光模块行业深度报告：两个逻辑，三个市场

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1、光模块产业链:全球分工明确，国产替代加速

1.1全球分工明确，中国开启高端智造 光模块产业链介绍

光模块作为一种重要的有源光器件，在发送端和接收端分别实现信号的电-光转换和 光-电转换。由于通信信号的传输主要以光纤作为介质，而产生端、转发端、处理端、接 收端处理的是电信号，光模块具有广泛和不断增长的市场空间。光模块的上游主要为光 芯片和无源光器件，下游客户主要为电信主设备商、运营商以及互联网&云计算企业。

光模块遵循芯片—组件(OSA)—模块的封装顺序。激光器芯片和探测器芯片通过 传统的 TO 封装形成 TOSA 及 ROSA，同时将配套电芯片贴装在 PCB，再通过精密耦合 连接光通道和光纤，最终封装成为一个完整的光模块。新兴的主要应用于短距多模的COB采用混合集成的方法，通过特殊的键合焊接工艺将芯片贴装在PCB上，采用非气 密性封装。

光模块下游主要应用于电信承载网、接入网、数据中心及以太网三大场景。电信承 载网和接入网同属于电信运营商市场，其中波分复用(xWDM)光模块主要用于中长距 电信承载网，光互联(Opitcal interconnects)主要用于骨干网核心网长距大容量传输， 而接入网市场是运营商到用户的“最后一公里”，包括光纤到户无源光网络(FTTH PON)、 无线前传(Wireless)等应用场景。数据中心及以太网市场主要包括数据中心内部互联、 数据中心互联(DCI)、企业以太网(Ethernet)等场景。根据 LightCounting预测，2018 年全球光模块市场规模约 60 亿美元，其中电信承载网市场规模 17 亿美元，每年以 15%的速度增长，接入网市场规模约 12 亿美元，年增长率约 11%，而数据中心和以太网市场规模已达 30 亿美元，未来 5 年复合增长率达 19%。

1.1.2欧美日:行业不断并购整合，专注于高端产品和芯片研发

全球光模块产业链分工明确，欧美日技术起步较早，专注于芯片和产品研发。中国 在产业链中游优势明显:劳动力成本、市场规模以及电信设备商的扶持，经过多年发展 已成为全球光模块制造基地，从 OEM、ODM 发展为多个全球市占率领先的光模块品牌。 产业链分工有效利用了全球优势生产要素，并避免了重复研发，有利于全球产业链高效 运转但中国难以分享上游的巨大价值。

由于低端产品价格透明，许多海外企业无法接受过低的毛利率进而剥离光模块业务 专注于芯片或保留高端产品。如剑桥科技去年 5 月和今年 3 月分别收购 Macom Japan 和 Oclaro Japan 光模块资产;博创科技今年 3 月收购 Kaiam PLC 业务涉及相关部分资 产。另一方面，光通信巨头也经历了一系列并购整合，以增强对整个产业链的垂直协同， 增强规模优势，提高议价能力，如去年 5 月和 11 月，Lumentum 和 II-VI 分别宣布收购 Oclaro 和 Finisar。

1.1.3中国:从全球工厂到高端智造

工程师红利开始替代劳动力红利。中国的制造业劳动力成本相比美国的优势正在快 速减弱，根据 Wind 和美国劳工部发布数据统计，美国制造业平均年薪/中国制造业平均 年薪从 2013 年的 8.15 快速减少为 2018 年的 5.01。而与此同时，中美 IT 技术人员的平 均年薪在缓慢缩小，美国 IT 技术平均年薪/中国 IT 技术平均年薪由 2013 年的 5.89 减少 为 2018 的 4.46。中国的工程师红利正在替代劳动力红利成为驱动光模块行业发展的新 动能。

中国在全球价值链地位提升。 长期以来我国光模块企业在上游芯片和下游主设备商 的“夹击”下利润空间被严重限定，但长期坚持研发正在助力国内光模块企业向价值链 更高的高端光模块和光电芯片领域渗透。我们以电信光模块为主业的光迅科技、昂纳科 技、新易盛作为样本，三家企业研发支出总额 2014-2018 保持着年均 20%的增长速度， 研发支出占营收比例保持在 10%以上。而从三家企业的收入合计占运营商资本开支的比 例来看，2014-2018 增长了 1.79pct。光模块企业通过研发投入带动产品竞争力不断增 强，有望在全球产业链中分享更多的价值。

1.2上游芯片仍是短板，自主可控必将加速

1.2.1光芯片和电芯片是光模块的核心部件，成本占比最高

光芯片是光模块中完成光电信号转换的直接芯片，又分为激光器芯片和探测器芯片。 激光器芯片发光基于激光的受激辐射原理，按发光类型，分为面发射与边发射:面发射 类型主要为 VCSEL(垂直腔面发射激光器)，适用于短距多模场景;边发射类型主要为 FP(法布里-珀罗激光器)、DFB(分布式反馈激光器)以及 EML(电吸收调制激光器)， FP 适用于 10G 以下中短距场景，DFB 及 EML 适用于中长距高速率场景。EML 通过在 DFB 的基础上增加电吸收片(EAM)作为外调制器，目前是实现 50G 及以上单通道速 率的主要光源。探测器芯片主要有 PIN(PN 二极管探测器)和 APD(雪崩二极管探测 器)两种类型，前者灵敏度相对较低，应用于中短距，后者灵敏度高，应用于中长距。

电芯片一方面实现对光芯片工作的配套支撑，如 LD(激光驱动器)、TIA(跨阻放大 器)、CDR(时钟和数据恢复电路)，一方面实现电信号的功率调节，如MA(主放)，另 一方面实现一些复杂的数字信号处理，如调制、相干信号控制、串并/并串转换等。还有 一些光模块拥有 DDM(数字诊断功能)，相应的带有 MCU 和 EEPROM。电芯片通常配 套使用，主流芯片厂商一般都会推出针对某种型号光模块的套片产品。

发射端，电信号通过 CDR、LD 等信号处理芯片完成信号内调制或外调制，驱动激 光器芯片完成电光转换;接收端，光信号通过探测器芯片转化为电脉冲，然后通过 TIA、 MA 等功率处理芯片调幅，最终输出终端可以处理的连续电信号。光芯片和电芯片配合 工作实现了对传输速率、消光比、发射光功率等主要性能指标的实现，是决定光模块性 能表现的最重要器件。通过眼图分析可以衡量光模块的主要性能指标，包括幅度稳定度、 码间干扰、消光比、抖动过冲和噪声等。

光模块芯片具有极高的技术壁垒和复杂的工艺流程，因而是光模块 BOM 成本结构 中占比最大的部分。光芯片的成本占比通常在 40%-60%，电芯片的成本占比通常在 10%- 30%之间，越高速、高端的光模块电芯片成本占比越高，但规模优势可以增加采购的议 价能力。

1.2.2高速芯片国产率亟待提升，芯片产业链薄弱环节需逐步解决

高速芯片国产化率亟待提升。光芯片方面，我国在 10G 及以下光芯片具备替代的能 力，但仍有很大市场空间。商业级 25G 的 DFB、EML、APD、PIN 部分厂商已在客户验 证阶段，成本降低和良率提升仍有很长的路要走。50G EML、窄线宽波长可调激光器芯 片、100G 及以上相干集成光收发芯片等面向 5G 的关键芯片几乎全部由国外厂商提供， 海思、光迅等研发走在前列的企业目标基本是实现自给。电芯片方面，我国25G/100G多模光模块配套 IC 基本实现替代能力，但产能远远不足。25G/100G 单模和更高速率自 给率估计仅有 1%，高速 TIA、CDR、DSP 等基本和国外存在 1-2 代的技术差距。

光芯片国内 Foundry 能力严重不足制约流片进度。 光芯片产业链环节包括芯片设 计、基板制造、泵晶生长、晶粒制造等多重步骤，工艺流程较为复杂。(1)芯片设计是 上游核心环节，也是Fabless模式芯片企业能够独立把控的部分。当前我国多数光芯片 企业为Fabless模式，如华为海思、飞昂光电。(2)基板制造是光芯片上游衬底基板的 规模制造环节，能实现高纯度单晶体衬底批量生产的全球仅有少数几家企业，如住友、 AXT。(3)磊晶生长利用基板和有机金属气体在 MOCVD/MBE 设备里长晶，制成外延片(wafer)。专门从事外延片生长的厂商又叫 Foundry，集中于台湾、新加坡、日本、美 国等地。(4)在晶粒制造环节，对外延片进行光刻等系列处理，最后封装成拥有完整光 电性能的光芯片。台湾是全球光芯片封测产业集中地区。一枚光芯片的诞生需要经过设 计、流片、定型、量产等多道环节，完整流程在一年半到两年之间，由于我国 Foundry 产能严重不足或工艺落后，我国大量芯片企业流片进度严重受制于国外。

电芯片需要补齐整个半导体产业链短板 。电芯片产业链环节包括 IC 设计、晶圆制造 及加工、封装及测试环节，同样拥有复杂的工序和工艺，国产替代仍旧任重道远。(1) 上游设计是知识密集型行业，需要经验丰富的尖端人才。(2)中游晶圆制造及加工设备 投入巨大，进入门槛极高，并且镀膜、光刻、刻蚀等关键设备由少数国际巨头把控。(3) 光模块电芯片属专用芯片市场，市场相对较小，需要光模块厂商的长期配套扶持。

1.2.3国产替代空间巨大，自主可控意义更大

贸易战加速芯片自主可控。2018 年 4 月，美国以违反对伊朗的出口禁令为由重启 对中兴通讯的出口制裁，禁止本国企业向中兴提供任何销售服务。由于在电芯片、射频 前端芯片、高端光模块和光器件上严重依赖美国企业，中兴通讯陷入两个月的“休克” 状态，中兴供应商遭受了严重的订单和存货损失。今年 5 月，美国商务部正式把华为列 入“实体名单”，随即断供一切美国芯片、器件、软件系统、技术支持等。华为随即曝光 “备胎计划”，但在 x86芯片、DSP、FPGA、射频前端、模拟芯片、存储芯片等领域仍 然很难找到合适的国产替代方案。

光模块方面，中国企业在华为高端光模块和相干光模块的占有率不足20%，25G 及 以上光芯片和电芯片除了海思自研几乎没有国产替代方案。基于光芯片/电芯片的平均成 本占比以及 LightCounting 对全球光模块市场规模的预测，我们预计 2018 年光芯片和电 芯片的市场规模分别在 21 亿美元、8 亿美元，2023 年将分别达到 52 亿美元、20 亿美 元。我国是全球光模块最大的市场之一，预计到 2023 年光芯片和电芯片国产替代空间 分别在 13 亿美元、 6 亿美元。

以史为鉴，华为未雨绸缪意义重大。华为光通信设备全球领先，不畏美国打压，很 大程度上由于对长期研发的“备胎”信心。华为海思成立于 2004 年，自成立以来光网 络解决方案芯片受到极高的战略重视。华为于 2012 年收购英国光子集成公司 CIP 并于 2013 年收购比利时硅光子公司 Caliopa，不断增强设计能力，今年初宣布在英国剑桥投 资光芯片工厂，未来目标是实现下游流片、封测的自主化。当前中美贸易谈判结果仍有 很大的不确定性，但从中兴到华为，自主可控已成为国内光模块企业的普遍共识。

2、产业发展两个逻辑:产品快速迭代，价格快速下降

2.1产品迭代周期短，研发布局要快

2.1.1多种因素导致产品迭代周期短

光模块数通市场产平均每 3-4 年完成一轮产品迭代，当前北美数据中心已进入 25G/100G 和 100G/400G 的过渡阶段，国内数据中心部署进度落后 1 到 2 年。电信市 场产品更迭相对缓慢一些，但在工业级温度下要求光模块的稳定工作时间在5年以上。

(1)流量加速爆发，交换机和服务器快速迭代。思科预测 2016-2021 全球流量年 复合增长率 25%，这意味着流量每三年翻一番，5G 到来单位流量价格下降将带来更快 的流量增长。流量的爆发导致服务器和交换机的升级需求，带来光模块的配套升级。

(2)光模块产品种类繁多，非主流产品迅速退出市场。光模块的场景和性能属性繁 多，不同的封装方式、传输速率、传输距离、光纤类型、通道数、光源波长等相互组合 形成庞大的产品型号体系，以满足不同场景、不同性能、不同预算的解决方案。新一代 产品往往有各厂商主导的多种型号供客户选择，但通常某些成为主流，其他的则退出市 场。

(3)客户追求更高性价比，高速率产品替代低速率产品。光模块的发展趋势是更小、 更便宜、更节能，光模块单位速率成本2016-2019平均每年下降 38%，2024 年单位带 宽成本有望接近 1 美元/Gb，客户使用高速率产品替换低速率产品将有效降低单位成本。

2.1.2应对方式一:快速推出新品取得先发优势

客户认证周期长，先发优势重要。 每一款新品进入光模块客户供应商名单往往需要 半年到一年的认证周期，而一旦进入，除非出现严重质量问题，后期份额出现重大变动 的可能性不大。其次，每一款新品推出往往不同供应商会给出不同解决方案，产品推出 较早的供应商被客户采纳为主流方案的可能性更大。例如，IEEE 及 MSA 为 100G 定义 的产品标准超过十种，但最终 100G CWDM4 由于既满足 2km 以内的传输需要又节省光 纤，成为数据中心客户的主流选择。旭创进入 100G CWDM4 较早占据了较高的市场份 额，随后推出的产品，如英特尔的 100G PSM4 硅光方案，很难明显撼动其份额。

高速率产品门槛提高，考验研发能力。 从产品设计上来说，光模块实现更高的速率 只有提高光源速率、提高通道数以及高阶调制三种解决方案。提高光源速率面临着III-V族半导体激光器性能瓶颈，目前 Oclaro、AAOI 推出的 50G 光源解决方案均为外调制的 EML。提高并行通道数面临着体积、功耗、散热等设计封装难点，并且增加了客户的光 纤资源成本。高阶调制主要有PAM4或相干调制两种，PAM4 是目前传统方案下 400G 光模块最常用提高单通道速率的方法，较 NRZ 调制速率提高 2 倍，但相应增加了 DSP 和 CDR 芯片成本。

利用 PAM4 调制技术，配合 25G VCSEL*8、25G EML*8 或 50G EML*4，国内光 模块厂商已经陆续推出了 SR8、FR8、FR4 光模块，能够实现 100 米到 2 千米的传输 距离、低于 10W 的功耗、0 到 70 度的温宽，服务于超级数据中心和云服务商的 400G 交换机。

2.1.3应对方式二:市场集中策略

专注特定市场能取得先发优势。 首先，光模块产品型号和技术路线的复杂性导致多 产品线的厂商要在测试仪器、贴片设备、封装产线等重复投入，专注于特定市场可以集 中研发实力，有助于领先竞争对手推出新品。其次，光模块客户集中度较高，专注于特 定市场有助于和客户建立长期稳定的供货关系，并可以参与新品联合研发从而最早进入 客户的供应商体系并增强绑定。

案例:苏州旭创、光迅科技、美国Acacia专注细分打造龙头 。(1)苏州旭创以 SDH 电信光模块起家，2012 年战略重点转移数据中心市场，2016 年，公司发布 100G 产品， 其 100G CWDM4 迅速成为北美市场“爆款”。2018 年，公司推出 400G QSFP-DD 和 400G OSFP，在全球数通光模块领域出货量第一。(2)光迅科技自成立之初专注于电信 市场，推出了 OTN、FTTH、PON 各场景的光模块产品组合，成为华为、中兴等电信设 备商的主要供应商，2018 年公司电信光器件和光模块销售额稳居国内第一位，全球第四 位。(3)Acacia 成立于 2009年，是全球相干光模块的领军企业，通过硅光子解决方案 和专有DSP芯片的研发，Acacia 不断巩固在相干市场的领先地位。

2.2价格迅速下降，成本降低要快

2.2.1价格快速下降:上下游承压，议价能力弱

中低端市场竞争激烈，上下游承压 。从产业链结构的角度上，国内光模块产业链呈 现“纺锤形”，光模块企业处在上下游挤压下，议价能力弱;下游来看，国内电信市场客 户主要为四大设备商，最终客户为三大运营商，数通市场客户主要为有实力建设超大规 模数据中心的云计算、互联网内容供应商;上游来看，欧美日主流芯片供应商不超过 10 家。从竞争结构的角度上，国内中低端市场竞争极为激烈:2018 年全球光模块 CR8 为 54%，属于垄断竞争市场，其中高端市场被 Finisar 等企业牢牢把控，而这些企业近年来 的并购整合更增加了高端市场的垄断能力。中低端市场，国内市场格局较为分散，光迅、 旭创、海信等企业占据着头部份额，但面临着不断进入的竞争者挑战。

在上下游挤压和激烈竞争下，光模块市场呈现出年均 15%-25%的降价幅度。每一代 新产品推出时，市场降价幅度有所缓和，随着竞争者大量进入，产品降价幅度大幅增加， 之后随着新品推出又进入下一个生命周期。大型竞争者的进入也会迅速拉低市场价格， 例如 Intel 2018 年推出 100G 硅光产品，采用低价策略迅速占领市场份额。

毛利率在产品进入成熟期后迅速下降。 从光模块产品生命周期来看，在产品推出早 期，客户对于公司前期发生的研发支出会通过较高的销售价格给予一定“补偿”，市场竞 争者少，故毛利较高。进入批量生产初期后，开发阶段的补偿结束，而良率和工艺水平 尚待优化，产品的毛利率出现短暂下降趋势。随着产量规模不断扩大，生产工艺改进导 致良率明显提高，生产流程的优化安排也显著降低管理费用，毛利恢复到较高的稳定水 平。步入成熟后期，大量竞争者进入，产品价格下降快于成本下降，毛利率逐步降低直 至降价趋于平缓。

2.2.2应对方式一:规模优势

规模优势可以有效提升光模块毛利率:(1)大批量采购对供应商具有更强的议价能 力，在产品价格下降时能更好的消化成本;(2)大规模量产适合 COB 等自动化程度较 高的生产线，有效降低人工和流水线管理成本;(3)规模优势分摊了固定成本，从而享 受更高边际利润率;(4)规模优势可以积累更丰富的产线调试和工艺经验，从而实现更 高的良率。国内光模块企业通过产能扩充不断发挥规模优势，以更好抵御市场价格快速 下降的冲击，国外企业的并购整合，也在一定程度上巩固了规模优势。

2.2.3应对方式二:整合芯片

芯片是光模块成本占比最高的部分，同时也是毛利率最高的环节。通过整合芯片， 光模块厂商可以显著降低成本、减少供应链管理成本并保证极端情况下的供应链安全。 对比国外具有垂直整合能力的光模块企业，如 Finisar、Lumentum、AAOI、Acacia，国 内光模块企业毛利率显著偏低。

近年来包括国内企业在内的光模块企业纷纷通过投资收购的方式快速获取芯片能力。 如光迅科技收购法国 Almae、昂纳科技收购法国 3SP、中际旭创设立光电芯片产业基金、 亨通光电参股英国 Rockley、思科陆续收购 Lightwire、Luxtera、Acacia。另外一种方式 是通过大量采购保证优先供货权，建立和芯片企业的绑定关系，这种方式适用于对一些 技术还不成熟的芯片创业企业的扶持。

2.2.4应对方式三:新技术路线

COB在封装层面实现自动化规模制造优势。 传统的 TO-CAN 同轴封装在 40G/100G 多路平行封装上遭遇器件的体积密度瓶颈，近年来以旭创为代表的数通光模块厂商将 COB(Chip on Board)工艺推广到光模块的封装生产线上。COB(Chip on Board)板 上贴装技术最早应用于消费类电子产品，通过 IC 贴装、金丝键合、阵列光纤耦合、封胶 固化等工序实现大批量自动化生产，有利于充分发挥规模优势，但需要具有优势的良率， 比较适合对温宽要求不高的数据中心市场。

硅光方案在芯片层面实现混合集成，未来大有可为。 目前传统分立器件方案最大的 问题是在未来多通道时如何解决激光器成本高昂和整体功耗及体积问题。硅光集成方案 希望将波导、波分复用、调制器、光源、探测器集成在一块硅衬底上，实现光信号处理 和电信号处理的深度融合，是一种芯片层面和封装层面的双重创新技术。

硅光集成技术将遵循光子集成到光电集成的发展路线，并最终实现芯片内部的光互 联。光子集成技术从制造工艺上分为单片集成和混合集成，单片集成将无源器件在无源 光器件在硅衬底上阵列化，如光波导、光复用/解复用、光纤耦合等，在无源器件的生产 中已广泛使用。混合集成将光源 III-V 族半导体键合在硅衬底，采用 DSV-BCB 紫外胶键 合、低温氧分子等离子键合等集成技术。

硅光集成方案成为未来超 400G 光模块和相干光模块降低成本的有力选择。首先，硅光方案采用间接调制，解决了传统方案多通道带来的功耗、温飘等性能瓶颈并降低了 激光器成本。其次，硅光集成方案 BOM 清单器件数量较传统方案减半，减少了生产线 环节，降低了封装和供应链管理成本。再次，硅光更容易实现标准化大规模生产。当前， 由于良率和损耗问题，硅光方案优势尚不明显，但在超 400G 短距场景、相干光场景， 硅光可能会成为主流。

3、应用的三个市场:电信和接入市场迎来5G，数通市场 流量与云驱动

3.1电信网市场:5G 承载网新需求，光模块量价齐升

运营商资本开支迎来上升通道，光模块景气度有望提升。 5G 元年开启，当前政策提 速信号明显，建站预期规模不断提高，运营商资本开支将迎来上升通道。我们预计，三 大运营商 2019-2022资本开支总规模有望分别增长 9%、12%、14%、12%。每一代移 动通信网络的建设往往遵循“先铺路再应用”的逻辑，运营商在建网前中期的资本开支 侧重于“大传输”(包括承载网光设备、光纤光缆、PON 设备、无源器件等)的比例会 高一些。“大传输”内部，未来2年主要驱动将来自 5G 光传送网(OTN)的建设，高速 光端口的增加将带来光模块需求。

5G承载网结构变化，光模块价量齐升 。5G 引入了大带宽和低时延应用，承载网的 架构、带宽、时延、同步精度等需求发生很大变化，基于OTN的光承载网解决方案将成 为主流。5G 将原 4G 无线接入网功能模块重新拆分为 AAU、DU、CU，AAU 与 DU 之 间构成前传，DU 与 CU 之间构成中传，CU 与核心网之间构成回传。各级光传输节点之 间光端口速率提升明显:前传光模块向 25G 以及更高升级，中回传光模块向 50G 及更 高升级，回传和 DCI 需要 100G 及更高，核心层需要200G及更高。网络转发流量上， 由原来流向确定的南北向流量变化为南北向流量为主，东西向流量为辅。

光模块数量增加:(1)5G 更高频段带来建站密度的提高，预计建站规模将是 4G 的 1.5 到 2 倍，光模块用量大大增加，室内小基站规模部署后，光模块用量还将更多。(2) 5G 初期采用NSA架构与 4G 共享资源节点，只需要实现 AAU 以及前传光模块的升级， 但随着网络步入大规模成熟部署期，中传、回传以及东西向流量的增加需要更多光模块。

光模块价格提升: 5G 部署前期，前传 25G SR 的价格达到 30 美元，前传 25G LR 的价格达到 50 美元，而规模商用期，中传使用的 ER、ZR 模块价格将在 100 美元以上， 回传和核心层使用的相干模块价格在 1000 美元以上，均较 4G 时期大幅提高。

我们假设 5G 国内建站规模为 4G 的 1.5 倍，即 700 万站。网络收敛比，接入层: 汇聚层:区域核心层:核心层=8:4:2:1。前传全部使用 25G(短距长距比例 60%:40%)， 中传使用 50G、100G 数量比=3:1，回传使用 100G、200G 数量比=2:1，核心层使用 200G、400G 数量比=2:1。可以初步估计 5G 共产生各种光模块需求 5400 万只，对应 市场规模约 68 亿美元。

可调谐和高速相干模块国产替代机会较大 。目前前传 25G 300m/10km、100G DWDM4 10km，中回传 50G PAM4 10km/40km、100G FR4/LR4/ER4 等均实现批量出 货，产品价格也较刚推出时大幅下降。由于 5G 波分下沉或成为前传部署主要方案，对 于波长可调谐(Tunable)光模块的需求将大幅增加。目前推出前传可调谐光模块解决方 案的主要为 Finisar等欧美厂商，国产替代空间较大。而未来应用于回传和核心层的相干 光模块，性能和稳定性要求“双高”，是光模块的尖端产品，我国仅有 100G/200G 的小 批量出货，同样具有广阔市场。

3.2接入网市场:10G PON 大规模升级，短期高增长

接入网市场介绍。 接入网市场连接运营商到用户的“最后一公里”，包括无线接入网 和 FTTH。无线接入网作为前传在 5G 建设中和承载网一起规划建设，因此通常意义上 接入网市场主要为 FTTH PON 市场。PON 光网络包括安装于中心控制站的光线路终端(OLT)，以及一批配套的安装于用户场所的光网络单元(ONU)(直接安装于用户家庭 的 ONU 叫做 ONT)。

应用价值广阔，我国加速步入 10G PON 时代。 我国目前已经进入以 10G PON 光 纤接入技术为基础的千兆接入时代。《2019 年政府工作报告》明确“加快 5G 商用步伐”， 5 月 22 日召开的国务院常务会议要求2019年实现光纤到户接入端口占比超过 90%，在 300 个以上城市部署千兆宽带接入网络。10G PON 接入技术和相关产业已成熟，主流厂 商 10G PON 核心处理芯片、光模块已具备批量生产和规模发货能力，满足运营商规模 部署、提速降费的要求。

10G PON 千兆宽带网络在带宽、用户体验和联接容量均有飞跃式发展，将带来基于 带宽的商业模式，如 VR、智慧家庭、云游戏、云桌面等;基于联接的商业模式，如智慧 城市;基于配套解决方案的商业模式，如企业上云、在线教育、远程医疗等。根据信通 院《千兆宽带网络白皮书》预测，中国10G PON 2023 年应用市场空间将达 3.03 万亿 人民币，复合增长率 16%。

运营商规模部署已开启，PON 光模块迎来边际改善。 从中国电信近三年 PON 设备 集采结构规模变化可以看出，中国电信 10G PON OLT 和 ONU 设备 2018 年起集采端口 大规模增加。2019 年，中国电信集采 10G EPON OLT 端口 88 万，中国联通计划年底 10GPON OLT 端口达到 25 万，中国移动集采 10GPON 家庭网关 200 万台。结合业内 预测和我们的判断，中国 PON 光模块市场 2018 年起开始进入快速增长期，2018-2020 年复合增长率可能在 25%以上，之后由于产品价格快速下降市场规模呈缓慢下降趋势。 随着运营商“双千兆之城”建设的规模开展，我们认为短期有望为盈利底部的PON光模 块企业带来显著边际改善。

3.3数据中心市场:流量和上云驱动，产品迭代周期短

全球数据中心东西流量快速增长。 随着移动通信技术的进步、互联网应用层出不穷， 全球移动互联网流量快速爆发，三大运营商DOU(移动用户月均流量)每年增长 150% 以上。另一方面，企业上云成为确定趋势，全球云流量暴涨。根据思科统计，2018 年， 全球云数据中心承载的工作流和计算任务 2.5 亿端，占比 87%，2021 年将达到 4.9 亿 端，占比达到 94%。全球数据中心 IP 流量将从 2016 年的每年 6.8ZB 上升到 2021 年的 20.6ZB，其中数据中心内部流量(东西流量)占比 74%，这意味着数据中心运营商的主 要投资将位于数据中心东西流量的转发和处理。

超大规模数据中心增加，高速率叶脊架构是主流。 超大规模数据中心具有更低的 PUE 和更先进的 NFV 管理架构，将成为未来大型云数据中心的主流。根据 Cisco 预测， 到 2021 年全球将有 628 个超大规模数据中心，是 2016 年的近 1.9 倍，占据近 50%的 数据中心服务器份额。扁平化的叶脊架构(Leaf-Spine)成为新建的超大规模数据中心 主流架构，叶脊架构里每个叶交换机都要跟脊交换机连接，带动了数据中心内东西向流 量的交换机的数量上升，也带动了交换机端口速率的上升，从而对于叶脊架构的数据中 心而言，整个高端光模块的使用数量是传统架构的数十倍。

数据中心光模块平均 3-4 年完成一次产品迭代。 2012-2014，10G/40G 架构是数据 中心的主流;2015-2018，北美云巨头大规模建设 25G/100G 数据中心，应用于中短距 场景且性价比高的 100G CWDM4 成为主流产品;2019 年，400G 产品开始在亚马逊、 谷歌等客户小规模出货并在 2020 年迅速崛起，到 2022 年全球 400G 市场规模有望达到 12 亿美元，三年复合增长率达 70%。100G-400G 数据中心里面，服务器到叶交换机由 25G AOC 升级为 100G AOC，叶交换机到脊交换机由 100G SR4 升级为 400G SR8/SR4， 脊交换机到边交换机由 100G CWDM4 升级为 400G FR4/LR4，将全面启动数通市场的 新一轮景气。

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（报告来源：德邦证券；分析师：雷涛）

先进封装设备之争 全球贴片机高速精进，国产势单力薄亟待创新

随着先进封装的不断推进，SiP技术、3D封装等技术逐渐显露出巨大潜力，封测设备在半导体设备行业中的占比逐渐提升。中国大陆先进封装市场正成为提升产业链能力的一大方向，加上新兴市场的需求增长，国产封装设备面临巨大缺口。在贴片机市场，高速度、高精度、高效率和高稳定性的贴片机研发成为封装设备国产化的拦路虎。

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图源：Capcon

随着SiP系统级封装、3D封装等先进封装的普及，先进封装产线对于固晶设备在性能方面提出了更高的需求，包括对贴片机的精度、速度、良品率、稳定的力控制、温度场及变形的控制的要求都非常高。

固晶机（Die bonder） ，也称贴片机，是封测的芯片贴装（Die attach）环节中最关键、最核心的设备。将芯片从已经切割好的晶圆（Wafer）上抓取下来，并安置在基板对应的Die flag上，利用银胶（Epoxy）把芯片和基板粘接起来。贴片机可高速、高精度地贴放元器件，并实现定位、对准、倒装、连续贴装等关键步骤。

封装贴片机分为FC封装贴片机、FO封装贴片机和2.5D/3D贴片机。按照应用类型，可分为IC固晶机、分立器件固晶机、LED固晶机（贴片固晶机和COB固晶机），主要应用于半导体电芯片、光芯片、光模块、硅光器件、传感器等封装制程。

图源：ASMPT

固晶设备是应用于后道封测关键工序，精度、速度的要求越高，UPH越快越容易出现偏差。固晶质量会直接影响后续的打线等环节，并直接影响了产能和芯片封测良率及成本：

固晶机按照精度等级分为：超高精度设备、中高精度设备、低精度设备；超高精度固晶机，精度可做到±3~5μm以内，代表品牌Datacon、MRSI、ASM设备。在IC 先进封装领域，目前全球最高精度为±1μm的ASMPT COS 贴片机。行业内设备最高精度为±3μm的华封AvantGo 2060W 贴片机 ；中高精度固晶机，精度约在±25μm范围，UPH约在15~20K，主要品牌有ASM、ESEC、雅马哈、日立等；国产IC固晶机的普遍精度±25μm以上，UPH在12-15K。

2022贴片机进口15450台，（2020为18007台，2021为20,992台）近134.88亿元，其中广东57.04亿、上海22.51亿、江苏19.23亿。图源：未来半导体

全球主要贴片机品牌

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固晶机核心技术一直掌握在少数的大公司中,并且采用专利形式进行技术产权的保护，致使日美欧在高精度固晶机市场一直处于垄断状态。目前固晶机全球市场规模超20亿美金，ASMPT、BESI处于垄断。

ASMPT是全球最大的半导体元件集成和封装设备供应商。公司旧称ASM Pacific Technology，2022年8月1日正式改名为ASMPT Limited，并宣布将全球业务统一归入ASMPT品牌下。ASMPT总部位于新加坡，业务涵盖半导体解决⽅案和SMT解决方案分部。

ASMPT贴片机是全球主流贴片机品牌之一。全球市场份额约为30%，中国市场份额约70%。也是目前市场上能够提供新型MiniLED固晶技术的厂商之一。该公司贴片机以高速装贴和绝对的精准度著称，号称贴片机中的“贵族机”、“战斗机”。

Nova Plus贴片机/倒装芯片接合机，精度为±1.0 µm 图源：ASMPT

ASMPT拥有世界最高精度的贴片机与倒装芯片贴片机 。其中，Nova Plus 精度为±1.0 µm ，可适用于半导体先进封装（TSV、eWLB、扇出、WLP、3D、Stack Die）、微机电系统、汽车传感器、射频识别和光电系统；AFC Plus 具有极高的精度和贴装精度 (±1.5µm )，具有广泛的功能，应用在微光学、LED 和 MEMS 组装、半导体先进封装（3D、Stack Die 等）；COS 贴片机精度为±1.5µm ，适用于矽光电子、光器件封装、数据通信/5G、3D传感器/激光雷达和增强现实；NANO 精度为±2.0µm ，适用于硅光子学和光器件封装，被誉为同类产品中精度最高的贴装系统。公司还有Fan-out固晶设备是全效高精度取放的NUCLEUS 系列；热压式固晶设备是FIREBIRD TCB 系列等。

2018年收购德国超高精准固晶设备供应商AMICRA，从而进入光电子市场。AMICRA在光电子市场中占有领先地位，专注于亚微米超高精准固晶设备。除此之外，ASMPT四十多年来，通过全球并购完善了在先进封装设备领域的全覆盖，拥有德国西门子旗下SEAS、英国DEK、荷兰ALSI、葡萄牙Critical Manufacturing等一系列品牌。近二十多年来保持全球半导体封装设备第一的宝座。2023年第一季度，ASMPT销售收入为港币39.2亿元(5.00亿美元)，按年-25.6%。集团受惠于自身独特兼广泛的产品组合，拥有多元化业务模式，在车规级芯片、HPC、AI、5G持续带来增长点，具备抵御各种市场周期的能力。

总部位于荷兰的BESI是全球半导体和电子行业的半导体装配设备的先行供应商 ，全球市场份额约50%，中国市场份额约20%。诞生了世界上第一个固体晶体机品牌，以低成本具有高精度（在X/Y贴装精度为±2~5微米），高生产力和可靠性著称，Besi的先进封装系统为芯片贴装、多芯片和倒装芯片应用提供了极大的灵活性。

图源：BESI

Besi旗下有 Esec 和 Datacon 两大固晶机品牌 。分化为面向先进封装提供有多模块连接产品Datacon 2200 evo系列、固晶贴装产品有Esec2100系列；面向大规模生产和高端领域提供倒装芯片系统产品有Datacon 8800系列（Datacon 8800 TC 有先进的 TC-CUF 良率控制，实现精度±2μm ，Datacon 8800 CHAMEO适用于细间距和 TSV 应用，实现精度±3~5μm；Datacon QUANTUM适用于多功能高速倒装芯片，实现精度±4μm，UPH 高达 16,000；UPH 高达 10,000；Datacon 8800 FC QUANTUM实现精度±5 微米 ，UPH 高达 9000；Datacon 8800 CHAMEO实现精度±3µm，UPH为6,000），面向功率半导体大众市场的全自动软焊芯片贴装设备有Esec2009系列。

Besi有广泛的终端用户市场，为电子、移动互联网、计算、汽车、工业、LED和太阳能提供引线框、基板和晶圆级封装应用开发领先的组装工艺和设备。客户主要是领先的半导体制造商、组装分包商以及电子和工业公司。23年1季度国际半导体设备收入增速放缓，Besi 23Q1新接订单1.42亿欧元，同比下滑31%。

Mycronic集团旗下的MRSI SYSTEMS是全自动、高速、高精度、灵活多功能的固晶贴片系统的全球领先制造商 ，为所有级别的封装提供最有效的系统和组装解决方案。在中国设有全资子公司迈锐斯自动化（深圳）有限公并使用MRSI品牌。

MRSI专注于为光电器件和微电子客户提供服务，是全自动、高速、高精度、灵活多功能的贴片系统的全球领先制造商，其MRSI－H／HVM 系列产品线产品精度从3Sigma的±3微米增强至±1.5微米 。全球首款1.5微米精度的全自动贴片机MRSI-H-LDMOS配置用于射频和微波应用；MRSI-H-HPLD配置用于高功率激光芯片应用；MRSI-H-TO配置用于TO-CAN封装应用；MRSI-H-LD配置用于多种应用，灵活性更高。

Finetech是全球领先的亚微米贴片机及高端SMD返修设备制造商 ，其全自动微组装贴片机结合了高精度贴片（±2μm ）的优产能以及无与伦比的工艺柔性。产品有FINEPLACERR lambda2、FINEPLACERR sigma、FINEPLACERR femto系列，可满足倒装芯片、传感器和光电应用。

Tresky 公司是德国精密制造的代表，世界领先的高精密封装机械制造商之一， 在半导体市场拥有40年的经验。TRESKY的固晶机产品线T-6000-L、T-6000-L/G、T-8000-G等，定位精度为±2.5 μm ，适合芯片高精度倒装、MEMS封装、光电器件封装。

FiconTec 为全球光电子及半导体自动化封装和测试领域领先的设备制造商之一，公司的CPO光模块业务包含芯片晶圆测试、可用于片上集成的激光器亚微米贴装和光芯片上贴装以及光芯片输入输出的透镜及光纤的耦合和贴装。客户方面，ficonTEC客户均为全球硅光及相关领域知名企业，海外如Intel、Cisco、Lumentum、Fabrinet、Finisar等，国内如华为、中际旭创等。

Kulicke & Soffa是全球领先的半导体和电子组装解决方案提供商之一 。几十年里，库力索法致力于为客户提供市场领先的封装解决方案。近年来，K&S通过战略性收购和自主研发，增加了先进封装、电子装配、楔焊机等产品布局。

随着附着更薄芯片和基板的新兴趋势， 公司 iStack™ W+ 提供了晶圆级芯片附着解决方案，精度为±5μm。Katalyst™ 提供业界有竞争力的倒装芯片贴装精度和速度，其硬件和技术可在基板或晶圆上实现 ± 3μm 的精度，另外还有晶圆级封装 (WLP)和MCM & SIP/FC BGA/FC-CSP/ FC-Memory/FCOB 和POP（叠层包装）贴片机，K&S AP-Hybrid 解决方案的实际贴装速度高达每小时 165,000 个无源元件，键合速度高达每小时 27,000 个倒装芯片，缺陷率低于百万分之一。

倒装芯片贴片机Katalyst™ 图源：Kulicke & Soffa

在收购日立和索尼贴片机后，雅马哈已发展成为全球唯一一家集FA、SMT、半导体三大领域于一体的公司。具高速、精度、稳定性且高性价比上，号称为中速机之王。相比其他日系贴片机品牌，国内中小型贴片厂商用更青睐雅马哈。

雅马哈最新高速混合固晶设备i-Cube10，是行业中为数不多的涵盖SMD和固晶机所需功能的设备。可进行高速高精度贴装，贴装精度可达±15μm（CPK≥1.0），速度可达10,800CPH（晶圆供料）。近期，雅马哈发动机计划2024年内将向日本滨松市的工厂投资100亿日元进行扩建，将厂房面积扩大60%，预计可以使贴片机的产能提升至2倍。

全球贴片机竞争者还有一些，不一而足了，下面介绍国内的。

中国贴片机现状

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在全球封测产能逐渐向国内转移的背景下，国内企业不断加大研发投入，自主核心技术不断提升，但总体上仍与国外企业存在差距。

从市场细分来看，在中低端市场国产固晶机已具备了国际竞争力，大部分产品已接近和超过国际领先水平，其中LED固晶机国产化率达到90%；但在IC高端市场的国产化率刚有10%，高端设备的核心部件如运动，驱动，视觉，传感等90%以上来自欧美日发达国家 。高速度、高精密、高效率和高稳定性的贴片机研发成为封装设备国产化的拦路虎。精度、速度、稳定性是先进封装贴片机最核心的指标，是递进式的高门槛：

高精度贴片机成本占比达整条先进封装设备产线的30%-40%，直接决定先进封装的良率；传统贴片机的精度在 20~25 微米之间，而先进封装精度范围在3~5 微米之间；速度是保证客户的生产效率，固晶机因贴片速度而有差异，通常介于1.5-2.5万片/小时；稳定性是客户维持产能的生命线。

除此之外，我们贴片机在设计、制造、工艺、配件储备、管理技术、专业人才以及售后维护等方面与国际还有差距。此外，研制中高端固晶设备还需要产业生态资源的支持：如健康的零部件供应链、下游客户给予的开发支持及试错验证机会。

中国贴片机主要参与者

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华封科技是行业内高端贴片机的领军者 。贴片机产品对先进封装贴片工艺实现了全面覆盖，包括FOWLP(Face Up/Down)、POP、MCM、EMCP、Stack Die、SIP、2.5D/3D、FCCSP、FCBGA等。

华封目前已推出了面向2060W-晶圆级封装贴片机，可适用于info、COWOS、M-Series、EWLB工艺；2060P-倒装晶片封装贴片机，可适用于Flip Chip、MCP、MEMS贴片工艺，该设备具有双轨道多键合头，独立双晶圆台同时处理多种组件 ；以及 2060M-SIP系统级封装贴片机，支持C2/C4、COS、SIP工艺，且可处理多尺寸晶圆，能实现多种基板传送方式。华封科技设备在与欧系、日系设备同一精度的水平上，速度则快2~3倍。并保持每6个月推出一个全新产品线，快于竞品1-2年的新品开发周期。

Capcon（华封科技）晶圆级封装贴片机AvantGo 2060W具有超高精度多键合头，精度可达+/-5um@3σ，高精度模式下可以达到+/-3um@3σ（单头工作模式）。每小时产能5000-11500pcs，UPH高达12k（Face up)。图源：华封科技

公司规划了六大系列产品，来支持多种场景下的先进制程。它们分别为A系列（Andromeda 仙女座）、L系列（Leo 狮子座）、R系列（Reticulum 网罟座）、M系列（Monocerotis 麒麟座）、V系列（Venus 金星）和E系列（Eridani 波江座）。

目前华封科技已覆盖国内前十的国内客户，和国际排名前十中的七家客户，也是近年在先进封装领域唯一获得日月光、矽品、NEPES、通富多个头部厂商大量复购的设备企业。2023年初已与日月光确定了未来3年长期合作供应计划。在营收上，公司预计2023年将保持两倍增长。2023年，华封科技相继完成5000万美元B2轮、B2+轮融资，将助力公司自主创新之路上更深层次的研发布局。

普莱信 智能技术有限公司致力于打造国际领先的高端装备领域平台型企业，是国内领先的固晶设备商。在半导体封装领域推出本土化的8寸，12寸IC级固晶机（DA801、DA1201、SkyBonder），在精度、速度、稳定性上完全媲美进口产品，贴装精度±10~25微米，角度精度正负1度，覆盖QFN、DFN、BGA、LGA、SiP等封装形式，得到华天、UTAC、华润微、富满电子、甬矽等的认可。

图源:普来信

普莱信在光通讯领域，开发出DA401，DA401A，DA402等超高精度固晶机，设备定位精度正负1.5微米，贴装精度±3微米，为高精度的40G、100G及400G高端光通信模块封装设备实现国产替代。在MiniLED封装领域有XBonder Pro 超高速刺晶机，采用倒装COB刺晶工艺，贴装精度控制在±15μm以内，最高精度可以做到±5μm。2022年初，公司完成B轮融资。

苏州猎奇智能 设备有限公司是一家工业自动化解决方案公司，拥有光模块、芯片封装标准设备。微波射频和SiC IGBT固晶领域，成功打破了国外垄断并实现批量供货。主打拳头产品全自动高精度共晶贴片机HP-EB3300，适用于COC/COS贴片封装，可实现标准片贴装精度±1.0μm，实贴精度±3μm，

新益昌 是固晶设备龙头厂商，公司已经成为国内LED 固晶机、电容器老化测试智能制造装备领域的领先企业，并导入半导体固晶机和锂电池设备领域。受益于MiniLED市场崛起，公司LED固晶机在国内占有率第一。封测设备成为第二增长极。导体全自动固晶设备有HAD810、HAD812、HAD816-A、HAD816-B，适用于DFN/QFN系列、SOP系列。LED显示领域有丰富多样的固晶设备。服务于晶导微、灿瑞科技、扬杰科技、通富微、固锝电子、华天科技等。

江苏佑光 科技股份有限公司是国内知名半导体和LED封装装备供应商，固晶产品精度可达±5微米。DB810S高精密自动固晶机，针对高端LED、COB、光通讯产品自动固晶，定位精度：±5~10μm。

凯格精机 一家专注于高端精密自动化装备的研发、生产、销售以及工艺方案的提供商，有精密封装设备事业部。固晶机有GD91M、GD80、AOI和GD200系列，MiniLED、Micro LED、灯条、COB等多种倒装产品的固晶。其中GD200系列半导体高精度固晶机，适用于QFN、DFN、共晶工艺等多种晶粒/芯片类的产品固晶。设备精度为±10μm。

深科达 是领先的半导体元器件服务商，目前正在研发半导体固晶机包括高精度固晶机、IGBT固晶机，目前高精度固晶机样机已研发成功，后续将提供给下游客户进行试用，IGBT固晶机已与客户达成少量销售订单。

微见智能 是专业从事高精度光电芯片封装设备研发和生产的高科技企业。有生产的1.5μm级系列高精度固晶机已经成功量产并正式规模商用，并以其比肩国际一流的产品功能和品质。有通用高精度固晶机系MV-15D、MV-15H、MV-15T、MV-50A、MV-05A；专用高精度固晶机系列有微组装固晶机MV-MAR、光学模组贴片机MV-AVR、烧结工艺固晶机MV-50S、MiniLED修补设备MV-15L、激光加热固晶机MV-15LAB。在光通讯领域推出新一代固晶机，型号MV-15H，贴装精度达1.5微米，双工位协同工作，效率提升50%。

快克智能 装备股份有限公司致力于为精密电子组装半导体封装检测领域提供智能装备解决方案。随着IGBT多功能固晶机、甲酸焊接炉及固晶键合AOI的开发成功，已形成功率半导体封装成套解决方案的能力。布局的Flip Chip固晶机用于Chiplet先进封装工艺。2023年快克智能总投资10亿元拟在常州市建半导体封装设备研发及制造项目。

东莞触点 致力于为电子微器件以及芯片器件提供高端装备及高端精密封装解决方案，系中国首家CMOS固晶机量产商、首家COB全自动封装整线量产商、首家BGA封装多层超薄固晶机供应商。产品有高速固晶机、DB芯片固晶机、超薄芯片堆叠固晶机。目前可实现贴合精度±7-15μm。

博众精工 是高端自动化和数字化装备制造商。公司瞄准光通信芯片高端贴片设备，2022年底新型全自动高精度共晶贴片机DB3000正式量产，该机型主要用于助力高速光通信、光电子与传感、微波射频、MEMS等高精度半导体后道工艺，尤其满足高端光通信芯片与器件柔性自动化封装生产，其贴片精度可稳定维持在±3μm之间，可实现共晶贴片、蘸胶贴片、倒装工艺等多种功能。

先进光电 器材（深圳）有限公司是国内知名半导体和LED产品封装设备供应商，能够提供精度在±5微米的高端全自动贴装方案设备（包含贴片和共晶），产品有DB805A高精度贴片机、DB805B高精度共晶贴片机、DB810高精密自动固晶机。贴片精度±5μm。

几点启示

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国内IC高端贴片机企业势单力薄，中低端贴片机企业众多，贴片机行业进入洗牌期。在向高端贴片机发展进程中，贴片机将在保持高速度的同时，需要进一步提高贴片精度，以满足电子产品的微型化、超高密度制造需求。

在固晶机核心部件方面的追赶需要加大时间、练苦功夫，不能一味模仿，提升在核心技术和核心工艺方面的创新水平。我们不能以追求快钱而复制抄袭，我们不能为对标国际产品而造成对设备参数的不实宣传，这将这很大程度上影响国产品牌的企业信任。

随着中国先进封装市场的需求，国产替代放量逐渐加快，相信我们国内固晶机/贴片机企业在品质和耐心上积极推进，与先进封装厂的验证打磨和量产应用，让设备先进工艺赋能到先进封装产业。

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