一、光模塊是光電轉(zhuǎn)化的核心部件

　　光通信模塊（Optical transceiver）是光纖通信系統(tǒng)中重要的器件之一，其主要由光電子器件、功能電路和光接口等組成，光電子器件包括光發(fā)射器件和光接收器件兩部分。其中，光發(fā)射器件部分為：輸入一定碼率的電信號經(jīng)內(nèi)部的驅(qū)動芯片處理后驅(qū)動半導(dǎo)體激光器（LD）或發(fā)光二極管（LED）發(fā)射出相應(yīng)速率的調(diào)制光信號；光接收器件部分為：一定碼率的光信號輸入后由光探測二極管轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)前臵放大器后輸出相應(yīng)碼率的電信號。 簡單來說，光通 信模塊由光電轉(zhuǎn)化器件組成，是信號在光纖中得以 實現(xiàn)“電- 光- 電” 傳遞的核心部件。作為融合通信網(wǎng)絡(luò)中核心的組件，高速光通信模塊是支撐云計算、寬帶網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字醫(yī)療、物聯(lián)網(wǎng)等下游產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵單元。

光傳輸過程

數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

　　光模塊本質(zhì)上是將光芯片進行封裝和集成，封裝、測試有一定的技術(shù)門檻，尤其是高速光模塊，在保證性能穩(wěn)定同時還需提高良率，達到量產(chǎn)需要一定的技術(shù)水平。

　　二、大型數(shù)據(jù)中心建設(shè)刺激高速光模塊市場快速增長

　　光模塊在新興的數(shù)據(jù)中心應(yīng)用，已經(jīng)成為貢獻增速最快的市場。2015 年全球光器件市場規(guī)模達到 80 億美元，主要增長來自數(shù)據(jù)中心市場，其年增長率高達26.8%，占到光器件總體市場的 1/3。

2011~2015全球光器件市場規(guī)模（單位：億美元）

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　　一個數(shù)據(jù)中心內(nèi)部有成千上萬臺設(shè)備，要將這些設(shè)備進行光互聯(lián)，需要大量的光模塊。且無論是數(shù)據(jù)中心的內(nèi)部互聯(lián)還是接入都需要用到光模塊，未來數(shù)據(jù)中心對光模塊的需求將以幾何級數(shù)增加。 （1）數(shù)據(jù)中心光纖連接占比逐步提升，未來有望實現(xiàn)全光網(wǎng)連接。目前大多數(shù)數(shù)據(jù)中心采用葉脊拓撲網(wǎng)絡(luò)布線，來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的三層網(wǎng)絡(luò)布線結(jié)構(gòu)，使光纖光纜覆蓋率提升至 80%，從而使交換層傳輸速率從 10G 增加到 40G。未來隨著 100G 的普及，布線結(jié)構(gòu)將進一步改變，光纖覆蓋率有望提升至 100%，光模塊應(yīng)用位臵進一步增加。（2）機柜數(shù)量提升與連接點增加是乘數(shù)關(guān)系。下圖中提到的接入層即是部署的機架的數(shù)量，其中放臵若干臺服務(wù)器，最終與交換機相連。根據(jù)中小型數(shù)據(jù)中心（規(guī)模小于 3000個標(biāo)準(zhǔn)機架）、大型數(shù)據(jù)中心（大于等于 3000 小于 10000 個標(biāo)準(zhǔn)機架）、超大型數(shù)據(jù)中心（大于等于 10000 個標(biāo)準(zhǔn)機架）的標(biāo)準(zhǔn)，未來主流的大型/超大型數(shù)據(jù)中心機柜數(shù)將是現(xiàn)在的 3~4 倍，同時如右下圖所示，每個脊層都要和葉層相連，交換機與服務(wù)器的數(shù)量是乘數(shù)關(guān)系，其將帶來連接點成倍地放大，需求空間巨大。Ovum預(yù)測，2015~2020 年數(shù)據(jù)中心用光模塊市場復(fù)合增速達到 20% ，而到其中高速光模塊應(yīng)用增速達到 45%。

三層網(wǎng)絡(luò)布線方式

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葉脊拓撲網(wǎng)絡(luò)布線

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　　數(shù)據(jù)中心市場主要催生對高速光模塊的需求。根據(jù)預(yù)測，在數(shù)據(jù)中心市場，未來大型數(shù)據(jù)中心的集采占比將會提升至 50%，采購的光模塊也將逐漸向 100G 過渡。采購集中度和需求速率不斷提高。

全球大型數(shù)據(jù)中心光模塊需求（單位：億美元）

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　　三、傳統(tǒng)電信市場升級擴容帶來增量需求

　　電信領(lǐng)域依舊是光通信模塊最重要的應(yīng)用領(lǐng)域，目前面臨著接入網(wǎng)、傳輸網(wǎng)全面升級的需求。

　　傳輸網(wǎng)：

　　接入內(nèi)容流量的激增，迫使上游傳輸網(wǎng)擴容與升級，相應(yīng)的光模塊也面臨升級。隨著 FTTH 的大規(guī)模建設(shè)，同時視頻邁向高清甚至是 4K，家庭端接入流量迅速增長；而 4G 的大規(guī)模部署帶來無線接入網(wǎng)絡(luò)流量以指數(shù)級增長。此外由于 CDN的部署，城域網(wǎng)流量將要高于骨干網(wǎng)。而目前骨干網(wǎng)的流量已達到百 T 級別。接入網(wǎng)流量激增迫使網(wǎng)絡(luò)自下而上升級，F(xiàn)TTH接入/基站回傳接入向 10G升級，傳輸網(wǎng)從 40G 向 100G 演進，未來骨干網(wǎng)將有望采用 200G/400G 系統(tǒng)。對應(yīng)領(lǐng)域的光模塊也面臨著大量更新?lián)Q代的需求。

2010~2016 移動互聯(lián)網(wǎng)接入流量

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傳輸網(wǎng)擴容示意圖

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　　FTTH建設(shè)：

　　《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)“寬帶中國”戰(zhàn)略及實施方案的通知》中指出，到 2020 年，寬帶網(wǎng)絡(luò)全面覆蓋城鄉(xiāng)，固定寬帶家庭普及率達到 70%，行政村通寬帶比例超過 98%；城市和農(nóng)村家庭寬帶接入能力分別達到 50Mbps 和 12Mbps，發(fā)達城市部分家庭用戶可達 1 吉比特每秒（Gbps）。

　　移動網(wǎng)建設(shè)：

　　目前，4G基站建設(shè)進入尾聲，整體基站整體數(shù)量增速放緩。但隨著 5G 即將來臨，移動網(wǎng)絡(luò)建設(shè)帶來的光模塊需求將再一次爆發(fā)。一方面，4GLTE 基站采用BBU+RRU 分部部署的方式，增加了對光模塊的整體需求量，考慮上備份，單基站光模塊數(shù)量達到 10 只，這一水平在 5G 時代將進一步提升，另一方面，5G高頻時代下，基站數(shù)量也會顯著增加，疊加效應(yīng)促生巨大空間。屆時，移動前傳模塊有望從 10G 向 25G 升級，帶來整體 10G/25G 光模塊市場快速增長。