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文档简介
AI使互联需求跃迁,高速率光模块市场方兴未艾——光模块行业专题报告2024年5月11日核心观点光模块产业趋势:AI驱动800G/1.6T/3.2T数通光模块快速成长,更高的互联速率+更多的互联数增长奠定了光模块广阔的市场空间。英伟达推出Blackwell系列GPU,提振高速率光模块需求。光模块未来路径:CPO、硅光。硅光光模块拥有更高的集成度、更低的规模量产成本,未来渗透率有望提升;3.2T和6.4T时代,CPO或将成为主流方案。中国光模块产业的崛起:2022年,全球光模块市场的前十大厂商中,国产厂商占据了七个席位;受到AI拉动,中国光模块出口额今年以来高速增长;受益于AI,光模块公司24Q1业绩实现高增。投资建议:更高的互联速率+更多的互联数增长奠定了高速率光模块广阔的市场空间,叠加国内公司在全球的领先地位,我们全面看好光模块行业投资机会,建议关注:
(1)1.6T产业链的龙头:中际旭创、新易盛、天孚通信。
(2)光芯片国产化:源杰科技
(3)受益于国产算力发展:华工科技、光迅科技。风险提示:AI行业发展低于预期、地缘政治风险、竞争加剧2目
录1、光模块产业趋势:AI驱动800G/1.6T/3.2T数通光模块快速成长2、英伟达推出Blackwell系列GPU,提振高速率光模块需求3、光模块未来路径:CPO、硅光4、中国光模块产业的崛起5、投资建议:重点关注中际旭创、新易盛、天孚通信、源杰科技6、风险提示31、AI驱动全球光模块行业快速成长
光模块是AI投资中网络端的重要环节,其与训练端GPU出货量强相关,同时推理段流量需求爆发也有望带动需求增长。在算力投资持续背景下,AI成为光模块数通市场的核心增长力。根据Lightcounting和Coherent预测,全球数通光模块市场23年-28年的CARG为18%,其中,AI用数通光模块市场CAGR为47%。
增长驱动力主要来自800G、1.6T、3.2T光模块需求。据Coherent数据,到2027年,整个数通市场800G及以上速率的光模块市场规模占比将超过50%。图表1:2023-2028年全球数通光模块市场空间(单位:百万美金)图表2:2018-2028年全球数通光模块不同速率市场空间拆分(单位:百万美金)140001200010000800060004000200002023E2024E2025E2026E2027E2028E非AI用数通光模块AI用数通光模块资料:Lightcounting,Coherent预测,光大证券研究所整理资料4:
Lightcounting,Coherent预测,(23-28年数据为预测值)1、AI促使了更快的互联速率迭代周期图表3:AI使得互联速率迭代周期加快图表4:交换机密度提升进程资料:FiberMall
预测资料:Marvell
AI已明确加快了光模块技术迭代,并且显著缩短了光模块周期,之前从100G过渡到400G用了超过3年,为了实现更高的传输速率以匹配日渐提高的计算速度需求,从800G到1.6T的代际替换有望缩短至不到两年。
根据FiberMall数据预测,2021-2025年交换机密度预计大约每2年翻1倍,相对应光模块速率也将同步匹配。51、互联数的增长速度将快于GPU增长速度图表5:GPU数量与光互连数量比较资料:
Marvell
Marvell于2024年4月12日举办AI
day投资者交流会,其中公司执行副总裁Loi
Nguyen在演讲中提到,模型规模变大带来的多卡并行,越来越多的交换网络层数使得连接数的上升幅度比GPU的增幅更快。
Scailinglaw下,大模型规模越来越大带来交换网络层数提升,光模块配比提升。GPT-3在1K个集群上训练,对应需要2500个光互连;GPT-4在25K个集群上训练,对应需要75000个光互连。未来的10万个超大计算集群,需要50万个光互联(5层架构,GPU与光模块的配比为1:5),随着Scailing
law的演进,为了实现AGI未来甚至可能会出现1:10光模块配比的网络架构。61、更多的互联数增长+更高的互联速率奠定了光模块广阔的市场空间图表6:更多的互联数增长+更高的互联速率促使网络连接飞速发展
更多的GPU驱动更多的端口连接;同时,随着GPU算力愈来愈强,需要更多的带宽来保持它们处理数据,因此,更高算力的GPU需要更高速的端口。
这两个因素导致了超大规模数据中心连接需求的指数级增长,这是一个庞大且迅速增长的市场。资料:
Marvell图表7:Marvell测算的其互联业务的潜在市场空间
Marvell公司认为他们在互联业务的潜在市场空间将从23年的34亿美金增长到28年的111亿美金,CAGR为27%。
这其中包括数据中心内部互联光互联,CAGR为25%;数据中心内部有源电缆DSP,CAGR为59%;数据中心间互联(DCI),CAGR为25%。剔除掉AEC,潜在市场空间也将从23年的33亿美金增长到28年的101亿美金,CAGR为25%。71、高速率数通光模块产品路线图图表8:高速率数通光模块量产节奏路线图800G光模块
根据Coherent对于行业未来的产品路线图预测,50Tb/s交换机时代,单通道100G的800G光模块于23年开始大规模量产(已量产);单通道200G的800G光模块于24年批量出货;LPO方案于24年H2批量出货。单通道100G电口&光口大规模量产单通道100G电口,单通道200G光口
100Tb/s交换机时代,单通道200G的1.6T光模块将于24年年底量产,LPO方案也于24年年底开始量产;单通道200G的3.2T光模块将于26年年初量产,可应用于100Tb/s交换机,也可用于下一代200Tb/s交换机。LPO1.6T
&3.2T光模块1.6T(8*200G
电口&光口)大规模量产LPO3.2T(16*200G
电口&光口)CPO资料:
Coherent,光大证券研究所81、AI用光模块中,预计硅光光模块市场规模增速最快图表9:2023年全球数通光模块市场按激光器分类占比(单位:十亿美金,%)图表10:
2028年全球数通光模块市场按激光器分类占比(单位:十亿美金,%)资料:
Coherent资料:
Coherent预测
VCSEL激光器用在多模光模块中,由于AI训练集群中GPU间互联需求大幅提升,预计其会快速增长。Coherent预计AI用VCSEL光模块市场规模将从23年的3亿美金增长至28年的16亿美金,占比从6%提升至14%。
EML激光器应用在单模光模块中,适用于长距离互联,多用于上层交换机互联以实现大规模AI集群,
Coherent预计AI用EML光模块市场规模将从23年的6亿美金增长至28年的20亿美金,占比从12%提升至18%。
硅光由于在硅基衬底上集成光子和电子器件,实现了光模块的高集成度、小型化和低功耗,预计1.6T及以上速率硅光光模块占比会越来越高,Coherent预测AI用硅光光模块市场规模将从23年的2亿美金增长至28年的34亿美金,占比从3%提升至29%。91、预计硅光芯片市场规模增速最快图表11:2023年全球数通市场激光器分类占比(单位:百万美金,%)图表12:
2028年全球数通市场激光器分类占比(单位:百万美金,%)资料:
Coherent资料:
Coherent预测
Coherent预测,AI用激光器占比将从23年的22%增长至28年的62%。
其中,AI用VCSEL激光器市场规模将从23年的2500万美金增长至28年的1.35亿美金,占比从5%提升至11%;AI用EML激光器市场规模将从23年的8100万美金增长至28年的2.47亿美金,占比从14%提升至21%;
AI用硅光芯片市场规模将从23年的1900万美金增长至28年的3.46亿美金,占比从3%提升至30%.10目
录1、光模块产业趋势:AI驱动800G/1.6T/3.2T数通光模块快速成长2、英伟达推出Blackwell系列GPU,提振高速率光模块需求3、光模块未来路径:CPO、硅光4、中国光模块产业的崛起5、投资建议:重点关注中际旭创、新易盛、天孚通信、源杰科技6、风险提示112、英伟达发布新一代Blackwell
GPU,算力大幅提升
英伟达于24年3月发布了新一代人工智能芯片Blackwell
GPU,新的
B200
GPU拥有2080亿个晶体管,可提供高达20petaflops的FP4算力,而GB200将两个GPU和一个GraceCPU结合在一起,可为
LLM推理工作负载提供30倍的性能,同时还可能大大提高效率,与
H100
相比,它的成本和能耗最多可降低
25
倍。
英伟达声称,训练一个1.8万亿个参数的模型以前需要8000个Hopper
GPU和15兆瓦的电力。如今,2000个BlackwellGPU就能完成这项工作,耗电量仅为4兆瓦。在具有1750亿个参数的GPT-3
LLM基准测试中,GB200的性能是H100的7倍,而英伟达称其训练速度是H100的4倍。图表13:GB200构成图表14:过去8年英伟达AI
GPU算力呈指数级增长资料:
Nvidia12资料:
Nvidia2、英伟达第五代NVLink和NVL
72
AI
和
HPC
工作负载的一大限制因素是不同节点之间通信的多节点互连带宽。随着GPU数量的增加,通信成为严重的瓶颈,占用的资源和时间高达60%。通过B200,英伟达推出了第五代NVLink和NVLinkSwitch
7.2T。新的NVLink芯片具有1.8
TB/s的全对全双向带宽,支持576个GPU
NVLink域。
在Blackwell这一代采用了224G
Serdes,即sub-link的传输速率为200Gbps
*
4(4对差分线)/8
=100GB/s,从网络来看单向带宽为400Gbps。B200总共有18个sublink,因此构成了100GB/s*18=1.8TB/s的带宽,而从网络的视角来看等同于9个单向400Gbps的接口。同理,在NVSwitch的介绍中声明的是Dual200Gb/secSerDes构成一个400Gbps的Port。
整个NVL72系统由Compute
Tray和Switch
Tray构成,一个Compute
Tray包含两颗GB200子系统,累计4颗Blackwell
GPU。一个Switch
Tray则包含两颗NVLINKSwitch芯片,累计提供72
*
2=144个NVLINK
Port,单颗芯片结构如下,可以看到上下各36个Port,带宽为7.2TB/s。每个B200有18个NVLINK
Port,9个SwitchTray刚好共计18颗NVLINK
Swtich芯片,因此每个B200的Port连接一个NVSwitch芯片,累计整个系统单个NVSwitch有72个Port,故整个机器刚好构成NVL72,把72颗B200芯片全部连接起来。图表15:Nvlink
Switch芯片图表16:NVL72的计算节点和互联节点13资料:
Nvidia资料:
Nvidia2、目前NVL72和DGX
B200目前仍搭配800G光模块,但未来将配备1.6T光模块
根据英伟达的产品技术规格信息,NVL72和DGX
B200初期仍配备ConnectX-7的网卡,搭配上一代的Quantum-2
QM9700交换机,部署初期仍主要配备800G光模块。
根据英伟达GTC大会资料,未来的GB200系统将引入ConnectX-8网卡和Quantum-X800InfiniBand交换机(800Gb/s),届时1.6T光模块需求有望放量。图表17:NVL72和DGX
B200部分技术规格图表18:英伟达新一代Quantum-X800
InfiniBand交换机资料:
Nvidia14资料:
Nvidia官网2、英伟达不同GPU集群和交换机网络所需光模块的数量情况图表19:DGX
H100集群所搭配的Quantum-2
QM9700
32
800Gb/s
OSFP
插槽交换机(64个400Gb/s端口)在不同GPU集群所需光模块数量情况
右表分别展示了搭建DGXH100和NVL
72集群,搭配交换机Quantum-2
QM9700(
ConnectX-7网卡)和Quantum-2
X800(
ConnectX-7网卡),不同GPU集群光模块的使用情况。GPU数量64112822562512210242204824096381923163843327683655363网络层数第一层-
叶交换机数量第二层-
脊交换机数量第三层–
核心交换机数量交换机合计数量1001420681683216064320128128642562561286405121,0241,0245122,0482,0481,0245,120451200256122448963201,2802,560GPU
400G
端口数量6432012812864256256128051251225601,0241,02451202,0482,0481,02404,0964,0964,0962,0488,1928,1928,1924,09616,38416,38416,3848,19232,76832,76832,76816,38465,53665,53665,53632,768
若使用Nvidia
Quantum-2
QM9700交换机,这些交换机总共有25.6Tbps的带宽,通过32个OSFP插槽上——即每个端口800G。在512个节点的网络中——每个节点都连接到一个叶交换机,因此需要16个叶交换机(512个节点除以每个交换机32个端口)。第一层-
叶层800G端口数量第二层-
脊层800G端口数量第三层-
核心层800G端口数量
00400G光模块数量800T光模块数量400G光模块/GPU800G光模块/GPU641281921256384151276811,0241,53612,0483,07214,09610,24018,19220,480116,38440,960132,76881,920165,536163,84013210.51.51.51.51.51.52.52.52.52.52.5资料:Semianalysis,Nvidia,光大证券研究所图表20:
NVL72
所搭配的Quantum-2
X800
72
1.6Tb/s
OSFP
插槽交换机(144个800Gb/s端口)在不同GPU集群所需光模块数量情况GPU数量72114412882576211522230424608292162184323368643737283
Nvidia的新144端口800G
Quantum-X800Q3400-RA4U交换机,它使用72个OSFP端口,每个端口1.6T(
144个800G端口),总带宽为115.2T——即其25.6T前身的4倍。使用144端口交换机的胖树网络可以包括多达10,368个GPU节点,同时仍然保持2层网络拓扑,比使用旧的64端口交换机的2层网络多出近5倍的节点。网络层数第一层-
叶交换机数量第二层-
脊交换机数量第三层–
核心交换机数量交换机合计数量10011001420681683218064360128722562161085805121,0241,00850445040002521224501002001,2682,536GPU
800G
端口数量72720144720288288144057657628801,1521,15257602,3042,3041,29604,6084,6082,59209,2169,2165,184018,43218,43215,5527,77636,86436,86436,28818,14473,72873,72872,57636,288第一层-
叶层1.6T端口数量第二层-
脊层1.6T端口数量第三层-
核心层1.6T端口数量00800G光模块数量1.6T光模块数量800G光模块/GPU1.6T光模块/GPU72721144721288432157686411,1521,72812,3043,60014,6087,20019,21614,400118,43241,760136,86491,296173,728182,592110.5
15
1.51.51.51.561.561.562.272.482.48资料:Semianalysis,
Nvidia,光大证券研究所2、NVL576将应用于未来万亿参数大模型,其高速率光模块需求极大
英伟达还推出了NVL576组网方式,该系统连接了576个通过
NVLink连接的NVIDIA
Blackwell
GPU,以创建一个巨大的共享内存池,为内存密集型工作负载(如推荐系统、图神经网络(GNNs)以及万亿参数规模的专家混合(MoE)大型语言模型(LLMs))提供显著的速度提升。
在NVL72的机柜中,所有的交换机已经没有额外的接口互联构成更大规模的两层交换集群了,英伟达将采用双机柜版本(NVL36)进行576组网。双机柜版本每个Compute
Tray只有一个GB200子系统,两个机柜的版本有18个NVSwitch
Tray,可以背靠背互联构成NVL72,虽然交换机多了一倍,但是为以后扩展到576卡集群,每个交换机都提供了36个对外互联的Uplink,累计单个机柜有36
*
2
*9=648个上行端口,构成NVL576需要有16个机柜,则累计上行端口数为
648
*
16=10,368个,实际上可以由9个第二层交换平面构成,每个平面内又有36个子平面,由18个Switch
Tray构成。在该种组网方式下,GPU与1.6T光模块的比例为1:9。图表21:NVL576互联结构资料:
Zartbot162、Blackwell系列GPU,提振高速率光模块需求
综上,不同英伟达GPU产品以及不同互联方式下,光模块和GPU的比例关系如下表格。即使新一代B200和GB200产品在ConnectX-7网卡规格下,跟上一代光模块用量相同,但未来搭配ConnectX-8的GB200产品将大幅提升对于1.6T光模块的需求,且在B系列GPU的生命周期中,搭配ConnectX-8的NVL72将会是主力产品。
此外,随着大模型的不断迭代,未来向通用型人工智能迈进,NVL576这种大规模高速互联的组网方式需求也将不断攀升,从而拉动1.6T光模块需求(
GPU与1.6T光模块的比例为1:9
)。图表22:不同GPU产品及不同互联方式下光模块和GPU的比例关系产品网卡OSFP插槽双端口双端口单端口单端口单端口单端口互联方式光模块/GPU比例DGX-H100
SuperPodDGX-B200
SuperPodGH200
(256
GPUs)GB200
NVL72ConnectX-7ConnectX-7ConnectX-7ConnectX-7ConnectX-8ConnectX-8InfiniBand1x400G
+
1.5~2.5x
800G
光模块1x400G
+
1.5~2.5x
800G
光模块9x800G光模块InfiniBand2层NVlink
SwitchesInfiniBand1x400G
+
1.5~2.5x
800G
光模块1x800G
+
1.5~2.5x
1.6T光模块9x1.6T光模块GB200
NVL72InfiniBandGB200
NVL72(576
GPUs)2层NVlink
Switches资料:Semianalysis,
Zartbot,
Nvidia,光大证券研究所17目
录1、光模块产业趋势:AI驱动800G/1.6T/3.2T数通光模块快速成长2、英伟达推出Blackwell系列GPU,提振高速率光模块需求3、光模块未来路径:CPO、硅光4、中国光模块产业的崛起5、投资建议:重点关注中际旭创、新易盛、天孚通信、源杰科技6、风险提示183.1
硅光光模块拥有更高的集成度、更低的规模量产成本
硅光技术在集成化和低成本具备优势,技术和产业链有待成熟:传统光模块主要采用高速电路硅芯片、光学组件、III-V族半导体芯片等器件封装而成,本质上属于“电互联”。不过随着晶体管加工尺寸的逐渐缩小,电互联将逐渐面临传输瓶颈,硅光技术有望带来新的互联方式。硅光子技术是基于硅和硅基衬底材料(如SiGe/Si、SOI等),利用现有CMOS工艺进行光器件开发和集成的新一代技术。硅光技术的核心理念是“以光代电”,即采用激光束代替电子信号传输数据,将光学器件与电子元件整合至一个独立的微芯片中。
以1.6T可插拔光模块举例,传统光模块方案需要8个单通道200G的EML激光器、光电探测器、
1个DSP芯片以及不同的部件包括镜头(将激光器聚焦到光纤上)、隔离器、电容器、电阻器等;而在硅光方案中,部件被高速集成化,只需要2个CW激光器、1个硅光芯片和1个DSP芯片。图表23:传统光模块和硅光光模块内部构成的不同19资料:
Marvell3.1
硅光方案未来渗透率将逐渐提升
硅光子技术与传统的光器件相比具有材料成本低、集成度高以及功耗低的优势,尤其在1.6T以及更高速率下成本和性能优势更为明显,有望替代EML和VCSEL方案成为主流。LightCounting预计,使用基于硅光的光模块市场份额占比将从2022年的24%增加到2028年的44%。
根据Yole
Intelligence,2022年,
硅基光电子芯片市场规模达6800万美元,预计到2028年以44%的复合年增长率增至超过6亿美元。主要增长动力是用于高速数据中心互联和对更高吞吐量及更低延迟需求的机器学习的800G及以上速率的可插拔模块。图表24:不同类型光模块市场规模预测(百万美元)图表25:硅光芯片市场规模预测资料:
Lightcounting资料:
YoleIntelligence203.1
硅光光模块的集成方式
集成方式来讲有三种:―(1)Flip-chip方案:该方案将激光器LD直接倒装焊到硅光芯片上,思路比较简单,工艺也比较成熟。但是该方案对贴装的精度要求比较高,时间成本较大,并且集成度不够高。―(2)Wafer/Die
bonding方案:该方案将没有结构的III-V族材料键合到SOI基片上,进一步再对III-V族材料进行加工,形成激光器.
该方案不需要对准调节,其位置准确性由光刻精度保证,省去了对准调节的时间。此外,如果是将一整个InP晶圆贴合到SOI晶片上,可以同时加工多个激光器,利于大规模生产,成本进一步降低。―(3)外延生长III-V族材料:该方案在Si材料上外延生长III-V族材料,进而再对材料结构进行加工,形成激光器,是真正意义上的单片集成方案,潜力巨大。但是目前该方案不够成熟,还限于研究阶段。图表26:Die
bonding方案图表27:外延生长方案资料:
IEEEJournal资料:
Nature213.2
CPO可以缩短交换芯片和光引擎之间的距离图表28:板上连接技术演进示意图——从铜缆连接、热插拔、OBO到CPO
CPO(co-packagdoptics)即光电共封装,是一种新型的光电子集成技术,指将网络交换芯片和光模块共同装配在同一个插槽上,形成芯片和模组的共封装。通过将交换芯片和光引擎封装在一起,CPO技术可以缩短交换芯片和光引擎之间的距离,以帮助电信号在芯片和引擎之间更快地传输;不仅能够减少尺寸,提高效率,还可以降低功耗。
右图展示了光器件和交换机ASIC集成度由低到高的不同方案。CPO的一项关键创新是将光学器件移动到离Switch
ASIC裸片足够近的位置,以便移除这个额外的DSP。借助CPO,网络交换机系统中的光接口从交换机外壳前端的可插拔模块转变为与交换机芯片组装在同一封装中的光模块。在传统的光通信系统中,光模块与芯片之间需要通过复杂的连接方式,而CPO技术可以将光模块和芯片封装在同一个封装体中,极大地减小了连接长度和距离,提高了通信效率。理想情况下,CPO可以逐步取代传统的可插拔光模块,将硅光子模块和超大规模CMOS芯片以更紧密的形式封装在一起,从而在成本、功耗和尺寸上都进一步提升数据中心应用中的光互连技术。资料:
Minkenberg,C.,Krishnaswamy,
R.,Zilkie,A.andNelson,D.(2021),Co-packageddatacenter
optics:
Opportunities
andchallenges.
IET
Optoelectron,
15:
77-91.223.2
3.2T和6.4T时代,CPO或将成为主流方案
CPO技术可以实现高速光模块的小型化和微型化,可以减小芯片封装面积,从而提高系统的集成度。CPO将实现从CPU和GPU到各种设备的直接连接,从而实现资源池化和内存分解,还可以减少光器件和电路板之间的连接长度,从而降低信号传输损耗和功耗,提高通信速度和质量。另外,CPO技术可以实现更高的数据密度和更快的数据传输速度,满足现代高速通信的需求。根据Yole预计,2027年的3.2T时代可插拔方案就会变得非常困难,板载封装(OBO)和CPO会成为主流;2030年的6.4T时代则CPO将会成为主流方案。
Yole报告数据显示,2022年,CPO市场产生的收入达到约3800万美元,预计2033年将达到26亿美元,2022-2033年复合年增长率为46%。图表29:从可插拔光模块到CPO的技术演进图表30:不同类型光模块市场规模预测(百万美元)资料:
YoleIntelligence资料:
YoleIntelligence23目
录1、光模块产业趋势:AI驱动800G/1.6T/3.2T数通光模块快速成长2、英伟达推出Blackwell系列GPU,提振高速率光模块需求3、光模块未来路径:CPO、硅光4、中国光模块产业的崛起5、投资建议:重点关注中际旭创、新易盛、天孚通信、源杰科技6、风险提示244.1我国光模块企业在全球占据主导地位图表31:全球前10大光模块供应商
我国光模块企业在全球占据主导地位,2022年,全排名12010年Finisar2016年Finisar2018年2021年2022年球光模块市场的前十大厂商中,国产厂商占据了七Finisar中际旭创&Coherent中际旭创&II-VI2OpnextSumitomoAvago海信宽带光迅科技Acacia中际旭创海信宽带光迅科技FOIT(Avago)LumentumAcacia个席位,中际旭创、海思、光迅科技、海信宽带、新易盛、华工正源、索尔思光在全球光模块市场排名靠前。3海思Cisco
(Acacia)海信宽带Broadcom新易盛Cisco
(Acacia)海思45Source
Photonic
FOIT(Avago)光迅科技海信宽带新易盛6FujitsuOclaro7JDSU中际旭创SumitomoLumentum8EncoreWTDIntel光迅科技Molex华工正源Intel9AOI10NeoPhotonicsSource
Photonic
SumitomoIntelSource
Photonic资料:
Lightcounting,光大证券研究所整理图表32:22年光模块供应商市场份额图表33:22年数通光模块市场份额
根据Coherent和Lightcounting数据,22年光模块市场总体规模约为130亿美元,Coherent和中际旭创位列前两位,市场份额分别为18.1%和10.6%Coherent,18.10%O-NetCoherent,21.70%Communications,
22年数通光模块市场总体规模约为59亿美元,Coherent和中际旭创位列前两位,市场份额分别为21.7%和21%。其他,其他,中际旭创,29.90%22.80%2S.o5u0
r%c
e10.60%Sumitomo,2.60%Photonics,2.60%中际旭创,O-NetCommunications,21.00%华工正源,海信,Lumentum,10.30%光迅科技,2.70%3.30%Lumentum,博通,华
工3正.3源0%,3.90%3.80%11.00%思科博通,光迅科技,4.20%英特尔,6.70%(Acacia),
海信,5.40%4.40%25资料:
Coherent,Lightcounting,光大证券研究所整理;注:单列的厂商未包含头部全部厂商4.2受到AI拉动,中国光模块出口额今年以来高速增长
根据海关总署数据,24年3月全国光模块出口金额为35.69亿元,同比+59.3%,环比+28.8%;1-3月累计出口95.16亿元,同比+57.4%。
国内光模块前两大龙头(海外市场)中际旭创和新易盛总部分别位于江苏省和四川省,所以观察这两个省份光模块的出口数据可以一定程度表征AI用光模块的景气度:―
24年3月江苏省光模块出口金额为19.69亿元,同比+111.1%,环比+18.2%;1-3月累计出口55.65亿元,同比+103.8%。―
24年3月四川省光模块出口金额为4.89亿元,同比+50.5%,环比+43.6%;1-3月累计出口12.33亿元,同比+66.2%。图表34:江苏省光模块海关出口金额图表35:四川省光模块海关出口金额25120%100%80%60%40%20%0%6120%100%80%60%40%20%0%543212015105-20%-40%-60%-80%-20%-40%001月
2月
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3月1月
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1月
2月
3月2023年2024年2023年江苏省光模块出口金额(亿元)2024年四川省光模块出口金额(亿元)YoY(%)QoQ(%)YoY(%)QoQ(%)资料:
中国海关总署,光大证券研究所整理26资料:
中国海关总署,光大证券研究所整理4.3受益于AI,光模块公司24Q1业绩实现高增图表36:主要光器件公司业绩情况资料:
Wind,光大证券研究所整理;市值时间为2024年5月10日
根据表格内公司样本得出,光模块行业2024年Q1实现营业收入131.84亿元,同比+34%;实现归母净利润21.41亿元,同比+96%。
24年Q1净利润增速前三名(除去扭亏)为中际旭创(
2024Q1归母净利润为10.09亿元,同比+304%,下同
)、天孚通信(2.79亿元,+203%)、新易盛(3.25亿元,+201%)。274.4随着AI用高速率产品放量,头部公司盈利能力显著提升图表37:中际旭创毛利率与净利率情况图表39:天孚通信毛利率与净利率情况356032.9920.632.7621.2255.5138.2454.352.1631.9952.851.6233.853029.3112.85040302010049.6829.8927.1125.4312.4325.5711.5225201510537.6532.4810.7902019A2020A销售毛利率(%):
Wind,光大证券研究所整理2021A2022A2023A2024Q12019A2020A销售毛利率(%):
Wind,光大证券研究所整理2021A2022A2023A2024Q1销售净利率(%)销售净利率(%)资料资料图表38:新易盛毛利率与净利率情况
2023年是AI元年,随着英伟达H系列GPU发布,800G光模块开始放量,新一代速率产品通常45利润率较高,且随着出货量提升,规模效应愈发显著。424036.8636.6627.29353025201510534.7218.27
头部厂商中际旭创23年毛利率达到32.99%,较22年提升3.68pct,净利率为20.6%,较22年提升7.8pct。24年Q1,800G产品有所降价,但随着800G产品占比逐渐提升,净利率仍维持较高水平。预计未来随着新一代1.6T产品放量,公司利润率仍能维持较高水平。32.1722.7630.9922.2229.1624.61
新易盛23年由于非AI服务器市场疲弱,盈利能力下滑,但24年Q1随着AI用光模块比例提升,公司利润率显著改善。
天孚通信23年毛利率为54.3%,较22年提升2.68pct,净利率为37.65%,较22年提升3.8pct。高速率光模块的需求对公司无源和有源产品的拉动非常显著,24年Q1公司利润率进一步提升。2802019A2020A销售毛利率(%):
Wind,光大证券研究所整理2021A2022A2023A2024Q1销售净利率(%)资料目
录1、光模块产业趋势:AI驱动800G/1.6T/3.2T数通光模块快速成长2、英伟达推出Blackwell系列GPU,提振高速率光模块需求3、光模块未来路径:CPO、硅光4、中国光模块产业的崛起5、投资建议:重点关注中际旭创、新易盛、天孚通信、源杰科技6、风险提示295、投资建议更高的互联速率+更多的互联数增长奠定了高速率光模块广阔的市场空间,叠加国内公司在全球的领先地位,我们全面看好光模块行业投资机会:–
(1)产业链多环节验证下
1.6T
逐步成熟,GB200
高性价比优势突出,25年需求有望超预期,对应标配
1.6T
光模块,放量在即;海外
Google、Meta、微软等公司的财报相继披露,纷纷大幅上调其资本开支指引以支撑1.6T高增的需求,未来有望进一步超预期,建议关注1.6T产业链的龙头标的:中际旭创、新易盛、天孚通信。–
(2)光芯片国产化:建议关注源杰科技–
(3)受益于国产算力发展:建议关注华工科技、光迅科技。图表40:行业重点上市公司盈利预测与估值资料:Wind,光大证券研究所整理;注:公司24-26年归母净利润预测均为Wind一致预期,市值时间为2024年5月10日305.1
中际旭创:深度受益于AI发展红利的光模块龙头图表41:公司800G/1.6T产品简介
800G/1.6T产品先发优势明显,高端化导向或助力公司24-25开启新成长周期。公司拥有1.6TOSFP系列光模块产品,并在业界率先推出1.6T-DR8OSFP224LPO产品;该系列产品主要采用8x200G的方案,除了传统的EML设计,还采用了硅光为基础的方案。800G方面,公司拥有全面的800G
OSFP光模块产品组合,包括4x100Gx2和8x100G两种架构方案,除了传统的EML设计,还采取了以硅光为基础的方案来满足短距离传输需求。图表42:公司数据中心产品发展时间线资料:中际旭创23年年报
公司始终重视技术创新、不断增加研发投入,促进产品持续迭代升级,有10G到1.6T全线条产品,LPO从800G到1.6T都有相应的技术储备和解决方案,力争保持产品在行业内的技术领先。预计公司今年主要是800G光模块的上量,配合网交换机的400G光模块也会快速上量;2025年会有800G的光模块,1.6T预计也会在2025年上量。网客户的产品迭代用到资料:中际旭创官网风险提示:AI发展不及预期、国际贸易争端风险、竞争加剧。315.2
新易盛:在AI相关高速率光模块市场有望快速提升份额图表43:新易盛部分1.6T、800G和400G产品800G产品
公司自成立以来一直专注于光模块的研发、生产和销售,公司是国内少数批量交付运用于数据中心市场的100G、200G、400G、800G
高速光模块、掌握高速率光器件芯片封装和光器件封装的企业,已成功研发出
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