科技巨头博通发布新款交换机芯片，光模块产业链迎契机

美国科技巨头博通近期宣布推出全球首款具备25.6Tbps交换能力的交换机芯片Tomahawk4，可支持64*400G/128*200G/256*100G部署，性能是市场上同类交换机芯片的两倍，是下一代超大规模数据中心网络所需的理想部件。

芯片采用7nm工艺，相比前代16nm工艺有了大幅提升。SerDes部分仍采用50GPAM4技术，但集成数量达到512个，实现了业内最高集成度。

有机构认为，此次博通交付Tomahawk4芯片，是数通400G规模部署重要里程碑，后续芯片产能提升、交换机产品批量出货阶段，数通400G光模块需求也将大规模落地。

数通400G光模块起量的关键是25.6T交换机芯片，只有新一代交换机芯片成熟，云巨头才能通过部署400G网络，降低平均带宽综合成本，400G产业链才会进入规模部署阶段。由于400G光模块技术难度显著提升，市场份额将向龙头进一步集中。

自2017年博通400G交换机芯片送样后，400G交换机进展顺利，2018年思科、Arista、Junpier等主流交换机厂商争相发布400G交换机产品，到2019年已能提供丰富的400G系列产品，而国内的数通厂商如新华三、锐捷也于19年陆续推出400G交换机产品，交换机率先实现了400G高密度转发。

一般来说从交换芯片推出到光模块开始放量要有2-3年的时间，而且通常会有一个快速放量的过程。

100G光模块的市场在首款32X100G交换芯片(博通Tomahawk)开始送样是在2014年，2016年100G的光模块开始规模上量。

以此类推，2017年底博通32X400GTomahawk3芯片开始送样，预计到2020年400G有望迎来规模商用，结合流量爆发加速，这一过程有望更加迅速。

要实现数据中心内部光网络互联，光模块必不可少，400G光通信模块已成为提升系统性能和降低带宽成本的最佳选择。端口数和密度的不断提升，使得数据中心光网络成本的接近一半被光模块占据。

400G光模块又叫400G光收发模块，主要是进行光电转换，在发送端将电信号转变成光信号，再通过光纤进行传送，到了接收端再将光信号转变成电信号。400G光模块传输速率为400G，是为了适应网络市场由100M、1G、25G、40G逐渐向100G、400G，甚至是1T而诞生的，在构建400G的网络系统中400G光模块发挥着至关重要的作用。

根据SynergyResearch数据显示，2018年年底全球超大规模数据中心数量已经达到430个，美国占据其中40%。据思科预测，2021年全球数据中心流量将增长到每年20.5ZB，且95%的数据中心流量将是云流量。

目前的400G光模块中，在光口侧主要是使用8路53GbpsPAM4（400G-SR8、FR8、LR8）或者4路106GbpsPAM4（400G-DR4、FR4、LR4）实现400G的信号传输，在电口侧使用8路53GbpsPAM4电信号，采用OSFP或QSFP-DD的封装形式。

我国400G光模块芯片进口依赖严重。从全球光芯片行业竞争格局来看，我国以高速率为主要特征的高端光芯片自给率不足，相关光芯片需求极度依赖进口。

因此，虽然光芯片在400G光模块只需要使用一片，但是所占成本比高，是光模块行业价值链的冠上明珠。

在光模块中，光芯片占据最高价值端，并且越高端光模块的光芯片的成本占比越高。在10G/25G光模块中，光芯片成本占比在30%左右，40G/100G光模块中光芯片成本占比在50%左右，400G光模块中光芯片成本占比可达70%。400G 网络的测试已经从2018 年开启，但光模块单价才是制约技术部署的核心问题。

据LightCounting预测，全球光模块市场规模继2018年下跌后，受益于5G建设推进，预计2019-2021年会维持较高速度增长，达到59.40、69.12、74.76亿美元。

而中国作为全球最大光通信市场，2018年光模块市场规模达18.2亿美元，预计2021年有望达到26.9亿美元。5G建设也带来了光模块行业激烈竞争，预计未来将迎来一轮洗牌。

400G等高频光模块已经从单纯新品发布比拼逐步步入量产比赛阶段，各大厂家纷纷抢注，看好下半年以及明年的行业回暖趋势，后期国内行业将不排除出现洗牌；相比光纤市场竞争仍趋于饱和，相关厂商将视野投放到数据中心市场上。目前中国光模块厂商占据全球超20%市场份额，主要厂商有中际旭创、光迅科技、新易盛、昂纳科技等。

国外公司谷歌、微软、亚马逊已陆续开启400G升级进程。不过，海外巨头对下一代产品升级的技术路线并未统一。

亚马逊偏好传输速率更高的400G产品，而Facebook构建新型高密度100G交换结构，更为看重网络稳定性，谷歌将由100G升到200G转换至2x200G模块的形式，主要使用2x200GSR8和FR8光模块。

微软则更多考虑400GZR可用于长距离互连区域性数据中心之后，再在数据中心内部署400G，实现跨区域数据中心的超高速数据互通。

新产品也将对博通竞争对手的技术水平造成考验，包括Intel（barefoot）、华为、联发科（Neophos）、Nvidia（Mellanox）等。

5G与400G数据中心是双生式同步发展。预计在5G时代随着高宽带应用的逐步落地，流量的爆发将会是数十倍的量级。

5G的商用将会是400光模块市场的另一个积极推动因素。根据光模块升级与交换机芯片升级的相关性来看，按照100G时间周期类推，预计到2020年400G有望迎来规模商用。

随着2020年5G整体起量，大型数据中心是不可或缺的基础设施。大型数据中心叶脊架构已成主流架构，新的交换模式可以带来更低的延时，传统三层架构退出历史舞台。

交换机之间连接都需要高端光模块来完成，叶脊架构所需高速光模块数量巨大。400G以太网技术的同步实施，在今后的数年内将会继续增长，成为交换芯片和网络平台上普遍采用的速度。

流量的加速爆发，使得云厂商们势必需要对现有数据中心进行升级改造或者新建更多的数据中心。这将大大提升数据中心对光通信器件、模块及设备的使用及升级需求，而大型数据中心的结构特点和高扩展性，使得端口400G升级成为必经之路。流量的大爆发将成为驱动400G光通信产业发展升级的根源力量。

2024年全球光模块市场将达到160亿美元，以太网光模块市场占比将从2016年的45％增长到2024年的64％。随着5G商用，前传模块将大规模上量。预计随着云计算厂商资本开支的企稳回升，将推动从数据中心、网络设备到高速光模块整个产业链条回暖。随着不少公司今年订单的恢复，来年市场有望迎增长。

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