（报告出品方/作者：民生证券，马天诣）

1.光模块技术更迭迅速，产业向国内转移趋势显著

1.1光模块是光通信系统的核心构成，产品种类繁多劳动密集型

特征明显光模块是光通信领域的核心部分，主要实现光电和电光转换功能，整体架构上，可分“芯片→OSA/ESA→光模块”三个维度。光学次模块（OSA，opticalsub-assembly）由无源/有源光器件(包含光芯片)和光组件构成，实现光收发功能。与光学次模块对应的是电子次模块(ESA，electricalSub-assembly)，也叫PCBA(PrintedCircuitBoardAssembly)，即是把电芯片和PCB板组装在一起的半成品，主要实现光芯片驱动、纠错编码、跨组放大、信号处理，速率转换（部分光模块中光口速率与电口速率不一致）等功能。从零部件成本拆分的角度，光器件体的成本占比超70%，特别是OSA内涉及到的光器件占了光器件总成本近八成，除光器件外，还包括电路板，控制电芯片，外壳等。

下沉到OSA的层面来看，传统的光学模块OSA一般分为光发射次模块（TOSA，transmitteropticalsub-assembly）和光接收次模块（ROSA，ReceiverOpticalSubassembly）两部分。前者是把激光器芯片及相关的光器件封装实现将电信号转化成光信号发出的功能，同理，后者是把探测器芯片及相关的光器件封装实现接收光信号并将之转换成电信号的功能。传统意义上，光模块厂商主要负责从上游采购芯片、组件、光器件等材料进行封装测试、电路计等，其中将激光器芯片/探测器芯片封装为TOSA/ROSA的过程是光模块封装的关键。为了满足气密性、封装密度等不同性能要求，封装工艺主要包括了TO-CAN同轴封装、蝶形封装、COB封装、BOX封装等。

以传统的TO-CAN同轴封装为例，TOSA从结构上可细分为“光芯片→TO-CAN→TOSA”三个层次。To-CAN是将激光器芯片搭配滤镜、金属管帽等无源器件和组件封装后得到，做成TO-CAN之后，相当于具备了基本的激光器封装，但是激光器发射的光斑直径和光纤还是样，还要进一步和透镜、光纤进行耦合对准，把绝大部分能量聚焦到光纤里，由此通过将ToCAN与隔离器、适配器（包含陶瓷套筒、陶瓷插芯等）等封装，得到TOSA。

最后下沉到OSA内光芯片层面来看，光芯片是光模块的核心，成本占整个光模块成本的30%~70%（和光模块低端高端有关），其是实现光发射和光接收的基础，有高壁垒高技术门槛的特点。一般来说，光模块中的核心光芯片主要是激光器芯片和探测器芯片。

激光器芯片：光模块使用半导体激光器，其工作原理的核心是辐射和放大，利用体物质（即利用电子）在间跃迁发光，用半导体晶体的解理面形成两个平行反射镜面作为反射镜，组成谐振腔，使光振荡、反馈，产生光的辐射放大，输出激光。典型材料平台为Ⅲ-Ⅴ族化合物（主要是InP、GaAs），不同材料的带隙大小不同，因而就对应了不同的激光发光波长。1）据发光类型分，分面发射和边发射，面发射型有VCSEL（垂直腔面发射激光器），边发射型主要有FP（法布里-珀罗激光器）、DFB（分布反馈式激光器）、EML（电吸收调制激光器）；2）据适用距离分，VCSEL（超短距离）FP（短距离）DFB（中等距离）EML（长距离）。

探测器芯片：光模块用探测器属于光生伏特型（光输入/电压输出），工作原理是基于内光电效应（当光线照在物体上，使物体的电导率发生变化，或产生光生电动势的现象）将光信号直接转变为电信号从而实现光探测。常用的是主要是光电二极管（PIN）和雪崩光电二极管（APD）两类，前者灵敏度相对较低，应用于中短距离，后者灵敏度高，应用于中长距离。

从光模块分类角度，由于应用场景较多需求各异，因而分类方式多样，命名复杂。光模块常见的分类方式包括了封装类型、速率、距离、激光器类型、探测器类型等。分类方式多样主要是光模块应用场景的多样化导致的需求分化，不同场景对光模块的性能指标（距离，速率，功耗等）提出了不同需求，从而衍生出多种不同的分类维度。另一方面，速率、封装方式的快速也体现出光模块技术更迭迅速。整体而言，小型化、高速率、低功耗、低成本是光模块整体的发展趋势。

光模块制造环节属于轻资产的劳动密集型产业。从光模块厂商的，由于产品种类较多迭代速度快，因此选择更低的自动化程度，采取劳动密集型相对具有更优势。一方面，机械升级成本远高于工人学习成本，在产品快速迭代时相对处于劣势，另一方面，相对弹性较大的人力成本支出，产线机器折旧更为刚性，可能放大营收波动。从头部发展历程来看，以上是产线自动化程度更高的海外龙头AAOI逐渐落后的原因之一。反观国内的头部光模块业，在人力成本方面相对具有明显优势，因而逐渐在光模块行业逐渐占据重要地位，光模块业近年来向我国转移的趋势显著。以国内光模块企业中际旭创和新易盛来看，年生产人占比分别达到了67%和77%，人均年薪为12.03万元和12.32万元。

光模块的以上特性也推动了未来产业链向更专业化分工的方向转变。海外厂商的人力成本、供应链完善程度较之国内厂商处于劣势，且随需求分化，封装类型变得更为多样化，封装产线建设的资本投入变高，因而海外龙头逐渐倾向于将封装整体外包。当前海外发展方向是将所有光学部分集成为“光引擎”（光芯片、散热、光学组件、管壳等全部封装在一起）全部外包，而模块厂商更专注上游光芯片及产品设计等环节，因而未来产业链专业化分工将更趋显著。

1.2位于产业链中游，产业向我国转移的大趋势持续推进

光模块位于光通信产业链中游，参与者众多，竞争相对激烈。光通信产业链大致可分为“光芯片、光器件、光模块、设备商、最终客户”几部分。上游光芯片及电芯片多为国外公司垄断，行业门槛较高，其中，光芯片近年来中低端产品逐渐国产化，但高端光芯片仍被国外厂商掌握。光器件细分领域众多，单个领域市场规模较小，行业整体较分散，竞争相对并不激烈。中游光模块领域参与厂商众多竞争相对激烈，技术更迭周期短。近年来国内光模块厂商实力提升迅速，产业东移大趋势明显。产业链下游是光通信设备商，呈少数几家主导的寡头垄断格局。光模块的最终应用领域集中在B端电信市场（大型运营商）和数通市场（云计算巨头）。

受下游电信市场、数通市场需求影响，光模块行业周期性和成长性兼备，下游运营商和云计算巨头的资本支出一定程度上是行业景气度的风向标。

电信市场：1）需求角度，运营商的通信代际更迭时间较长（例如5~7年），资本开支周期性显著，通常呈规律性波动，初期上升明显，后期逐年回落。进入5G时代，运营商资本支出则相对更为平稳，但整体而言，电信市场需求的周期性还是相对明显。当前电信市场光模块需求的主要驱动因素包括了固网接入侧扩大千兆光纤网络覆盖、无线接入侧的5G基站建设以及5G推行带来的承载网扩容升级等；2）产品角度，固网接入侧和无线接入侧构筑了电信市场光模块的主要需求，产品以低端光模块为主，代际更迭慢于数通领域，技术门槛相对不高，参与者众多，竞争激烈，对价格较为敏感，因而毛利率较低。除接入侧应用之外，光模块在城域网、骨干网等中长距离传输领域也有大量应用；3）下游客户角度，传统模式是运营商向设备商采购，设备商向光模块厂商采购，近1~2年来，运营商也有小规模地尝试直采模式。

数通市场：1）需求角度，数通市场需求主要受流量增长驱动。多因素共同推动流量高速增长，当前，公有云的快速发展，数字化转型加速企业上云，高清视频、直播等大流量场景为流量的高速增长提供了确定性。我们认为，未来推动流量增长的“杀手级应用”将是元宇宙。流量高速增长促使云计算巨头加大资本开支建设数据中心，进而拉动光模块需求。云计算巨头的资本支出整体呈震荡上行的趋势，整体来看需求的成长性显著，但同时也伴有一定的周期性，周期性来源于云计算巨头阶段性进入去库存期从而一定程度上会减弱需求，这在H2~H1以及H1体现得相对明显。2）产品角度，光模块主要用于数据中心内部通信以及数据中心间的互通互联，较之电信市场，数通市场的技术更新需求更快，通常每3~4年即面临一次升级换代的压力，产品毛利率也相对更高。

全球光模块市场规模持续保持两位数增长，未来预计数通市场是增长的主要驱动力。据Yole统计，年全球光模块市场整体规模达96亿美元，较年的77亿美元增长近25%。值得一提的是，过去三年中国光模块产业增长了24%，而美国仅增长了1%，光模块行业向国内转移的大趋势日趋显著。Yole进一步预测，年全球光模块市场整体规模有望进一步增长至亿美元，~年的年复合增速预计约14%。增长的主要驱动力来自数通领域对高速光模块的需求，年复合增速预计达19%，年数通市场规模有望增至亿美元。

竞争格局方面，国内光模块厂市场份额提升显著，光通信产业链整体向中国转移的大趋势日趋明显。LightCounting统计的过去十年前十大光模块厂商排名直观反映了行业内的变迁。年无国内企业进入前十，而经过10年发展到了年，国内厂商通过劳动力红利在光模块行业逐渐占据重要地位，以中际旭创、华为、海信为代表的国内企业已经跻身全球光模块前五，光迅科技、新易盛、华工正源也占据前十之列。

1.3数通市场规律：新产品导入期聚焦先发优势，成熟期成本领先、大规模交付能力是核心

光模块代际更迭迅速，这一点在数通市场尤为显著。回溯过去十几年数通光模块的更新迭代过程，从10G迭代到40G经历了5年，40G迭代到G经历了4年，而从G迭代到G仅约3年，光模块加速代际更迭已成为数通市场的普遍趋势。

数通光模块加速代际迭代、速率不断提升的背后，有多方面的驱动因素。1）首先是流量的高速增长；2）其次我们可以发现在高速率光模块进入规模放量期后，价格降幅明显，因而光模块单位速率成本在下降，这也是促使下游云计算巨头愿意不断推动光模块代际更迭的重要原因；3）再者，数据中心I/O接口带宽需求的增加同样也带动了可插拔光模块速率的演进，由于在数据中心馁高速光模块主要用于交换机间的互联，因此光模块接口速率需要与交换机芯片能力相匹配，当前交换ASIC芯片领域两年容量翻一倍的摩尔定律尚未失效，因而驱动数通光模块速率的不断更迭升级。未来ASIC交换容量将沿着12.8T-25.6T-51.2T-.4T方向扩容，对应光模块的演进路线是G-G-1.6T-3.2T。年10月博通StrataXGSTomahawk3系列12.8T交换机量产，带来G光模块需求，而随下一代25.6T交换机的推进，将推动G光模块需求。

伴随着代际更迭，新品光模块价格自推出起便逐年下降。一般而言，新产品导入初期降幅显著，进入成熟期后每年的降幅趋于平稳。在技术更迭初期，由于只有提前布局、技术领先的厂商具备批量生产能力，因而下游客户愿意付出一定溢价，产品能保持相对可观的格。而随着产品持续放量、技术趋于成熟使生产厂家逐渐增多，市场竞争变得激烈，价格降幅明显。

一般而言，更迭初期降价幅度通常在30~40%，当产品进入成熟期后每年的降幅在15%左右。以G数通光模块来看，年和年是技术更迭初期，产品价格降幅均在30~35%间，而年的情况则相对特殊，受供应链短缺和部分原材料价格上涨等因素影响，价格降幅明显趋缓，除G外，特别是G，价格降幅百分比趋减到个位数区间。虽然光模块价格下降，但头部厂商具有一定议价能力，一定程度上能够将降价影响向上游传导，并且随着产能提升推动良率提升制造成本也有下降，叠加产品设计和制造工艺上的不断优化，因而能较好消化降价影响，对利润的影响相对不太大。

根据光模块行业的价格特点，可以总结出数通市场的竞争规律，即在技术更迭时的新产品导入期重点聚焦先发优势，当产品进入成熟期则成本领先为王。

1）在技术更迭的初期，先发优势的重要性明显：新产品从研发成功到送样验证到小规模量产再到大规模量产的周期一般在1年半以内。一般而言，大客户的光模块供应商最多就是2-3家，因此产品量产的越早，单价越高、毛利率越高。享有技术领先优势的企业将提前锁定大客户订单，并获得超额受益。

2）产品成熟期，成本领先、大规模交付能力是核心竞争优势：成本优势包括原材料成本和制造成本两个方面。原材料成本主要取决于量的大小，另外对上游产业链进行整合也将降低原材料成本。制造成本方面，光模块制造环节属于轻资产的劳动密集型产业，因而制造成本主要取决于人力成本，国内企业在这方面优势明显。制造成本还与产品良率有关，产能增长也有助于高端产品良率的提升，因而在产品成熟期规模效应有一定体现。另外，对于数通领域的云计算巨头，大规模交付能力、快速相应客户需求尤为重要，头部厂商的供应链更为稳定，产能优势明显，具备大规模交付能力，而中小厂商相对会有劣势，特别是在类似年出现上游芯片短缺的情况下，对中小厂商会有一定冲击。（报告来源：未来智库）

1.4电信市场规律：毛利率较低聚焦成本领先，光芯片加速国产化进程提供未来降本空间

电信市场竞争较为激烈，毛利率普遍低于数通市场。电信市场所用光模块相对偏低端，价值量不高，当前5G前/中/回传现所用主流光模块为25G/50G/G，而近几年数通市场主流光模块已迭代至G/G/G光模块。产品相对偏低端导致了技术壁垒较低，因而大小厂商纷纷涌入，激烈竞争导致毛利率较低。从国内光模块厂商的毛利率来看，主业聚焦电信级光模块的厂商（光迅科技、博创科技、华工科技）毛利率均低于更专注数通市场的厂商（中际旭创、新易盛）。其实不仅仅在电信市场，包括在数通市场中，为了不错过代际更迭的机遇，在光模块代际更迭开始后各厂商也是积极扩产，伴随着各家产能相继放量，价格及毛利率将显著下降，新产品的红利期窗口也即逐渐消失。

在这样的情况下，光模块厂商深度聚焦成本领先战略，从上游成本侧的角度，一方面是强化规模效应，原材料成本和量的大小有关。另一方面，近年来可以明显看到，光芯片国产化替代的进程在加速。光芯片是光模块成本占比的大头，低端光模块中成本占比约30~40%，在高端光模块中占比可能高达近60%，未来随着国产化推进，光模块整体还有仅一步降成本的空间。

当前包括光模块厂商和国内光芯片厂商在光芯片领域都有明显进展。光模块厂商方面，分厂商积极向产业链上游光芯片领域拓展，致力于优化自身成本侧支出。光迅科技在光芯片域布局多年，于年实现25GEML/VCSEL/DFB光芯片量产。根据公司公告，公司25GVCSEL及DFB光芯片实现60%自供。

华工科技方面，子公司云岭光电于年实现25GCWDM/EML/DFB量产，其自研光在10G光模块产品中自供率近80%。硅光芯片方面，在年10月的武汉光博会上，华工科技表示其自研G硅光芯片已流片成功，预计明年G硅光芯片也将出样，若形成国产替代，公司认为整个模块物料成本可节省15%。博创科技与德国Sicoya、陕西源杰合作开发硅光芯片，暂未自供，未来有望用于其硅光模块。国内光芯片厂商方面，包括陕西源杰、武汉敏芯、中科光芯等，陕西源杰于年3月量产25GDFB，其他部分厂商近年来也均陆续推出25GDFB、25GPINPD等光芯片，整体进展迅速。

2.新一轮数据流量投资加速行业拐点到来，数通光模块技术更迭高速推进

2.1景气转好，新一轮数据流量投资风云再起，行业拐点将至

从今年光模块行业的边际变化来看，需求边际转好、原材料价格上涨供应链短缺、光模块厂商去库存等现象较为显著。

1）从下游需求来看，上半年需求相对疲软，光模块行业景气度低，进入下半年有一定程度回升。海外需求方面，一季度相对是传统淡季，叠加客户消化等因素需求相对下滑，二、三季度开始部分海外重点客户开始上量，加紧部署G/G等产品，景气度迎来边际向好。国内需求方面，受头部客户需求降幅明显的影响，上半年国内数需求疲软，特别是G产品的需求量下滑较大，下半年迎来边际改善。

2）原材料方面，包括光芯片、DSP电芯片、某些组件面临一定程度的短缺，部分原材料价格上涨。价格上涨、供应链短缺一定程度上也使得今年光模块产品价格降幅收窄，G产品价格降幅小于10%，高端的G产品价格降幅约在15%左右。相对而言，头部厂商的供应链更为稳定、备货更为充足、一般芯片厂商优先保证头部大客户供应，因而较之供应链短缺交付能力整体受较大影响中小厂商，受到的冲击相对较小。

3）库存方面，受疫情催化，年二，三季度迎来需求显著增长，光模块厂商加速扩产。但从年四季度开始包括年上半年，随着疫情变缓，海外客户消化库存国内客户需求疲软，数通市场需求整体回落，部分订单延后，扩产带来的库存积压相对严重，进入四季度后基本出清。

从下游数通市场整体的景气度来看，在经历了年初的低谷后，景气度整体进入稳步上行通道。云计算巨头的CAPEX是景气度的风向标，海外来看，年三季度，北美5家云计算巨头FAAMG（Facebook、亚马逊、苹果、微软和谷歌）资本开支总计达.16亿美元，同比+36.4%，环比+10.4%。国内方面，经历了年四季度和年一季度的大幅下滑后，二、三季度阿里、百度环比提升显著，腾讯二季度降幅收窄，三季度止跌企稳。信骅（Aspeed）的月度营收数据一般认为是云计算景气度的先验指标，具体来看，年10月的单月营收达3.56亿新台币，创历史新高，同比增长88.6%，环比增长15.9%，预示景气度整体上行。

展望未来，我们认为新一轮数据流量投资浪潮风云再起，数通市场将迈入未来3~5年新一轮的景气上行周期，上游光模块行业拐点将至。年，伴随着Facebook、微软、英伟达这3家科技巨头已正式宣布进军元宇宙，元宇宙大幕开启。不仅仅是元宇宙所带来催化，未来包括5G相关应用进程加快，云计算、物联网等领域的进一步发展，都将推动算力需求和数据流量加速增长，各大云计算巨头预计将持续加大基础设施投入。以云宇宙领军者Facebook为例，公司披露年CAPEX将增加至~亿元，较之年的约亿美元，增长至少超50%，彰显了公司全力布局元宇宙的决心。在这样的大背景下，我们认为，光模块领域作为产业链上游有望充分受益，行业拐点将至。

2.2行业技术更迭高速推进，短期聚焦G进展中长期

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