引言：當前，光器件產品正開始向 2B 側非通信市場（例如醫療檢測等領域）滲透，并加速向 2C 側消費電子和激光雷達等領域延伸，較之 2B 市場，2C 市場需求更大，產品更新迭代更快，我們預計光器件行業即將迎來發展拐點。未來隨著這些新興領域的需求加速放量，將充分打開光器件行業的成長空間。
與競爭激烈的光模塊領域相比，上游光器件頭部廠商通常基于自身優勢聚焦不同的高端細分領域，競爭格局穩定良好，對下游具有相當的議價能力，毛利率可觀。近年來，行業內的并購加速行業整合，但當前集中度仍不高。未來，在光通信產業鏈持續向國內轉移、國內光器件實力顯著提升的大背景下，國內頭部廠商有望充分受益于國產化替代機遇。
1、光器件位于光通信產業鏈上游，細分領域眾多
1.1 光器件位于光通信產業鏈上游，細分領域眾多
光器件指的是應用在光通信領域，利用光電轉換效應制成的具備各種功能的光電子器件，細分領域眾多。按照工作時是否發生光電轉換分類，可分為光有源器件和光無源器件兩大類，前者需要電源驅動，后者無需電源驅動。而若按照功能分類，可具體分為發送接收器件、波分復用器件、增益放大器件、開關交換器件和系統管理器件等大類，其下進一步細分為多個小類。
整體而言，光器件細分領域繁多，不同類型的光器件實現了光信號的產生、調制、探測、連接、波長復用和解復用、光路轉換、信號放大、光電轉換等功能，是光通信的基礎保障。
在細分領域眾多的同時，光器件產品定制化程度高，呈勞動密集型特點，并且種類繁多，下游客戶更傾向于選擇整體解決方案來一站式滿足自身需求。光器件產品標準化程度低，主要根據客戶需求進行定制化設計，因而導致產品種類/參數繁多，難以實現完全的自動化生產，整體而言規模效應并不顯著。
部分環節（如封裝等）對人力要求較高，因而勞動密集型特征相對顯著。相對海外巨頭，國內光器件企業在人力成本方面相對具有優勢，這在很大程度上加速了光器件產業整體東移的趨勢。
從下游客戶的角度，由于光器件單價不高且種類型號繁多，因而傾向于選擇頭部光器件企業的一攬子整體解決方案來一站式滿足自身需求，這種情況下能夠避免不同廠商光器件間兼容性等問題保證性能的穩定性，并且便于客戶自身的供應鏈管理。
除此之外，光器件行業近年來呈現出的另一大顯著特點是材料變化升級的趨勢明顯，有望給部分行業的競爭格局帶來根本性的改變。
以光電調制器為例，根據芯片材料不同，當前主流有三大技術方案，即硅基方案、磷化銦方案和體材料鈮酸鋰方案。比較來看，體材料鈮酸鋰方案具有高帶寬、低插損、高可靠性、較高消光比、工藝成熟等優點，是高速器件中佼佼者，能夠充分滿足傳輸距離長（100 公里以上）、容量大（100G 以上）的需求，當前其在 100G/400G 相干光通訊網絡中已有非常廣泛的應用。而受材料性質所限，例如，硅基方案主要應用在短距離，磷化銦方案主要是通過犧牲一定的參數從而在中短距離傳輸中替代鈮酸鋰。
雖然相對硅基方案及磷化銦方案有優勢，但體材料鈮酸鋰仍存在關鍵性能參數提升遇瓶頸、尺寸較大難集成、價格較高等問題。在這樣的背景下，新型薄膜鈮酸鋰調制器成為了業內的聚焦點，較之體材料鈮酸鋰調制器，其不僅充分繼承了體材料鈮酸鋰的優勢，同時還在性能、成本、體積等維度有顯著改善。未來，若薄膜鈮酸鋰啟動規模量產進程，將給細分行業帶來顯著變革。
同樣地，在光模塊領域，硅光模塊發展迅速。就傳統光模塊來看，其主要采用 III-V 族半導體芯片、高速電路硅芯片、光學組件等分立式器件封裝而成，本質上屬于“電互聯”。但是，隨著未來器件加工尺寸的逐漸縮小，電互聯將逐漸面臨傳輸瓶頸，硅光技術應運而生。
其本質是“以光代電”，將光學器件與電子元件整合至一個獨立的微芯片中，使用激光束代替電子信號傳輸數據，較之傳統光模塊具有高集成、高功率及低功耗等優勢。根據 Yole 的預測，硅光模塊的市場規模將從 2018 年的 4.5 億美元增長至 2024 年的 41.4 億美元，2018 年~2024 年間的年復合增速將達 44.5%。
從產業鏈來看，光器件位于光通信產業鏈上游。光通信產業鏈整體可分為“光芯片/電芯片、光組件、光器件、光模塊、光通信設備、最終客戶”這樣幾部分。整體來看，上游光芯片及電芯片多為國外公司壟斷，其中，光芯片近年來中低端產品逐漸國產化，高端光芯片仍被國外廠商掌握。光組件及光器件領域，相對分散，競爭相對并不激烈。中游光模塊領域參與廠商眾多競爭激烈，技術更迭周期短。
另一方面，國內光模塊廠商實力提升迅速，產業東移大趨勢明顯，當前多家國內廠商已躋身全球前十大光模塊廠商之列。產業鏈下游是光通信設備商，最終客戶方面，傳統客戶包括了 2B 側電信市場的大型運營商和數通市場的云計算巨頭，另一方面，近年來光器件廠商開始逐漸向 2B 側的非通信領域（如醫療檢測等）和 2C 側消費級應用場景（如 AR，激光雷達等）延伸，以尋求更大的發展空間。
1.2 中小企業居多，多領域布局拓展成長空間
光器件行業單個細分領域的市場空間有限，業內公司規模相對不大。從國內廠商的當前市值來看，除了天孚通信，其他國內光器件廠商市值基本在 100 億人民幣以下。類似地，海外巨頭同樣市值有限，行業龍頭 II-VI 和 Lumentum 市值分別僅約為 68 億美元和 66 億美元。整體而言，行業空間和行業特性決定了行業內超大型企業較少，中小企業居多。
從當前光器件廠商的成長路徑來看，主要以多領域布局的方式線性拓展成長空間，未來隨著光器件從 B 向 C 拓展，有望迎來高速增長期。光器件廠商一般以某細分領域起步，當公司發展到一定階段，受限于市場規模，通常會通過內生或外延并購方式拓展業務布局打開成長空間，一種途徑是橫向拓展光器件的業務品類完善產品矩陣，另一種途徑是縱向垂直整合，向上游光芯片或下游光模塊延伸。
站在當下的時點，我們認為光器件廠商的生命周期仍很長。傳統意義上，光器件廠商的下游集中于 2B 領域的運營商和云計算巨頭，未來隨著以汽車電子和消費電子為代表的 C 端需求加速放量，光器件廠商將迎來真正的高速增長期。
2、應用領域從B 向C 擴展，行業迎來發展拐點
2.1. 2B 側傳統通信領域：電信和數通市場雙輪驅動，夯實基本盤
傳統而言，光器件下游最終端的客戶是電信市場的運營商和數通市場的云計算巨頭，因而受其資本支出影響。
1）電信市場：運營商的通信代際更迭時間較長（例如 5~7 年），資本開支周期性顯著，通常呈規律性波動，初期上升明顯，后期逐年回落，進入 5G 時代，運營商資本支出則相對更為平穩；
2）數通市場：當前需求逐漸超越電信市場，數通市場的云計算巨頭技術更新需求更快，通常每 3~4 年即面臨一次升級換代的壓力，資本支出整體呈震蕩上行的趨勢。兩相疊加，上游光器件行業成長性顯著同時兼具周期性。根據 Ovum 的統計數據， 2016~2019 年全球光器件市場規模整體穩步增長，歷年增速在 10%以內，2019 年市場規模為117.05 億美元，較之 2018 年增加 8.0%。
預計 2025 年 5G 基站數凈增約 300 萬站，平均每年凈增 60 萬站。未來，隨這 5G 基站建設的穩步推進，以及 5G 承載網擴容升級，未來將持續拉動前傳、中回傳光模塊需求，并同時利好光器件領域。
流量高速增長：諸多因素共同推動流量高速增長，當前，公有云的快速發展，數字化轉型加速企業上云，高清視頻、直播等大流量場景為流量的高速增長提供了確定性。我們認為，未來 5G 時代推動流量增長的“殺手級應用”將是元宇宙。數據流量的高速增長將顯著提振上游光器件產品的需求量。
產品代際更迭：較之電信市場，數據中心產品代際更迭速度更快，以下游的高速光模塊來看，2020 年以亞馬遜和谷歌為代表的云計算巨頭開始大規模進入 400G 時期，當前各光模塊廠商的 800G 產品也有望在明后年開啟大規模量產。總體而言，下游光模塊代際更迭帶來的需求增量將拉動上游光器件產品的需求量。
的成長空間
3.3.1 汽車領域
從汽車領域來看，激光雷達中大量用到光學元件及器件，未來隨著激光雷達走向成熟迎來大規模放量，上游光學元件及器件廠商將迎來重要發展機遇。
激光雷達（Lidar，Light Detection and Ranging）顧名思義，即激光探測與測距，通常用于車輛在快速移動時的距離和速度感知，工作原理與雷達非常相近。其以激光作為信號源，由激光器發射出的脈沖激光，打到地面的樹木、道路、橋梁和建筑物上，引起散射，一部分光波會反射到激光雷達的接收器上。
通過測量激光信號的時間差和相位差來確定距離，通過水平旋轉掃描來測角度，并根據這兩個參數建立二維的極坐標系，再通過獲取不同俯仰角度信號獲得三維中的高度信息，由此可以構建精確的三維立體圖像。其下游應用領域廣泛，包括了 L4 及以上高等級自動駕駛、ADAS 系統、智慧城市（車路協同）、專業服務機器人及測繪等領域。
激光雷達本質是一個由多種部件構成的光機電系統，為了實現以上功能，常用的激光雷達主要有四部分組成，即激光發射、激光接收、掃描和信息處理，其中，光學元器件在前三部分中都有大量使用，是激光雷達的重要組成部分。
激光發射部分：包含激光器和發射光學系統，激光器是光源，通常采用半導體激光器，但半導體激光器具有光斑形狀不規則，發散角度大的問題，因此需要配套的發射光學系統對輸出光束進行準直整形，改善光束質量。發射光學系統主要包含的光學元器件為準直鏡、分束器、擴散片等。
激光接收部分：包含光電探測器和接收光學系統，其中，接收光學系統由透鏡、分束器、窄帶濾光片等光學元器件組成，其作用是盡可能收集經目標反射后的光能量。
掃描系統部分：傳統的構成部分是旋轉電機和掃描鏡。
信息處理部分：主要包含放大器、數模轉換器以及軟件算法，工作時，光信號由探測器轉換為電信號，電信號經過放大器放大，降低噪聲和干擾，然后經數模轉換器進行數模轉換，用于處理和計算。
從成本構成來看，光學器件在激光雷達中占有相當比例。分立收、發模組的成本占比達到約 60%，而發射光學系統和接收光學系統是其重要組成部分，因而光學元器件在激光雷達的成本側占有相當比例。
當前在自動駕駛應用領域，激光雷達與攝像頭存在技術路線競爭。眾所周知，自動駕駛系統分為感知層、決策層和執行層，其中感知層負責收集環境信息并做預處理。感知功能通過感知傳感器實現，有攝像頭、毫米波雷達、激光雷達和超聲波雷達四大類，橫向比較各具優劣勢，因此通常多種傳感器融合使用，實現一定程度上的優勢互補。
發展至今，自動駕駛領域環境感知融合方案主要發展演化為兩種，一種是以攝像頭為主導，搭配毫米波雷達的融合方案，即“純視覺計算方案”，另一種是激光雷達主導，搭配攝像頭和毫米波雷達的融合方案。
前者雖然具有較低的成本，但由于攝像頭可能存在失真，因此需要進行大量數據積累并進行神經網絡訓練彌補。后者具有更高的精確性，但當前成本相對更高。我們認為，未來隨著激光雷達逐漸走向成熟迎來成本下降，激光雷達主導的融合方案其滲透率將會有顯著提升。
就激光雷達自身的技術發展趨勢來看，從機械式向固態式發展的大趨勢明顯。根據激光雷達掃描方式分類，可分為三大類，即機械式、混合固態式（半固態式）和純固態式。機械式發展最為成熟，其優勢在于掃描速度快，可 360 度全方位檢測，但在電機尺寸較大較難集成，且在性能提升、使用壽命提升、降成本等方面愈發困難。較之機械式方案，混合固態式方案能夠有效降低尺寸，且成本較低，但劣勢在于探測角度有限，探測距離短，相對來說，半固態方案中的 MEMS 方案是最為成熟的半固態方案。
固態式方案當前主要包括 FLASH 和 OPA 兩大類，掃描速度快，體積小的優勢明顯，雖然當前技術成熟度仍相對不足，但隨著未來技術突破，固態技術路線大概率是激光雷達長期發展的大方向。從下游激光雷達廠商的布局來看，差異化明顯，各有側重優勢不一，部分廠商多技術方案布局。
Velodyne、Ouster、速騰聚創、禾賽科技等廠商重點聚焦機械式激光雷達，Luminar、Aeva、Livox、Innoviz、華為等在半固態激光雷達均有布局，固態激光雷達的典型廠商有 Ibeo、Ouster、Quanergy 等。
從市場情況來看，汽車領域的激光雷達產品整體仍處于導入期，大部分車型尚未使用激光雷達，未來隨著其走向成熟迎來價格下降，滲透率有望加速提升，市場空間廣闊。根據沙利文研究，2019 年全球激光雷達市場為 6.8 億美元，預測 2025 年將增至 135.4 億美元， 2019 年~2025 年年復合增速 64.5%。國內方面，2019 年市場規模為 2.3 億美元，預測 2025 年將增至 43.1 億美元，2019 年~2025 年年復合增速 63.1%。
騰景科技：公司在激光雷達領域的產品所運用的工藝和技術與公司在光通信、光纖激光領域的產品具有一定的共通性，公司依托已有的核心技術及技術儲備，有能力滿足國內外客戶的優質產品供應。根據公司公告，在資質方面，公司已通過IATF16949:2016 汽車行業質量管理體系認證，并取得認證證書，將持續對接大客戶及車廠，開展車用光學元器件技術交流與送樣工作。產品方面，主要為激光雷達客戶提供配套精密光學元件。由于激光雷達不同的技術線路還在發展中，公司將持續配合客戶的需求。
天孚通信：根據公告，相關產品包含了基本光學器件和集成封裝器件兩大類，公司在激光雷達領域成立了專門的銷售團隊和項目組持續跟進激光雷達市場開發。
光庫科技：根據官網，公司多項產品可應用于自動駕駛領域，包括了 PBS/PBC、合束器、帶通濾波器、光耦合器、光纖跳線、光準直器、光學子模塊封裝、保偏分路器、環形器和 EDFA。
4、光器件行業競爭格局良好，國產化替代提供發展機遇
4.1 光器件細分領域眾多競爭格局良好，頭部廠商競爭優勢明顯
產業鏈上游光器件行業的整體競爭格局良好。雖然光器件產品品類繁多，部分低端產品的入門門檻不高，但是頭部廠商往往基于自身優勢聚焦于不同的高端細分領域，這些領域的市場規模不大、競爭對手不多、競爭并不激烈，因而整體格局良好，毛利率水平通常能夠維持在高位。
以光庫科技為例，公司在光纖激光器件領域重點聚焦高功率、高壁壘賽道，高功率隔離器及高功率光纖光柵的全球市占率均超 50%，光纖激光器件業務的毛利率維持在 40%~50%的范圍內。天孚通信方面，該公司是業界領先的光器件一站式解決方案提供商，光無源器件產品從基礎的三大件起家（陶瓷套筒、光纖適配器和光收發組件），上市后通過內生和外延并購的方式不斷拓展高端產品品類，其光無源器件業務的毛利率水平能夠持續維持在 50%以上。
相對于下游的光模塊廠商，頭部的光器件廠商具備相當的議價能力。下游光模塊領域參與者眾多，行業處于充分競爭的狀態，從毛利率水平來看，下游以封裝為主的光模塊廠商整體毛利率水平不高。與競爭激烈的下游相比，上游光器件廠商聚焦各自的細分領域，參與者較小，同時技術更迭的速度沒有光模塊行業快，因而整體來說競爭格局穩定良好，對下游具有相當的議價能力。
我們認為，上游光器件領域競爭格局相對較好，除了單個細分市場規模不大參與者有限外，還有其他多方面因素：
具有一定的認證/資質壁壘：光器件對通訊設備運行及信號傳輸質量影響較大，競爭關鍵是產品品質穩定可靠，客戶要求嚴格，相關產品的認證周期較長。反觀產品方面，由于光器件產品在下游客戶成本構成中的占比較小，因而客戶對價格的敏感程度相對一般。
頭部企業的產品優勢：相對于新進入者，業務涵蓋細分領域眾多，頭部企業產品矩陣豐富，能夠為客戶提供一攬子整體解決方案來一站式滿足客戶要求，這種情況下能夠避免不同廠商光器件間兼容性等問題，提升產品的整體良率。
頭部企業的服務及供應鏈優勢：客戶對需求和服務的響應速度、供應鏈保障方面要求較高，愿意付出一定的溢價與供應商建立長期合作關系以構建穩定的供應鏈體系，對于更換供應商相對較為謹慎。
頭部企業的良率及成本優勢：相對于新進入者，行業內的頭部企業，其隨著生產規模的提升會獲得更好的產品良率，因而具備一定的成本優勢。
4.2 并購加速行業整合強化頭部廠商實力，但光器件行業整體集中度仍不高
行業內的并購整合加速推進。光器件廠商發展到一定階段，受限于市場規模，通常會通過內生或外延并購方式在橫向和縱向拓展業務布局以此構筑未來的成長空間。近年來，行業內并購層出不窮，海外巨頭方面，2018 年底，無源器件市場和有源器件市場的頭部企業 II-VI 和Finisar 達成收購協議，通過合并實現強強聯合，交易金額達 32 億美元。
另一大巨頭 Lumentum則是在 2018 和 2021 年分別收購了 Oclaro 和 NeoPhotonics，交易金額分別為 18 億美元和 9.18億美元。國內方面，以光庫科技、天孚通信、博創科技等為代表的國內廠商在收購領域同樣動作頗多，持續加速自身業務拓展。
4.3 產業鏈向國內轉移、國內廠商實力提升，光器件行業將受益于國產化替代機遇
從光器件下游的光模塊領域來看，國內光模塊廠市場份額提升顯著，光通信產業鏈整體向中國轉移的大趨勢日趨明顯。
我們國內光通信行業發展迅猛，根據 LightCounting 統計的過去十年前十大光模塊廠商排名，2010 年未有國內企業進入前十，而經過 10 年發展到了 2020年，以中際旭創、華為、海信為代表的國內企業已經躋身全球光模塊前三甲，光迅科技、新易盛、華工正源也占據前十行列，光通信產業鏈向國內轉移的大趨勢日益顯著，對整個產業鏈上下游有積極影響。
從光器件行業本身來看，國內企業正加速崛起。近年來，國內光器件企業的光通信業務的同比增速整體高于海外頭部企業，作為勞動密集型行業，國內企業在成本端的優勢日益顯著，海外頭部廠商更多聚焦高端品類。
從技術角度，國內廠商實力同樣提升顯著，在部分高端領域有明顯突破。以產業鏈上游的芯片為例，芯片是部分光器件的重要組成部分，在成本中占比大頭。國內光器件廠商近年來加速向產業鏈上游布局，在光芯片領域的實力持續提升。光無源芯片方面，以博創科技、光迅科技為代表的國內廠商能夠實現 PLC 芯片的國產化。
光電調制芯片方面，光庫科技通過收購Lumentum 的鈮酸鋰產線相關資產獲得鈮酸鋰芯片的制備能力，當前行業內主要競爭對手僅有日本的住友和富士通兩家，同時在傳統鈮酸鋰芯片的基礎上，公司積極布局前沿的薄膜鈮酸鋰芯片領域，產業化推進進度靠前。光有源芯片方面，雖然高端芯片能力仍不足，但低端產品的國產化程度可觀，以光迅科技為例，其已實現 10G VCSEL/DFB/EML/AP/Pin 全系列芯片商用， 25G Vcsel/DFB/EML 芯片也能實現部分自給。
整體而言，在光通信產業鏈持續向國內轉移的大背景下，國內光通信企業發展勢頭迅猛，技術角度在部分高端領域持續取得突破，未來有望進一步替代國外廠商的份額，享受光通信領域的國產化替代機遇。
4.4 天孚通信：平臺型的光器件一站式解決方案提供商，聚焦研發持續開拓業務布局
業界領先的光器件一站式解決方案提供商，平臺屬性顯著。公司成立于 2005 年，2015 年在創業板掛牌上市。上市前，精耕于三大基礎光無源器件（陶瓷套筒、光纖適配器和光收發組件），上市后公司內生外延并舉，在橫向和縱向持續發展，成長路徑清晰。
橫向上，積極拓展高端光器件品類，不斷提升公司產品在光模塊中的價值占比，并促進產品版圖內的協同效應。縱向上，將光無源器件與有源封裝業務有機耦合，實現縱向產業鏈協同，公司由此成為國內稀缺的能提供光模塊產業鏈上游一站式解決方案的平臺型供應商。當前，公司共布局了十三大產品線，八大方案（高端無源器件整體解決方案和高速光器件封裝 OEM 方案）。
聚焦研發，前瞻性布局開拓未來成長空間。高速光引擎是集成化產品，其在高速發射芯片和接收芯片封裝基礎上集成了精密微光學組件，精密機械組件，隔離器，光波導器件等。2020年，公司啟動定增項目聚焦打造光引擎封裝平臺，部分產品已轉入批量生產。
除此之外，公司在研項目包括了 5G 用 MWDM 用 TOSA 器件開發，50GBIDI 光器件研發、保偏光器件研發、 800G 光器件研發等二十余個研發方向。隨著前瞻性布局的持續推進，當前公司產品的應用領域已從傳統的數通和電信領域進一步擴展到了下游汽車電子領域的激光雷達和醫療檢測領域，未來將為公司打開更大的成長空間。

來源：國泰君安證券、智車行家