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雲計算+5G,中國力量+矽谷基因,高速光模塊龍頭崛起

註:2017年7月蘇州旭創重組進入中際旭創(300308)以來,我們對公司進行了長期的深入跟蹤和重點推薦。站在當前時點,我們再發深度報告,拋開公司股價的短期漲跌,更多立足於雲計算滲透、數據流量爆發增長、5G建設三大驅動力,測算光模塊行業的市場空間,解析行業競爭格局,深度挖掘公司的長期投資價值。歡迎投資者及產業界同仁交流指教!(武超則、雷鳴13811451643(同微信號))

往期報告:

【公司報告】中際裝備:收購蘇州旭創,晉陞數通光模塊領軍者20170309

【深度報告一】中際裝備:中國力量+矽谷基因,打造數通光模塊龍頭20170619

【公司報告】中際旭創:蘇州旭創業績超預期,合併攤銷影響Q3並表業績,看好高速光模塊龍頭崛起20171030

【公司報告】中際旭創:業績超預期,18年高增長確定,繼續堅定推薦20180131

【公司報告】中際旭創:數通光模塊霸主地位穩固,18年高增長確定!20180228

正文摘要

「雲計算+5G」,高速光模塊龍頭快速崛起。蘇州旭創為全球領先的高速光模塊廠商,主營產品為10G/25G/40G /100G/400G高速光模塊(40G/100G高速產品佔9成),雲數據中心為主戰場,瞄準5G光模塊契機發力電信市場。公司為數通光模塊龍頭,在全球光模塊廠商中位列前五,市佔率在6%左右。「雲計算+5G」,高速光模塊龍頭崛起,預計2020年公司份額有望躍升全球前二。

雲數據中心市場:雲計算滲透,拉動超大型數據中心建設;流量爆發,驅動數通光模塊升級。雲數據中心光模塊用量為傳統數據中心的5倍以上,傳統IT向雲遷移是大勢所趨,北美雲計算處於快速發展期,國內雲計算初步滲透,雲計算的發展空間廣闊;雲計算的逐步滲透,拉動雲數據中心建設,並呈現大型化趨勢,北美雲數據中心(谷歌、亞馬孫、微軟、Facebook等)建設高漲,國內超級數據中心(阿里、騰訊、百度等)建設初啟,中國將成為增長的第二極。雲數據中心流量爆髮式增長,驅動光模塊不斷升級,並呈加速態勢,10G迭代到40G經歷了5年,40G升級到100G經歷了4年,而100G到400G或僅需3年時間;隨著雲計算的發展,未來數據中心所有的出口數據都需經過內部的海量運算(尤其是AI等應用的崛起內部流量/出口流量更加驚人),數據中心內部流量洶湧,高速光模塊市場將持續高增長(2018年全球100G模塊出貨量增速100%+)。

數據中心光模塊龍頭,霸主地位穩固。數據中心光模塊需求具有迭代周期短、速率要求高、高密度、低功耗、海量的特點,驅動數通市場採購、研發模式轉變,從與設備捆綁到直采,供需雙方步入緊密合作預研。雲數據中心光模塊市場,起於40G,綻放於100G經過100G的角逐後,數據中心光模塊市場格局基本確立。數通高速光模塊的核心壁壘在於技術工藝、量產能力和成本能力,蘇州旭創憑藉「技術領先(首推非氣密封裝+並行光學積累)+快速交付(市場、研發、量產一體化)+量產能力強(量產平台和經驗積累+自動化提升)+成本優勢(製造優勢+規模效應+工程師紅利)」,目前已成為全球數通光模塊龍頭,40G嶄露頭角,單模佔率第一,100G大放異彩,龍頭地位進一步夯實,400G漸行漸近,率先拿到入場券。

5G:大市場,高門檻,為切入電信市場戰略重點。5G採用更高頻段、更寬頻譜和新空口技術,光模塊介面帶寬需求數倍於4G,4G網路前傳介面帶寬為10G,回傳為10G、100G,5G網路前傳介面帶寬為25G,甚至100G,新增中傳,中傳介面帶寬為50G/100G,回傳介面帶寬超100G,將採用200G/400G相干技術。我們測算,前傳光模塊市場規模為45.6億美金,中傳為32.3億美金,回傳為9.15億美金,基站接入光模塊1.56美金,總市場規模為88.6億美金。5G將主要採用高速光模塊,技術門檻提升,市場蛋糕將由高速光模塊廠商切分;同時,5G設備市場華為、中興將佔主導,在國內光模塊廠商蘇州旭創等高速電信級光模塊競爭力逐步突破的情況下,採購份額或向國內廠商傾斜;2018-2019年將是5G光模塊市場賽馬的階段,2019年之後市場格局有望清晰,我們預計蘇州旭創將有望獲得5G基站光模塊前三的份額,市佔率達到20%以上。

投資建議及評級。雲計算滲透,拉動雲數據中心建設,流量爆發,驅動數通光模塊升級,17-19年100G高速增長,400G於18年起量,19年放量;公司為數據中心高速光模塊龍頭,40G/100G市佔率全球第一,400G率先拿到入場券。國內5G基站光模塊需求測算達90億美金,大市場,高門檻,19年起量,20-21年達到高峰期;公司布局領先(中興軟銀pre5G項目獨家,華為4.5G也在配套),有望斬獲前三份額。優質的公司總是不斷的超出市場預期,相信旭創的戰場將不僅是數據中心,未來在晶元、硅光、相干等領域亦有望獲突破。我們預計中際旭創2017-2020年的凈利潤分別為5.77、9.47、13.99、19.60億元,對應PE分別為59、36、24、17倍,維持買入評級,繼續重點推薦!

風險提示:1.競爭格局惡化;2.需求不達預期;3.硅光技術突破。

「雲計算+5G」,高速光模塊龍頭崛起

1.1蘇州旭創:高速光模塊龍頭

蘇州旭創為全球領先的高速光模塊廠商,主營產品為10G/25G/40G/100G/400G高速光模塊,自2008年成立以來,專註於光模塊領域,發展迅速,現有10GSFP+、25GSFP28、40GQSFP+、100GCFP4/QSFP28、400GOSFP/QSFP-DD等各系列產品,主要應用於雲計算數據中心、無線接入以及傳輸領域。

數通市場為主戰場,40G/100G高速產品佔9成。2016年,蘇州旭創40G/100G高速產品佔79.03%,40G/100G基本為數通產品,小部分100G或用於城域10km場景;10/25G產品佔20.97%,基本為10G產品,10G產品主要應用於電信城域傳輸場景。隨著100G產品快速放量,預計2017年,公司40G/100G高速產品佔比在9成左右。如果以應用場景來區分公司的業務結構,則2016年80%為數通業務,20%為電信業務,2017年數通100G高速增長,而電信市場需求低迷,預計數通業務佔比提升至9成左右。

客戶結構優化,大客戶依賴漸除,陣容強大。數通市場關鍵在於雲計算巨頭,旭創在雲計算巨頭的突破首先是谷歌,近年以來谷歌一直是旭創的第一大客戶。2014年9月,Google Capital在中國市場的第一筆投資花落蘇州旭創C輪融資(2015年谷歌持有旭創20.20%的股權,為旭創第一大股東,重組後谷歌仍持有中際旭創3.02%的股權),雙方合作進一步緊密,當年來自谷歌的營收佔比高達60.96%。公司在穩住老客戶的前提下,不斷開拓新客戶,擺脫大客戶依賴。2016年,公司前五大客戶分別為Google、華為、Hyve Solutions、Amazon、中興康訊,Google降至2016年的22.74%,前五大客戶佔比由2014年的82.58%降至2016年的64.20%。目前,全球主流雲廠商Google、亞馬遜、Facebook、阿里、騰訊等,主要設備商華為、中興、烽火、華三、思科、Arista、Juniper等,都是公司的客戶,未來或有希望突破微軟、蘋果、百度等。

受益於40G增長和100G放量,業績保持高增速。2016年蘇州旭創實現營收19.59億元,同比增長68.17%;實現凈利潤2.3億元,同比增長106.53%。凈利潤增速高於收入主要由於:2015年為100G導入期,研發費用率及銷售費用率高企,2016年100G步入收穫期,規模效應使得公司財務費用率和管理費用率分別下降1.39和3.27個百分點,推動公司凈利潤率從9.56%提升至11.74%。2017年Q3,公司毛利率達到28.64%,相比2016年提升1.2個百分點,由於100G產能在Q2大規模釋放,Q3隨著規模效應顯現,良率、製程及供應鏈改善;公司管理費用進一步攤薄,凈利潤率則爬升至15.48%。

1.2「雲計算+5G」,高速光模塊龍頭崛起

始於無線,成於數通。公司成立於2008年,恰逢國內3G無線網路建設,成立之初,公司以無線業務立身,首推6G/10GSFP+基站光模塊,大規模應用於中國移動3G網路建設。2011年,北美雲數據中心開始從10G向40G升級,蘇州旭創依託創始團隊在並行封裝上的技術積累,作為創業公司,力壓傳統電信龍頭Finisar等,率先認證通過某北美雲客戶。雲數據中心光模塊市場就是從40G開始形成,雲廠商定義符合自身需求的光模塊產品,並逐步從「設備捆綁模塊」的採購模式走向直采,蘇州旭創抓住了數據中心40G機遇,成長為數據中心高速光模塊龍頭。在數據中心領域,蘇州旭創已是絕對的全球龍頭,140GQSFP+單模光模塊居業界首位,佔全球市場份額37%;2擁有100G QSFP28最全產品系列,出貨量全球第一,市佔率預計在30%以上;3)400G率先拿到入場券,推出業界首款400G OSFP LR8,並在歐洲光博會(17年Q3)和OFC(18年Q1)展出8款400G OSFP和QSFP-DD產品,為業界最全的400G產品系列。

瞄準5G光模塊契機,發力電信市場。旭創主戰場在數通,電信產品主要是城域傳輸10G產品,公司瞄準5G光模塊契機,發力電信市場。4G網路,前傳光模塊介面帶寬6G/10G,回傳為10G/100G;5G網路帶寬需求將數倍於4G網路,主要採用高速光模塊,前傳光模塊介面帶寬需求將達到25G,甚至100G,中傳50G/100G,回傳200G/400G。4G逐步收尾,5G漸行漸近,面向5G,公司25G/100G產品已於2016年下半年領先送樣主流設備商,2017年已批量出貨。

「雲計算+5G」,高速光模塊龍頭崛起。蘇州旭創伴隨數據中心市場迅速崛起,在數據中心市場位列第一,在整個光模塊領域屬於新秀,根據Ovum2016Q4-2017Q3的數據(Ovum的統計沒有包括蘇州旭創,進行了調整),蘇州旭創已成為全球前五大光模塊廠商,市佔率在6%左右(2017Q4,旭創營收在11億以上,Oclaro營收為1.393億美金,按季度業績,旭創已經超過Oclaro,推測也超過了Sumitomo,位列全球第三)。2017-2019年,公司成長將主要受益於數通100G需求爆發;2019年,400G需求放量,向400G升級將接棒成為公司成長的主驅動;同時,5G將於2020年規模商用,2019年5G基站光模塊部署啟動,有望成為另一增長引擎。公司定位於高速光模塊,而市場認知局限於數通,我們認為除5G基站光模塊外,公司或將切入其他電信高速場景,有望成為全球綜合型高速光模塊龍頭,預計2020年躋身全球前二。

數據中心市場:雲計算滲透,拉動超大型數據中心建設;流量爆發,驅動數通光模塊升級

2.1傳統數據中心逐步被雲數據中心取代,催生海量高速光模塊需求

2.1.1光模塊是啥,在數據中心的應用場景

光纖通信系統包括光設備、光模塊和光纖光纜,其中光模塊實現光電轉換功能,為光纖通信系統中重要的器件。由於光纖通信系統具有傳輸距離長、抗干擾、節省布線空間、易於更換等特點,已全面滲透電信運營商骨幹、城域和接入網,並廣泛用於數據中心伺服器、交換機和存儲網路中。

隨著雲計算的滲透,傳統IT架構向雲架構遷移,傳統數據中心將逐步被雲數據中心取代,催生海量的高速光模塊需求。1)傳統數據中心內部網路光纖滲透率低,雲數據中心伺服器接入仍存在銅纜(DAC),交換機互聯已全面使用光纖傳輸;2)傳統數據中心主要在採用1G/10G低速光模塊,雲數據中心主要使用40G/100G高速光模塊;3)傳統數據中心以南北向流量為主,雲數據中心東西向流量崛起,催生大量的東西向連接,大幅拉升單伺服器光模塊使用量。目前,高速光模塊需求以北美為主,北美雲巨頭亞馬遜、微軟和互聯網巨頭谷歌、Facebook已基本轉向25G/100G平台,而國內國內BAT正從10G/40G向25G/100G平台升級,相比北美互聯網巨頭,需求量相對還較小。

2.1.2為什麼雲數據中心對光模塊的需求如此大

傳統數據中心主要承載是客戶機/伺服器模式的應用,其流量以南北向(客戶機與伺服器之間)為主,網路是典型的三層架構,包括接入、匯聚和核心。在該架構下,數據中心內不在同一網段上的伺服器間通信必須通過接入層-匯聚層-核心層-匯聚層-接入層的路徑。

如果把雲數據中心類比為超級大腦,其內部高速光互聯即是其強大的神經網路。雲數據中心要求伺服器間的數據交互,流量以數據中心內部伺服器之間交互的東西向流量為主,根據思科,雲數據中心中76%的流量為東西向流量。數據中心流量由「南北」為主轉變為「東西」為主,推動數據中心向便於東西向傳輸的葉脊(leaf -Spine)網路結構演進,該結構主要由葉交換層和脊交換層兩部分組成,集群內每一個葉交換節點都與每一個脊交換節點相連,集群內部不同機架中任意兩台服務的通信,只需要經過ToR-->集群交換機-->ToR,減少阻塞、降低延遲、提升了伺服器間的交互效率,同時,便於根據業務需要逐漸增加交換機和網路設備進行擴容,擴展性強

傳統三層網路架構下,單個集群規模小,匯聚層和核心層的連接有限,而葉脊(leaf-Spine)網路架構支持超大規模伺服器集群,2014Facebook宣稱其Altoona數據中心一個伺服器集群可支持10萬台伺服器,大規模集群中葉交換節點和脊交換節點互聯,大大增加了雲數據中心光纖連接數,從而衍生海量的光模塊需求。

粗略測算,同樣出口流量的雲數據中心光模塊用量為傳統數據中心的5倍以上。出口流量即為南北流量,對於傳統數據中心,以內部流量以南北流量為主,內部流量與出口流量相當;對於雲數據中心,東西流量崛起,以思科的數據測算,東西向流量是南北向流量的4.5倍(76%/17%),粗略測算,相當於需新增4.5倍的光模塊需求。

2.1.3數據中心光模塊類型

雲數據中心內部連接包括兩層,一層是伺服器接入,即伺服器到架頂交換機(Server-TOR),一層是交換機互聯(包括ToR、Leaf、Spine、Core交換機)。而數據中心間的互聯,即DCI,主要是不同數據中心間Core交換機的連接。目除伺服器接入仍然有部分在使用DAC(Direct AttachCable,直連銅纜)外,光連接已經全面滲透雲數據中心。

從速率來說,數據中心光模塊產品有10G、25G、40G、100G(封裝形式分別主要為SFP/SFP+、SFP28、QSFP+、QSFP28),且已有廠商推出200G、400G產品。一般而言,交換機互聯使用的介面帶寬是伺服器接入的4倍,在10G/40G平台,伺服器接入使用10G DAC(Direct AttachCable,直連銅纜)或10GAOC(ActiveOptical Cable,有源光纜),交換機互聯採用40G光模塊,在25G/100G平台,伺服器接入使用25G DAC或25G AOC,交換機互聯採用100G光模塊。

數據中心互連場景的多樣化及客戶需求的個性化特徵,催生對不同類型光模塊的需求。為滿足不同傳輸距離和布線的要求,同一速率產品又分為多種品類,以100G產品為例主流的品類有:AOC(Active OpticalCable)、SR4(Short Reach 4lanes)、PSM4(Paralell SingleMode 4 lanes)、CWDM4/CLR4(CoarseWavelength Division Multiplexing 4 lanes)、LR4(Long Reach 4 lanes)。伺服器到ToR的連接主要使用DAC/AOC,ToR到Leaf主要使用AOC/SR4/PSM4,Leaf到Spine主要使用PSM4/CWDM4,Spine到Core主要使用CWDM4/LR4,DCI主要使用LR4/ER4/相干。

2.1.4雲數據中心光模塊用量解析

出於提供冗餘鏈路的考量,一般每台伺服器有兩個網卡,通過2條AOC或DAC上聯至兩台ToR交換機;而交換機互聯的光模塊用量,取決於集群的規模和網路的收斂比,光模塊用量與規模呈平方關係,與收斂比呈反比關係,收斂比越小,模塊用量越大。

根據OVUM的測算,一個擁有4萬個機架的50萬平方英尺大型數據中心,需100G光模塊130萬隻,若單機架伺服器數量在25台左右,則單伺服器100G光模塊需求約為1.3個,以此模型為基準,全光連接的雲數據中心部署N萬台伺服器,其光模塊需求量為2N萬條25G AOC+1.3N萬隻100G光模塊

2.2雲計算滲透,拉動雲數據中心建設,北美建設高漲,中國將成為增長第二極

2.2.1向雲遷移是大勢所趨,市場空間廣闊

雲計算處於快速發展期,傳統IT向雲遷移是大勢所趨

雲計算按需提供虛擬化的伺服器、存儲等資源,包括IaaS(Infrastructure-as-a-Service,基礎設施即服務)、PaaS(Platform-as-a-Service,平台即服務)、SaaS(Software-as-a-Service,軟體即服務)三種模式,2006年亞馬遜率先推出亞馬遜雲AWS,面向全世界範圍內的用戶提供包括彈性計算、存儲、資料庫、應用程序在內的一整套雲計算服務,隨後阿里巴巴(2009)、微軟(2010)、IBM(2011)、Google等巨頭也紛紛跟進。

相比傳統IT架構,雲計算採用虛擬化技術大幅提高伺服器、存儲的利用率,具有彈性配置、按需服務、廉價、運維簡單等優勢,據Cisco的統計,全球雲數據中心伺服器負荷是傳統數據中心的2.6倍以上,且差距在不斷拉大,雲計算是對傳統IT的替代。AWS自2006年推出以來,累計降價52次,仍保持30%的毛利率,雲計算的成本優勢可見一斑。

根據Synergy ResearchGroup,2017Q4,全球雲基礎設施服務收入(包括IaaS、PaaS和託管私有雲服務)接近130億美元,同比增長40%以上,仍處於快速發展期;相對而言,國內雲計算啟動更晚,總體規模還比較小,處於早期發展階段,2016年國內雲基礎設施服務收入為71.70億元,同比增長80%。

雲計算滲透率低,發展空間廣闊

根據IDC,2015年,全球雲IT基礎設施支出約為326億美元(其中公有雲IT基礎設施支出增長29.6%,達到205億美元;私有雲IT基礎設施支出增長15.8%,達到121億美元),同比增長24%,佔到全球IT基礎設施總支出的三分之一(2014年佔27.9%);而傳統IT基礎設施支出出現首次下降,下降1.6%。IDC預計,隨著雲計算的發展,雲IT基礎設施產品的總支出(伺服器、存儲、乙太網交換器)將在2017年增長18.2%,總計達到442億美元,佔全球IT基礎設施總支出的42.9%;而傳統IT(非虛擬化,物理伺服器設備等)基礎設施費用減少3.3%;隨著各行業公司IT資源向雲平台持續遷移,到2020年,雲IT基礎設施支出將超過傳統IT基礎設施支出,年複合增長率達到13.9%。目前全球雲計算滲透率還不高,國內滲透率不足10%,發展空間廣闊,intel副總裁兼雲平台集團總經理傑森?沃克斯預測,70%到80%的計算、網路、存儲資源將在2025年之前進入雲數據中心。

根據Gartner,2015年以IaaS、PaaS和SaaS為代表的典型雲服務市場規模達到522.4億美元,增速20.6%,預計2020年將達到1435.3億美元,年複合增長率達22%,其中IaaS層複合增速達到30.64%。根據IDC,到2020年,全球公有雲服務和基礎設施支出將達到2034億美元,複合年增長率為21.5%,幾乎是IT支出增長率的7倍。

2.2.2雲計算滲透,拉動雲數據中心建設,並呈現大型化趨勢

雲數據中心是雲計算的基礎設施,雲計算持續滲透,拉動雲計算數據中心建設,並呈現大型化趨勢,雲IT基礎設施將向超級數據中心集中。數據中心大型化,將提升單伺服器光模塊用量,同時要求提高光模塊的傳輸距離,將增加單模光模塊的使用比例。

根據Synergy,截至2016年,全球超大規模數據中心突破300個,2017年則超過390個,Synergy表示目前至少有69個超大規模數據中心處於規劃或建設階段,預測到2019年底之前,全球超大規模數據中心數量將超過500個。根據Cisco,全球超級數據中心將從2015年的259個增長到2020年的485個,屆時83%的公有雲伺服器和86%的公有雲負載將承載在超級數據中心,超級數據中心伺服器部署量佔比將從21%上升到47%,處理能力佔比從39%提升到68%,流量佔比從34%提升到53%。

根據Cisco,全球超級數據中心51%分布在北美,29%在亞太,17%位於歐洲;根據Synergy,截至2017年,全球超大規模數據中心44%位於美國,中國僅佔8%,其次分別為日本(6%)、英國(6%)和澳大利亞(5%),與各地區雲計算髮展水平基本匹配。

2.2.3北美雲數據中心建設高漲,國內超級數據中心建設初啟,中國將成為增長的第二極

谷歌、亞馬遜、微軟、Facebook、阿里巴巴、百度、騰訊為全球7家超大規模雲廠商,其他還包括蘋果、IBM、Twitter、LinkedIn和eBay等,全球主要的高速數通光模塊需求來自這些客戶。從全球ICP資本開支結構來看,2016年,北美四大家(Google、亞馬遜、微軟、Facebook)資本開支佔全球41.95%,國內BAT資本開支佔10.14%,對應高速光模塊需求看,北美四大家預計佔6成以上,國內BAT不足1成。

美國和中國為全球IT和互聯網的兩極,中國雲計算起步雖晚於美國(亞馬遜2006年啟動雲計算,阿里2009年啟動),但具備和美國相當體量的IT和互聯網環境,中國勢必成為雲計算髮展的第二極。2016年北美四大家(Google、亞馬遜、微軟、Facebook)資本開支為297.83億美元,同比增長29.65%,國內BAT資本開支高速增長,為468.1億元,同比增長47.55%,國內高速光模塊需求在快速縮小和北美的差距。

1)為滿足雲計算高速增長的需求,亞馬遜、微軟、谷歌在全球為建超大型數據中心跑馬圈地,國內BAT雲計算業務始於2009年後(阿里雲2009年,騰訊雲2013年,百度雲2015年,2017年華為成立Cloud BU,加入公有雲混戰),起初以租用運營商機房為主,隨著業務規模激增,剛剛啟動自建超大型數據中心。2)2013年,阿里雲開始部署10/40G網路,2017年大規模啟動25G/100G網路,2019年計劃鋪設400G網路,從部署進展來說國內已經逐步追平北美。3)從光模塊採購數量而言,國內廠商需求高速增長,2018年阿里雲100G需求量已和Facebook在同一量級。4)從採購模式來將,國內BAT已開始效仿北美互聯網巨頭直採光模塊。

2.3數據中心流量爆發,驅動光模塊模塊升級替換

2016年,亞馬遜、谷歌、Facebook數據中心流量增速翻番,阿里、騰訊在翻番以上。隨著4K/8K/VR/AR的發展,4G持續滲透,5G漸行漸近,數據中心出口流量呈爆發態勢。而雲計算的加速滲透,未來數據中心所有的出口數據都需經過內部的海量運算(尤其是AI等應用崛起後,數據中心內部流量/出口流量將更加驚人),數據中心內部流量洶湧。根據思科的預測,2015年到2020年全球數據中心IP流量將增長超過2倍,複合增速為27%,而超級級數據中心的數據流量將增長5

數據中心流量高速增長,驅動光模塊不斷升級,並呈加速態勢。從10G迭代到40G經歷了5年,從40G升級到100G經歷了4年,100G於2016年起量,400G將於2019年爆發,從100G到400G僅3年時間,數據中心光模塊的迭代周期在縮短,究其根源就是數據中心的爆發性需求。

1)根據LightCounting,Google最早於2007年採購10G SFP+光模塊,真正放量在2010年,2010-2014年全球10G SFP+模塊出貨量超過4000萬隻,其中一半用於數據中心。

2)40G模塊標準早在2010年已發布,出貨始於2012年,2014年放量,Lightcounting預計2015年超過250萬隻,其中75%以上銷售給Web2.0公司。

3)2016Q3,北美雲廠商開始開始從10G/40G平台向25G/100G平台升級,100G光模塊需求旺盛,2016年全球100G QSFP28光模塊出貨量超過70萬隻,其中一半以上於4季度出貨。

4)谷歌、Arista等將於2018年開始部署400G,亞馬遜、Facebook、阿里宣佈於2019年部署400G,預計400G將於2018年起量,2019年將爆髮式增長。

2.4數據中心流量爆發,驅動光模塊模塊升級替換

2.4.1 100G需求超預期,CWDM4成爆款

根據Lightcounting,2016年全球100G QSFP28光模塊出貨量達到70萬隻,超過一半於4季度出貨;2017年Q2,全球100G QSFP28出貨量超過60萬隻,季度環比翻番;Lightcounting預計,2017年全球數據中心100G光模塊出貨量有望達到300萬隻,調高預測20%,預計2018年主要雲廠商對100G光模塊的需求翻倍,甚至達到2017年3倍的水平。我們預計,2017年全球數據中心100G光模塊出貨量在350萬-400萬隻,2018年或在900萬隻以上,超市場預期

CWDM4替代PSM4LR4,成爆款品種。數據中心光連接的成本取決於「光模塊+光纖+連接頭+部署和維護費用」,雲廠商對於光模塊的選型既要考慮光模塊的價格,也要考量光纖和連接頭的成本,及部署維護的便利性。從目前趨勢看,PSM4和LR4都在被CWDM4替代,相對於PSM4,CWDM4節約光纖,隨著光模塊價差變小,CWDM4節約光纖的優勢凸顯,相對於LR4,CWDM4可通過增強滿足10km傳輸需求,且價格更便宜。北美雲廠商中,谷歌採用SR4+CWDM4,Facebook採用CWDM4,微軟採用AOC+PSM4,亞馬遜原採用AOC+PSM4,2017年Q3,亞馬遜開始轉向CWDM4,預計微軟2018年也將向CWDM4切換,CWDM4將成為爆款品種,2018需求量或超500萬隻,增長3倍。

2.4.2 400G將於2018年起量,2019年將爆髮式增長

隨著雲數據中心流量爆發,雲廠商對更高埠密度和更低功耗的需求愈加迫切,400G需求漸顯,谷歌、Arista等將於2018年開始部署400G,亞馬遜、Facebook、阿里宣佈於2019年部署400G,雲廠商對於400G並非沒有需求,核心在於產業鏈能否提供經濟的400G解決方案,預計2018年400G將起量,2019年將爆髮式增長。400G包括兩種主流封裝規格,分別是OSFP和QSFP-DD,預計率先起量將是400G OSFP,2018年將實現量產,400G QSFP-DD預計於2019年批量出貨(關於OSFP和QSFP-DD的優劣後文將詳細分析)。Lightcounting預測,2018年全球2018-2020年全球400G QSFP-DD的市場規模分別達到0.56、2.8和7.2億美金,我們預測,2018-2020年,400G OSFP的市場規模1、3、6億美金。

根據Ovum,2017年全球數通100G光模塊市場規模在20億美元左右,預測到2022年,全球數通100G/200G/400G市場規模將達到67億美元,複合增速為27%,屆時數通100G/200G/400G出貨量將達到1300萬個。

蘇州旭創:數據中心光模塊龍頭,霸主地位穩固

3.1數通市場與電信市場有何不同

3.1.1數據中心光模塊需求特點

由於雲數據中心流量增速、網路架構、可靠性要求和機房環境與電信級網路的差異,雲數據中心對光模塊的需求體現以下特點:迭代周期短、速率要求高、高密度、低功耗、海量。

1)迭代周期短,數據中心流量高速增長,驅動光模塊不斷升級,並呈加速態勢,包括光模塊在內的數據中心硬體設備跌代周期在3年左右,而電信級光模塊的迭代周期一般在6-7年以上(國內GPON/EPON於2009年部署,2017年10GPON開始放量;國內骨幹網2013年開始升級100G,2019/2020年400G或啟動)。

2)速率要求高,由於數據中心流量爆發性增長,光模塊的技術迭代趕不上需求,基本上最尖端的技術都應用到了數據中心,對於更高速光模塊,數據中心需求一直都在,關鍵在於技術是否成熟。

3)高密度,高密度的核心是為了提高交換機和伺服器單板傳輸容量,本質上還是為了滿足流量高速增長的需求;同時,密度越大,意味著可以部署更少的交換機,節約機房資源。

4)低功耗,數據中心耗電量大,低功耗,一方面是為了節約能耗,另外一方面,數據中心交換機背板插滿了光模塊,散熱問題無法妥善解決會影響到光模塊的性能和密度的提高。

5)海量,數據中心對光模塊的使用量大,要比電信大一個量級(2017年全球相干100G的出貨預計在30萬隻以內,數據中心100G光模塊出貨在350-400萬隻);光模塊占數據中心網路成本的比重逐步提升,已達到6-7成左右。數據中心對光模塊的海量需求,對光模塊廠商的量產交付能力提成了挑戰,對成本也提出了考驗,低成本是海量需求釋放的前提。

3.1.2採購、研發模式轉變,從與設備捆綁到直采,供需雙方步入緊密合作預研

數據中心光模塊需求的特點,對光模塊的研發、採購、封裝工藝產生了深遠的影響。1)研發模式和採購模式,在電信市場,光模塊與設備商的PTN、OTN、PON、無線設備捆綁採購,運營商並不直接採購光模塊,而在數據中心市場,由於光模塊的迭代快,同時出於降成本的需求,整個產業鏈被重構,北美雲廠商直接攜手光模塊廠商定義符合自身需求的光模塊標準,雙方步入緊密合作預研,光模塊從間接附屬於設備變成了直采,國內BAT迎頭趕上,也逐步走上了直采模式。2)封裝工藝,雲廠商根據自身實際要求,合理地定義光模塊壽命及工作條件,追求最優的性價比,由於數據中心光模塊生命周期短、工作溫度及濕度控制在一定範圍、可靠性要求更低,雲廠商放鬆對光模塊溫度範圍、可靠性、鏈路預算等要求,從而降低對激光器等物料的要求,簡化光模塊封裝工藝和測試工序,以達到降成本的目的。

電信級光模塊都要符合IEEE的標準,在數據中心市場,由於IEEE標準出台慢,滿足不了數據中心快迭代的需要,形成了不同的MSA(多源協議,簡單說就是雲廠商和光模塊廠商一起擬定的標準)。針對數據中心100G主要有IEE推出了SR10(100m)、SR4(100m)、LR4(10km)三個標準,而目前雲廠商大規模採用的是PSM4(500m)、CWDM4/CLR4(2km)三個MSA。總而言之,雲廠商傾向於定義符合自身需求的光模塊,Facebook在CWDM4(MSA)的基礎上,甚至提出了CWDM4-lite,將鏈路預算要求從5 db降到3.5db,傳輸距離從2km降到500m,工作溫度要求從0-70度降到15-55度。

3.2數據中心光模塊的壁壘何在

3.2.1光模塊介紹

光模塊是光纖通信系統中的重要器件,光纖通信系統以光纖為傳輸介質,傳輸的是光信號,而光設備對信息作處理時運行的是電信號,光模塊的作用就是實現光電轉換,發射端把電信號轉換成光信號,接收端把光信號轉換成電信號。光模塊由激光器、探測器、驅動晶元(Driver)、跨阻放大器(Tia)、限幅放大器(LimitingAmplifier)和其他零組件封裝而成,基本結構由「光發射組件(TOSA)+驅動電路」、「光接收組件(ROSA)+接收電路」組成。TOSA中的激光器是實現電光轉換的核心,ROSA中探測器是實現光電轉換的核心,激光器和探測器需由電晶元來驅動工作,即驅動晶元(Driver)和跨阻放大器(Tia),同時激光器和探測器需與光纖對準耦合,以輸出、輸入光信號,因而需將激光器和探測器以某種工藝封裝成TOSA、ROSA實現和光纖的耦合對準。

原理:發射端,一定碼率的電信號經驅動晶元(Driver)處理後驅動激光器發射出相應速率的調製光信號;接收端,探測器接收微弱的光信號,轉換為電信號,後經跨阻放大器(Tia)和限幅放大器放大、整形恢復為原輸入的電信號,並輸出。

激光器和探測器是光模塊的核心,光通信使用的激光器為化合物半導體激光器,主要有VCSEL(Vertical CavitySurface Emitting Laser,垂直腔面發射激光器)、FP(Fabry-PerotLaser,法布里-珀羅激光器)、DFB(Distribute FeedbackLaser,分散式反饋激光器)和EML((Electro absorptionmodulated distributed feedback laser,電吸收調製激光器)幾種類型,探測器主要包括PIN(Positive-Intrinsic-Negative)和APD(Avalanche Photodiode,雪崩探測器)兩種類型。

Vcsel激光器主要應用於短距離傳輸,應用場景主要有數據中心和無線前傳;FP激光器廣泛應用於4G前傳光模塊;DFB激光器主要應用於數據中心和城域傳輸、無線和接入市場;EML激光器主要應用於城域傳輸市場。數據中心光互聯的距離一般在10km以內,激光器主要採用Vcsel、DFB,部分10km場景採用EML,探測器基本採用PIN。

3.2.2數通高速光模塊的核心壁壘在於技術工藝、量產能力和成本能力

光模塊的封裝鏈條包括:激光器、探測器到光收發次組件(如TO-CAN封裝中的TO-CAN),從光收發次組件到光收發組件(TOSA、ROSA),再從光收發組件到光模塊。由激光器器、探測器封裝成TOSA、ROSA的過程是光模塊封裝的核心及技術壁壘所在。

TOSA、ROSA的封裝工藝路線有以下幾種:1TO-CAN同軸封裝,激光器、探測器封裝成TO-CAN,再由TO-CAN封裝成TOSA、ROSA。2)蝶形封裝,因其外形而得名,通常用於長距光通信系統中,如EML激光器的封裝,對激光器的穩定性和可靠性要求較高時,需加製冷控制激光器溫度。3COBChip On Board)封裝,從IC工業嫁接而來的封裝工藝,通過膠貼片工藝(epoxydie bonding)將晶元或光組件貼裝在PCB上,再金線鍵合(wire bonding)進行電氣連接,然後通過透鏡完成光纖和光晶元之間的耦合,最後頂部滴灌膠封,該工藝的優點是便於實現自動化。4BOX封裝,屬於蝶形封裝,用於多通道並行封裝。

對於25G及以下速率的光模塊而言,採用單通道TO或蝶形封裝,有標準的製程和自動化設備,技術壁壘較低,競爭點在於規模和成本,國內有不少公司可代工生產該速率範圍的光模塊。

受制於激光器速率,40G及以上速率的高速光模塊需多通道並行實現,40G由4*10G實現,100G由4*25G實現(10*10G逐漸被淘汰),均需採用並行封裝。10G100G跨越,至少面臨並行光學設計、高速電路設計和熱設計門檻1與10G不同,40G封裝涉及多通道並行光學設計,在QSFP+的小封裝里絕非易事,具備10G封裝能力的廠商向40G突破需跨越並行光學設計門檻;2而從40G到100G,電磁環境變得越來越複雜,電磁串擾問題突出,面臨高速電路設計門檻;3同時,隨著晶元集成度的提高和模塊體積的縮小,單位體積內的功耗不斷增大,導致發熱量增加和溫度的急劇上升,而元器件的失效率與其結點溫度成指數關係,從而對光模塊內部組件進行合理的熱設計也很關鍵。

電信級高速光模塊主要採用BOX封裝工藝,數通高速光模塊主要工藝路線有COB封裝、BOX封裝、Mini Tosa/Rosa。在40G時代,最初廠商都是用傳統電信的BOX封裝(氣密封裝),BOX封裝成本高昂(仍然有廠商採用,個別廠商將氣密的BOX改成非氣密的BOX),後蘇州旭創引入了COB封裝(非氣密封裝),省去BOX,降成本,同時提高了電氣和熱性能,成為數通高速光模塊主流封裝路線。MiniTosa/Rosa封裝主要是台系廠商AAOI在引領。

對於數通100G光模塊做出個別樣品容易,然而要實現量產還是有技術難度的,同時數據中心市場對成本比較敏感,還需要考慮技術的經濟性,技術工藝是第一道坎,後面還面臨量產和成本的考驗。目前,國內外很多公司推出100G樣品,但多數並沒有真正在實現量產。市場認為數通市場技術壁壘低,甚至類比「PON」市場,有些危言聳聽。

1)分產品類型來看,封裝技術難度AOC/SR4

AOC/SR4這兩款多模產品技術壁壘更低,廠商基本上採用的是COB工藝,而PSM4/CWDM4/LR4這幾款單模產品,技術難度更大,工藝路線更加多樣化,有COB封裝、BOX封裝和Mini Tosa/Rosa等,同時同一封裝路線下,各廠商方案仍存在較大差異(如波分復用器的選擇,是AWG還是Freespace),有各自的Know-how。從產業跟蹤的情況,國內追隨者率先突破的也是多模產品,單模門檻先對更高,量產者寥寥。

2)AOC/SR4使用的Vcsel屬於多模激光器,需多模光纖,PSM4/CWMD4/LR4使用的DFB屬於單模激光器,需單模光纖,多模光纖纖芯直徑在50um/62.5um,而單模僅9um;Vcsel的發光面大,DFB的發光面小,且垂直和水平方向的發散角不同,因而AOC/SR4的耦合效率高,相對來說PSM4/CWDM4需要非常精密的耦合光路,對準耦合要難很多。多模產品耦合精度在10um級,單模產品耦合精度僅為2-3um,多模產品更容易採用COB封裝,單模產品的COB封裝是比較難掌握。

3)單通道25G傳輸速率是100G光模塊的主流方案,可分為兩類:一類為單向四路光並行收發模塊,即收發埠均為四路並行的光纖鏈路,4個激光器波長相同;另外一類為雙工光收發模塊,即收發埠均為單跟光纖鏈路,4個波長間隔為20nm的CWDM或間隔為4.5nm的LAN-WDM激光器,四路光信號經光波分復用器(Mux)合波後從一根光纖輸出,在接收端再被光波分解復用器(Demux)分開後分別進入相應的光探測器。AOC/SR4/PSM4,屬於前者,而CWDM4/LR4屬於後者,CWDM4/LR4由於引入了Mux/Demux器件,封裝難度加大。

3.3蘇州旭創:數據中心光模塊龍頭,霸主地位穩固

雲計算啟幕於2006年,採用的是成熟的10G光模塊技術;隨著雲計算的迅速發展,2012年數通光模塊步入40G時代,雲廠商開始定義符合自身需求的光模塊產品,並逐步開始從「設備捆綁模塊」的採購模式走向直采,雲數據中心市場才真正形成,誕生了數據中心光模塊龍頭蘇州旭創和AAOI。雲數據中心光模塊市場,起於40G,綻放於100G,100G時代湧入了許多電信級廠商和新興廠商,經過100G的角逐後,數據中心光模塊市場格局基本確立

在數據中心領域,蘇州旭創已是絕對的全球龍頭,數據中心40G、100G高速光模塊出貨量位居全球第一,140G QSFP+單模光模塊居業界首位,佔全球市場份額37%;2)擁有100G QSFP28最全產品系列,市佔率預計在30%以上,遙遙領先;3400G率先拿到入場券,推出業界首款400G OSFP LR8,並在歐洲光博會(17年Q3)和OFC(18年Q1)展出8款400G OSFP和QSFP-DD產品,為業界最全的400G產品系列。

3.3.1 40G嶄露頭角,單模市佔率第一

公司於2011年率先推出40G光模塊,2012年7月發布40G QSFP+ SR4/IR4/LR4系列產品,2014年於深圳光博會推出40G QSFP+ ER4;2012年40G光模塊的收入佔比已經達到37%,而整個市場來看,40G光模塊正在放量是在2014年,根據Lightcounting,2014年全球雲數據中心40G市場規模為3.76億美金,公司當年40G收入達到5.2億元,市佔率達到22.5%,而40G QSFP+單模則居業界首位,佔全球市場份額的37%。

3.3.2 100G大放異彩,龍頭地位進一步夯實

2014年7,公司於深圳光博會,率先發布100G QSFP28 SR4;2015年3月於OFC展出100G QSFP28SR4/LR4/PSM4/AOC系列產品,以及25GSR/LR;2016年3月參展OFC,成功發布100G QSFP28LR4-Lite/ ER4-Lite/ CWDM4/ AOC breakout,以及25G SFP28 ER-Lite產品。由於雲巨頭雲數據中心架構差異,對QSFP28各品類產品需求各有側重,旭創擁有業界最豐富的QSFP28產品線,能滿足雲巨頭差異化需求。2017年,公司已有17款QSFP28產品正批量生產,100G時代占的先機。

數通100G光模塊於2016年下半年起量,2017年放量增長,處於供不應求狀態,2016-2017年數通100G處於技術領先期,關鍵考驗在於推出產品的領先度(本質在於技術的領先性)和交付能力;北美雲廠商加速向100G切換,國內BAT 100G需求快速增長,2018年數通100G需求進一步放量,預計2017年全球數據中心光模塊出貨量在350萬-400萬隻,2018年或在900萬隻以上,超市場預期,2018年數通100G進入成本競爭期,步入洗牌階段,關鍵考驗在於成本能力和大批量量產能力

2017年,已推出100G樣品的廠商眾多,真正在大批量出貨的廠商估計只有10家左右,前三強為蘇州旭創、Finisar、AOI,蘇州旭創出貨量全球第一,預計市場份額在30-40%,其中CWDM4產品的市場份額在40%+,保持領先地位。這十幾家廠商大體可以分成四類:1)以電信為主業的廠商,如Finisar、Oclaro、Lumentum、Source等;2)專註數據中心市場的廠商,有蘇州旭創和AAOI;3)創業公司,如Colorchip和Kaiam;4)硅光公司,如Luxtera和intel。當前主要雲廠商和設備商18年招標已落地,從100G產品競爭格局看,鮮有新進廠商,同時頭部廠商也發生分化,Oclaro、Lumentum、Finisar等以電信業務為主的廠商,成本能力是短板,份額下滑,甚至逐步退出,Colorchip、Kaiam等創業公司,量產能力不足,也丟了大客戶,北美數據中心光模塊龍頭AOI在亞馬遜、Facebook和微軟都出現不同程度的份額下降,17年Q4其100G收入已出現較大幅度的環比下滑,蘇州旭創數據中心市場的霸主地位進一步夯實,2018年市場份額將進一步提升數通100G光模塊格局已定,預計將有更多玩家逐步退出競爭

3.3.3 400G漸行漸進,率先拿到入場券

400G如何實現

光模塊提升帶寬的方法有兩種,1)提高每個通道的比特速率,2)增加通道數。提升比特速率有兩個方法,1)直接提升波特率,2)保持波特率不變,使用更高的調製編碼格式。在千兆、萬兆時期,技術瓶頸還沒到,直接就可以提升波特率,但到了10G以上,無論是電還是光,提升波特率變得越來越難。10G到40G,提升的是通道數。從40G到100G,提升的是單通道的波特率(10G->25G)。而從100G到400G:1)如果只提升通道數則需16個通道,即16*25G的方案;2)如果只提升單通道比特率,即4*100G的方案,則單通道比特率需達到100G,就目前的技術而言,激光器做到100G的波特率有瓶頸,50G有難度,但可實現,因而還需要更高的調製方式,即PAM4;3)當然還有折中的方案,即8*50G,通道數翻倍,比特率也翻倍。

400G封裝規格:OSFP和QSFP-DD將是400G主要的兩條封裝規格路線

10G光模塊以SFP封裝規格為主,40G、100G光模塊分別以QSFP+、QSFP28封裝規格為主,對於400G光模塊目前有4種封裝規格路線,分別是CFP8、OSFP、QSFP-DD和COBO,各封裝規格在大小(決定介面密度)、散熱(決定功耗)、兼容性和可實現性封面各有優劣,各封裝規格各有支持陣營。各封裝規格的優劣如下:

1CFP8:CFP8利用成熟的25G組件,通過16*25G可快速實現400G的推出和量產,然而代價是需較大的物理尺寸來容納16通道的電、光元件,意味著犧牲埠密度,在四種封裝規格中,CFP8體積最大,埠密度最低,同時由於電、光組件多,功耗也是最大,且成本高,由於相對較大的物理尺寸,CFP8的散熱良好。

2OSFPOSFP(Octal Small FormFactor Pluggable),Octal即八進位的意思,即8*50G的方案,25G的激光器經PAM4高階調製實現50G光信號。OSFP集成了散熱器,支持模塊最高到15w的功耗;OSFP比CFP8尺寸要小不少,但比100G時代的QSFP封裝要大,不能向下兼容,且需重新設計PCB以及Hosting cage,雖比QSFP-DD要大,OSFP仍然可支持單板32個介面密度;此外,OSFP封裝支持400G ZR,並且向上支持800G。

3QSFP-DDDD指的是「Double Density」,QSFP-DD是在QSFP封裝的基礎上拓展,增加了一排電介面,大小和QSFP一致,只是在長度上做了擴展,因而QSFP-DD向下兼容100G QSFP28和40G QSFP+,支持最高到12w的功耗,尺寸比OSFP小,但散熱是較大的挑戰,激光器易因散熱不均或不及時而失效,或需7nmCMOS工藝應用以緩解該問題,此外QSFP-DD比較難支持400G ZR和超400G。

4COBOCOBO(Consortium forOn-Board Optics),即板載光模塊,直接把光模塊置於單板上,散熱問題極大緩解,同時不像前述封裝規格介面密度受限,但問題在於非熱插拔,板上任何一個光模塊失效,需取出單板,管理運營不便。

數據中心光模塊的選擇主要考量以下幾個因素,1)介面密度(Port Density);2)功耗(Power Dissipation);3)成本(cost/gigabit),追求高介面密度、低功耗以及低成本。CFP8功耗高,尺寸太大,不會是數據中心的選擇;COBO非熱插拔,管理運營不便,僅微軟在主推,獨木難支;OSFPQSFP-DD將是400G主要的兩條封裝規格路線。OSFP相對QSFP-DD更容易實現,2018年即可量產,對於急於部署400G的廠商來說更傾向於OSFP,如谷歌、Arista;QSFP-DD在單板密度和功耗方面都優於OSFP,但更難實現,主要瓶頸在DSP電晶元,2018年Q1採用16nm工藝的樣片才推出,而要解決其散熱問題需7nm工藝,或需到2019年才能量產,主推廠商有亞馬遜、Facebook、阿里、思科、華三等。由於COBO陣營支持者寡,微軟或向OSFP搖擺。

率先推出業界最全400G產品系列,OSFP+QSFP-DD雙路線,規避路徑選擇風險

在突破100G之後,公司研發中心轉向400G光模塊,正推動400G OSFP和QSFP-DD產品的開發。目前,公司400G產品已送樣並小批量出貨,率先拿到入場券,400G將在18年逐步由小批量到量產,或有望超預期。

推出業界首款400G OSFP LR8。2016年11月,公司協同光通信行業領導者共同宣布成立針對400G光模塊的OSFP MSA,並於2017年OFC展會上推出業內首款400G OSFP LR8,支持數據中心到城域網連接場景,進行相應的現場演示,該產品採用CADAUI-8結構,基於4*50G*2的架構,符合IEEE 802.3bs 400GBASE-FR8&LR8標準。

400G產品系列業界最全,OSFPQSFP-DD雙路線。2017年9月,公司於瑞典哥德堡舉行的ECOC展會,展出了8款最新一代400G OSFP與QSFP-DD產品,包括400G AOC/OSFP SR/2X FR4/LR8、400G QSFP-DD AOC/SR8/DR4/LR4,並於2018年3月OFC展會上演示QSFP-DD SR8/FR4和400G OSFP SR8/2xFR4/ LR8,蘇州旭創400G產品系列為業界最全。

OSFPQSFP-DD雙路線,規避路徑選擇風險。對於數通40G、100G,QSFP+、QSFP28封裝規格佔主導地位,400G封裝規格未來是長期維持OSFP和QSFP-DD共存的狀態,還是歸於其一,目前難以預判,取決於產業的演進和廠商間的博弈,但對於光模塊廠商來說,同時支持兩個陣營無疑是最優選擇,然而這意味著較大的研發資源投入,對於絕大部分廠商而言,如果沒有較明確的回報,難以同時支持兩個路線。對於蘇州旭創而言,研發實力雄厚,專註數據中心市場,且谷歌、Arista和亞馬遜、Facebook、阿里、思科、華三都是其重要客戶,有實力也有必要OSFPQSFP-DD兩個封裝規格都做,蘇州旭創將是所有光模塊公司中同時走OSFPQSFP-DD兩條路線,全產品系列的公司,有利於規避路徑選擇風險。

3.4 核心競爭力:技術領先+快速交付+量產能力強+成本優勢

3.4.1技術優勢:首推非氣密封裝+並行光學積累

1)非氣密封裝技術(COB封裝),COB封裝廣泛應用於消費電子的封裝(如LED晶元的封裝),蘇州旭創是業界第一個把COB封裝用到數據中心,在40G時代,最初廠商都是用傳統電信的BOX封裝(氣密封裝),BOX封裝成本高昂(仍然有廠商在用,個別廠商BOX改成非氣密的BOX),後蘇州旭創經反覆試驗,將COB封裝(非氣密封裝)引入數據中心市場,降成本,受雲廠商青睞,COB封裝成為數通高速光模塊主流封裝路線,如今業界很多公司都效仿該方案。

2)並行光學設計與耦合技術,專有的自由空間耦合(Freespace)和亞微米級對準耦合技術,隨著光模塊速率越來越高,單通道的波特率已經面臨瓶頸,未來到400G、800G,並行光學設計會越來越重要;蘇州旭創創始團隊,曾任職美國PinePhotonics公司,在10G光模塊早期曾為Cisco提供4*2.5G做方案,團隊在並行光學有很多年的經驗積累,所以能快速地推出40G/100G產品。

2)高速電路設計、模擬、測試技術,從10G到25G,以及下一步400G需要的單通道50G或100G,電磁環境變得越來越複雜,電磁串擾問題突出,高速電路設計也很關鍵,蘇州旭創擁有專業的100G高頻電路和信號模擬研發和設計能力。

4)自主開發,全自動,高效的測試平台,公司測試平台高度自動化,完全自主開發。

5)專利方面:。截止2016年12月底,獲得國內專利授權54項,其中發明專利26項,並在海外申請專利12項,海外授權2項。

3.4.2快速的交付能力:市場、研發、量產一體化

光模塊是「技術+勞動」密集型產業,全球光模塊龍頭原來基本分布在美日,隨著產業的演進,大部分廠商都已將生產轉移至中國、泰國等地,很多廠商研發在A國,轉產在B國,量產在C國(如AOI,研發和激光器在美國,轉產和量產在寧波和台灣;Finisar,研發在美國,Tosa、Rosa封裝在無錫,光模塊後端封裝在馬來西亞),研發、轉產、量產整個過程慢;蘇州旭創強調研發、轉產、量產一體化,研發、轉產、量產在一個平台,新產品開發、導入速度快,具備快速的交付能力。

3.4.3成本優勢:製造優勢+規模效應+工程師紅利

成本是決定光模塊廠商競爭力的關鍵因素,而成本當中大項主要是營業成本和研發費用、一般行政費用(管理費用-研發費用)、銷售費用。

1)營業成本:製造優勢,規模效應。營業成本主要是光模塊的生產成本,包括物料成本(BOM成本)、人工成本和設備折舊等,其中物料成本占近8成(以蘇州旭創的數據為例,2014-2016年原材料成本占其營業成本的比例分別為77.28%、76.6%、76.72%),剩下兩成中,一半左右為封裝、測試的人工成本,其餘為設備折舊等費用。海外廠商Finisar、AAOI等廠商均在中國、台灣等地設廠,從人工成本來說差距並不大,因而光模塊的生產成本差異關鍵在物料成本。而決定物料成本的因素主要有:1)產品設計,好的設計有助於節約物料,蘇州旭創首推的COB封裝,相對於BOX封裝而言能節約管殼成本;2)良率,良率爬升需在量產過程中逐步改善工藝,同時產品設計也決定著良率水平,目前蘇州旭創40G產品良率在90%以上,100G產品良率要比追隨者高10-20個百分點;3)採購規模,蘇州旭創100G出貨量全球第一,甚至高於Finisar+AOI的總和,相比第二梯隊更是高一個量級,其採購成本是追隨者難以匹敵的。

2)研發費用、一般行政費用和銷售費用:研發優勢,工程師紅利。從研發費用+一般行政費用+銷售費用看,蘇州旭創較Finisar、AOI低10個百分點,大部分差異源自研發費用+行政費用,核心在於國內的工程師紅利帶來的研發優勢。

3.3.4領先的量產能力:量產平台和經驗積累+自動化提升

數據中心對光模塊的海量需求,能不能快速上量、交付是很重要因素,很多公司宣稱有100G能力,但真正批量交付廠商並不多,蘇州旭創從40G積累的量產平台和經驗,具備大規模量產交付能力。

光模塊的生產環節包括貼片、打線、耦合、老化、測試,業界光模塊生產自動化水平普遍低下,除貼片、打線環節外,基本依賴於人工,公司投資2.24億元推進光模塊自動化生產線改造,成效顯著,自動化率提升至6成,有助有提高產品的良率和一致性,提升公司的量產能力。同時,中際裝備在自動化領域積累深厚,有助於提升旭創的自動化水平。

募投項目,大幅提升產能。截至2016年底,公司10G/25G光模塊年產能為120萬隻,40G/100G光模塊年產能為96萬隻。2017年,公司募集配套資金4.9億元,用於光模塊研發及生產線建設項目和光模塊自動化生產線改造項目,將分別新增年光模塊產能300萬隻和230萬隻,產能有望大幅提升。

安徽銅陵大手筆投資擴產,批量交付和成本競爭力進一步夯實。2017年10月27日,蘇州旭創與安徽銅陵市政府、銅陵經濟技術開發區簽署協議,將於開發區新建光模塊生產項目,預計總投資額6.5億元,建設期三年,擬購買土地約180畝,土地上現有約1.7萬m2的廠房、辦公樓及配套設施,擬分期擴建。公司目前位於蘇州工業園區的廠房生產面積為2.5萬m2,仍有擴產空間,未來公司的產能重點還是在蘇州,將把增量的部分,低端的、穩定的工藝轉移到銅陵,銅陵項目將提升公司在高速光模塊的批量交付能力和成本競爭力。

3.4.5緊跟雲巨頭需求,引領前沿技術

數據中心光模塊迭代快,領先於市場推出產品是勝出的關鍵,蘇州旭創與雲數據中心領域領導者保持著緊密合作預研的關係,對客戶需求的把握更準確、及時,保證了在產品路線圖上的領先優勢,有助於提升並持續保持公司在行業內的競爭力。

雲計算競爭格局逐漸清晰,市場正向領導廠商集中,蘇州旭創已進入全球主流的雲廠商供應體系,綁定雲巨頭。根據Synergy ResearchGroup,2017Q4,AWS繼續快速增長,保持著市場領先地位,佔全球市場份額的34%,僅隨其後的是微軟、谷歌、IBM、阿里巴巴,微軟和Google高速增長,市場份額明顯增加,IBM繼續領導私有雲市場,份額穩定,阿里巴巴雲收入翻番增長,首次進入前五大雲廠商行列;在公共雲中,小雲廠商的市場份額不斷被大型雲廠商蠶食,前五大雲廠商控制著將近3/4的市場。全球雲計算競爭格局逐漸清晰,市場正向領導廠商集中,規模效應優勢正在顯現。隨著雲計算市場份額向領導廠商集中,高速光模塊需求中,處於領導地位的雲廠商愈加重要。

3.4.6聚焦高速光模塊封裝,未來或有可能向上游布局走垂直整合

光模塊產業鏈包括晶元(主要指光晶元)、組件、模塊,公司目前仍專註於封裝環節,光晶元主要採購自三菱、Avago等廠商。

與IC半導體產業不同,光電子產業龍頭公司普遍採取垂直整合模式,關於垂直整合優劣的爭議頗多,我們認為,光晶元製造環節是技術密集型,光模塊封裝環節是「技術+勞動」密集型,隨著光模塊產業規模不斷增長,產業分工勢必細化,近年已經能看到該趨勢,2015年Avago將光模塊封裝業務出售給FIT,保留激光器業務,同時像Oclaro等廠商,在100G CWDM4等產品上逐步收縮,甚至退出,轉向為其他廠商供應激光器,已成為市場上重要的激光器供應商。

全球激光器供應商隊伍不斷壯大,25G Vcsel主要供應商有Avago、II-VI和飛利浦,25G DFB主要供應商有Avago、oclaro、三菱、NEC、瑞薩和macom,25G EML主要有Avago、新飛通和三菱;蘇州旭創與日美關鍵器件廠商形成戰略合作夥伴,每個類型的零部件皆有2至3家穩定的供應商可供貨,保證質量、成本和交付,並不存在被上游卡脖子的情況,相反作為數據中心光模塊第一大廠商,蘇州旭創往往能夠優先拿到激光器等核心器件。蘇州旭創目前暫不具備激光器能力,但沒有激光器能力不等同於沒有競爭力,只是少賺激光器部分的利潤。

在光模塊產業鏈中,激光器佔光模塊生產成本的20-30%以上,在高速長距離場景甚至達到50%,隨著蘇州旭創迅速發展,已躋身全球光模塊前五,其業務體量完全可以支撐其向上游核心器件延伸,我們大膽預判,旭創或有可能布局上游核心器件,走垂直整合

3.5管理層優秀:中國力量+矽谷基因

蘇州旭創創始團隊包括美國著名的創投家、海歸博士以及國內外優秀的技術和市場人員。蘇州旭創前董事長龔行憲是光通信領域成功的創投家,其創辦的SDL、Pine PhotonicsCommunications先後被收購,Luxnet也已成功在台灣上市。總經理劉聖是美國喬治亞理工學院博士學位,曾就職於美國Agere System(前朗訊),PinePhotonics Communications,Opnext等知名光電企業,國家千人計劃特聘專家。首席技術官是國際知名光學專家,曾任美國上市公司OpLink部門總經理。

蘇州旭創一方面立足中國,依託中國工程師紅利和廣闊的市場,在研發成本、管理成本和製造成本具有充分的優勢,另外一方面引進海外光模塊先進的技術和運作經驗,注入矽谷基因,高速光模塊技術處於全球領導地位,「中國力量+矽谷基因」有望將蘇州旭創打造為全球高速光模塊翹楚。

5G:大市場,高門檻,為切入電信市場戰略重點

4.1 5G基站光模塊市場規模測算

4.1.1無線RAN架構的演變:從一體化基站到C-ran

基站包括基帶處理單元(Base Band Unit,BBU)、射頻拉遠單元(Remote RadioUnit,RRU)和天線三部分。2G基站架構為一體化宏基站,BBU、RRU一體,通過饋線連接到天線。3G大量使用分散式拉遠基站架構,RRU拉遠至天線端,通過光纖與BBU連接,一個BBU可支持多個RRU,BBU與RRU分離將維護工作簡化到BBU端,節省空間、提高組網效率、降低了饋線損耗。步入4G基於分散式拉遠基站的C-RAN(Centralized,Cooperative,Cloud and CleanRAN)架構興起,C-RAN提倡BBU集中化部署,形成BBU資源池,方便統一管理、維護與動態分配,進一步提升資源利用率、降低能耗。

2G到3G,一體化基站到分散式基站,衍生了前傳光纖連接需求;3G到4G,分散式基站到C-RAN架構,RRU拉遠,前傳對光傳輸需求進一步增加,運營商開始引入無源波分設備WDM和CPRI壓縮技術,解決前傳光傳輸資源消耗過多的問題。無線RAN架構的演變,對光傳輸的需求發生變化,為分析5G對光傳輸的需求,我們先分析5G RAN架構的變化。

4.1.2 5G網路架構演化

5G面向eMBB、uRLLC、mMTC三大連接場景,要滿足高帶寬、低時延、海量接入的業務需求,對帶寬、端到端時延、峰值速率、可靠性、接入設備數量、移動性等技術指標的要求,均是4G的數倍,甚至百倍、千倍。5G承載要求一張網滿足多場景業務的承載需求,對5G承載提出了嚴峻的挑戰。

在分析5G承載需求前,我們先剖析5G高帶寬、低時延及海量接入需求,導致的5G網路架構的變化。主要包括:1)RAN網路架構,從BBU、RRU兩級結構演進到CU、DU和AAU三級結構;2)前傳介面,從CPRI演進為eCPRI;3)核心網的雲化及MEC的下沉。

RAN網路架構:從BBU、RRU兩級結構到CU、DU和 AAU三級結構

BBU+RRU演進到CU+DU+ AAU針對5G高頻段、大帶寬、多天線、海量連接和低時延等需求,需要對RAN(Radio AccessNetwork,無線接入網)體系架構進行改進。5G的RAN網路將從4G網路的BBU、RRU兩級結構將演進到CU、DU和AAU三級結構。CU與DU功能的切分以處理內容的實時性進行區分,原BBU的非實時部分將分割出來,重新定義為CU(Centralized Unit,集中單元),CU設備主要包括非實時的無線高層協議棧功能,同時也支持部分核心網功能下沉和邊緣應用業務的部署;BBU的部分物理層處理功能上移,與原RRU合併為AAU (ActiveAntenna Unit,有源天線處理單元),節省AAU與DU之間的傳輸資源;BBU的剩餘功能重新定義為DU(Distribute Unit,分布單元),負責處理物理層協議和實時服務。

CUDU的兩種不同部署方式:1)CU和DU分開部署,2)CU和DU合設。合設的情況下,稱為gNB,其承載網的結構和與4G類似,僅包括前傳和回傳兩個部分。分開部署的情況下,相應的承載網也分成三部分,AAU和DU之間是前傳(Fronthaul),DU和CU之間是中傳(Middlehaul),CU以上是回傳(Backhaul)。一個CU可以控制多個DU,一個DU某一時刻只連接到一個CU。

CU雲化,DU集中是主流。CU設備採用通用平台實現,基於功能軟體、虛擬化層、通用硬體的三層解耦,並引入NFV框架,從而不僅可支持無線網功能,也具備支持核心網功能和邊緣應用的能力;DU設備可採用專用設備平台或通用+專用混合平台實現。CU通過交換網路連接DU,傳送網資源充足時,可集中化部署DU,傳送網資源不足時,也可分散式部署。由於單個基站帶寬大幅增加、基站部署密度加大所引起的譬如基站選址困難、機房成本高、基站資源利用率低、維護工作量大等問題在5G時代將會愈演愈烈,5G RAN網路發展勢必將延續4G BBU集中的策略,將DU集中作為一種主流的組網架構。

DUCU的位置和距離。前文已經闡述,DU集中部署將是主流的組網架構,預計DU將主要部署在綜合接入機房或站點機房,位於接入層;CU是集中部署並雲化,主要部署於匯聚節點(與Bras機房部署在一起,低的能夠支持NFV的機房)或核心節點,位於匯聚層;則接入層屬於中傳,回傳包括匯聚層和核心層;DU到CU的距離預計在40-80km以內,CU到核心網預計在200km以內。從AAU到DU的距離看,大多數在1-2KM的距離,10KM可以滿足5G前傳需求。

前傳介面:從CPRI到eCPRI

BBU和RRU間的介面CPRI在2003年首次被定義出來,旨在替換鐵塔上的同軸電纜。4G系統下,帶寬為20MHz、天線為2*2MIMO時,所需的CPRI帶寬約為2.48Gbps,若換成8*8MIMO的天線,帶寬需求為9.8G,故4G前傳主要使用6G、10G光模塊。5G系統下,如果採用64*64MIMO,100MHz的頻譜帶寬,CPRI帶寬需求將達到320G,5G前傳光模塊需求量在千萬級以上,這給5G前傳光傳輸帶來巨大成本壓力。從而有必要將BBU的部分物理層處理功能上移,與原RRU合併為AAU,節省AAU與DU之間的傳輸資源。

根據3GPP,CU、DU及AAU具體邏輯功能分割方式有八種選擇,不同的切分方式意味著不同帶寬和時延。2017年8月,3GPP確定了DU和RRU間的切分,定義了新的介面標準eCPRI,相同頻譜帶寬和天線流下,eCPRI的介面帶寬僅為CPRI的1/10不到,極大的緩解了前傳的光傳輸壓力。2017年4月,3GPP對CU/DU高層邏輯分離架構形成了最終決議,即R15階段高層分割採用選項2,也就是將PDCP/RRC作為集中單元並將RLC/MAC/PHY作為分布單元。

5G核心網:核心網的雲化及MEC的下沉

4G核心網部署位置較高,一般在網路骨幹核心層,5G核心網必須滿足低時延業務處理的時效性需求,核心網下移以及雲化成為5G發展的趨勢,核心網從省網下沉到城域網,原先的EPC(Evolved PacketCore,演進型分組核心網)拆分成NewCore和MEC兩部分,其中New Core將雲化部署在城域核心的大型數據中心,MEC將部署在城域匯聚或更低位置的中小型數據中心。3GPP已經將核心網下移納入討論範圍,並推動MEC的標準化。

隨著核心網下移和雲化,MEC將分擔更多的核心網流量和運算能力,需承載網提供不同業務通過CU歸屬到不同MEC的路由轉發能力,而原來基站與每個EPC建立的連接也演進為CU到雲(MEC)以及雲到雲(MEC到New Core)的連接關係,從而回傳實質屬於數據中心DCI互聯。

4.1.3介面帶寬:5G介面帶寬需求為4G數倍

4G前傳光模塊主要是6G、10G SFP+,80%的距離在1.4km,20%在10km;4G回傳方面,鏈路型基站採用GE光口接入,接入環帶寬在10G,匯聚、核心環帶寬在100G;5G採用更高頻段、更寬頻譜和新空口技術,5G前傳、中傳、回傳的帶寬需求大幅提升。

前傳介面帶寬:25G為主,50GPAM4為輔

帶寬無疑是5G承載的第一關鍵指標,5G頻譜將新增Sub6G及超高頻兩個頻段。2017年11月15日,工業部發布5G系統頻譜使用規劃,確定3.3G-3.6GHz、4.8-5GHz的中頻頻段用於5G部署;此前,工信部已批複24.75-27.5 GHz、37-42.5GHz的高頻頻段用於我國5G技術研發試驗。中頻能夠滿足系統覆蓋和大容量的基本需求,將是我國5G先期部署的主要頻段,待5G網路稍成熟,高頻小基站的熱點部署亦將啟動。3.3G-3.6GHz、4.8-5GHz的中頻頻段,可提供100~200 MHz連續頻譜,24.75-27.5 GHz、37-42.5GHz的高頻頻段,頻譜資源更加豐富,可用資源一般可達連續800MHz。

eCPRI介面標準下,前傳帶寬需求在25G5G前傳eCPRI介面標準已經落地,前傳介面帶寬關鍵取決於頻譜帶寬和天線流數。頻譜帶寬方面,預計中頻階段頻譜帶寬將在100MHz,高頻頻段有可能在800MHz。天線流數方面,從目前運營商外場測試看,已經有使用64T64R,到5G商用甚至可能提升到128T128R。在eCPRI的基本假設下,如果是100MHz的頻譜,下行8流,上行4流,則下行的峰值速率是3G,上行是1.5G,如此64T64R的情況下,eCPRI的介面基本上在20-30G左右,其中業務信號是20G,控制信號在10G以內,最終通過壓縮,前傳介面帶寬需求在25G。高頻部署場景下,如果頻譜頻譜帶寬在800MHz,採用2T2R的天線,則前傳帶寬需求也在25G。

採用eCPRI介面,AAU負擔大,100G方案或共存。採用eCPRI介面,前傳介面帶寬需求壓縮到25G,能降低光傳輸成本,但也會帶來很多問題,需將BBU部分功能上移到AAU,做信號採樣、壓縮,從而AAU變重、體積更大,AAU掛在鐵塔上,維護成本更高,質量風險也更大,設備商一直致力於將AAU變小、功耗變得更低,因而也在考量100G方案,降低AAU負擔,如果100G光模塊價格能夠有效的下降,設備商可能傾向100G方案。從我們產業調研的情況看,產業還在25G100G方案搖擺。

中傳和回傳介面帶寬:接入層需50G,匯聚層、核心層需超100G

為測算5G中傳和回傳的介面帶寬需求,以全網12000個基站為案例,搭建模型。假設:接入環以環形組網,單個接入網接8個基站;一個匯聚環帶6個匯聚設備,一對匯聚設備接6個接入環,帶寬收斂比為6:1;核心設備4台。

接入層:信號經DU處理之後,5G低頻基站單站的峰值速率在5G,均值在3G,單個DU介面帶寬需求在10G,從而接入設備下行埠1*10G(假設一個接入設備接入一個DU);但考慮環形組網,如果單個接入環接8個基站,按7個基站均值、1個基站峰值規劃,則介面帶寬需求為:7*3G+5G=26G。則單個接入設備上行埠2*50G或2*100G。

匯聚層:一個匯聚環帶6個匯聚設備,一對匯聚設備接6個接入環,帶寬收斂比為6:1,則匯聚環上行帶寬為:6*6*26G/6=156G,則需引入200G甚至400G介面速率,單個匯聚設備下行埠6*50G或6*100G,上行埠2*200G或2*400G。

核心層:4台核心設備,總共承載12000個基站,摺合匯聚環:12000/(8*6*6)=42個,則單個核心設備下行埠42*200G或42*400G,如果所有業務都進入核心網,則核心出口帶寬為:(12000/8)*26G=6.5T,單個核心設備上行埠9*400G。

從我們測算的結果看,與三大運營商所提出的前傳、中傳、回傳帶寬需求基本吻合。

1)中國移動:前傳25G灰光為主,50GPAM4為輔,中傳一個DU需要10G左右,如果成環接入層帶寬需求超過25G,傾向採用50G PAM4(灰光),匯聚和核心層,傾向於彩光,優選200G相干WDM,其光器件與100G一樣,但帶寬翻番,同時相比400G更成熟。

2)中國電信:更高頻段、更寬頻譜和新空口技術使得5G基站帶寬需求大幅提升,預計將達到LTE的10倍以上,前傳25G或50GPAM4,在5G傳送承載網的接入、匯聚層需要引入25G/50G速率介面,而核心層則需要引入100G及以上速率的介面。

3)中國聯通:前傳25G成為基本要求,如果接入環接入15站點,則最大斷面帶寬達65G,回傳需要超100G。

4.1.4 5G承載方案:前傳光纖直驅,中傳、回傳OTN下沉

4GRAN架構逐步向C-ran演進,中國移動在4G建設後期,C-ran架構比例較高,中國聯通基本上都是採用的C-ran架構,而承載方案主要為光纖直驅;4G回傳承載中國移動採用的是PTN,建設了超過接入、匯聚、核心PTN超過150萬端,而中國聯通和中國電信採用的是IPRAN作為回傳承載方案。5G RAN架構由BBU+RRU裂變為CU+DU+AAU,前傳仍將以光纖直驅為主,中傳、回傳承載OTN是優異的選擇。

前傳:光纖直驅為主

5G初期主要是eMBB業務的應用,基本延用4G時代一個站點帶3個AAU的方式。5G成熟期將根據實際業務流量的需求,既有低頻站點基礎上增加高頻AAU的方案、也有擴展低頻AAU、新建高頻基站等方案,擴展網路容量。5G前傳可選擇的方案有5種:裸纖直驅、無源波分、有源WDM/OTN、WDM-PON、Ethernet Switch。5G前傳承載以光纖直驅為主,光纖資源緊張的地區,可以採用設備承載節約光纖,如果採用設備承載,無源波分可能是優選。

1)光纖直驅,即BBU與每個AAU的埠全部採用光纖點到點直連組網。光纖直連方案實現簡單,但最大的問題就是光纖資源佔用很多。

2)無源波分方,案採用波分復用(WDM)技術,將彩光模塊安裝在無線設備(AAU和DU)上,通過無源的合、分波板卡或設備完成WDM功能,利用一對甚至一根光纖可以提供多個AAU到DU之間的連接相比光纖直驅方案,無源波分方案顯而易見的好處是節省了光纖,但是也存波長通道數受限,波長規劃複雜、運維困難、故障定位困難等局限性。

3)有源波分方案,在AAU站點和DU機房配置城域接入型WDM/OTN設備,多個前傳信號通過WDM技術共享光纖資源,相比無源波分方案,除了節約光纖意外,有源WDM/OTN方案可以進一步提供環網保護等功能,提高網路可靠性和資源利用率,當然有源WDM/OTN方案成本相對較高。

中傳、回傳承載方案:OTN將逐步下沉,為優異選擇

5G中傳和回傳對於承載網在帶寬、組網靈活性、網路切片等方面需求基本一致,可以採用統一的承載方案。城域OTN網路架構包括骨幹層、匯聚層和接入層,城域OTN網路架構與5G中傳/回傳的承載需求是匹配的,其中骨幹層/匯聚層與5G回傳網路對應,接入層則與中傳/前傳對應。近幾年隨著OTN已經通過引入乙太網、MPLS-TP等分組交換和處理能力,演進到了分組增強型OTN,可以很好地匹配5G IP化承載需求。

5G承載網要求高帶寬、低延時、高性能、低成本,而OTN作為5G承載有著諸多優勢,OTN是5G中傳和回傳承載的優異選擇:1)在大帶寬方面,OTN的超大容量可以滿足5G大帶寬需求,且可擴展性好;2)在延時方面,OTN可以實現光層一跳直達;3)在高可靠性、網路切片、QOS保證方面,OTN的物理隔離及完善的OAM可以很好的匹配這些需求;4)在時鐘同步方面,OTN對時鐘透明,可滿足高精度時間傳送。

4.1.5 5G對光模塊需求的測算:

根據我們在上文中以12000個基站部署規模的推導1)前傳,5G單個物理站對應3個AAU,單個物理站需6個前傳光模塊,從而需前傳光模塊72000個(12000*6),以25G和100G為主,假設分別為50%、50%;前傳距離大多數在1-2KM以內,10KM可以滿足5G前傳需求,從而5G前傳光模塊將以25G LR和100G CWDM4(可以傳10km)為主;2)中傳,12000*2+250*6,需中傳光模塊25500個50G模塊(後期需升級到100G),中傳的距離在40-80km以內,預計依場景可能使用10km、40km光模塊為主,假設50G LR和50G ER各佔50%;3)回傳,需200G光模塊668個(250*2+4*42),需400G光模塊36個(4*9),距離在200km以內,預計將使用相干光模塊。

5G光模塊需求量。我們按「12000個基站案例」的模型,以500萬中頻站實現宏覆蓋+260萬站高頻站實現深度覆蓋測算5G光模塊需求:總共需光模塊6219.59萬個,其中前傳25G LR光模塊3648萬個,前傳50G LR光模塊912萬個,中傳50G ER光模塊1615萬個,回傳200G相干光模塊42.31萬個,回傳400G相干光膜2.28萬個。

光模塊價格,以2021年的價格作為5G部署周期的均價。1)前傳,由於前傳光模塊需掛塔,需滿足-40~85度的工業級溫度要求,然而具備25G工溫DFB能力的廠商屈指可數,25 LR市場價格在200-300美金,價格比較昂貴,假設隨著工溫激光器釋放,2021年25G LR價格降到50美金;前傳100G CWDM4目前價格在400-500美金,預計2021年將降到150美金。2)中傳、回傳,2021年50G LR和ER價格分別按100美金和300美金計算,200G和400G相干分別按2000美金和3000美金計算。

市場規模。根據以上參數測算出前傳光模塊市場規模為45.6億美金,中傳為32.3億美金,回傳為9.15億美金,基站接入光模塊1.56美金,總市場規模為88.6億美金。

4.2 5G光模塊壁壘高,利好高速廠商,旭創或有望躋身前三

4.2.1無線光模塊起家,5G為戰略重點

市場對於蘇州旭創的認知僅限於數據中心,但實質上旭創成立伊始做的就是無線光模塊,5G市場將成為公司未來發展的戰略重點之一。

1)2008年公司成立,正逢國內3G無線網路建設,成立之初,公司以無線業務立身,2010年首推6G/10G 1.4km FP的基站光模塊解決方案,大規模應用於中國移動3G網路建設,而業界其他廠商多採用DFB和Vcsel激光器方案,2011-2012年都開始轉向旭創首推的FP激光器方案,該產品成為無線市場發貨量最大單品,是旭創在無線市場的成功範例。

2)3G時代,作為創業公司,市場渠道上主要採取和其他合作夥伴合作的方式,步入4G時代,公司已逐步突破華為、中興等主要的電信設備商,在4G啟動初始的兩年,蘇州旭創一度在無線光模塊做到20-30%的市場份額,由於4G時代無線光模塊壁壘比較低,公司後來逐步退出該市場,聚焦在數據中心。

35G市場規模大,主要是高速光模塊,將是旭創拓展電信市場的戰略重點。5G無線光模塊市場將是4G的數倍,市場規模大很多;且主要是高速光模塊,4G網路前傳介面帶寬為10G,回傳為10G、100G,5G網路前傳介面帶寬為25G,甚至100G,新增中傳,中傳介面帶寬為50G/100G,回傳介面帶寬超100G,將採用200G/400G相干技術。5G將是旭創拓展電信市場的戰略重點。

4.2.2 5G技術門檻高,利好領先高速光模塊廠

蘇州旭創於2015年開始規劃5G基站光模塊產品,與中興、華為等設備商溝通其5G需求,2016年下半年,25G和100G系列基站光模塊產品已送樣中興、華為,2017年年初配合某客戶Pre 5G項目,大批量發貨了25G基站光模塊,2017年下半年配合另外一個客戶4.5G建設,100G多模基站光模塊開始批量出貨。旭創在5G基站光模塊最早開發出產品,並送樣認證,目前已形成覆蓋前傳、中傳、回傳非常全面的5G基站光模塊產品系列,已與包括華為、中興、大唐三家國內主設備,和NEC、富士通、愛立信等海外主設備深入合作。5G將主要採用高速光模塊,技術門檻提升,市場蛋糕將主要由高速光模塊廠商切分;同時,5G設備市場將主要由華為、中興主導,在國內光模塊廠商蘇州旭創等高速電信級光模塊逐步突破的情況下,採購份額或向國內廠商傾斜;2018-2019年將是5G光模塊市場賽馬的階段,2019年之後市場格局有望清晰,我們預計蘇州旭創將有望獲得5G基站光模塊前三的份額,市佔率達到20%以上。

1)5G將主要採用高速光模塊,技術門檻提升,利好領先高速光模塊廠商。3G/4G時代,前傳主要採用6G/10G SFP+光模塊,封裝方案為To-Can封裝,有標準的製程和自動化設備,技術壁壘較低,競爭點在於規模和成本,5G將主要採用高速光模塊,需引入並行封裝、PAM4、相干技術,競爭壁壘更高。5G相對於4G門檻會高很多利好領先的高速光模塊廠商。

2)5G市場主要在中國,產業鏈將向國內廠商傾斜。4G時代基站光模塊主要有光迅科技、海信寬頻、華工正源,海外Oclaro、Finisar等開始參與,後來就退出,無線市場歷來是中國廠商的領地;5G市場需求主要在中國,主設備方面中興、華為有望進一步崛起,利好國內供應鏈,在國內光模塊廠商蘇州旭創等高速電信級光模塊逐步突破的情況下,採購份額或向國內廠商傾斜。

3)5G前傳中的100G SR4/CWDM4和中傳方案中的100G LR4,已是數據中心大批量出貨的產品(用於5G市場設計上需做修改),而蘇州旭創在數據中心100G出貨量全球第一,在無線100G光模塊市場具有先天的優勢。

盈利預測及評級

5.1盈利預測-蘇州旭創單體報表

分項收入預測:

1)10G產品主要面向電信市場,2017年市場需求低迷,預計相對2016年下滑,隨著10G產品滑向低端,預計公司將逐步退出低毛利品號,2018-2020年該項業務亦將逐步萎縮。

2)公司25G產品包括兩塊,一是25G AOC產品,主要面向雲數據中心客戶,與100G光模塊配套使用,2017-2019年處於快速增長期,二是25G SR/LR產品,主要用於5G前傳,預計2017年開始為Pre5G市場出貨,2019年5G基站部署啟動,2017年、2018年25G業務收入採用公司收購公告中的預測,2019年該項業務收入從收購公告中預測的4.14億元調高到6億元,2020年從收購公告中預測的5.38億元調高到9億元。

3)由於100G的替代,2016年年底第三方預測機構及雲巨頭對於40G產品給出了快速下滑指引,然而實際情況看,2017年市場對於40G的需求仍穩步增長,考慮價格降幅,2017年給予40G產品10%的增速,2018-2019年,40G產品將逐步下滑,考慮到小型雲廠商及傳統數據中心的需求,預計2019-2020年40G產品仍將貢獻收入。

4)2017年100G供不應求,公司產能擴張,100G營收爆髮式增長,預計全球100G總出貨量達到350-400萬隻,公司份額在30-40%;北美巨頭加速向100G切換,2018年全球100G總需求或在900萬隻以上,超市場預期,其中蘇州旭創主打的CWDM4產品將成為爆款品種,量增達到3倍,旭創100G份額進一步提升,預計100G收入增速在翻番以上;2019年,國內100G需求增長仍然強勁,北美需求需求旺盛,5G基站部署拉升100G需求;2020年400G替代100G,100G收入小幅增長。

5)2018年,谷歌、Arista率先部署400G,2019年亞馬遜、Facebook、阿里也開始啟動,公司首推400G OSFP LR8,已發布8款400G OSFP及QSFP-DD產品,2018年400G有望從小批量轉向批量,貢獻收入,2019年400G需求開始爆發,2020年400G將進一步放量增長,。

毛利率預測:1)10G及25G毛利率採用公司收購公告中的預測;2)40G步入成熟期,競爭格局穩定,預計毛利率平穩;3)100G於2016年下半年起量,預計毛利率仍低於40G,隨著良率爬升,100G毛利率將逐步提升,2018年是數據中心100G市場洗牌年,給予2018年毛利率不變的預測。

費用率預測:1)規模效應下,公司銷售費用率及一般行政費用率(研發費用外的管理費用)逐步下降;2)2017年公司收入高增長,研發費用率攤薄,2018-2020年預計研發費用率維持在該水平。

盈利預測:我們預測2017-2019年公司實現營業收入39.05(99.72%+)、62.11(59.05%+)、82.06(32.12%+)/110.96(35.21%+)億元;實現凈利潤5.69(147.47%+)、9.49(66.92%+)、13.89(46.31%+)、19.46(40.05%+)億元。

5.2盈利預測-中際旭創合併報表

中際旭創合併報表利潤=中際裝備凈利潤+蘇州旭創凈利潤-調節事項。根據公司業績預告,中際裝備2017年度實現凈利潤約1500-1700萬元,假設取中值1600萬元,並假設2018-2020年維持在該水平。「合併報表利潤」跟「中際裝備凈利潤+蘇州旭創凈利潤」的差異主要在於調節事項,主要有股權激勵費用、合併攤銷、超額業績獎勵損益三塊。

股權激勵費用。2017年9月公司實施股權激勵計劃,向激勵對象授予限制性股票1652萬股,約佔公司總股本的3.60%,其中首次授予1486.252萬股,約佔公司總股本的3.24%,預計2017-2019年將分別產生股權激勵費用0.35億元、0.85億元和0.28億元,並以3:1的比例分攤到蘇州旭創和中際裝備。

合併攤銷費用。合併日需按公允價值對蘇州旭創進行資產評估,由此存貨、固定資產和無形資產的增值;其中存貨評估增值2100萬元,視同在2017三季度全部銷售,全部攤銷為營業成本;固定資產評估增值1700萬元,按其固定資產折舊期計算,單季度攤銷在46萬元;無形資產中知識產權等評估增值3.1億元,攤銷期在6-8年不等,單季度攤銷在1225萬元。由於合併日對蘇州旭創超額業績獎勵預提形成的「其他非流動負債」科目,需按季度確認折現費用,單季度大約在570萬,2018年對賭期結束後,其他非流動負債沖銷,將不再有該項費用。從而2017-2019年公司的合併攤銷費用分別為0.58、0.74和0.49億元。

超額業績獎勵損益。蘇州旭創16-18年的業績承諾為1.73、2.16、2.79億元,三年合計為6.68億,按約定超過業績承諾的部分,將按60%的比例提現金獎勵,於2018年對賭期滿後支付,公司超額業績獎勵預計會達到5.6億元的上限,2017年公司已經將4個億超額業績獎勵成本計提在資產負債表,另外1.1-1.3億超額業績獎勵成本進入損益表,2018年超額業績獎勵成本影響損益表的金額僅為0.3-0.5億元。

1)17年3季度合併報表日,公司按對價調整機制對超額預計獎勵進行會計處理,將預估的超額業績獎勵作為合併對價,同時確認「商譽」和「其他非流動負債」,首先對17、18年的業績做預估(16年為2.3億),如17E、18E,則預估的獎勵(2.3+17E+18E-6.68)*60%放在「商譽」作為合併對價來處理,同時需按一定折現率扣除折現費用確認「其他非流動負債」。未來如果業績預期有重大變動,則超出合併日預估的部分進入當期利潤表的「公允價值變動損益」科目中。比如說,假設2017年年報實際業績為17A,此時預估18年的業績為18E,則(17A-17E+18E-18E)*60%部分進入17年利潤表的「公允價值變動損益」科目中。

2)從中際旭創2017年的三季報看,「其他非流動負債」為3.7億元,則(2.3+17E+18E-6.68)*60%=3.7*折現率,假設17年三季度到18年年報,5個季度的折現率為1.08,則推測其17E+18E=11.04億元,對應4個億超額業績獎勵成本計入資產負債表。

3)從2017年公司業績預告看,超額業績獎勵成本進入損益表導致合併利潤減少1-1.2億元,按1.08的折現率貼現回2018年,從而超額業績獎勵成本確認的公允價值變動損益為1.1-1.3億元;(17A-17E+18E-18E)*60%=「1.1到1.3億元」,則(17A-17E+18E-18E)為1.83-2.17億元,即公司17年實際業績加18年調增後業績預估,比合併報表日公司對17年加18年的業績預估高1.83-2.17億元。

註:2017年中際旭盈利預測為備考預計,蘇州旭創實質僅並表兩個季度;激勵費用和合併攤銷對利潤的影響需考慮所得稅;在預測旭創單體業績是已經考量了其所分攤的股權激勵費用。

5.3投資建議及評級

超額業績獎勵損益和合併攤銷費用中的折現費用具有一次性,2018年業績對賭結束後,不再有該兩項費用;合併攤銷費用中的存貨、固定資產、無形資產評估增值系由於收購蘇州旭創對其資產按公允價值重估導致,實際並無任何的現金流出;我們認為衡量中際旭創價值需以其主營利潤為錨,即扣激勵費用,不考慮合併攤銷和超額業績獎勵損益的利潤,更能代表公司的長期內在價值(2019-2020年,合併攤銷費用+超額業績獎勵損益僅0.49億元,對合併報表利潤影響就非常有限了)。

雲計算滲透,拉動雲數據中心建設,流量爆發,驅動數通光模塊升級,17-19年100G高速增長,400G於18年起量,19年放量;公司為數據中心高速光模塊龍頭,40G/100G市佔率全球第一,400G率先拿到入場券。國內5G基站光模塊需求測算達90億美金,大市場,高門檻,19年起量,20-21年達到高峰期;公司布局領先(中興軟銀pre5G項目獨家,華為4.5G也在配套),有望斬獲前三份額。優質的公司總是不斷的超出市場預期,相信旭創的戰場將不僅是數據中心,未來在晶元、硅光、相干等領域亦有望獲突破。我們預計中際旭創2017-2020年的凈利潤分別為5.77、9.47、13.99、19.60億元,對應PE分別為59、36、24、17倍,維持買入評級,繼續重點推薦!

風險提示

1.競爭格局惡化;2.需求不達預期;3.硅光技術突破。

武超則

通信行業首席分析師,TMT行業組長,執業證書編號:S1440513090003。英國斯旺西大學法學碩士,通信行業研究經驗5年,專註於移動互聯網、在線教育、雲計算等通信服務領域研究。2013-2017年《新財富》最佳分析師通信行業連續五年第一名,2014-2017年《水晶球》、wind最佳分析師通信行業第一名。

閻貴成

通信行業研究助理,執業證書編號:S1440117080173。北京大學管理學學士、工商管理碩士。近8年中國移動工作經驗,從事市場運營、策略研究工作,涉及物聯網、政企信息化、移動轉售、海外通信及資費策略等。2017年初加入中信建投通信團隊,專註於光通信、物聯網、5G等領域的研究。2017年《新財富》、《水晶球》、wind最佳分析師通信第一名團隊成員。

石澤蕤

通信行業分析師,執業證書編號:S1440517030001。香港中文大學電子工程碩士,專註於雲計算、大數據、光電子、軍民融合、量子通信等領域的研究,2017年初加入中信建投通信團隊。 2017年《新財富》、《水晶球》、wind最佳分析師通信第一名團隊成員。

雷鳴

通信行業研究助理,執業證書編號:S1440115090023。中國人民大學經濟學碩士、工學學士,2015 年加入中信建投通信團隊, 2016-2017年《新財富》、《水晶球》、wind最佳分析師通信第一名團隊成員。

閆慧辰

通信行業研究助理,執業證書編號:S1440116080816。清華大學信息與通信工程專業博士,加州大學戴維斯分校訪問學者, 2016-2017年《新財富》、《水晶球》、wind最佳分析師通信第一名團隊成員。

湯其勇

通信行業研究助理,執業證書編號:S1440117080332。清華大學集成電路工程專業碩士,2017年《新財富》、《水晶球》、wind最佳分析師通信第一名團隊成員。


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