2022年光通信器件行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展前景分析

• 2022年5月7日 HaoChenChong來源：互聯(lián)網(wǎng) 595 33
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作為信息網(wǎng)絡的基礎(chǔ)，光通信系統(tǒng)是新一代信息技術(shù)發(fā)展的瓶頸，而作為通信系統(tǒng)基礎(chǔ)的光通信器件，其發(fā)展水平是新一代信息技術(shù)發(fā)展瓶頸中的瓶頸。雖然近十年來，我國的光通信產(chǎn)業(yè)取得了迅猛發(fā)展和驕人成績。

2022年光通信器件行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展前景分析

作為信息網(wǎng)絡的基礎(chǔ)，光通信系統(tǒng)是新一代信息技術(shù)發(fā)展的瓶頸，而作為通信系統(tǒng)基礎(chǔ)的光通信器件，其發(fā)展水平是新一代信息技術(shù)發(fā)展瓶頸中的瓶頸。雖然近十年來，我國的光通信產(chǎn)業(yè)取得了迅猛發(fā)展和驕人成績。

國產(chǎn)光通信器件廠家在全球光通信器件市場份額中占據(jù)第一的位置，但是光通信器件產(chǎn)業(yè)與國際領(lǐng)先水平還有較大差距，目前國內(nèi)核心的光通信芯片及器件仍然嚴重依賴于進口，高端光通信芯片與器件的國產(chǎn)化率不超過10%，“大而不強”的問題突出。與設備、光纖光纜市場相比，光通信器件領(lǐng)域還處在充分競爭時代，由于很多光通信器件企業(yè)都是在某一細分領(lǐng)域精耕細作，造成了廠商眾多，集中度低的市場格局，市場份額相對分散。

我國光通信器件市場規(guī)模在近幾年與全球保持相同的增長趨勢，中國光通信器件市場約占全球25%～30%左右的市場份額。然而，盡管我國擁有全球最大的光通信市場、優(yōu)質(zhì)的系統(tǒng)設備商，但是我國光通信器件行業(yè)在全球所占份額與現(xiàn)有資源并不相匹配。2017-2019年，中國光通信器件行業(yè)市場規(guī)模以10%左右的增速不斷增長，2019年規(guī)模達31.6億美元。

根據(jù)中研研究院出版的《2022-2027年中國光通信器件行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢預測報告》統(tǒng)計分析顯示：

一、2019年光通信器件行業(yè)發(fā)展狀況分析

根據(jù)咨詢機構(gòu)Ovum數(shù)據(jù)，2015—2021年，全球光通信器件市場規(guī)?？傮w呈增長趨勢。其中，電信市場和數(shù)據(jù)通信市場對光通信器件的需求保持穩(wěn)定的增長，而接入網(wǎng)市場需求趨穩(wěn)。與設備、光纖光纜市場相比，光通信器件領(lǐng)域還處在充分競爭時代，由于很多光通信器件企業(yè)都是在某一細分領(lǐng)域精耕細作，造成了廠商眾多、集中度低的市場格局，市場份額也相對分散。

我國光通信器件市場規(guī)模在近幾年與全球保持相同的增長趨勢，中國光通信器件市場約占全球25%～30%左右的市場份額。然而，盡管我國擁有全球最大的光通信市場、優(yōu)質(zhì)的系統(tǒng)設備商，但是我國光通信器件行業(yè)在全球所占份額與現(xiàn)有資源并不相匹配。

我國光通信器件廠商以民營中小企業(yè)為主，大多沒有其他業(yè)務支撐，規(guī)模普遍較小，企業(yè)群體不夠強壯，在自主技術(shù)研發(fā)和投入實力方面相對較弱，主要集中在中低端產(chǎn)品的研發(fā)、制造上，核心基礎(chǔ)光通信器件研發(fā)生產(chǎn)能力薄弱。

從市場占比分析，中國企業(yè)實力偏弱，全球光通信器件市場占有率前十名企業(yè)中僅有一家中國企業(yè)。

根據(jù)行業(yè)供給情況給出的光收發(fā)模塊、光芯片、電芯片國產(chǎn)化率測算數(shù)據(jù)，10Gb/s速率的光芯片國產(chǎn)化率接近50%，25Gb/s及以上速率的國產(chǎn)化率遠遠低于10Gb/s速率的產(chǎn)品，國內(nèi)供應商除了可以提供少量的25Gb/sPIN器件和APD器件外，25Gb/sDFB激光器芯片則剛剛完成研發(fā)。25Gb/s速率模塊使用電芯片基本依賴進口。

二、2019年中國光通信器件行業(yè)發(fā)展動態(tài)

共建共享是5G網(wǎng)絡建設的必然選擇，繼中國電信與中國聯(lián)通合作之后，2020年5月20日中國移動宣布與中國廣電進行5G合作，全國將建成2張5G網(wǎng)絡。

DRAN場景下光纖直驅(qū)CRAN場景下xWDM成為主流

圖表：5G承載技術(shù)方案及產(chǎn)業(yè)

資料來源：中國電信研究院

在5G承載技術(shù)方案與產(chǎn)業(yè)研究方面。5G回傳的方案相對統(tǒng)一，接入層是25G、50G為主，在建設初期，5G的帶寬和容量尚未擴大，25G第一級回傳基本滿足需求，隨著網(wǎng)絡規(guī)模的擴大和網(wǎng)絡的集中，將來50G、100G將會在接入層出現(xiàn)。在匯聚層和核心層，當前以100G為主，隨著網(wǎng)絡規(guī)模的擴大和網(wǎng)絡的集中，到未來可能會到400G，甚至可能會用波分的技術(shù)去提升容量。

在5G前傳方面存在幾種技術(shù)，最成熟的CWDM是發(fā)展最早且最成熟的，它可以支持6波，LWDM/MWDM支持12波25G，并可以進一步節(jié)省光纖。對于光模塊來說，前傳25G/10G的接口是兼容的，這方面技術(shù)也非常成熟。對100G來說需要高密度及低功耗的封裝，比如SFP28。5G建設的整體要求需要達到低成本且互聯(lián)互通，互聯(lián)互通本質(zhì)上也是進一步降低成本。

共建共享的模式下，CRAN將成為主要應用場景。CRAN具備以下幾種優(yōu)勢：

一、CRAN方式相對DRAN可減少末端機房及傳輸設備需求，節(jié)省站址獲取、機房租金及傳輸成本，理論上集中度越高效果越明顯;

二、由于DU集中放置便于統(tǒng)一維護，因此在建設成本和維護成本上較DRAN有一定優(yōu)勢，CRAN將成為5G建設的主要部署模式;

三、同時CRAN方式可實現(xiàn)DU的池組化或云化，實現(xiàn)基帶資源的共享和多站間的業(yè)務協(xié)同。因為CRAN對前傳光纖消耗較較大，xWDM將成為主流。

舉例電信聯(lián)通共建共享分析，當共建共享后，100M變?yōu)榱?00M，站型從S111升級為S222，也就是說，3.5GHz載頻的前傳需求光模塊從3個25G變成6個25G。隨著5G的發(fā)展，將來會引入更多10G前傳接口需求。在頻譜為3.5GHz200MHz+2.1GHz下，將用到6個25Gb/s+3個10Gb/s(單錨點)或6個25Gb/s+6個10Gb/s(雙錨點);將來3.5GHz200MHz+2.1GHz+1.8GHz的頻譜中，將采用6個25Gb/s+4個/8個10Gb/s。

面向DRAN的應用場景下，光模塊的傳輸為傳輸距離較短使光纖成本的敏感度降低，因此， 25Gb/sBiDi方案是比較靠譜的方案。2018年開始，25Gb/sBiDi的技術(shù)已經(jīng)深入研究并制定標準。該方案內(nèi)部采用DML+PIN的方式，成本較低且支持工溫，可靠高等優(yōu)勢，產(chǎn)業(yè)走向成熟，多廠商支持且可互聯(lián)互通。

面向CRAN的應用場景時，光纖直驅(qū)對光纖的消耗則太大，不具優(yōu)勢。對于CRAN的解決方案有幾種。無源CWDM方案是最成熟的，采用DML+PIN的方式。無源CWDM方案的優(yōu)勢為方案簡單，無溫控(TEC)，成本低;4波CWDM在數(shù)據(jù)中心有海量應用，6x10GCWDM方案在4G前傳有應用，產(chǎn)業(yè)鏈成熟;支持100MHz載頻的單站單纖。近期，在中國移動各省公司和電信集團集采推動下，出貨量達到幾十萬，價格下降快。

3通道25GCWDM更經(jīng)濟6通道25GLWDM更具性能優(yōu)勢

無源CWDM方案面臨以下幾個問題：1.面向共建共享的200MHz載頻，需要2芯/2套系統(tǒng);2.維護余量不足;3.產(chǎn)品合格率壓力;4.環(huán)境高低溫考驗。CWDM從3*25G升級支持6*25G可選方案中，方案一：C-band，需要高成本EML+PIN方案，成本較高，暫不可行。方案二：利用環(huán)形器，采用同波方案，在現(xiàn)有CWDM6波基礎(chǔ)上，擴展支持12波，但將面臨插損指標，反射影響及產(chǎn)業(yè)鏈支持不足三大挑戰(zhàn)。

除此之外，業(yè)界正在研究的單纖12×25WDM前傳三種方案為：由中國移動主導，產(chǎn)業(yè)封閉的MWDM(中等波分復用)方案;中國電信+信通院聯(lián)合牽頭，產(chǎn)業(yè)開放的LWDM(細波分復用);中國聯(lián)通主導的G.Metro(DWDM密集波分復用)，三種方案各具特點。

圖表：業(yè)界正在研究的單纖12*25WDM前傳三種方案

資料來源：中國電信研究院

MWDM(中等波分復用)方案技術(shù)：采用在CWDM的6波基礎(chǔ)上，左右各拉偏3.5nm，光模塊方案采用低成本DML+PIN/APD+TEC(溫控)，成本偏高，合分波采用TFF(薄膜濾波)實現(xiàn)。目前該方案的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀上，擴展支持10G通道的方案未明確，理論上講可利用現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)鏈擴展3通道10G或再定制擴展6通道10G。

LWDM(細波分復用)技術(shù)：工作波長位于零色散點附近，色散代價小(<1dB)，可擴展性好;光模塊采用低成本DML+低成本PIN+TEC(溫控)，25G光模塊成本高于CWDM;合分波采用TFF(薄膜濾波)實現(xiàn)。從中國電信目前進展來看，該方案光模塊樣品已完成研發(fā)，至今已完成7個光模塊廠商、5個復用器/解復用器廠商樣品測試。LWDM性能優(yōu)異，部分廠商的CWDM的長波長色散代價較大，有待進一步優(yōu)化。為匹配5G建設要求，LWDM最早下半年可集采和規(guī)模應用。

G.Metro(DWDM密集波分復用)方案：采用100GHz(0.8nm)波長間隔DWDM技術(shù)，采用單纖雙向結(jié)構(gòu)，前20波與后20波間隔700GHz，光模塊采用高成本EML+低成本PIN+TEC(溫控)，采用AWG實現(xiàn)合分波。該方案采用高成本可調(diào)諧EML+TEC+PIN方案，技術(shù)方案可行，但目前在產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀面臨成本壓力較大。

圖表：6通道25G前傳方案綜合比較

資料來源：中國電信研究院

綜合來看， DRAN前傳距離短，一般采用光纖直驅(qū)，推薦采用BiDi。CRAN場景下前傳距離長，由于光纜的資源有限，新建光纜的成本高，建設周期長，一般采用WDM技術(shù)。而對于3通道25G，CWDM更經(jīng)濟，對于6通道25G，LWDM具有性能優(yōu)勢。

前傳光模塊需求以CWDM為主TFF需求巨大

截至2020年3月底，三大運營商共在全國開通5G基站約20萬個。中國移動累計開通超過9萬個，中國電信累計開通7.5萬個(自建5萬個)，中國聯(lián)通累計開通6萬個(自建4.9萬個)，中國廣電正在全國40個大中型城市建設基于700MHz頻段的5G網(wǎng)絡。根據(jù)三大運營商2020年的5G建設計劃，全國共將建成50萬個基站數(shù)。根據(jù)第三方預測：5G基站5年建設600-700萬個。

談到5G對光模塊的需求，前傳方面涉及到多種技術(shù)。

當前DRAN場景下BiDi是很明確的，而CRAN的場景下，以CWDM為主，將來有可能為LWDM或CWDM，主要看產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與成本?；貍鞣矫妫饕谝患壔貍骰蚪尤雽又饕獮?5G、50G，匯聚及往上可能采用100G，主要采用低成本相干技術(shù)，要求80km及以上，將來可能采用400G。

5G對復用/解復用器的需求方面，5G主要部署模式為CRAN，其前傳以xWDM為主。現(xiàn)有方案以CWDM、LWDM、MWDM為主，不管哪種方案都需要采用TFF濾波片實現(xiàn)，市場對TFF的需求巨大。

三、2019年我國光通信器件行業(yè)發(fā)展熱點

5G傳送承載網(wǎng)絡主要分為前傳、中傳和回傳三部分，目前來看，中傳基本上并不需要考慮太多的問題。5G傳送承載網(wǎng)絡基本上分為兩部分，一是前傳，一個是城域傳送承載網(wǎng)。

5G三大應用場景的獨特性對傳送承載提出了更高的要求，與過去相比最顯著的變化是大帶寬，因為5G與4G相比，接入速率提升10倍，終端數(shù)量極有可能也是10倍的增長量;此外，低時延也是主要的不同點，縮短端云距離，增強中間環(huán)節(jié)，降低處理時延，部署QoS防止擁塞;高精度時間同步，5G基本業(yè)務對時間同步的需求同4G一樣;5G傳送承載離不開網(wǎng)絡切片，但網(wǎng)絡切片需要無線核心網(wǎng)和承載網(wǎng)的聯(lián)動;在網(wǎng)絡的云化和智能化方面也需要高要求，隨著整個的網(wǎng)絡的復雜性和對彈性的要求，未來可能需要通過SDN和AI的技術(shù)來實現(xiàn)網(wǎng)絡的彈性和智能化;低成本，實現(xiàn)功能、性能和成本的平衡。

5G承載與城域傳送承載發(fā)展是需要統(tǒng)籌考慮的。城域傳送網(wǎng)絡體系分兩部分，一是核心匯聚層，二是接入層。此外，5G的前傳和末端接入部分主要是以光纖為主，但在光纖不足的情況下可能采用WDM。

隨著光通信行業(yè)的不斷發(fā)展，尤其是5G逐漸進入大規(guī)模的部署階段，也推動了光模塊的發(fā)展。由于光模塊和光器件在通信網(wǎng)絡的成本占比越來越大，制約了網(wǎng)絡的總體成本;因此降低光模塊和光器件是光通信產(chǎn)業(yè)的重要目標。

如何減低成本：應用新材料、新技術(shù)、新技術(shù)，如硅光實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新;加強標準化與規(guī)?；瑴p少產(chǎn)品的類型;做到通信網(wǎng)絡和DC網(wǎng)絡共享光模塊產(chǎn)業(yè)鏈;努力實現(xiàn)國產(chǎn)化。

在光通信的發(fā)展歷程中，除了支撐基礎(chǔ)網(wǎng)絡外，另一個重要的定位方向是業(yè)務網(wǎng)，可以說業(yè)務網(wǎng)是光傳送網(wǎng)的新使命。顧名思義，業(yè)務網(wǎng)是面向政企客戶的專線業(yè)務網(wǎng)?；A(chǔ)網(wǎng)絡和業(yè)務網(wǎng)絡二者在物理設施上可部分融合，也可相對獨立。隨著云服務的發(fā)展，政企專線業(yè)務快速增長。

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