據中國移動采購與招標網顯示，中國移動于近日發布了2020-2021年SPN設備新建部分集采項目：項目分布28個省份，SPN設備采購規模達145663端。本次28個省份的SPN設備集采，表明中國移動開始在全國范圍內普及面向5G承載與回傳的SPN網絡的建設。SPN實現了IP分組網絡與傳統TDM網絡的融合，支持低時延和網絡切片；在接入層采用50GE光模塊，在匯聚層和核心層采用200GE光模塊組網。對于電信光模塊制造商以及供應商來說，將迎來一個全新的增量市場。

所以我們需要思考，在5G流量再爆發中，光模塊的產業演進路徑如何？站在當前時點，市場擔心光通信同質化競爭嚴重，會影響產品毛利率進而拖累業績增長，但我們看到，5G對數通設備、400G、MPO連接器、高頻高速材料等提出新的要求，流量爆發下的數據密度革命即將到來，新產品、新市場的出現將極大提振盈利能力，優秀企業在產品能力、渠道能力、成本管控等方面的競爭優勢將進一步體現，從而拉開業績差距。因此，不必過分擔心同質化競爭而忽略了5G的大機遇，在全球5G放量的前夕，光通信仍是最確定的方向。

光模塊必然增長

當前，全球主要國家正在積極參與5G的商用化。運營商正在全速部署下一代網絡設備，為2020年及以后的5G服務做好準備。4K/8K高清視頻、直播、視頻會議、VR/AR等大帶寬的持續發酵醞釀，NB-IoT等技術引發物聯網產業新一輪增長，海量移動設備的接入，應用端的發展正指向著流量的大爆發。在當下5G應用尚未大規模興起的情況下，依靠高清視頻、AR/VR 等既有業務，韓國在5G推出半年的時間點，實現了流量近3倍增長（DOU從約8G到25G），結合近期不斷涌現的新型應用（如一夜爆紅的AI視頻換臉ZAO），預計在5G時代隨著高寬帶應用的逐步落地，流量的爆發將會是數十倍的量級。

在新應用尚未爆發情況下，韓國KT 5G人均流量實現3倍增長（GB）

根據Synergy Research 數據顯示，2018年年底全球超大規模數據中心數量已經達到430個，美國占據其中40%。超大規模數據中心的增長勢頭不減，公司收入每年平均增長24％，而資本支出增長則超過40％——其中大部分用于建設和裝備數據中心。據思科預測，2021年全球數據中心流量將增長到每年20.5ZB，且95%的數據中心流量將是云流量。在即將到來的5G時代，流量的爆發將匯聚成數字海嘯。過去幾年，海外云廠商經歷了從需求爆發到去庫存的周期輪回，但隨著5G到來，數據中心的需求增長仍是確定性的。近期市場擔心四季度海外能否起量也僅是短期維度的壓制因素，隨著2020年5G整體起量，大型數據中心是不可或缺的基礎設施。

全球云數據中心流量增長（單位：ZB）

首先大型云廠商在即將到來的5G時代，以及云進程的進一步深入加速，大型云廠商數據規模越來越大，數據中心內部東西向流量已然占據主導地位，更適于數據中心內部數據交互的扁平胖寬的葉脊架構已成為數據中心的首選。葉脊架構使得數據中心規模變得更大、更扁平化，這使得整個數據中心需要更多的交換機，交換機之間也需要更快的傳輸速率以及更高的光纖覆蓋率來滿足內部海量流量的互通。

交換機之間連接都需要高端光模塊來完成，葉脊架構所需高速光模塊數量巨大。對于有1000個機柜（單機柜30臺服務器）的大型數據中心，總出口帶寬1T，單服務器帶寬10G，采用傳統三層架構，核心層交換機4個，匯聚層交換機20個，接入層交換機2000個。則核心層與匯聚層之間40G/100G高速光模塊 4*20*2=160個。同樣規模下采用葉脊架構的數據中心，需要的葉交換機數量在300個左右（單臺葉交換機下行連接100臺服務器），則下行帶寬 100*10G=1000G，為了保證收斂比，上行帶寬約為330G，如果采用40G光模塊，則對應脊交換機8個，則需要的高速光模塊是300*8*2=4800個；如果用100G光模塊，則對應脊交換機4個，則需要的高速光模塊是300*4*2=2400個。對比可知，葉脊架構所需的高速光模塊數量是傳統三層架構的15-30倍。對大型和超大型數據中心而言，隨著機柜和服務器數量增加，整體結構將更趨于大型化和復雜化，對應的葉脊架構下所需高速光模塊的數量是巨大的，且數據中心規模越大，需求的加速度越大。

100G會有較長的生命力，隨著400G的啟動會逐步放緩，400G元年啟動。參考Facebook基于葉脊網絡架構基礎的fabric網絡架構，可以看到對于大型數據中心來說，為了實現數據中心內部東西向流量的通信，在二維葉脊架構基礎上，進行了三維拓展，實現了一個立體的結構，使得整個數據中心的拓展延申性得到了維度級的提高。通過fabric架構，Facebook可以從容的應對整個數據中心內部東西向流量的爆發帶來的通信難題，通過構建了一個互通性極強的立體結構，既保證了數據中心東西向數據通信的暢通，又保證了其大型數據中心規模的可拓展性，使得整個數據中心更具生命力。

光模塊出貨量及生命周期預測（2018）

谷歌為了滿足帶寬需求，一般超大規模數據中心會每2-3年對整體網絡架構進行一次升級。參考Googe數據中心升級路線，谷歌在2013年第五代數據中心谷歌開始啟用40G，2016年下半年則開始大規模使用100G，以此類推 2019 年年底有望開啟 400G 規模商用。400G以太網技術的同步實施，在今后的數年內將會繼續增長，成為交換芯片和網絡平臺上普遍采用的速度。與此同時，微軟、亞馬遜也于2019年陸續開展400G升級的前期工作，前期的送樣測試工作基本完成，400G升級進展順利。

谷歌數據中心端口升級時間線

目前來看，北美主流云計算公司對于下一代產品升級的技術路線尚未形成統一，亞馬遜主張使用的是4x100G DR4，谷歌將由100G升到200G轉換至2x200G模塊的形式，主要使用2x200G SR8和FR8光模塊，Facebook則基于其新型F16架構使用100G 光模塊實現帶寬升級，并計劃進一步升級到200G，微軟則更多考慮 400G ZR可用于長距離互連區域性數據中心之后，再在數據中心內部署400G，實現跨區域數據中心的超高速數據互通。流量的加速爆發，使得云廠商們勢必需要對現有數據中心進行升級改造或者新建更多的數據中心。這將大大提升數據中心對光通信器件、模塊及設備的使用及升級需求，而大型數據中心的結構特點和高擴展性，使得端口400G升級成為必經之路。流量的大爆發將成為驅動400G光通信產業發展升級的根源力量。

400G數通設備成為主戰場

早期數據中心的規模和需求并不大，一個數據中心所容納的服務器規模在百臺左右。隨著數據流量的不斷增加，數據中心容納的服務器從數千臺發展到如今的數十萬臺，規模越來越大。數據中心的技術也從最傳統的路由交換技術發展到虛擬化技術(NFV)、軟件定義網絡（SDN）和二者的結合（SDN/NFV），其架構也從從經典的三層架構發展至今日主流的葉脊架構。追本溯源，數據中心規模的擴大、技術的演進都是因需求端數據量不斷地增加而驅動的。在2008年以前，經典數據中心架構采用“核心-匯聚-接入”這種傳統的三層架構，當時大多數數據中心里的一個服務器對應的就是一個應用，按照功能不同被放置在固定的功能區域內。

但隨著數據量的增長，服務器的數量越來越吃緊。服務器的虛擬化趨勢越來越強，“提高服務器利用率”、“充分發揮計算資源”成為主流聲音。

“核心-匯聚-接入”傳統三層架構

交換機在整個數據中心的結構中占據重要的位置，它是整個數據中心的骨架。交換機的升級對于數據中心整體升級來說具有指導性意義。對于400G密度升級而言，交換機需先升級至支持400G型號的產品，再至上而下的對光模塊、布線等進行逐一升級。自17年博通 400G 交換機芯片送樣后，400G交換機展順利，18年思科、Arista、Junpier等主流交換機廠商爭相發布400G交換機產品，到19年已能提供豐富的400G系列產品，而國內的數通廠商如新華三、銳捷也于19年陸續推出400G交換機產品，交換機率先實現了400G高密度轉發。

主流1RU交換機交換機升級路線圖，整個行業正向12.8T支持400G升級

從交換機與光模塊的相關性看，400G在2019年底迎來了規模商用。一般來說從交換芯片推出到光模塊開始放量要有2-3年的時間，而且通常會有一個快速放量的過程。100G光模塊的市場在首款32X100G交換芯片開始送樣是在2014年，2016年100G的光模塊開始規模上量。以此類推，2017年底博通 32X400G Tomahawk3芯片開始送樣，預計到2020年400G有望迎來規模商用，結合流量爆發加速，這一過程有望更加迅速。

400G光模塊放量在即

根據Ovum預測，2016-2020年全球光器件市場總體保持10%增長，2020年銷售超過122億美元，其中數據中心占比超過40%。2015年全球數通光模塊市場空間26億美元，預計2020年達到50億美元，年復合增速15%。根據Lightcounting 想干預測，2018-2020年全球400G光模塊市場規模將分別達到0.56億美元，2.8億美元和7.2億美元，400G市場在未來幾年將迅速擴大。

數通光模塊收入預測（億美元）

2018年我國云計算整體市場規模達962.8億元，增速39.2%。其中公有云市場規模達到437億元，相比2017年增長65.2%，預計2019-2022年仍將處于快速增長階段，到2022年市場規模將達到1731億元。私有云市場規模達525億元，較2017年增長23.1%，預計未來幾年將保持穩定增長，到2022年市場規模將達到1172億元。

根據LC的數據分析，2020年數據中心光模塊市場重新增長的原因是有新的競爭者加入。當前的大型云數據中心市場中，亞馬遜，阿里，Facebook，谷歌和微軟占據了65%的市場，對這一市場格局有望發起挑戰的最大希望來自中國。除了已經進入前五名的阿里，百度、騰訊、金山云、青云、UCloud 等公司也有望加入其中，還有潛在的可能加入競爭的公司如今日頭條。同樣被LightCounting看好的還有印度的公有云市場，這個未來的世界人口第一大國也將是云市場的重中之重，全球地緣摩擦的加劇將刺激如印度等國家自建云服務，這些都將成為光模塊發展的催化劑。

中國公有云市場規模及增速

在過去5年中，我們看到100G崛起給國內廠商帶來的機遇，而在過去兩年中，隨著海外需求增長放緩，市場將目光重新聚焦于400G。雖然100G仍將是未來一段時間的里程碑式產品，但對成本控制能力的要求會越來越高，需以此來抵消產品價格的下降。而400G方興未艾，雖然在放量時點上存在一定分歧，但從今年Google等龍頭廠商的需求看，2020-2022年有望進入黃金期。