光模块行业前瞻分析：景气持续回暖-把握价值洼地

1、光模块行业前瞻分析：景气持续回暖_把握价值洼地一、产业跟踪：景气持续改善，新一轮上行开启服务器上游：21Q2 景气持续修复，H2 展望乐观信骅营收环比改善，全球服务器拐点将至：服务器产业链上游来看，信骅是全球服务器 BMC 芯片龙头，近年市占率亦超过 60%。因而信骅的营收增速指标可以作为服务器市 场景气度的先行指标，从历史来看信骅的营收趋势领先服务器市场约 1-2 个季度。从月 度趋势来看，2021 年 1 月起信骅营收呈现环比改善趋势明显，信骅与服务器市场的高 相关性，我们判断全球服务器市场有望重新进入新一轮上行周期。Intel 数通业务下半年指引乐观，新平台快速爬坡带动新一轮扩建潮：20

2、21Q2 Intel 的数 据中心业务实现营收 64.55 亿美元，同比下滑 9.3%，但环比增长 16%，Q2 Intel 在 X86 市场份额略有下滑，在竞争压力下 Intel 下半年指引依旧乐观，预计下半年环比仍有可 观增长，考虑去年下半年基数较低，同比增速或更快。据 TrendForce 预测，服务器品 牌厂相较于 Q1 的淡季，Q2 出货同比增速将有望达 20%，同时受益于英特尔 10nm Ice Lake 与 AMD 7nm Milan 双平台导入市场，2021H2 行业或迎来新一轮换机潮与数据中 心建设。光芯片：Lumentum 数通芯片订单强劲，21H2 扩产有望落地数通芯片核

3、心供应商，携手模块商共同成长：在 2018 年收购 Oclaro 后，Lumentum 实 现数通光芯片（EML、DML、VCSEL）种类的全覆盖。公司的数通业务有较清晰的发展 路径：携手核心的数通模块供应商，随着模块的不断迭代升级（100G 到 200G/400G 到 600G/800G），从中获得价值分成。芯片订单持续强劲，扩产或于 2021H2 规模落地：2021Q1 公司 EML 芯片订单达到 9000 万美金，供不应求情况或延续（去年单季度数通芯片交付在 5000 万美金左右），公司维 持此前公布的将晶圆产能提升 1 倍的规划，扩产或于 2021H2 开启。新产品进度方面，2020

4、年 12 月，公司发布 100G PAM4 DML 芯片用于 800G PSM8 模块，以及更具性价比的 400G 方案。下游云商：21Q2 收入及开支高增长，全年指引可观收入端，Q2 云及广告业务增长提速：21Q2 海外三大云商亚马逊、微软、谷歌合计云业 务收入 368 亿元，同比增长 35%（其中：亚马逊+37% yoy、微软+30% yoy、谷歌+54% yoy），环比增长 12.7%（其中：亚马逊+10% qoq、微软+15% qoq、谷歌+14% qoq）。 2021Q2，谷歌广告业务收入 504 亿美元，同比增长 69%，Facebook 广告业收入 286 亿美元，同比增长 56

5、%，Q2 四家厂商云及广告业务同比增速较 Q1 都有明显提升。开支端，Q2 整体环比增长可观：2021Q2，海外四大云商亚马逊、微软、谷歌、Facebook 合计实现资本开支 308 亿美元，同比增长 48%（其中：亚马逊+92% yoy、微软+36% yoy、谷歌+2% yoy、Facebook+42% yoy），环比增长 13%（其中：亚马逊+18% qoq、 微软+27% qoq、谷歌-8% qoq、Facebook+8% qoq），对比来看，亚马逊依旧是四家中 开支力度最大的厂商，除谷歌之前的厂商资本开支都实现了较可观环比增长。二、供需研判：迭代红利延续，把握产业趋势驱动力：云流量“一

6、望无际”，光模块是升级关键数据中心网络架构复杂化，“东西向”流量占比快速提升：伴随云数据中心兴起，计算资 源被池化以大幅提升服务器的利用效率，也对数据中心也提出了新的挑战：动态迁移和 高性能，因而数据中心架构从传统三层网络架构向“大二层”的脊叶网络架构演进。同 时软件开始推行功能解耦，单个服务变成了多个服务，部署在不同的虚拟机上，虚拟机 之间的流量因此大幅增加，这种平级设备之间的数据流动，被称为“东西向流量”。根据 Cisco VNI 指数，“东西向”流量占比快速提升，数据中心内部流量占比达到 71.5%。“东 西向”流量的传输（尤其是脊叶层交换机的交互）需要大量的高速率光模块去支持，因 而光

7、模块成为整体数据中心网络带宽升级的核心要素。头部云商为云数据流量主要推手，超大型数据中心扩建带动高速数通模块爆发：据 Cisco VNI 指数，2019 年全球数据中心 IP 流量达到 10.11EB/月，2010-2019 年 CAGR 为 28%。而谷歌 2021 年数据中心内部流量是 2011 年的 235 倍，呈现指数级上升，CAGR 达到 72.6%。2021 年 OFC 上，谷歌最新的流量数据显示普通服务器流量同比增长 40%， 而支持机器学习等应用的数据流量更增长 55%-60%，整体 AI 流量已经占到谷歌总数据 流量的 50%以上，我们预计未来在机器学习等新应用驱动下，云数据

8、流量增长依旧是星 辰大海。超大型数据中心成为高速数通模块主要场景，全球第一大云商 AWS 2019 年单 个超大型数据中心的服务器/交换机/光模块用量是 2016 年的 10 倍/17 倍/35 倍。交换芯片技术演进为光模块升级主要推手之一。伴随整体云流量的增长，交换机的交换 容量，商用交换机芯片领域，博通一直以来占据主导地位，市场份额 70%+。从 2010 年 开始，博通的商用交换芯片容量大约 2 年一番（2019 年 12 月推出 25.6T 交换容量芯 片），在整体端口数不变的情况下，更大容量的交换机驱动更高传输速率的光模块方案 的迭代，其中部分依赖通道数翻倍，部分依赖通道速率增长。对

9、低成本和低功耗的追求是驱动模块迭代另一大因素：一直以来成本和功耗是 DC 内部 光互联的核心痛点，光模块平均每 4 年左右演进一代，每 bit 成本下降一半，每 bit 功耗 下降一半，这个规律也被称为光电领域的“光摩尔定律”，进入 400G 时代每 bit 成本将 逐步降至 1 美金/G，每 bit 功耗大约降至 0.03W/G。需求端：产品周期拉长，迭代红利延续数通 400G 升级路径呈现“高中低”分化，200G 方案或崛起：由于不同的互联网客户 对 IT 负载的需求和带宽升级的迫切性不同，从数通 100G 升级到 400G 分化为三条路 径：1）高配：服务器端口速率升到 50G、TOR

10、和脊叶交换机升级到 400G；2）中配： 采先将脊叶交换机升级到 400G，用 Breakout 方案连接 100G TOR，服务器和 TOR 保 持不变；3）低配：先升级到 200G 作为过渡，再升级到 400G 或 800G。整体升级节奏 较 100G 时期有较明显的分化，200G 方案将替代部分 400G 需求。升级节奏分化拉长单个代际产品生命周期，模块厂商应对变革窗口期更长：我们认为， 过往数通升级节奏较快，进入 400G+时代后升级节奏或有分化，拉长可插拔模块的整体 产品生命周期（例如 400G 产品出货峰值低于 100G，但出货周期更长），同时带来更多 存量模块的替换需求（数通光模

11、块的产品寿命约为 3-5 年），给传统模块厂商更多时间 和资本去应对 CPO 等大的行业技术大变革。400G 主升浪顶点未至，200G 规模爆发开启，800G 新周期渐进。2021 年是 400G 模 块规模爆发的第 2 年，从历史来看，我们预计明年 400G 出货量仍有可观增长，且整体 出货周期拉长（后续二线云商启用 400G 或带动第二次周期向上）；在国内 BAT 和海外 二线云商带动下，年内可以看到 200G 模块规模爆发开启，明后年将看到进一步放量； 800G 升级周期渐进，预计 2022 年将成为 800G 规模出货的第一年，头部云商率先部 署。从 Lightcounting 的预测

12、来看，亚马逊、谷歌、微软和阿里等依旧是数通光模块主要 采购方，2023 年行业市场规模将较 2020 年实现翻倍增长。受益于 400G 升级周期，100G DR1/FR1 产品增长强劲：100G DR1/FR1 即单通道 100G 产品，区别于传统的 CWDM4 和 PSM4 等 4 通道产品，采用 56Gaud EML 加上 PAM4 调制实现 100G 速率。在上文提到的中配升级路径中，脊叶交换机升级到 400G，用 breakout 方案连接存量的 100G TOR 交换机，单个 DR4 对应 4 个 DR1 模块需求，可 以预见到亚马逊等 400G 多通道模块采购商将同时规模采购单通道

13、 100G 模块，因而 DR1/FR1 产品增长将贯穿整个 400G 周期。海外 5G 加速，国内 700M&2.1G 建设开启，电信市场或迎改善：2020 年受疫情影响， 海外 5G 建设暂缓，伴随海外 5G 频谱拍卖陆续落地，5G 建设有望于 2021 年迎来加 速，驱动海外电信市场高增长。国内市场，从 2020Q3 起，国内 5G 基站建设进入放缓 阶段，从中国台湾地区光通信厂商华星光（主营 10G-25G 光芯片产品）月度营收持续 同比负增长或有所反映。2021 年 6-7 月，国内 700M & 2.1G 建设开启，带动国内电信 市场需求逐步修复。供给端：核心玩家锁份额，拆分投入见端

14、倪研发速度、良率爬坡和快速交付能力决定厂商格局：从历史来看，数通模块的份额分配 会根据各家厂商的产品研发进度、良率及快速交付能力来决定，我们认为主要原因包括：1）窗口期较短，产品迭代周期基本在 3-5 年， 测试和认证的过程较长；2）玩家限定，海外核心客户大多限定供应商名单在 2-4 家；3）替换成本，模块厂商和云商以及交换 机厂商存在一定程度的技术绑定，更换供应商有替换成本，综上研发能力强+交付能力 强的核心厂商将拿更多份额。就当下 400G 供应格局来说，两大核心供应商已在 2019- 2020 年间确定，而 2021 年硅光版本的供应商将确定。2020-2021 年内头部模块厂商旭 创和

15、新易盛相继募资进行新一轮的高端产能的扩张，进一步锁定份额。产线投入维度，400G 扩产门槛更高，核心厂商“强者恒强”：伴随光模块迭代至 400G 速率，产线的人力和固定资产的投入较之前代际有爆发式增长，从中际旭创公告披露的 数据来看，400G 模块产线固定资产投资达 800 元/只，生产人员投入达到 20 人/万只， 以 8 万元的人均年薪测算，生产人力投入在 160 元/只，合计近千元/只的投入成本，对 比 2017 年公司 40G/100G 光模块产线大约 130-140 元/只的投入成本，增长近 6 倍， 对于供应商来说意味着 400G 的扩产门槛更高，使得头部厂商和非核心玩家在交付能力

16、 上的差距更加明显。技术变革：硅光短期是扰动，长期是趋势短期来看，由于硅光 400G 产品未解决 100G 时代制约硅光的几个技术瓶颈（插损大，无法集成光源，封装良率低）， 因而，400G 硅光方案难言大放异彩。从渗透率维度，目前核心硅光玩家 Intel 的 400G DR4 和 200G FR4 都在上量爬坡过程中，预计交付能力尚不及国内传统方案的供应商， 整体渗透率情况较 100G 时期难有大的变化。交换机 102T 时代可插拔模块或接近技术极限。目前业界认为交换机侧 112G Serdes 的 端口速率，对应模块侧 100G 的光电通道速率，具备技术可行性，即 51.2T 交换机容量 下

17、模块依旧可用。当交换机升级到 102.4T 的容量之后，交换机电口速率将达到 224G+ Serdes。模块侧电通路速率 200G 或达到工程极限，200G 光通路也面临色散距离受限 的瓶颈（200G PAM4 光路只能传 1.5km，无法满足数通 2km 的传输要求）。目前业内 较认可 51.2T 时代 CPO 方案或更多的是技术探索，102T 时代 CPO 方案将迎来放量。长期来看，800G 硅光渗透率或有提升，1.6T 开始向 CPO 和相干方案演进：目前 800G 主流可插拔方案 PSM8 和 2*FR4 光路和电路速率都为 100G，8 通道封装（OSFP），具 备技术可行性，可插拔

18、方案或依旧是主力。我们预计 800G 传输速率下硅光封装渗透率 会有提升（PSM8 方案先行，参考 100G 时期硅光 PSM4 的成功案例，8 通道下硅光的 性价比或进一步提升），而 CPO 方案或更多的是技术探索。同时 800G-ZRlite（10 公 里，相干）现已正式列入谷歌的路线图，相干模块有望进入数通 10km 场景。从 1.6T 开 始，传统可插拔速率升级接近极限，后续光互联升级或转向 CPO 和相干方案。据 Lightcounting 预测，CPO 方案或于 2024-2025 年开始商用，或于 2026-2027 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。目前

19、 CPO 有两大分支：1） 基于 VCSEL 技术，多模光纤，应用场景 30 米以内，针对超算及 AI 机群的短距离光互 联（IBM 为代表）；2）基于硅光技术，单模光纤，应用场景 2 公里以下，大型数据中心 机架及机群之间光互联的应用（微软和 Facebook 为代表）。硅光方案兴起或带动产业链价值转移：从产业链目前推出的硅光产品来看，由于大部分 光电器件集成在芯片端已经完成，下游模块封装的附加值或转移至上游（硅光芯片设计 和封装，以及光电合封环节），产业链分工格局重塑，因此随着硅光渗透率的提高，光模 块封装环节的价值分成或面临下降，或对模块封装厂商带来较大的挑战。国内模块厂商通过自研+合作

20、积极布局上游芯片设计：国内目前有参与硅光芯片自研的 厂商主要包括亨通光电（携手 Rockley）、中际旭创及光迅科技，目前看产品和技术积累 有所成效。其他光模块及器件厂商包括新易盛和剑桥科技也有布局和硅光模块封装。相 干领域，光迅和烽火背靠国家信息光电子创新中心的硅光工艺平台，中际旭创则联合国 际一流硅光子厂商实现技术突破。高速光引擎代工或为行业“新风口”：区别于模块厂商，上游光器件厂商如天孚通信凭 借其在精密光学制造的积累，切入高速光引擎封装环节，相对于模块厂，高速光引擎代 工无需投入大量研发资源攻克芯片环节，亦可参与硅光模块/CPO 产业链价值分成。从 环节来看，光引擎代工处于硅光集成芯片

21、、集成电芯片和硅光模块/CPO 封装之间。我 们假设：1）基于 Lightcounting 和我们的模型预测，2026 年数通模块市场预计达到 60 亿美金，2024 年开始硅光渗透或加速，2026 年硅光渗透率或达到 50%；2）目前主要 竞争对手为海外厂商，公司份额有望持续提升，未来国内玩家或入局；3）硅光模块毛利 率 30%，硅光引擎价值占 BOM 比例为 70%；基于此测算得到 2026 年光引擎代工市场 空间或达到 17 亿美金，超百亿人民币的市场空间。三、估值展望：升级周期迎双击，长期关注增长复盘：100G/400G 时代规模导入期厂商享受双击红利100G 时代 AAOI 估值经历短暂戴维斯双击：基于 Lightcounting 的预测来看，100G 光 模块周期开始于 2016 年，考虑到彼时中际装备尚未收购苏州旭创，我们以 AAOI 为例， 2016-2017 年是 100G 模块规模导入期，也是 AAOI 营收和业绩集中释放期，AAOI PETTM 估值峰值出现在 2016 年年末达到 92 倍，同时业绩层面 2016 年 AAOI 净利润 同比增速达到 189%，呈现明显的戴维斯双击情形。但临近 2017 年末伴随竞争对手旭 创不断侵蚀其份额，AAOI PETTM 估值也出现了断崖