电子发烧友网报道（文/李弯弯）过去十年，在国内巨大的下游应用市场的推动，及各大厂商在研发上的持续投入下，中国的光模块产业快速发展，从2010年只有一家公司进入全球前十，到预计2020年将有五家公司进入前十。
在5G基站及与云计算等应用的驱动下，光模块未来的市场规模还将持续上涨，Yole数据显示，2019年光模块的市场规模已达到月77亿美元，预计到2025年将增长一倍约为177亿美元，2019-2025年复合年增长率为15%。
虽然光模块发展迅速并逐渐趋于成熟，不过从产业链来看，其上游的光芯片和电芯片却还大量依赖国外进口，未来国内企业除了需要继续在光模块上发力以外，还需要投入更大的精力发展国产光芯片和电芯片。
预计5家光模块公司将进前十，中际旭创或取代霸主Finisar成全球第一
光模块是通过光电转换实现设备间信息传输的接口模块，由接收部分和发射部分组成。其中发送端把电信号转换成光信号，通过光纤传送后，接收端再把光信号转换成电信号，传输媒介为光纤。光模块内部包括光发射端、光接收端、光芯片、射频电路、IC电路等。
图片来自中信证券
据中信证券研究部高级副总裁丁奇介绍，国内拥有全球最大的光通信市场与优秀的系统设备商，这为光通信厂商成长提供了肥沃的土壤。以2016年为例，FTTx（Fiber To The x）、移动前传和回传市场的光器件数量超过1.15亿美元，销售收入达到17亿美元，其中70%的部署在中国；2016年，华为、中兴、烽火以24.6%、13.5%、6.5%的份额位居全球光网络设备市场的第一、第二、第五，占比过半。
可见，巨大的应用市场给光模块厂商的提供了良好的发展条件。
除此之外，国内光模块厂商重视研发投入也极大的促进了光模块产业的发展。丁奇谈到，光模块厂商过去十年平均研发费用投入占营业收入大于7%，虽然这与华为、中兴、烽火等厂商相比略低，但是从全球来看，这个投入占比是非常高的，要知道，欧盟整个国家的研发投入也不过2.5%。
巨大的应用市场和持续的高研发投入，使得国内光模块产业逐渐领先全球。2010年中国只有一家光模块厂商WTD（光迅科技前身）进入全球前十，2016年进入前十的有三家厂商，分别是海信宽带、光迅科技、中际旭创，2018年这三家中国厂商不仅进入前十，而且依次排名第二、第三、第四。丁奇表示，预计2020年将会有五家公司进入全球前十，分别是中际旭创、海信宽带、光迅科技、华工正源、新易盛，其中中际旭创可能取代长期霸占第一位置的Finisar，成为全球第一。
光模块的主要应用场景是电信市场和数据中心市场，电信市场主要应用于基站/PON/WDM/OTN/交换机/路由器等设备，数据中心市场主要应用服务器/架顶交换机/核心交换机等设备。根据Ovum数据，2019年电信市场占比66%，数通市场占比34%。
近几年5G基站和云计算大力发展，可见光模块在未来几年将继续迎来较大市场机会。
5G网络部分设备中，光模块成本占比大于50% ~ 70%
5G基站网络将从4G/LTE 的BBU、RRU两级结构，演进到CU、DU和 AAU三级结构。5G驱动光模块市场爆发的原因有几点：一是前传部分光模块全部升级替换为25G/40G（未来或100G）光模块；二是新增中传场景，新增两端光模块；三是回传光模块升级为100G/200G/400G。
光模块是5G网络的基础构成单元，部分设备中成本占比大于50%~70%。
图片来自中信证券
光迅科技此前在接受电子发烧友采访的时候表示，在当前新基建主题的刺激下，5G建设的步伐正在加快，这也对运营商的承载网络，尤其是前传接入网都带来了大量的光模块需求，据预测，今年用于5G的光模块需求有望达到千万只级，这对整个光模块行业来说都是一个巨大的利好。
单前传的光模块用量就相当大，运营商采购的5G前传光模块数量逐年增加，2019年三大运营商采购的10G、25G前传模块达到百万量级，2020年截至8月，就已约有 180万只25G CWDM模块采购需求。
据亨通洛克利科技有限公司执行副总经理朱宇分享，从5G前传候选技术的演进来看，5G网络前传光模块种类主要有25G LR灰光、25G LR彩光。25G LR灰光分为Duplex（双纤双向）、Bidi（单纤双向），25G LR彩光分为25G CWDM、25G LWDM（调顶）、25G MWDM（调顶）、25G 可调谐DWDM（调顶）。
光模块为前传核心单元，灰光和彩光多种制式并存。中国信通院技术与标准研究所副所长张海懿指出，5G网络建设初期，光纤资源充裕的场景，尤其是DRAN场景，前传以光纤直连方式为主（5G前传4种应用场景，光纤直驱、无源波分、半有源波分、有源波分），基站塔上塔下互连一般采用25Gb/s Duplex光模块，传输距离更远或链路损耗更大的AAU与接入机房间的光纤直连场景可采用25Gb/s Duplex 和BiDi光模块。
5G前传由于速率容量、传输网络、工作环境、光纤资源和同步特性等需求的不同，对光模块提出新型差异化要求，业界推出多种5G光模块解决方案，多种WDM（波分复用）前传技术方案并存发展，包括：CWDM（粗波分复用）、 MWDM（中等波分复用）、LWDM（细波分复用）、DWDM（密集波分复用）。
CWDM：6波方案供应链成熟、成本较低、共用100GE CWDM4产业链，可采用DML激光器+PIN探测器；12波方案中后6波受色散限制需使用EML激光器或APD探测器，成本较高。
MWDM：在CWDM前6波基础上左右偏移扩展为12波，可重用CWDM方案中DML激光器成熟的设计经验及工艺控制技术，目前处于测试阶段。
LWDM：可共用100GE LR4产业链，按照800GHz通道间隔从已有的8波扩展到12波，可采用DML++PIN方案，中国电信正在组织产业链上下游研讨开会，目前处于样品阶段。
DWDM采用O波段工作波长可调光模块，可支持12波（Finisar提出），DWDM采用C波段工作波长，可支持40+波，显著节约光纤资源；当前主要采用其中20+波用于5G前传，受色散限制，激光器需要使用EML，成本高，部分波长能做小批量供应，供应链开始成熟，分为固定波长方案和可调波长方案。
张海懿认为，5G前传产业链初步已经形成，后续需聚焦共性发展。设备商、模块商围绕5G积极开展前传光模块及设备研发，不同WDM产品成熟度存在差异，CWDM最为成熟。国外领先厂商在5G前传光模块用核心光电芯片产业化能力方面已基本成熟，国内厂商整体上仍处于研发阶段。
上游芯片仍需发力，芯片占光模块的主要价值量为65%
光通信器件可分为芯片、光有源器件、光模块，芯片占到光模块的主要价值量，约为65%，现在，我国在无源器件、OSA封装、10G激光器芯片、光模块封装等都已经成功国产化，目前主要的瓶颈是，25G/s激光器芯片（送样），相干光收发芯片、DSP芯片（高速AD/DA）制约发展。
丁奇认为，5G基站和数据中心建设会带动光模块需求大增，同时这将给光模块的上游带来较大的市场机会，虽然目前来看国内在光芯片和电芯片上的渗透率都非常低，但是就如同过去十年巨大的应用市场推动光模块迅速发展一样，如今光模块的市场规模和逐渐成熟也将推动上游芯片发展。
另外就如上文所言，事实上光模块厂商的盈利水平不高，因为占到光模块主要价值量约65%的芯片依赖进口，未来十年光模块产业链需要配合大力发展芯片，因为这样企业的毛利率会更高，盈利水平会更好，从自主可控角度来看，这也将直接关系到未来5G和云计算的发展。
据丁奇介绍，目前国内光芯片产业与国外存在1-2代的差距，我们的光芯片目前更多还是在10Gb/s的水平，比如，光迅科技在10Gb/s方面表现非常优秀，在25GGb/s上只有小批量的出货。不过，近年来有些厂商还是取得了一些突破，比如源杰半导体就实现了12波25G MWDM激光器芯片的量产，苏州长瑞也实现了25Gb/s的突破。另外，华为投资的纵慧芯光在VCSEL芯片方面做得很好，2019年全球ToF传感器市场，VCSEL产品占比达到32.6%，仅次于Osram（37%），排名全球第二。半导体激光芯片企业瑞波光电，成功开发出的9款不同系列905nm高功率半导体激光芯片产品，达到国际先进水平。但整体而言，光芯片成熟度和成本与欧美企业相比，还存在一定差距。
电芯片的差距会更大些，丁奇表示，光芯片只要有熟练的工程师就可以做得很好，电芯片还要跟摩尔定律赛跑，不过目前也有一些企业做出了不少成绩，比如华为海思、南通飞昂、华光光电、长光华芯、博升光电、立芯光电等，南通飞昂2019年成功突破单模25Gb/s NRZ与50Gb/s PAM4技术。
除了上文提到的企业，电子发烧友了解到，兆易创新、Credo等都在光模块用芯片领域积极投入，近日在光博会上，兆易创新就带来了今年2月推出GD32E232系列Arm Cortex-M23 MCU产品，进入光模块市场。另外日前Credo在深圳举行发布会，一口气发布了5款用于光模块的DSP芯片Seagull 50和Dove系列的四款产品，用于数据中心和5G无线通信网络光模块中。
未来光芯片和电芯片企业有很大的市场机会，随着各家厂商积极发力，未来十年定将在光芯片和电芯片领域逐渐取得成绩，就如光模块一样。
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