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2022年光通信芯片行业市场现状及未来前景分析光通信市场可分为接入、传输网以及数据中心,当前三大市场均朝高景气领域切换我们认为,行业下游的高景气,可以使在接入网、数据中心、传输骨干网芯片产品全面布局的仕佳光子持续受益
1.AWG芯片数通200G/400G升级,未来有望量价齐升AWG芯片(阵列波导光栅)是广泛应用于骨干网和数据中心合波、分波的无源芯片(器件)数据中心模块市场100G向200G/400G升级,AWG用量有望快速扩张数据中心市场,Lightcounting预测全球前五大云厂商200G/400G市场规模将实现快速增长,2022年200G模块市场规模超过6亿美元;400G模块市场规模超过10亿美元AWG芯片作为合分波组件应用到模块中始于2015年,原有的模块合分波方案为滤波片+Z-block方案或光纤阵列方案,虽然性能较好,但在数据中心商温级封装、对准、成本等方面存在劣势目前,公司作为全球可批量供应数据中心平面型AWG芯片主要供应商,是少数已经进入Intel、索尔思、华工正源等主流公司分路器业务迎来高景气经历国内光纤到户建设的高峰,2018-2020年PLC业务规模略有下滑但随着后疫情时代欧美对流量需求增长更为迫切,公司分路器业务有望开拓更多海外市场历史数据看,PLC分路器与海外光纤铺设和需求强相关当前海外光纤宽带建设进入高景气周期,PLC业务未来景气有望维持数据中心模块的供应厂商,有望直接受益于高速率模块需求的高速增长数据中心CWDM4传输技术早期主要为滤波片+Zblock方案随着数据中心传输速率不断提高,对于传输距离大于500米的应用场景,为了节约光纤成本,电信网中的CWDM技术被引入数据中心,通过波分复用/解复用器,在一根光纤中传输1271nm、1291nm、1311nm.1331nm四个间隔2011m的波长最早采用的CWDM4组件是基于薄膜滤波片TFF的Z-block技术该方案的原理是将TFF滤波片分两组粘贴在一个斜方棱镜上实践中,为了对齐光路,需要用到多个准直器,而且光路对准直光束十分敏感,需要对每个准直器独立调节,组装工艺较为复杂ZrBlock+滤波片合分波原理示意图图Z-Block+滤波片合分波原理示意图1271129113111331AWG因为极具性价比、尺寸、封装优势有望成为主流高数据来源光通信小虎速模块合分波方案2015年起,为了简化封装工艺,以减小尺寸和降低成本,人们延续电信领域的应用,开发了可用于数据中心的小尺寸CWDM4AWG芯片AWG是在电信网中早已成熟应用且用于复用/解复用DWDM光信号,信道间隔通常为200G或者100G(对应波长间隔L6nm或者
0.8nm),应用到数据中心中,波长间隔增加至20nm,技术难度降低了,但对成本、尺寸的要求要更加严格主要优势有三点一是性价比从成本角度考虑,100GAWG均价约为87元(参考仕佳光子招股书),而200G AWG并没有2个100G的价格,而是在100G基础上略有提升,因此从模块BOM表的角度是极具性价比的二是尺寸和封装优势,目前主流的CWDM4AWG芯片,尺寸可以控制在2mmxlOmm以内,适应于更高速率下更小Form Factor的需求,而滤波片和Z-block相对而言器件尺寸较大另外在光路对准上,接收端AWG可以直接通过90度转折入射光探测器阵列,省去波导阵列与光线阵列的耦合,简化组装工艺,在数据中心普遍采用COB封装的场景更具优势三是适合大规模生产AWG芯片是PLC平面光路技术工艺的一种主要应用,通过不同的衬底和波导材料使用半导体工艺如光刻、刻蚀、生长等形成晶圆后进行切割,一个6寸的晶圆上可以做数百只CWDMAWG芯片,具备明显规模效应和成本优势应用趋势上,AWG在传统模块接收端站稳阵脚,硅光模块下应用将更加广泛结合产业链调研,发射端,AWG和滤波片方案都有应用,而由于滤波片在性能上更优,且组装上两种方案的TOSA生产流程没有大区别,因此早期滤波片方案更多但数据中心应用需要结合到成本和性能的衡量,由于AWG性能也大致满足,且成本较低,在传统方案中占比有一定提升接收端,AWG方案具备极佳的成本优势和前述的封装优势损耗高的缺点可以通过设置多模波导输出来克服,因此已经完全符合接收端性能要求另外,随着硅光模块趋势出现,发射端一般实现MUX的集成,而接收端采AWGDeMux+探测器的形式已经成为绝对主流,在可见的未来,AWG在模块中的应用将更加广泛整体竞争格局良好,数据中心模块领域仕佳光子身位领先传统DWDM合分波场景的主要玩家有光迅科技、博创科技、仕佳光子等由于光迅(Ignis)、博创(原Kaiam英国PLC芯片)踏足该领域较早,仕佳光子在该领域处于追赶地位但在数据中心AWG应用领域,仕佳光子是国内较早开发的主要供应商,而且早期通过与Intel等主要数通模块联合开发,通过推广效应逐渐进入更多光模块厂商认证中,如AOL华工正源等目前看先发优势、认证优势已经十分明显该领域其他竞争对手还包括天孚通信、共芯光子、安捷康光通、永鼎光电子等数通AWG空间测算全球约15亿元,2022年增长较快我们参考LC对100GCWDM
4、LWDM
4、200GFR
4、400G FR4/FR8市场用量,并考虑100G CWDM4收发端MUX和DEMUX大致每个模块里面合分波成本为25美金,测算下来全球市场空间约在
2.4亿美元,约合15亿元实际上,100G LWDM、200G、400G单价或将更高,因此市场空间或将更大公司作为数通模块AWG主要供应商,2021年上半年报表可见100G逐渐升级为200G应用浪潮,环比改善趋势明显公司2020年AWG业务营收规模超过1亿,主要为2018年100GAWG导入Intel等大客户以来,
2019、2020年开始逐渐放量2021年起,海外云厂商200G/400G模块快速增长,100G模块需求有所下滑,因此上半年100GAWG营收同比有所下滑但三季度以来,200GAWG出货量快速增长,带动整体单季度毛利率上升我们预计2022年公司在200G/400G AWG业务带动下,利润水平有望环比持续提升
2.DFB激光器芯片高毛利广空间,国产替代下加快导入DFB激光器是光模块里重要的激光直调和发射元件DFB是应用最为广泛的激光器,目前主要速率有
2.5G、10G、25G,广泛应用在无线、固网接入、城域传输等领域DFB激光器毛利率较高,根据公司披露的DFB业务毛利率,可以达到50%以上,且速率越高,衬底材料所占的成本将越低,毛利率水平可达到60%以上高速率激光器芯片被海外垄断,国产替代需求迫切由于海外企业发展较早,产业链完备,海外主流速率已经达到25GBaud,高端芯片如56G Baud或100G PAM4应用只有海外少数厂商如Lumentum、Broadcom、三菱等可以提供,国内水平25G基本可以自给,但更高端应用场景的50GEML或1OOG PAM4应用仍需突破根据2018-2022年国家光电子路线发展规划,国内需要重点突破的激光器速率类型提出国产化要求考虑到国内占光通信模块全球产值60%以上,高速率光芯片的突破迫在眉睫光芯片市场2025年约11亿美元,市场天花板还很高,增长是主旋律测量假设如下
1.中国光模块市场采用LC预测;
2.考虑模块平均毛利率为25%;
3.考虑光芯片平均成本占比25%o测算得2020年
6.7亿美元迅速增长到2025年11亿美元,CAGR将达到
17.4%考虑目前国内主流激光器专业厂商收入仅1-2亿元,国内发展环境依然是发展大于竞争数据来源Light counting,国泰君安证券研究图我国光芯片市场测算2025年达到11亿美元光模块芯片认证属于层次认证,实现量产需要下游模块厂商在终端客户认证通过认证的环节与产业链环节是相似的,光芯片厂商需要通过下游模块/OSA厂商的认证,模块厂商将光芯片组装成模块后再交由下游客户如华为、中兴的设备商进行认证因此,在正常情况下,一款芯片从认证到量产需要较长的时间公司DFB芯片进展迅速,中低速率已经批量出货,高速率正在进行验证具体认证过程而言,一般存在两个认证客户认证和产品认证客户认证要求较为苛刻,需要全方位的老化、测试等多轮可靠性验证,一般时间较长产品认证相对简单,一般通过客户认证后即可进行产品认证,获得供应商代码,时间相对较短公司自2015年起便开始激光器的研发,目前
2.5G/10G DFB芯片已经通过客户认证和产品认证,根据客户需求进行出货而25G、硅光用CWDFB芯片目前在客户可靠性认证过程中根据公司公告,2021年Q3DFB激光器出货量和营收已经超过2021年上半年我们认为,随着国内10GPON领域持续建设,以及国内5G建设持续回暖,公司已通过验证的产品有望环比持续起量,带动公司毛利率进一步增长
3.光分路器芯片细分赛道龙头,受益全球宽带建设PLC光分路器芯片可应用于光纤到户建设中,公司是该细分领域龙头PLC分路器在网络中,可以将一根光纤中传输的光信号按既定的功率比例分给多个光纤,或者进行多个光纤耦合到一个光纤,实现信号传输的耦合、分支、分配公司目前销售的PLC分路器相关产品有PLC芯片晶圆、芯片、器件,在该领域业务开展已久根据ElectroniCast数据,
2017、2018年全球PLC销量分别为
3280、3348万只,公司两年芯片出货量为
1488.74,
1805.35万片,市占率超过40%,全球市场占有率第一接入侧,全球宽带建设高景气,带动PLC分路器稳步增长目前,全球宽带建设按区域分可为海外和国内海外如欧美在互联网泡沫期间进行大规模宽带建设,但当前光纤入户渗透率还比较低,2021年我们观察主要欧美发达经济体均有宽带投入提速的计划而南美、东南亚等发展中国家地区宽带建设渗透率也在不断提升,整体而言海外增速较快国内光纤铺设比较成熟,目前正从FTTH升级到FTTR,即国内的光纤到房间,在房间内,需要采用室内分路器进行光路的划分,将是未来比较大的增量公司作为全球PLC芯片、分路器件的主要供应商,PLC业务是业绩稳定的重要基础,有望持续受益。