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2018年光模块市场规模为142.99亿元,随着5G的发展,光模块的需求将大增[图]

2019年08月06日 13:11:32字号:T|T

    光模块是光通信系统的核心器件,主要用于光电转换。光模块的工作原理是:在发送端,电信号经驱动芯片处理后驱动激光器发射出相应速率的调制光信号,通过光功率自动控制电路,输出功率稳定的光信号。通过光纤传送后,在接收端,一定速率的光信号输入接收模块后由光探测器转换成电信号,再经前置放大器后输出相应速率的电信号。

    光模块由多个光器件封装而成,一般包括光发射组件(TOSA,含激光器芯片)、光接收组件(ROSA,含光探测器芯片)、驱动电路和光、电接口、导热架、金属外壳等。

光模块结构示意图

资料来源:公开资料整理

光模块原理示意图

资料来源:公开资料整理

    光模块有多种分类方式,典型如依据封装方式、速率、传输距离、调制格式、是否支持波分复用(WDM)应用、光接口工作模式、工作温度范围等进行分类。按封装方式分类有SFP+、SFP28、QSFP28、CFP2、QSFP-DD、OSFP等;按速率分类有10Gb/s、25Gb/s、50Gb/s、100Gb/s、400Gb/s等;按传输距离分类有100m、10km、20km、40km、80km及以上等;按调制格式分类有NRZ、PAM4、DP-QPSK/n-QAM等;按是否支持波分复用(WDM)应用分类有灰光模块(不支持WDM)和彩光模块(支持WDM);按光接口工作模式分类有双纤双向(Duplex)、单纤双向(BiDi);按工作温度范围分类有商业级(0~70℃)、工业级(-40~85℃)等。

    光模块内部的激光器可分为垂直腔面发射激光器(VCSEL)、法布里-珀罗激光器(FP)、分布式反馈激光器(DFB)、电吸收调制激光器(EML)等;光探测器可分为PIN结二极管(PIN)、雪崩光电二极管(APD)等。不同类型的激光器和光探测器在性能和成本等方面存在差异,光模块可根据具体规格要求选择不同的芯片方案。

    光模块产业链主要为光芯片-光器件-光模块-光设备。其中光模块环节位于产业链偏后端,主要起到设计、集成、封装、测试的作用。光模块的上游是光芯片与光器件,下游是通信设备商,最终产品应用到数据中心与电信市场。

光模块产业链

资料来源:公开资料整理

    光模块厂商以前往往倾向于类似于芯片厂商的IDM模式,从外部采购芯片,无源器件等原材料,自己进行封装测试,并形成最终光模块产品。随着光模块应用场景的丰富,光模块封装类别及形式都在发生较大的变化,光模块厂商,尤其对于一些海外的光模块厂商,更加愿意把光器件前端光学部分的耦合及封装外包委托出去,这样一方面可以降低自己的投资成本,不需要各种封装形式都逐个投入,另一方面,也可以让专业的器件封装厂商发挥自己成本和工艺平台的优势,提高产品良率,降低产品成本,于是就出现了像Fabrinet、天孚通信这样的封装代工企业。

光模块行业从IDM模式转为垂直产业模式

资料来源:公开资料整理

    从需求角度看,对于光器件厂商特别是海外光模块厂商而言,其优势在于对光器件的设计和研发,一般不自己建立产能,所以寻找到良率较高、成本较低的代工企业对降低产品成本至关重要。同时,光器件厂商对代工企业能够提供一站式服务和解决方案的偏好也在增强。一是价格相对优惠,二是各类元器件的质量控制、标准统一、供应时效更具保证,能够提高效率、降低供应链管理的难度。

    从供给角度看,代工上游目前资源零散、封装设备投入门槛高,往往一条样品线就将涉及数千万元的投资,建立完整的产能则需要上亿元的投资;同时,光器件封装的工艺难度大,既涉及到无源器件的技术,又要涉及到有源器件的技术,批量代工的门槛很高,因此目前市场上高质量的光器件封装代工产能稀缺,这充分保证了公司在产业链环节中的议价权。

    由于5G时代将引入大量传感器、可穿戴设备等新型接入终端,种类丰富,数量庞大,因此单位面积接入数和流量密度都将爆炸式增长。同时,受限于无线频谱特性,5G覆盖半径较4GLTE略低,因此基站覆盖密度将有一定幅度的增加。在此基础上,光模块作为5G网络物理层的基础构成单元,基站和传输设备中的核心部件,其需求会进一步加大。智研咨询发布的《2019-2025年中国光模块行业运营态势及未来发展趋势报告》显示:2018年中国光模块需求量为1.17亿只,市场规模为142.99亿元。

2013年~2018年中国光模块需求量走势图

资料来源:智研咨询整理

2013年~2018年中国光模块市场规模走势图

资料来源:智研咨询整理

    “十三五”以来,我国信息产业发展势头良好,产业体系不断完善。随着中国制造2025、互联网+等国家战略出台,大数据、云计算、物联网、智能移动终端等新一代信息技术迅猛发展,作为重要支撑的光电子器件产业获得了前所未有的市场机遇。但是,我国光电子产业的核心基础能力依然薄弱,加快推动光电子器件技术进步和产业发展,是发展信息产业的必然选择。 

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