從光器件產(chǎn)業(yè)鏈看,，主要環(huán)節(jié)為“光芯片,、光器件,、光模塊,、光設備”,，最終應用于電信市場,、數(shù)據(jù)中心市場及消費電子市場。其中,，光芯片處于產(chǎn)業(yè)鏈的核心位置,，具有高技術(shù)壁壘,，占據(jù)了產(chǎn)業(yè)鏈的價值制高點。
光芯片主要用于光電信號轉(zhuǎn)換,，遵循“Chip–OSA–Transceiver”的封裝順序,，激光器芯片（Chip）通過傳統(tǒng)的TO封裝或新興的多模COB封裝形式制成光模塊（Transceiver）。在光通信系統(tǒng)中,，常用的核心光芯片主要包括DFB,、EML、VCSEL三種類型,，分別應用于不同傳輸距離和成本敏感度的應用場景,。
光芯片屬于技術(shù)密集型行業(yè)，具有極高的技術(shù)壁壘和復雜的工藝流程,。因此,，光芯片在光器件／光模塊中成本占比較大。此外,，隨著芯片速率的提升,，制備難度增大，成本占比或進一步提升,。一般情況下,，對于低速率光模塊／光器件（轉(zhuǎn)換速率小于10Gbps），光芯片的成本占比約為30％左右,；而對于高速光模塊／光器件（調(diào)制速率大于25Gbps）,，芯片的成本占比約為60％左右。例如,，全球數(shù)通光模塊龍頭中際旭創(chuàng)（公司主力產(chǎn)品為100G QSFP28,，采用25G光芯片），整體光芯片及組件成本占比在50％左右,。相較于電芯片,，目前光芯片市場規(guī)模較小，分工程度有限,，垂直一體化的IDM廠商市場份額超過50％,。但伴隨VCSEL芯片的消費電子市場打開，芯片市場規(guī)模加速擴展,，分工程度有望提升,，第三方代工模式逐漸興起。
規(guī)模：為什么市場規(guī)模加速增長且“一望無際”,？
伴隨流量加速爆發(fā),，光芯片市場規(guī)模加速增長：（1）電信市場：傳輸網(wǎng)擴容正當時，接入網(wǎng)逐步向10G PON升級,，5G基站大規(guī)模建設或帶來超20億美元光芯片市場空間,，為4G時代2．8倍,。（2）數(shù)據(jù)中心市場：數(shù)據(jù)中心市場需求持續(xù)井噴。（3）消費電子市場：VCSEL芯片切入消費電子市場,，市場空間拓展10－100倍,。隨著硅光集成度提升帶來價值占比提升，未來成長空間“一望無際”,。
1 光芯片市場規(guī)模有望持續(xù)高增長
從細分市場看,，光芯片主要應用于電信市場、數(shù)據(jù)中心市場,、以及消費電子市場,。其中，電信市場主要應用于傳輸網(wǎng),、接入網(wǎng)以及無線基站，市場份額占比約60％左右,；數(shù)據(jù)中心市場主要應用于數(shù)據(jù)中心內(nèi)部互聯(lián),、連接數(shù)據(jù)中心間的DCI網(wǎng)絡，市場份額占比約30％左右,；消費電子市場主要包括手機3D 感應系統(tǒng)（內(nèi)含VCSEL芯片）,，市場份額占比約10％左右。對于三大細分市場的發(fā)展趨勢,，我們的判斷是：電信市場近期保持穩(wěn)定,，有望迎來5G高增長機遇，數(shù)據(jù)中心市場將快速增長,，消費電子市場規(guī)模有望呈爆發(fā)式增長,。三大細分市場共同驅(qū)動光芯片市場空間持續(xù)拓展。
根據(jù)ICCSZ統(tǒng)計,，在不考慮消費電子VCSEL激光市場規(guī)模的情況下,，2015年中國光器件市場規(guī)模為16．2億美元，到2020年有望達到26．8億美元,，增長65．4％,。若考慮消費電子VCSEL激光器，國內(nèi)光芯片市場從2018年開始將加速拓展,。預計光芯片在光器件的成本占比為50％,，2015—2020年間國內(nèi)光芯片市場規(guī)模有望從2015年的8．1億美元增長到2020年的21．4億美元，年均復合增長率高達21．4％,。
2 電信市場：近期保持穩(wěn)定,，有望迎5G高增長機遇
從電信市場看：有線方面，傳輸網(wǎng)擴容愈加緊迫,，城域網(wǎng)100G逐漸下沉,；接入網(wǎng)由GPON／EPON向10G PON升級,。無線基站方面，目前正處于4G建設后期,，需求相對疲軟,。隨著5G基站大規(guī)模建設逐漸開啟，有望迎來5G高增長機遇,。
2．1傳輸網(wǎng)擴容正當時,，DFB／EML芯片需求穩(wěn)步增長
隨著流量持續(xù)增長，網(wǎng)絡升級將遵循：骨干網(wǎng)→城域網(wǎng)→ 接入網(wǎng)→ 骨干網(wǎng)的循環(huán)過程,，對高速光芯片形成持續(xù)而穩(wěn)定的需求,。
國內(nèi)骨干網(wǎng)100G升級自2013年開始大規(guī)模進行，城域網(wǎng)將逐步提升100G的滲透率,。自2017年8月份以來,，三大運營商先后落實資金開啟傳輸網(wǎng)100G設備端口集采，同比去年有較大幅度的提升,。我們認為,，5G建設傳輸先行，隨著傳輸網(wǎng)擴容的持續(xù)推進,，對DFB／EML芯片的需求有望持續(xù)提升,。
2．2接入網(wǎng)向10G PON升級，DFB芯片需求有望提升
接入網(wǎng)用于連接傳輸網(wǎng)與終端,，傳輸距離較短,。目前，點到多點（P2MP）的光纖接入方式PON（passiveoptical network）是我國運營商采用的光纖接入方式,，多采用EPON或GPON,。隨著4K／8K視頻、VR／AR等技術(shù)的發(fā)展,，EPON和GPON已逐漸無法適應用戶對帶寬的需求,。為實現(xiàn)網(wǎng)路的平滑升級，PON的升級將成為關鍵因素,，EPON和GPON有望向10G PON技術(shù)升級,。
考慮到成本，在GPON／ EPON方面,，國內(nèi)大多采用FP激光器,。在10G PON時代，需要采用DFB激光器,。目前,，國內(nèi)具備自主生產(chǎn)DFB光芯片的企業(yè)較少，大量依賴于國外進口,。隨著接入網(wǎng)升級的全面展開,，具備10G DFB芯片量產(chǎn)能力的光器件廠商有望充分受益于行業(yè)需求紅利,。
2．3無線基站近兩年需求放緩，5G時代芯片需求有望大幅回暖
自2015年起,，4G基站建設整體進入中后期,，近兩年需求有所下滑。2020年,，5G規(guī)模商用開啟,，有望再次拉動對光模塊的需求，市場空間超45億美元,，按照芯片成本占比50％估算,，市場空間超20億美元。據(jù)測算,，5G基站光芯片市場規(guī)模約為4G基站2．8倍左右,。與4G基站光模塊市場相比，5G基站的建設對光芯片的需求將持續(xù)提升：（1）從基站數(shù)量看：由于5G頻譜頻率上升,，信號穿透建筑物的衰減較大,，建站密度與4G基站相比將更高。預計未來6年內(nèi)（2019—2024）有望建設581．4萬個5G基站,，密度是4G基站數(shù)的1．36倍。（2）從單基站光模塊數(shù)看：5G基站架構(gòu)從4G的前傳－回傳演進到前傳—中傳—回傳,，單個基站需要的光模塊數(shù)有望達8—10個,，較4G基站有所增加。
芯片方面,，5G基站前傳至少為25G QSFP 28,，主要采用DBF／EML芯片。中傳回傳有望采用10G SFP＋光模塊,，主要采用DBF／EML芯片,。目前正處于4G基站與5G基站建設交替期，需求階段性放緩,。而隨著5G商用將至,，對于光芯片的需求將大幅提升，相關光芯片廠商有望迎接5G時代的高增長機遇,。
3 數(shù)據(jù)中心市場規(guī)模有望快速增長
隨著大數(shù)據(jù)時代的來臨,，數(shù)據(jù)中心建設在全球范圍內(nèi)興起。2017年全球數(shù)據(jù)中心數(shù)量達到840萬座,，其中美國占據(jù)全球近一半的數(shù)據(jù)中心,，成為過去幾年數(shù)據(jù)中心市場增長的主要驅(qū)動力。2012—2017年,，全球IDC市場規(guī)模的復合增長率為15．94％,；同期,，中國IDC市場規(guī)模的復合增長率高達35．02％，高于全球增速19．08個百分點,。
2017年,，中國IDC市場規(guī)模達946．1億元，2018年有望超過1200億元,。我們認為,，數(shù)據(jù)中心市場規(guī)模及其營收占比持續(xù)提升，將接力電信市場,，成為未來五年驅(qū)動光器件行業(yè)規(guī)模擴張的重要動力,。
在光器件市場中，數(shù)據(jù)中心市場占整個光器件市場的近1／3,。根據(jù)LightCounting預測,，2019年數(shù)據(jù)中心光模塊銷量有望超過5000萬個，市場規(guī)模有望從2014年的16億美元增加2021年的49億美元,。從應用場景看,，光芯片在數(shù)據(jù)中心主要可以分為兩類：數(shù)據(jù)中心內(nèi)部互聯(lián)（主要采用VCSEL芯片）以及DCI網(wǎng)絡（主要采用DFB／EML芯片）。
3．1 數(shù)據(jù)中心內(nèi)部市場的發(fā)展有望提升VCSEL／DFB芯片的需求
數(shù)據(jù)中心內(nèi)部連接距離相對短,，以850nm的VCSEL和1310nm的DFB芯片為主,。其中，100GAOC和100G SR4主要以VCSEL芯片為主,，100G PSM4和100G CWDM4主要以DFB芯片為主,。
隨著數(shù)據(jù)中心承載的功能逐漸增加，數(shù)據(jù)中心內(nèi)部傳統(tǒng)的三層網(wǎng)絡架構(gòu)（接入層,、中層的匯聚層）逐漸難以適應內(nèi)部流量集中的趨勢,，帶寬壓力持續(xù)增大，新型分布式數(shù)據(jù)中心葉脊式網(wǎng)絡架構(gòu)興起,。葉脊拓撲網(wǎng)絡是兩層結(jié)構(gòu),，包括脊交換機和葉交換機，數(shù)據(jù)中心與外部的連接可以通過（邊緣）脊交換機或（邊緣）葉交換機實現(xiàn),。在該結(jié)構(gòu)下,，每臺脊交換機與每臺葉交換機之間都要進行連接。與傳統(tǒng)網(wǎng)絡層相比,，葉脊網(wǎng)絡擴大了接入層,、匯聚層與主機之間的連接數(shù)。因此,，在數(shù)據(jù)傳輸?shù)男实玫教嵘耐瑫r,，對于光模塊的需求也大大增加。
2020年光芯片市場空間測算：核心假設：1、新架構(gòu)為1：1收斂比的二層脊葉型數(shù)據(jù)中心,；2,、數(shù)據(jù)中心使用10G和100G兩種端口；3,、單臺葉交換機下連兩個機柜共20臺服務器,，單臺脊交換機下連10臺葉交換機。在此假設下,，100萬服務器的數(shù)據(jù)中心需要200萬／20＊40＝400萬個10G光模塊,，200萬／20／10＊40＝40萬個100G光模塊。根據(jù)Ovum,，到2020年全球新增100個數(shù)據(jù)中心（100萬臺服務器）,，則市場空間高達120億美元。我們假設VCSEL芯片在光模塊中的成本占比約35％,，則2020年VCSEL芯片在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的市場規(guī)模約為42億美元,。
3．2 數(shù)據(jù)中心互聯(lián)（DCI網(wǎng)絡）市場規(guī)模發(fā)展將帶來DFB／EML芯片需求
流量爆發(fā)引起網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)變化，驅(qū)動數(shù)據(jù)中心互聯(lián)（DCI）市場呈高速發(fā)展趨勢,。目前,，由于不同地區(qū)數(shù)據(jù)中心之間的信息需要通過電信骨干網(wǎng)相連，因此傳輸時延和傳輸成本無形之中大大增加,。隨著數(shù)據(jù)中心流量的爆發(fā),，骨干網(wǎng)的帶寬成為限制數(shù)據(jù)互訪流量爆發(fā)的瓶頸。在此背景下,，DCI網(wǎng)絡在不同地區(qū)的數(shù)據(jù)中心之間重新建立新的傳輸通道,，將極大地提升數(shù)據(jù)中心之間的傳輸效率，同時減少骨干網(wǎng)的傳輸壓力,。DCI網(wǎng)絡需要滿足兩點：（1）要求網(wǎng)絡架構(gòu)采用DC間一跳直達的全互聯(lián)、扁平化網(wǎng)絡,，滿足低時延要求,。（2）要求網(wǎng)絡架構(gòu)具備高密度100GE端口，及面向1T,、2T的平臺平滑演進能力,。
DCI網(wǎng)絡主要采用WDM系統(tǒng)（包括CWDM和DWDM），按距離可分為同一城市內(nèi)互聯(lián)和城市間互聯(lián),。前者對應的傳輸距離一般在40公里以內(nèi),，主要用到DFB芯片；后者對應的傳輸距離一般在為幾百公里,，主要用到EML芯片,。隨著DCI網(wǎng)絡建設的逐步推進，對于高速光芯片的需求有望快速增長。根據(jù)Ovum測算,，2014年全球DCI市場規(guī)模約25億美元,，2019年有望達到42億美元。我們假設DCI網(wǎng)絡建設中,，光芯片在光模塊中的成本占比為50％,，DCI網(wǎng)絡的光芯片市場規(guī)模有望從2014年的12．5億美元增長到2019年的21億美元。