1.1、从下游市场现状推断光模块β进入上行周期
光模块的应用场景主要分为两大领域：4G/5G无线网络、固定宽带FTTX、传输与数通网络等为代表的电信领域；承载AR/VR、人工智能、元宇宙等应用的数据中心领域。这两大应用场景的规模增速是影响光模块需求景气度的核心指标。
（1）数据中心迎来周期向上拐点，把握一个特征两个趋势
数据中心作为数据存储和计算的中心，其在各个时期承载的主要功能有所差异。自2000年以来全球数据中心先后从计算中心过渡到信息中心，再过渡至云计算中心，目前正由云中心向算力中心演变。数据中心产业整体发展周期呈现出“四中心三拐点”的特征，在AI算力的驱动下产业正迎来第三次上升拐点。云计算中心阶段，光模块速率经历了由10G/25G向40G/100G的过渡。云数据中心不仅为客户提供管理服务，还提供计算和存储环境。其托管的不再是客户的设备，而是计算和带宽能力。2012-2019年的云中心阶段，全球数据中心产业市场规模CAGR为17%，相比信息中心阶段增速有所下降。这一阶段，光模块主流速率经历了由10G/25G向40G/100G的过渡，2012年北美市场以10G为主。2014年开始步入40G，2016年100G开始规模化应用。
算力中心阶段，光模块速率开始向400G/800G过渡，目前已有不少龙头厂商开始研发1.6T系列。2019年以来，数据中心产业开始步入算力中心阶段。AI、物联网、大数据等新数字技术的加速发展显著驱动了数据云存储及智能算力需求的增长，2019-2022年CAGR约为20%。2021年光模块厂商下游客户开始对800G产品进行验证测试，2022年实现批量应用。2023年以来包括中际旭创在内的多家龙头厂商开始加码1.6T系列的研发。
我国数据中心产业起步相对北美较晚，体现在光模块应用端层面，性能相对北美同期较为落后。目前我国数据中心产业处于云中心深化阶段，落后美国3-5年，仍处于增长阶段，预计“十四五”期间CAGR维持25%左右。2021年在数字经济、“东数西算”的推动下，行业增速出现向上拐点。2023年以来行业发展夹杂多重因素的影响，一方面“东数西算”对PUE、上架率等指标约束愈发趋严，另一方面AI的崛起引致算力需求大幅扩张，预计“十四五”期间行业整体增速维持高企。自2020年起，我国数据中心开始步入算力中心阶段，三大运营商资本开支由5G网络向算力网络倾斜。2022年ChatGPT开启AIGC这一全新业态，推动AI发展进入以多模态和大模型为特色的时代，需求向“云计算大型、超大型IDC+智能计算本地化中型数据中心+边缘计算小微型IDC”三级转变，规模化智算与行业智算并行的需求特征显现。从资本支出的角度来看，三大运营商向互联网和算力网络大幅倾斜。根据中国电信2023年资本支出预算，产业数字化占比将由2022年的29.3%大幅提升至38.4%。
2021年以来数据中心增长的逻辑主要在于算力需求的扩张。从国内来看，高新技术、数字化转型、智能终端等多样化算力需求场景不断涌现，算力为数据中心增长赋能。通用算力的数据中心占市场规模主体，智算及超算中心空间广阔。按照机架规模统计，目前通用算力数据中心占比超过90%。随着人工智能应用场景的丰富，算力由基础算力向智算演化，算力由1.0时代向2.0过渡。算力2.0由新型数据中心提供大规模数据处理和高性能算力。在此背景下，“十四五”期间智算中心增速有望维持高企。根据IDC预测，预计2026年我国智能算力规模或达1271.4EPLOPS，2021-2026年CAGR达52.3%，而同期通用算力规模CAGR为18.5%。综合以上因素判断，我们认为当前国内数据中心的建设正处于周期向上的拐点，智能算力将驱动新一轮资本开支增长。
2019年以来数据中心呈现出“东西向流量占比高”的特征，以及“架构扁平化”和“布局集群化”两个趋势。传统数据中心是为.com应用设计的，这些流量大多是客户端和服务器之间的通信。而随着分布式计算、大数据兴起，这些应用会在数据中心的服务器之间产生大量的流量。例如Facebook的Hadoop集群，将数据分布在数据中心成百上千个服务器中，进行并行计算。
叶脊网络对光模块的需求相对传统网络大幅提升，同时推动高速率产品在数据中心中的应用。叶脊两层网络的优势在于低延迟、扩展性好、带宽利用率高等，同时也带来了更高的光模块用量。亚马逊、谷歌、微软、Facebook等北美超大型数据中心内部互连已从2019-2020年开始商用部署400G光模块，国内节奏相对滞后，于2022年实现400G的规模部署。
综上所述，在AI、无人驾驶、物联网等智能算力应用场景的推动下，总体推断2023-2025年全球数据中心规模增速或保持上升的趋势。在网络流量不断增长、叶脊架构广泛应用的背景下，数通光模块需求增速预计进入上升通道；同时交换机之间的设备交换容量不断提升促进了高速率产品的规模化应用，数通产品平均单价呈现上升趋势，综合导致了光模块产业进入量价齐升的周期。
5G网络建设以2019年为元年，2020年进入高速增长期，预计至2025年左右基站数量趋于稳定。2016年开展5G技术试验和商用牌照发放前期研究。2018年，发改委公布《2018年新一代信息基础设施建设工程拟支持项目名单》，大力推动5G试验网建设；2018年12月初已完成5G频谱分配，包括3.5GHz和2.6GHz。2020年三大运营商进一步优化和扩大5G投资，整体资本开支在5G规模建设的拉动下出现较大增长。截至2020年底，我国已建成全球最大5G网络，累计建成5G基站71.8万个，推动共建共享5G基站33万个。根据规划，2020至2024年是5G网络规模建设期，2025年至2028年为5G网络完善期，在2029年左右将开始引入6G网络。
5G网络建设对于智能化发展、提升社会生产效率具有重要意义，并带来数据流量的大幅增长。5G凭借大带宽、低延时等特征，丰富了人与物、物与物连接的应用场景，推进了无人驾驶、VR/AR、移动医疗、智慧城市的发展。5G的三个应用场景主要是：eMBB（增强型移动带宽）、mMTC（海量机器类通信）和URLLC（超可靠低时延通信），其中mMTC和URLLC就是面向垂直行业与万物互联。5G承载网从4G的两级结构演化到三级结构，对光模块数量产生大规模需求。5G提供的业务具有大带宽、低延时、海量连接的特征，从而对承载网提出了高精度时间同步、灵活组网、低延时等要求。在此背景下，5G承载网衍生出前传、中传和回传网络三级结构，传统的基站BBU重构为CU+、DU两个逻辑网元，多出中传环节连接的新增光模块需求。2019年建设的5G网络主要依托4G网络进行非独立组网，BUU还未分离成DU和CU，因此中传的光模块需求未正式打开。2020年进入5G独立组网建设，CU和DU的分离打开了中传光模块的市场。除此之外5G频谱相对4G网络更高，造成基站密度大幅增加，由此提升了对光模块的速率和数量要求，要求的传输距离也越来越远。4G时代前传光模块主要是6G、10GSFP+，80%的距离在1.4km，20%在10km；4G回传方面，链路型基站采用GE光口接入，接入环带宽在10G，汇聚、核心环带宽在100G。5G无线网侧的基站中，AAU与DU之间的前传光模块将从10G升级到25G；中传或以50GPAM4为主；在承载网的回传需求中，城域网将从10G/40G升级到100G，骨干网将从100G升级到400G。
从光模块业务收入增速角度来看，其与数据中心规模增速、移动通信网络建设、以及运营商资本开支具有相关性。数据中心建设速度、4G/5G基站建设进度都影响着光模块需求的增速。运营商资本开支增速体现了当年对通信网络、算力网络等通信基础设施的投入力度，是反映行业景气度的核心指标。以中际旭创为例，光模块业务收入在2018年同比大幅提升，主要源于当年5G网络建设开始大力推动，我国大型数据中心也在加速落地。
1.2、五大因素筛选优质α：企业的核心竞争力
（1）前瞻性和研发能力
（2）供应链保障
芯片作为依赖于进口的光模块核心部件，影响企业生产端的产能利用率。芯片和结构件占成本的比例较高，在高端光器件中，芯片成本的占比甚至达到50%。光芯片产品从研发到商用需要较长时间的积累，由于光芯片与电芯片的特性差异，保证产品良率对资本投入和工艺水平的要求很高，国内光器件企业的生产在一定程度上依赖于光芯片的进口。国际市场上Finisar、Oclaro等国外企业具备高端光芯片的研发能力，毛利率保持较高的水平，而国内具备光芯片量产能力的企业较少，主要为光迅科技、源杰科技和长光华芯，高端芯片还依赖于进口。
（3）市场开拓
北美市场在全球数据中心及算力方面占据第一大份额，高性能高速率光模块的应用全球领先。美国凭借在全球数据中心、算力方面的龙头地位，是光模块的主要市场。高速率高性能光模块产品被最先应用于北美云厂商的业务中。因此深化北美市场布局、进入北美云厂商供应链是光模块厂商获取市场主要份额的关键。
（4）制造工艺和量产能力
制造工艺对产品良率、功耗等具有重要影响，进而影响产品毛利率。高速光模块的工艺流程通常包括：贴片→打线→透镜粘接耦合→隔离器组装→Receptacle焊接→OB测试→TCT/Burnin→外壳组装→软板焊接→模块组装→TCT/Burnin→检测→外观检测→包装出货。不同速率、封装形式的光模块在制造工艺上有所差异，而良率是检验工艺成熟度的重要指标。对于部分产品需要根据客户需求进行专门的工艺设计、利用专门的制造流程进行生产。这种工艺设计和流程管理需要企业在生产领域内的长期摸索以及经验积累，并经过在管理领域内长时间的磨合才能达到预期的效果。
（5）及时响应客户需求和重点客户资源（电信运营商云计算龙头）
无论是云计算市场还是通信网络市场，都呈现高集中度的竞争格局。2022年全球公有云市场CR5占比达78%，2020年全球通信网络设备市场CR5占比达76.5%。光模块厂商想要提高市场份额就需要掌握重点客户的资源，及时响应下游需求。
2、乘AI之风，高端高速率光模块扬帆起航2.1、AIGC蓬勃发展是光模块需求增益的重要源泉
AIGC的运行以海量的数据参数为基础。以ChatGPT为例，其作为AIGC的代表性分支，需要强大的模型和大数据支撑，才能在多个应用场景下生成高质量的内容。OpenAI在2018年推出的GPT参数量为1.17亿，预训练数据量约5GB。2020年推出的GPT-3参数量大幅提升至1750亿，预训练数据量高达45TB。GPT-4的体系结构由16个不同的专家模型组成，每个模型都有111B个参数，总计约1.76万亿个参数。海量的数据参数对应大规模的算力需求，进而带动以上百亿计的算力基础设施投入。ChatGPT的总算力消耗约为3640PF-days（假如每秒计算一千万亿次，需要计算3640天）。按2023年在宜昌落地的国家先进计算产业创新中心为参照物（算力500P耗资30.2亿），若要支持ChatGPT的运行，需要7-8个这样数据中心支撑，基础设施投入需以百亿计。
ChatGPT对流量的消耗主要存在于训练阶段和用户访问（推理）阶段：
（1）ChatGPT训练阶段的算力消耗
训练阶段需要处理大量的数据，这部分算力主要取决于三个因素：模型的规模（参数数量）、训练数据集的大小、训练轮次和批次大小。计算的基准可以参考GPT-3，该模型的训练量大约需要3.14*10^23次浮点运算。由此得到GPT-4需要的浮点运算次数约为（17600/1750）*3.14*10^23次浮点运算。英伟达A100GPU具有每秒19.5万亿次的浮点运算能力，假设需要在10天时间完成，则测算得到大约需要187440个英伟达A100GPU。假设单个A100GPU成本约为10000美元，则训练阶段的GPU总成本18.74亿美元。
（2）用户访问阶段（推理）的算力消耗
大模型的应用阶段也需要消耗大量的算力，通常大模型部署在云端，用户通过云服务来调用相应的计算资源。一位用户向ChatGPT提问所消耗的算力主要取决于四方面因素：模型规模（参数数量）+输入文本长度+输出文本长度+模型计算的复杂性。假设每个问题平均50字，ChatGPT给出的回复为500字，则处理这样的问题需要消耗的算力约67584000次FLOPs。AWS的g4dn使用英伟达T4GPU，具有8.1TFLOPs的计算能力。假设大模型在1s内完成问答请求，则意味着一块T4GPU可以同时支撑的用户数量为119851位用户（假设每位用户请求处理的时间为1秒，输入/输出长度分别为50/500字）。
AI大模型技术高速发展迭代，ChatGPT仅为Decoder模型下的NLP应用之一。自谷歌2017年发布的Transformer网络结构以来，全球迅速成长出庞大的大模型技术群，衍生出涵盖各种技术架构、各种模态、各种场景的大模型家族。2020年以来大模型数量快速提升，驱动AI算力需求大幅增长。在此背景下，云厂商资本开支增速有望进入上行周期，全球算力GPU出货量有望维持高增长，光模块需求无虞。
东西向流量占比提升推动网络架构向扁平化发展。随着东西向流量占比的提升，传统三层Clos架构的诸多缺陷逐渐体现出来。包括：成本高，根部交换机必须要有足够大的带宽来满足下层服务器之间的通信；性能有瓶颈，无法满足数据中心内部大规模的MapReduce和数据拷贝。叶脊两层网络架构适应数据流量发展，带动光模块需求提振。Spine-Leaf架构可以提供高带宽、低延迟、非阻塞的服务器到服务器连接。其架构中的设备基本都是双向流量，输入设备同时也是输出设备。除了两层叶脊架构，还有五级Clos架构，为Facebook等超大型数据中心所应用。Facebook将leaf交换机称为TOR，在TOR和Spine之间增加一层Fabric交换机。Facebook将一组Fabric、TOR和对应的服务器组成一个POD集群，每个POD由48个TOR和4个Fabric组成。
不同组网架构对光模块的耗用量有所差异，光模块的实际用量取决于网卡型号、交换机型号和单元数量。网卡。主要包括ConnectX-6（200Gbs，配合A100）和ConnectX-7（400Gbs，配合H100）；交换机。主要包括QM9700系列（32个OSFP连接器，64个400Gbs端口，总数据吞吐量51.2Tb/s）和QM8700系列（40个200Gbs端口，总数据吞吐量16Tb/s）；单元数量。影响交换架构层级，数量少时仅用两层架构，数量多时采用三层架构。H100SuperPOD每个单元包括32个节点（DGXH100服务器），最大支持4个单元组成集群，两层交换架构；A100SuperPOD每个单元包括20个节点（DGXA100服务器），最大支持7个单元组成集群，超过5个单元需要三层交换架构。
我们基于两层网络架构，使用A100+ConnectX6+QM8700进行组网的假设，测算A100GPU与光模块之间的配比关系。DGXA100上行配有8个计算接口，目前主要搭配ConnectX6对外通讯，接口速率200Gbs。第一层架构中，每个服务器节点（Node）有8个接口（port），每个节点分别连接8台叶交换机（Leaf），每20个节点组成一个单元（SU）。假设单元数量为6个，第一层需要8*6=48个叶交换机、8*20*6=960条线缆、2*8*20*6=1920个200G光模块。第二层每8个叶交换机对应一台脊交换机，即需要20台脊交换机。每台脊交换机有48个下行接口，供需20*48=960根线缆与叶交换机相连，对应光模块数量为2*960=1920个，两层架构下供需光模块3840个。综上，在A100+ConnectX6+QM8700两层架构、6个单元的假设下，我们预计A100与200G光模块用量的比重为1:4。
如果基于两层网络架构，使用H100+ConnectX7+QM9700进行组网。H100使用8张400G网卡，接口合并成4个800G（2x400G）接口。服务器4个计算接口各接入一个800G光模块，再连接两根光缆分别插在两个交换机上。QM9700交换机有32个OSFP连接器，因此每32台服务器组成一个单元，每台服务器连接2*4=8台交换机。假设单元数量为4个，则第一层共需要8*4=32个叶交换机，8*32*4=1024根光缆，4*32*4=512个800G光模块，32*8*4=1024个400G光模块。第二层叶脊交换机之间使用800G光模块连接，在满足上行下行速率一致的条件下，叶交换机上行接口为16个，连接16台脊交换机。因此第二层共需要16*32=512根光缆，对应2*512=1024个800G光模块。综上，在H100+ConnectX7+QM9700两层架构、4个单元的假设下，我们预计共需1024个400G光模块、1536个800G光模块，1024颗H100，GPU与800G光模块的比例是1:1.5，与400G的比例是1:1。
根据君实财经和硅基研习社数据显示，预计2023年英伟达H100出货量50万颗，A100出货量125-130万颗；2024年H100出货量150-200万颗，A100出货量130万颗。根据上述测算所依据的假设条件，我们预计英伟达H100/A100GPU的出货或将在2023年带来520/50/75万个200G/400G/800G光模块潜在需求；在2024年带来520/150/225万个200G/400G/800G光模块潜在需求。假设2023年200G/400G/800G光模块单位售价分别为200/400/1000美元/只,2024年单位售价下降至100/300/800美元/只。由此我们预计由英伟达H100/A100GPU出货引致的2023年200G/400G/800G光模块新增潜在需求或达10.4/2/7.5亿美元，2024年新增潜在需求或达5.2/4.5/18亿美元。
根据Lightcounting预测，光模块的全球市场规模在2022-2027年或将以CAGR11%保持增长，2027年有望突破200亿美元，其中前五大云公司的光模块采购预计从2021年的32亿美元增加到2027年的72亿美元，CAGR达14%。AIGC的高速发展将进一步促进数据流量的持续增长和包括光模块在内的ICT行业的发展，加速光模块向800G及以上产品迭代，但AIGC技术发展尚处于起步阶段，其下游应用领域的拓展进程以及对算力提升的具体影响力度存在一定不确定性，CPO相关产品技术的成熟以及下游市场的规模化应用也尚需时日。
2.2、800G光模块东风已至，有望拉动云厂商资本支出
云计算厂商资本支出与光模块厂商营收呈正相关性。随着云计算的高速发展，数通市场对光模块市场的影响逐渐提升，云计算厂商资本支出与光模块厂商营业收入的相关性也逐渐上升。根据Top15云计算公司的Capex，与中国光模块厂商的营业收入关系可以看出，云计算厂商的资本支出已成为光模块厂商的同步指标。
800G光模块已成为行业发展的趋势，有望带动国内及海外云厂商资本支出加速增长。目前我国已有部分头部厂商能够量产800G光模块，但从整个市场来看还处在起步阶段，产业链还尚未成熟。在工艺层面，800G拥有不同的技术路径；在设备层面，交换机等设备的形态尚不够完善。根据Omdia预测，未来几年随着带宽需求的不断提升，虽然100、200、400G光模块仍将保有最大的市场占有量，但是800G光模块将在2025年实现规模部署。根据800G的网络架构，800G光模块的应用场景主要分为SR（100m）、DF/FR/LR（500m/2km/10km）以及ER/ZR（40km/80km）。架顶交换机（TOR）到Leaf交换机的连接距离较短，大型互联网公司普遍采用100G速率的连接技术，并从2021年开始逐步换代到200G/400G，部分公司在23年使用800G技术。Leaf到Spine交换机的连接，距离会达到2km，甚至10km。数据中心互联一般是相邻几个数据中心之间负载均衡或容灾备份的连接，这种连接距离可能长达几十公里，主要采用密集波分复用加相干通信的方式以尽可能复用光纤资源。
800G技术方案的演进包括三代。第1代为8光8电，光接口8x100G，电接口8x100G，商用时间为2021年；第2代为4光8电，光接口4x200G，电接口8x100G，商用时间预计为2024年；第3代为4光4电，光接口4x200G，商用时间预计为2026年。单信道200G的光电芯片器件和均衡技术目前尚不成熟。电接口方面，当单通道速率与光接口单通道速率相同时，光模块的架构将达到最佳状态，并具有低功耗、低成本等优势。单通道100G电接口将是8x100G光模块的理想电接口，单通道200G电接口将会是4x200G光模块的理想电接口。在封装方面，800G光模块可能存在双密度四通道小型可插拔（QSFP-DD800）、八通道小型可插拔（OSFP）等不同形式。
800G光模块光接口架构主要有3种，分别为8x100G4电平脉冲幅度调制、4x200GPAM4和800G相干光模块。8x100GPAM4光模块。PAM4收发器以53Gbd运行，使用8对数模转换器（DAC）和模数转换器（ADC）、8个激光器、8对光收发器以及1对8通道粗波分复用器（CWDM）。4x200GPAM4。PAM4收发器以106Gbd运行，使用4对DAC和ADC、4对光收发器（包括4个激光器），以及1对4通道CWDM。800G相干光模块。使用4对DAC和ADC、1个激光器和1对光收发器，可以在数据中心相干光模块中使用固定波长激光器，以降低成本和功耗。
8x100G直调直检方案可利用已有技术架构，相关技术和标准比较成熟，供应链也较为完善。在SR场景下，VCSEL100G技术面临挑战。提升多模方案性能和降低多模光纤成本，将成为该技术持续演进的关键因素。以硅光（SiPh）和直接调制激光器（DML）为代表的单模技术迅速发展。其中，SiPh技术发展更为迅速，未来有望在100m及以下传输距离的应用场景中与多模方案展开竞争。在DR/FR场景下，存在电吸收调制激光器EML、DML和SiPh3种方案。在LR场景下，有基于CWDM、LWDM和nLWDM的800GLR8方案。4x200G直调直检方案下，单通道200G沿用PAM4调制码型，可利用相对成熟的PAM4产业基础条件。在4x200GDR和FR应用场景中，目前有4路单模并行（PSM4）和CWDM4两种技术方案，目前仍面临较多挑战。对于LR应用场景，有基于CWDM、LWDM，以及nLWDM的800GLR4方案，但该方案需要高带宽光电芯片器件、更强的均衡技术和前向纠错（FEC），以确保纠后的误码率（BER），具有较高的技术挑战。
800GSR场景下的技术方案具体包括基于DML/EML的方案和基于SiPh的方案。800GSR8DML/EML方案采用8x100GDSP、同一波长DML/EML光芯片，收发两端各使用8根光纤（PSM8并行单模8通道），并且采用24芯或16芯MPO接头。800GSR8SiPh方案采用8xSiPhMZ调制器/连续光纤激光器（硅光作为发射端，同时调制器和光源分离），可以实现并行多路的共享光源架构。若插损控制得当，使用1-2个光源实现8路并行可使系统具有很好的成本优势。
800GDR/FR场景下，4x200G方案具有更低的成本优势。800GDR4（EML/SiPh）方案采用4x200GDSP。光芯片采用4xEML/SiPh，为同一波长。因带宽发展受限，方案不采用DML。收发端各用4根光纤（PSM4并行单模4通道），均为同一波长，并采用12芯MPO接头。800G2km（FR）方案采用单通道200G的PAM4技术。当速率从100G升到200G时，波特率会翻倍，灵敏度会恶化约3dB，因此，需要更强大的FEC来保持接收器较高的灵敏度（-5dBm）。
800G的发展趋势包括单模下沉、单波200G来临以及相干下沉。单模下沉。受限于多模光纤的带宽，100GPAM4VCSEL+多模光纤的传输距离为50m。单模光接口方案下沉是发展趋势，有利于有助于800GSiPh方案的光模块覆盖到海量100mSR场景。单波200G来临。虽然112GbdEML技术发展较快，但是55GHz的带宽资源略显不足。200GPAM4速率等级的SiPh调制器和硅基薄膜铌酸锂的应用前景非常广阔。相干下沉。随着传输速率的提升，相干技术方案在80km传输距离的基础上将进一步向40、20、10km等更短距离拓展应用。相干方案只需要一个激光器、调制器和接收器，与PAM4相比具有成本竞争力。
无论是电信还是数通领域，高速率光模块占比提升都是大势所趋。在电信领域，全球范围内的电信服务提供商和云服务提供商正在积极升级IP骨干网，以满足流量增长。根据Omida预测，2020年，10G、100G和200GDWDM模块出货量在总DWDM模块出货量中的占比高达93.47%，但到2026年，该比例将下滑至49.05%；与此同时，400G、600G和800GDWDM模块出货量在总DWDM模块出货量中的占比将从2020年的6.53%上升至50.96%。在数据通信领域，即将到来的数据中心架构将刺激该市场投资的长期增长。Omidia预测显示，2020年10G及以下数据通信光模块出货量占据整体数据通信光模块出货量的54.67%，到2026年，该比例将下滑至24.18%;同时，400G光模块出货量占比将从0.46%上升至39.78%。800G光模块销量预计将在2025年及之后快速攀升。
根据交换芯片的演进趋势、市场需求和技术成熟度，800G光模块或将在2024年左右实现规模应用，2022年底已开始小批量出货。当交换芯片速率达到51.2Tbit/s时，800G光模块需求将产生；当交换芯片的速率达到102.4Tbit/s时，800G和1.6Tbit/s光模块需求均将出现。目前800G光模块的需求主要来自于谷歌和英伟达，国内已有多家厂商具备800G光模块的生产能力。在2023年的OFC光博会上，各家光模块公司均推出了自己的800G光模块产品，涵盖不同封装方式、材料和传输距离等种类。DR8和2*FR4被更多云计算厂商作为主流方案推进，主要由于可与目前部署的400G模块平滑演进或对传，而800GDR8和DR4则作为硅光最有优势的方案成为硅光厂商重点布局的产品。以中际旭创和新易盛为代表的国内厂商有望延续400G时代的全球竞争力，同时华工科技、剑桥科技、博创科技、光迅科技等公司也有望取得突破。
2.3、“新封装+新材料+新技术”周期的交织
2.3.1、新封装：CPO降耗降本，前景可期
CPO（CO-PACKAGEDOPTICS）是指把光引擎和交换芯片共同封装在一起的共封装技术。CPO的封装方式能够使得电信号在引擎和芯片之间更快的传输，缩短了光引擎和交换芯片之间的距离，有效减少尺寸，降低功耗，提高传输效率。传统的热插拔封装虽然方便实现快速维修，降低了维护成本，但是光引擎距离交换芯片较远，在高速率下会导致信号严重劣化。CPO有望成为AI高算力下高效能比的主要方案。
CPO发展目前尚处于初期阶段，市场需求可期。LightCounting表示，AI对网络速率的需求是目前的10倍以上，在这一背景下，CPO有望将现有可插拔光模块架构的功耗降低50%，将有效解决高速高密度互联传输场景。Lightcounting预计，CPO出货预计将从800G和1.6T端口开始，于2024至2025年开始商用，2026至2027年开始规模上量，主要应用于超大型云服务商的数通短距场景。全球CPO端口的销售量将从2023年的5万增长到2027年的450万。2027年，CPO端口在800G和1.6T出货总数中占比接近30%。Yole报告数据显示，2022年CPO市场产生的收入达到约3800万美元，预计2033年将达到26亿美元，2022-2033年复合年增长率为46%。
2.3.2、新材料：薄膜铌酸锂在调制器中优势显著
目前行业内光调制的技术主要有三种：基于硅光、磷化铟和铌酸锂材料平台的电光调制器。其中，硅光调制器主要是应用在短程的数据通信用收发模块中，磷化铟调制器主要用在中距和长距光通信网络收发模块，铌酸锂电光调制器主要用在100G以上的长距骨干网相干通讯和单波100/200G的超高速数据中心中。在上述三种超高速调制器材料平台中，近几年出现的薄膜铌酸锂调制器具备了其它材料无法比拟的带宽优势。电信级铌酸锂高速调制器芯片产品设计难度大，工艺非常复杂，全球仅有富士通、住友和光库科技三家公司可以批量供货。
铌酸锂材料具有光电效应多、性能可调控性强、物理化学性能稳定、光透过范围宽等特点。铌酸锂晶体光电效应多。具有包括压电效应、电光效应、非线性光学效应、光折变效应、光生伏打效应、光弹效应、声光效应等多种光电性能；铌酸锂晶体的性能可调控性强。这是由铌酸锂晶体的晶格结构和丰富的缺陷结构所造成，铌酸锂晶体的诸多性能可以通过晶体组分、元素掺杂、价态控制等进行大幅度调控；光透过范围宽。具有较大的双折射，而且容易制备高质量的光波导，所以基于铌酸锂晶体的声表面波滤波器、光调制器、相位调制器、光隔离器、电光调Q开关等光电器件在电子技术、光通信技术、激光技术等领域中得到了广泛研究和实际应用。使用铌酸锂材料制备的调制器集成了该材料的性能优势，带宽取得大幅突破。
薄膜铌酸锂调制器主要应用于骨干网通信的相干通信端口，平均价格为4美元/Gb。薄膜化是铌酸锂调制器重要技术改进方向，有望在保持原有光学性能下实现更小尺寸的封装，适应于未来核心网络端口密度不断加大的需求。同时，随着5G城域网逐渐从100G向200G、400G线路侧端口升级，带动全球通信设备商100G、200G、400G及400G+端口出货量快速提升，预计高速率调制器的市场占比不断扩大。根据华经产业研究院的测算，预计全球光模块用铌酸锂调制器市场空间持续增长，目前在3.37亿美元左右，到2025年或达8.85亿美元，预计到2024年高速率100G以上调制器出货量将超过140万只。
2.3.3、新技术：硅光子技术
硅光子技术是基于硅和硅基衬底材料利用现有CMOS工艺进行光器件开发和集成的新技术，结合了CMOS超大规模逻辑、超高精度制造特性和光子技术超高速率、超低功耗的双重优势。硅光子技术与传统的光器件相比具有材料成本低、集成度高以及功耗低的优势。传统光器件主要基于III-V族半导体、晶体等材料。以有源器件普遍采用的磷化铟（InP）和砷化镓（GaAs）材料为例，属于稀有材料，成本高，且难以制作电子元件，光、电器件需要独立的制造平台。与传统光器件相比，硅光子技术具备以下优势：第一，硅基材料成本低，并可利用CMOS在集成电路领域的投资、设施和经验，大幅提高光器件制造工艺水平，进一步降低成本；第二，硅基材料阻抗低，器件驱动电压低，从而功耗较低；第三，硅基材料及技术可以提供光子和电子的统一制造平台，为芯片级光电集成提供途径，进一步减小系统设备的成本和尺寸。
虽然硅光子产品的研发投资和销售额仍小于III-V族材料，在产品性能、工艺、成本等方面仍面临一定挑战，但基于其在成本和功耗方面的优势有望成为未来光器件的主流技术。根据Yole预测，数据中心和自动驾驶、生物化学传感等新应用将推动硅光子市场规模从2015年的4000万美元快速增长至2025年的数十亿美元。根据YoleGroup的报告，2027年用于数据通信的硅光模块市场份额将从目前的20%提高到30%，市场规模从2021年的1.51亿美元增长到2027年的9.72亿美元，CAGR达36%。国外公司如Intel、Cisco等已经在硅光子技术领域耕耘多年，占据一定的先发优势。国内外其他同业公司也在积极投入硅光子技术研发。
3、投资分析中际旭创
公司是高端光通信收发模块及光器件龙头制造商。中际旭创集高端光通信收发模块的研发、设计、封装、测试和销售于一体，为云数据中心客户提供100G、200G、400G和800G等高速光模块，为电信设备商客户提供5G前传、中传和回传光模块以及应用于骨干网和核心网传输光模块等高端整体解决方案。公司目前业务主要通过全资子公司苏州旭创和控股子公司成都储翰开展。其中苏州旭创致力于高端光通信收发模块的研发设计封测及销售，产品服务于云计算数据中心、数据通信、5G无线网络、电信传输和固网接入等领域。成都储翰专注于接入网光模块和光组件的生产及销售，拥有从芯片封装到光电器件到光电模块的垂直整合产品线。市场地位方面，根据LightCounting发布的2022年全球光模块厂商排名榜单，公司与Coherent并列第一。
公司具有长远的技术前瞻性以及领先的研发能力。纵观其发展历程，公司2016年即开始开发200G/400G产品，而2018年400G才开始在北美小批量应用；公司2019年即完成对800G的预研，2020年已经开始给客户送样800G。公司深入布局北美市场，与谷歌等头部客户具有长期的合作关系。旭创成立初期，即在北美市场设立全资子公司InnolightTechnologyUSA,INC，致力于将美国硅谷的先进技术与国内市场相结合，2016年就已进入海外一流客户（亚马逊和谷歌等）供应链。公司通过收购成都储翰补齐5G接入网短板，同时发力数通和电信市场。公司产品矩阵完善，将同时受益于电信和数通市场的边际改善。除此之外，公司还有强大的量产交付能力和质保服务能力等。公司建有10万级洁净室的净化生产环境及自动化生产线。
高端光通信产品进展稳步推进。2022年公司的泰国工厂完成了设备调试、试生产和客户验厂等工作，做好了量产前的各项准备工作，并将按计划从泰国厂量产出货400G和800G等产品。800G和相干系列产品等已实现批量出货，1.6T光模块和800G硅光模块已开发成功并进入送测阶段，CPO技术和3D封装技术也在持续研发进程中。
华工科技
公司自成立以来坚持以激光技术及其应用为主，投资发展传感器产业。目前已经形成了以激光加工技术为重要支撑的智能制造装备业务、以信息通信技术为重要支撑的光联接、无线联接业务，以敏感电子技术为重要支撑的传感器以及激光防伪包装业务三大业务格局。智能制造业务方面。公司拥有国内领先的激光装备研发、制造技术和工业激光领域全产业链优势，全面布局激光智能装备、自动化产线和智慧工厂建设，是中国最大的激光装备制造商之一。联接业务方面。公司拥有业界先进的端到端产品线和整体解决方案，具备从芯片到器件、模块、子系统全系列产品的垂直整合能力，产品包括有源光器件、智能终端、光学零部件等。感知业务方面。公司拥有全球领先的PTC、NTC系列传感器研发制造技术，并自主掌握传感器用敏感陶瓷芯片制造和封装工艺的核心技术，致力于物联网用新型传感器的产业化。
联接业务方面，在光通信领域公司积极推进硅光技术、积极布局薄膜铌酸锂技术并实现全系列光模块批量交付，在5G业务领域公司启动新型光模块产品布局。在“数据中心+云计算+大数据”一体化的新型算力网络体系下，公司成功卡位头部互联网厂商资源池，100G/200G/400G全系列光模块批量交付；公司积极推进硅光技术应用，现已具备从硅光芯片到硅光模块的全自研设计能力，应用于超大规模云中心的800G硅光模块已于2022年第三季度正式推出市场；公司积极布局薄膜铌酸锂技术及下一代光电合封技术，以实现高能效、高密度的超大容量数据交换。5G领域公司持续巩固前、中、回传市场优势地位，下一代接入网用25GPON光模块产品已与客户开展联调，50GPON启动产品布局。2022年公司在全球光器件供应商中的排名上升至第八位。
光迅科技
公司目前主要产品包括光电子器件、模块和子系统产品。其中传输、数据与接入类产品占营收主要部分。市场地位方面，公司在全球光器件行业中排名第4。公司连续十七年入选“全球光器件最具竞争力企业10强（第四名）”“中国光器件与辅助设备及原材料最具竞争力企业10强（第一名）”。2022Q2-2023Q1公司在全球光器件行业排名保持第四，在电信传输、数据通信、接入网三大细分市场的全球排名分别为第4、5、3名。
公司核心竞争力在于全面的技术储备、产品多元化、高质量交付能力、产业链的垂直整合能力。工艺技术全面。公司拥有光芯片、耦合封装、硬件、软件、测试、结构和可靠性七大技术平台；公司具备先进的封装技术，其封装平台包括有源和无源两大器件封装平台；产品线多元化。除主要的光电子器件、模块和子系统产品外，公司在10G/100G/400G长跨距、光线路保护、分光放大以及传感类方面也有解决方案；高质量交付能力。公司在2022年进行海外制造基地布局，形成三位一体、区域协调、安全可控的制造能力。产业链自上而下的垂直整合能力。公司产品覆盖全面，拥有从芯片、器件、模块到子系统的垂直集成能力。尤其是光芯片方面，公司拥有多种类型激光器（FP/DFB/EML/VCSEL）和探测器（PD/APD）以及Sip芯片平台，有助打造更加稳定的供应链，发挥各环节之间的协同效应。
长光华芯
公司聚焦半导体激光领域，始终专注于半导体激光芯片的研发、设计及制造。公司核心产品为半导体激光芯片，并且依托高功率半导体激光芯片的设计及量产能力，纵向往下游器件、模块及直接半导体激光器延伸，横向往VCSEL芯片及光通信芯片等半导体激光芯片扩展。主要产品包括高功率单管系列产品、高功率巴条系列产品、高效率VCSEL系列产品及光通信芯片系列产品等，逐步实现高功率半导体激光芯片的国产化。公司已形成由半导体激光芯片、器件、模块及直接半导体激光器构成的四大类、多系列产品矩阵，成为半导体激光行业的垂直产业链公司。长光华芯是全球少数研发和量产高功率半导体激光芯片的公司之一。针对半导体激光行业核心的芯片环节，公司已建成覆盖芯片设计、外延生长、晶圆处理工艺（光刻）、解理/镀膜、封装测试、光纤耦合等IDM全流程工艺平台和3寸量产线，应用于多款半导体激光芯片开发。随着全球唯二的6寸高功率半导体激光芯片生产线建成，公司在行业赛道中将处于优势的竞争地位。依托公司高功率半导体激光芯片的技术优势，公司业务横向扩展，建立了高效率VCSEL激光芯片和高速光通信芯片两大产品平台。
2022年公司持续加大对高功率芯片和模块方向、VCSEL产品方向、光通信产品方向的投入。产品方面，公司高功率半导体激光芯片从2021年的30W，提升到2022年的35W。工艺方面，公司建设完成了用于高功率半导体激光芯片的6寸砷化镓晶圆生产线，其中包括MOCVD外延生长和晶圆制造，产能提高了5倍以上。目前公司激光雷达芯片正在头部客户验证和导入。同时公司持续研发光通信芯片、光显示芯片，促进市场牵引和成果转化。
公司发展战略包括横向和纵向扩展。横向扩展方面，公司依托在高功率半导体激光芯片的研发、技术及产业化的“支点”优势，从高功率半导体激光芯片扩展至VCSEL芯片及光通信芯片，将产品应用领域拓展至消费电子、激光雷达等；纵向扩展指延伸至激光器件、模块及直接半导体激光器。
源杰科技
公司是国内领先的光芯片供应商，目前主要产品为光芯片，主要应用于电信市场、数据中心市场、车载激光雷达市场等领域。其中电信市场可以分为光纤接入、移动通信网络。在光通信领域中，主要产品包括2.5G、10G、25G、50G以及更高速率的DFB、EML激光器系列产品和大功率硅光光源产品，主要应用于光纤接入、4G/5G移动通信网络和数据中心等领域。在车载激光雷达领域，产品涵盖1550波段车载激光雷达激光器芯片等产品。公司已建立了包含芯片设计、晶圆制造、芯片加工和测试的IDM全流程业务体系，拥有多条覆盖MOCVD外延生长、光栅工艺、光波导制作、金属化工艺、端面镀膜、自动化芯片测试、芯片高频测试、可靠性测试验证等全流程自主可控的生产线。公司生产激光器芯片属于IDM模式，掌握芯片设计、晶圆外延等光芯片制造的核心技术，拥有覆盖芯片设计、晶圆制造、芯片加工和测试等自主生产的能力，公司的IDM模式能够缩短产品开发周期，实现光芯片制造的自主可控。
经过多年产业化发展，公司目前已形成了“掩埋型激光器芯片制造平台”和“脊波导型激光器芯片制造平台”两大平台，积累了“高速调制激光器芯片技术”等八大技术。公司两大平台积累了大量光芯片工艺制程技术和生产经验，系已有产品生产的保障、未来产品升级及品类拓展的基础。公司突破技术壁垒，积累八大技术，实现激光器芯片的性能优化及成本降低。优化产品性能方面，可实现激光器芯片的高速调制、高可靠性、高信噪比、高电光转换、高耦合效率、抗反射等；降低产品成本方面，可提高激光器芯片的良率，并可简化激光器芯片封装过程中对其他器件的需求，降低产品单位生产成本、下游封装环节的复杂度及对进口组件的依赖，有助于解决大规模光网络部署的供应链安全。
光库科技
公司是光纤器件和芯片集成的技术前沿制造商。公司从事光电子器件的研发生产，产品与技术广泛应用于光纤激光、光纤通讯网络、数据中心、人工智能、超算、传感、医疗、科研等领域。公司目前业务主要包括以下三类：光纤激光器件、光通讯器件、铌酸锂调制器件及光子集成器件。光纤激光器件类的产品包括隔离器、合束器、光纤光栅、激光输出头等，主要应用于光纤激光器、激光雷达、自动驾驶等领域；光通讯器件类的产品包括隔离器、波分复用器、保偏型光纤阵列等，主要应用于光网络调制、网络监控与管理、骨干网络的干线传输、数通等领域；铌酸锂调制器件及光子集成器件类的产品包括铌酸锂相干调制器、10Gbp零啁啾强度调制器等，主要应用于超高速干线光通信网、超高速数据中心、人工智能、超算中心、海底光通信网、城域核心网等领域。市场地位方面，公司深耕于光纤激光器件与光通讯器件领域，是全球多家大型数通公司的的核心供应商；在光芯片领域，是全球仅三家、国内唯一一家掌握铌酸锂系列高速光调制器芯片及器件技术的公司。
公司优势在于研发能力、产品独立全面、高水平技术、优质客户资源。研发能力方面，公司累计获得发明专利13项，实用新型专利121项，公司的研发团队通过自主研发，掌握了多项具有重大突破的技术创新，各项指标和性能达到了业内领先水平；产品独立全面方面，公司具备独立的产品设计研发能力，建立了全面的产品系列，能够为客户提供一站式的配套光纤器件解决方案，是全球少数能提供海底光网络的高可靠性光无源器件的厂商之一；高水平技术方面，公司基于院士工作站，博士后流动站等平台，经过多年研究，已掌握先进的无源光纤器件设计、模拟和生产技术，同时，通过收购铌酸锂系列高速调制器产品线相关资产和扩大研发团队等措施，公司具备了开发高速薄膜铌酸锂调制器芯片和器件的关键能力；优质客户资源方面，公司是行业内知名品牌，在国内外的主流光纤激光器厂家中得到了普遍的认可，公司客户包括知名激光器生产商TrumpfGroup、Coherent、杰普特等，知名光通讯企业Ciena、Finisar、中际旭创等。
加快布局铌酸锂类产业化，进一步拓展激光雷达领域。在铌酸锂调制器件及光子集成器件方面，电信级铌酸锂高速调制器芯片产品设计难度大，工艺非常复杂，全球仅有富士通、住友和光库科技三家公司可以批量供货体材料铌酸锂调制器，目前公司正在进行芯片、模块和光电封装技术的研发与产业化，现已进入小批量生产阶段，未来将建立薄膜铌酸锂芯片产业化基础，拓展公司产品在高速数据中心领域的应用。在激光雷达方面，公司正在对无人驾驶汽车LIDAR激光光源及其核心单元技术进行研究，未来将拓展公司的业务领域，在车载激光雷达市场构建光纤组件和光源模块的产品组合。
（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）
