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光模块
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宋鹏
宋鹏·头豹分析师
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行业定义
光模块(Optical module)是进行光电和电光转换的光电子器件,光通信产业的核心部分。光模块从2000年以前主流的GBIC封装方式,到封装体积更小的SFP封装方式,再到眼下先进的QSFP-DD和OSFP封装方式,总体朝着更高速率、更小型化、可热插拔的方向发展。其主要应用场景包括以太网、CWDM/DWDM、连接器、Fibre Channel、有线接入和无线接入,六大细分场景覆盖数通市场和电信市场。
AI访谈
行业分类
根据性能与技术不同光模块可被分为:GBIC光模块、XFP模块、SFP光模块、C-SFP、电口模块、BIDI模块、CWDM模块、DWDM模块、SFP+光模块、Xenpak光模块、Xpak和X2光模块。
AI访谈
行业特征
随着科技的进步,光通信行业的不断发展,光模块的封装也因使用场景的拓展不断地变化;产品体积下降,功耗越来越低,光模块向着高速率、远距离、低功耗、低成本、小型化以及可热插拔方向去发展,在这期间中行业壁垒增高,新进入者威胁减少。
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发展历程

光模块行业

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行业规模
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政策梳理
光模块行业
相关政策 6篇
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竞争格局
中国光模块行业竞争格局呈以下状况:1)第一梯队:亨通光电,从营业收入以及市值两个维度来看,亨通光电处于绝对龙头的地位,其2021年全年营收为412.71亿元,总市值为453.07亿元,皆远高于同业可比公司,但公司净利率较低仅为3.82%。2)第二梯队:中际旭创、长飞光纤、星网锐捷及光迅科技,上述企业从市值与营收角度综合评比处于在市场上竞争激烈,但不足以撼动龙头企业地位,从净利率角度来看,上述企业净利率高于亨通光电。3)第三梯队企业为竞争力稍弱且市场份额较低的企业,如仕佳光子、德科立、光库科技等,上述企业市场份额不高,但净利率属于行业翘楚,从发展潜力来看有望市场份额有望扩大,竞争格局有望进一步改变。
AI访谈数据图表
摘要
400G光模块封装:QSFP-DD,OSFP和CFP8 随着数据中心和云计算服务的高速发展,全球数据流量呈指数级增长,使得数据中心更高速率、更大带宽、更低时延方向发展,400G也成为了数据中心互联(DCI)的主流速率。目前,QSFP-DD光模块的外形尺寸是几种400G光模块封装类型中最小的,同时可提供每个机架单元最高的端口密度和最低的使用功耗。其向后兼容性方面也更加灵活,可支持供应商在无需重新设计前面板的情况下将现有100G产品平滑演进至400G。因此,QSFP-DD是400G光模块主流的封装形式。 800G光模块:沿用QSFP-DD封装,实现QSFP-DD800 QSFP-DD主要通过8×50Gbps实现400G速率,随着数据中心内部带宽压力不断增大,400G光模块应用率不断提升,而400G大规模商用也将推动单波100G技术的不断发展,同时为800G光模块奠定技术基石。目前,800G业内主流仍将沿用QSFP-DD,通过8通道、单通道速率100Gbps的方式实现新一代的QSFP-DD800。 光模块应用:六大细分场景覆盖数通和电信运营商市场 光模块的应用场景主要包括以太网、CWDM/DWDM、连接器、Fibre Channel、有线接入和无线接入,六大细分场景覆盖数通市场和电信市场。
光模块行业定义
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Prompt
光模块是指由光电器件、封装材料、封装工艺和电路设计等组成的一种光电子集成封装件。它是将激光器、探测器、调制器、耦合器、放大器、滤波器、光学波导等元器件集成在一起的高度集成化的光电子器件。光模块常常用于光通信、激光雷达、光纤传感等领域。 在光模块行业中,定义方面存在多种不同的表述,包括“光电子芯片”、“光电子集成封装件”、“光机电一体化模块”等等。这些定义之间的区别和差异主要在于其强调的方面不同。光电子芯片强调的是光电子集成电路芯片的概念,即将多种光电器件以及相关的电路集成在同一片半导体晶片上;光电子集成封装件则强调的是将多种元器件封装在一起,以实现更高的集成度和更小的体积;光机电一体化模块则强调的是将光学、机械、电子等多种技术融合在一起,以实现更加高效的光学信号传输。 总之,不同的定义方式强调的方面不同,但它们都指向同一个概念——将多种光电器件集成在一起,以实现更高的集成度和更好的性能表现。
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光模块(Optical module)是进行光电和电光转换的光电子器件,光通信产业的核心部分。光模块从2000年以前主流的GBIC封装方式,到封装体积更小的SFP封装方式,再到眼下先进的QSFP-DD和OSFP封装方式,总体朝着更高速率、更小型化、可热插拔的方向发展。其主要应用场景包括以太网、CWDM/DWDM、连接器、Fibre Channel、有线接入和无线接入,六大细分场景覆盖数通市场和电信市场。
光模块基本原理:光收发一体模块是光通信的核心器件,完成对光信号的光-电/电-光转换。由接收部分和发射部分组成。发射部分:输入一定码率的电信号经内部的驱动芯片处理后驱动半导体激光器(LD)或发光二极管(LED)发射出相应速率的调制光信号,实现光-电变换。 接收部分:一定码率的光信号输入模块后由光探测二极管转换为电信号,经前置放大器后输出相应码率的电信号,实现电-光变换。
[1]
1:http://www.c-fol.net/baike/content/3/1684.html
2:来源:光通信百科、头豹研究院
来源:光通信百科、头豹研究院
光模块行业分类
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Prompt
光模块行业主要根据其应用场景、技术类型和传输介质等方面进行分类。其中,根据应用场景来分类是最主流的分类标准之一。按照应用场景的不同,光模块主要可以分为数据中心光模块、企业级光模块、通信光模块和工业光模块等几种类型。 数据中心光模块是指在数据中心内部进行数据传输时使用的光模块。这类光模块通常采用的是高速传输技术,比如100G、200G、400G等,其传输速率极高。其特点是传输距离短、传输速率快、传输容量大、稳定可靠等。数据中心光模块的典型代表包括QSFP、QSFP-DD、OSFP等。这些光模块的应用场景主要是云计算、大数据、人工智能等数据中心领域。 企业级光模块是指在企业级网络中使用的光模块,其传输距离一般在几千米以内,传输速率则相对较低,一般为10G、25G等。这类光模块的特点是适用于长距离传输、稳定可靠、成本较低等,其应用场景主要是企业级网络、校园网等。典型代表包括SFP、SFP+、XFP等。 通信光模块是指在通信领域中使用的光模块,其应用范围广泛,包括光纤通信、无线通信等。这类光模块的传输距离较远,一般在数十公里至几百公里之间,传输速率也相对较低,主要为1G、10G等。其特点是适用于长距离传输、成本较低、易于维护等。通信光模块的典型代表包括GBIC、XENPAK、X2等。 工业光模块是指在工业自动化等领域中使用的光模块。这类光模块的特点是能够适应恶劣的工业环境,能够在高温、低温、潮湿、腐蚀等条件下稳定工作。其应用场景主要是工业自动化、智能制造等领域。工业光模块的典型代表包括GBIC、SFP、SFP+等。 总的来说,不同类型的光模块在应用场景、传输速率、传输距离、稳定性等方面存在较大的差异。选择合适的光模块应该根据具体的应用需求来进行,以满足不同的技术要求和预算限制。
开通头豹会员
根据性能与技术不同光模块可被分为:GBIC光模块、XFP模块、SFP光模块、C-SFP、电口模块、BIDI模块、CWDM模块、DWDM模块、SFP+光模块、Xenpak光模块、Xpak和X2光模块。
光模块分类
GBIC光模块
GBIC(Giga Bitrate Interface Converter)是将千兆位电信号转换为光信号的接口器件。GBIC设计上可以为热插拔使用,是一种符合国际标准的可互换产品。
XFP模块
XFP模块是一种可热插拔的、占电路板面积很小的、串行-串行光收发器,可以支持SONETOC‐192、10 Gbps以太网、10Gbps光纤通道和G.709链路。
SFP光模块
SFP光模块(Small Form-factor Pluggable)即小型可热插拔光收发一体模块。SFP模块体积比GBIC模块减少一半,可以在相同的面板上配置多出一倍以上的端口数量。SFP模块的其他功能基本和GBIC一致。SFP光模块的特殊类型包括:BIDI-SFP、电口SFP、CWDM SFP、DWDM SFP、SFP+光模块等。
C-SFP
Compact SFP即紧凑型SFP,在现有SFP封装基础上,发展为更先进、更紧凑的CSFP封装。CSFP MSA中共定义了3种C-SFP:1ch/2ch/3ch Compact SFP。
电口模块
电口模块即Copper SFP,SFP封装电口模块,100米可支持最大传输距离100m。
BIDI模块
BiDi(Bidirectional)即单纤双向。利用WDM技术,发送和接收两个方向使用不同的中心波长。实现一根光纤双向传输光信号。该光模块只有1个端口,通过光模块中的滤波器进行滤波,同时完成1310nm光信号的发射和1550nm光信号的接收,或者相反。该模块必须成对使用,最大的优势是节省光纤资源。应用领域:常规SFP、xWDM SFP、以及PON SF。
CWDM模块
CWDM光模块采用CWDM 技术,通过外接波分复用器,将不同波长的光信号复合在一起,通过一根光纤进行传输,从而节约光纤资源。同时,接收端需要使用波分解复用器对复光信号进行分解。
DWDM模块
DWDM SFP属于密集波分复用技术,可以将不同波长的光耦合到单芯光纤中去,一起传输。 DWDM SFP的通道间隔根据需要有0.4nm,0.8nm,1.6nm等不同间隔,间隔较小、需要额外的波长控制器件。DWDM SFP的一个关键优点是它的协议和传输速度是不相关的。
SFP+光模块
SFP+光模块是新一代的万兆光模块,它按照ANSI T11协议,可以满足光纤通道的8.5G和以太网10G的应用。SFP+与普通的SFP光模块外观一样。SFP+只保留了基本的电光、光电转换功能,减少了原有XFP设计中的SerDes, CDR, EDC, MAC等信号控制功能,从而简化了10G光模块的设计,功耗也因而更小。SFP+的屏蔽要求比SFP更严格,要求具备更好地屏蔽效果。
Xenpak光模块
Xenpak光模块通过70pin的SFP连接器与电路板连接,其数据通道是XAUI接口;Xenpak支持所有IEEE 802.3ae定义的光接口,在线路端可以提供10.3 Gb/s、9.95 Gb/s或4×3.125 Gb/s的速率。
Xpak和X2光模块
Xpak和X2光模块都是从Xenpak标准演进而来的,其内部功能模块与Xenpak基本相同,在电路板上的应用也相同,都是使用一个模块即可实现10G以太网光接口的功能。由于Xenpak光模块安装到电路板上时需要在电路板上开槽,实现较复杂,无法实现高密度应用。而Xpak和X2光模块经过改进后体积只有Xenpak的一半左右,可以直接放到电路板上,因此适用于高密度的机架系统和PCI网卡应用。
[2]
1:http://www.c-fol.net/baike/content/3/1684.html
2:来源:光通信百科、头豹研究院
来源:光通信百科、头豹研究院
光模块行业特征
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AI专家访谈专家访谈
Prompt
中国光模块行业是一个快速发展的行业,其在未来具有广阔的发展前景。从商业模式、竞争环境、用户画像、利润成本、行业周期、供给需求、准入门槛、发展前景等多个维度中,其中三个重要的维度是商业模式、供给需求、发展前景。 商业模式 光模块行业的商业模式主要分为两种,即直接销售和代理销售。其中,直接销售模式适用于规模较大的企业,其通过建立销售团队、加强市场推广等方式来提高销售量。而代理销售模式适用于规模较小的企业,其通过招募代理商、在各地开展市场推广等方式来提高销售量。目前,中国光模块行业的主要企业均采用直接销售模式,而小型企业则多采用代理销售模式。此外,一些新兴企业也开始采用线上销售模式,通过互联网来拓展销售渠道。 供给需求 随着5G技术的快速发展,光模块行业的需求量不断增加。目前,中国光模块行业的主要市场是国内市场,而海外市场的开拓仍处于起步阶段。在国内市场中,主要需求来自于电信运营商、网络设备制造商和数据中心等行业。其中,电信运营商是光模块行业的主要客户,其采购光模块主要用于5G网络建设。此外,随着智能制造等领域的不断发展,光模块在工业自动化、智能交通等领域中的应用也在不断增加,对光模块行业的需求也在不断扩大。 发展前景 中国光模块行业的未来发展前景广阔。目前,随着5G技术的快速发展,光模块的需求量也在不断增加,同时光模块的应用场景也在不断扩大。未来,随着物联网、智能制造、智能交通等领域的不断发展,光模块行业的应用前景将更加广泛。此外,在技术创新方面,中国光模块行业也有不少的优势,如独立研发能力、核心技术掌握等。这些优势将有助于中国光模块行业在未来的市场竞争中占据更有利的位置。 数据来源: 1.《光模块市场发展趋势及前景分析》 2.中国光通信产业发展现状及趋势 3.《2019年光模块行业市场研究报告》
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随着科技的进步,光通信行业的不断发展,光模块的封装也因使用场景的拓展不断地变化;产品体积下降,功耗越来越低,光模块向着高速率、远距离、低功耗、低成本、小型化以及可热插拔方向去发展,在这期间中行业壁垒增高,新进入者威胁减少。
1
封装方式多样化
速率和场景丰富化,促使封装方式多样化。随着光电子器件的发展和集成度的不断提高,光电器件的性能和传输带宽逐渐增加。为应对不同使用场景,光模块实现了更高速率传输和更小的尺寸,因此其封装方式一直以来也不断发展,持续演进。针对不同的速率和场景,可以选择 SFP+、SFP28、QSFP28、CFP2、QSFP-DD、OSFP 等多种封装形式。
2
性能全面提升
低功耗、高性能、体积下降。以CFP系列封装类型为例,早期的100G CFP光模块,通过10个10G的通道,达到100G的传输速率,而100GCFP4光模块通过4个25G通道,实现100G传输,所以传输效率更高,稳定性更强。同时 CFP4光模块的体积为CFP的四分之一,传输效率有明显提升,而且耗电量下降,系统成本方面也比CFP2更低。目前流行的 00G QSFP28封装小于CFP4。
3
行业壁垒高
工艺复杂、前期资本投入较大、工艺经验需长时间积累。光芯片技术壁垒高、工艺流程复杂,多以IDM模式经营,包含芯片设计、晶圆制造、芯片加工和测试等业务流程。光器件和光模块的壁垒在于工艺经验的积累、对光学系统的理解以及精密、精益加工制造能力。除此之外,光学元件还需要对光学冷加工、镀膜、模具设计等能力进行积累。部分下游厂商出于成本控制、产业链延伸、供应链安全等方面的考虑,已通过收购或自研等方式向上游芯片环节布局,积极向上游突破。
[3]
1:https://blog.csdn.net/wuhangeling/article/details/118787118
2:来源:CSDN、头豹研究院
来源:CSDN、头豹研究院
词条作者链
宋鹏·头豹分析师
2022-10-28
修改“光模块”词条报告
宋鹏·头豹分析师
2022-09-13
发布“光模块”词条报告
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