数字经济基础设施之光模块：数通周期+产业东移：国产光模块行业快速增长

行业规模：光模块全球市场规模增长，国产份额持续提升 Lightcounting预测 ，2022-2024年全球光模块市场规模分别为107.65/119.56/132.62亿美元，同比增长16.09%/11.06%/10.92%。根据Lightcounting 2021年1月份数据，2010-2021年国产光模块全球市场份额平均每年增长3.1%，2021年突破50%。我们根据Lightcounting相关数据测算，2022-2024年国内光模块行业规模分别为54.27/63.64/74.32亿美元，同比增长分别为22.95%/17.25%/16.78%，高于全球市场规模增速。 市场结构：高端模块驱动数通市场快速增长，电信市场增长趋稳 根据Lightcounting统计和预测数据，2021年以太网、CWDW/DWDM、AOC/DAC三个细分市场规模同比增长21%，2022-2024年全球以太网光模块市场规模分别达到56.32/62.58/68.14亿美元，其中100G及以上合计份额分别达到89%/91%/93%。400G及以上合计份额分别达到34%/40%/48%。 而电信运营商主导的5G和有线接入市场增长乏力，Lightcounting预测2022-2024年电信接入光模块市场同比增速分别为1.71%/0.87%/-4.39%。 国内企业：定增扩产强高端产能，并购自研补芯片短板 2020年以来，中际旭创、新易盛、华工科技、博创科技等国内光模块厂商分别进行扩产，合计新增高端光模块年产能超700万片，超过2020年全球以太网光模块出货量的10%。国内光模块企业通过自研或收购的方式，完善上游光芯片设计能力，优化产业布局，提升供应能力和盈利水平。新易盛、光迅科技等企业受益高端光模块业务占比提升和产业布局优势，2020年以来毛利率水平持续提升。 投资建议 2022-2024年，受益于200G和400G光模块需求放量，800G光模块规模部署，全球光模块市场有望持续增长。国内光模块企业经过100G-400G技术积累，800G光模块研发生产初具先发优势，市场份额有望持续增长。我们看好国产光模块行业成长性，短期看头部厂家订单充足，业绩增长兑现； 中期看国内高端产能达产，市场份额提升；长期看国内厂商产业布局日趋完善，盈利水平提升。我们推荐的公司包括：中际旭创、新易盛、光迅科技、华工科技、博创科技。 风险提示 系统性风险，数通市场不及预期风险，光电芯片供应链风险，市场竞争加剧风险。 投资聚焦 研究背景 光模块是各类通信系统的核心部件。元宇宙、产业数字化的发展都需要光模块作为数字经济的基础设施。随着各类数字经济的持续发展，数通市场替代电信市场成为光模块主要市场。 2020年，疫情使得全球生活和工作线上化水平快速提升，云计算和IDC行业加大基础设施部署，带动光模块市场规模同比增长23%。Lightcounting预测，2022-2024年全球光模块市场规模分别为107.65/119.56/132.62亿美元，同比增长16.09%/11.06%/10.92%。同时国产光模块的全球份额不断提升，头部公司凭借开拓海外市场取得更快的增速。 不同于市场的观点 市场普遍认为无线接入、有线接入、数通市场共同驱动光模块行业增长。我们认为作为全球最主要的接入网市场，2022-2024年我国5G和有线接入网建设逐渐放缓，无线接入和有线接入两个电信细分光模块市场增长放缓；同时200G/400G数通光模块规模放量，800G光模块开始批量部署、100G及以上高端光模块成为驱动全球光模块市场增长的主要动力。 2020年以来，国内光模块企业定增扩产，合计新增高端光模块年产能超过700万片，产业东移使得国内光模块行业有望取得更高的成长性。国内光模块企业聚焦数通高端模块市场，不断通过自研和并购提升竞争力，上游芯片能力布局不断增强，800G光模块研发进度全球领先，高端产品交付能力和盈利水平有望不断提升。 我们认为全球光模块市场规模增长、高端数通光模块放量、国产光模块市场份额提升三重因素共同驱动国内光模块行业规模高速增长。 核心结论 2022年200G和400G光模块有望放量部署，2022-2024年，100G-800G高端光模块成为驱动全球光模块市场增长的关键因素； 国内厂商100G-400G高端模块产能持续提升，800G光模块研发达成进度初具先发优势。凭借规模效应、成本优势，我们预测2022-2023年国内光模块全球市场份额每年提升3%； 受益于全球市场增长和国产份额提升，我们测算2022-2024年国内光模块行业规模分别为54.27/63.64/74.32亿美元 ， 同比增长分别为22.9%/17.3%/16.8%。 1光模块是光通信核心器件，国内厂商份额提升 1.1光模块广泛应用于各类通信系统 光模块是光通信核心器件 光模块用于实现电光信号的转换，是通信设备与光纤连接的核心器件。光模块是光发送模块、光接收模块、光收发一体模块、光转发模块等多种模块的统称，在未加说明的情况下指光收发一体模块。 光模块包括光学次模块（Optical Subassembly，OSA）及电子次模块（Electrical Subassembly，ESA）两大部分。其中光学次模块可分为光发射次模块（Transmitter Optical Subassembly，TOSA）和光接收次模块（Receiver Optical Subassembly，ROSA），核心组件主要包括激光器芯片（LD chip）和光探测器芯片（PD chip）。 电子次模块主要包括电路板（Print Circuit Board Assembly，PCBA）上的数字信号处理芯片（Digital Signal Processing，DSP）、时钟数据恢复芯片CDR（Clock and Data Recovery，CDR）、跨阻放大器（Transimpedance amplifier，TIA）和驱动芯片（Driver）等。 图表1：收发一体光模块示意图 图表2：光模块内部结构示意图 主要光模块的封装类型 在单端口速率≤10Gbps的时代，电接口和光接口存在竞争关系。单端口速率提升到25Gbps之后，光接口成为网络通信设备的主要选择，光模块成为各类通信系统的核心器件。 光模块可以根据封装方式、传输速率、激光器类型、编码方式等进行分类。其中封装方式的演变，可以最直观的体现光模块高速率、小型化的演进趋势。从早期的GBIC、SPF封装，到先进的QSPF、QSPF-DD、OSPF封装，光模块的速率从1Gbps提升到800Gbps，封装工艺的提升使得光模块可以在体积基本不变的情况下适配更高的速率要求。 图表3：以太网光模块和CWDM/DWDM光模块封装类型的演变 光模块应用场景和细分市场 按照不同的通信场景可以将光模块市场划分为以太网、连接器、传输、Fibre Channel、无线接入、有线接入等细分市场。 其中以太网光模块主要用于服务器、交换器、路由器等数通网络设备；光连接器既AOC（Active Optical Cables，有源光缆），用于服务器到TOR交换机的短距离连接；CWDM/DWDM光模块主要用于各类光传输设备；Fibre Channel光模块专用于存储和高性能计算网络。这四个细分市场主要客户包括云计算厂商、互联网厂商和电信运营商等。 无线接入光模块、有线接入光模块分别对应无线网络接入网和有线宽带接入网，是电信运营商细分市场。 图表4：光模块应用场景和细分市场 2020年以太网、CWDM/DWDM两个细分市场合计份额高达77%。其中以太网光模块和光连接器（直连形式的一对以太网光模块）这两个细分市场以34%的出货量贡献了53%的市场份额。CWDM/DWDM光模以约1%的出货量贡献了24%的市场份额。 2020年有线接入光模块市场以43%的出货量贡献了7%的市场份额，无线接入市场以20%的出货量贡献14%的市场份额。 受益于数据通信流量增长，以太网和CWDM/DWDM光模块从100G向200G、400G、800G不断迭代，成为光模块市场增长的主要驱动力。 图表5：2020年光模块细分市场出货量占比 图表6：2020年光模块细分市场份额占比 行业中游竞争关键：规模、技术、交付能力 光模块行业的上游主要包括光芯片、电芯片、光组件企业。光组件行业的供应商较多，但高端光芯片和电芯片技术壁垒高，研发成本高昂，主要由境外企业垄断。 光模块行业位于产业链的中游，属于技术壁垒相对较低的封装环节。 光模块行业下游包括互联网及云计算企业、电信运营商、数据通信和光通信设备商等。其中互联网及云计算企业、电信运营商为光模块最终用户。 图表7：光模块行业示意图 作为光通信产业的中游行业，光模块行业利润率低于上游的芯片行业和下游的网络设备行业，需要承担上游芯片采购的成本压力。光模块行业注重规模效应和资金优势，是国内企业进入光通信行业的主要入口。 图表8：光通信行业利润率微笑曲线 图表9：光芯片等元器件成本占比超70% 上游高端光芯片关键技术由少数国外厂家垄断，下游行业市场集中度高，头部企业议价能力很强。光模块行业处在上下游挤压之下，议价能力相对较弱，行业内部竞争激烈。需要通过规模优势、技术迭代和可靠的交付能力建立相对稳定的上下游合作关系。 图表10：光模块行业波特五力分析 1.2行业中游持续并购，国内企业积极入局 并购活跃：国内厂商积极入局，国际巨头垂直整合 由于低端产品毛利率过低，许多海外厂商剥离相关光模块业务专注于芯片和高端产品，国内光模块厂商则积极入局：剑桥科技2018年5月收购Macom Japan光模块资产，2019年3月收购Oclaro Japan光模块资产。 另一方面，光通信巨头也经历了一系列并购整合，以增强对整个产业链的垂直协同，增强规模优势，提高议价能力：2018年5月Lumentum收购Oclaro，2018年11月II-VI收购Finisar，2022年国内光通信企业长飞光纤收购通过收购博创科技总股本的12.72%，取得公司实际控制权。 图表11：2013-2021年光通信行业重要收购交易 2017-2020年，光模块行业并购市场持续升温。根据S&P Capital IQ公开并购与交易信息数据库统计，纵观光通信产业上中下游，2019年资本寒冬，整体并购市场较2018年下降了超过50%，但随着市场的回暖，2020年1-8月，整体并购市场较2018年全年提升20%。 从产业链环节来看，下游环节并购规模较大，但是受资本寒冬影响出现了较大规模的波动；反观上游环节，则受影响较小，持续保持高热度；中游环节受益于各类光纤资产利好，占比和并购规模均有明显的上升。 图表12：光通信产业链并购交易金额（亿元） 图表13：光通信产业链并购交易数量 因光通信市场持续整合，虽然整体市场交易数目有所减少，但是交易金额大幅提升。与此同时，多家金融机构加快布局光通信产业，行业前景整体乐观向好。 图表14：光通信产业链上游并购交易额（亿元） 图表15：光通信产业链上游并购交易数量 1.3全球市场规模增长，国产份额持续提升 2021-2026年全球光模块市场两位数增长 根据全球光模块行业专业数据公司Lightcounting的统计数据，全球光模块市场规模在经历2016-2018年连续三年的停滞之后，于2019恢复增长，2020年全球光模块市场规模达到81亿美元。Lightcounting预计，2026年全球光模块市场规模为176亿美元，2021-2026年的复合年增长率为13.68%。其中2022-2024年全球光模块市场规模分别为107.65/119.56/132.62亿美元，同比增长16.09%/11.06%/10.92%。 图表16：全球光模块出货量 图表17：全球光模块市场规模（百万美元） 2021-2026年境外市场增长快于境