解析投资:光传输系统的心脏——光器件

光器件是将电信号转换成光信号或将光信号转换成电信号的光电子器件,它是构成光传输系统的重要组成部件,被广泛应用于接入网和核心网之中。光器件的出现促进了互联网通信业务的飞速发展,让信息化给世界生产力和人类社会带来了极大的进步。

光器件可根据工作时是否需要电源驱动,分为有源光器件和无源光器件。有源光器件是光通信系统中将电信号转换成光信号或将光信号转换成电信号的关键器件,是光传输系统的心脏,主要包括半导体发光二极管(LED)、激光二极管(LD)、光电二极管(PIN)、APD、掺铒光纤放大器(EDFA)、拉曼光放大器及调制器等。无源光器件是光通信系统中需要消耗一定能量但没有光电或电光转换的器件,是光传输系统的关键节点,主要包括光纤连接器、耦合器、波分复用器、光开关、光衰减器和光隔离器等。

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光通信产业链由光芯片、光器件(组件、模块)、系统设备三部分组成。其中光器件位于光通信产业链的中游,上游包括光芯片、电芯片、光组件等,下游为系统设备集成。

光芯片是光器件产业链竞争力的制高点。光芯片是光器件的核心部件,占据着光器件的大部分成本,在低、中、高端光器件中,光芯片占据的成本比例逐步上升,最高达到60%。此外,光芯片还具有极高的技术壁垒,一般来说,光芯片自主研发制造能力强弱是判断一个国家光通信产业的核心竞争力强弱的标准。

全球高端光芯片基本被国外厂商垄断,其中美、日企业占据了全球高端光芯片超过50%市场份额,占据我国高端光芯片90%以上的市场份额。我国在高端芯片领域的自主技术研发和投入实力方面相对较弱,目前主要集中在中低端光芯片产品的研发、制造。整体来看,我国核心基础光通信器件能力薄弱,与国外竞争对手存在较大的差距,目前仅有光迅科技是少数具备中低端光芯片设计及量产能力的厂商。

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近年来,我国大力发展光芯片产业,争取早日实现光芯片国产化替代。工信部在《中国光电子器件产业技术发展路线图2018-2022》中曾明确提出,务必确保2022年中低端光电子芯片的国产化率超过60%,高端光电子芯片的国产化率突破20%的要求。

光器件行业相对分散,产品种类繁多,不同产品领域的竞争格局具有较大差异。光电子器件每一种类别下会产生上百种产品型号,它们之间还能组合成各种各样的模块、子系统等。因此,专业化分工来研发、生产和销售各种光电子器件已成为行业的特点。由于各个企业所掌握的技术特点和销售渠道不同,他们在不同产品领域的竞争地位也不尽相同。在低端器件领域,如光纤耦合器、连接器、低速收发模块等的生产厂商较多,竞争很激烈。在技术含量较高的高端模块和子系统领域,如DWDM器件、40Gbit/s以上光收发模块、ROADM子系统等,生产厂商相对较少,具备较强自主研发能力的厂商在竞争中占据有利位置。我国光器件行业厂商众多,国内大多数厂商以中小企业为主,规模层次不齐,自主研发和投入实力相对较弱,主要生产中低端产品,产品比较单一,普遍收入规模不大。

目前,光器件行业有源光器件市场要远大于无源光器件市场。有源光器件的光收发模块占据了绝大部分光器件市场份额,据产业信息网统计,有源光收发模块的产值在光器件中占比超过60%,其在输入端、传输端等不同细分领域发挥着至关重要的作用。此外,无源光器件需求在快速增加。在光纤到户的发展趋势下,从局端机房到用户终端设备之间的光纤接入网建设规模增加,光纤路径复杂、连接数量膨胀,各类光通信设备的使用量大增,相应地刺激了需求的快速增长。目前我国光器件厂商占据全球约15%市场份额,其中无源光器件的竞争力相对较高,主要厂商有光迅科技、昂纳科技、天孚通信等。

近年来,在电信和数通市场的共同推动下,全球光器件市场规模保持快速增长。2017年,全球光器件市场规模达到102亿美元,几乎是2010年的两倍。据调查数据预测,到2020年全球光器件市场规模有望达到137亿美元。

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全球光电子器件已基本形成开放竞争的市场格局,其中表现为全球性光器件大厂商所占市场份额大,而小规模光器件厂商数量众多,在低端产品上形成竞争,市场份额有限的现象。现阶段,全球前5大光电子器件厂商的市场占有率为46%,前10大光电子器件厂商的市场份额达到63%。全球光通信器件市场份额排名前九位的厂商中,美国占据6家,日本占据2家,中国仅占1家。

我国厂商在无源光器件和中低端光模块都占有一定市场,并且龙头企业亦在数通等部分领域的高端产品已取得突破,其中光迅科技以拥有6.1%的光器件全球市场份额位居世界第四位。

光通信系统设备服务于光通信系统设备厂商,主要涉及设备商、运营商和互联网云计算企业等。光通信设备应用的场景主要是电信通讯和数据中心,另外Fttx、安防监控、智能电网等也有应用。在光通信系统设备领域,华为、中兴、烽火等已经成为全球产业引领者,目前占据着全球半壁江山。

5G带来移动端流量的爆发式增长和固网接入端口及速率提升给传输网造成压力。为了满足 5G的应用场景,需要更大的传输容量和更快的传输速率支持,从而光器件模块需要进行相应升级。5G网络频谱及网络架构方面的改变,催生出数以千万中高速率光模块的需求。在4G网络中,前传使用的光模块以10G及以下速率光模块为主,5G网络将升级为25G甚至更高速率要求的光模块,从而带来海量25G及以上速率光模块需求,特别是25G BiDi光模块。

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根据中国电信的方案设计,5G前传网络(AAU/RRU与DU之间)若以光纤直驱为主,对应25G/50G的光模块;中传网络(DU与CU之间)以环网结构为主,对应100G/200G的光模块;回传网络(CU与CN之间)采用环网或全互联结构,对应200G/400G的光模块。

5G网络建设的兴起,推动着网络建设的扩容升级,并带来海量光器件需求。光器件供应商也因此迎来难得的网络大规模更新升级的机遇。在5G主要光器件产业领域,光器件和基础元器件市场呈现充分竞争的格局。各厂商在各自擅长的领域发挥优势,形成其在某类产品上特有的竞争特色。目前光迅科技作为国内主要设备商,将率先受益。此外,天孚通信在光器件领域也独有建树。

光迅科技(002281):逾17年历史的光迅科技是国内首家上市的光电子器件企业,已成为国内最大的光器件供应商,能实现从芯片、器件、模块到子系统的产业链布局。公司主要提供光电子有源模块、无源器件、光波导集成器件以及光纤放大器和子系统产品等等。2017年,光迅科技在全球光器件市场份额为6.1%,全球排名第四,在中国排名第一。5G建设阶段,公司就已经推出面向5G前传、中传、回传等不同应用场景的全系列光模块产品,确保客户需求的全面覆盖。

天孚通信(300394):传统无源光器件厂商,规模一直难以突破瓶颈,但公司凭借优良的产品质量和交付能力等赢得了客户和市场的良好口碑,是光通信行业内“小而美”企业的典范。公司在连接类光无源器件领域具备技术优势,完全掌握从基础原材料制造成产品的整套生产工艺技术。核心技术完全由公司自主研发,技术水平达到业内领先水平。公司无源光器件主要面向高端市场。随着5G和数据中心的建设,公司营业质量有望进一步提升。

(文章来源:解析投资)

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