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AI大模型发展加速光模块迭代节奏,800G光模块放量或将超预期:根据Lightcounting2021年的预测,800G光模块将从2025年底开始主导市场,主要原因是AI应用等带来的数据流量的增长,超预期的数据中心带宽需求以及光模块厂商技术的迭代。随着以chatGPT4为代表的AI大模型问世以及相关应用的快速发展,AI训练和推理服务器有望进一步推升高速率光模块的需求。目前头部云厂商已开始集中测试和采购800G光模块,我们预计800G光模块出货量将在23年下半年快速增长,放量节奏将超出此前Lightcounting预期。

AI服务器促使数据中心网络架构的演变,从而提升光模块需求:普通GPU服务器一般只要求单卡性能,而在AI训练中,GPU卡间需要大量的参数通信,模型越复杂,通信量越大,所以AI服务器除了要求单卡性能外,还要求多卡间的通讯性能。

这促使数据中心整体架构由传统的三层网络架构转化为脊叶式架构,数据流量从南北向到东西向转变。叶脊使用所有的互联链路,每台叶交换机都连接到了脊交换机上,脊交换机之间和叶交换机之间没有任何互连,相对于传统的三层网络架构而言,减少了设备寻找或等待连接的需求,从而减少了延迟及流量瓶颈。由于其特殊的拓扑结构,系统对于光模块的需求得到了提升。

随着数据中心对于带宽需求的提升,叶脊架构中的光模块也在持续升级之中。速率方面,亚马逊、谷歌、微软、Facebook等北美超大型数据中心内部互连已经在2019～2020年开始商用部署400Gb/s光模块;国内数据中心正由100Gb/s逐步向400Gb/s过渡。根据IMT2020(5G)推进组预计,数据中心交换芯片吞吐量预计2023年将达到51.2Tb/s,2025年之后达到102.4Tb/s,800Gb/s和1.6Tb/s更高速率将成为实现高带宽数据交换的重要选择。

Lightcounting预测光模块市场23年将出现10％下滑,但800G/1.6T光模块预计仍维持高增:根据LightCounting23年3月发布的最新报告,其下调了2023年以太网光模块销售的预测,从22年10月预测的2％的增长到现在10％的下降,24-28年的复合增长率预期仍为13％。下降的主要原因是云巨头Meta公司放缓了数据中心的建设部署,支持元宇宙业务的数据中心升级计划许多都被搁置或缩小了规模。但Meta公司确认了其建立人工智能基础设施,并追赶亚马逊和谷歌的承诺,目前大多数400G光模块使用的场景,接下来将使用800G光模块。LightCounting并未太多的削减Meta对400G/800G光模块的需求预测,LightCounting对1.6T光模块的出货量预测没有改变,这些模块需要满足谷歌、亚马逊和微软运营的数据中心每年40％带宽增长的需求。

800GLPO方案或将成为AI服务器集群中最具性价比方案:LPO(Linear-drivePluggableOptics)是线性驱动可插拨光模块,在数据链路中只使用线性模拟元件,无CDR或DSP芯片的设计方案。在OFC2023上,多家厂商展示了其linear-drive方案,包括Macom、Broadcom和Cisco等公司。相较DSP方案,LPO可大幅度减少系统功耗和时延(功耗相较DSP可下降接近50％,与CPO的功耗接近),而系统误码率和传输距离有所牺牲,深度契合目前AI计算中心的短距离大带宽低功耗低时延的数据连接需求。建议积极关注国内光模块公司在800GLPO方案的进展。

国内光模块厂商彰显强大竞争力,在800G时代有望持续扩大份额:根据Lightcounting,2021年全球前十大光模块厂商,中国厂商占据六席,分别为旭创(与II-VI并列第一)、华为海思(第三)、海信宽带(第五)、光迅科技(第六)、华工正源(第八)及新易盛(第九)。在800G/1.6T技术方面,国产厂商也都有深度布局,未来有望持续受益800G光模块需求的放量。在2023年OFC大会上,各大国内厂商发布并展示最新800G/1.6T光模块产品,例如:中际旭创发布基于5nmDSP和先进硅光子技术的第二代800GOSFPDR8+和2xFR4光通信模块,以及1.6TOSFP-XDDR8+可插拔光通信模块;新易盛推出多款800G光模块,其中基于薄膜铌酸锂(TFLN)调制器的800GOSFPDR8模块功耗仅为11.2W,是目前业界最节能的光模块;光迅科技首次展出业界最新的数据中心内部高速互联1.6TOSFP-XDDR8和800GQSFP-DD800SR8光模块。

投资建议:AIGC应用加速落地催化超算数据中心和智算数据中心的建设,推动数据中心内部的数据传输和数据中心间互联,基于AI服务器对于大带宽、低功耗、低时延的数据连接需求,我们预计云巨头厂商将持续加大高速率光模块的采购量。建议关注1)光模块中际旭创、新易盛、剑桥科技、光迅科技、华工科技;(2)光芯片:源杰科技3光引擎:天孚通信。

风险提示:电信与数通市场基础设施投资不及预期、行业竞争加剧、硅光等新技术发展不及预期。