大。

图表：中国光模块行业政策发展历程

资料来源：智研瞻产业研究院整理

行业市场规模

统计数据显示，2018年中国光模块行业市场规模305.02亿元，2023年中国光模块行业市场规模536.38亿元。2018-2023年中国光模块行业市场规模如下：

图表：2018-2023年中国光模块行业市场规模

数据来源：智研瞻产业研究院整理

行业竞争格局

在过去的十年里，中国的光电元件及模块供给商已借助于其成本上的强大竞争力，逐步在全球市场占有更为显著的一席之地，如今已经站稳了世界光模块市场的领先位置。值得回顾的是，早在2015年之前，全球的前十大光模块生产厂商仅有来自我国的光迅科技一家；然而，随着时间步入到2021年，又有五家实力雄厚的企业，例如中际旭创，成功跻身于全球前十光模块生产商之列，与此同时，大部分主要生产厂商较之早先年份也都取得了市场份额的明显增长；到了2022年，更进一步观察则发现，在全球光模块市场前十强名单之中，我国企业占据高达七个席位，尤为瞩目的当属中际旭创、Coherent、思科以及华为这四家公司，他们各自在全球光模块市场中所占据的份额已经超过了百分之五十；更为振奋人心的是，中际旭创和Coherent两家企业还斩获了近14亿美元的营业收入。

图表：2016-2022年全球光模块市场占有率分析

资料来源：智研瞻产业研究院整理

行业发展趋势

1、在5G网络环境下对于光模块速率需求显著提高，特别是25/50/100Gb/s速率光模块正逐渐成为前、中、回传环节的主要需求选择

为了适应大带宽、低延迟以及广泛覆盖的网络需求，第五代移动通信网络（简称5G）的体系结构已经从前四代的基带处理器单元（Baseband Processing Unit, BBU）与射频拉远单元（Radio Remote Units, RRU）两节点层次发展至集中单元（Centralized Unit, CU）、分布单元（Distributed Unit, DU）与有源天线单元（Active Antenna Unit, AAU）三个等级分布的新阶段，与其对应的承载网络架构亦由前向和回程网络拆解为更细致的前向、中间及回程网络。而随着5G新型业务特性的引入以及更高的性能指标要求，也同样对这些前向、中间及回程光电转换速率提出了更高的要求。

2、在5G网络建设过程中，对于彩光模块的需求将会大幅度增加，同时市场上众多的彩光模块解决方案也将呈现出多元化的特点

在当前发展趋势看来，将来集中式、游牧式无线接入网（Centralized Radio Access Network, CRAN）很可能会成为我国各大电信运营商在构建5G网络时所采用的主要采用模式。然而，基于C-RAN这种部署方式下的前向传输网络需要占据较大部分的光纤资源，因此采用光纤直接驱动形式的应用情景将受到极大限制。目前，在业界专家和运营商的共同认知中，采用波分复用技术（Wavelength Division Multiplexing, WDM）作为前向传输解决方案已成为一项不争的事实。这项基于WDM技术的前向传输方案，由使用不同波长的彩色光模块来传送信号，然后再通过波分复用器件将多个信号复用到同一条光纤线路上进行传输，如此便能大幅度地节省宝贵的光纤资源。伴随着前向传输WDM方案逐步进入实际应用阶段，反之也会推动电信运营商对多彩光模块需求持续上升。

3、5G系统中，前传部分采用半有源WDM技术具有显著优势，而光模块运用光层调顶原理正是从技术上对该架构进行了深入的实际应用

在当前5G系统的前传WDM场景应用中，全程使用的无源WDM方案是通过在传输路径两端即远端的AAU侧以及设备端的DU侧安装投入使用无源波分器件从而实现波长的复用与解复用。虽然这种方案部署起来相对简洁明了，但是却无法提供有效的保护措施和管控策略，这也使得它在无故障管理方面显得无能为力，同时还面临着维护工作难度极大的挑战。相比之下，使用有源WDM方案在传输路径两端即远端的AAU侧及设备端的DU侧都配置有源WDM设备则可以实现电层或/和光层的复用功能，该方案可支持管控与保护功能，然而其价格较高，再者，远端设备的供电和部署环境也限制了其广泛应用。

4、5G网络对光模块的高性能要求将推动硅光技术的大规模应用

由于5G前传光模块需在户外环境中充分适应-40℃至85℃的工业级温度要求，因此特别需要重视其耐热性。并且，随着5G网络架构由传统的CPRI逐步向新的eCPRI演进，基带处理单元（BBU）的部分功能已向远程无线发射接收单元（RRU）进行迁移，使得RRU设备的能耗上升，对此类设备所搭载的光模块提出了更高的耐热挑战，尤其是在极端状况下，如高温环境，其温度甚至可能达到90℃乃至95℃。在此背景下，“硅光调制器+异质激光器”这一创新组合便有望大显身手。

5、光模块与通信设备正逐渐解除结合绑定，使得光模块产业更加充满活力与开放性

以往为了保证系统的兼容性因素，通信设备厂商通常习惯于将光模块与其自身的通信设备捆绑销售给运营商，而运营商则只能被动接受设备厂商所提供的光模块型号及其对应的技术方案。然而，随着5G网络架构和部署模式的日趋复杂化和多元化，自主掌控技术选项及降低运营成本的压力也日渐加剧，由此使得运营商倾向于逐步将光模块与通信设备予以解耦。

图表：中国光模块行业发展趋势

资料来源：智研瞻产业研究院整理