AI行业系列深度报告（一）：光模块：AIGC高景气持续800G+产品需求旺盛

光模块:AIGC高景气持续,800G+产品需求旺盛2024年7月9日催化：AIGC刺激，800G+数通光模块开始担当大任。光模块负责光电信号的收发、转换，支撑着网络、计算等设备之间的协作与连接。受益于AIGC带来的海量数据交换和传输需求，高速光模块应用快速扩大，尤其是大模型训练对更快数据传输的需求持续激增，800G光模块因其高带宽、高传输速率、性能优良、高密度和扩展性好而受到广泛关注。高速光模块，从应用场景上看，涵盖了AI数据中心、HPC以及5G网络等多个领域。从趋势上看，随着AI等数据处理密集型的应用持续演进，数通光模块性能提升的速度将加快。在2022年之前，整个光互联网络的升级是以四年为一个周期；在2022年之后，升级周期缩短为两年，光模块800G是当前数通领域的主流，更高速率的产品也崭露头角。单波长传输速率的提升，是光模块传输速率向上的重要路径。市场：1.6T上量，2024年数通光模块将实现高速增长。光模块的市场规模主要受下游资本支出的影响，但其中来自云厂商投入波动的影响最大。2019年行业处在下行周期，主要压力就是来自于云计算厂商的收缩；2022年年底，云厂商又开始了新一轮的开支压缩，计算和网络的投入均谨慎，负面影响一直延宕至2023年初。但之后由于AIGC对高速光模块市场的拉动效应开始显现，2023年行业仍实现增长。Lightcounting预计2024年，800G将成为市场主流，1.6T也将开始放量，整体市场增速有望超过40%，其中数通光模块增长可能最为迅速。预计2025年，行业还将增长20%以上，2026-2027年增速还将维持在两位数以上。从市场竞争格局看，中国厂商竞争力较强，23年前十光模块厂商中占7席。后续即使海外市场出现较大变数，中国仍将是这个市场上的重要趋势：技术演进快速，LPO、CPO及硅光等新技术应用加快。随着高速数通光模块在数据中心应用的增加，光模块的能耗问题也开始受到关注，光模块降低功耗的需求快速上升。目前，业界采取了两条路径：CPO和LPO。LPO通过线性直驱技术替换传统的能耗大户DSP，将其功能集成到交换芯片中，只留下驱动芯片（Driver）和跨阻放大器（TIA）芯片，同时实现了降功耗和延迟的目的，在数据中心等短距离传输领域优势尤为凸显。除了LPO的封装路径之外，随着光模块向800G光模块演进，CPO的成本和技术优势将逐渐凸显。CPO利用激光而非电子信号来传输数据，通过将光学器件和电子元件封装在一起（光器件+交换芯片），CPO实现了光信号和电信号处理的深度融合。这一转变标志着从传统光学模块中的“电互连”向真正的“光互连”的转变。最后，硅光技术也是各家都在关注和投入的方向，该技术将多个光、电芯片集成在同一硅基衬底上，集成度和带宽均高但成本低，国内外厂商均在积极投入。投资建议：光模块是电信、数据通信基础设施建设中不可或缺的组成部分。随着AIGC算力设施建设的快速增长，数据中心的网络架构也出现明显变化，数通光模块尤其是800G+的需求较快增长。国内厂商作为光模块产业链中的重要组成部分，近年来也在这一轮的需求增长、技术演进中快速成长。未来，随着AIGC应用端的丰富，算力基础设施建设将会更上一个台阶，国内光模块产业链会继续受益。上游元器件方面，建议关注激光器芯片厂商源杰科技，平台型元件厂商天孚通信；光模块方面，建议关注中际旭创、新易盛、华工科技、光库科技等。风险提示：AIGC基础设施建设不及预期；技术演进可能不及预期；贸易保护加剧。AIGC带来了整个数据中心结构的变革，数据中光模块主要用于光电信号的收发和转换，通过它发射出相应速率的调制光信号，通过光纤传输后，接收接口再把光信号由光探测二极管转换成电信号，并经过前置资料来源：资料来源：华为论坛、FS、平安证券研究所4）：）：资料来源：资料来源：FS、平安证券研究所5上游：主要是光电芯片设计和光器件厂商，其中光电芯片国内发展下游：直接客户是光通信设备厂商和服务器•光模块产业链资料来源：资料来源：Coherent官网、平安证券研究所6资料来源：资料来源：eet-china、sunshinepcb、平安证券研究所7数据来源：数据来源：FS、平安证券研究所8随着对更快数据传输的需求的激增，800G光模块因其高带宽从技术准备来讲，2020-2022年间各主要厂商已经推出了800G产品，并持续向小型化、热插拔的方向迈进。中际旭创800GOSFP光模块资料来源：资料来源：FS、中际旭创官网、平安证券研究所9从趋势上看，随着AI等数据处理密集型的应用持续演进，数通光模块性能提升的速度将加快。在2022年之前，整个光互联网络的升级是以四年为一个阶段；在2022年之后，升级周期缩短为两年，光模块800G是当前数通领域的主流，1.6T也开始崭露头角。从主要路径上看，主要依托单波长传输速率的提升。•光模块传输速度演进资料来源：资料来源：FS、C114、平安证券研究所10通道数及容量：通过使用并行通道或增加线缆中的光纤数量可以实资料来源：资料来源：FS、平安证券研究所11增加通道数不需要增加带宽或者调制复杂度，技术原理相对简单资料来源：资料来源：华为论坛、平安证券研究所12信号处理调制方式400G/800GPAM4KP4bypass相干、PAM4strongerthanFEC3.2T相干、PAM4/6strongerthanFEC•提升单通道传输速率的路径资料来源：资料来源：华为论坛、平安证券研究所13期，就主要是来自于云计算厂商的收缩；而在2022年年底，云厂商又开始了新一轮的压缩开支，计算和网络的投入•全球光模块收入增速资料来源：资料来源：lightcounting、平安证券研究所15•全球光模块收入增速•谷歌单财季资本支出及同比增速•微软单财季资本支出及同比增速资料来源：资料来源：lightcounting、iFind、平安证券研究所16从全球光模竞争格局看，中国占据着重要地位。近年来，随着国内光厂商占全球光模块收入的比重保持在较高水平。Lightcounting北美市场可能因为AI建设光模块采购提速，相应的西方厂商可能更为受益，中国在排名201020162018年202220231Coherent&中际2OpnextCoherent3住友4安华高Acacia56OclaroLumentum7JDSUAcacia新易盛新易盛8Emcore住友9WTDLumentumAOINeoPhotonics住友Marvell资料来源：资料来源：lightcounting、平安证券研究所17•2023Q4全球领先光模块厂商•2024Q1全球领先光模块厂商资料来源：cignal.ai、讯石光通讯咨询，平安证券研究所•2018-2028年全球光模块市场结构•2023-2028年AI相关光模块份额变化资料来源：资料来源：Lightcounting、Coherent官网，平安证券研究所19升至30W，光模块的功耗占交换机的功耗占比也持续上升；相比2010年，2022年整体交换机传统方案中：1）发送端，将数字信号转换为模拟信号；2•800G光模块结构资料来源：资料来源：fs、effectphotonics、平安证券研究所•传统方案（有DSP）和LPO方案（无DSP）对比•2023-2027年数据中心光模块演进），•主要光模块封装形态对比博通作为重要的交换芯片和光电子芯片的厂商，在CPO芯片和交换机产品方面持续取得进展。2021年公司宣布进军CPO领域，2022年8月宣布腾讯和锐捷成为该领域的合作伙伴，2024年3月，公司开始向客户交付51.2T以太网交换机Bailly。采用CMOS技术，单通道信号传输速率为100Gbps；PIC集成支持CWDM资料来源：Broadcom、fibermall、平安证券研究所Yole预计，随着6.4T光学模块的问世，CPO和可插拔光学资料来源：资料来源：FS、Yole、平安证券研究所硅光技术是一种通过传统微电子CMOS工艺实现光电子器件和微电子器件的单片集成。这种芯片主要由光源、调波导器件等组成，它可以将多种光器件集成在同•硅光芯片集成概念图•硅光芯片市场竞争格局2024年OFC会议上，公司公布了其最新的OCI公司此次发布的OCI（光学计算互连）包含64通道，每个通道允资料来源：资料来源：convergedigest、英特尔官网、平安证券研究所•用于硅基光电异质集成的材料体系及光电器件•光模块中主要光芯片收入预测（按技术）资料来源：全球技术地图、Lightcounting、平安证券研究所硅光技术赛道上，参与者众多：1）整体方案提供商：英特尔、博中国企业进展较快，华为、中兴、中际旭创、新易盛、联等，均在积极投入该领域，并取得积极成果。硅光业务发展或布局情况OSFP和QSFP-DD800硅光光模块已经出货资料来源：资料来源：YOLE、平安证券研究所31光模块是电信、数据通信基础设施建设中不可或缺的组成部分。随着AI变化，数通光模块尤其是800G+的需求较快增长。国内厂商作为光模块产业链中的重要组成部分，近年来也在这一轮的需求增长、技术演进中快速成长。未来，随着AIGC应用端的丰富，算力基础设施建设将会更上一个台阶，国内光模块产业链会继续受益。上游元器件方面，建议关注激光器芯片厂商源杰科技，平台型元件厂商天孚通信；光模块方面，建议股票简称股票代码PE（倍）6884980.230.71540.5071.143003084.345.83300502804.150.972.072.974.1027.64300394498.9690.082.424.85000988290.892