多场景应用 光芯片市场规模持续增长

从光器件产业链看，主要环节为“光芯片、光器件、光模块、光设备”，最终应用于电信市场、数据中心市场及消费电子市场。其中，光芯片处于产业链的核心位置，具有高技术壁垒，占据了产业链的价值制高点。

光芯片主要用于光电信号转换，遵循“Chip–OSA–Transceiver”的封装顺序，激光器芯片（Chip）通过传统的TO封装或新兴的多模COB封装形式制成光模块（Transceiver）。在光通信系统中，常用的核心光芯片主要包括DFB、EML、VCSEL三种类型，分别应用于不同传输距离和成本敏感度的应用场景。

光芯片属于技术密集型行业，具有极高的技术壁垒和复杂的工艺流程。因此，光芯片在光器件／光模块中成本占比较大。此外，随着芯片速率的提升，制备难度增大，成本占比或进一步提升。一般情况下，对于低速率光模块／光器件（转换速率小于10Gbps），光芯片的成本占比约为30％左右；而对于高速光模块／光器件（调制速率大于25Gbps），芯片的成本占比约为60％左右。例如，全球数通光模块龙头中际旭创（公司主力产品为100G QSFP28，采用25G光芯片），整体光芯片及组件成本占比在50％左右。相较于电芯片，目前光芯片市场规模较小，分工程度有限，垂直一体化的IDM厂商市场份额超过50％。但伴随VCSEL芯片的消费电子市场打开，芯片市场规模加速扩展，分工程度有望提升，第三方代工模式逐渐兴起。

规模：为什么市场规模加速增长且“一望无际”？

伴随流量加速爆发，光芯片市场规模加速增长：（1）电信市场：传输网扩容正当时，接入网逐步向10G PON升级，5G基站大规模建设或带来超20亿美元光芯片市场空间，为4G时代2．8倍。（2）数据中心市场：数据中心市场需求持续井喷。（3）消费电子市场：VCSEL芯片切入消费电子市场，市场空间拓展10－100倍。随着硅光集成度提升带来价值占比提升，未来成长空间“一望无际”。

1 光芯片市场规模有望持续高增长

从细分市场看，光芯片主要应用于电信市场、数据中心市场、以及消费电子市场。其中，电信市场主要应用于传输网、接入网以及无线基站，市场份额占比约60％左右；数据中心市场主要应用于数据中心内部互联、连接数据中心间的DCI网络，市场份额占比约30％左右；消费电子市场主要包括手机3D 感应系统（内含VCSEL芯片），市场份额占比约10％左右。对于三大细分市场的发展趋势，我们的判断是：电信市场近期保持稳定，有望迎来5G高增长机遇，数据中心市场将快速增长，消费电子市场规模有望呈爆发式增长。三大细分市场共同驱动光芯片市场空间持续拓展。

根据ICCSZ统计，在不考虑消费电子VCSEL激光市场规模的情况下，2015年中国光器件市场规模为16．2亿美元，到2020年有望达到26．8亿美元，增长65．4％。若考虑消费电子VCSEL激光器，国内光芯片市场从2018年开始将加速拓展。预计光芯片在光器件的成本占比为50％，2015—2020年间国内光芯片市场规模有望从2015年的8．1亿美元增长到2020年的21．4亿美元，年均复合增长率高达21．4％。

2 电信市场：近期保持稳定，有望迎5G高增长机遇

从电信市场看：有线方面，传输网扩容愈加紧迫，城域网100G逐渐下沉；接入网由GPON／EPON向10G PON升级。无线基站方面，目前正处于4G建设后期，需求相对疲软。随着5G基站大规模建设逐渐开启，有望迎来5G高增长机遇。

2．1传输网扩容正当时，DFB／EML芯片需求稳步增长

随着流量持续增长，网络升级将遵循：骨干网→城域网→ 接入网→ 骨干网的循环过程，对高速光芯片形成持续而稳定的需求。

国内骨干网100G升级自2013年开始大规模进行，城域网将逐步提升100G的渗透率。自2017年8月份以来，三大运营商先后落实资金开启传输网100G设备端口集采，同比去年有较大幅度的提升。我们认为，5G建设传输先行，随着传输网扩容的持续推进，对DFB／EML芯片的需求有望持续提升。

2．2接入网向10G PON升级，DFB芯片需求有望提升

接入网用于连接传输网与终端，传输距离较短。目前，点到多点（P2MP）的光纤接入方式PON（passiveoptical network）是我国运营商采用的光纤接入方式，多采用EPON或GPON。随着4K／8K视频、VR／AR等技术的发展，EPON和GPON已逐渐无法适应用户对带宽的需求。为实现网路的平滑升级，PON的升级将成为关键因素，EPON和GPON有望向10G PON技术升级。

考虑到成本，在GPON／ EPON方面，国内大多采用FP激光器。在10G PON时代，需要采用DFB激光器。目前，国内具备自主生产DFB光芯片的企业较少，大量依赖于国外进口。随着接入网升级的全面展开，具备10G DFB芯片量产能力的光器件厂商有望充分受益于行业需求红利。

2．3无线基站近两年需求放缓，5G时代芯片需求有望大幅回暖

自2015年起，4G基站建设整体进入中后期，近两年需求有所下滑。2020年，5G规模商用开启，有望再次拉动对光模块的需求，市场空间超45亿美元，按照芯片成本占比50％估算，市场空间超20亿美元。据测算，5G基站光芯片市场规模约为4G基站2．8倍左右。与4G基站光模块市场相比，5G基站的建设对光芯片的需求将持续提升：（1）从基站数量看：由于5G频谱频率上升，信号穿透建筑物的衰减较大，建站密度与4G基站相比将更高。预计未来6年内（2019—2024）有望建设581．4万个5G基站，密度是4G基站数的1．36倍。（2）从单基站光模块数看：5G基站架构从4G的前传－回传演进到前传—中传—回传，单个基站需要的光模块数有望达8—10个，较4G基站有所增加。

芯片方面，5G基站前传至少为25G QSFP 28，主要采用DBF／EML芯片。中传回传有望采用10G SFP＋光模块，主要采用DBF／EML芯片。目前正处于4G基站与5G基站建设交替期，需求阶段性放缓。而随着5G商用将至，对于光芯片的需求将大幅提升，相关光芯片厂商有望迎接5G时代的高增长机遇。

3 数据中心市场规模有望快速增长

随着大数据时代的来临，数据中心建设在全球范围内兴起。2017年全球数据中心数量达到840万座，其中美国占据全球近一半的数据中心，成为过去几年数据中心市场增长的主要驱动力。2012—2017年，全球IDC市场规模的复合增长率为15．94％；同期，中国IDC市场规模的复合增长率高达35．02％，高于全球增速19．08个百分点。

2017年，中国IDC市场规模达946．1亿元，2018年有望超过1200亿元。我们认为，数据中心市场规模及其营收占比持续提升，将接力电信市场，成为未来五年驱动光器件行业规模扩张的重要动力。

在光器件市场中，数据中心市场占整个光器件市场的近1／3。根据LightCounting预测，2019年数据中心光模块销量有望超过5000万个，市场规模有望从2014年的16亿美元增加2021年的49亿美元。从应用场景看，光芯片在数据中心主要可以分为两类：数据中心内部互联（主要采用VCSEL芯片）以及DCI网络（主要采用DFB／EML芯片）。

3．1 数据中心内部市场的发展有望提升VCSEL／DFB芯片的需求

数据中心内部连接距离相对短，以850nm的VCSEL和1310nm的DFB芯片为主。其中，100GAOC和100G SR4主要以VCSEL芯片为主，100G PSM4和100G CWDM4主要以DFB芯片为主。

随着数据中心承载的功能逐渐增加，数据中心内部传统的三层网络架构（接入层、中层的汇聚层）逐渐难以适应内部流量集中的趋势，带宽压力持续增大，新型分布式数据中心叶脊式网络架构兴起。叶脊拓扑网络是两层结构，包括脊交换机和叶交换机，数据中心与外部的连接可以通过（边缘）脊交换机或（边缘）叶交换机实现。在该结构下，每台脊交换机与每台叶交换机之间都要进行连接。与传统网络层相比，叶脊网络扩大了接入层、汇聚层与主机之间的连接数。因此，在数据传输的效率得到提升的同时，对于光模块的需求也大大增加。

2020年光芯片市场空间测算：核心假设：1、新架构为1：1收敛比的二层脊叶型数据中心；2、数据中心使用10G和100G两种端口；3、单台叶交换机下连两个机柜共20台服务器，单台脊交换机下连10台叶交换机。在此假设下，100万服务器的数据中心需要200万／20＊40＝400万个10G光模块，200万／20／10＊40＝40万个100G光模块。根据Ovum，到2020年全球新增100个数据中心（100万台服务器），则市场空间高达120亿美元。我们假设VCSEL芯片在光模块中的成本占比约35％，则2020年VCSEL芯片在数据中心内部的市场规模约为42亿美元。

3．2 数据中心互联（DCI网络）市场规模发展将带来DFB／EML芯片需求

流量爆发引起网络结构变化，驱动数据中心互联（DCI）市场呈高速发展趋势。目前，由于不同地区数据中心之间的信息需要通过电信骨干网相连，因此传输时延和传输成本无形之中大大增加。随着数据中心流量的爆发，骨干网的带宽成为限制数据互访流量爆发的瓶颈。在此背景下，DCI网络在不同地区的数据中心之间重新建立新的传输通道，将极大地提升数据中心之间的传输效率，同时减少骨干网的传输压力。DCI网络需要满足两点：（1）要求网络架构采用DC间一跳直达的全互联、扁平化网络，满足低时延要求。（2）要求网络架构具备高密度100GE端口，及面向1T、2T的平台平滑演进能力。

DCI网络主要采用WDM系统（包括CWDM和DWDM），按距离可分为同一城市内互联和城市间互联。前者对应的传输距离一般在40公里以内，主要用到DFB芯片；后者对应的传输距离一般在为几百公里，主要用到EML芯片。随着DCI网络建设的逐步推进，对于高速光芯片的需求有望快速增长。根据Ovum测算，2014年全球DCI市场规模约25亿美元，2019年有望达到42亿美元。我们假设DCI网络建设中，光芯片在光模块中的成本占比为50％，DCI网络的光芯片市场规模有望从2014年的12．5亿美元增长到2019年的21亿美元。