2018-2019通信行业5G和数据中心建设发展分析报告.pptx
2018-2019通信行业5G 和数据中心建设发展分析报告,2018 年 11 月 19 日,正文目录,1.1.1.2.1.3.2.1.2.2.2.3.3.1.3.2.3.3.,1.2.3.4.5.,光模块是光通信的核心部件.3光模块完成光电/电光转换.3行业稳定增长,并购提升成为常态.4内资光模块企业在快速追赶的路上.65G 大规模建设即将到来,光电子器件受益明显 .85G 标准冻结,产业链投资额过万亿.85G 承载建设拉动光模块需求 .105G 光模块需求有望量价其升 . 11数据流量需求快速增长,数通建设加速 .13数据中心流量稳定增长,IDC 向超大方向发展.13中国数据中心数量和营收规模持续增长 .15数通建设有望持续推动光模块处在景气周期.17投资建议.19风险提示.19,图表目录图表 1:光模块的原理构造.3图表 2:光模块的产业链.4图表 3:全球光模块增长稳定(亿美元).4图表 4:2017 全球光模块企业市场份额.5图表 5:2013 年以来行业的并购事件.5图表 6:2017 年我国光收发芯片和模块国产化率预测.6图表 7:我国光模块领军企业已经成为主流供应商 .7图表 8:内资光模块企业和外资企业营收对比(亿元,按照历史汇率换算).8图表 9:光迅科技和菲尼萨通信研发投入对比(亿元).8图表 10:3GPP 5G 进程规划 .9图表 11:5G 的直接产出和间接产出(亿元).9图表 12:5G 和 4G 承载架构变化.10图表 13:5G 网络切片概念.10图表 14:5G 承载网建设关键技术. 11图表 15:25G 光芯片价格可能的趋势. 11图表 16:近五年国内移动通信基站建设情况(万个).12图表 17:5G 光模块市场空间(亿元).13图表 18:全球数据中心流量趋势.13图表 19:亚马逊云业务快速增长(亿,美元).14图表 20:微软智能云业务营收(亿,美元) .14图表 21:全球超大数据中心增长趋势 .15图表 22:超大数据中心分地区增长.15图表 23:2016-2017 我国数据中心增长情况 .16图表 24:中国 IDC 市场营收规模(亿).16图表 25:我国 IDC 市场规模预测(亿元).17图表 26:传统架构向两层架构演进.17图表 27:数据中心以太网物理层光接口的演进.18图表 28:不同类型 100GB/s 光模块销售预测(百万美元).19,光模块是光通信核心部件。,光模块是光通信的核心部件,它主要完成光电转换和电光转换。行业增长稳定,行业内的头部企业通过不断并购完成上下游的整合,提供一体化的解决方案。国内企业在快速的追赶外资标杆企业,产品逐步往高端方向转移,我们看好未来国内5G建设和数通建设对光模块需求的拉动,推动内资企业竞争力的升级。,5G大规模建设期临近,光模块将迎新需求。,5G承载网的架构相比4G网络架构将发生巨大的变化,5G RAN网络将从4G/LTE的BBU、RRU两级结构,演进到:CU、DU和AAU三级结构。这将增加光模块的使用量。同时,5G光模块的芯片也将从目前的6G/10G升级到25G的芯片模组,这将大幅提升光模块的价值量,国内光模块企业将受益行业蛋糕的变大。,数据流量需求快速增长,数通建设加速。,到2021年数据中心流量增长3倍,复合增长率25%,催生数据中心投资建设。超大数据中心是数据中心主要的发展方向,亚太地区是未来超大数据,中心增长最快的区域。中国数据中心建设持续增长,到2020年营收有望达到1500亿元。数据中心内部架构也在从传统的三级架构向两级架构迁移,传统的三级架构需求的光模块是机柜数量的9倍,而两级架构对光模块的需求是46倍,将大幅提升光模块的使用量。同时,光模块向高速转移的趋势将加快,根据Ovum的预测,100Gb/s光模块销售收入将超过70亿美元。我们看好内资光模块企业的竞争优势,将充分受益行业的变革。,投资建议,随着5G大规模投资建设期的临近,数据中心流量快速增长催生的数通建,设如火如荼,光模块需求将持续受到提振,我们建议大家关注国内芯片-模块-子系统一体化公司光迅科技(002281.SZ);国内数通光模块龙头中际旭创(300308.SZ),公司是数通光模块的标杆企业,研发实力雄厚,有望受益5G和数通建设的需求提振。,风险提示,5G 进展不及预期;运营商招标不及预期;国内高端产品量产不及预期。,Table_First|Table_Chart投资要点:,Table_First|Table_Contacter,Table_First|Table_RelateReport,1. 光模块是光通信的核心部件,1.1.光模块完成光电/电光转换,光模块是光通信的核心器件。在光纤通信中,光模块的作用很重要,它主要完成光电转换和电光转换,把发送过来的电信号转换成光信号;通过光纤再把光信号转换成电信号进行传输。其主要由光电子器件、功能电路和光接口等组成,光电子器件包括光发射器件和光接收器件两部分。其中,光发射器件部分为:输入特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,其内部带有光功率自动控制电路,使输出的光信号功率保持稳定;光接收器件部分为:特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。光模块作为数据传输设备间的信号传输载体,具有传输距离长,抗干扰,节省布线空间,易于更换等特点。,图表 1:光模块的原理构造,光模块处在产业链的中游。光模块行业的上游主要是光器件行业、集成电路芯片行业和 PCB 行业;下游主要是通信设备制造商和通信运营商。光器件行业的供应商较多,其中高端光器件主要由国外供应商提供;集成电路芯片主要有激光驱动器和限幅放大器,可提供此类芯片的供应商分布在全球多个地区;PCB 属于充分竞争的市场,其需求由下游需求主导,应用领域几乎涉及所有电子信息产品。光模块行业下游主要是通信设备制造商和通信运营商。光模块产品的应用领域涵盖了数据宽带、电信通讯、数据中心、安防监控和智能电网等行业。随着光通信行业的发展和技术进步,带宽需求不断提升,通信设备制造商和通信运营商将不断加大对光通信网络和设备投入,从而带动光模块行业的发展。,图表 2:光模块的产业链,上游行业,中游行业,下游应用,1.2.行业稳定增长,并购提升成为常态全球光模块市场保持稳定增长。根据咨询机构 Ovum 的数据,2015-2021 年全球光通信市场规模呈现增长趋势。2017 年,全球光通信市场规模达到 101 亿美元,并始终保持快速增长,预计都 2020 年市场规模达到 166 亿美元,预测的未来三年复合增长率达到 18%。受益数据中心资本开支的增加和 5G 大规模的资本开支增加,未来三年增速加快。图表 3:全球光模块增长稳定(亿美元)180160140120100806040200,2014,2015,2016,2017,2018E,2019E,2020E,光器件行业集成电路芯片PCB 行业,光通信模,云计算数据中心宽带接入长距离传输移动通信,块安防监控等,上下游并购活跃,并购成为行业公司成长的重要驱动因素。今年的 11 月 8 日,II-VI 宣布 32 亿美元合并 Finisar,震惊了业界。回顾国外光器件龙头公司的成长史,就是一部并购史。巨大的成本压力以及充满挑战的市场环境使光通信器件行业厂商加速整合,国外厂商通过收购与兼并等方式不断进行产业链拓展,成功的完成了技术与业务的转型,使其产品覆盖光器件、光模块产业链的所有环节,从无源到有源,从芯片到模块,一体化和提供丰富的产品线是行业内几乎所有领先产商在做的事情。国内领先企业光迅科技的成长路径和行业巨头一致,这暗示具有强大的行业整合能力的企业未来将胜出。图表 5:2013 年以来行业的并购事件金额(美,时间2013,收购方光迅科技,被收购方IPX,元)260 万,核心技术产品高端被动光芯片,2013,Avago,Cyoptics,4 亿,光子集成芯片,Inp,激光器和探测器技术,2013,II-VI,Oclaro 公司瑞士苏黎世半导,体激光器业务,1.15 亿,半导体激光技术,2014,Macom,BinOptics,2.3 亿,高性能射频、微波和,毫米波产品,2015,鸿腾精密,Avago 光模块,事业部,未知,光模块生产能力和,100G 光收发器产品,8.60%7%6.30%,5.60%,4.20% 4.70% 5.40%,3.90%3.90%,36%,美日领先,前十市占率64.4%。 2017年,市场前五的市占率为42.3%,低于50%,前十的市占率为 64.4%。 2017 年前十的厂商中,美日占到 9 家,中国只有一家,美日处在行业的领先地位。图表 4:2017 全球光模块企业市场份额FinisarLumentumBroadcom/Foxconn14.80%Sumitomo,AccelinkOclaroAcaciaNeoPhotonicsII-VI,Fujisu OpticalComponents其他,2016,光迅科技,Almae,2340 万,10G 以上有源芯片,2018,Lumentum,Oclaro 公司瑞士苏黎世半导,体激光器业务,18 亿,Inp 激光器、光子集成技术、相干器件模,块研发。,2018,II-VI,Finisar,32 亿,行业第一,有源光芯,片,1.3.内资光模块企业在快速追赶的路上我国光模块芯片发展与国外仍有差距。我国光通信器件市场规模在近几年与全球保持相同的增长趋势,中国光通信器件市场约占全球 25%-30%左右的市场份额。然而尽管我国拥有全球最大的光通信市场、优质系统设备商,但是我国光通信器件行业所占份额与现有资源不相匹配。光通信器件厂商多以民营中小企业为主,大多没有其他业务支撑,规模普遍较小,在自主技术研发和投入实力方面相对较弱,主要集中在中低端产品的研发、制造上。根据中国光电子器件产业发展路线图提供的数据, 2017年,10GB/s 速率的光芯片国产化率接近 50%,25Gb/s 及以上速率的国产化率远低于 10Gb/s 速率,25Gb/s 使用的电芯片基本依赖进口。图表 6:2017 年我国光收发芯片和模块国产化率预测,但国内光模块领先企业已经成为主流供应商。梳理国内光通信器件领先的企业客户,他们都进入了国际顶级客户的供应链体系。中际旭创背靠互联网巨头谷歌,同时进入微软、Facebook 等 IDC 建设供应链。光迅科技深耕国内,国内三大设备商都是其客户。昂纳科技集团的客户涵盖阿尔卡特-朗讯、华为、烽火等设备商,也进入了微软等互联网巨头的 IDC 投资建设的供应商名单里面。通信设备厂商已经是寡头格局,他们就代表国际最先进的技术要求。数通领域顶级客户就是互联网巨头,他们的,60%,10%,50%,3%,30%,120,26.005%,0%0.18,40200,60,10080,30%20%10%0%,40%,50%,70%60%,100%90%80%,低于10Gb/s,10Gb/s,25Gb/及以上,模块(%)90%80%,光芯片(%),电芯片(%),模块数量(百万)140120,要求就是行业最顶尖的需求。从客户供应链角度看,国内的光模块厂商仍然有竞争力。图表 7:我国光模块领军企业已经成为主流供应商,中际旭创,光迅科技,昂纳科技集团,Finisar,Lumentum,Oclaro,AAOI,产品线,100G 光模块,领导者,全产业链,有源、无源光,器,光模块,全产业链,全产业链链,,VCESL 技术领,先,全产业链,高,速光芯片,全产业链,激光器,无,10G 及以下激,光器,11G 及以下激光,器,有,IDM,有,IDM,有,IDM,有,IDM,光模块产品,10G25G40G100G400G样品,主要客户,谷歌(23%);华为(15%);Hyve(11%);中,兴(6%);Facebook;微软;华三;Arista,华为;烽火;中兴,阿尔卡特-朗讯(20%);华为(10%);烽火(10%);微软(10%);,Ciena(10%);华为(10%);Ciena;DellEMC;爱立,信;惠普;中兴,Ciena(18.5%);华为(16.7%);思科(12.4%);微软;诺基亚,思科(18%);中兴(18%);华为(15%);诺,基亚(12%);亚马逊;Ciena;谷歌,亚马逊(35.4%);Facebook(28.6%);微软(13.8%);思科(4.8%);Arris(3.2%),营收和研发角度,内资企业在快速追赶的路上。回顾龙头菲尼萨通信这五年的营收增长,其增速在放缓,且 2017 年还出现了下滑(下滑 16.3%,按照历史汇率换算),复合增长率为 4.02%,低于行业的增速。国内龙头光迅科技增速平稳,从 2013 年的21.33 亿元增长到 2017 年的 45.53 亿元,复合增长率为 20.87%,增速快于行业与行业龙头公司。研发角度看,菲尼萨通信的研发支出长期占营收的比重在 16%附近,光迅科技的研发支出占营收的比重在 10%附近,内资企业在研发投入上需要向竞争对手靠拢。总体来说,内资光模块公司在快速追赶外资龙头的路上。未来 5G 和数通建设的加速将给内资光模块企业追赶提供动力。,图表 8:内资光模块企业和外资企业营收对比(亿元,按照历史汇率换算),图表 9:光迅科技和菲尼萨通信研发投入对比(亿元),2. 5G 大规模建设即将到来,光电子器件受益明显2.1.5G 标准冻结,产业链投资额过万亿标准冻结,投资进入加速期。今年 6 月 14 日,3GPP 如期宣布 R15 阶段标准冻结,标志首个完整 5G 国际标准的形成,将加速产业链的产业化。3GPP 分两阶段完成 5G 网络的标准, R15 重点是满足 eMBB 场景应用的要求, R 16 标准将满足 uRLLC,71.23,76.48,81.59,99.90,83.46,18.09,24.98,40.59,45.53,21.334.78 4.61,24.337.98 5.23,31.4012.336.15,7.14,8.77,0,4020,8060,100,120,2013,2014,2015,2016,2017,FNSR,AAOI,光迅科技,新易盛,2.14,2.42,3.08,3.45,4.07,11.29,12.36,13.14,15.02,15.15,10%,10%,10%,8%,9%,16%,16%,16%,15%,18%,0%,2%,10%8%6%4%,12%,16%14%,18%,20%,0,2,864,10,12,14,16,2013,2014,2015,2016,2017,光迅科技研发费用(亿元)光迅科技研发费用占营收比(%),FNSR研发费用(亿元)FNSR研发费用占营收比重(%),的应用场景要求。3GPP 计划在 2019 年 12 月,完成满足国际电信联盟(ITU)全部要求的完整的 5G 标准,到 2020 年,5G 将实现全面商用。随着标准的冻结,全球 5G的主要推动国运营商都公布了 5G 的商用时间表,美国作为领先者今年年底就将推出5G 服务,欧洲地区最快的英国到 2019 年运营商将提供 5G 服务,亚太地区中国作为 5G 推动者在 2019 年中移动提供 5G 商用服务。GSA(Global Mobile SuppliersAssociation 全球移动设备供应商协会)发表“5G 网络频谱:全球许可进展”报告,报告显示截至 2018 年 7 月, 42 个国家的监管机构正在为 5G 频谱分配划分进行公开咨询、宣布拍卖频率计划,或已为 5G 分配频谱。 2017 年 11。月 9 日工信部正式发布了 5G 系统在 3000MHz5000MHz 频段(中低频段)内的频率使用规划。图表 10:3GPP 5G 进程规划,2016,2017,2018,2019,2020,2021,国家大力支持 5G 建设,5G 承载“新基建”使命,将带动万亿产出。今年 7 月 27日,工业和信息化部、国家发展和改革委员会关于印发扩大和升级信息消费三年行动计划(2018-2020 年)的通知,希望推动信息消费向纵深发展,目标是到 2020 年,信息消费规模达到 6 万亿元,信息技术在消费领域的带动作用显著增强,推动相关领域产出达 15 万亿元,通知明确推进 5G 的建设。根据中国信通院的研究测算,2030年 5G 带动的直接产出和间接产出将分别达到 6.3 万亿和 10.6 万亿元,十年年均复合增长率为 29%、24%,经济效益空间巨大。图表 11:5G 的直接产出和间接产出(亿元),150000100000500000,2020,2021,2022,2023,2024,2025,2026,2027,2028,2029,2030,直接产出,间接产出,Release16,支持 uRLLC 增强、5G 车辆网等;2019 年 6 月提交初稿。,Release15,重点满足 eMBB 部分;2017 年 12,月发布 NSA 标准;2018 年 6 月发布SA 标准。,5G 全面商用,Release14,2017 年 3 月完成,2.2.5G 承载建设拉动光模块需求5G 承载网相比 4G 发生巨大变革。相比于 4G 来说,5G 的接入网发生了翻天覆地的变化,进而带着承载网也发生了巨变。5G RAN 网络将从 4G/LTE 的 BBU(基带处理单元)、RRU(射频拉远单元)两级结构,演进到:CU(Centralized Unit,集中单元)、DU(DistributeUnit,分布单元)和 AAU(Active Antenna Unit,有源天线单元)三级结构。同时,根据业务需求和部署条件的不同 5G RAN 三级架构实际部署形态多样化,存在多种场景。在 5G 网络中,之所以要功能划分、网元下沉,根本原因,就是为了满足不同场景的需要。不同场景下,对于网络的特性要求(网速、时延、连接数、能耗等),其实是选择性的,有的甚至是矛盾的。5G 提出了一个“切片”的概念。简单来说,就是把一张物理上的网络,按应用场景划分为 N 张逻辑网络。不同的逻辑网络,服务于不同场景。不同的切片,不同的场景。网络切片,可以优化网络资源分配,实现最大成本效率,满足多元化要求。,图表 12:5G 和 4G 承载架构变化,CU:原 BBU 的非实时部分将分割出来,重新定义为 CU,负责处理非实时协议和服务;DU:BBU 的剩余功能重新定义为 DU,负责处理物理层协议和实时服务;AAU:BBU 的部分物理层处理功能与原 RRU 及无源天线合并为 AAU。图表 13:5G 网络切片概念,光模块在 5G 新架构中的地位和需求提升巨大。面向 5G 承载,25/50/100Gb/s新型高速光模块将逐步在前传、中传和回传接入层引入,N100/200/400Gb/s 高速光模将在回传汇聚和核心层引入。例如 25G BiDi 光模块能更好地满足 5G 前传的需求;5G 的中传网络和回传接入层将对 50 Gbit/s 速率的光模块有需求,5G 回传网络的汇聚层和核心层,对相干 100G、200G、400G 光模块有需求。相比于 4G 时代,5G 无线光模块将在整个光模块市场中占据更重要的地位,5G 将成为光模块行业发展的下一个风口。5G 无线通信所具备的高带宽、低时延、大连接的特点对光模块的功能和性能提出了更高的要求,将推动光模块、光电子芯片技术的进步。,图表 14:5G 承载网建设关键技术2.3.5G 光模块需求有望量价其升光芯片的稀缺有望大幅提升光模块单价。在过去几年里,4G 无线光模块的市场售价几乎是每 2 年下降 40%,有利地促进了 4G 的大规模部署。到了 5G 时代,光模块的需求量将超过 4G 时代,5G 的需求将为无线光模块市场注入新的动力并进一步增大该细分市场的空间。光 模块的使能技术可分为封装技术和光/电器件技术。光模块所需的封装技术大部分可借鉴现有的成熟技术。5G 光模块更多的突破是体现在光电子芯片的创新上,例如工业级温度范围的高速激光器芯片技术、高线性度 25 G 波特率 DFB 芯片和 EML 芯片技术、低成本非相干 100 G 的光模块技术、高线性度 25G/50 G 的电芯片技术等。在产业化方面,国内企业在光模块层面能够提供大部分产品,研发水平紧跟国外领先企业,但 25GBaud 及以上速率的核心光电芯片尚处于在研、样品或空白阶段,与领先企业存在 1-2 代的技术差距。在 5G 建设国内光芯片企业没有大幅突破技术壁垒的情况下,相关光芯片需求远大于供给,芯片能够享受溢价,光模块价格相比 4G 也会有大幅的提升。图表 15:25G 光芯片价格可能的趋势,0,42,86,10,12,2018,2020,2022,2013,2015,2017,10X,2X,X,Y,0.5Y,0.25Y,10G灰光,25G灰光,X表示运营商期,望的价格,预计 5G 基站需要 410 万个宏基站和 820 万个小基站。按照工信部 2017 年 11月发布的 5G 频谱使用征求意见,宣布规划 3300-3600MHz、4800-5000MHz 作为5G 的工作频段。目前 4G 的主要频段为 1800-2600MHz,所以,如果简单看主频段,5G 使用的频率是 4G 的 2 倍,那么 5G 宏站覆盖的半径是 4G 的二分之一,覆盖的面积是四分之一,那理论上覆盖相同的面积 5G 基站是 4G 基站的 4 倍。从 5G 的建设需求来看, 5G 将会采取“宏站+小站”组网覆盖的模式。 5G 宏基站方面,如果以 3.5G及以上做连续覆盖,5G 的基站数量可能是 4G 的 1.5-2 倍;如果以 2.6G 及以下做连续覆盖,基站数量预计跟 4G 相当。 5G 小基站方面,高频场景下需求是宏站的 3 倍,将以补充覆盖为主。具体数量上,截止到 2018Q1,我国的的 4G 基站总数为 339 万个,我们预计 5G 宏基站需要建设 410 万个,相比 4G 增加 71 万个;预计小基站需求是宏基站的 2 倍,则整个 5G 周期需要新建小基站 820 万个。图表 16:近五年国内移动通信基站建设情况(万个),5G 光模块国内近 700 亿市场空间。根据前面基站数量的预测,宏基站 410 万个,小基站 820 万个,我们根据站的数量,可以推算出光模块的市场需求。前传方面,宏基站每个基站覆盖 3 个扇区,每个基站需要 6 个光模块,小基站是一体化集成的基站,不需要光模块,则前传部分需要 410 万*6=2460 万个,按照每个 500 元折算,前传部分市场空间为 123 亿元。重创和回传方面,我们参照中国电信5G 承载和架构技术白皮书里面架构的模型:假设承载网分为接入层、汇聚层、核心层;接入和汇聚设备采用环状组网;接入环配置假设为每环 8 个基站,汇聚环配置假设每环6 个设备,一个设备带 6 个接入环,带宽收敛比为 6:1;核心网配置假设每 12000 个基站需要 4 个核心设备、带 42 个汇聚环、假定所有业务进入核心网;每个接入环连接 8 个基站需要带宽 50/100G,每个汇聚环连接 6 个汇聚设备需要带宽 200/400G,那么整个中传/回传部分市场空间为 549 亿元,整个 5G 对光模块的拉动需求接近 700亿元。,82,109,213,320,405,462,207,241,351,466,559,27,104,107,85,57,0,100,200,300,400,500,600,700619,2012,2013,2014,2015,2016,2017,3G/4G基站数,基站总数,新增3G/4G,图表 17:5G 光模块市场空间(亿元),数率,应用场景,数量(万),距离,价格(元) 市场空间(亿元),前传中传/回传,25G10G25G50G100G200G,AAU-CU宏基站-接入设备小基站-接入设备接入-汇聚接入-汇聚汇聚-核心,246082016407730011,10Km10km10km10-40km10-40km相干,5001005001800350023000,1238821410525,400G 汇聚-核心;核心-骨干网,67,相干,47000,315,全球云服务商云服务收入增速高。从亚马逊最新的财报看,公司前三季度云服务营收 182 亿美元,同比增长 48%,从公司 2015 年一季报起单独公布云服务业务数据起,季度的复合增长率为 18.97%,简单年化复合增长率达到 75.88%。从微软公布的财报数据看,公司智能云业务就是其云服务业务的板块,最新财报显示 2018 年3 季度营收 23.76 亿美元,同比增长 182%,云服务业务在快速增长。我们看到海外互联网巨头的云服务业务最近两年都在快速增长中,软件上云、服务上云、数据上云,6.8,9.1,14.1,17,1050,2015,2016,2017,2018,2019,2020,2021,3. 数据流量需求快速增长,数通建设加速3.1.数据中心流量稳定增长,IDC 向超大方向发展到 2021 年数据中心流量增长 3 倍,复合增长率 25%。根据思科 Global Cloudindex 2016-2021 的报告预测,到 2021 年全球数据中心流量将从 2016 年的 6.8ZB增长到 20.6ZB,增长三倍,数据流量的复合增长率为 25%,增速仍然保持高速。自2008 年以来,大多数互联网数据流量都是由数据中心发起的。我们预计随着各种云计算的普及与深入,企业将会采买更多的云服务,数据中心的数据流量将会持续增长。根据思科的预测,到 2021 年,数据中心的数据流量占比将达到 95%以上。图表 18:全球数据中心流量趋势全球数据中心流量(ZB)2520.6,2016-2021符合增长率25%11.6,