光器件行业深度研究：国产替代提供发展机遇，有望迎全面爆发

（报告出品方/作者：民生证券，马天诣）

1.1 光器件

光器件指的是应用在光通信领域，利用光电转换效应制成的具备各种功能的光电子器件， 细分领域众多。按照工作时是否发生光电转换分类，可分为光有源器件和光无源器件两大类， 前者需要电源驱动，后者无需电源驱动。而若按照功能分类，可具体分为发送接收器件、波分 复用器件、增益放大器件、开关交换器件和系统管理器件等大类，其下进一步细分为多个小类。整体而言，光器件细分领域繁多，不同类型的光器件实现了光信号的产生、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，是光通信的基础保障。

在细分领域众多的同时，光器件产品定制化程度高，呈劳动密集型特点，并且种类繁多， 下游客户更倾向于选择整体解决方案来一站式满足自身需求。光器件产品标准化程度低，主要 根据客户需求进行定制化设计，因而导致产品种类/参数繁多，难以实现完全的自动化生产， 整体而言规模效应并不显著。部分环节（如封装等）对人力要求较高，因而劳动密集型特征相 对显著。相对海外巨头，国内光器件企业在人力成本方面相对具有优势，这在很大程度上加速 了光器件产业整体东移的趋势。从下游客户的角度，由于光器件单价不高且种类型号繁多，因 而倾向于选择头部光器件企业的一揽子整体解决方案来一站式满足自身需求，这种情况下能 够避免不同厂商光器件间兼容性等问题保证性能的稳定性，并且便于客户自身的供应链管理。

除此之外，光器件行业近年来呈现出的另一大显著特点是材料变化升级的趋势明显，有 望给部分行业的竞争格局带来根本性的改变。

以光电调制器为例，根据芯片材料不同，当前主流有三大技术方案，即硅基方案、磷 化铟方案和体材料铌酸锂方案。比较来看，体材料铌酸锂方案具有高带宽、低插损、 高可靠性、较高消光比、工艺成熟等优点，是高速器件中佼佼者，能够充分满足传输 距离长（100 公里以上）、容量大（100G 以上）的需求，当前其在 100G/400G 相干 光通讯网络中已有非常广泛的应用。而受材料性质所限，例如，硅基方案主要应用在 短距离，磷化铟方案主要是通过牺牲一定的参数从而在中短距离传输中替代铌酸锂。

虽然相对硅基方案及磷化铟方案有优势，但体材料铌酸锂仍存在关键性能参数提升 遇瓶颈、尺寸较大难集成、价格较高等问题。在这样的背景下，新型薄膜铌酸锂调制 器成为了业内的聚焦点，较之体材料铌酸锂调制器，其不仅充分继承了体材料铌酸锂 的优势，同时还在性能、成本、体积等维度有显著改善。未来，若薄膜铌酸锂启动规 模量产进程，将给细分行业带来显著变革。

同样地，在光模块领域，硅光模块发展迅速。就传统光模块来看，其主要采用 III-V 族 半导体芯片、高速电路硅芯片、光学组件等分立式器件封装而成，本质上属于“电互 联”。但是，随着未来器件加工尺寸的逐渐缩小，电互联将逐渐面临传输瓶颈，硅光 技术应运而生。其本质是“以光代电”，将光学器件与电子元件整合至一个独立的微 芯片中，使用激光束代替电子信号传输数据，较之传统光模块具有高集成、高功率及 低功耗等优势。根据 Yole 的预测，硅光模块的市场规模将从 2018 年的 4.5 亿美元增 长至 2024 年的 41.4 亿美元，2018 年~2024 年间的年复合增速将达 44.5%。

从产业链来看，光器件位于光通信产业链上游。光通信产业链整体可分为“光芯片/电芯 片、光组件、光器件、光模块、光通信设备、最终客户”这样几部分。整体来看，上游光芯片 及电芯片多为国外公司垄断，其中，光芯片近年来中低端产品逐渐国产化，高端光芯片仍被国 外厂商掌握。光组件及光器件领域，相对分散，竞争相对并不激烈。中游光模块领域参与厂商 众多竞争激烈，技术更迭周期短。另一方面，国内光模块厂商实力提升迅速，产业东移大趋势 明显，当前多家国内厂商已跻身全球前十大光模块厂商之列。产业链下游是光通信设备商，最 终客户方面，传统客户包括了 2B 侧电信市场的大型运营商和数通市场的云计算巨头，另一方 面，近年来光器件厂商开始逐渐向 2B 侧的非通信领域（如医疗检测等）和 2C 侧消费级应用 场景（如 AR，激光雷达等）延伸，以寻求更大的发展空间。

1.2 中小企业居多，多领域布局拓展成长空间

光器件行业单个细分领域的市场空间有限，业内公司规模相对不大。从国内厂商的当前市 值来看，除了天孚通信，其他国内光器件厂商市值基本在 100 亿人民币以下。类似地，海外巨 头同样市值有限，行业龙头 II-VI 和 Lumentum 市值分别仅约为 68 亿美元和 66 亿美元。整体 而言，行业空间和行业特性决定了行业内超大型企业较少，中小企业居多。

从当前光器件厂商的成长路径来看，主要以多领域布局的方式线性拓展成长空间，未来 随着光器件从 B 向 C 拓展，有望迎来高速增长期。光器件厂商一般以某细分领域起步，当公 司发展到一定阶段，受限于市场规模，通常会通过内生或外延并购方式拓展业务布局打开成长 空间，一种途径是横向拓展光器件的业务品类完善产品矩阵，另一种途径是纵向垂直整合，向 上游光芯片或下游光模块延伸。站在当下的时点，我们认为光器件厂商的生命周期仍很长。传 统意义上，光器件厂商的下游集中于 2B 领域的运营商和云计算巨头，未来随着以汽车电子和 消费电子为代表的 C 端需求加速放量，光器件厂商将迎来真正的高速增长期。

2.1. 2B 侧传统通信领域：电信和数通市场双轮驱动，夯实基本盘

传统而言，光器件下游最终端的客户是电信市场的运营商和数通市场的云计算巨头，因 而受其资本支出影响。1）电信市场：运营商的通信代际更迭时间较长（例如 5~7 年），资本 开支周期性显著，通常呈规律性波动，初期上升明显，后期逐年回落，进入 5G 时代，运营商 资本支出则相对更为平稳；2）数通市场：当前需求逐渐超越电信市场，数通市场的云计算巨 头技术更新需求更快，通常每 3~4 年即面临一次升级换代的压力，资本支出整体呈震荡上行的 趋势。两相叠加，上游光器件行业成长性显著同时兼具周期性。

2.2. 2B 侧非通信领域：积极向医疗等领域拓展，构建新增长点

除了 2B 侧的传统通信领域，业内以天孚通信、腾景科技为代表的光器件厂商积极向其他 2B 侧领域拓展，例如医疗领域，寻求新的业绩增长点。从业务协同性的角度，医疗检测等行 业用光器件所运用的底层工艺和技术与光通信行业有较大共通性，在产品设计、参数要求、性 能指标上有所区别，因而技术平台、产线具有一定复用性，能够将现有在光通信领域积累的技 术与能力进行跨领域的复制和延伸。

天孚通信：公司依托现有成熟的光通信行业光器件研发平台，利用团队在基础材料和 元器件、光学设计、集成封装等多个领域的专业积累, 积极向医疗检测领域拓展，为 客户提供配套新产品，主要包括了基础元件类产品和集成封装器件产品。根据公司公 告，对于新领域的产品，公司不同客户所处阶段有所差异，主要处于研发和客户样品 测试阶段。从市场规模来看，根据前瞻产业研究院预测，2021-2026 年中国第三方医 学诊断行业市场规模年均复合增长率在 14-15%左右，到 2026 年市场规模有望突破 560 亿元，整体空间广阔。（报告来源：未来智库）

腾景科技：1）医疗领域：根据公司公告，目前公司的滤光片、偏振分束器、透镜、 模压玻璃非球面透镜等精密光学元件产品，已应用于内窥镜系统、流式细胞仪、DNA 测序仪、拉曼光谱仪等生物医疗器械和设备。我国目前已成为全球生物医疗器械和设 备的重要生产基地，且高技术、高附加值设备的占比将逐渐扩大，公司未来也将进一 步受益于生物医疗器械和设备市场的发展机遇；2）量子科研领域：在当今世界量子 计算科研领域前沿的 18 光量子比特纠缠，以及 20 光子输入 60×60 模式干涉线路的 玻色取样量子计算项目中，均使用了腾景科技的产品，具体包含了半波片、滤光片、 偏振分束器、非偏振分束器等光学元件及 YVO4 等晶体材料。

2.3. 2C 侧消费级应用：消费电子和汽车等新兴领域提供行业未来 的成长空间

2.3.1 汽车领域

从汽车领域来看，激光雷达中大量用到光学元件及器件，未来随着激光雷达走向成熟迎 来大规模放量，上游光学元件及器件厂商将迎来重要发展机遇。激光雷达（Lidar，Light Detection and Ranging）顾名思义，即激光探测与测距，通常用 于车辆在快速移动时的距离和速度感知，工作原理与雷达非常相近。

其以激光作为信号源，由 激光器发射出的脉冲激光，打到地面的树木、道路、桥梁和建筑物上，引起散射，一部分光波 会反射到激光雷达的接收器上，通过测量激光信号的时间差和相位差来确定距离，通过水平旋 转扫描来测角度，并根据这两个参数建立二维的极坐标系，再通过获取不同俯仰角度信号获得 三维中的高度信息，由此可以构建精确的三维立体图像。其下游应用领域广泛，包括了 L4 及 以上高等级自动驾驶、ADAS 系统、智慧城市（车路协同）、专业服务机器人及测绘等领域。