信息技术正在深刻地影响着人类的生活方式。截至到年6月,全球网民数量为46亿。中国网民数量9.4亿,互联网普及率已达67%。其中手机网民比例99.2%,数量为9.32亿。接入速率Mbps及以上固网带宽用户数占到固网用户总数的86.8%,其中光纤接入用户数达到4.34亿户,占固网宽带总用户数的93.2%。

在政策推动下,我国网络基础设施建设得到了长期的发展。尤其是年新冠疫情爆发,网络设施为我国精准防控新冠肺炎疫情,保障民生起到了坚实的保障作用。

一、通信网络时代

基于大数据与云计算的智慧化互联网,正在深刻地影响到我们生活的方方面面。同年第二季度,我国网络支付用户规模达8.05亿,短视频用户,电商直播用户的规模增长,正在重塑传播和消费新格局,成为刺激经济发展的新支点。

我们的生活已经和互联网分不开,但是所有这一切业务,都有一张贯通全球的物理大网在支撑,光通信技术则是这张大网的基石。从年开始,信息技术的大爆发,光通信网络发展受到三次浪潮的推动,第一次是年开始的光进铜退浪潮,普及光纤入户。

此次浪潮始于北美,我国年开始规模化部署,在“宽带中国”战略的推动下开始高速增长。年“宽带中国”战略目标完成后,固定宽带网络升级进入到第二阶段F5G(Fixed5Gnetwork),定义为第五代固定网络接入技术,与5G通信形成互补。

第二次浪潮是3G/4G移动通信的建设,始于年,目前处于衰退期。第三个浪潮是年开始的大规模数据中心爆发增长。我国大规模数据中心始建于年,属于“新基建”战略项目。

现在,第四个浪潮已经开始奔涌,即以年为元年的5G网络部署。5G技术带来的是信息技术翻天覆地的革命,而这场革命离不开5G承载网的支撑。5G被列在新基建战略的首位,以5G与大规模数据中心为基础的通信信息类基础设施建设,将成为支撑我国数字经济的发展基石。

我国“新基建”战略要求加快5G网络和大型数据中心建设进度,有效拉动了光通信产业链的发展,光纤通信网络是通信基础设施的底座。光收发模块、光收发器件、光通信设备、光纤光缆一起构建了这个全光底座。

基于云计算与大数据的新一代互联网对宽带要求持续提高,推动了光纤通信网络向更高速率,更低时延,更低能耗发展,为光通信行业带来新一轮的发展机会。

二、国内的发展

SS公司是服务行业近30年的光通信器件公司,拥有从光芯片、光组件到光模块的垂直整合能力,但是近10年来,由于产品战略不明确,公司并没有获得飞跃式的发展,虽然有时能够把握光通信网络升级换代的机会,领先于市场推出新一代产品,却不能保持长期持续盈利。尤其近5年,营业额和利润被竞争对手频频超越。如何在新基建和全球网络建设的新浪潮下,依靠原有竞争优势,同时创造新的竞争优势,实现突破性发展,是SS公司亟待解决的问题。

光通信器件指在光通信网络中用于收发光信号以及传输光信号的器件的总称。SS公司主要专注于有源光通信器件,其中包括光收发模块、光收发组件以及光芯片。光模块在通信网络中起到光电转换的作用,由包含光收发机的光组件以及功能电路组成。

光组件(OpticalSubassembly)是光模块重要组成部分,为光模块实现光收发功能,同时能通过板载,单独实现功能。光芯片是光模块和光组件的核心部件,分为光发射芯片(光电二极管和激光二极管)和光接收芯片(光电二极管),激光器芯片是高成本、高技术含量部件,设计难度和制造难度都比较大。

无论是光模块,还是光组件,其作用是将光信号和电信号进行转换。光通信器件通过插入或者焊接在光通信设备上,将设备的电信号转化为光信号,然后将光信号耦合到光纤中进行传输。光纤通路另外一端的光模块将接收到的光信号转换为电信号,并将电信号输出到光通信设备进行进一步处理。

光通信设备包括核心路由器、交换机、光猫、基带处理单元设备、射频拉远单元设备等。光通信器件面向的主要客户有通信设备商如华为、爱立信、思科等;同时也面向电信运营商以及互联网运营商如中国移动、ATT、亚马逊、阿里巴巴等。

传输网络和数据中心建设是目前全球光通信器件需求的最大驱动力。国外云计算,云服务规模化商用时间早于国内,部署完成度高。目前全球前五大云服务厂商为亚马逊、谷歌、脸书、微软、阿里巴巴。通信设备厂商如思科、瞻博网络、华为、诺基亚等参与承建数据中心和传输网络。

光通信器件厂商可以向云服务运营商和通信设备商,同时出售产品。高网络容量是数据中心和传输网络的最典型特征,需要高速光通信器件支持。高端高速光通信器主要应用于数据中心和传输网,具有技术含量高,速率高,价格高的特点。

该市场是光通信器件技术发展的主要推动力。北美大规模数据中心在年进入规模建设阶段,我国大规模数据中心建设在年进入规模建设阶段。

当前北美大规模数据中心对光通信器件速率的主要需求是Gbps,并向Gbps发展,国内大规模数据中心对光通信器件的主要速率需求是Gbps并向Gbps发展,国内与北美在速率上正好相差一代。在“新基建”战略的指引下和“东数西算”工程的驱动下,我国规划建设8个国家算力枢纽节点和10个国家数据中心集群,必然带动高端高速光通信器件的市场需求。

固网接入网被称为信息高速公路的最后一公里,是互联网接入用户的有线网络。分为早期的铜线接入和目前全球部署的光纤到用户(FTTx)。FTTx已经从FTTH光纤到户发展到FTTR光纤到房间。

光纤接入的核心技术是无源光网络技术PON(PassiveOpticalNetwork),光通信器件用于局端的光线路节点(OLT)以及光网络单元(ONU,俗称光猫)。自“宽带中国”战略开始执行,中国成为全球最大的FTTx市场。年,随着网络应用对带宽需求的提高,全球PON网络开始从GPON向10GPON大规模升级。

除了中国将继续保持最大的FTTx市场,北美和欧洲也加快了向10GPON网络升级的速度。PON网络所使用的光通信器件有数量大,速率低,价格便宜的特征。全球PON网络设备商以华为、中兴、诺基亚为第一梯队,提供最优质的PON网络解决方案,并拥有最大市场份额。

ONU端所使用的光通信器件,全球年需求量可以达到亿级别。FTTx光通信器件市场是一个红海市场,因为技术门槛较低,出货量大,竞争非常激烈,供应商的毛利率也很低。

全球的FTTX市场中,90%以上的光通信器件供应商都来自中国。无线市场的需求来自于4G网络的持续覆盖和5G网络建设。中国、美国、欧洲、日韩为无线网络部署的主要市场。

4G网络建设已经进入末期,5G网络大规模建设是无线通信市场发展的关键驱动力。韩国和日本5G部署开始于年,第一期建设于年完成。欧洲各国5G建设持续,但是规模不大。当前5G建设的核心地区是中国和美国,部署迅速,规模大,覆盖广。

全球5G看中国,截止到年3季度末,我国5G基站建成万占,占全球5G基站总数的70%。5G承载网架构分为前传,中传,回传,其中前传使用的光通信器件数量是中传和回传的10倍,而中传和回传所使用的光通信器件与前传相比,速率更高。

5G是先进的无线通信技术,其高带宽,低时延,万物互联是数字化社会的基础,但尚需应用开发。如果5G达到4G同样的覆盖能力,需要建设至少三倍的基站数量,一旦5G应用问题得到解决,5G建设将进一步加快,这将带动5G光通信器件的增长。

三、现存问题

无线通信的技术复杂度位于通信技术金字塔顶端,目前市场基本被华为、爱立信、三星、中兴、诺基亚占据,它们也是无线应用光通信器件的主要客户,全球55%的无线通信光器件的需求都来自于中国。

随着网络传输速率的提升,传统光通信器件的独立封装方式会面临更大的挑战。光通信器件采用热插拔方式与交换机、路由器等设备连接。随着速率的增加,信号对干扰更加敏感,采用热插拔方式的传统光通信器件和交换机芯片之间的线路距离将会成为速率提升的障碍。

当前CPO(光电合封)技术正在发展,光电集成芯片将成为进一步的技术发展趋势,整个光通信器件的功能最终将在芯片级实现。由于数据中心需要控制能耗和交换机密度,要求速率升级周期更短(2到3年),所以对光通信器件的功耗、封装体积、成本提出更高的要求。

光电合封技术和光电集成芯片技术正是为了应对这一系列挑战,代价是设备的可维护性和可靠性下降。光电合封技术和光电集成芯片技术将率先在数据中心实现,届时光通信器件将成为设备商的一个芯片或者板上组件,芯片供应商将成为主导,传统光通信器件厂商的生存空间将被大幅压缩。

不过这一进程推进速度在传统电信网络将会比较缓慢,因为传统电信网络设备端口密度较低,可靠性要求高,速率升级周期较长(5~8年),对成本敏感性低,传统热插拔光器件可以展示其优势。

但长期来看,将光通信器件的功能集成到光电子集成芯片,是行业明确的发展趋势。开发人员缺乏对行业技术态势的了解,不仅增加了技术路线选择失误的风险,也会造成使用落后或者非主流技术,导致产品先天缺乏竞争力。

由于人才流失与缺乏,技术创新能力相对薄弱导致新技术导入相对保守和缓慢,新产品无法体现技术优势。产品开发需要在满足行业标准协议的同时,满足客户的需求。

小结

产品要兼顾可生产性与持续降成本的能力。SS公司产品存在异化实现,未达到平台化,导致量产困难,物料不通用,不仅增加物料呆滞风险,且不利于充分议价。

产品的内部差异化会牵动更多资源去维护。最终的结果为产品开发周期变长,成本优化困难,竞争力不足。近几年由于优秀研发人员的持续流失,SS公司技术能力在持续下滑,加之研发流程灵活度不够,不利于孵化新技术和迭代新产品,从人才、流程、资源方面解决技术问题的现状,已经迫在眉睫。



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