5G 建设拉动光模块量价齐升
前 言：
光模块是光通信的核心部件，它主要完成光电转换和电光转换。行业增长稳定，行业内的头部企业通过不断并购完成上下游的整合，提供一体化的解决方案。
国内企业在快速的追赶外资标杆企业，产品逐步往高端方向转移，未来国内5G建设和数通建设将拉对对光模块需求，推动内资企业竞争力的升级。
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光模块处在产业链的中游。
光模块行业的上游主要是光器件行业、集成电路芯片行业和PCB行业;下游主要是通信设备制造商和通信运营商。
光器件行业的供应商较多，其中高端光器件主要由国外供应商提供;集成电路芯片主要有激光驱动器和限幅放大器，可提供此类芯片的供应商分布在全球多个地区;
PCB属于充分竞争的市场，其需求由下游需求主导，应用领域几乎涉及所有电子信息产品。光模块行业下游主要是通信设备制造商和通信运营商。
光模块产品的应用领域涵盖了数据宽带、电信通讯、数据中心、安防监控和智能电网等行业。
随着光通信行业的发展和技术进步，带宽需求不断提升，通信设备制造商和通信运营商将不断加大对光通信网络和设备投入，从而带动光模块行业的发展。
行业稳定增长，并购提升成为常态
全球光模块市场保持稳定增长。根据咨询机构Ovum的数据，2015-2021年全球光通信市场规模呈现增长趋势。
2017年，全球光通信市场规模达到101亿美元，并始终保持快速增长，预计都2020年市场规模达到166亿美元，预测的未来三年复合增长率达到18%。
受益数据中心资本开支的增加和5G大规模的资本开支增加，未来三年增速加快。
美日领先，前十市占率64.4%。2017年，市场前五的市占率为42.3%，低于50%，前十的市占率为64.4%。2017年前十的厂商中，美日占到9家，中国只有一家，美日处在行业的领先地位。
上下游并购活跃，并购成为行业公司成长的重要驱动因素。
今年的11月8日，II-VI宣布32亿美元合并Finisar，震惊了业界。
回顾国外光器件龙头公司的成长史，就是一部并购史。巨大的成本压力以及充满挑战的市场环境使光通信器件行业厂商加速整合，国外厂商通过收购与兼并等方式不断进行产业链拓展，成功的完成了技术与业务的转型，使其产品覆盖光器件、光模块产业链的所有环节，从无源到有源，从芯片到模块，一体化和提供丰富的产品线是行业内几乎所有领先产商在做的事情。
国内领先企业光迅科技的成长路径和行业巨头一致，这暗示具有强大的行业整合能力的企业未来将胜出。
内资光模块企业在快速追赶的路上
我国光模块芯片发展与国外仍有差距。
我国光通信器件市场规模在近几年与全球保持相同的增长趋势，中国光通信器件市场约占全球25%-30%左右的市场份额。
然而尽管我国拥有全球最大的光通信市场、优质系统设备商，但是我国光通信器件行业所占份额与现有资源不相匹配。
光通信器件厂商多以民营中小企业为主，大多没有其他业务支撑，规模普遍较小，在自主技术研发和投入实力方面相对较弱，主要集中在中低端产品的研发、制造上。
根据中国光电子器件产业发展路线图提供的数据，2017年，10GB/s速率的光芯片国产化率接近50%，25Gb/s及以上速率的国产化率远低于10Gb/s速率，25Gb/s使用的电芯片基本依赖进口。
但国内光模块领先企业已经成为主流供应商。梳理国内光通信器件领先的企业客户，他们都进入了国际顶级客户的供应链体系。中际旭创背靠互联网巨头谷歌，同时进入微软、Facebook等IDC建设供应链。
光迅科技深耕国内，国内三大设备商都是其客户。昂纳科技集团的客户涵盖阿尔卡特-朗讯、华为、烽火等设备商，也进入了微软等互联网巨头的IDC投资建设的供应商名单里面。通信设备厂商已经是寡头格局，他们就代表国际最先进的技术要求。
数通领域顶级客户就是互联网巨头，他们的要求就是行业最顶尖的需求。从客户供应链角度看，国内的光模块厂商仍然有竞争力。
营收和研发角度，内资企业在快速追赶的路上。
回顾龙头菲尼萨通信这五年的营收增长，其增速在放缓，且2017年还出现了下滑(下滑16.3%，按照历史汇率换算)，复合增长率为4.02%，低于行业的增速。
国内龙头光迅科技增速平稳，从2013年的21.33亿元增长到2017年的45.53亿元，复合增长率为20.87%，增速快于行业与行业龙头公司。
研发角度看，菲尼萨通信的研发支出长期占营收的比重在16%附近，光迅科技的研发支出占营收的比重在10%附近，内资企业在研发投入上需要向竞争对手靠拢。
总体来说，内资光模块公司在快速追赶外资龙头的路上。未来5G和数通建设的加速将给内资光模块企业追赶提供动力。
▌5G大规模建设即将到来，光电子器件受益明显
5G标准冻结，产业链投资额过万亿
标准冻结，投资进入加速期。
今年6月14日，3GPP如期宣布R15阶段标准冻结，标志首个完整5G国际标准的形成，将加速产业链的产业化。
3GPP分两阶段完成5G网络的标准，R15重点是满足eMBB场景应用的要求，R16标准将满足uRLLC的应用场景要求。3GPP计划在2019年12月，完成满足国际电信联盟(ITU)全部要求的完整的5G标准，到2020年，5G将实现全面商用。
随着标准的冻结，全球5G的主要推动国运营商都公布了5G的商用时间表，美国作为领先者今年年底就将推出5G服务，欧洲地区最快的英国到2019年运营商将提供5G服务，亚太地区中国作为5G推动者在2019年中移动提供5G商用服务。
GSA(GlobalMobileSuppliersAssociation全球移动设备供应商协会)发表“5G网络频谱:全球许可进展”报告，报告显示截至2018年7月，42个国家的监管机构正在为5G频谱分配划分进行公开咨询、宣布拍卖频率计划，或已为5G分配频谱。
2017年11月9日工信部正式发布了5G系统在3000MHz~5000MHz频段(中低频段)内的频率使用规划。
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国家大力支持5G建设，5G承载“新基建”使命，将带动万亿产出。
今年7月27日，工业和信息化部、国家发展和改革委员会关于印发《扩大和升级信息消费三年行动计划(2018-2020年)》的通知，希望推动信息消费向纵深发展，目标是到2020年，信息消费规模达到6万亿元，信息技术在消费领域的带动作用显著增强，推动相关领域产出达15万亿元，通知明确推进5G的建设。
根据中国信通院的研究测算，2030年5G带动的直接产出和间接产出将分别达到6.3万亿和10.6万亿元，十年年均复合增长率为29%、24%，经济效益空间巨大。
5G承载网相比4G发生巨大变革。相比于4G来说，5G的接入网发生了翻天覆地的变化，进而带着承载网也发生了巨变。
5GRAN网络将从4G/LTE的BBU(基带处理单元)、RRU(射频拉远单元)两级结构，演进到:CU(CentralizedUnit，集中单元)、DU(DistributeUnit，分布单元)和AAU(ActiveAntennaUnit，有源天线单元)三级结构。
同时，根据业务需求和部署条件的不同5GRAN三级架构实际部署形态多样化，存在多种场景。
在5G网络中，之所以要功能划分、网元下沉，根本原因，就是为了满足不同场景的需要。
不同场景下，对于网络的特性要求(网速、时延、连接数、能耗等)，其实是选择性的，有的甚至是矛盾的。
5G提出了一个“切片”的概念。简单来说，就是把一张物理上的网络，按应用场景划分为N张逻辑网络。
不同的逻辑网络，服务于不同场景。不同的切片，不同的场景。网络切片，可以优化网络资源分配，实现最大成本效率，满足多元化要求。
光模块在5G新架构中的地位和需求提升巨大。
面向5G承载，25/50/100Gb/s新型高速光模块将逐步在前传、中传和回传接入层引入，N×100/200/400Gb/s高速光模将在回传汇聚和核心层引入。
例如25GBiDi光模块能更好地满足5G前传的需
求;5G的中传网络和回传接入层将对50Gbit/s速率的光模块有需求，5G回传网络的汇聚层和核心层，对相干100G、200G、400G光模块有需求。相比于4G时代，
5G无线光模块将在整个光模块市场中占据更重要的地位，5G将成为光模块行业发展的下一个风口。
5G无线通信所具备的高带宽、低时延、大连接的特点对光模块的功能和性能提出了更高的要求，将推动光模块、光电子芯片技术的进步。
光芯片的稀缺有望大幅提升光模块单价。在过去几年里，4G无线光模块的市场售价几乎是每2年下降40%，有利地促进了4G的大规模部署。
到了5G时代，光模块的需求量将超过4G时代，5G的需求将为无线光模块市场注入新的动力并进一步增大该细分市场的空间。
光模块的使能技术可分为封装技术和光/电器件技术。光模块所需的封装技术大部分可借鉴现有的成熟技术。
5G光模块更多的突破是体现在光电子芯片的创新上，例如工业级温度范围的高速激光器芯片技术、高线性度25G波特率DFB芯片和EML芯片技术、低成本非相干100G的光模块技术、高线性度25G/50G的电芯片技术等。
在产业化方面，国内企业在光模块层面能够提供大部分产品，研发水平紧跟国外领先企业，但25GBaud及以上速率的核心光电芯片尚处于在研、样品或空白阶段，与领先企业存在1-2代的技术差距。
在5G建设国内光芯片企业没有大幅突破技术壁垒的情况下，相关光芯片需求远大于供给，芯片能够享受溢价，光模块价格相比4G也会有大幅的提升。
预计5G基站需要410万个宏基站和820万个小基站。按照工信部2017年11月发布的5G频谱使用征求意见，宣布规划3300-3600MHz、4800-5000MHz作为5G的工作频段。
目前4G的主要频段为1800-2600MHz，所以，如果简单看主频段，5G使用的频率是4G的2倍，那么5G宏站覆盖的半径是4G的二分之一，覆盖的面积是四分之一，那理论上覆盖相同的面积5G基站是4G基站的4倍。
从5G的建设需求来看，5G将会采取“宏站+小站”组网覆盖的模式。5G宏基站方面，如果以3.5G及以上做连续覆盖，5G的基站数量可能是4G的1.5-2倍;如果以2.6G及以下做连续覆盖，基站数量预计跟4G相当。
5G小基站方面，高频场景下需求是宏站的3倍，将以补充覆盖为主。具体数量上，截止到2018Q1，我国的的4G基站总数为339万个，我们预计5G宏基站需要建设410万个，相比4G增加71万个;预计小基站需求是宏基站的2倍，则整个5G周期需要新建小基站820万个。
5G光模块国内近700亿市场空间。根据前面基站数量的预测，宏基站410万个，小基站820万个，我们根据站的数量，可以推算出光模块的市场需求。
前传方面，宏基站每个基站覆盖3个扇区，每个基站需要6个光模块，小基站是一体化集成的基站，不需要光模块，则前传部分需要410万*6=2460万个，按照每个500元折算，前传部分市场空间为123亿元。
重创和回传方面，我们参照中国电信《5G承载和架构技术白皮书》里面架构的模型:假设承载网分为接入层、汇聚层、核心层;
接入和汇聚设备采用环状组网;接入环配置假设为每环8个基站，汇聚环配置假设每环6个设备，一个设备带6个接入环，带宽收敛比为6:1;
核心网配置假设每12000个基站需要4个核心设备、带42个汇聚环、假定所有业务进入核心网;每个接入环连接8个基站需要带宽50/100G，每个汇聚环连接6个汇聚设备需要带宽200/400G，那么整个中传/回传部分市场空间为549亿元，整个5G对光模块的拉动需求接近700亿元。
数据中心流量稳定增长，IDC向超大方向发展
到2021年数据中心流量增长3倍，复合增长率25%。根据思科GlobalCloudindex2016-2021的报告预测，到2021年全球数据中心流量将从2016年的6.8ZB增长到20.6ZB，增长三倍，数据流量的复合增长率为25%，增速仍然保持高速。
自2008年以来，大多数互联网数据流量都是由数据中心发起的。我们预计随着各种云计算的普及与深入，企业将会采买更多的云服务，数据中心的数据流量将会持续增长。
根据思科的预测，到2021年，数据中心的数据流量占比将达到95%以上。
全球云服务商云服务收入增速高。从亚马逊最新的财报看，公司前三季度云服务营收182亿美元，同比增长48%，从公司2015年一季报起单独公布云服务业务数据起，季度的复合增长率为18.97%，简单年化复合增长率达到75.88%。
从微软公布的财报数据看，公司智能云业务就是其云服务业务的板块，最新财报显示2018年3季度营收23.76亿美元，同比增长182%，云服务业务在快速增长。
我们看到海外互联网巨头的云服务业务最近两年都在快速增长中，软件上云、服务上云、数据上云等成为互联网巨头们的主营业务，且盈利模式渐渐清晰起来，有动力继续投资IDC。
全球数据中心平稳增长，超大数据中心是方向。2010年以来全球数据中心平稳增长，从2017年开始，伴随着大型化、集约化的发展，超大数据中心需求增加。
据Gartner统计，截至2017年底全球数据中心共计44.4万个，从部署机架来看，单机架功率快速提升，机架数小幅增长，2017年底全球部署机架数达到493.3万架，安装服务器超过5500万台，预计2020年机架数将超过498万，服务器超过6200万台。
从业务和消费者服务的角度来看，对数据中心和云资源的需求越来越大，这导致了大规模公共云数据中心的发展，增加了对超大规模数据的中心需求。
超大数据中心的定义各不相同。InternationalDataCorporation(IDC)表示，这样的数据中心至少需要5000个服务器和10000平方英尺的可用空间，并且通常要大得多。
但Synergy的标准则高得多，将其定义为拥有“几十万台服务器，有时甚至是数百万台”。业界人士普遍认为，全球只有七家公司可以称之为超大规模数据中心:谷歌、亚马逊、微软、Facebook、腾讯、百度以及阿里巴巴。
根据思科GlobalCloudindex2016-2021的报告预测，超大数据中心将从全球2016年的338个增加到2021年的628个，复合增长率为13.19%。
到2021年，超大数据中心的服务器将占到所有数据中心服务器的53%，换句话说，未来超大数据中心将集聚行业内的云计算资源。
亚太地区未来将是全球最多超大数据中心的地区。
截止2017年底，运营的全球超大数据中心有386个，其中北美占比最大，为46%，其次是亚太(30%)、西欧(19%)和拉丁美洲(4%)。
就超大规模数据中心的位置而言，亚太地区一直是增长最快的地区，并将在未来五年继续以更快的速度增长，到2021年底，亚太地区将取代北美，占据超大规模数据中心的39%。
中国数据中心数量和营收规模持续增长我国数据中心规模和数量快速增长。
2013年以来，我国数据中心总体规模快速增长，到2017年底，我国在用数据中心机架总体规模达到166万架，总体数量达到1844个，规划在建数据中心规模107万架，数量463个。
其中大型以上数据中心为增长主力，截止2017年底，大型以上数据中心机架数超过82万，比2016年增长68%，数据中心总体规模占比近50%，比2016年增长10%，预计未来占比将进一步提高。
我国IDC市场参与者营收规模高速增长。
受移动互联网快速发展的驱动，我国IDC业务收入连续高速增长。
根据第三方数据机构统计，2017年我国IDC全行业市场规模为946亿元，2007-2017年年复合增长率为39.22%，持续保持快速增长势头。
另外，根据中国信通院对IDC市场结构的测算，2017年我国传统IDC业务规模占IDC全行业的比重为78.8%。云服务占比为21.2%，比2016年提高2.8%。
随着“企业上云”行动实施，预计未来云服务收入在我国IDC业务收入中的占比仍会进一步增加。
2020年我国IDC市场收入规模有望突破1500亿元。
在移动互联网、互联网+、云计算、大数据、物联网等新兴领域的蓬勃发展和带动下，中国信通院预计到2020年我国IDC市场业务总收入可达1500亿元。
低延时需求促使数据中心架构向两层架构方向转变。传统的数据中心前端网络根据功能划分为核心层、汇聚层和接入层。
随着云计算数据中心采用的大量虚拟化技术后，传统网络层也有新的架构出现，虚拟化I/O技术发展，有助于较好的改善网络节点的延时。
低延时的网络是云计算的数据中心发展的基本要求，根据这样的要求越来越多的数据中心采用了叶脊类型的网络架构，从而也促使网络架构从传统的三层网络架构减为二层网络架构。
以叶脊架构为代表的两层架构将汇聚层和核心层融合，接入层也不再分组，任意两台服务器之间的数据传输不会超过两跳。
在两层架构下，接入交换机不再部署在机柜顶层，而是采用单独的机柜安装接入交换机，这个机柜可以部署在一列机柜的最外侧(EoR，EndofRow)以方便维护，或者部署在一列机柜的中间(MoR，MiddleofRow)以缩短布线长度。
因此，两层架构下，服务器与底层交换机之间大量采用光纤连接。
高速光模块需求旺盛，100Gb/s预计2022年达到70亿美金。
目前数据中心已经迈入100Gb/s时代并将逐步向更高速率演进。亚马逊在2017年已经全面转向100G，另外在更长距离的连接，比如500米、两公里大量的也会大量采用100G。
再往后看3-5年，机柜内部的连接都会上到50G或者100G，像微软有些地方已经这么做了。
机柜之间的连接会大量采用200G-400G，更长距离的会用400G，以及下一步到800G的连接。
根据Ovum的统计和预测，100Gb/s光模块在2017年开始迅猛增长，预计到2022年，100Gb/s光模块销售收入将超过70亿美元。
在不同距离应用100Gb/s光模块中，2km和10km的增长幅度较大，Ovum认为2km和10km应用的光模块到2022年将分别超过30亿美元和24亿美元。
机柜之间的连接会大量采用200G-400G，更长距离的会用400G，以及下一步到800G的连接。
根据Ovum的统计和预测，100Gb/s光模块在2017年开始迅猛增长，预计到2022年，100Gb/s光模块销售收入将超过70亿美元。
在不同距离应用100Gb/s光模块中，2km和10km的增长幅度较大，Ovum认为2km和10km应用的光模块到2022年将分别超过30亿美元和24亿美元。
随着5G大规模投资建设期的临近，数据中心流量快速增长催生的数通建设如火如荼，光模块需求将持续受到提振。
报告来源：国联证券（曹亮）
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