1.1 数字经济规模预测
发展数字经济意义重大。《“十四五”数字经济发展规划》指出数字经济是继农业经济、工业经济 之后的主要经济形态，是以数据资源为关键要素，以现代信息网络为主要载体，以信息通信技术融 合应用、全要素数字化转型为重要推动力，促进公平与效率更加统一的新经济形态。数字经济具有 高创新性、强渗透性、广覆盖性，不仅是新的经济增长点，而且是改造提升传统产业的支点，可以 成为构建现代化经济体系的重要引擎。当今时代，数字技术、数字经济是世界科技革命和产业变革 的先机，是新一轮国际竞争重点领域，发展数字经济是把握新一轮科技革命和产业变革新机遇的战 略选择。
随着云计算、人工智能、大数据、物联网等新技术的蓬勃兴起，我国数字经济进入高速发展阶段。 根据发改委官网，2005 年，数字经济规模仅为 2.6 万亿元。2020 年，数字经济规模再创历史新高达到 39.2 万亿元，保持 9.7%的高位增长速度。我国数字经济核心产业增加值占国内生产总值（GDP）比 重更是达到了 7.8%，数字经济占 GDP 的比重呈明显上升趋势，成为稳定经济增长的关键动力。信息 基础设施全球领先，建成全球规模最大的光纤和第四代移动通信（4G）网络，第五代移动通信（5G） 网络建设和应用加速推进。
宽带用户普及率明显提高，根据移动官网统计，光纤用户占比超过 94%， 移动宽带用户普及率达到 108%。电子商务蓬勃发展，移动支付广泛普及，在线学习、远程会议、网 络购物、视频直播等生产生活新方式加速推广，互联网平台日益壮大，互联网协议第六版（IPv6）活 跃用户数达到 4.6 亿，更多企业迈上“云端”。 到 2025 年，数字经济迈向全面扩展期，数字经济核 心产业增加值占 GDP 比重预计达到 10%。以 2021 年 GDP 绝对值 114.4 万亿为基准，假设 2021 至 2025 的 GDP 的增速平均为 5%，数字经济按照 2025 占 GDP 比重为 10%，每年的比重按照 0.55%增速测算， 2021 至 2025 年数字经济核心产业增加值总规模将达到 56.6 万亿规模。
1.2 数据中心规模预测
数据中心是数据储存和计算的中心，通信网络的核心地带。算力作为数字经济的核心生产力，离不 开作为产业底层核心基础设施的数据中心的建设。 受客户分布不均影响，同时为了满足客户对低时延、高可靠的要求，数据中心企业大规模布局一线 城市，仍主要集中在东部地区。
根据发改委数据统计，2021 年末，北上广三地数据中心约占全国份 额的 26%，华东、华北、华南等地的 IDC 存量机架占比达 79%。但据“东数西算”工程要求，各数据 中心起步期的建设目标为数据中心平均上架率不低于 65%、PUE 控制在 1.2 以下，而我国数据中心的 平均机柜上架率仅有 50%，各区域中仅有华北、华东、华南等需求较为旺盛的区域上架率达到要求， 且各区域 PUE 水平都高于要求。随着“东数西算”工程的启动，西部地区拥有丰富的土地资源和相 对廉价的能源，气候适宜，可成为对于东部算力紧张供需的良好补充，将数据中心算力资源进一步 集中、扩充，同时减少数据中心耗电，降低运行成本。
“东数西算”工程的全面启动将为数据中心 的发展带来利好政策，建设规模和增长速度都存在明显空间。 根据 IDC 圈统计 2021 年 IDC 机柜增量为 99.15 万架，增速达 30%，考虑到“东数西算”工程全面启动， 各数据中心起步期的上架率建设目标，直接利好 IDC 建设，保守认为 22-23 年的增速为 30%，24 年为 25%，25 年为 20%，单个机柜根据现有数据中心机柜造价取平均值为 22.5 万/架，机架成本约占到数 据中心的 80%，施工成本约占 16%，土地及其它成本开支占比约 5%。“十四五”期间，仅数据中心 建设经济总规模预测为 2.14 万亿元。
IDC（Internet Data Center）意为“互联网数据中心”，主要的工作场景是在一个专用的厂房中放满各 种设备服务器用来存储和运算各种大数据。IDC 产业链属于云计算产业链范畴。随着 5G 商用，智能 设备的普及，将有大量终端设备的数据需要上云，IDC 产业链的公司在其中扮演的角色就是一个数据 服务商的角色。
IDC 产业上游企业主要负责为数据中心建设提供所必须的基础设施或条件，总体分为设备商与软件服 务商两类。设备商提供基础设施和 ICT （Information and Communications Technology 信息与通信技术）设 备，包括底层基础设施（供配电系统、散热制冷系统等）和 IT 及网络设备（交换机、AI 服务器、存 储）；而软件服务商提供数据中心管理系统（动环监控系统、数据中心基础设施管理系统等）。 产业中游主要是数据中心各类服务商，包括电信运营商、第三方中立 IDC 服务商、云计算厂商以及 从各行业涌入的新进入者。中游整合上游资源，建设高效稳定的数据中心，是数据中心产业的核心 角色。
2.1 数据中心供配电系统：UPS功能与发展，保障稳定电力供应
互联网+时代，机房数据中心的建设面临着更大的挑战和更高的要求，持续的电力供应是需要解决的 第一个技术问题。从目前机房数据中心建设的要求来说，不间断电源（UPS）系统需要具备高效率、 高可用性、智能化等特点，来助力绿色高效节能稳定的机房建设。 不间断电源（UPS）是在电网异常（如停电、欠压、干扰或浪涌）的情况下不间断的为电器负载设 备提供后备交流电源，维持电器正常运作的设备。不间断电源由电池组、逆变器和控制电路组成， 一端连接电网另一端连接电器负载。在电力正常的情况下，不间断电源利用电网电源为自身充电， 在电力出现异常的时候，不间断电源将存储于电池中的直流电源逆变成电压和频率稳定的交流电进 行释放释放，供负载使用，以保证数据中心的持续稳定的工作。
按照不同工作原理和技术指标，UPS 可以划分为在线式、互动式、离线式三种，其中在线式 UPS 结 构中逆变器始终处于工作状态，具有最高的可靠性，能够实现零间断供电，造价相对较高，广泛的 应用于数据中心。
东数西算加速数据中心建设，带动 UPS 稳步增长 得益于数据中心的快速发展，我国 UPS 的市场规模逐年稳步增加：2019 年 UPS 市场规模同比增速达 到 11.69%，虽然受到新冠疫情影响，市场规模增速有所放缓，但是在 2021 年依然达到 90.2 亿元。随 着东数西算工程的推进，数据中心的建设，根据信通院预测，预计未来 ups 规模增速依然会逐步提 高，预测 2025 年将达到 132.2 亿元的规模。 从产品结构来看，受数据中心的大型、超大型 UPS 产品发展趋势影响，中大型 UPS 产品生产增速较 快，市场占比逐年提升：2018 年中大型功率 UPS 只占到 62.5%，但是到 2020 年以经占比达到 67.8%， 挤缩了小微型 UPS 的市场占比。随着东数西算工程推进，中大型数据中心将进一步加速建设，对于 中大型功率 UPS 需求将进一步提高。
从应用行业结构看，数据中心、互联网、电信、金融是 UPS 的主要应用行业：数据中心对 UPS 的需 求占市场比率最高，达到 23.50%；互联网产业次之，占比 15.40%；电信、金融产业分别占市场比为 12.70%和 11.30%；政府服务、交通运输、制造业及公共服务等产业也会对 UPS 应用有较大的需求。
国内 UPS 现状：竞争加剧，国产化异军崛起 目前高压直流电 HVDC 供电有优势也有不足，对通信行业应用比较成熟，但因其系统配件如空气开 关、继电器等需要在高压直流下工作，所以选材要求和成本都比较高，也存在一定的安全隐患。不 间断电源 UPS 经多年发展和应用，供电效率可靠性不断增强，可维护性高，可以并机冗余，带载能 力强，也逐渐有了更多的市场。2015 年以前，UPS 市场呈现海外巨头引领的局面；2015 年之后，国 产厂商纷纷加大研发投入，聚焦提升产品性能和质量，国产 UPS 势力迅猛崛起。如今国内 UPS 产品 体系完善，市场成熟度高，厂商竞争也十分激烈。
UPS 供应商主要分为两类，一是以维谛技术、施耐德、山特电子等为主的国际巨头，技术实力强劲， 市场服务优异，凭借多年行业经验，在 UPS 领域的产品齐备性上具备一定先发优势，也有较大的市 场占比。二是以民营企业为主的国产 UPS 供应商，如科华数据、华为等厂商，通过数十年积累提升 技术实力，产品性能和市场份额快速提升。
2.2 IDC冷却系统的特征与成长，降低 PUE 核心配件
IDC 存放着大量服务器和其它联网计算机设备，这些设备保存着互联网上的大部分数据的同时，也为 云计算提供必须的计算力。经比较，数据中心由此工作量产生大量热量的使用密度能达到一栋普通 办公大楼的百倍以上。 IDC 的冷却系统主要为数据中心降温，保障数据中心在恒温环境下工作。机房专用的冷却系统具有高 效率、高显热比、高可靠性和灵活性的特点，能满足数据中心日益增加的服务器散热、温度恒定控 制、空气过滤等要求，但是耗电量巨大，所以，提高制冷系统的效率是降低电源使用效率（PUE） 的关键。
传统数据中心采用风冷和冷冻水式系统，前者风冷直接蒸发制冷循环，安装和维护相对简单，但是 耗电量巨大，同时施工难度大，对于大型数据中心，每个机组、压缩机制冷系统均需要一套制冷铜 管连接，工程量巨大；后者冷冻水系统冷水机组集中制冷，制冷效率较高，运行费用较低，但是数 据中心内部带有水循环系统，需要设臵防漏水检测系统和防护措施 日常维护复杂，数据中心建造难 度大，受制于低于因素较大。
新型制冷系统：主要采用液冷和双冷源系统。液冷主要是水冷和乙二醇水冷式系统，每个机组的冷 凝器、蒸发器均在室内机内部，制冷循环系统在机组内部完成，制冷效率相对风冷机组高，用电量 较低，但是施工难度较大，造价较高；双冷源系统主要是风冷+冷冻水系统/水冷+冷冻水系统 ，整体 制冷效果最好，但是初期造价高，切施工难度大，技术要求较高。新型的冷却系统能够明显的降低数据中心 PUE 指标，根据工信部披露，液冷系统和双系统制冷可以 降低 PUE 指标至 1.2 以下，较传统的冷却方式明显改善。
成长空间已打开，国产化已然是趋势 IDC 制冷空调规模逐年上涨，2019 年达到了 57.4 亿元的市场规模，预计东数西算工程正式开展后，数 据中心大量修建，未来成长空间已然打开。 IDC 制冷主要厂商有维谛、佳力图、艾特网能、依米康、华为、英维克等。其中 2019 年市场份额中 维谛占比 30.5%，佳力图占比 11.8%，剩余前七大厂商份额占比趋同，竞争激烈。如今国产厂商占比 超过 58%，IDC 制冷系统国产化已然成为了未来的趋势。
光模块是光通信系统的“水龙头” 早期的通信系统只有电信号，19 世纪无线通信的发明让电磁波成为信息载体，20 世纪 70 年代光通信 的出现，让光信号加入了通信大家庭。随着全球信息技术产业的持续发展，通信网络中的数据流量 规模愈加庞大， 互联网接入带宽速率与数据流量规模同步增长，以金属为载体的传输方式无法满足 升级需求，于是光纤逐渐取代金属线，在 5G、云计算、物联网等技术推动的数据流量高速增长下， 光通信已经是全球通信产业的发展趋势。 光通信系统是固网通信，由设备-光模块-光缆组成。光模块是进行光电和电光转换的光电子器件，发 送端把电信号转换为光信号，将电信号以高低压表示的 1 和 0，分别以彩光（有光）/灰光（无光） 的形式发射到光纤光缆中传输；接收端则把光信号转换回电信号。
3.1 全球市场将超千亿，中国占据 1/3 需求、1/2 供给
根据 LightCounting 统计，2016-2021 年全球光模块市场规模逐年上涨，同比增速平均保持在 9%。随着 全球数据量的增加，光模块向着超高频、超高速和超大容量发展。根据 LightCounting 数据，全球光模 块市场规模不断增大，预计到 2024 年全球光模块市场规模将超过 150 亿美元。 数通市场对光模块/光器件的刺激远大于其他细分行业。未来几年，随着流量的暴增，包括谷歌、微 软、亚马逊、Facebook、阿里、腾讯、百度等互联网公司在全球范围内不断新建数据中心来应对这一 挑战，数通市场的增长将会十分显著。而数通市场对光模块/光器件的需求远大于其他细分行业，100G 以上的高速光模块将迎来发展高潮，市场结构占比将逐年提升。
3.2 数据通信市场光模块应用场景预测：以云计算中心为例
云计算是分布式计算技术的一种，指透过网络将庞大的计算处理程序自动分拆成无数个较小的子程 序，再交由多部服务器所组成的庞大系统经搜寻、计算分析之后将处理结果回传给用户。透过这项 技术，网络服务提供者可以在数秒之内，达成处理数以千万计甚至亿计的信息，达到和“超级计算 机”同样强大效能的网络服务。
云计算的网络拓补结构有传统的三层架构网络，也有新型的 Spine-Leaf 网络架构——叶脊网络架构。 两种网络结构有着各自的特色与优劣。 传统的三层构架分为接入层、汇聚层和核心层，每一层之间使用光纤直连，需要大规模使用光模块。接入层：接入交换机通常位于机架顶部，所以也被称为 ToR（Top of Rack）交换机，物理连接服 务器。 汇聚层：汇聚交换机连接同一个二层网络（VLAN）下的接入交换机，同时提供其他的服务，例 如防火墙，SSL offload，入侵检测，网络分析等，它可以是二层交换机也可以是三层交换机。核心层：核心交换机为进出数据中心的包提供高速的转发，为多个二层局域网（VLAN）提供连 接性，核心交换机为通常为整个网络提供一个弹性的三层网络。
三层网络在使用的过程中逐渐显现出一些不足： 宽带浪费：为了防止环路，汇聚层和接入层之间通常会运行 STP 协议，使得接入交换机的上行链路 中实际承载流量的只有一条，而其他上行链路将被阻塞，造成了带宽的浪费； 故障域较大：STP 协议由于其本身的算法，在网络拓扑发生变更时需要重新收敛，容易发生故障， 从而影响整个 VLAN 的网络； 难以适应超大规模网络：对于现代云数据中心频繁发生的虚拟机迁移等“东西流量”走向难以进行 承载。
随着核心交换机和汇聚交换机的工作压力不断增加，要支持大规模的网络，就必须有性能最好、端 口密度最大的汇聚层核心层设备。叶脊构架每一个叶交换机都和另一个叶交换机之间都只是隔了一 级，减少了设备寻找或者等待连接的需求，从而减少了延迟以及降低了瓶颈。 叶脊构架将 IDC 网络从三层扁平化为二层，提高了网络效率，具有高可靠性、高性能和可扩展性的 优点，受到了许多大型数据中心和云计算网络的青睐。
依据不同网络拓补结构，我们可以通过简单的模型假设来预测光模块在网络中的使用数量，继而凭 借单个光模块的预测价格，测算国内乃至全球的光模块需求市场空间。 以面积为基础值估算三层架构型机柜数量： 传统数据中心中，机柜每台占地面积介于 3-5 ㎡之间，为简化模型复杂度，在此取均值 4 ㎡作为每台 机柜的占地面积；一般单机柜服务器容量为 20-30 台，取均值 25 台作为一个服务器容量。 那么在 1000 ㎡的占地面积中，机柜数则为 250 台，服务器容量为 6250 台。 假设 500 台接入层交换机，汇聚层交换机为 5 台，核心层交换机为 2 台，则总计需要 27028 个光模块。
以面积为基础值估算叶脊架构型机柜数量： 机柜每台占地面积 3-5㎡，取均值 4，占地 1000㎡的数据中心机柜数为 250台，服务器数量为 6250台。 以飞速(FS)交换机为例，一台叶交换机有 48 个下行 10G 光端口，尽可能使用最少的叶交换机，则最 少需要 131 台。根据设计网络时需要考虑的一个重要因素——收敛比不能超过 3:1，叶交换机下行带 宽 48*10G=480G，上行带宽最大为 480G/3=160G，则最多可以连接 160G/40G=4 台脊交换机。对应的叶 交换机、脊交换机数量分别为：131 台、4 台，总计需要 26064 个光模块。
在网络时代信息流量的爆发式增长背景下，云计算和大数据等技术的应用驱动全球超大规模数据中 心的加速建设，催生了行业对高速光模块需求量的提升，同时也推动了光模块的迭代更新。 根据 LightCounting 相关统计，全球超大型数据中心数量由 2016 年的 338 个增长至 2021 年的 628 个（增 加比例达到 85.8%），复合年均增长率（CAGR）达 13%，增速较大；全球数据中心总流量由 2016 年 的 6819 EB 增至 2021 年的 20555 EB（增加比例达到 201.4%），复合年均增长率（CAGR）达 23%。由 数据中心内部流量和数据中心互联流量组成的横向流量占数据中心总流量约 85%。（报告来源：未来智库）
（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）
