DWDM引爆的光通訊市場商機

全球光纖通訊設備市場以SDH/SONET為主，但卻以DWDM系統及光纖區域網路設備為成長動力，在以光纖為網路的傳輸介質，以前常以一道光波來傳遞訊息，並採TDM (Time Division Multiplexing)的技術來提升光訊號的發射頻率，提高傳輸容量，在TDM系統中，每一通訊站都給予一段存取通道的時間(時槽 Time Slot)，這段時間由通道上各站予以平分，輪流使用通道，較常使用在Voice的傳輸，對Data的傳輸有其傳輸上的極限。為再一步提高光纖傳輸容量，WDM (Wavelength Division Multiplexing)技術即應運而生，WDM為雙向性的被動元件，能在一條光纖內同時傳送數個不同波長的光信號，前端以多工(Multiplexing)方式將不同波長的光訊號組合入一條光纖中，後端再以解多工(Demultiplexing)方式將不同波長的光訊號分光，將可大幅提升傳輸容量，也免除了所費不貲的光纖再鋪設工程。而DWDM（Dense Wavelength Division Multiplexing）和WDM的差別在於DWDM必須在1550nm附近的波段(1530.33~1563.86，C Band)盡可能細分波長，每一波長之間約0.8nm、100GHZ。通常WDM是指波長為4或小於4之系統，而DWDM則指波長數目為8或大於8之系統，目前市場主流為16波長，其次是32波長，8波長的產品比重不大，市場未來波長數目將會增加至40波長，甚至達100波長以符合頻寬需求，故未來只需隨技術發展更換更高階DWDM設備就可使原有的光纖網路頻寬大幅成長，技術上有了相當的突破，使得"光纖到家"將不再是個夢想，光纖、光纖接取設備及零組件等運用在全球基礎骨幹網路的市場需求也急速擴增。

圖一、DWDM 整體系統架構圖

明年整體DWDM市場估計，以美國市場最為成熟且最大佔58%、歐洲次之佔23%、日本及亞太市場則佔13%，而如表一IDC所預測，全球今年銷值達36.5億美元，成長率26%，2001年銷值46億美元，成長率達30%持續成長，2002年成長率才開始減緩，而其中長距離DWDM市場直到2003/2004年，每年仍能維持28~30%的成長率，主要原因在於都會光纖網路(MAN)預期每年將能達到60%以上成長所致。另根據KMI所預測，DWDM市場銷值將由1998年的22億美元成長到2004年的94億美元，銷售數量則由4,000台以上成長至42,000台，銷售數量複合成長率達48%。Dell"Oro Group則於2000/2月報告指出，1999年Q3 DWDM市場成長21%達9.81億美元，出貨速率有80%為OC48(2.5Gbps)，而未來在用戶端需求量大增時，OC192(10Gbps)的成長性將更大。而RHK電信研究公司指出，DWDM元件市場未來3年複合成長率為50%，2003年時可達86億美元，元件價格則以每年30%/Gbps的速度下降，但價格下降對都會區DWDM取代SONET卻為有利的發展，使矽谷創投業一般預期光纖概念股未來18個月仍為熱門標的，顯示其市場熱度短時間不易衰退。

表一：1998~2003年DWDM地區性產值、成長率預測 單位：百萬美元

三、DWDM相關零組件將水漲船高

圖二、光通訊產品分類

表二：DWDM系統相關零組件市場預測 單位：百萬美元

表三：全球光通信主、被動元件市場預測 單位：百萬美元

如圖一及表二、三所示，在DWDM需求帶動下，光通信之主動及被動零組件需求將會有同步上揚趨勢，如下細部介紹：

• 光收發模組：包括光發射器(Tx)及光接收器(Rx)，功能主要作光與電訊號的轉換。Tx之光源分為半導體雷射(LD)及發光二極體(LED)兩種，以往以LED價格低、應用較廣，但近來LD在垂直共振腔面射型雷射(VCESL)在Gigabit Ethernet(1.25Gbps)的應用逐漸普及，使LED與LD的比例逐漸接近。Rx則分為PIN二極體(Positive-Intrinsic-Negative Photodiode)和APD二極體(Avalanche Photodiode)兩種，目前以PIN成本較低且靈敏度0.6~0.8A/w已足夠通訊應用所需而為主流，如表二IGI預測所示，應用在DWDM系統中，今年市場銷值16.46億美元，占系統市場比重38%，成長率64.9%，2001年市場銷值21.85億美元，成長率32.7%，顯示明年在市場基礎建置達一定比重後成長率有減緩現象。但如表三ElectroniCast對整體光通信市場所預測，今年市場銷值高達57.72億美元，2001年市場達73.16億美元，成長率皆為26.74%，今、明兩年整體成長率仍舊高度成長。
• 光放大器：主要是利用摻稀土離子玻璃(石英或其他類似介質)的特性，在光纖中直接將光訊號放大，目前光訊號在光纖傳送大都使用1310nm~1550nm波長為信號光源，兩個主要影響因素為光衰減及光色散，一般來說1550nm在光纖中有最低的衰減，其有效距離為100~120km，而1310nm則有較低的色散，有效距離為60~70km，目前技術上包括摻鉺光纖放大器(EDFA)、摻鐠光纖放大器(PDFA)及半導體光放大器(SOA)三種，其中以EDFA操作波長在1550nm及可應用在功率放大器(Power Amplifier)、中繼放大器(In-Line Amplifier)與前置放大器(Preamplifier)上，在光交接器(Optical Crossconnect)、光波長塞取器(Add/Drop Muliplexer)等光網路模組裡也可作光損失補償之用，除具有高輸出功率、高增益、低雜訊、頻帶寬及偏振不敏感等優點，結構簡單、體積小、可靠性高、可兼容PDH、SDH各種速率，因此應用廣且技術成熟而成為主流，如圖三所示，主要組成元件為摻稀土離子光纖、泵激光源(Pump Laser)、WDM、光隔離器(Isolator)及光耦合器(Couple)，其關鍵零組件Pump Laser更為兵家必爭之地，其波長有980nm及1480nm兩種，美JDS以3.5M美元買下IBM於蘇黎世研究中心後而為980nm的翹楚，日本則為1480nm的技術領先國，另SDL、Lucent、LaserTrunk、Multiplexing等也具有此發展技術。如表二IGI預測所示，應用在DWDM系統中，今年市場銷值6.93億美元，占系統市場比重16%，成長率65%，2001年市場銷值9.05億美元，成長率32.9%，顯示在市場基礎建置達一定比重後成長率有減緩現象。但如表三ElectroniCast對整體光通信市場所預測，今年市場銷值高達44.62億美元，成長率25.72%，2001年市場73.16億美元，成長率為28.62%，明年整體市場成長率將高於今年。

圖三 EDFA 光學結構

B.應用在DWDM系統中的被動元件：

如表二IGI預測所示，市場較大部份主要為多工器/解多工器(Mux/DeMux)、光塞取多工器(Add/Drop Multiplexer) 、濾波器(Filter)、WDM耦合器、隔離器(Isolator)及調變器(Modulator)等六種，分別占系統比重為13.16%、4.57%、4.76%、4.27%、4.27%、3.41%，其餘才是光纖光柵(Gratting)、衰減器(Attenuator)和其他零組件等，但如表三ElectroniCast對整體光通信市場所預測，市場最大則為連接器(Connector)、耦合器及隔絕器三種，顯示在被動元件市場上耦合器和隔絕器的應用性最高，市場相對也大，但和連結器相同，其競爭情況相形之下也較為激烈，在美毛利率約在10~20%，已低於台灣20~30%，生產基地漸由歐美地區生產轉移至台灣。個別產品分別介紹如下：

• 連接器：依接續光纖種類分為單模及多模光纖連接器，來配合應用環境的實際需求及使用者習性作選擇，而為了配合半永久性及永久性接續需求，可利用光機械式接合器及機器熔接兩種方式進行接續，其型別種類繁多，有地域性區隔，日本以SC型為主，美國使用ST型，台灣則使用FC型居多。目前連接器趨勢上朝小型化發展，LC、MT-RJ及VF-45型規格仍處於競爭中。
• 耦合器(含WDM)：又稱分歧器(Splitter)，用來將光訊號由一條光纖中分至多條光纖的元件，可分為雙分支、星狀及分波多工(WDM)三種，而隨光纖用戶迴路及有線用戶迴路光纖化發展，重心移轉至星狀及WDM上，製作上有微光學、光纖燒結及平面波導三種方式，其中光纖燒結約占有9成市占率。
• WDM模組(內含Filetr或FBG)：製作方式基本上與耦合器相同，只是棌用光學元件過程稍有變化，其中將光波分離的技術主要有薄膜濾光(Thin-Film Filter)、陣列波導(Arrayed Waveguide)和光纖光柵(Fiber Bragg Grating)三種技術，Thin-Film技術目前與Fiber Grating技術處於競爭地位，Thin-Film技術是由薄膜技術延伸而來，在玻璃基座上製作而成，溫度穩定度較高，但由於波道愈多，波道與波道間的距離就越近，頻寬相對變窄，串訊及非線性效應就嚴重限制了頻道的數目，因此較適合不超過16波長的WDM/DWDM，其濾光片為其重要零組件，以Corning-OCA公司技術最好，目前國內廠商精碟有生產此產品；而應用在更多波長的DWDM上，目前多以FBG技術來生產，FBG利用雷射照在相位光罩上所產生的干涉條紋，在光纖上產生不同折射率的規律性而成光柵，也可用來製造光分接頭(Optical taps)、塞取用濾波器、色散補償器和反射器等不同被動元件，未來應用性較廣；至於AWG則為IC製程並屬Lucent專利，其投資成本相對較大，目前使用較少。
• 光塞取多工器(OADM)：設計來分割或合併不同波長於同一光纖系統中，以Grin-Lens濾波技術來達到分波目的，使用來Add/Drop一特定的波長，主要應用在電訊及DWDM架構中，由於一次僅能處理一個波長，因此一套DWDM需使用大量的OADM，未來應用到用戶端時，OADM可望繼DWDM後下一波重要元件。
• 隔離器：為一兩端口被動元件，主要功能是使光在傳輸方向衰減很小且相反方向光不會被反射，主要應用在光發射模組、光放大器及在高傳輸速率及類比訊號系統中降低雜訊。環流器(Circulator)功能上和隔絕器類似，只是其反射波被導向第三個端口。
• 衰減器：依用戶需求來作不同調整，吸收或反射光功率的餘量，避免線路雜訊。
• 光開關：為光網路交互連結之主要元件，目前市面上的機械式速度較慢，二氧化矽的熱光式光關關亦已商品化，然速度仍不夠快，另還有LiNb3及毛細管水銀二種。 　

DWDM主要設備廠商有Ciena、Pirelli、Lucent、Nortel、Alcatel、Ericsson、Fujitsu、NEC及Hitachi等，Ciena為最早將DWDM技術商品化的公司，目前則以Lucent的WaveStar40G產品居市場龍頭，市佔率41%，Nortel則以S/DMS Transprort Node產品攻佔33%市佔率位居第二，目前都已作好往160波長發展的準備，其次依序為Ciena、Alcatel、Pirelli(義大利廠商)等，如表四所示，主要由主動元件大廠所把持，而被動元件市場在JDS-Uniphase購併E-TEK後，市占率約達24%，使市占率趨於集中。而占單一DWDM系統成本比例則以光收發模組約占14%、光放大器約占15%、WDM/DWDM模組約占11%，其餘被動元件則占60%。　

表四、DWDM相關元件成本比例和主要廠商

如表五所示，今年台灣本土光通訊市場規模68.77億元，成長率28%，預估今年市場規模81.73億元，成長率18.8%，預估2003年達114.6億元，市場規模不大，應用在骨幹網路佈建上較高，區域網路則在銅線、雙絞線及有線、無線各據山頭下，未來替換率較慢，產品則以電信光傳輸設備、光纜及光纖產品則分居前三名。去年台灣光通信產值71.36億元，成長率31%，預估今年產值91.92億元，成長率29%，預估2003年產值可達136.84億元，產品以光纜、光被動元件及電信光傳輸設備三項市場最大，而光主動元件去年產值成長率達295%，今年也有118%，其成長率驚人，光纜則以滿足內需為前題，而其中只有光被動元件有足夠條件外銷，其中又以連接器、跳接線及配線箱為主，而較關鍵零件套管仍需由日本進口且一10米長跳接線，價格已由每條售價1000元降至300元之下，利潤實已相當微薄。　

表五、台灣光通訊市場規模及產值

如圖四所示，國內除了一家光纖、8家光纜廠外，主動元件方面較具代表性公司如下：

• 東盈：目前有EDFA、收發模組產品，EDFA可作到14、17、20dB等幾種放大倍率，24dB也已研發完成，價格在10000~20000美元間；Tx方面1310nm可作到110頻道，與20mW的發射功率；1550nm可作到110頻道，傳輸距離達65公里，已有銷售實績，未來可望爭取到有線電視架設HFC網路每年傳輸設備3億元需求的訂單。
• 嘉信：主要發展光通訊用LD模組，目前產品有可見光雷射二極體與模組、1.3umLD與模組及醫療用高功率LD與模組，650nm DVD LD與模組已開發成功，並獲松下認證，未來可能發展產品有490nm藍光LD及朝通訊用模組。
• 新怡力：產品可分CATV收發模組、直播衛星DBS(950~2500M Hz)接收器及個人通訊系統用接收模組(900~2000M Hz)等，DBS主要用在MMDS/LMDS上，有CATV目前有與東森多媒體合作，在大基隆區有使用該公司的Tx及Rx，但未來市場仍以日本、大陸、東南亞及澳洲為主。
• 達運：發展CATV光放大器。

由以上可看出，國內主動元件廠商以往較注重CATV領域，原因是通訊產品通常要求長距離且對品質要求較為嚴苛所致，而EDFA一般價格的差別在於Power及Noise兩方面，東盈Power上已可作到20及24dBm技術上與國外差異不大，但Noise一般較為成熟產品約6dB，而國內只可作到4dB仍有待加強，整體技術上仍處於起步階段，但個別廠商技術上若能有較大突破，因其進入障礙高，其獲利將有爆發力成長。

被動元件中以上詮(目前已被美MRV併購)主攻各式被動元件，其轉投資上詠目前正發展WDM產品；精碟發展濾光片零組件及轉投資台精已發展出4波長的WDM；與美商Applied Transport Node合作的波若威也宣稱發展WDM產品等三家目前在國內較具有技術領先地位；工研院在濾光片上已研發出高密度波長多工器濾鏡(WDN)，主要關鍵技術為離子輔助物理氣相沉積製程及精準光學厚膜自動監控，但此濾鏡只有4波長，預計明年起將投入16波長濾鏡模組研發，與工研院先期研發的廠商有華榮國際及蒲朗克光電兩家，華榮國際除和工研院合作外，更買下德國GCT美國廠開發這方面技術；國內廠商上詮、建聖等及國外廠商JDS/E-TeK、Oplink等皆已赴或準備去大陸設廠，更接近大陸這潛在大餅等皆可列為注意標的，另光紅、百訊、逢源、蒲朗克、元彰、偉電、大陶、光炬等十數家廠商也生產光纖連接器、耦合器等產品，整體而言由於被動元件市場進入障礙較低，國內廠商能較快切進此一市場，以至能和AMP、3M、SEIKO、MOLEX等國際大廠一較長短，但國內目前推出產品仍以較低價位的連接器及耦合器為主，市場競爭較為激烈，在8或16波長DWDM模組、光纖光柵等較為高階產品仍有待時日才可望上市。　

圖四、台灣光纖通訊產業結構

在Internet的盛行下，Data的傳輸在LAN上的應用已有一段時日，而在今年WAP、GPRS及未來G3手機的普及，Data的傳輸也正由LAN的市場走向Wireless市場，IP在LAN及WAN的整合應用需求將與日俱增，而頻寬及速度的不足，正是目前整體通訊網路產業發展的最大瓶頸，也是目前寬頻ADSL及Cable Modem等產品大行其道的最大主因。

如圖五所示，以往在光纖骨幹網路上，光纖設備每一光纖傳輸速度以每兩年4倍的速度成長，今年已由OC-48(2.5Gbps)走入OC-192(10Gbps)，再搭配DWDM今年已切入128波長的頻寬的加乘效益下，使每一光纖傳輸速度由1997年的Gigabit時代在四年後的今年正式進入Terabit的新時代，四年的傳輸速度成長近1000倍，對整體通訊網路產業頻寬不足瓶頸的解決非同凡響，而DWDM正是掌握此光通訊市場爆發力成長的絕對性關鍵地位。

圖五、光纖的頻寬、波度成長圖

另對區域網路而言，今年將正式走入GigaEthernet時代，傳統鋪設銅線、雙絞線為主要傳輸介質的世代已不敷所需，"光纖到桌"將是未來唯一解決之道，也可知道光纖市場將由傳統只在骨幹網路的應用往下垂直延伸區域網路來，而全球網路也將會變成Metro-to-Metro的骨幹網路及LAN-LAN的不斷水平連結。

再加上光纖的特性在Voice、Data及Video的應用上皆能適用，將可一勞永逸的直接替代此三方面的傳輸媒介市場，其"智慧型大樓"的概念已隱約有譜。

由以上可知，整體光通訊市場在近幾年高過各研究機構市場預期將是極為有可能之事。

由於國內廠商在光通信產業起步較晚，在光纜方面僅能滿足內需市場，其最主要半成品光纖絲也只有卓越一家提供，品質上也難以和Corning、Lucent等國際大廠抗衡，以至三光惟達、太電、華新、華榮、大同、台林、冠德、聯合等八家光纜廠仍以進口光纖為主，成本一直居高不下；"First Mile"的光纖骨幹網路傳輸設備與系統方面已由Lucent、Alcatel、Nortel等幾家國際大廠所把持，台灣目前能做得僅有週邊之子系統而已，以台林、仲琦為代表，台揚、東訊則具有後段"Last Mile"通訊設備商機；智邦、友訊的Gigabit網路卡及含Layer 3 Switch等也具有後段區域網路設備光纖化市場商機；精業、仲琦則具有固網Data Center設備商機。而DWDM系統所帶來的光通訊主、被動元件，由於將由上到下廣泛的應用到所有光通信元件市場，無疑將是下一波國內光通信市場最大商機，目前上市、櫃公司中除精碟有生產濾光片外，錸德與鴻海目前也剛切進此一市場，其餘則皆以未上市公司為主，規模普遍不大，主動元件上以東盈發展的EDFA及收發模組及被動元件上則以上詮發展全方位被動元件及子公司上詠發展的WDM/DWDM模組、OADM等產品價格與市場成長率最為看好；精碟及子公司台精發展的WDM/DWDM濾波器(光纖光柵仍未發展)及模組及和美商Applied Transport Node合作的波若威宣稱進入WDM/DWDM市場具有不錯利基，而其他如連結器、耦合器及隔絕器等則屬市場量大，競爭相對也大之產品，則以能掌握新規格趨勢、通過國外大廠認證且代工的公司，較易發揮規模經濟效益，未來爆發力較強。總而言之，雖目前國內廠商仍處起步階段，以生產低技術層次產品為主，以致在骨幹網路設備市場與國外大廠競爭機會不大，然目前技術、規格已較為明朗且越接近終端區域網路的短距離產品更是國內擅長之處，未來在DWDM所引爆的光通信市場商機，將會吸引更多廠商以購併或投資股權的方式投入此一市場，製程、設備等也會不斷研發，使產品價格下降，將使市場更形。