前言：光模块(Optical Module)是光通信产业链上游核心环节，由光电子器件、功能电路和光接口等组成，主要功能是实现光电信号的相互转换。ChatGPT的横空出世，AI模型参数实现了百倍提升，算力和数据需求迎来了爆发式增长，将为光模块需求带来千万量级增量，光模块产业将迎风起航。Lightcounting预测，全球光模块市场规模将在2026年达到176亿美元，2021年至2026年CAGR为13.85%，国内光芯片技术落后国外2个代系，中高端国产替代任重道远。

一、光模块介绍

1.1 什么是光模块

要了解光模块(Optical Module)，优先需要了解光通信。光通信是以光信号为信息载体，以光纤作为传输介质，通过电光转换，以光信号进行传输信息的系统。简单的说，在通信过程中，传输用的是光，走在光纤上，但信息在发射、接收端不能用光，需要用电，这样在发射与接收端，就需要进行光与电的转换，而这个光与电的转换，就属于光模块的功能了。

光模块在光通信领域中的位置

光模块(Optical Module)是光通信产业链上游核心环节，由光电子器件、功能电路和光接口等组成，主要功能是实现光电信号的相互转换。从光模块的内部结构看，有接口、电路板、激光器和探测器。激光器是光信号的发射端，在这里电信号会被转换成光信号，耦合进光纤发射出去。探测器是光信号的接收端，这里接收到的光信号会被转换成电信号。

光模块的内部结构

1.2光模块的应用场景

光模块的应用非常广泛，主要应用场景可以分为三大块:1）数据中心；2）无线回传；3）电信传输。

首先是数通领域。数据中心内部互联的光收发模块需求从25/100G向200/400G/800提升，数据中心之间互联带动中长距离、高速率光收发模块及光传输子系统的需求。

数据中心建设对光模块的需求

数据来源：德科立招股说明书

其次是无线回传。5G网络前传主要使用10G、25G光收发模块，中传主要使用50G、100G、200G光收发模块，回传主要使用100G、200G、400G光收发模块。

5G网络建设对光模块的需求

数据来源：德科立招股说明书

最后是电信传输。电信光传输网络主要包括骨工网、城域网及宽带接入网络等细分领域。

电信传输网络建设对光模块的需求

数据来源：德科立招股说明书

1.3 AIGC革命拉动光模块需求

ChatGPT的横空出世，产品月活跃用户在2个月内突破上亿，是史上月活用户增长最快的消费者应用，有望引领新一轮技术革命，而ChatGPT技术背后是AI模型参数实现了百倍提升，训练模型所需的算力和数据需求也迎来了爆发式增长。全球数据规模随着AIGC的发展预计增速会持续提升，数据中心高速率光模块市场相应将获得较大增量市场。

全球数据规模(ZB)

数据来源：应用材料

根据中国计算机互连技术联盟(CCITA)CPO标准及草根调研数据，云计算通用服务器所属叶脊架构的交叉互联网络中上行、下行端口收敛比约为3:1，1台服务器约需要4-6个光模块，整体平均单价在1美金/GB左右；而AI服务器所用的A100、H100等GPU，需用200G以上的高速率光模块8-10个/片，以下是参考英伟达GPU H100网络架构，平均单个GPU大约可对应5个光模块。

光模块需求敏感性分析

数据来源：英伟达技术文档，Trendforce

随着AI大模型的普及，将为光模块需求带来千万量级增量。根据LightCounting的统计，全球Top 5云厂商以太网光模块市场体现出对高速率光模块的偏好。2023年800G光模块需求预计将进一步替代较低速率光模块的份额，整体高速率光模块用量和规格不断提升，呈量价齐升之势。

Top5云厂商以太网光模块市场规模(百万美元)

资料来源：LightCounting，神华研究院

二、光模块行业分析

2.1光模块发展现状

（1）光模块产业链

光模块处在产业链中游，产业链的上游为电子元器件、PCB、光芯片、结构件等元器件供应商；产业链的下游为电信运营商和云计算数据中心运营商等客户。

光模块产业链

光芯片是上游产业链核心器件，约占光模块总成本的26%。功能上分类可以分为激光器芯片和探测器芯片。激光器芯片，按出光结构可进一步分为面发射芯片和边发射芯片，面发射芯片包括VCSEL芯片，边发射芯片包括FP、DFB和EML芯片。探测器芯片，主要有PIN和APD两类。

（2）光芯片：国产替代正当时

光芯片是光模块的核心器件，附加价值量弹性很大。根据LightCounting数据测算，光芯片占光模块市场比重从2018年约15%的水平到2025以后超过25%的水平，光芯片有望深度受益。

2018-2027E光芯片占光模块市场比重

资料来源：LightCounting，神华研究院

全球市场来看，中国光芯片市场规模持续增加。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。

2019-2024E中国光芯片占全球市场份额

资料来源：Modor Intelligence，神华研究院

光芯片国产替代正当时。光芯片领域国内相比国外，技术上差距不小，基本上差了2个代系，中低端正在加速实现国产替代，而高端产品渗透率很低。目前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，部分10G光芯片产品性能要求较高、难度较大，如10GVCSEL/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25GDFB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，约为5%，目前仍以海外光芯片厂商为主。

2021年光芯片国产替代率

资料来源：源杰科技招股书，神华研究院

目前全球光模块市场主要由美中日三国占据主导地位，2021年光模块全球前十的生产商中有一半来自中国。随着国内下游模块厂商海外业务的不断拓展，光芯片可以跟随光模块出海，有望应用到海外大厂，国产光芯片发展前景广阔。

光模块全球前十生产商

资料来源：博创科技，神华研究院

（3）光模块设备：市场空间可达315亿元

光模块的生产工艺主要包括贴片、耦合和测试。

生产工艺设备

资料来源：浙商证券

若光模块均为新建产能生产，则2020年光模块设备市场空间可达315亿元。假如没有新建产能，设备以四年折旧计算，光模块设备市场空间约为80亿元;

设备市场空间推演

资料来源:新益盛/德科利招股说明书，Lightcouting，神华研究院

假设条件:光模块均为新建产能生产

高端市场相对集中，国外主要有Ficontec、Systech，国内主要有镭神技术、猎奇智能。低端市场竞争格局相对分散。

代表企业

2.2 光模块技术发展趋势

（1）光模块市场发展空间广阔

根据Lightcounting预测，全球光模块市场规模将在2026年达到176亿美元，2021年至2026年CAGR为13.85%。数通市场将占光模块市场规模的主导地位，从2020年的55%提升至2026年的77%。主要原因是数据流量的爆发所带来的光模块需求持续提升，同时电信市场5G建设趋于稳定。

全球光模块细分市场规模及预测

资料来源：Lightcounting，神华投资

数据中心因为流量爆发带来的光模块需求仍是目前光模块发展核心驱动力。随着AIGC的发展，国内外大模型推理侧数据量的快速上升，将进一步催化光模块算力需求的大幅提升。

（2）800+G光模块

自2019年，包括亚马逊、谷歌等北美超大型数据中心内部互连已经开始商用部署400G光模块，国内数据中心预计在2022年也将实现400G规模部署。数据中心交换芯片吞吐量在2023年预计将达到51.2T，2025年后将达到102.4T。更高速率的800G/1.6T光模块将被逐渐需要。

数据中心交换芯片吞吐量持续提升

数据来源：中际旭创公告，神华研究院

低功耗的性能要求将驱动800G光模块占比大幅提升。高速率模块还具有相对较低的功耗，其中400G光模块的早期功耗约为10-12W，预计长期功率在10W左右，而800G光模块的功耗约为16W左右。

以太网光模块销售预测

数据来源：《5G承载与数据中心光模块白皮书》，神华研究院

上市公司方面，中际旭创于2020年12月推出首个800G可插拔OSFP和QSFP-DD系列光模块，并且2022年10月通过客户认证。

国内企业800G光模块布局

数据来源：公司官网、公司公告，神华研究院

（3）硅光集成是光模块未来的重要演进方向

硅光集成在峰值速度、能耗、成本等方面具备显著优势。硅光子技术是基于硅和硅基衬底材料，利用现有CMOS工进行光器件开发和集成的新一代技术。砖光解决方案集成度高，同时在峰值速度、能耗，成本等方面均具有良好表现，因而是光模块未来的重要发展方向之一。

硅光结构示意图

数据来源：中际旭创公告，神华研究院

硅光模块占比有望大幅提升。在超400G的短距场景、相干光场景中，硅光模块的低成本优势或许会使得其成为数据中心网络向 400G升级的主流产品。根据 Lightcounting 的预测，全球硅光模块市场将在 2026 年达到近80亿美元，有望占到一半的市场份额。

硅光模块的历史销售及预测

资料来源：Lightcounting，神华研究院

2019年开始国内企业就开始布局硅光子技术，最早的是剑桥科技发布首个基于模拟CDR的200G FR4模块，随后亨通光电、新易盛、中际旭创等企业不同时间推出产品，但是整体上看都没有量产。

国内企业积极布局硅光子技术

资料来源：浙商证券，神华研究院

（4）终极形态：CPO

传统的光学通信通常通过光纤连接不同的设备，而光模块和电子芯片分别封装在不同的封装中，当光电转换完成后，电信号要经过一段距离才能传输到交换机的ASIC芯片上。这种分离的方式在单通道速率达到200G甚至更高时会导致信号传输的延迟和功耗显著增加。为了解决这个问题就需要把光电转换模块离ASIC芯片近一些，NPO是近封装光学技术，即将光模块和交换芯片在同一块PCB基板上，但这种方式提升效率还不够。

终极形态则是光电共封装(Co-packaged Optics,CPO)技术，是直接把光电转换模块与ASIC芯片封装在一起，搞成一个大芯片，以实现高速光通信和高性能电子处理的紧密集成，这样电信号传输距离的问题就完美解决了。在CPO形态中，传统的光模块其实就不复存在了。在那颗大芯片里面，保留的只有光模块中的光电转换部分，所以业内把CPO中的光电部分叫做“光引擎”。

光模块技术升级图

数据来源：《Co-packaged datacenter optics Opportunities and challenges》

LightCounting认为，CPO技术最大的应用场景是在HPC和A领域的CPU、GPU以及TPU市场。到2026年，HPC和A预计成为CPO光器件最大的市场。CPO出货量预计将从800G和1.6T端口开始，于2024至2025年开始商用，2026至2027年开始规模上量，2027年占比达到30%。

CPO出货预测

资料来源：Lightcounting，神华研究院

国内厂商在布局CPO技术的企业基本上与布局硅光技术一致，其中罗博特科已出货CPO设备，博创科技在2023年推进数通800G硅光模块、CPO产品及新型DWDM器件的试制及量产。

国内厂商CPO布局

资料来源：各公司网站，神华研究院

三、主要上市企业

国内光模块企业的发展技术与国外差距不小，比如核心核心器件的光芯片领域，基本差了2个代系，中低端在加速实现国产替代，但是高端产品渗透率很低。随着AI浪潮来袭，光模块发展大幅提速，国内数据中心预计已经在2022年实现400G规模部署，但是对于更高速率的800+G光模块目前只有中际旭创推出，并且2022年底通过客户认证。硅光集成技术路线是光模块未来的重要演进方向，2019年开始国内企业就开始布局，剑桥科技、亨通光电、新易盛、中际旭创等企业先后推出产品，但都没有量产。CPO是光模块的终极形态，多家企业纷纷布局，2023年博创科技推进CPO产品，但多数企业还处于研究阶段，成熟及规模化应用尚需时日。

3.1中际旭创：光模块龙头，AI革命打开成长空间

公司是全球领先的数据中心光模块供应商，主要致力于高端光通信收发模块的研发、设计、封装、测试和销售，产品服务于云计算数据中心、数据通信、5G无线网络、电信传输和固网接入等领域的国内外客户。根据市场权威机构LightCounting的报告，2017年、2018年，旭创科技连续两年位列全球光模块市场份额第二位；并预测有望在2020年排名全球光模块市场份额第一位。

公司产品产品矩阵

数据来源：公司公告，神华研究院

公司在2019年就开始布局光模块，400G/800G光模块产能领先，海外产能协同，均领先于新易盛和剑桥科技。

中际旭创光模块产能布局领先

数据来源：公司公告，神华研究院

2022年公司实现营业收入96.42亿(YoY+25.29%)，归母净利润12.24亿(YoY+39.57%)；2023年一季度实现营收18.37亿(YoY-12.04%)，归母净利润2.50亿(YoY+14.95%)。公司2022年营收利润高增主因高毛利400G、200G等产品大规模出货所致，2023Q1利润逆势增长主因产品结构变化、美元兑人民币汇率同比增长、公司产品持续降本，带来毛利率同比提升，带来净利润增长。

营业收入及增速

数据来源：wind，神华研究院

归母净利润及增速

数据来源：wind，神华研究院

3.2光迅科技：国内最大的光通信器件厂商

公司是中国最大光通信器件供货商，是目前中国唯一一家有能力对光电子器件进行系统性，战略性研究开发的高科技企业，是中国光电子器件行业最具影响的实体之一。中兴通讯、华为技术、烽火通信为代表的国内通信系统设备厂商已成为公司稳定的客户。

公司主要产品

数据来源：公司官网，神华研究院

2022年全年实现营业收入69.12亿元，同比增长6.56%，实现归母净利润6.08亿元，同比增长7.25%，实现扣非后归母净利润5.46亿元，同比增长16.16%。从23Q1单季度情况来看，实现营业收入12.68亿元，同比下降25.92%，实现归母净利润1.02亿元，同比下降28.62%。固网接入&数通市场需求助力2022年业绩稳健增长，但23Q1受一季度行业传统淡季及下游需求波动等因素影响，公司业绩短期承压。当前公司数通光模块产品矩阵丰富，除了中低速产品外，还包含200G、400G、800G等高速光模块产品，未来增长可期。

营业收入及其增速

数据来源：wind，神华研究院

归母净利润及其增速

数据来源：wind，神华研究院

3.3源杰科技：国内光芯片龙头，产品升级打开成长空间

公司聚焦于光芯片行业，主营业务为光芯片的研发、设计、生产与销售，主要产品包括2.5G、10G和25G及更高速率激光器芯片系列产品等，目前主要应用于光纤接入、4G/5G移动通信网络和数据中心等领域。

公司产品系列谱系

数据来源：源杰科技招股说明书，神华研究院

公司2022年实现营业收入2.83亿元，同比上升21.89%，实现归母净利润1亿元，同比上升5.28%。收入结构方面，公司电信市场实现营业收入2.37亿元，同比上升19.26%，主要原因是海内外电信运营商持续加大10GPON网络建设投入。公司数通市场及其他实现营收0.45亿元，同比上升33.69%，主要原因是公司25GDFB激光器芯片实现批量出货。公司2023Q1实现营业收入0.35亿元，同比下降40.6%，实现归母净利润0.12亿元，同比下降49.68%，主要原因是一季度光纤接入、数据中心光芯片市场需求不佳。

营业收入及其增速

数据来源：wind，神华研究院

归母净利润及其增速

数据来源：wind，神华研究院

四、总结

光模块(Optical Module)是光通信产业链上游核心环节，由光电子器件、功能电路和光接口等组成，主要功能是实现光电信号的相互转换。它的应用场景主要在数据中心、无线回传、电信传输。ChatGPT的横空出世，AI模型参数实现了百倍提升，算力和数据需求迎来了爆发式增长，为光模块需求带来千万量级增量。

光芯片国产替代正当时。光芯片是光模块核心器件，约占光模块总成本的26%，附加价值量弹性很大。光芯片领域国内相比国外，技术上差距不小，基本上差了2个代系，中低端正在加速实现国产替代，而高端产品渗透率很低，如2.5G以下的核心技术已经基本掌握，但是10GVCSEL/EML等芯片国产化率不超过40%，25G的国产替代率约为20%，25G以上的光芯片国产化率仅有约5%，国产替代任重道远。

光模块发展空间广阔。根据Lightcounting预测，全球光模块市场规模将在2026年达到176亿美元，2021年至2026年CAGR为13.85%，随着AIGC的发展，国内外大模型推理侧数据量的快速上升，将进一步催化光模块算力需求的大幅提升。目前来看未来演进方向主要有：1）更高速率的800+G光模块，2）硅光集成，3）终极形态CPO。

当前在AI浪潮下，国内企业纷纷布局光模块前沿技术。国内数据中心已经在2022年实现400G规模部署，但是对于更高速率的800+G光模块目前只有中际旭创领先推出。硅光集成技术路线是光模块未来的重要演进方向，CPO是光模块的终极形态，目前剑桥科技、亨通光电、新易盛、中际旭创等企业先后推出产品，特别是CPO基数，多数企业还处于研究阶段，成熟及规模化应用尚需时日。

总之，ChatGPT的横空出世，AI浪潮已经势不可挡，随着国内外大模型推理侧数据量的快速上升，光模块算力需求将大幅上升，中长期来看必定带动光模块产业扬帆起航。但是在技术发展趋势上，硅光集成、CPO都处于研究布局阶段，整体上都未能达到量产化，当前A股市场更多是概念炒作，中长期看可以关注光模块龙头中际旭创(300308)，国内最大光通信器件厂商光迅科技(002281)，国内光芯片龙头源杰科技(688498)。

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