通信設(shè)備行業(yè)研究系列一：光模塊行業(yè)需求高增積極關(guān)注新技術(shù)變化

師：吳起滌通信設(shè)備指數(shù)與滬深300指數(shù)走勢(shì)對(duì)比2022/082023/012023/06000300.SH801102.SI同花順iFinD，源達(dá)信息證券研究所——通信設(shè)備行業(yè)研究系列一投資要點(diǎn)行業(yè)和數(shù)通行業(yè)：1)在電信行業(yè)中首先千兆光纖網(wǎng)絡(luò)業(yè)中，AI大模型發(fā)展會(huì)顯著推動(dòng)算力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，增加對(duì)光模塊的海量需求。?AI高算力需求推動(dòng)高速網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)建設(shè)，打開光模塊需求AI大模型算力呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)趨勢(shì)，需要高算力基礎(chǔ)設(shè)施相匹配。同時(shí)AI大模?高帶寬、短距離傳輸場(chǎng)景增加，新技術(shù)在多方面更具優(yōu)勢(shì)模型推動(dòng)各行業(yè)AI應(yīng)用滲透》23.08.02大模型開展算力競(jìng)賽，打開AI芯片、光模塊和光芯片需求缺口》2023.08.03傳輸場(chǎng)景增加。傳統(tǒng)可插拔光模塊在迭代至1.6T后可能遇到瓶頸，出現(xiàn)能耗OP現(xiàn)800G高速光模塊批量出貨?？紤]到CPO等?投資建議?風(fēng)險(xiǎn)提示新技術(shù)推進(jìn)不及預(yù)期。請(qǐng)閱讀最后評(píng)級(jí)說(shuō)明和重要聲明2 LPO) 9 圖1：光模塊的功能是實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換 3圖2：光芯片是光模塊的核心部件 3圖3：電信和數(shù)通行業(yè)是光模塊的兩大下游 3圖4：預(yù)計(jì)2023年全球光模塊市場(chǎng)規(guī)模大致在50億美元 4：2023年6月千兆網(wǎng)絡(luò)用戶達(dá)1.28億戶 4 圖7：預(yù)計(jì)2023全球移動(dòng)電信光模塊市場(chǎng)為28億美元 5 圖10：AI大模型中東西向流量顯著增加 6圖11：葉脊網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)適用于東西向流量傳輸 6圖12：NvidiaDGXH100架構(gòu)將增加高速光模塊需求 7圖13：CPO將光集成電路(PIC)和計(jì)算芯片(EIC)集成在同一個(gè)封裝基板上 8圖14：中國(guó)科學(xué)院微電子研究所設(shè)計(jì)的基于硅轉(zhuǎn)接板的CPO結(jié)構(gòu)中采用了多種先進(jìn)封裝工藝 8 圖16：LPO是功耗降低效果可觀的折中方案 9LPOCPO成熟 9圖18：硅光技術(shù)將調(diào)制器和光探測(cè)器集成為硅光芯片(PIC) 10表1：葉脊網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)對(duì)光模塊數(shù)量需求大幅提升 6表2：NvidiaDGXH100架構(gòu)所需GPU、交換機(jī)數(shù)量 7表3：2022年全球光模塊企業(yè)TOP10國(guó)產(chǎn)廠商占有7席 11表4：部分國(guó)產(chǎn)廠商在CPO、LPO和硅光技術(shù)領(lǐng)域布局情況 113一、光模塊：數(shù)據(jù)傳輸核心部件，兩大下游推動(dòng)增長(zhǎng)光模塊的功能是實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，是光通信系統(tǒng)的核心器件。光模塊在發(fā)射端(TOSA)通過(guò)激光器芯片將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，經(jīng)過(guò)光纖傳輸至接收端(ROSA)，在接收端通過(guò)探測(cè)和網(wǎng)絡(luò)可靠性的關(guān)鍵。按照功能光芯片可以分為激光器芯片(LD)和探測(cè)器芯片(PD)。PCB運(yùn)營(yíng)商、數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)商及專網(wǎng)用戶等。40I0LightCounting，源達(dá)信息證券研究所以細(xì)分為光纖接入和移動(dòng)通信兩個(gè)細(xì)分領(lǐng)域：入領(lǐng)域：千兆光纖網(wǎng)絡(luò)升級(jí)將持續(xù)拉高對(duì)光模塊的需求。千兆光纖網(wǎng)絡(luò)升級(jí)推動(dòng)PON0 029100%80%60%40%20%0%10GPON端口數(shù)量(萬(wàn))YOY(%)5為28.59億美元(不包含F(xiàn)TTx光纖市場(chǎng))。 0 20192020202120222023202420250%全球電信側(cè)光模塊市場(chǎng)規(guī)模(百萬(wàn)美元)YOY(%)三、數(shù)據(jù)中心：AI數(shù)據(jù)中心建設(shè)打開高速光模塊需求算力需要與高效傳輸架構(gòu)相匹配。AI大模型通常由多個(gè)服務(wù)器作為節(jié)點(diǎn)，并通過(guò)高速網(wǎng)絡(luò)6架構(gòu)更適用于東西向流量傳輸，成為現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心主流網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。AI圖11：葉脊網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)適用于東西向流量傳輸對(duì)帶寬提出更高要求，800G光模塊相較200G/400G光模塊具有高帶寬、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，I架構(gòu)類型傳統(tǒng)三層架構(gòu)架構(gòu)光模塊相對(duì)于機(jī)柜倍數(shù)44/48我們以NvidiaDGXH100網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為例。該架構(gòu)適配NvidiaH100GPU，采用葉脊網(wǎng)絡(luò)組成一個(gè)SU單元)。其中4-SU單元架構(gòu)由127個(gè)服務(wù)器節(jié)點(diǎn)組成(其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)用于安7我們以NvidiaDGXH100架構(gòu)為例測(cè)算GPU與光模塊的對(duì)應(yīng)數(shù)量。在4-SU的Nvidia服務(wù)器節(jié)點(diǎn)與葉交換機(jī)之間共有1024個(gè)連接(32×8×4)；32臺(tái)葉交換機(jī)需分別與16臺(tái)脊交換機(jī)相連，因此葉交換機(jī)與脊交換機(jī)之間共有512個(gè)連接(32×16)；需要512個(gè)800G光模塊(128×4)，同時(shí)每臺(tái)葉交換機(jī)通過(guò)一個(gè)400G光模塊與一個(gè)服G4-SU單元的DGX8CPO光電共封裝)發(fā)展趨勢(shì)下缺點(diǎn)凸顯。共光電共封裝(CPO)基于先進(jìn)封裝技術(shù)將光模塊(PIC)和集成電路(EIC)異構(gòu)集成在高光模塊和運(yùn)算單元間的互連密度，并實(shí)現(xiàn)更低功耗，在高速數(shù)據(jù)傳輸中優(yōu)勢(shì)明顯。圖13：CPO將光集成電路(PIC)和計(jì)算芯片(EIC)集成在同一個(gè)封裝基板上技術(shù)在封裝過(guò)程中會(huì)用到硅穿孔(TSV)、Bumping(凸點(diǎn))和重布線(RDL)等先進(jìn)封裝CPO種先進(jìn)封裝工藝92.LPO(線性驅(qū)動(dòng)-可插拔光模塊)LPO技術(shù)不再采用高速數(shù)字處理芯片(DSP)。DSP芯片可以在較低誤碼率下對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理和還原。但DSP芯片具有延遲高、功耗過(guò)高和增加成本等問(wèn)題，400G光模塊中用到離傳輸中(＜50米)仍具有較大優(yōu)勢(shì)，適用于東西向流量大、短距離傳輸多的AI數(shù)據(jù)中心DriveEQ功能。我們認(rèn)為L(zhǎng)PO和傳統(tǒng)光模塊廠商的能力圈更加重合，主要難點(diǎn)在于能否找到合適的電芯片供應(yīng)商上。有高度的工藝成熟度和量產(chǎn)規(guī)模。硅光子技術(shù)采用硅作為基礎(chǔ)材料，可以利用目前成熟的圖18：硅光技術(shù)將調(diào)制器和光探測(cè)器集成為硅光芯片(PIC)CPO率和損耗等問(wèn)題，優(yōu)勢(shì)尚不明GCPO組成部分。國(guó)產(chǎn)光模塊廠商在2022年全球光模塊企業(yè)TOP10排名中占據(jù)7席。TOP10中國(guó)內(nèi)企業(yè)為中際旭創(chuàng)(Innolight)、華為(Huawei)、光迅科技(Accelink)、海信(Hisense)、新易盛(Eoptolink)、華工正源(HGG)、索爾思光電(已被華西股份收購(gòu))。而在高端201820212022HuaweiHiSilicon)aciaccelinkCisco(Acacia)HuaweiHiSilicon)vagoccelinkoAcaciaccelinkoiCPO局造成較大CPOLPO況司名稱CPOLPO硅光技術(shù)持續(xù)研發(fā)中組建項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，按計(jì)劃給戶送樣公司的400G和800G硅光模塊全部采用了公司自光芯片新易盛LPO的800G光模塊產(chǎn)品800G、400G光模塊產(chǎn)品試橋科技400G、800G光模塊已送800G硅光產(chǎn)品正在客戶樣，在多個(gè)客戶端測(cè)試測(cè)試中，性能良好：各公司公告，源達(dá)信息證券研究所六、投資建議光模塊的功能是現(xiàn)代數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮诵牟考?，在電信行業(yè)和數(shù)通行業(yè)兩大下游應(yīng)用中：1)千中際旭創(chuàng)、新易盛和光訊科技等。七、風(fēng)險(xiǎn)提示進(jìn)展不及預(yù)??；AI期；新技術(shù)推進(jìn)不及預(yù)期。級(jí)說(shuō)明行業(yè)評(píng)級(jí)以報(bào)告日后的6個(gè)月內(nèi)，證券相對(duì)于滬深300指數(shù)的漲跌幅為標(biāo)準(zhǔn)，投資建議的評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為：看好：行業(yè)指數(shù)相對(duì)于滬深300指數(shù)表現(xiàn)＋10%以上0%~＋10%以上300指數(shù)表現(xiàn)－10%以下公司評(píng)級(jí)以報(bào)告日后的6個(gè)月內(nèi)，行業(yè)指數(shù)相對(duì)于滬深300指數(shù)的漲跌幅為標(biāo)準(zhǔn)，投資建議的評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為：買入：相對(duì)于恒生滬深300指數(shù)表現(xiàn)＋20％以上指數(shù)表現(xiàn)＋10％~＋20％10％以下址莊號(hào)源