AI+6G时代浪潮下，光通信行业将迎来哪些机会？

在《2024年国务院政府工作报告》中，提出大力推进现代化产业体系建设，加快发展新质生产力。5G通信、数据中心作为“新基建”的重要基础设施之一，随着产业政策的逐步落地以及未来国家对科技产业更多的政策支持，配套的光通信行业也将迎来广阔的发展空间。

那么光通信是什么呢？光通信是一种以光波作为传输媒介的通信方式，相对于电通信，光通信在大容量、长距离传输方面有着明显的优势。随着新一轮科技产业的变革发展，各领域对信息通信网络的依赖不断增强，夯实5G、数据中心、算力网络、千兆光网等信息基础设施成为国际共识，光通信技术已成为国际高科技知识产权竞争的焦点和制高点。根据赛迪顾问预测，2025年中国光通信市场规模达1750亿元，对应2022~2025年年均复合增长率为12%。根据中商产业研究院数据，2022年光通信行业中，光纤光缆市场占比达37%，其次为网络运营服务，再次为光网络设备，占比达26%。

光通信产业链上游主要核心零部件包括光芯片、光组件、电芯片，中游包括光器件、光模块和光纤光缆，下游按应用场景分为电信市场和数据通信市场。在光通信产业的产业链中，话语权较强的集中在上游和下游两端，上游芯片厂商和下游客户较为强势，处于中游的光模块厂商的成本控制水平决定了其整体盈利能力。

其中上游零部件中光芯片分为有源光芯片和无源光芯片，有源光芯片包括激光器芯片和探测器芯片等，无源光芯片包括波分复用芯片、光耦合器等。主要厂商有源杰科技、长光华芯、仕佳光子、光迅科技、华工科技等。

光组件包括陶瓷套管/插芯、光收发接口组件等，主要厂商有天孚通信、光库科技、太辰光、腾景科技等。

电芯片包括LD driver、TIA等，主要以海外进口为主。

在中游零部件中，光器件根据是否需要电源划分为有源光器件和无源光器件，其中有源光器件包括激光器、探测器、光放大器、光调制器、光收发次模块等，无源光器件包括光隔离器、光分离器、光开关、光纤连接器、光耦合器等。主要厂商有天孚通信、光迅科技、华工科技、太辰光、博创科技等。

光模块包括数通光模块和电信光模块，产品有100G、200G、400G、800G、1.6T等。主要厂商有中际旭创、新易盛、光迅科技、华工科技、博创科技、联特科技、剑桥科技等。

光纤光缆包括光纤预制棒、通信光纤、通信光缆、特种光缆等，主要厂商有中天科技、亨通光电、长飞光纤等。

在下游应用场景中，电信市场包括通信设备商和终端电信运营商，其中通信设备商包括中兴通讯、烽火通信等，终端电信运营商包括三大运营商等。

数据通信市场包括云厂商和服务器，其中云厂商包括阿里云、腾讯云、华为云、百度云等，服务器包括工业富联、浪潮信息等。

那么光通信具体是如何实现的呢？在技术上，由于接收端设备智能识别电信号，无法直接对接收到的光信号进行识别，因此就需要借助一个能完成电光转换和光电转换的器件，就是光模块。

其工作原理是：在发送接口输入一定码率的电信号，经过内部的驱动芯片驱动芯片处理后由驱动半导体激光器（LD）或者发光二极管（LED）发射出相应速率的调制光信号，通过光纤传输后，接收接口再把光信号由光探测二极管转换成电信号，并经过前置放大器后输出相应码率的电信号。在构成上，光模块由光器件、光接口及功能电路构成，其中光器件包括光发射器件（含激光器）和光接收器件（含光探测器）。

那么光模块的市场空间有多大呢？根据Yole Intelligence数据，2023年全球光模块市场规模为109亿美元，预计2029年将达到224亿美元，2023~2029年年均复合增长率为11%。同时由于英伟达大量AI基础设施订单和数据中心网络升级到800G，2024年收入增长率有望达到27%。

光模块的未来发展方向如何呢？由于算力发展呈指数级增长，所需的电力也非常庞大。2021年我国数据中心耗电量为2166亿千瓦时，约为三峡电站同期年发电量1036.49亿千瓦时的2倍；2022年，我国数据中心耗电量达到2700亿千瓦时，占全社会用电量的3%左右。根据中国能源报统计，预计2025年该比重将接近5%。因此当下光模块技术正朝着低功耗、高带宽的方向发展，目前光模块行业技术演进的方向包括：

（1）LPO方案。LPO采用线性驱动技术代替传统数字信号处理DSP和时钟数据回复CDR，主要优势在于降功耗和低延迟，但由于拿掉DSP后会导致系统误码率提升，通信距离缩短，因此LPO技术只适合用于短距离的应用场景，例如数据中心机到交换机的连接等。

那么LPO的市场规模有多大呢？根据LightCounting数据，预计LPO光模块出货量从2023年的1.31万件增长到2028年的418万件，年均复合增长率高达217%。预计800G及以上速率LPO光模块出货量占比从2023年的3%增长到2028年的19%。

（2）CPO方案。CPO是指将光引擎和开关芯片封装在一起的电光集成，而不是使用可插拔的光模块格式。这种方法通过缩短光学引擎和开关芯片之间的距离，可以在引擎和芯片之间更快地传输电信号。优势在于尺寸小、功耗低、效率高。但是CPO目前处于产业化初期，在技术路径、采用紧迫性、商业模式等方面面临很多挑战。其中采用紧迫性是指，在3.2T光模块时代，对CPO外形尺寸的需求相对较高，然而在当前1.6T时代，可插拔光模块已经提供了成熟的主流解决方案，配置为8*200G，有效满足了行业需求，因此缺乏对更高速CPO解决方案的紧迫性可能会减缓CPO的采用速度。

那么CPO的市场规模有多大呢？根据LightCounting2022年12月的报告，AI对网络速率

的需求是目前的10倍以上，在这个背景下，CPO有望将现有可插拔光模块架构的功耗降低50%，将有效解决高速高密度互联传输场景。Yole报告数据显示，2022年CPO市场产生的收入约为3800万美元，预计2033年将达到26亿美元，2022~2033年年均复合增长率为46%。

（3）硅光技术。硅光子技术是基于硅和硅基衬底材料，利用现有CMOS用以进行光器件开发和集成的新技术。硅光子技术的核心理念是“以光代电”，即采用激光束代替电子信号传输数据，将光学器件与电子元件整合在一个独立的微芯片中，提升芯片之间的连接速度。

那么硅光技术的市场空间有多大呢？根据Yole数据，2022年硅基光电子芯片规模约

6800万美元，预计2028年市场规模将增长至6亿美元以上，2022~2028年年均复合增长率为44%。

最后我们再来看看光通信行业的估值情况，截至2024年6月26日，光通信板块PE—TTM（剔除负值）为28.04，处于近5年44.71%分位，近10年35.03%分位，同时从图中我们可以看出，光通信板块指数和恒业市盈率百分位呈现出高度正相关的关系，因此光通信板块目前总体上偏低估。

最后我们再来比较一下光通信行业细分领域的公司估值情况，从图中我们可以看出，一些龙头公司如天孚通信、中际旭创、新易盛、工业富联等的市盈率和市净率百分位均处于较高位，但是从PEG的角度来看，这些公司除了工业富联之外，PEG甚至不到0.5，而工业富联的PEG也只有1左右，所以我们从行业增速的角度来看，目前光通信相关公司的估值仍然偏低。同时我们还看到一些小市值的公司的市盈率和市净率百分位普遍偏低，同时从业绩增速来看，今年是很多小公司业绩增速扭亏甚至大幅增长的一年，而且明年依然能够维持高增速，因此我们觉得光通信行业整体估值仍然偏低，在AI时代的浪潮下，未来依然大有可为。

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湖北青年科技创新奖得主王健：聚焦多维光通信前沿技术研究，让网民享受更大更顺畅的信息分享

极目新闻记者 李碗容

实习生 张伊婷 刘秋妤

通讯员 姜胜来 丘剑山

光，是信息时代的使者。走进华中科技大学、武汉光电国家研究中心副主任王健教授的实验室，各种光纤、器件、芯片连接着多个高精尖光电科研仪器，在这里光“看得见、摸得着”，十多年来，他带领团队聚焦多维光通信应用基础研究，探索光波的空间新维度，进一步提升光通信的容量，为光通信的可持续扩容提供新的途径。

团队的相关科研成果国际领先，入选国家“十三五”科技创新成就展和美国光学学会重要进展，两次获教育部自然科学奖一等奖，本人入选国家高层次人才计划。此次获评首届湖北青年科技创新奖，王健表示，这又是一次激励，他将带队继续开展原始创新，促进湖北光通信产业发展。

王健

“我们生活在一个大数据和人工智能飞速发展的时代。从ChatGPT到短视频，从移动多媒体到每个人的智能终端，数据量的激增对光通信的容量提出了前所未有的挑战。”王健说。

光通信虽然发展迅速，但由于光子传统维度已开发殆尽，现有光通信技术面临容量极限瓶颈，寻找新方法实现光通信的可持续扩容十分重要。在这方面，王健带队将轨道角动量这个新物理概念引入到光通信中，开展交叉学科科研。

王健

“在博士后研究的后期，我接触到了轨道角动量，给了我新的角度去思考这个问题。”王健说。围绕轨道角动量光通信，王健等人进行了一系列原始创新，开发了一整套轨道角动量产生、复用、传输、处理、接收等技术，实验实现了Tbit/s自由空间轨道角动量复用光通信系统，这一科研成果为光通信可持续扩容提供了全新途径。王健也收到美国南加州大学的橄榄枝，“在出国之前，我就坚定了学成后一定要回国的想法。”王健说。

2011年，王健回到华中科技大学武汉光电国家研究中心继续科研。2012年，关于这一技术的论文在国际顶级期刊《自然光子学》发表，王健为论文的第一和共同通讯作者。该论文发表后迅速引起了国内外同行的广泛关注，同时王健也作为共同通讯作者，应国际顶级期刊《科学》编辑邀请，发表了研究展望文章。

王健

目前发表在《自然光子学》论文已被引用4400余次，成为了轨道角动量光通信领域的开创性论文。国内外众多高校、科研机构和企业也都开展了轨道角动量光通信研究，掀起了该方向的研究热潮，国家973计划、国家重点研发计划、国家自然科学基金重大和重点项目等也纷纷立项。轨道角动量光通信也成为了王健身上的标签。

深耕多维光通信领域，实现超大容量光通信

回国后的10余年，王健坚持创新、勇于探索，继续开展了轨道角动量涡旋多维光通信研究，进一步提升了光通信的容量，实现了Pbit/s的超大容量光通信。

“这个容量有多大？一般家庭网络可能达到每秒几百兆，或者是1千兆甚至10千兆的网络，但1Pbit/s是一百万千兆。”王健介绍。这一超大容量光通信实现将会对老百姓带来哪些影响，王健展开介绍多维光通信的目标是可持续性地让光通信的容量越来越大，“这样我们每天才能够享受更大、更顺畅的信息的分享，比如你刷短视频会更加流畅。”王健说。

王健

与此同时，团队还攻关了光纤设计研制以及芯片的设计和研制中的一些关键问题。团队相关研究成果在国际顶级期刊发表了高水平论文。因为在光场调控、光子集成、轨道角动量及结构光通信等领域的创新工作和突出成果，王健2020年当选美国光学学会会士（OPTICAFellow），2020年获得教育部青年科学奖，当年全国仅8人获评；2021年获得国家杰出青年科学基金，2022年当选国际光学工程学会会士（SPIEFellow），2022年获得王大珩光学奖中青年科技人员奖，当年全国仅4人入选；2023年当选国际电气与电子工程师协会会士（IEEEFellow）。

团队研发成果还受到了企业广泛关注，目前已与华为、海信、中天、长飞、烽火、锐光等企业进行合作研发及成果转化应用，阶段性取得了显著经济和社会效益，助力湖北武汉信息光电子特别是高速光通信产业可持续发展。

王健

因钱学森等人爱上科学，将其当作一生的事业

科研道路上的收获对于王健来说是最好的激励，热爱则是原生的动力。“兴趣是最好的老师，你从骨子里面热爱科研，你就会从中收获快乐和源源不断的动力，并把它当作你一生的事业去奋斗。”王健说。

从小，受父亲教师职业的影响，爱因斯坦、钱学森等科学家的事迹都在王健内心中种下了科学的种子。1999年，王健考入华中科技大学（原华中理工大学）。在四年的本科学习后进入武汉光电国家研究中心攻读博士学位。

在武汉光电国家研究中心攻读博士期间，实验室条件非常有限，缺乏很多开展实验的仪器设备和光电子元器件，王健东挪西凑很多老师的仪器设备，在别人晚上和周末休息的时候加班加点开展实验，利用仅有的一块周期极化反转铌酸锂光波导，围绕非线性光信号处理不断创新，最后撰写了近300页的“基于铌酸锂光波导的高速全光信号处理技术研究”博士论文。

求学过程中，他得到黄德修教授、骆清铭教授、孙军强教授、刘德明教授、张新亮教授等人的指导。“前辈们踏实做事，不畏艰难敢于挑战，这些科研精神对我影响很大，使我受益终身。”王健说。

王健

王健对科研的热爱在他的团队中得以传承。团队定期举办学术交流和讨论会，他与学生们深入探讨科研问题和最新进展。“他常常工作到凌晨两三点，第二天又以饱满的热情投入到新的探索中，受他的影响，大家也都十分拼搏。”蔡丞坤博士说。未来，王健将带队继续在多维光通信领域继续深耕，希望更多科研成果能走出实验室，服务社会发展。

（来源：极目新闻）

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