通信设备行业研究系列一：光模块行业需求高增积极关注新技术变化

师：吴起涤通信设备指数与沪深300指数走势对比2022/082023/012023/06000300.SH801102.SI同花顺iFinD，源达信息证券研究所——通信设备行业研究系列一投资要点行业和数通行业：1)在电信行业中首先千兆光纤网络业中，AI大模型发展会显著推动算力基础设施建设，增加对光模块的海量需求。➢AI高算力需求推动高速网络架构建设，打开光模块需求AI大模型算力呈指数级增长趋势，需要高算力基础设施相匹配。同时AI大模➢高带宽、短距离传输场景增加，新技术在多方面更具优势模型推动各行业AI应用渗透》23.08.02大模型开展算力竞赛，打开AI芯片、光模块和光芯片需求缺口》2023.08.03传输场景增加。传统可插拔光模块在迭代至1.6T后可能遇到瓶颈，出现能耗OP现800G高速光模块批量出货。考虑到CPO等➢投资建议➢风险提示新技术推进不及预期。请阅读最后评级说明和重要声明2 LPO) 9 图1：光模块的功能是实现光电转换 3图2：光芯片是光模块的核心部件 3图3：电信和数通行业是光模块的两大下游 3图4：预计2023年全球光模块市场规模大致在50亿美元 4：2023年6月千兆网络用户达1.28亿户 4 图7：预计2023全球移动电信光模块市场为28亿美元 5 图10：AI大模型中东西向流量显著增加 6图11：叶脊网络架构适用于东西向流量传输 6图12：NvidiaDGXH100架构将增加高速光模块需求 7图13：CPO将光集成电路(PIC)和计算芯片(EIC)集成在同一个封装基板上 8图14：中国科学院微电子研究所设计的基于硅转接板的CPO结构中采用了多种先进封装工艺 8 图16：LPO是功耗降低效果可观的折中方案 9LPOCPO成熟 9图18：硅光技术将调制器和光探测器集成为硅光芯片(PIC) 10表1：叶脊网络架构对光模块数量需求大幅提升 6表2：NvidiaDGXH100架构所需GPU、交换机数量 7表3：2022年全球光模块企业TOP10国产厂商占有7席 11表4：部分国产厂商在CPO、LPO和硅光技术领域布局情况 113一、光模块：数据传输核心部件，两大下游推动增长光模块的功能是实现光电转换，是光通信系统的核心器件。光模块在发射端(TOSA)通过激光器芯片将电信号转换为光信号，经过光纤传输至接收端(ROSA)，在接收端通过探测和网络可靠性的关键。按照功能光芯片可以分为激光器芯片(LD)和探测器芯片(PD)。PCB运营商、数据运营商及专网用户等。40I0LightCounting，源达信息证券研究所以细分为光纤接入和移动通信两个细分领域：入领域：千兆光纤网络升级将持续拉高对光模块的需求。千兆光纤网络升级推动PON0 029100%80%60%40%20%0%10GPON端口数量(万)YOY(%)5为28.59亿美元(不包含FTTx光纤市场)。 0 20192020202120222023202420250%全球电信侧光模块市场规模(百万美元)YOY(%)三、数据中心：AI数据中心建设打开高速光模块需求算力需要与高效传输架构相匹配。AI大模型通常由多个服务器作为节点，并通过高速网络6架构更适用于东西向流量传输，成为现代数据中心主流网络架构。AI图11：叶脊网络架构适用于东西向流量传输对带宽提出更高要求，800G光模块相较200G/400G光模块具有高带宽、功耗低等优点，I架构类型传统三层架构架构光模块相对于机柜倍数44/48我们以NvidiaDGXH100网络架构为例。该架构适配NvidiaH100GPU，采用叶脊网络组成一个SU单元)。其中4-SU单元架构由127个服务器节点组成(其中一个节点用于安7我们以NvidiaDGXH100架构为例测算GPU与光模块的对应数量。在4-SU的Nvidia服务器节点与叶交换机之间共有1024个连接(32×8×4)；32台叶交换机需分别与16台脊交换机相连，因此叶交换机与脊交换机之间共有512个连接(32×16)；需要512个800G光模块(128×4)，同时每台叶交换机通过一个400G光模块与一个服G4-SU单元的DGX8CPO光电共封装)发展趋势下缺点凸显。共光电共封装(CPO)基于先进封装技术将光模块(PIC)和集成电路(EIC)异构集成在高光模块和运算单元间的互连密度，并实现更低功耗，在高速数据传输中优势明显。图13：CPO将光集成电路(PIC)和计算芯片(EIC)集成在同一个封装基板上技术在封装过程中会用到硅穿孔(TSV)、Bumping(凸点)和重布线(RDL)等先进封装CPO种先进封装工艺92.LPO(线性驱动-可插拔光模块)LPO技术不再采用高速数字处理芯片(DSP)。DSP芯片可以在较低误码率下对信号进行处理和还原。但DSP芯片具有延迟高、功耗过高和增加成本等问题，400G光模块中用到离传输中(＜50米)仍具有较大优势，适用于东西向流量大、短距离传输多的AI数据中心DriveEQ功能。我们认为LPO和传统光模块厂商的能力圈更加重合，主要难点在于能否找到合适的电芯片供应商上。有高度的工艺成熟度和量产规模。硅光子技术采用硅作为基础材料，可以利用目前成熟的图18：硅光技术将调制器和光探测器集成为硅光芯片(PIC)CPO率和损耗等问题，优势尚不明GCPO组成部分。国产光模块厂商在2022年全球光模块企业TOP10排名中占据7席。TOP10中国内企业为中际旭创(Innolight)、华为(Huawei)、光迅科技(Accelink)、海信(Hisense)、新易盛(Eoptolink)、华工正源(HGG)、索尔思光电(已被华西股份收购)。而在高端201820212022HuaweiHiSilicon)aciaccelinkCisco(Acacia)HuaweiHiSilicon)vagoccelinkoAcaciaccelinkoiCPO局造成较大CPOLPO况司名称CPOLPO硅光技术持续研发中组建项目团队，按计划给户送样公司的400G和800G硅光模块全部采用了公司自光芯片新易盛LPO的800G光模块产品800G、400G光模块产品试桥科技400G、800G光模块已送800G硅光产品正在客户样，在多个客户端测试测试中，性能良好：各公司公告，源达信息证券研究所六、投资建议光模块的功能是现代数据传输的核心部件，在电信行业和数通行业两大下游应用中：1)千中际旭创、新易盛和光讯科技等。七、风险提示进展不及预取；AI期；新技术推进不及预期。级说明行业评级以报告日后的6个月内，证券相对于沪深300指数的涨跌幅为标准，投资建议的评级标准为：看好：行业指数相对于沪深300指数表现＋10%以上0%~＋10%以上300指数表现－10%以下公司评级以报告日后的6个月内，行业指数相对于沪深300指数的涨跌幅为标准，投资建议的评级标准为：买入：相对于恒生沪深300指数表现＋20％以上指数表现＋10％~＋20％10％以下址庄号源