【光电通信】800G时代已来，高景气周期开启

今日光电 2023-11-22 18:00

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光模块是光纤通信中的核心组成部分，实现光信号传输过程中光电转换和电光转换功能。光模块工作在OSI模型的物理层，主要由光电子器件(光发射器、光接工收器)、功能电路和光接口等部分组成，主要作用是实现光纤通信中的光电转换和电光转换功能。光芯片是光模块的核心元件，基于激光的受激辐射原理完成光电转换功能:处于基态(稳态)的原子在外来辐射光(由电/光泵浦源产生)作用下先受激吸收跃迁到高能级(不稳态)，再通过合适的能级系统形成粒子数反转，跃迁到基态，实现受激辐射，发出光子和外来光子的频率、传播方向、偏振、相位等均相同，从而产生窄谱宽、高功率、强定向性的激光。

光模块处于产业链中游,上游是光芯片与光器件厂商,下游主要应用于电信市场和数通市场。

目前光芯片与光器件国产化程度较低，国内产品多为无源器件、低速率光芯片，根据 ICC 预测，2021 年我国 25G 光芯片国产化率约 20%，25G 以上光芯片国产化率仅5%，高速率产品多为国外头部厂商如博通等垄断，因此上游光芯片成本占比较高。根据头豹研究院数据，光器件在光模块成本占比超过70%，主要来自TOSA与ROSA组件，下游主要客户包括设备商、运营商以及互联网云厂商，市场份额集中，客户议价能力较强。在上下游的挤压下，光模块行业竞争较为激烈，产品量价随产品升级周期性变动。出货量方面，新产品导入阶段出货量较少，升级中期出货量开始爆发式增长，后期成熟产品的需求逐渐下降。价格方面，产品价格以每年17%-18%的平均幅度下降，尤其是新产品出货量达到高水平后，标准化ASP通常迎来大幅下滑，根据Lightcounting统计，2018年标准化产品的价格同比下跌37%，打破了2011年创下的下跌33%的纪录。

光模块种类多、升级快，不同应用场景对传输距离、带宽等性能有不同要求，流量高速增长带来的带宽压力驱动高速率光模块率先在数据中心部署，电信市场产品升级压力相对较小。技术成熟周期推动数通市场光模块以 5 年左右的升级周期迭代：2015 年以前，数据中心光模块以 10G、40G 为主; 2016年，25G、 100G光模块开始部署， 2019年开始大规模放量；2019年光模块进入后100G时代，上层交换机光模块速率开始向200G/400G升级。2022年，200G、400G 产品大规模放量，800G 光模块进入导入阶段。

800G新产品周期开启，迎来行业新一轮高景气

上游交换机芯片已突破：交换机芯片升级是光模块升级的基础条件，800G 交换机及芯片市场技术逐渐成熟，51.2Tbps 芯片已突破，800G 光模块升级确定性强。回顾交换机芯片及光模块部署历程，交换机芯片升级是光模块升级部署的先行条件: 2014年首款100G交换芯片(Tomahawk)送样，2016年100G交换机开始规模部署；2017 年 12 月首款 400G 芯片（Tomahawk3）送样，2019 年 12 月推出Tomahawk4 (支持双倍端口和容量，2020年起200G和400G光模块开始上量。

目前多款800G交换机芯片已发布，800G光模块有望开始规模部署。交换机芯片分为自研与商用两种，自研芯片中思科的 Silicon One G100 交换机芯片支持25.6T交换能力，提供32个800G端口,总交换能力达25.6T，每个端口也可以拆成8×100G或者 2×400G应用。商用交换芯片厂商主要包括博通、Mellanox、Barefoot 和Innovium，均可提供 25.6T 交换芯片，其中博通的 Tomahawk5 和 Mellanox 的Spectrum-4 速率高达 51.2Tbps。从交换机来看，思科、新华三与 Mellanox 均于2022 年发布 800G 交换机，800G 光模块部署势在必行。

行业标准逐渐落地，主要供应商已发布样品并具备大规模量产能力。国内外多个标准化组织竞相开展800 Gbit/s的标准化工作， IEEE802.3工作组、OIF、 IPEC(国际光电委员会)等组织已对800Gb/s直调直检和相干方案进行立项，启动800Gbit/s相关规范的制订工作，对800 Gbit/s光模块的应用场景、接口规格等进行了定义；800G Pluggable MSA已先后发布面向低成本、100 m传输距离需求的8 × 100 Gbit/s PSM8以及面向2 km传输距离需求的4 x 200 Gbit/s FR4规范；由Cisco、 Broadcom、Juniper、Intel等组成的光模块MSA工作组制定了第一个800G QDFP双重密度可插拔光模块的标准，定义了800G光模块的尺寸QSFP-DD800。2023年，易飞扬推出800G OSFP和QSFP-DD800光模块产品线。

800G新产品周期增长弹性大(升级路径统一)、确定性强(已批量出货)

后100G时代，全球云厂商光模块200G/400G升级路径显著分化，驱动数通市场产品周期熨平；800G产品升级路径统一，部署速度有望超过400G，光模块市场未来具有更强的升级弹性与更大的增长空间。

根据MSA发布的800G光模块白皮书，TOR Server层采用200G AOC时，上层需要部署800G光模块。可用性、系统成本方面，800G产品同样优于400G，可以在1U的外形尺寸中使用25.6Tbps的芯片，对外32个800Gbps端口，每比特成本将优于同等的400Gbps。根据Dell'Oro预测，800G光模块渗透速率有望高于400G，到2025年在数据中心交换机端口中将超过25%。

AI需求爆发加速800G光模块布局，北美大客户已开始批量采购，新增AI大客户英伟达带来业绩新驱动，800G升级确定性强；且行业竞争格局稳定，头部厂商继续引领行业发展。

易飞扬推出OSFP&QSFP-DD两种封装的800G VR8/SR8、400G VR4/SR4光模块和有源光缆

8月，易飞扬宣布推出800G QSFP-DD VR8/SR8 、800G OSFP VR8/SR8、400G QSFP112 VR4/SR4以及400G OSFP-RHS VR4/SR4光模块和有源光缆。该产品系列搭载高性能的112Gbps VCSEL激光器和7nm DSP，电气主机接口为每通道112Gbps PAM4信号，支持CMIS 4.0。

相关性能

眼图和灵敏度指标

每通道TDECQ小于3dB；OMA RXsen灵敏度满足-5.2dBm @ 2.4E-4 Pre-FEC 53.125GBd。