光纖業－台灣的「康寧」有那些？

一、前言

自1970年美國康寧公司(Corning Inc.)成功的研製出光纖以來，光纖通訊發展至今已有三十年歷史，不但完整的產業體系已成形，且以其高頻寬、低傳輸損失及不受電磁干擾等傳輸特性的絕對優勢，快速取代有線通訊領域中傳統銅導線的地位及佔有率。

從近幾年來全球國際性的海底光纜大量鋪設，一直到許多工業先進國家網路光纖化的趨勢，更可以確定光纖通訊是未來通訊的一大主流。我國光纖通訊零組件產業，在政府電信建設現代化的推動下，又加上有線電視業與私人企業網路的成長，市場漸漸熱絡起來，現階段除了滿足國內電信建設所需外，外銷更是必須要的目標。產業的發展從光纜、光連接器到光纖預型體與抽絲技術延伸至光纖被動元件，主動元件也開始萌芽。光網路介面卡的組裝則是因應區域網路光纖化而形成。而最近許多大廠的投入光纖通訊的領域，則是看好世界光纖通訊的市場與潛力。

光纖通訊產業之發展建立是件非常重要的事情，當21世紀邁入寬頻整體服務數位網路時，光纖通訊帶給社會的經濟效益，又何只是其產值所能形容，大量快速的資料傳輸、多媒體的服務品質，對製造業、服務業均提供了絕佳之生產、服務利器及環境，對提升整體社會之生產力實有莫大貢獻。

電信網路大致可分為傳輸網路、交換網路和接取網路，全光網路即指此三大電信網路的光纖化，其發展的趨動力主要來自高速率數據傳輸、網際網路和數據會議等高頻寬的需求。雖然光纖通訊並非頻寬需求的唯一解決方法，但明顯的，電信業者如要使其系統升級做高速率的數據傳輸和其他服務，光纖通訊將越來越重要。

目前傳輸網路中光纖已取代了銅線電纜，形成了以光纖為主、衛星和數據微波為輔的骨幹線傳輸網路。交換網路主要由電信局的交換機組成，包括市內電話交換機，長途電話交換機，現在還有ATM和數位交接設備(DXC)等。今後通信網路將轉換為使用IP(Internet Protocol)撥接式，除了使用高速率交換和路由網路，並將使用高速率的ATM交換系統、IP路由與交換器。接取網路技術變化不大，由起初是單導線，然後是雙絞線，到最後是數位迴路載波信道。然銅線組成的用戶接取線難滿足寬頻業務的需要，逐漸成為電信網路的〝瓶頸〞，這就是通常稱作的〝最後1公里〞的問題。

光纖網路系統在進入21世紀初將以terabit的高速率傳輸，光交接(optical connect)和塞取多工系統將商用化，WDM的應用將由長距離骨幹傳輸擴散至MAN和LAN網路，目前光纖正往用戶端舖設，所謂全光網路的最後一公里的光纖化已是指日可待。本文擬就世界及我國光纖通訊產業現況做一探討分析。

二、產品定義與分類

光通訊產品依其應用與內部架構可區分為零組件與設備兩大類

• 零組件：包括光纖、光纜、光主動元件和光被動元件
• 設備：包括光纖區域網路設備、電信光傳輸設備、有線電視光傳輸設備、光通訊量測設備和其它特殊用途光通訊設備
• 若再細分，光纖可分為單模光纖、多模光纖和塑膠光纖，光纜依其應用可分為陸上光纜和海底光纜，光主動元件包括光收發模組和光放大器，光被動元件包括光纖連接器、光纖耦合器、光調變器、光隔絕器、光衰減器和光濾波器，光纖區域網路設備包括光纖分散式數據界面、高速乙太網路和光纖通道，電信光傳輸設備包括同步光纖網路傳輸設備、非同步傳輸模式設備、以及光纖用戶迴路傳輸設備，有線電視光傳輸設備包括用在有線電視光纖網路上之光信號收發設備，光通訊量測設備包括光功率計、光時域反射計、以及其它光通訊量測設備。完整的光通訊產業之產品樹如下圖所示。

光通訊產品樹

三、全球光通訊市場分析

(一)光纖、光纜

由於電信的自由化發展，使的頻寬的需求更刺激了光纖和光纜的市場成長。但近年來各大光纖製造商競相擴充產能，導致生產過剩，價格下滑。1999年市場金額約在20億美元左右。而且每公里（單模）光纖的價格已跌至30美元以下，（多模）光纖則為170美元以下。在各種光纖種類中，單模光纖仍佔有多數，約有90%的比例。但在未來光纖市場裡，多模光纖的市場成長性將較單模佳，主要是由於區域性光纖網路的崛起，帶動多模光纖市場的成長。目前世界主要的光纖生產商有美國的康寧和朗訊、法國的Alcatel、以及日本的住友電工、藤倉與古河電工等公司。其中康寧、朗訊和Alcatel就佔了一半的光纖市場。1999年全球光纜市場量突破了5千萬芯公里，其中23%用於長距離傳輸，室內中繼和用戶迴路則佔有45%，有線電視方面的應用則佔有16%，多模光纜和其他單模則各佔8%。目前市場佔有率以北美居世界之冠。預計往後幾年還會以14%成長，而成長的比重將會偏重在歐洲與亞太區。1999年光纜市場金額突破70億美元，在需求成長、價格下滑兩因素影響下，市場金額每年應仍有9%的成長率，預估2003年將可達百億元之規模。而世界大廠如德國的西門子、美國的康寧和朗訊、法國的Alcatel、義大利的Pirelli以及日本的住友電工更早已瓜分了一半以上的光纜市場。

全球光纖光纜市場產值

(二)光通訊零組件市場

根據ElectroiCast的統計資料顯示，全球光通訊零組件市場在1998年整體產值為80.76億美元，1999年達到100.93億美元，估計到2003年更可達到244.35億美元，1998-2003年的複合成長率達到22.6%，其中主動元件的成長率為26%，光纖被動元件的成長率雖然稍低於主動元件，但每年的複合成長率亦達到20%以上，在系統大量的舖設下，加上對頻寬強大的需求，使得光纖相關產品不斷下滑，造成光纖零組件快速成長。

在光纖用戶迴路中將使用許多主動或被動光電元件，例如每個用戶均需要一組雷射二極體光源及檢光器元件，一個 WDM（分波多工器Wavelength Division Multiplexing）或 1x2 光纖耦合器，而數個用戶共用一個 1xN 光纖耦合器，同時在局端亦需要大量的類似元件。而這些在用戶迴路及用戶端使用的元件必須面對各種惡劣環境的考驗，如酷寒、酷暑的室外；同時為降低用戶所需承擔的成本，這些元件必須價格低廉，因此通常不能裝設溫控裝置。而且為提供用戶高品質的服務，這些元件必須具有極高的可靠度與足夠的頻寬。

面對這種具有寬頻、性能優異、耐寒暑、高可靠度而又價格低廉的元件需求，尤其是雷射二極體及檢光器，對元組件研發及產製均是一項挑戰，但其潛在市場極其龐大，世界各大電信研發單位及廠商無不投入心血，期盼能夠掌握先機，佔有市場。

光纖通訊系統中的主動元件係指需要利用電能進行光電訊號轉換，或是將光訊號放大的光電元件。其中光通訊主動元件主要包括光收發模組及光放大器。　

全球光纖通訊主/被動元件市場規模（單位：百萬美元）

1.主動元件

在隨著用戶端光纖化比率的提高，光纖區域網路成為光主動元件的主要成長動力，而加上DWDM的設備、海底光纜的鋪設，更加大了光主動元件未來成長的主因。由上表可知全球主動元件市場大約以26%的年成長率成長，而其中又以光收發模組的單價較低、數量較多，所佔的比例較大。

光收發模組

光收發模組包括通訊用光源與檢光器，通訊用光源主要有LED與LD兩種，LED的應用較廣、單價低，而LD的應用有逐漸增加的趨勢，加上VCSEL(面射型雷射)因應光纖區域網路而崛起，使得LED與LD的比例逐年拉近。而檢光器是光接受器中是重要的關鍵組件，其必須具有高靈敏度與高響應速度、高可靠度和低雜訊等要求，光纖通訊中常用的檢光器有PIN二極體和APD二極體二種。而PIN由於成本較低，又合符通訊應用的需要，因此應用上多以PIN為主。

在應用領域上，各種光傳輸的規格之出現帶動光收發器的成長，以北美為例，1999年以光纖通道(Fiber Channel)為最大宗，佔42%之多。而依次為ATM的27%，Gigabit Ethernet佔14%，DFFI佔13%，Fast Ethernet的4%。而原本的DFFI將因ATM、Gigabit Ethernet的成長為主流後而漸漸被取代。

光纖主動元件以光收發模組以及光放大器為主，尤其光收發模組未來十年將佔有光主動元件百分之七十九的銷售量。不論光收發模組或是光放大器都以雷射二極體作為發光源，根據ElectroniCast，全球光主動元件2003年的銷售值將達到201億美元，同時LED的使用量達到820萬顆，分別較1998年成長三倍及四倍，估到2008年，光主動元件的銷售值將成長至369億美元，較2003年成長84%，雷射二極體的使用量則達到2450萬顆，更較2003年成長幅度高達299%。

在整個光主動元件市場中，光收發模組的價格持續下降，而且短程的使用量逐漸取代長程使用的市場，亦即光纖網路舖設越接近用戶端，短程的使用越多，短程的光收發模組對品質的要求不如長程通訊嚴謹，價格彈性也越大，一旦用戶端的光纖使用量增加，光收發模組的價格下降越快，估計到2003年價格降幅將達到30%。　

光放大器

光放大器其主要的功能為可以在不經光電轉換的狀況下，直接將光訊號加以放大，其優點在於網路升級以增加傳輸速度或格式改變時，不必像中繼器一樣需要更換。其主要的用途為(一)增加傳輸距離。(二)在光纖用戶迴路應用時，用來增加單點對多點的寬頻傳輸。(三)補償多工和解多工時所造成的額外光袞減。(四)可增加傳播的速度。而其中以摻鉺光纖放大器(EDFA)，其技術上較為成熟，廣泛應用於中、長途陸上傳輸系統、海底光纖傳輸系統及有線電視傳輸分配系統，也是商業上唯一成功的光放大器。

北美地區是率先引進EDFA產品的地區，也是最大的市場，其次為西歐地區，而預測未來歐洲地區與亞洲地區的成長性較北美地區為大。

2.被動元件

根據統計資料1999年全球光被動元件市場總值將近20億美元，較98年成長了21%，其中光纖連接器占44%，其次為光耦器的19%，光隔離器和其他元件合占了37%。至於WDM( Wavelength Division Multiplexed)元件估計在今年市場值為1.9億美元，占市場13%。預期未來2003年全球光被動元件市場將成長到43億美元，複合成長率為21%。

目前全球光被動元件的產品呈現日本、美國及台灣廠商三足鼎立的局面，日本廠商以被動元件上游原材料為主，美國及台灣廠商則以下游被動原件生產製造為主要方向，不過以產業環境而言，光纖被動原件特別適合亞洲國家發展，最重要原因在於光被動元件相較於光主動元件或其他光纖通訊設備而言進入障礙較低，另外產品趨向於大量及多樣性，適合以量產能力較強的本地廠商生產。被動元件的產品種類相當多，其中以光連接器、光纖耦合器以及光隔絕器市場較大，約佔有光纖被動元件市場的80%，其他元件包括光衰減器、光切換開關、光調變器、光循環器及光塞取多工機等，約佔有20%的比重，以下將針對比較重要的被動元件市場及前景作介紹

光連接器

1998年光連接器市場值為7.34億美元，較1997年成長20%，1999年全球光連接器市場值達到8.81億美元，成長幅度亦達到20%以上，光纖連接器主要元件是Ferrule，目前全球90％市場主要是以日商在供應，包括Kyocera、東陶機器、Adamant工業等。另外在光纖連接器生產廠商則有NTT、三合電器、Hirose等。而國內連接器廠商生產相關光纖連接器元件有鴻海、建勝等公司。

使用在單模光纖的連接器包括ST、biconic、FC/PC、D4、SC、adapter及Multi-channel等，其中市場最大且成長率最高的是SC、adapter與Multi-channel，SC型的光纖連接器因為安裝簡單已經佔有單模光纖連接器最大的市場，multi-channel型一次可以連接多個通道，符合節省空間的優點，成長亦相當迅速。

除傳統連接器外，新型光纖連接器的開發亦不曾中斷，尤其光纖將來的發展不只在骨幹網路，光纖到府或光纖到桌（Fiber to the desk；FTTD）是下一階段的目標，因此兩大聯盟分別制定MT-RJ與VF-45兩種新型連器，前者由AMP主導，HP、Fujikura、USCONEC、Seicor等參與設計，MT-RJ的體積為傳統SC連接器的1/2，外型相當接近傳統的RJ-45雙絞線連接器，主要的目的在取代光纖區域網路中用途最廣的SC連接器。另外，3M、Corning、Siemems亦發展了VF-45型 ，外形和MT-45相似，也將目標放在光纖區域網路，由於HP、3M所提解決方案各有其優缺點，HP MT∕RJ聯盟目前聲勢最大，3M以低成本取勝，二種標準皆有其獨到之處。不過3M以尋求以生產能力見長的台灣廠商合作，目前共有國內14家業者VF-45台灣光纖網路聯盟，成員含括光纖網路上下游廠商，包括上游的晶片設計的華邦電子；光纖訊號收發器（transceivers）捷耀科技；光纖材料有卓越光纖；光纖插座、保護元件廠商有冠德、台精；網路集線器（Hub）及交換器（Switch）業者包括智邦、益網、智翔、德勝及定揚等；系統整合與服務廠商有極致電子、優網通、冠德、上尚、彩富等公司。以3M積極的動作來看，勢必要將VF-45推向主流標準，在台灣廠商的配合下，未來的發展機會相當看好。

光耦合器

1998年光纖耦合器市場值為3億美元，相較1997年成長23%，1999年市場值為3.75億美元，估計到2003年將達到9.15億美元。由於使用日益普及，近年來價格下降的速度極快，一個1X2的單模光纖耦合器，1993年每個單價200美元，到1999年每個FOB報價以降到30-40美元，除了價格滑落速度快之外，產品種類多也考驗廠商的生產能力，因此發展彈性製造系統已成為國內眾多廠商努力的方向。另外光纖耦合器多配合光纖迴路系統產品的出貨，因此具備大量生產能力以及與系統大廠結合都是光纖耦合器製造商最重要的策略性考量。

光隔絕器

根據ElectroniCast公司估計，1998年全球光隔絕器的市場值約2.82億元，2003年成長至6.71億元，1998-2003年每年平均成長率達18.9%，北美是全球光隔絕器最大的市場，1998年佔全球38%的市場。估計北美地區1998-2003年的每年成長率為20.3%。

光纖隔絕器過去基本上是國際大廠的天下，近年來國內光纖隔絕器廠商在工研院輔導下技術已大幅往上提昇，加上應用層面的普及，大廠已逐漸把OEM訂單釋放出來，在光纖網路使用量不斷增加的情況下，各種合縱聯盟的購併不斷出現，國內光纖被動元件大廠上詮為美國光主動元件公司MRV就是相當顯著的例子。

DWDM（Dense Wavelength Division Mulitiplexing）高密度波長多工通訊系統

自一九九六年二月在美國加州的全球性光纖通訊研討會上，首次有廠商展出高密度波長多工器(Dense Wavelength Division Multiplexer;DWDM)的商品之後，DWDM開始受到電信公司的青睞。

DWDM技術是讓電信業者在同一條光纖上，同時傳輸多種波長或色彩的光，進而增加光纖的容量。朗訊的WaveStar OSL 400G是業界第一套80通道的DWDM系統，可在單一的光纖上，每秒傳輸400 GB的資訊。朗訊的貝爾實驗室在光學科技擁有2,000多項專利，並在全球安裝了大約7,000套系統，使朗訊成為全球部署DWDM設備最多的廠商。

DWDM可以讓傳統的光纖網路更發揮其威力，原本光纖的頻寬就已經相當驚人，但是受到網路興起的影響，點對點光傳輸方式仍無法發揮光纖的潛力，挾著波長多工的優勢，DWDM擁有提昇現有光纖網路頻寬十倍甚至百倍的能力，進而有機會取代電子交換機的功能，所以在短短幾年之間迅速竄紅，除了骨幹網路以外，甚至許多都會區網路也始使用DWDM設備。

更重要的是，DWDM因為透過使用光波長直接做到路由與交換的功能時，將危及同步光纖網路(SONET)的生存空間。由於SONET是以語音傳輸為主，但是目前語音的成長有限，反倒是數據的資訊流量成長較為迅速。因此當電信公司將DWDM架設到原有的網路設備上時，可以用較低的價格擴充幾十倍的頻寬，使得充分疏解數據的資訊流量。因此原本是用來提升語音傳輸容量的SONET技術，在DWDM的衝擊下，顯得有些弱勢，以未來發展來看，DWDM即有可能取代傳統的SONET，或者將迫使SONET永遠留在公眾電話網路(PSTN)。而且對傳統的電信公司來說，只要將DWDM加設於現存的光纖網路中，即可節省經費並達到同樣的擴充頻寬結果。

事實上，數據傳輸是頻寬的驅動者，藉由使用DWDM來擴充頻寬，不僅使IP與ATM（非同步傳輸模式）的傳輸格式直接在光纖中傳輸，同時也節省了不少的費用，因為SONET多工器所提供的介面速率並不高，以數據通訊的角度而言，DWDM比SONET所能夠提供的頻寬高出太多，而且價格合理。

DWDM的另一項優勢是運轉時間，因為即使是目前的網路已經可以提供到小數點後四個九，或五個九的運轉時間，有些電信業者仍會藉著以DWDM為基礎的網路，向客戶保證百分之百的運轉時間。有許多公司採用光纖網路於長距離、都會區與到用戶端的最後一哩路(Last mile)，甚至將光纖帶入建築物內，將網路的品質寄望在DWDM之上。

基本上DWDM與SONET是互補的技術，由於有SONET的多工技術，而後才有波長多工的產生，所以SONET仍有其一定的產品定位。用需求的角度來看，光纖網路的產業結構尚未健全，所以無法達到經濟規模，也是光纖到家(Fiber To The Home;FTTH)最大的障礙。不過，在網際網路的成長驅使之下，ADSL與纜線數據機也逐漸展露頭角，寬頻的趨勢已經不可擋。

DWDM是一個相當新的市場，開始於1996年，最初的市場是長途電信的應用，因為過去建設的光纖網路頻寬已不敷使用，而且對頻寬的需求日益增加。由於技術進展與市場需求，DWDM將逐漸進入都會區、區域網路以及建築物等應用領域，根據IGI的資料統計，DWDM的市場在未來幾年幾乎是每年成長65%，1996年全球市場大約只有5.77億美元，至2000年將成長至43億美元，過去四年成長率達到七倍以上，未來的成長力道也不容忽視。估計2006年將成長到122億美元，嚴然已經是一個龐大的產業，而且長達十年的年平均成長率高達26.5％，短短十年內市場有十倍的成長。

另外，發展DWDM的廠商發展潛力也不容忽視，根據市場研究調查公司Dell''Oro集團發表的報告指出，高密度波長多工器（DWDM）系統供應商朗訊科技（Lucent）在1999年全球38億美元的DWDM設備市場佔有率高達34％，達到約13億美元的規模。

目前已有多家電信業者使用DWDN，以美國Williams公司為例，Williams直接在光纖上使用ATM的傳輸格式，保守計算節省20至40％的費用於電子電路上，而且讓Williams公司在現存的網路上便可取得高出廿五倍的頻寬。而典型的SONET網路無法做到網路完全光纖化，它必須透過電子交換系統做語音或數據的交換，其接取的速度自然下降。

全球DWDM市場預測（各地區佈建哩數）