光芯片行业的市场现状分析报告
思瀚产业研究院 源杰科技    2023-12-12

（1）光芯片行业国外起步较早技术领先，国内政策扶持推动产业发展

①欧美日国家光芯片行业起步较早、技术领先

光芯片主要使用光电子技术，海外在近代光电子技术起步较早、积累较多，欧美日等发达国家陆续将光子集成产业列入国家发展战略规划，其中，美国建立“国家光子集成制造创新研究所”，打造光子集成器件研发制备平台；欧盟实施“地平线 2020”计划，集中部署光电子集成研究项目；日本实施“先端研究开发计划”，部署光电子融合系统技术开发项目。海外光芯片公司拥有先发优势，通过积累核心技术及生产工艺，逐步实现产业闭环，建立起较高的行业壁垒。思瀚发布《2023-2028年中国光芯片行业市场现状及投资发展趋势预测报告》

海外光芯片公司普遍具有从光芯片、光收发组件、光模块全产业链覆盖能力。除了衬底需要对外采购，海外领先光芯片企业可自行完成芯片设计、晶圆外延等关键工序，可量产 25G 及以上速率光芯片。此外，海外领先光芯片企业在高端通信激光器领域已经广泛布局，在可调谐激光器、超窄线宽激光器、大功率激光器等领域也已有深厚积累。

②国内光芯片以国产替代为目标，政策支持促进产业发展

国内的光芯片生产商普遍具有除晶圆外延环节之外的后端加工能力，而光芯片核心的外延技术并不成熟，高端的外延片需向国际外延厂进行采购，限制了高端光芯片的发展。以激光器芯片为例，我国能够规模量产 10G 及以下中低速率激光器芯片，但 25G 激光器芯片仅少部分厂商实现批量发货，25G 以上速率激光器芯片大部分厂商仍在研发或小规模试产阶段。整体来看高速率光芯片严重依赖进口，与国外产业领先水平存在一定差距。

我国政府在光电子技术产业进行重点政策布局，2017 年中国电子元件行业协会发布《中国光电子器件产业技术发展路线图（2018-2022 年）》，明确 2022年 25G 及以上速率 DFB 激光器芯片国产化率超过 60%，实现高端光芯片逐步国产替代的目标。国务院印发“十三五”国家战略性新兴产业发展规划，要求做强信息技术核心产业，推动光通信器件的保障能力。

（2）光芯片应用场景不断升级，光芯片需求持续增长

①政策引导及信息应用推动流量需求快速增长，光芯片应用持续升级

随着信息技术的快速发展，全球数据量需求持续增长，根据 Omdia 的统计，2017年至 2020 年，全球固定网络和移动网络数据量从 92 万 PB增长至 217万 PB，年均复合增长率为 33.1%，预计 2024 年将增长至 575 万 PB，年均复合增长率为 27.6%。同时，光电子、云计算技术等不断成熟，将促进更多终端应用需求出现，并对通信技术提出更高的要求。受益于信息应用流量需求的增长和光通信技术的升级，光模块作为光通信产业链最为重要的器件保持持续增长。

根据 LightCounting 的数据，2016 年至 2020 年，全球光模块市场规模从58.6 亿美元增长到 66.7 亿美元，预测 2025 年全球光模块市场将达到 113 亿美元，为 2020 年的 1.7 倍。光芯片作为光模块核心元件有望持续受益。

2021 年 11 月，工信部发布《“十四五”信息通信行业发展规划》要求全面部署新一代通信网络基础设施，全面推进 5G 移动通信网络、千兆光纤网络、骨干网、IPv6、移动物联网、卫星通信网络等的建设或升级；统筹优化数据中心布局，构建绿色智能、互通共享的数据与算力设施；积极发展工业互联网和车联网等融合基础设施。《“十四五”信息通信行业发展规划》指明信息基础设施建设的目标，在规划目标落地的过程中，光芯片需求量也将不断增长。

②“宽带中国”推动光纤网络建设，千兆光纤网络升级推动光芯片用量提升

FTTx 光纤接入是全球光模块用量最多的场景之一，而我国是 FTTx 市场的主要推动者。受制于电通信电子器件的带宽限制、损耗较大、功耗较高等，运营商逐步替换铜线网络为光纤网络。目前，全球运营商骨干网和城域网已实现光纤化，部分地区接入网已逐渐向全网光纤化演进。

PON（无源光网络）技术是实现 FTTx 的最佳技术方案之一，PON 是指 OLT（光线路终端，用于数据下传）和 ONU（光网络单元，用于数据上传）之间的 ODN（光分配网络）全部采用无源设备的光接入网络，是点到多点结构的无源光网络。PON 技术传输容量大，相对成本低，维护简单，有很好的可靠性、稳定性、保密性，已被证明是当前光纤接入中非常经济有效的方式，成为光纤接入技术主流。

目前 PON 技术主要包括 APON/BPON、EPON、GPON 和 10G-PON 几类，当前主流的EPON/GPON技术采用 1.25G/2.5G 光芯片，并向 10G 光芯片过渡。10G-PON 技术支持数据上下传速率对称 10Gbps，能够更好地满足各类高速宽带业务应用的接入网络需求。根据 LightCounting 的数据，2020 年 FTTx 全球光模块市场出货量约 6,289 万只，市场规模为 4.73 亿美元，随着新代际 PON 的应用逐渐推广，预计至 2025 年全球 FTTx 光模块市场出货量将达到 9,208 万只，年均复合增长率为 7.92%，市场规模达到 6.31 亿美元，年均复合增长率为 5.93%。

我国是光纤接入全面覆盖的大国，为国内光芯片产业发展带来良好机遇。根据工信部《宽带发展白皮书》，2020 年，我国光纤接入用户占比全球第二，仅次于新加坡。此外，根据《“十四五”信息通信行业发展规划》，在持续推进光纤覆盖范围的同时，我国要求全面部署千兆光纤网络。

以 10G-PON 技术为基础的千兆光纤网络具备“全光联接，海量带宽，极致体验”的特点，将在云化虚拟现实（Cloud VR）、超高清视频、智慧家庭、在线教育、远程医疗等场景部署，引导用户向千兆速率宽带升级。2020 年，我国 10G-PON 及以上端口数达到 320 万个，到 2025 年将达到 1,200 万个。

③5G移动通信网络建设及商用化促进电信侧高端光芯片需求

全球正在加快 5G 建设进程，5G 建设和商用化的开启，将拉动市场对光芯片的需求。相比于 4G，5G 的传输速度更快、质量更稳定、传输更高频，满足数据流量大幅增长的需求，实现更多终端设备接入网络并与人交互，丰富产品的应用场景。根据全球移动供应商协会（GSA）的数据，截至 2021 年 10 月末，全球 469 家运营商正在投资 5G建设，其中 48个国家或地区的 94 家运营商已开始投资公共 5G独立组网（5G SA）。

5G 移动通信网络提供更高的传输速率和更低的时延，各级光传输节点间的光端口速率明显提升，要求光模块能够承载更高的速率。5G 移动通信网络可大致分为前传、中传、回传，光模块也可按应用场景分为前传、中回传光模块，前 传 光 模 块 速 率 需 达 到 25G ， 中 回 传 光 模 块 速 率 则 需 达 到50G/100G/200G/400G，带动 25G 甚至更高速率光芯片的市场需求。

根据LightCounting 的数据，全球电信侧光模块市场前传、（中）回传和核心波分市场需求将持续上升，2020 年分别达到 8.21 亿美元、2.61 亿美元和 10.84 亿美元，预计到 2025 年，将分别达到 5.88 亿美元、2.48 亿美元和 25.18 亿美元。电信市场的持续发展，将带动电信侧光芯片应用需求的增加。

我国 5G 建设走在全球前列。根据工信部的数据，截至 2021 年 9 月末，我国 5G基站总数 115.9 万个，占国内移动基站总数的 12%，占全球比例约 70%，是目前全球规模最大的 5G独立组网网络。2021 年上半年国内 5G基站建设进度有所推迟，但下半年招标及建设节奏明显提速。根据《“双千兆”网络协同发展行动计划（2021-2023 年）》，到 2021 年底，5G 网络基本实现县级以上区域、部分重点乡镇覆盖，新增 5G 基站超过 60 万个；到 2023 年底，5G 网络基本实现乡镇级以上区域和重点行政村覆盖，推进 5G的规模化应用。

④云计算产业发展，全球及国内数据中心数量大幅增长，光芯片重要性突显

互联网及云计算的普及推动了数据中心的快速发展，全球互联网业务及应用数据处理集中在数据中心进行，使得数据流量迅速增长，而数据中心需内部处理的数据流量远大于需向外传输的数据流量，使得数据处理复杂度不断提高。

根据 Synergy Research 的数据，截至 2020 年底，全球 20 家主要云和互联网企业运营的超大规模数据中心总数已经达到 597 个，是 2015 年的两倍，其中我国占比约 10%，排名第二。光通信技术在数据中心领域得到广泛的应用，极大程度提高了其计算能力和数据交换能力。光模块是数据中心内部互连和数据中心相互连接的核心部件，根据 LightCounting 的数据，2019 年全球数据中心光模块市场规模为 35.04 亿美元，预测至 2025 年，将增长至 73.33 亿美元，年均复合增长率为 13.09%。

我国云计算产业持续景气，云计算厂商建设大型及超大型数据中心不断加速。根据中国信通院《2021 云计算白皮书》，2020 年我国公有云市场规模达到1,277 亿元，同比增长 85.2%，私有云市场规模达到 814 亿元，同比增长26.1%。

政策层面，我国政府将云计算作为产业转型的重要方向，积极推动云计算、数据中心的发展。根据工信部《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023 年）》，到 2021 年底，全国数据中心平均利用率提升到 55%以上，到 2023年底，全国数据中心机架规模年均增速保持在 20%，平均利用率提升到 60%以上，带动光芯片市场需求的持续增长。

（3）高速率光芯片市场的增长速度将远高于中低速率光芯片

全球流量快速增长、各场景对带宽的需求不断提升，带动高速率模块器件市场的快速发展。当前光芯片主要应用场景包括光纤接入、4G/5G 移动通信网络、数据中心等，都处于速率升级、代际更迭的关键窗口期。

电信市场方面，光纤接入市场，FTTx 普遍采用 PON 技术接入，当前 PON技术跨入以 10G-PON 技术为代表的双千兆时代。10G-PON 需求快速增长及未来 25G/50G-PON 的出现将驱动 10G 以上高速光芯片用量需求大幅增加。

同时，移动通信网络市场，随着 4G向 5G的过渡，无线前传光模块将从 10G逐渐升级到 25G，电信模块将进入高速率时代。中回传将更加广泛采用长距离10km-80km 的 10G、25G、50G、100G、200G 光模块，该类高速率模块中将需要采用对应的 10G、25G、50G等高速率和更长适用距离的光芯片，推动高端光芯片用量不断增加。

数据中心方面，随着数据流量的不断增多，交换机互联速率逐步由 100G向 400G 升级，且未来将逐渐出现 800G 需求。根据 LightCounting 的统计，预计至 2025 年，400G光模块市场规模将快速增长并达到 18.67 亿美元，带动 25G及以上速率光芯片需求。

在对高速传输需求不断提升背景下，25G 及以上高速率光芯片市场增长迅速。根据 Omdia 对数据中心和电信场景激光器芯片的预测，高速率光芯片增速较快，2019 年至 2025年，25G以上速率光模块所使用的光芯片占比逐渐扩大，整体市场空间将从 13.56 亿美元增长至 43.40 亿美元，年均复合增长率将达到21.40%。

（4）国内光模块厂商实力提升，光芯片行业将受益于国产化替代机遇

光芯片下游直接客户为光模块厂商，近年来，我国光模块厂商在技术、成本、市场、运营等方面的优势逐渐凸显，占全球光模块市场的份额逐步提升。根据 LightCounting 的统计，2020 年我国厂商中已有中际旭创、华为、海信宽带、光迅科技、新易盛、华工正源进入全球前十大光模块厂商，光通信产业链逐步向国内转移，同时中美贸易摩擦及芯片国产化趋势，将促进产业链上游国内光芯片的市场需求。

（5）我国光芯片厂商的全球份额将进一步提升

根据 ICC 预测，2019-2024 年，中国光芯片厂商销售规模占全球光芯片市场的比例将不断提升，中高速率光芯片增长更快。

我国光芯片企业已基本掌握 2.5G 及以下速率光芯片的核心技术，根据 ICC预测，2021 年该速率国产光芯片占全球比重超过 90%；10G 光芯片方面，2021年国产光芯片占全球比重约 60%，但不同光芯片的国产化情况存在一定差异，部分 10G 光芯片产品性能要求较高、难度较大，如 10G VCSEL/EML 激光器芯片等，国产化率不到 40%；25G 及以上光芯片方面，随着 5G 建设推进，我国光芯片厂商在应用于 5G 基站前传光模块的 25G DFB 激光器芯片有所突破，数据中心市场光模块企业开始逐步使用国产厂商的 25G DFB激光器芯片，2021 年25G 光芯片的国产化率约 20%，但 25G 以上光芯片的国产化率仍较低约 5%，目前仍以海外光芯片厂商为主。

思瀚发布《2023-2028年中国光芯片行业市场现状及投资发展趋势预测报告》