光模块行业主要趋势及应用前景分析（附报告目录）

1、光模块行业发展趋势及技术水平特点

随着 5G、云计算、大数据、物联网等新一轮技术的商业化应用，用户对光通信网络的带宽提出了更高的要求，光电子器件行业技术正处于升级革新阶段，带动光模块行业向高速率化、集成化、智能化方向发展。

（1）高速率化

高速率主要指信息传输及交换的速率。伴随着 5G、数据中心等技术向高速率方向发展，下游光通信市场对光传输速率、数据交换效率提出了更高的要求，解决信号卡顿、提高用户体验的要求带动了光通信技术向高速率化方向发展。现在的光模块主流应用速率逐渐从 10G-40G 跨步到 100G-400G，行业内企业还纷纷开展 800G 技术研发以尽早实现 800G 商业化应用。

相关报告：北京普华有策信息咨询有限公司《2021-2027年光模块行业市场前瞻及投资前景预测报告》

除了提高单个波长的传输速率外，增加单光纤中传输的波长数，即波分复用技术（WDM）也得到了广泛的应用。WDM 技术是利用两个或两个以上的光波长在同一根光纤传输信息的技术。WDM 技术有以下优势：（1）增加光纤的传输容量，使一根光纤传送信息的物理限度增加一倍至数倍，节约光纤资源；（2）具有在同一根光纤中传送两个或数个非同步信号的能力，有利于数字信号和模拟信号的兼容；（3）便于进行扩容，只需更换端机和增加附加光波就可以扩容，不必铺设更多光纤、使用高速网络部件。WDM 技术的应用从骨干网逐步拓展到城域网、接入网、数据中心和 5G 前传等领域。应用领域的拓展对 WDM 技术的场景适应性、稳定性要求越来越高，在 WDM 系统的系统容量、传输距离、设备接口特性等方面的技术水平要求也在不断提高。

（2）智能化

智能化主要是指带有数据诊断功能，为实现光通信系统管理及性能检测提供依据。智能化光模块具有自动预测寿命、验证产品标准、定位故障、读取芯片存储信息等功能，以实现更高效的自动化、数据化管理。全球通信产业正处于与新一代信息技术大融合的阶段，智能化是全球通信行业发展的必然趋势。光模块的主要下游应用领域 5G 基站、数据中心、光纤接入、消费电子、自动驾驶、工业自动化等的传统属性正在被重新定义，推动光模块向智能化方向发展。具有数据诊断功能的光模块是各厂商技术升级换代的主流产品。

（3）高集成化

高集成主要是指突破现有工艺及技术瓶颈，实现光模块功能集成以减轻光模块体积、重量及能耗。随着 5G 通信技术向海量连接、大容量方向发展，为了实现信号全面覆盖，光通信设备需要布局大量的光模块，光模块需要实现高密度连接，驱动光模块向高集成化方向发展。光模块厂商致力于突破光模块产品体积重量能耗及功能元件密度的限制，高集成技术是未来行业技术发展的重要方向，光模块领先企业纷纷投入大量资本进行高集成技术的研发及产业化。

硅光集成技术将是未来光模块市场发展的主要趋势，硅光集成技术是基于硅和硅基衬底材料，利用现有成熟的CMOS工艺实现多种光器件的高度功能集成，具有超高速率、超低功耗、超低规模化成本等特性的新一代技术。当前主流的光集成技术以稀有材料磷化铟作为主要材料，材料成本昂贵，难以实现大规模集成。而硅材料本身价格低廉且已经成熟应用于电子集成电路，材料成本低廉以及具有成熟的工艺基础，适合规模化生产。并且，以磷化铟为材料的光集成技术只负责数据的交换，不涉及数据的存储与处理，不利于通信信息安全。而以硅为材料的光集成技术兼具数据的交换、存储以及处理，是下一代光通信的技术趋势。

高速率是光模块的未来发展必然趋势，随着光模块向 400G、800G 甚至 1.6T等高速率演进，以 Tb/s 的光纤传输速度或将成为光通信传输速率瓶颈，而硅光子集成技术具备的超高传输速率能打破这一瓶颈，实现 Pb/s 量级的传输。同时，由于硅材料价格低廉且在半导体工艺中实现了成熟应用，能极大地降低光模块的采购成本及集成技术难度，突破传统光模块的成本限制。

截至目前，硅光集成技术的研发及产业化主要集中于光模块产业链中的上游硅光芯片制造，以 Intel、Luxtera 为代表的国外企业为主导，国产化率较低。

2、光模块行业应用前景

光模块目前主要应用市场包括数通市场、电信市场和新兴市场。其中数通市场是光模块增速最快的市场，目前已超越电信市场成为第一大市场，是光模块产业未来的主流增长点；电信市场是光模块最先发力的市场，5G 建设将大幅拉动电信用光模块需求；新兴市场包括消费电子、自动驾驶、工业自动化等市场，是未来发展潜力最大的市场。光模块的下游应用广泛分布于数据中心、5G 基站及承载网、光纤接入及新兴产业。

（1）数据中心的发展推动数通光模块市场迅速发展

A、数据流量及数据交汇量的增长推动数通光模块市场的发展

近年来，随着云计算、大数据、物联网、人工智能等信息技术的快速发展及加速应用，传统产业及大众生活形式的数字化转变加速。移动支付、移动出行、远程控制、高清视频直播、移动餐饮外卖、虚拟现实等的普及，驱动数据流量和数据交汇量迎来爆发式增长。

B、数据中心市场扩容推动数通光模块市场的发展

随着云计算需求和数据流量的持续增长，新一代信息技术与电信、商务、金融、信息化平台、社交等社会各行各业加速融合，信息设备连接更丰富、应用场景更复杂。为了应对海量设备连接及复杂的应用场景，对数据的计算、存储及处理能力提出了更高的要求，并推动数据流量向集中化发展，由此推动数据中心市场规模的持续增长。

此外，由于应用场景、数据结构复杂化，数据处理及信息交互更加频繁，数通市场对数据中心的规模及功能集成提出了更高的要求。传统的中小型、分散型数据中心难以满足数据中心厂商提高整体营运效率、降低能耗、节约成本的需求，成为全球数据中心向集中化、集成化方向发展的主要推动力。国内外互联网龙头企业如谷歌、亚马逊、微软、Facebook、阿里巴巴、腾讯、华为等纷纷布局超大规模数据中心，超大规模数据中心是未来数据中心发展的主要趋势。我国在超大规模数据中心领域布局有待提升。

光模块作为实现数据中心内部及外部设备互联的功能性器件，数据中心的持续扩容激发了光模块市场的快速发展潜力。此外，数据中心内外部连接所需光模块数量随着数据中心规模的增长而增长，超大规模数据中心内外部连接更复杂，一般单个超大规模数据中心含有 5 万-10 万个服务器，所需光模块数量巨大，将有利于数通光模块市场的跨越式增长。

（2）5G 网络的商业化应用推动电信光模块市场快速发展

A、5G 技术推动电信光模块市场的发展

全球通信技术处于高速革新阶段。为了应对数据流量的增长、万物互联、全新的产业生态，第五代移动通信技术应运而生。5G 技术相比 4G 技术具有超高速率、超大带宽传输能力、超大容量，是对 4G 技术的质的飞跃。传统的 4G 通信设备难以满足 5G 技术的市场需求，推动了光通信设备的升级换代，由此推动了光模块市场的快速发展。

B、5G 市场持续扩容推动电信光模块市场的发展

光模块是 5G 网络物理层的基础构成单元，广泛应用于 5G 基站及承载网。

① 5G 基站

为了实现更高的传输速率，5G 采用高频段频率，高频段频率信号衰减速度快，决定了 5G 基站的建设密度要大于 4G 基站的建设密度，因此，在覆盖相同区域的情况下，5G 基站的需求数量远高于 4G 基站，预计建站规模将是 4G 的1.5 到 2 倍。根据工信部数据，中国的 5G 基站数量由 2019 年的 13.3 万个激增到2020年的71.8万个，其占全国移动通信基站总数的比重也由1.7%提高到了9.1%。

随着 4G 基站建设速度放缓，2G、3G 基站被淘汰，5G 基站建设将会成为主流。5G 基站预计从 2020 年到 2024 年将保持 46.4%的年复合增长率，其占比将由 9.1%提高到 34.0%。单个 5G 基站可能需要 5-10 支光模块，5G 基站的建设需求将刺激运营商对光模块的需求，进一步提高光模块制造商的产能和收入。此外，5G基站的建设也会带动运营商对骨干网络的不断升级，以匹配不断增长的数据流量。

② 5G 承载网

为了应对 5G 网络海量设备连接、复杂的应用场景，5G 承载网架构由 4G 的前传—回传的两级网络架构演变为前传—中传—回传三级网络架构，5G 将原 4G无线接入网功能模块重新拆分，网络架构的连接更紧密，连接端口更复杂，所需的光模块数量更多。

此外，由于 5G 网络相对 4G 网络具有超高速率、超大带宽、超大容量及低时延的特点，单个 5G 基站所需的 5G 光模块的数量及速率更高。根据最早实现5G 商业化应用的韩国光模块发展情况分析，从数量看，相对 4G 光模块，5G 光模块将呈倍数增长。5G 所需的前传光模块是 4G 时期的 3-4 倍。从速率分析，5G光模块速率显著提升。5G 前传光模块从 4G 时期的 10G 及以下升级到 25G/50G；5G 回传光模块由 4G 时期的 10-40G 演进为 100G/200G/400G，行业内开始部署800G 的光模块。5G 光模块市场有望实现量价齐升。

（3）光纤接入推动光模块市场快速发展

1）光纤接入市场持续扩容推动光模块市场的发展

从国内市场看，我国政府高度重视宽带网络及光纤接入工程建设，将光纤接入作为实现国民经济新一轮发展的基础网络工程，鼓励光纤到户、城乡全覆盖光纤接入工程的建设。国家政策支持推动我国光纤接入市场的迅猛发展，根据工信部数据，截至 2020 年，我国光纤接入用户达 4.45亿户，截至2020年12月,100MbDS及以上接入速率的固定互联网宽带接入用户数占固定宽带用户总数的89.9%。光纤接入(FTTH/O)用户规模达 4.54 亿户,占固定互联网宽带接入用户总数的 93.9%,较 2019 年底提升 1.0 个百分点。光纤接入成为主流的固定宽带接入方式。

资料来源：中国信通院、普华有策整理

2）光纤升级改造推动光模块新一轮发展

随着 5G、云计算、大数据、物联网、人工智能等新一代信息技术加快应用，推动传统产业数字化发展，数据流量呈指数级增长，传统光纤宽带网络难以满足高速化、大容量化的数据传输与处理需求，推动光纤宽带网络向高速化、大容量化发展。例如接入网由 GPON/EPON 向 10GPON 升级；城域网正逐步由 40G 向100G/400G 升级；骨干网进入了 100G/400G 阶段，并逐步向 800G 部署。光纤宽带网络呈现出从 10G-40G 向 100G-400G 跨进，并开始向 800G 部署的趋势。光纤网络升级改造为光模块的发展带来了新的机遇，推动光模块产业的新一轮增长。

（4）新兴产业的发展带来光通信市场的发展潜力

以第五代通信网络、物联网、云计算、大数据、智能电网等为代表的新一代信息技术，正成为下一轮经济发展的重要推动力量，消费电子、自动驾驶、工业自动化等领域会伴随着技术革新而全面爆发。在消费电子领域，伴随着超高速率、超大容量、海量连接的新一代技术的发展，音频视频、在线游戏、3D 感应、虚拟现实、智能穿戴产业将快速发展，消费电子时代有望全面爆发。在自动驾驶、工业自动化领域，5G 技术的超低时延、海量连接的特点，为实现 4G 技术无法实现的自动驾驶、工业自动化提供了可能。目前，消费电子、自动驾驶、工业自动化等新兴产业还处于早期发展阶段，随着新一代信息技术的加速演进及应用，有望迎来全面爆发。光模块作为通信领域的基本构成单元，有望同步迎来爆发式增长。