2023年光模块研究报告.docx

正文名目一、 数字中国启航，算力需求持续提升. 5二、数字基建大幕拉开，带动光模块需求增长. 141、数字基建带动数据中心建设需求. 142、光模块受益算力需求提升，速率升级需求及用量需求同步提升. 153、2025 年数据中心光模块市场估量可达 525.3 亿元. 17三、东数西算进入建设顶峰期，带动长距离传输光模块需求. 181、“东数西算”带动数字经济的创和进展迈向台阶. 182、东数西算将带动长距离传输的需求提升. 193、相干光通信比较优势明显，有望受益于骨干网建设. 204、国产相干光模块产品步入成熟，有望充分受益骨干网建设. 231 2522规划指出， 要夯实数字中国建设根底，打通数字根底设施大动脉，要加快 5G 网络与千兆光网协同建设，深入推动 IPv6 规模部署和应用， 推动移动物联网全面进展，大 力推动北斗规模应用，以及系统优化算力根底设施布局，促进东西部算力高效互补和协同联动，引导通用数据中心、 超算中心、智能计算中心、边缘数据中心等合理梯次布局。整体提升应用根底设施水平，加强传统根底设施数字化、 智能化改造。2025数字经济是以数据资源为关键要素，以现代信息网络为主要载体，以信息通信技术融合应用、全要素数字化转型为重要推动力，促进公正与效率更加统一的经济形态。依据 “”数字经济进展规划，进展目标为 2025 年数字经济迈向全面扩展期，数字经济核心产业增加值占 GDP 比重的 10%，数字化创引领进展力气大幅提升，智能化水平明显增加，数字技术与实体经济融合取得显著成效，数 字经济治理体系更加完善，我国数字经济竞争力和影响力稳步提升。自“”规划提出“实施国家大数据战略”，推动数据资源开放共享并促进大数据产业安康进展， 国家不断推出促进数字经济行业进展的相关政策。“”大数据产业发 展规划中目标到2025 年， 我国大数据产业测算规模突破 3 万亿元。 2023 16 1 ，包括广东、江苏、山东、浙江、上海、北京、福建、湖北、四川、河南、河北、湖南、安徽、重庆、江西、辽宁等。从政策的侧重点来看，数字经济领先地区的发展政策已经从进展自身扩展至区域性进展，再拓展至带动型进展。上海、浙江、广东等地已经开头规划数字经济的管 理和监视框架， 而内蒙部、疆等地方目前仍主要以根底设施建设为主。2数字经济作为一种的经济型态，是以云计算、大数据、人工智能、物联网、 区块链、移动互联网等信息通信技术为载体，基于信息通信技术的创与融合来驱动社会生产方 式的转变和生产效率的提升。依据赋能数字经济，拥抱算力时代数据，数字经济的增长速度是一般经济的3.5 倍， 数字经济投资回报率是非数字经济的6.7 倍。依据 中国数字经济进展报告( 2023 年) ，2023 年我国数字经济 进展取得突破，数字经济规模到达45.5 万亿元，同比名义增长16.2%，高于同期 GDP 名义增速 3.4 个百分点，占 GDP 比重到达 39.8%。其中， 数字产业化包括电子信息制造业、电信业、软件和信息技术效劳业、互联网行业等；产业数字化，是指传统产业应用数字技术所带来的产出增加 和效率提升局部，包括工业互联网、两化融合、智能制造、车联网、平台经济等融合型产业模式业态；数字化 治理以“数字技术+治理”为典型特征的技管结合，以及数字化公共效劳等;四是数据价值化， 包括数据采集、数据标准、数据确权、数据标注、数据定价、数据交易、数据流转、数据保护等。我国“”规划强调，要加快数字化 进展， 推动数字产业化和产业数字化，推动数字经济和实体经济深度融合。数字产业化是数字经济的根底局部，数字产业化对应于数 字产业，为产业数字化进展供给数字技术、产品、效劳、根底设施和解决方案的产业类别。以数字技术为核心的产业 形态在现有产业构造中占据着愈发重要的位置。经济合作与进展组织(OECD) 将数字产业与其他产业进展区分， 定 义包含数字驱动行业、数字中介平台等在内的六类核心数字产业。依据国家统计局公布的数字经济及其核心产业统 计分类(2023 ) ， 数字经济产业划分为数字产品制造业、数字产品效劳业、数字技术应用业、数字要素驱动业、数字化效率提升业 5 个范畴，标志着中国数字化产业在我国统计层面正式确立。2023 年我国数字产业化规模为 8.35 万 亿元， 同比名义增长 11.9%，占 GDP 比重为7.3% ，数字产业化进展正经受由量的扩张到质的提升转变。产业数字化以数据为关键要素、价值释放为核心、数据赋能为主线，对产业链上下游的全 要素数字化升级、转型和再造的过程。2023 年 6 月国家信息中心信息化和产业进展部与京东数 字科技争论院在京联袂公布的携手跨越重塑增长 中国产业数字化报告 2023中阐释了“产业数字化” ， 产业 数字化应用数字技术与数据资源为传统产业带来产出增加和效率提升， 是数字技术与传统产业融合后的产业。产业数字化的客体是数字技术和数据资源，主体多是需要提升生产数量与效率的传统产业，主体利用客体对其业务进展全链 条升级改造的过程即为产业数字化。以一代信息技术、先进互联网和人工智能技术为代表的数字技术创过程贯穿 产业创的全过程，数字技术应用有利于驱动传统产业产出增加和效率提升，赋能产业构造升级。相比数字产业化， 产业数字化对数字经济进展的促进作用更大。2023 年产业数字化进展 进入加速轨道，产业数字化规模到达 37.18 万 亿元， 同比名义增长17.2%， 占 GDP 比重为32.5%。依据中国信通院公布的中国数字经济进展报告(2023 年)，2023 年我国数字产业化规模为 8.35 万亿元， 同比名义增长 11.9%， 占数字经济比重为18.3%，数字产业化进展正经受由量的扩张到质的提升转变。2023 年产业数字化占数字经济比重为81.7%，产业数字化转型持续向纵深加速进展。3 在数字经济时代背景下，全球数据总量和算力规模连续呈现高速增长态势。 依据国家数据资源调查报告数据，2023 年全球数据总产量 67 ZB ，2023-2023 年平均增速超过 26%。依据中国信息 通信争论院数据，2023 年全球计算设备算力总规模到达615 EFlops，增速到达44%，其中根底算力规模为369 EFlops， 智能算力规模为232 EFlops，超算算力规模为14 EFlops。依据华为GIV 推想，2030 年全球算力规模将到达56 ZFlops ， 平均年增速到达65% ，其中根底算力到达3.3 ZFlops ，平均年增速达27%；智能算力到达 52.5 ZFlops ，平均年增速 超过 80%；超算算力到达 0.2 ZFlops，平均年增速超过 34%。依据 2023 中国国际大数据产业博览会上公布的数据， 2023 年以来我国数据增量年均增速超过 30% ，2023 年我国产生的数据量约占全球的9.3%，居世界其次。依据 IDC 数据， 全球数据圈将从2023 年的 33 ZB 增至 2025年的 175 ZB，我国数据量将保持30%的年平均增长速度，领先 全球3%，估量 2025 年我国将产生 48.6 ZB 数据， 占全球 27.8%。数据力气和算力需求处于循环增加的状态，随着 数据量的不断增加，要求算力的配套进化。GDP算力作为数字经济核心产业的重要底座支撑，驱动数字产业化进展进程，带 动上下游产业链进展，在集成电路、效劳器、云计算等领域尤为明显，其中 2023 年全球计算与存储相关集成电路销 售额约为 2023 亿美元，较去年增长 20%以上。算力对数字经济和GDP 的进展有显著的带动作用， 依据中国信通院数据，2023 年全球算力规模增长 44%，数字经济规模和名义 GDP 分别增长 15.6%和 13% ，2023-2023 年全球算力规模平均每年增长34%，数字经济规模增长8%，GDP 增长 4%；我国算力规模增长50%，数字经济规模和名义GDP 分别增长 16%和12.8% ， 2023-2023 我国算力规模平均每年增长46%，数字经济增长 15% ，GDP 增长 9% ，我国算力对 GDP 增长的拉动作用显著。全球各国算力规模与经济进展水平呈现正相关，经济进展水平越高， 算力规模越 大。 依据国际数据公司( IDC)、浪潮信息、清华大学全球产业争论院联合公布的20232023 全球计算力指数评 估报告， 计算力指数平均每提高1 点，数字经济和GDP 将分别增长 3.5 和 1.8。大随着全国一体化算力网络国家枢纽节点的部署和“东数西算”工程 的推动,我国算力根底设施建设和应用保持快速进展。依据中国信通院数据，2023 年我国计算设备算力总规模达 202 EFlops ，约占全球33%，保持 50% 以上的高位增长，高于全球增速。根底算力规模为95 EFlops ，保持增速 24%的 稳定增长，在我国算力占比为47% ，其中 2023 年通用效劳器出货量到达 374.9 万台，同比增长 7%，六年累计出货 量超过 1960 万台。智能算力规模到达 104 EFlops，增速为 85%，在我国算力占比超过 50%，成为算力快速增长的 驱动力，其中 2023 年AI 效劳器出货量到达 23 万台，同比增长 59%，六年累计出货量超过50 万台。超算算力持续 提升，超算算力规模为3EFlops，增速为 30%，其中 2023 中国高性能计算机TOP100 排在第一名的性能同比增长1.34 倍，联想、浪潮、曙光超算数量位列国内前三。中国信通院依据基于算力进展争论体系，从算 力规模、算力产业、算力技术、算力环境和算力应用五个维度建立中国算力进展指数 2.0。算力规模包括计算设备算力(根底算力+智能算力+超算算力) 与根底设施算力(数据中心、智能计算中心算力规模) ，算力产业包括计算设备产量、集成电路产量、软件业务收入，算力技术包括创水平(计算制造专利申请数与授权数) 与研发投入，算力环境包括网络环境 (互联网省际出口带宽、 5G 掩盖率)、算力投入与数据开放程度，算力应用包括移动互联网月均流 量与产业数字化规模。依据信通院算力指数，京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝双城经济圈等区域算力进展处于领先水平。排名前十名 依次为广东、北京、江苏、浙江、上海、山东、四川、福建、河南、河北；中西部省份资源充分，随着国家“东数西算”工程的全面推动， 贵州、内蒙古、甘肃、宁夏等核心省份算力进展潜力较大，但目前仍存在确定瓶颈， 将来进展 空间较大。依据工信部 型数据中心进展三年行动打算(2023-2023 年)， 打算到 2023 年底全国数据中心终究力超过 200EFlops，高性能算力占比到达 10%。我国算力根底设施迎来了大规 模需求的富强期，结合不同应用场景需求的多元化布局将加快推动。2023 年 2 月 17 日， 国家发改委得悉，国家发改委、中心网信办、工业和信息化部、国家能源局联合印发通知，同意在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙 古、贵州、甘肃、宁夏等 8 地启动建设国家算力枢纽节点，并规划了 10 个国家数据中心集群，全国一体化大数据中 心体系完成总体布局设计，“ 东数西算”工程正式全面启动，将通过全国一体化的数据中心布局建设， 实现全国算力规 模化集约化进展，大幅提升绿色能源使用比例，有力带动产业上下游投资，带动相关产业有效转移，推动区域协调发展。1 在数字经济时代， 算力正在成为一种的生产力，广泛 融合到社会生产生活的各个方面，为千行百业的数字化转型供给根底动力。近年来，国家高度重视数据中心产业的发 展，“”规划和2035 年远景目标纲要中明确提出要“加快构建全国一体化大数据中心体系强化算力统筹 智能调度， 建设假设干国家枢纽节点和大数据中心集群建设 E 级和 10E 级超级计算中心”。工业和信息化部、国家进展和改革委员会等先后出台型数据中心进展三年行动打算(2023-2023 年)全国一体化大数据中心协同创体 系算力枢纽实施方案等重要政策文件， 有效标准了我国数据中心产业进展。近年来，我国数据中心机架规模稳步增长，依据标准机架2.5kW 统计，截止到 2023 年年底， 我国在用数据中心机架规模到达520 万架，近五年年均复合增速超过 30%。其中，大型以上数据中心机架规模增长更为快速，依据标准机架2.5kW 统计， 机架规模 420 万架， 占比达 到 80%。 2023 年， 我国通用算力稳定增长， 规模为 95EFlops，占比 47%，增速为 24%；智能算力增长快速，规模为 104EFlops，占比 超过 50%，增速为 85%；超算算力持续提升， 算力规模为 3EFlops，增速为 30%。布局方面，全国一体化大数据中心、型数据中心等政策文件的出台及“东数西算”工程的实施，为数据中心协同、一体化进展指明白方向，推动全国数据中心产业布局不断优化。市场方 面， 多样化的算力需求不断涌现，为通用、智算、超算及边缘等不同类型和形态的数据中心进展供给了有效的市场牵 引， 推动我国数据中心市场规模持续增长。技术方面，储能、蓄冷、高密度、算力网络、智能运维、超融合架构等技 术的创， 加速推动数据中心向大型化、智能化、绿色化方向进展。将来，我国数据中心市场仍将保持高速增长，产 业布局及生态也将不断优化，可为用户供给泛在、智能、牢靠的算力资源。2数据中心产业链上游为根底设施及软硬件设备，包括光芯片、光器件以及光模块等产品，中游为数据中心效劳商，包 括根底电信运营商、专业数据中心效劳商、IaaS 效劳商和 IT 系统外包效劳商等，下游包括云计算厂商、互联网厂商、政府部门以及金融机构等用户群体，其中云计算厂商占销售比例最多，为 37%，其次是互联网企业，为 25%，政府 机构和金融企业占比分别为 19%、15%。数字中国建设及“ 东数西算”工程、 全球范围内数据中心根底设施建设高 度景气，带动下游云计算市场稳定增长。从数据中心上游本钱构成状况来看，我国数据中心 IT 设备本钱中，效劳器本钱占比最高，达 69%，其次为网络设备 和安全设备，占比分别为 11%和9%，光模块及其他占比约 5%；从非 IT 设备本钱构成来看，本钱占比前三的分别为 柴油发电机组、电力用户站及 UPS，占比分别为 23% 、20%及 18%。按下游应用领域划分，光模块主要应用于电信市场和数据通信市场。，依据速率和传输距离不同，网络主要分为接入网，城域网以及骨干网，其中接入网包括固网接入以及无线接入。5G 承载网络一般分为城域接入层、城域会聚层、城域核心层省内干线， 实现5G 业务的前传和中回传功 能，其中各层设备之间主要依靠光模块实现互连。固网接入市场， “宽带中国”推动光纤网络建设，FTTx 光纤接入 是全球光模块用量最多的场景之一，而我国是FTTx 市场的 主要推动者。受制于电通信电子器件的带宽限制、损耗较 大、功耗较高等，运营商逐步替换铜线网络为光纤网络。 PON 技术是实现FTTx 的最正确技术方案之一，当前主流的 EPON/GPON 技术承受1.25G/2.5G 光芯片，并向 10G 光芯片过渡。依据 LightCounting的数据，2023 年全球电信 侧光模块市场市场规模为26.36 亿美元， 估量到 2025 年，将增长至39.85 亿美元， 年均复合增长率约为8.62%。电 信市场的持续进展， 将带动电信侧光芯片应用需求的增加。，数据中心架构中， 效劳器间的连接、交换机间的连接、效劳器与交换机间的连接都需要光模块、光纤跳 线等传输载体来实现数据的互通。随着云计算、大数据、超高清视频、人工智能、5G 行业应用等快速进展，网络访 问频率和接入手段不断增加，网络数据流量迅猛增长，对数据中心互连提出更高挑战。依据 LightCounting 的数据， 2023 年全球数据中心光模块市场规模为 35.04 亿美元， 推想至 2025 年，将增长至 73.33 亿美元， 年均复合增长 率为13.09%。32025 525.3 依据信通院数据，2023 年我国数据中心终究力202EFlops。依据工信部信息通信进展司数据显示，截至 2023 年底， 我国数据中心机架规模到达 520 万架。赛迪数据显示，2023 年、2023 年，我国数据中心行业 IT 投资额分别为3698.10 亿元、4166.80 亿元，将来 3 年估量增速 12.4% ，据此推想， 2025 年，我国数据中心光模块市场可达525.3 亿元。当前一轮科技革命和产业变革正在重塑全球经济构造，算力作为数字经济的核心生产力， 成为全球战略竞争的焦点，将带动数字经济的创和进展迈向台阶。近 7 年来， 我国数据增量年均增速超过30%，算力设施 的建设持续高速增长， 而东西部算力资源差距不断拉大，影响我国数字经济的高速均衡进展；我国目前算力网络区域进展不平衡不充分的问题较为突出，算力主要需求方分布在北 上广深等东部地区，导致现有数据中心布局呈东多西少的特点，产生了区域进展的不平衡问题；产业互联网的创进展需要有坚实的数字底座，企业客户的需求在多样化、高 效率、低本钱等方面都有更高的要求， 政策的支持和引导以实现资源的有效调控是格外必要的；我国电力行业碳排放占比高达约 50%，数据中心用电量占全社会用电比例估量将从 2023 年的 1.8%增长至 2025 年的 5.8% ，我国电力资源分布不均匀，东部地区电力需求旺盛，西部地区电力供大于求，“西电东送”伴随着2023 公里 6%的损耗，全国平均输配电本钱占电力本钱的30%以上， 降本减排是催生“东数西算”工程的一大诱因。2023 年底下发的关于加快构建全国一体化大数据中心协同创体系的指导意见，首次提出了建设 全国一体化大数据中心，明确构建“数网”“数纽”“数链”“数脑”“数盾”五数体系“，东数西算”作为实现一体化大数据中心协同创的根底工程，主要是完成体系中的“数网”“数纽”“数盾” 建设，在此根底上， 推动“数链” 和“数脑”的建设和进展。2“东数西算”工程推旨在动全国数据中心适度集聚、集约进展。通过在全国 布局 8个算力枢纽，引导大型、超大型数据中心向枢纽内集聚，形成数据中心集群。发挥规模化、集约化效应，提 升整体算力规模和效率。在算力枢纽之间，打通数据高速传输网络，强化云网融合、多云协同，促进东西部算力高效 互补和协同联动，实现全国数据中心的合理布局、优化供需、绿色集约和互联互通。一方面，加快推动数据中心向西大规模布局，后台加工、离线分析、存贮存份等对网络时延要求不高的业务，可领先向西转移，由西部数据中心承接。另一方面，受限于网络长距离传输造成的时延，以及相关配套设施等因素影响，对网络要求较高的业务，比方：工业互联网、金融证券、 灾难预警、远程医疗、视频通话、人工智能推理等，可在京津冀、长三角、粤港澳大湾区等东部枢纽布局，枢纽内部 要主要推动数据中心从一线城市向周边转移，确保算力部署与土地、用能、水、电等资源的协调可持续。3目前主流的两类数据传输解决方案分别为相干光通信和非相干光通信， 相干光通信是指承受本振光进展相干检测的光传输系统， 适用于长距离传输； 非相干光通信是指不需要相干本振光的光传输系统，适用于中短距离传输。相干光通信与非相干光通信都是以光作为数据传输的媒介，非相干光通信的原理是在发送端使用业务信号调整光载波 的强度(幅度)，在接收端对光载波进展包络检测从而恢复出业务信号；相干光通信的原理是在发送端承受外调制方式 将信号调制到光载波上进展传输。当信号光传输到达接收端时，首先与一本振光信号进展相干耦合，然后由平衡接收 机进展探测。区分之处在于相干光通信在发送端使用了相干调制， 在接收端使用了相干技术进展外差检测。非相干光通信只能使用强度(幅度) 调制的方式，通过电流转变激光强度，产生 0 和 1，以此实现对光 波进展调制；而相干光通信，除了可以对光进展幅度调制之外，还可以承受外调制的方式， 进展频率调制或相位调制，例如 PSK 、QPSK 、QAM 等。更多的调制方式，不仅增加了信息携带力气(单个符号可以表示更多的比特)，也适 合工程上的灵敏应用。非相干光通信是在传输过程中，使用放大器，不断中继和放大信号，并进展直接检测。而相干光通信直接在接收端对微弱的到达信号进展混频放大， 再用平衡接收机进展检测，依据本振光信号频率与信号光频率的不等或 相等， 相干光通信可分为外差检测、内差检测、零差检测。在一样条件下，相对于传统非相干光通信，相干光通信的 接收机可以提升灵敏度 20db，相当于 100 倍的提升，接近散粒噪声极限，通信距离可以到达千公里级别。相干光通信充分利用了相干通信方式具有的混频增益、精彩的信道选择性及可调性等点与不相干光通信相比，具有 以下独特的优势：4 中际旭创400G全 系 列相干产 品 实现批量发货，同时针对point-to-point应用推出具有低功耗、高性能、无中继长距离传输的解决方案固定波长100GZR/400G ER/400GZRQSFP-DD相干光模块。 旭创 科技400G系列相干产品承受低功耗DSP和硅光 集成等先进技术，具有体积小、 功耗低、性 能 高等优 点 ，并且 完全符合相 关 的标 准协议 ，支持 CFP2和 QSFP-DD封装形 式，使其适合应用 于骨干网、电信 、 5G回传和数据中心互联等应用场景。据悉，旭创 科技 400G系 列相干产 品 已在 国 内主 流设备 商和 互联网商中得到了广泛应用，将有效助力国家“东数西算”工程。易 盛 最 的 400G QSFP56-DD ZR光 收 发模 块 传 输 距 离可 达 120km ，符合OIF 400G ZR 标 准 ，而 400G QSFP56-DDZR+光收发模块传输距离可达 480km，符合 Open ZR+标准。这两款光模块都承受基于硅光子 学 (SiPho) 的光学引擎和支持400G 相干传输的最一代数字信号处理器( DSP)。产品承受 QSFP-DD封装形式并 支持 CMIS5.1 ，使其适用于部署以太网交换机设备的传输应用。