通信设备行业数字经济“算力网络”系列6：800G光模块站在AI浪潮新起点

梁程加liangchengjia@S梁程加liangchengjia@S1090522060001姓名Email刘浩天liuhaotian@研究助理姓名Email执业号通信|通信设备力网络”系列6：800G光模块，站在AI浪潮新起点1-2-✓光模块：数据传输光电转换节点，围绕速率升级产业持续变革⚫行业：市场空间持续高速增长，国产厂商竞争优势显著1.1光模块的功能与结构光模块在网络连接中承担光电信号转换任务，负责在发送端将电信号转换成光信号，通过光纤传送后，再在接收端把光信号转换成电信号。它主要由光电器件TOSA/ROSA、功能电路和光电接口组件等封装而成。其中，光收发组件TOSA/ROSA是光模块的核心部分。光发射组件TOSA负责将接收到的一定码率的电信号，经内部驱动芯片处理后驱动半导体激光器(LD)或发光二极管(LED)发射出相应速率的调制光信号。光接收组件ROSA则负责将一定码率的光信号，输入模块后由光探测二极管转换为电信号，并经前置放大器后输出相应码率的电信号。3-1.2光模块成本构成光模块BOM成本主要包括光器件、电路芯片、PCB以及结构件等。其中，光器件占光模块成本达到70%+，具体看光器件，以激光器为主的发射组件就占了光器件近一半的成本，以探测器为主的接收组件占比达到32%，两者合2021年光模块市场总空间92亿美元，光芯片市场空间35亿美元，电芯片市场空间24亿美元，光器件市场空间13亿美元，光学元件市场空间8亿美元据来源：艾瑞咨询、招商证券0381384-器、跨阻放大大器芯光器芯片、光开关减器芯片 光芯片器、跨阻放大大器芯光器芯片、光开关减器芯片 光芯片电芯片激光器(DFB/FP/VCSEL)、探测器(PIN\APD)、光放大器、光调制器(DML、EML发次模块 器、消偏振分璃非球面透镜光通信设备光学元件 光器件 光模块分离器、光接器、波分、光放大器模块数通市场数通市场电电信市场 光组件组件5-1.4光模块产品规格型号图：不同类型光模块的传输距离图：光模块命名规则图：不同类型光模块的传输距离图：光模块命名规则SFPQSFPQSFPQSFPDDPQSFPDD积488sQSFPs线缆的封装，用于40G/100G/200G网络互G模块和400G高速线缆(即DAC和AOC)400G过度用的200G)。QSFPQSFPQSFPQSFP+/QSFP28/QSFP56,需要额外的OSFP-度与QSFP+/QSFP28/QSFP56系统端口密度相同，但8个通道支持的现有接口 (如CAUI-4)的ASIC端口数量增加了一倍；且主板上QSFP-DD的机械接口据来源：鲜枣课堂、招商通信6-1.5产业发展趋势：高速率、低成本、低功耗速率传输和更小的方式不断发展。更小的封装和功耗意味着光模块在交换机上具有更高的端口密度，相同功率可以驱动更多的光模块。图：产业向高速率方向升级据来源：态路通信、招商证券图：产业向低成本、低功率方向升级据来源：易飞扬通信、招商证券7-图：光模块速率升级方向据来源：易飞扬通信、招商证券据来源：易飞扬通信、招商证券8-1.6数据中心架构升级，驱动光模块量价齐升G据的高速增长，不断推动数据中心架构升级，目前数据中心光模块正在迅速过渡到200G/400G速率，400G是高速以太网客户端接口的最新标准。随着400G光模块的大规模部署即将到来，以及网络带宽和性能需求的不断加快，数据中心互连800G也将成为全新需求，未来将应用在人工智能算力中心中。图：光模块速率升级节奏9-1.7短距传输有源铜缆或有竞争优势有源铜缆是指利用外部能源增强信号传输距离的铜缆。DAC无源铜缆传输距离短，AOC有源光缆的功耗和成本较高，有源铜缆应用距离远、鲁棒性好、成本更低、功耗更低，十分契合大型数据中心日益增加均衡调整增益的一种有源铜缆，通俗的说更像一根通过放大模拟信号的有源线缆。AEC(ActiveElectricalCable)是更加新颖的使用Retimer芯片结构的有源铜缆，这种有源铜缆不单单放大和均衡Tx和Rx端，还会图：400GLPSPANAEC产品10-1.7NVIDIA有意愿采用有源铜缆方案NVIDIAMellanoxLinkX以太网DAC铜缆是在以太网交换网络和基于NVIDIAGPU的系统中创建高速100G-400G链路成本最低的方式。广泛应用于数据中心，用于将服务器和GPU计算系统连接到机架顶部(TOR)DAC速互联方案。在NVIDIADGXA100GPU系统中，DAC铜缆将GPU与网络交换机连接，并创建具有硬盘驱动器(HDD)和闪图：NVIDIAMellanoxLinkX以太网DAC铜缆11-12-⚫光模块：数据传输光电转换节点，围绕速率升级产业持续变革✓行业：市场空间持续高速增长，国产厂商竞争优势显著2.1光模块市场规模•据LightCounting预测，光模块市场21年达到110亿美元后，22年有望达到130亿美元，预计在23年放缓增速，在2024-2025年恢复。光模块市场在20年和21年的快速增长由疫情下居家学习、办公的网络13-2.2光模块市场结构：市场需求向云巨头集中•云厂商是数通市场的主要客户，市场占比约60%。且数通市场需求增速预计将持续高于电信市场，市•需求向头部客户集中，全球前五大云厂商占据市场主要份额。根据LightCounting预测，2023年前五图：以太网光模块销售额图：前五大云厂商占据的市场份额14-2.3光模块市场竞争格局•中国光模块厂商市场份额快速扩张。根据LightCounting统计的头部光学元件供应商的总销售额，长至2021年达到87亿美元，国产厂商市场占有率超过50%。•2021年全球前十大光模块厂商中，中国厂商个数升至5位。回顾过往10年光模块行业发展历史，国产大光模块厂商变化(2010-2021)1234ocia5hotonics6laro7DSUcia89司hotonics15-002.3光模块市场竞争格局00➢从2021年各光模块主流厂商的规模来看：全球市场上美国公司Ⅱ-Ⅵ(Finisar)占据第一，光模块业务收入达到人民币约123亿元，占据市场份额17%；国内市场上中际旭创位居头把交椅，光模块收入达到约73亿元，之后依次是光迅科技、华工科技、新易盛、博创科技和剑桥科技。总体来看，国内光模块厂商在全球份额已经占据一席之地，但国内各大厂商的实力相差仍差距较大。➢从2021年各光模块厂商的毛利率对比来看：光模块厂商的毛利率水平相差不大，总体较高，平均水平约为25%左右，国产厂商新易盛更是超过30%。光模块的毛利率水平与上游光芯片的自给能力密切相关，各大厂商中随着光芯片自给率的提高，整体毛利率也会提高。图：主流厂商光模块业务收入(单位：亿元)14012314.411.5图：主流厂商毛利率对比%%229.3%.24.2%22.9%19.8%据来源：公司公告、招商证券16-17-⚫光模块：数据传输光电转换节点，围绕速率升级产业持续变革⚫行业：市场空间持续高速增长，国产厂商竞争优势显著2.3光模块市场增长弹性由于不同AI数据中心拓扑架构存在较大差异，我们就一种典型情况对AI对光模块需求的拉动作出测算。当GPTAA则对应日均上线用户数(百万人)用户日均提问次数(次/人)AI回复平均字数(字)单日AI生成字数(百万字)0A100处理效率(字/秒)单台服务器处理所需时间(万小时)所需A100片数(万片)00G数量33所需800G数量(万支)83据来源：招商证券18-19-⚫光模块：数据传输光电转换节点，围绕速率升级产业持续变革⚫行业：市场空间持续高速增长，国产厂商竞争优势显著✓重点标的重点标的20-下游模块厂商：重点推荐中际旭创、新易盛，建议关注华工科技(电子组覆盖)、联特科技、光迅4.1中际旭创：全球光模块领域龙头21-全年业绩高增长，高端产品占比提升。受益于数据中心流量增长以及海外客户资本开支的持续投入，400G和200G等高速数通光模块需求快速提升，公司盈利能力持续提升。同时公司销售的美元收入受到汇率波动的正向影响。公司是全球数通光模块领先企业，400G和200G产品份额领先，800G和相干批量交付，技术的先发优势和份额持续领先有望巩固公司盈利水平。图：公司2022Q3营业收入同增29%-100%图：公司2022Q3净利润同增52%0.00 201920204.1中际旭创：全球光模块领域龙头公司聚焦海外市场，头部客户资源丰富。全球主要互联网云厂商都是公司客户，其中北美市场是公Amazon图：公司境外业务逐步扩张(单位：亿元)图：公司境外业务收入占比基本保持在70%以上9080706004030200境外收入境外收入境内收入同比增长8634.5620172018201920202021140%120%100%80%60%40%20%0%-20%100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0% 74.6% 占比73.9%72.6%境内收入占比69.3%75.169.3%201720182019201720182019202022-4.1中际旭创：全球光模块领域龙头23-技术实力行业领先，市场份额持续增长。公司高速光模块领域的新品技术储备完善，具备先发优势，400G、800G均实现率先导入。2021年公司位居全球光模块供应商市场份额并列第一位，实现了国内图：公司位居全球光模块供应商市场份额并列第一位Lightcounting券图：公司市场份额增长迅速，2021Q4市占率高达12%Lightcounting券4.2天孚通信：一站式光器件完整解决方案提供商24-G营收同Q长29%。图：公司2022Q3营业收入同增16%80%70%60%50%40%30%20%10%0%图：公司2022Q3净利润同增29%80%70%60%50%40%30%20%10%0%202020212022Q34.2天孚通信：一站式光器件完整解决方案提供商25-产品矩阵不断扩充，横向拓展战略成功。公司自2008年3款产品线拓宽至2021年13款产品线，覆盖基ODMOEM封装，实现了上下游垂直一体化布局。图：围绕无源器件展开，公司产品矩阵不断扩充4.2天孚通信：一站式光器件完整解决方案提供商26-高速光引擎项目进展顺利，公司正在稳步扩产。高速光引擎是高速光收发模块的核心器件，广泛应用于数据传输的应用场景，包括400G/800G等高速光模块、高集成度的共封装光学(CPO)交换机以图：光引擎结构原理示意图商证券4.2天孚通信：一站式光器件完整解决方案提供商27-CPO交换机方案替代封装，光引擎大有可为。CPO通过将光模块不断向交换芯片靠近，缩短芯片和模块之间的走线距离，并逐步替代可插拔光模块，最终把交换机芯片(或XPU)ASIC和光/电引擎共同图：英特尔CPO以太网交换机实物图4.3新易盛(300502.SZ)发了不同型号光模块产品超过2800种，产品运用领域覆盖了数据宽带、电信通讯、Fttx、数据中心、安制化的产品服务和一揽子解决方案。全面布局硅光及800G光模块，积极拓展品类客户。公司收购了Alpine硅光子技术平台，提供单波长100G光学解决方案用于数据中心连接，同时提供PAM4产品，强化在硅光领域布局。公司800G系列产品用期。图：盈利能力指标 17%17%19.51%18.27%4.19%2022数据来源：公司公告、招商证券图：营收及净利润(单位：亿元)506.6222022数据来源：公司公告、招商证券28-4.4源杰科技：国内领先的光芯片龙头供应商10G及以上高速率系列芯片及整体营收稳定增长。2020年，随着10G、25G等中高端产品销量大幅增加，高毛利产品带来公司整体毛利率的大幅提高。2019年至2021年，公司营收从0.8亿增长到2.3亿，图：公司2022Q3营收同比增长25.8%(单位：亿元)0.0营业收入(亿元)同比(右)0-508908901 图：公司2022Q3归母净利同比增长23.0%(单位：亿元)归母净利润(亿元)同比增速(右)20182019202020212022Q3654321029-4.4源杰科技：国内领先的光芯片龙头供应商30-专注高速半导体芯片的研发设计和生产，不断开拓产品类型。公司从2.5G系列芯片产品做起，不断图：公司产品类型不断丰富商证券4.4源杰科技：国内领先的光芯片龙头供应商31-生产规模逐年上升，募投项目提升产能。公司近年来生产规模逐年上升，2019-2022H1公司激光器芯片产能分别为2469万颗、2843万颗、4197万颗、2948万颗，产量分别为2454万颗、2575万颗、4207图：2019-22H1激光器芯片产能和产量(单位：万颗)图：2019-22H1公司产能利用率(单位：%)500000000激光器芯片产能激光器芯片产量197420791910产能利用率91%90%909014.4源杰科技：国内领先的光芯片龙头供应商公司IDM模式生产，掌握全流程生产工艺。IDM(IntegratedDeviceManufacture)指包含芯片设计、芯片制造、封装测试在内全部或主要业务环节的经营模式。未来在IDM模式下，公司将继续加强光芯片生产全流程核心工艺开发能力，不断积累光芯片研发与生产经验，将科技成果应用于芯片设计、特性、高性能指标、高可靠性等，提高产品竞争力。图：公司生产工艺流程表：IDM与Fabless、Foundry生产模式对比务环节重尺寸缩小求芯片设计与晶证，以实现产品模式销售，生产环节委托模式多家公司提供服务造资规模较大、维持商证券,招商证券32-4.5华工科技(000988.SZ)华工科技脱胎于华中科技大学，经过多年的技术、产品积淀，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0亩。在光通信领域，公司持续夯实全球领先光模块供应商行业地位。围绕下一代信息通信网络,从芯片、材料、技术、工艺和应用布局新领域。随着我国“东数西算”工程的全面启动，正源公司大力推进数据中心业务，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；积极推进硅光技术应用，全自研设计能力；光模块产品持续巩固前、中、回传市场优势地位。图：盈利能力指标%%毛利率净利率9.07%7.36%7.41%8018012数据来源：公司公告、招商证券图：营收及净利润(单位：亿元)00营业收入净利润2.845.035.57.619.068908901据来源：公司公告、招商证券-33-4.6联特科技(301205.SZ)联特科技采取差异化竞争，聚焦长途波分通信光模块，推出行业领先的10G40/80kmDWDM/CWDMSFP和光模块拓展海外市场。公司重点开发通信设备制造行业客户，发布40G、100G光模块图：盈利能力指标37%据来源：公司公告、招商证券图：营收及净利润(单位：亿元)876543210营业收入(亿元)归母净利润(亿元)0.88860.4810.56420.4315据来源：公司公告、招商证券34-4.7光迅科技(002281.SZ)光迅科技是国内少有的芯片/模块/系统全产业链布局的光通信龙头。公司产品覆盖电信传输网、数据通且市场份额领先。的全覆盖，可为数通以及电信客户提供一站式的服务。公司是国内少有的可以自主研发光芯片的企业，先，有望在未来的竞争中占得先机。图：盈利能力指标24.20%9%8.72%8.89%6.28%6.14%0%数据来源：公司公告、招商证券图：营收及净利润(单位：亿元)00040000972数据来源：公司公告、招商证券35-4.8兆龙互连(300913.SZ)浙江兆龙互连科技股份有限公司的主营业务是数据电缆、专用电缆、和连接产品设计、制造与销售，主要产品有六类及以下数据电缆、超六类及以上数据电缆、高速传输电缆、工业数字通信电缆、线缆组件、兆龙互连是电缆组件及连接产品细分领域龙头。公司可以为5G微基站的布局提供安全、稳定、便捷、低成本的连接解决方案。兆龙互连已能够规模化生产应用于传输速率达到400Gbps的高速传输组件及配套的输需求。图：盈利能力指标8%6%4%2%18%17%15%7%6%6%图：营收及净利润(单位：亿元)86420营业收入(亿元)归母净利润(亿元)10.7110.7110.222022(三季度)36-4.9仕佳光子(688313.SH)光通信市场增长，国内市场空间广阔。2022年海外主要云厂商200G/400G需求旺盛。AWG作为主要合分波组件，100G以上模块渗透率快速提升。公司是少数批量供应数通AWG芯片厂商，有望直接受益。公司2021Q3起200GAWG开始放量。DFB激光器国产需求迫切，我国光芯片市场2025年约11亿美元。公司2.5G/10GDFB芯片已通过客户认证，有望迎来新增长点。中科院背景，研发实力强，兼具无源/有源自主IDM能力，把握国产化替代机会实现弯道超车。公司从无到有开拓出无源PLC分路器、AWG、微透镜、VOA，有源2.5G、10G、25G、CWDFB芯片产品。公司核心优势是具备全流程的工艺能力，可以较快地研发投入无源、有源新品，且IDM模式下经过盈亏平衡点后，具备较高盈利弹性。图：盈利能力指标30%25%20%5%0%-5%-2%数据来源：公司公告、招商证券图：营收及净利润(单位：亿元)6.726.726.855.185.46-0.26-0.250.100.1020182019202020212022Q3据来源：公司公告、招商证券37-风险提示38-800G需求不及预期：若800G整体需求不及预期则可能导致公司实际盈利低于我们的假设AI产业发展不及预期：光模块行业增长主要受数据流量增长驱动，我们认为下一阶段数据流量重要增长点来自于AI产业发展的驱动，若AI产业发展不及预期则可能导致行业整体增速低于我们的预期。行业竞争加剧：行业竞争如果加剧可能导致公司盈利能力下滑，从而导致实际业绩低于我们的预期。分析师承诺39-负责本研究报告的每一位证券分析师，在此申明，本报告清晰、准确地反映了分析师本人的研究观点。本人薪酬