光芯片各领域应用情况如何?

最佳答案 匿名用户编辑于2024/04/26 10:32

光芯片应用场景丰富,AI 及数字经济拉动需求提升。

政策引导数字经济发展,带动信息基础设施建设。2021 年 11 月,工信部发布《“十四五”信息通信行业发展规划》要 求全面部署新一代通信网络基础设施,全面推进 5G 移动通信网络、千兆光纤网络、骨干网、IPv6、移动物联网、卫 星通信网络等的建设或升级:统筹优化数据中心布局,构建绿色智能、互通共享的数据与算力设施、积极发展工业互 联网和车联网等融合基础设施。《“十四五”信息通信行业发展规划》指明信息基础设施建设的目标,在规划目标落地 的过程中,光芯片需求量也将不断增长。

(1)光纤接入应用场景。千兆光纤网络建设加速推进,带动全球光芯片用量不断提升。FTTx 光纤接入是全球光模块用量最多的场景之一,而 我国是 FTTX 市场的主要推动者。国内三大运营商持续投入千兆宽带网络建设,带动全球 10G-PON 光模块市场需 求。据工信部数据,2019-2023 年,我国 1000 兆及以上速率的固定宽带用户由 84 万户上升至 1.63 亿户,占比由 0.19% 提升至 25.66%,年均增长 6.4%,固定宽带网络光纤接入能力由百兆加速向千兆及以上接入速率迭代升级。目前,全 球运营商骨干网和城域网已实现光纤化,部分地区接入网已逐渐向全网光纤化演进。PON 技术传输容量大,相对成 本低,维护简单,有很好的可靠性、稳定性、保密性,已被证明是当前光纤接入中非常经济有效的方式,成为光纤接 入技术主流。目前 PON 技术主要包括 APON/BPON、EPON、GPON 和 10G-PON 几类,当前主流的 EPON/GPON 技术采用 1.25G/2.5G 光芯片,并向 10G 光芯片过渡。10G-PON 技术支持数据上下传速率对称 10Gbps,能够更 好地满足各类高速宽带业务应用的接入网络需求。根据 LightCounting 的数据,2020 年 FTTx 全球光模块市场出货量 约 6289 万只,市场规模为 4.73 亿美元,随着新代际 PON 的应用逐渐推广预计至 2025 年全球 FTTx 光模块市场出 货量将达到 9208 万只,年均复合增长率为 7.92%,市场规模达到 6.31 亿美元,年均复合增长率为 5.93%。

光纤接入全面覆盖,为国内光芯片产业发展带来良好机遇。根据工信部《宽带发展白皮书》,2020 年,我国光纤接 入用户全球第二,仅次于新加坡。此外,根据《“十四五”信息通信行业发展规划》,在持续推进光纤覆盖范围的同时, 我国要求全面部署千兆光纤网络。以 10G-PON 技术为基础的千兆光纤网络具备“全光联接,海量带宽,极致体验”的 特点,将在云化虚拟现实(Cloud VR)、超高清视频、智慧家庭、在线教育、远程医疗等场景部署,引导用户向千兆速 率宽带升级。据工信部数据,截至 2023 年底,互联网宽带接入端口数达到 11.36 亿个,同比增长 6486 万个。其中, 光纤接入(FTTH/O)端口达到 10.94 亿个,同比增长 6915 万个,占比由 2022 年末的 95.7%提升至 96.3%;具备千 兆网络服务能力的 10G PON 端口数达 2302 万个,比 2022 年末净增 779.2 万个,年增幅达 51.2%,形成覆盖超 5亿户家庭的能力,网络规模和覆盖水平全球第一。

(2)4G/5G 移动通信网络应用场景。4G/5G 移动通信拉动市场对光芯片的需求。根据《“双千兆”网络协同发展行动计划(2021-2023 年)》,到 2021 年底, 5G 网络基本实现县级以上区域、部分重点乡镇覆盖,新增 5G 基站超过 60 万个;到 2023 年底,5G 网络基本实 现乡镇级以上区域和重点行政村覆盖,推进 5G 的规模化应用。根据全球移动供应商协会 (GSA)的数据,截至 2021 年 10 月末,全球 469 家运营商正在投资 5G 建设,其中 48 个国家或地区的 94 家运营商已开始投资公共 5G 独立 组网 (5G SA)。全球正在加快 5G 建设进程,5G 移动通信网络提供更高的传输速率和更低的时延,各级光传输节 点间的光端口速率明显提升,要求光模块能够承载更高的速率。5G 移动通信网络可大致分为前传、中传、回传,光 模块也可按应用场景分为前传、中回传光模块,前传光模块速率需达到 25G,中回传光模块速率则需达到 50G/100G/200G/400G,带动 25G 甚至更高速率光芯片的市场需求。根据 LightCounting 的数据,全球电信侧光模 块市场前传、(中) 回传和核心波分市场需求将持续上升,2020 年分别达到 8.21 亿美元、2.61 亿美元和 10.84 亿 美元,预计到 2025 年,将分别达到 5.88 亿美元、2.48 亿美元和 25.18 亿美元。此外,《2023 年通信业统计公报 解读》显示,截至 2023 年底,全国移动通信基站总数达 1162 万个,其中 5G 基站为 338 万个,占移动基站总数的 29.1%,占比较上年末提升 7.8 个百分点。国内电信市场的持续发展,将带动电信侧光芯片应用需求的持续增加。

(3)AI 数据中心市场应用场景。全球及国内数据中心数量大幅增长,光芯片处于关键地位。互联网及云计算的普及推动了数据中心的快速发展,全球 互联网业务及应用数据处理集中在数据中心进行,使得数据流量迅速增长,而数据中心需内部处理的数据流量远大于 需向外传输的数据流量,使得数据处理复杂度不断提高。根据 Synergy Research 的数据,截至 2020 年底,全球 20 家主要云和互联网企业运营的超大规模数据中心总数已经达到 597 个,是 2015 年的两倍,其中我国占比约 10%, 排名第二。光通信技术在数据中心领域得到广泛的应用,极大程度提高了其计算能力和数据交换能力。光模块是数据 中心内部互连和数据中心相互连接的核心部件,根据 LightCounting 的数据,2019 年全球数据中心光模块市场规模 为 35.04 亿美元,预测至 2025 年,将增长至 73.33 亿美元,年均复合增长率为 13.09%。

AI 带动北美云巨头增加资本开支,数通产业维持高景气。根据中国信通院《2023 云计算白皮书》,2022 年我国公 有云市场规模达到 3256 亿元,同比增长 49.3%;私有云市场规模达到 1294 亿元,同比增长 25.3%。相比于全球 19% 的增速,我国云计算市场仍处于快速发展期,在大经济颓势下依旧保持较高的抗风险能力,预计 2025 年我国云计算 整体市场规模将突破万亿元。政策层面,我国政府将云计算作为产业转型的重要方向,积极推动云计算、数据中心的 发展。根据工信部《新型数据中心发展三年行动计划 2021-2023 年)》,到 2021 年底,全国数据中心平均利用率 提升到 55%以上,到 2023 年底,全国数据中心机架规模年均增速保持在 20%,平均利用率提升到 60%以上。根 据Lightcounting预测,北美五大云厂商受2023年全球云计算市场增速放缓影响,资本开支投入增速短期内略趋平缓, 但受 AI 势头强烈驱动下,增速迎来回升,2024 年资本开支合计增长至接近 1500 亿美元,同比增长约 22%。在云流 量高景气的大趋势下,传统云计算产业对光芯片等数据中心底层硬件的需求有望持续增长。

(4)高速率传输应用场景。在对高速传输需求不断提升背景下,25G 及以上高速率光芯片市场增长迅速。根据 Omdia 对数据中心和电信场景 激光器芯片的预测,高速率光芯片增速较快,2019 年至 2025 年,25G 以上速率光模块所使用的光芯片占比逐渐 扩大,整体市场空间将从 13.56 亿美元增长至 43.40 亿美元,年均复合增长率将达到 21.40%。