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中国光器件行业市场需求情况、行业经营情况及行业发展趋势分析【图】

2019年01月30日 13:30:27字号:T|T

    光器件分为有源器件和无源器件。光有源器件是光通信系统中将电信号转换成光信号或将光信号转换成电信号的关键器件,是光传输系统的心脏,主要包括半导体发光二极管(LED)、激光二极管(LD)、光电二极管(PIN)、雪崩光电二极管(APD)、掺铒光纤放大器(EDFA)、拉曼光放大器及调制器等。光无源器件是光通信系统中需要消耗一定能量、但没有光电或电光转换的器件,是光传输系统的关键节点,主要包括光纤连接器、耦合器、波分复用器、光开关、光衰减器和光隔离器等。

    光器件是构成光通信系统的必备元器件,能够实现光信号的产生、调制、探测、连接、波长复用和解复用、 光路转换、信号放大、光电转换等功能,很大程度上决定了光通信系统的性能水平、可靠性以及成本,其与整 个光通信行业的发展息息相关。光通信设备由各种光器件构成,包括完成光电信号转换、传输和收发的设备以 及配线连接、分配设备等,常用的光通信设备有光终端收发机、光路由、交换机、光纤配线产品、光缆终端盒 等。光纤光缆是光通信的传输通道,一般光纤由光棒拉丝生成,光缆由光纤加工而成。

    光器件为光通信上游,是光设备的核心器件,其发展是光通信发展的重要基础。20 世纪末,由于两类重要光器件的出现——波分复用解复用器(WDM/DWDM)和掺铒光纤放大器(EDFA),大大提高了网络容量并降 低了网络成本,使得改变人类通信和生活方式的全球互联网的出现成为可能。

光通信行业产值构成

数据来源:公开资料整理

    相关报告:智研咨询网发布的《2019-2025年中国光器件及光模块行业市场需求预测及投资未来发展趋势报告

    光器件在光设备中占比逐年攀升。在光通信行业的市场产值中,光器件一般占比 20%,光设备占比 40%, 光纤光缆占比 40%。预判光器件在光设备中的占比将提升,主要原因有二。一方面,光器件的小型化、模 块化、集成化和智能化,使其正逐步取代功能单一的分立式电子元器件和光学元器件,在性能上也可替代原先 需要由系统或者设备才能实现的功能;

    另一方面,光网络架构正发生改变。之前,光通信主要应用于骨干网和 城域网,但随着带宽需求的增长及光网路建设成本的下降,光传输网络已在向接入网延伸。接入网中的节点和 终端数量都远大于骨干网和城域网,而每个节点和终端都需要光器件,故接入网中光器件的用量远大于骨干网 和城域网。

    一、光器件行业市场需求情况分析

    我国目前已经成为了国际上光电子器件主要生产基地。随着研发能力、生产工艺水平的提高,再加上产品的成本优势,国内光电子器件厂商综合竞争力日益提高。另外,受产业政策鼓励和人力成本因素影响,国外光电子器件厂商通过多种方式,如直接投资、购并国内企业、OEM 等,将产业转移到我国;再者,国内通信设备制造商如华为、中兴通讯等在全球范围内的综合实力不断加强、市场份额不断扩大,同样有利于增加国内光电子器件厂商的市场需求。因此,国内外光电子器件厂商参与全球化竞争的程度越来越高,相互之间的竞争也更为直接。如在 PLC 光分路器领域,无锡爱沃富、波若威、韩国 Wooriro 等国内外企业均已经参与到市场竞争中来,成为公司的竞争对手。在 AWG、VMUX 产品领域,光迅科技和美国 Neophotonics 公司则是公司在市场上的直接竞争者。

    以华为、中兴通讯为代表的国内光通信系统设备商在光传输设备、无线通信设备等方面已经迎头赶上国际先进水平,市场份额位居全球前列,但在光电子器件方面,国内的系统设备商还严重依赖于国外厂商,尤其是高端的核心器件,如高速(40Gbit/s,100Gbit/s)光收发模块,智能全光网用 ROADM(可重构光分插复用设备)等完全依赖进口,阵列波导光栅(AWG)尽管可以国内封装生产,但芯片也依赖进口。

    相比美国、欧洲、日本、台湾等光通信器件公司发展较快的区域,国内光电子器件行业中大部分企业仍然依靠低成本在低端器件领域竞争,缺乏核心技术和自主品牌,总体上的竞争力仍较为薄弱,位于产业链的低端。

    目前光电子器件行业全球化竞争格局已经形成。随着国内光电子器件厂商研发能力、生产工艺的提高,再加上产品的成本优势,国内企业加大了出口的力度,国外通信系统设备厂商也增加了对国内光电子器件产品的采购力度。与此同时,国外通信系统设备厂商为了降低成本,近年来也纷纷把生产和研发基地向中国大陆转移,这也带动了中国大陆光电子器件市场的需求。

    另一方面,为降低生产成本,全球各大光电子器件厂商也纷纷将部分制造基地向以中国为代表的发展中国家转移。如 JDSU、Bookham 在深圳,Oplink 和AFOP 分别在珠海和东莞设有独资企业。按生产制造地划分,2008 年中国生产制造的器件已占全球 25%的市场份额,而中国大陆本土企业的销售约占全球光电子器件市场 15%的市场份额。

    从产品结构上看,占据60%以上的属于收发器,2013 年以来保持了12.7%的复合增速规模接近60亿美元,且近两年呈现出加速增长,主要源自于中国电信网市场的扩容升级和北美数通市场采纳新的高速DCI 方案。独立器件规模近20亿美元,近三年也保持了13.9%的较快增速,该部分增速主要来自于中国市场电信网建设投入保持高位;放大器、适配器和滤波器规模较为平稳,保持在12到15 亿美元的水平。

    从近几年情况看,各地区的份额基本保持稳定:亚太市场在中国及日韩新市场大力投入宽带建设的拉动下,2017 年份额明显增长,超过全球需求的60%;北美市场虽然从25%的占比下滑到22%左右,但由于引领最新的架构方案,其依然是重要的价值市场;受经济拖累,欧洲、中东和非洲占比同样下滑,总体接近12%;中南美洲市场光器件需求则持续疲弱。

2011-2017年收发器市场规模占比情况

数据来源:公开资料整理

    随着全球电信业资本投资的增长,预计未来全球光纤适配器市场和光收发模块市场将稳定向前发展,从而带动陶瓷套管市场的发展。陶瓷套管主要用于生产光纤适配器和光收发模块的接口部分;其中,光纤适配器占据了绝大部分市场。陶瓷套管的发展都有赖于通信技术的发展、网络视频游戏等应用的开发、人们对带宽需求的增长以及电信运营商的资本开支走向。2015年,中国市场需求量约为9.6亿只;到2017年,中国市场需求量增至13亿只。

2015-2017年中国陶瓷套管需求量走势

数据来源:公开资料整理

2015-2017年中国光线适配器需求量走势

数据来源:公开资料整理

    光纤适配器行业的发展同样依赖于光通信行业的发展,与电信资本开支高度相关。中国电信运营商、广电运营商以及因特网服务商资本开支的增长将直接带动光通信设备、光纤配线架以及相关测试测量仪器市场需求的增长,从而推动光纤适配器的发展。

    FTTx光纤宽带网络建设、4G网络部署、无线回传网建设、以及三网融合的有序推进等都是推动光收发模块市场快速成长的因素,光收发模块的市场需求旺盛。光收发接口组件应用于光收发模块中,推动光收发模块市场的发展因素即是光收发接口组件市场发展的主要驱动力。2013年中国光收发模块市场需求量大约0.5亿只,到2017年增长到0.7亿只。

2015-2017年中国光收发接口库组件需求量走势

数据来源:公开资料整理

    二、光器件行业经营情况分析

    2018H1 光器件板块实现营业收入 63.58 亿元,同比增长 77.83&;归母净利润实现 6.32 亿元,同比增长 52.02%,整个板块销售毛利率和净利率都有所下滑,分别为 23.11%和 9.80%,分别减少 1.49pct、1.83pct。

光器件营收增速分布

数据来源:公开资料整理

光器件归母净利润增速营收增速分布

数据来源:公开资料整理

光器件版块销售净利率与净利率

数据来源:公开资料整理

    三、光通信器件行业发展趋势

    光集成技术(PIC)是未来光器件的主流发展方向,近年来一直是业内关注和研究的焦点。光子集成技术相对于目前广泛采用的分立元器件,在尺寸、功耗、成本、可靠性等方面优势明显,是未来光器件的主流发展方向。

    近年来,随着技术的逐步积累以及产业需求的升温,PIC进入较快发展时期,中小规模PIC已经成熟并取得广泛商用,大规模PIC集成度已达到数百个元器件。PIC 技术和产业的参与企业涵盖系统设备商、光器件芯片制造商、综合服务提供商、半导体芯片生产加工厂商Foundry等多个领域,面向电信和数据两大应用市场。

    光集成技术包括基于III-V簇化合物半导体材料的光集成技术、基于铌酸锂电解质材料的光集成技术、基于SiO2绝缘体材料的PIC技术、硅基材料的光集成技术、基于聚合物材料的光集成技术以及基于氮化硅材料的光集成技术。III-V簇化合物半导体材料的光集成技术,如GaAs、InP技术,特别适合光源、探测器等有源器件的集成;铌酸锂材料的光集成技术,这类材料特别适合研制高速光调制器、光开关等,技术成熟,且市场份额较大;SiO2绝缘体材料的PIC 技术,适合阵列波导光栅AWG(arrayed waveguide grating)、分路器(splitter )、热光器件等多种无源光波导器件;硅基材料的集成光集成技术,采用的结构与电子学的集成电路类似,是未来光集成、甚至光电集成的重要方向;聚合物材料、氮化硅材料在光集成及光子器件领域同样占有一席之地。这些集成材料各有所长,都有各自不同的应用市场。不同器件、不同功能、不同材料的混合集成将是光器件技术的短期发展方向。

    PIC是光器件必然的演进方向,也必然造就新一代基于光器件的应用系统,而最终的光器件发展将更加集成化。III-V族材料和硅基材料更为业界普遍看作未来光集成技术的两大阵营,在材料方面,III-V族材料偏向应用于有源器件,硅基材料偏向于应用无源器件。III-V族材料在有源器件中广泛采用,磷化铟是目前唯一能够实现通信波长大规模单片集成的材料,未来仍具有一定发展潜力,代表性产品是Infinera公司的高速光发射、接收芯片。然而,磷化铟属于稀有材料,外延片尺寸较小,在低成本和大规模生产能力方面受到一定限制。另外,硅光子可将CMOS集成电路上的投资和技术经验应用到PIC 领域,有效降低成本,提高生产效率,已成为未来PIC 重要技术方向之一。硅光子的代表性技术产品如Luxtera公司的AOC芯片、Cisco公司的CPAK 光模块、Acacia 公司的相干CFP光模块,以及Intel 公司致力研发的混合集成激光器和芯片级光互联技术等,中国也有少数企业涉足,但规模有限。

    光器件是光通信发展的瓶颈,光通信成为所有网络构成技术中降价最慢的领域,其中光器件成本是瓶颈中的瓶颈。硅光子技术将成为重要突破方向,它是利用现有CMOS 集成电路上的投资、设施、经验以及技术来设计、制造、封装光器件和光电集成电路,在集成度、可制造性和扩展性方面达到CMOS的水平,从而在成本、功耗、尺寸上取得突破。通信是硅光子技术的早期应用领域,正如历史上的晶体管、集成电路、激光器等一样,通信由于其高技术属性往往成为新技术的早期应用领域。然后随着技术和工艺的成熟再扩展至大众消费领域,形成更大的规模,进一步降低成本,再促进其在通信领域的普及,形成技术的良性循环。

    硅光子技术在光源方面尚无可行的技术路线,目前以混合集成和短距离应用为主,正不断发展成熟,未来将承担重要角色。总之,无论是磷化铟,还是硅光子学,都预示着光通信行业即将迎来深度变革,都将显著改变光器件的设计和未来。

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