光模块设备行业分析AI带动光模块需求高增-设备市场空间广阔

光模块设备行业分析AI带动光模块需求高增_设备市场空间广阔（报告出品方/作者：中泰证券，王可）光模块市场空间宽阔光模块就是光纤通信系统中核心器件之一光模块就是光纤通信中的关键组成部分：就是同时同时实现光信号传输过程中光电转换和电光转换功能的光电子器件。光模块由光器件、功能电路和光USB组件等共同共同组成，其中核心构成器件就是光通话器件，主要纸盒括TOSA，ROSA。光模块的就是顺利完成光电转换的器件，在光模块的传输端的电信号转换成光信号，通过光纤传输后，传送端的再把光信号转换成电信号。数通市场就是光模块增长速度最快的市场：光模块目前主要应用领域市场涵盖数通市场、电信市场和新兴市场，其中数通市场增长速度最快，已超越电信市场变成第一大市场，就是光模块产业未回去的主流增长点。光模块市场宽阔，相对其他环节业绩弹性更高多因素促进光模块市场持续高增。随着通信技术的发展需求、数据中心的扩张需求、光通信技术的成熟和成本下降，使得全球光模块市场快速增长。根据Lightcounting预计，光模块市场2021-2025年的复合年增长率为11%，预测2025年全球光模块市场将达到113亿美元。国产厂商光模块竞争力增强，份额不断提升。得益于国内光模块企业的技术进步和产业链集成能力增强，光模块逐步实现国产替代。2021年，光迅科技、中际旭创、海信宽带、昂纳信息进入全球前十，合计占据全球26%的市场份额。国内光模块供应链健全，可以出口海外，相对于光通信其他领域，光模块业绩弹性更大。光模块发展趋势：进一步进一步增强传输能力，提升器件集成化数据市场需求增加+高速网络市场需求，推动高速光模块快速发展。数据量增加：随着云计算、大数据、物联网和人工智能等技术的快速发展，数据量呈圆形指数级快速增长。为满足用户这些应用领域的市场需求，光模块仍须提供更多更多更高的频宽回去传输大量的数据。传输速度增加：高清视频、虚拟现实、在线游戏等应用领域对网hinet频宽存较低建议，因此光模块仍须提供更多更多更高的频宽。现有光模块频宽主要存40G、100G、200G、400G，目前正朝着800G、1.6T甚至更高的频宽发展。光模块集成化程度越来越低。集成化设计可以减小模块的尺寸，满足用户紧凑型设备和高密度布局的市场需求。现代通信系统越来越繁琐，仍须处理更多的信号和数据，精简系统的结构，提高系统的可以靠性和稳定性。CPO（光电共PCB技术）和硅光子技术等一流方案凭借高速、高密度、低功耗的优势备受高度高度关注。光模块产业链光模块处于光通信产业链中游。光通信产业链包括光通信器件（含芯片）、光纤光缆和光整机设备。光模块厂商从上游企业采购光芯片及电芯片、光组件等原材料，经过集成、封装、测试合格后供给设备集成商整合为有对应需求的光通信设备，应用于电信及数据中心市场。光器件和光芯片是光模块的两大核心部件，成本占比最高。以联特科技的成本构成为例，其中光器件占比36.5%，集成电路芯片占比22.4%，光芯片占比18.5%。光器件是光模块的重要组成部分，在成本中占比最高。AI高算力推动，光模块市场需求高减至光模块发展历程：技术更迭速度快光模块最早出现在1999年，光模块在20多年的时间里赢得了显著的技术进步，大力支持的速率也从最初的没有10Gbps发展至目前最高的800Gbps。光模块的发展经历了从固定化至小型化和可以热插拔的演进过程。最初的1X9PCB逐渐变为小型化和可以热插拔的方向，随后出现了GBIC模块作为单一制模块使用，但体积非常大管制了光口密度。为了满足用户高密度市场需求，SFP光模块问世，体积更大且具备可以热插拔功能，变成广泛应用的标准接口。随后出现了更多小型化、高速率、低成本的PCB方式，如XENPARK、XPARK、XFP、CFP、SFP+等，不断提升速率和降低成本。行业为何近年发展快速：AI发展朝拜数通市场：光通信技术在数据中心内可提高计算和数据交换能力，光模块成为数据中心互连的核心部件。人工智能的发展将重塑基础设施，海量数据的处理需求将带来算力和网络的迭代升级。大模型训练与推理在云数据中心完成，推动数据中心与网络基础的加速建设。AI算力需求爆发，带动光模块向需求高增，同时也给促进了光模块技术的快速更迭。根据LightCounting的数据，2021年全球数据中心光模块市场规模为43.77亿美元，预测至2025年，将增长至73.33亿美元，年均复合增长率为14%。光模块工艺与设备光模块PCB方式数据中心光模块大多采用COBPCB技术。光模块大致可以分为电信级和数据中心光模块。前者应用领域的环境条件严苛，修改维护困难；后者相对环境激进，维护方便快捷。电信级光模块多采用气密性的To-can或BOX（盒式）PCB技术；数据中心光模块多采用非气密性COB（板上芯片PCB）PCB技术。COBPCB优势：相连接性能更好，体积更大、成本更高。性能方面：采用气密性PCB的电信级光模块，激光器与PCB的相连接仍须通过FPC（软排线）和高频陶瓷，后才通过金线与激光器相连接。在多个连接点上电阻连续性以及信号完整性难以保证。而在COBPCB中，激光器能够轻而易举与PCB通过金线键合相连接，大大减少了电阻不已已连续点，能更好保证高速信号从PCB至LD的相连接。体积方面：COBPCB由于节省了高频陶瓷盒、软缆等部件，节约了空间。而使用COBPCB，节约的空间能够给电学提高更多内存设计，比如说增加更多捣波电容、更大的高频信号阻隔布局，从而提升模块性能。成本方面：COBPCB节省了高频陶瓷盒和软缆等部件，工艺步骤上节省了充氮冲压密封、BOX校准、FPC冲压、光器件单独检测等，减少物料成本和生产成本。光模块工艺流程COBPCB光模块的主要工艺步骤涵盖贴片（diebonding）、打线（wirebonding）、光学耦合、测试。其中贴片机就是价值量最高的环节。核心工艺环节1、贴片（DieBonding）传统贴片工艺采用胶水毛坯的方式将各类芯片套管在PCB上。比如说数据中心光模块内的时钟恢复正常芯片、激光器驱动芯片、跨阻放大器芯片、激光器芯片、探测器芯片等，常用银胶轻而易举毛坯在PCB上。光模块PCB板通常尺寸较小，为顺利完成芯片的毛坯，可以于PCB板前端腾出一部分后空间形成“裸板”（并并无任何IC元器件）。毛坯时先将导电粘合剂印刷在PCB“裸板”处，然后将IC芯片和半导体芯片毛坯在各自的边线，再将粘合剂研磨。高精度贴片机就是高速光模块核心设备，800G光模块的贴片精度高于400G，大部分的高端光模块内部核心激光器芯片毛坯精度掌控仅允许3m之间，为后面的器件耦合工艺提供更多更多足够多多、均衡的对准误差空间。高精度贴片机市场主要依赖进口，空间宽阔。2、引线键合（Wire-Bonding）引线键合指芯片通过金属线键再分与基板相连接，电气面朝上；该工序的目的就是并使翘起的IC芯片通过梁式引线与印制电路板存可靠的电气键合。芯片毛坯顺利完成后，用引线将芯片的压焊位相连接在印制电路板的冲压盘上，通常使用金丝回去进行键合。常用的键合工艺，存热压、超音波或者就是二者融合。将金属引线相连接至焊盘的方法主要存三种：热压法将焊盘和毛细管噼刀通过加热、压缩进行相连接的方法；超声波法，将超声波施以至毛细管噼刀上进行相连接的方法；热超声波法同时使用加热和超声波的综合式方法。其中金丝热超声波法就是较常采用的键合方法。3、光学耦合耦合就是光模块PCB中工时最长、最容易产生不当Fanjeaux的步骤。对多模光模块来说，广为采用面升空激光器VCSEL，经反射镜耦合步入多模光纤中，其光路直观、容差大、工艺相对直观。而单模光纤则繁琐的多，由于单模光纤纤芯直径比多模光纤小，只有9m，仍须透镜进行著眼耦合。4、冲压安装光路耦合结束后，光模块雏形就制作顺利完成，下一步进行外壳安装，并使之变成完善的光模块。裸芯片与布线板同时同时实现微可视化后，仍须通过PCB技术将其密封在塑料、玻璃、金属或陶瓷外壳中，以确保半导体集成电路芯片在各种严苛条件下正常工作。光模块中冲压工艺可以采用热压焊开回（hotbar）、激光冲压等工艺。激光冲压更适用于于于光通讯模块的生产。光模块本身集成度高，且大量使用FPC软板，因此激光冲压二者较于传统的烙铁冲压、热风冲压、HotBar冲压、电子压焊、波峰焊开回等更适用于于于光通讯模块的生产。5、老化测试就是光模块生产的最后步骤，主要分为性能测试和可靠性测试。可靠性测试项通常涵盖高低温磁铁老化测试、高低温循环冲击测试、振动测试、多次插拔测试等。老化试验就是对光模块和组件进行寿命预测切实可行的有效率方法，通过高温箱体对待测组件和模块进行快速老化，在无法出现发生改变电子/光电子元器件失灵机理的前提下，持续的高温环境可以强化器件内部的应力，融合理论模型和实验数据可以对器件寿命进行预测。6、自动化测试系统测自动化测试系统就是所指在尽量少的人工干预下，多种仪器仪表设备通过通讯总线方式（GPIB,USB,RS232等）与计算机自动进行产品编号管理、数据测量、数据分析、数据分辨以及数据存储等，它内置了仪器技之术、总线技术、计算机甚至数据库应用领域方面等技术。紧紧围绕试样器件ROSA端的灵敏度测试，应用领域BERT单端驱动一个标准的