2022年光通信器件行業現狀及發展前景分析

• 2022年5月7日 HaoChenChong來源：互聯網 595 33
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作為信息網絡的基礎，光通信系統是新一代信息技術發展的瓶頸，而作為通信系統基礎的光通信器件，其發展水平是新一代信息技術發展瓶頸中的瓶頸。雖然近十年來，我國的光通信產業取得了迅猛發展和驕人成績。

2022年光通信器件行業現狀及發展前景分析

作為信息網絡的基礎，光通信系統是新一代信息技術發展的瓶頸，而作為通信系統基礎的光通信器件，其發展水平是新一代信息技術發展瓶頸中的瓶頸。雖然近十年來，我國的光通信產業取得了迅猛發展和驕人成績。

國產光通信器件廠家在全球光通信器件市場份額中占據第一的位置，但是光通信器件產業與國際領先水平還有較大差距，目前國內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，光通信器件領域還處在充分競爭時代，由于很多光通信器件企業都是在某一細分領域精耕細作，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、優質的系統設備商，但是我國光通信器件行業在全球所占份額與現有資源并不相匹配。2017-2019年，中國光通信器件行業市場規模以10%左右的增速不斷增長，2019年規模達31.6億美元。

根據中研研究院出版的《2022-2027年中國光通信器件行業發展現狀及趨勢預測報告》統計分析顯示：

一、2019年光通信器件行業發展狀況分析

根據咨詢機構Ovum數據，2015—2021年，全球光通信器件市場規模總體呈增長趨勢。其中，電信市場和數據通信市場對光通信器件的需求保持穩定的增長，而接入網市場需求趨穩。與設備、光纖光纜市場相比，光通信器件領域還處在充分競爭時代，由于很多光通信器件企業都是在某一細分領域精耕細作，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、優質的系統設備商，但是我國光通信器件行業在全球所占份額與現有資源并不相匹配。

我國光通信器件廠商以民營中小企業為主，大多沒有其他業務支撐，規模普遍較小，企業群體不夠強壯，在自主技術研發和投入實力方面相對較弱，主要集中在中低端產品的研發、制造上，核心基礎光通信器件研發生產能力薄弱。

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

根據行業供給情況給出的光收發模塊、光芯片、電芯片國產化率測算數據，10Gb/s速率的光芯片國產化率接近50%，25Gb/s及以上速率的國產化率遠遠低于10Gb/s速率的產品，國內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。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發展動態

共建共享是5G網絡建設的必然選擇，繼中國電信與中國聯通合作之后，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網絡。

DRAN場景下光纖直驅CRAN場景下xWDM成為主流

圖表：5G承載技術方案及產業

資料來源：中國電信研究院

在5G承載技術方案與產業研究方面。5G回傳的方案相對統一，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，隨著網絡規模的擴大和網絡的集中，將來50G、100G將會在接入層出現。在匯聚層和核心層，當前以100G為主，隨著網絡規模的擴大和網絡的集中，到未來可能會到400G，甚至可能會用波分的技術去提升容量。

在5G前傳方面存在幾種技術，最成熟的CWDM是發展最早且最成熟的，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互通，互聯互通本質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具備以下幾種優勢：

一、CRAN方式相對DRAN可減少末端機房及傳輸設備需求，節省站址獲取、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集中放置便于統一維護，因此在建設成本和維護成本上較DRAN有一定優勢，CRAN將成為5G建設的主要部署模式;

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

舉例電信聯通共建共享分析，當共建共享后，100M變為了200M，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的技術已經深入研究并制定標準。該方案內部采用DML+PIN的方式，成本較低且支持工溫，可靠高等優勢，產業走向成熟，多廠商支持且可互聯互通。

面向CRAN的應用場景時，光纖直驅對光纖的消耗則太大，不具優勢。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方案的優勢為方案簡單，無溫控(TEC)，成本低;4波CWDM在數據中心有海量應用，6x10GCWDM方案在4G前傳有應用，產業鏈成熟;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更經濟6通道25GLWDM更具性能優勢

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;2.維護余量不足;3.產品合格率壓力;4.環境高低溫考驗。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：利用環形器，采用同波方案，在現有CWDM6波基礎上，擴展支持12波，但將面臨插損指標，反射影響及產業鏈支持不足三大挑戰。

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

圖表：業界正在研究的單纖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：采用在CWDM的6波基礎上，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。目前該方案的產業現狀上，擴展支持10G通道的方案未明確，理論上講可利用現有產業鏈擴展3通道10G或再定制擴展6通道10G。

LWDM(細波分復用)技術：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。從中國電信目前進展來看，該方案光模塊樣品已完成研發，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性能優異，部分廠商的CWDM的長波長色散代價較大，有待進一步優化。為匹配5G建設要求，LWDM最早下半年可集采和規模應用。

G.Metro(DWDM密集波分復用)方案：采用100GHz(0.8nm)波長間隔DWDM技術，采用單纖雙向結構，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實現合分波。該方案采用高成本可調諧EML+TEC+PIN方案，技術方案可行，但目前在產業現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，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。而對于3通道25G，CWDM更經濟，對于6通道25G，LWDM具有性能優勢。

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網絡。根據三大運營商2020年的5G建設計劃，全國共將建成50萬個基站數。根據第三方預測：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。

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，主要看產業的發展與成本。回傳方面，主要第一級回傳或接入層主要為25G、50G，匯聚及往上可能采用100G，主要采用低成本相干技術，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，市場對TFF的需求巨大。

三、2019年我國光通信器件行業發展熱點

5G傳送承載網絡主要分為前傳、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傳送承載網絡基本上分為兩部分，一是前傳，一個是城域傳送承載網。

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，增強中間環節，降低處理時延，部署QoS防止擁塞;高精度時間同步，5G基本業務對時間同步的需求同4G一樣;5G傳送承載離不開網絡切片，但網絡切片需要無線核心網和承載網的聯動;在網絡的云化和智能化方面也需要高要求，隨著整個的網絡的復雜性和對彈性的要求，未來可能需要通過SDN和AI的技術來實現網絡的彈性和智能化;低成本，實現功能、性能和成本的平衡。

5G承載與城域傳送承載發展是需要統籌考慮的。城域傳送網絡體系分兩部分，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。

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

如何減低成本：應用新材料、新技術、新技術，如硅光實現技術創新;加強標準化與規模化，減少產品的類型;做到通信網絡和DC網絡共享光模塊產業鏈;努力實現國產化。

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

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