光模块迎爆发风口!AI算力核心基石,布局龙头梳理

2023-12-11     网友

#谷歌推出其最先进AI模型#

随着人工智能和高性能计算的飞速发展,数据中心服务器接入速度正在迅速提升,这极大地推动了光互联的需求增长。

光模块作为数据中心内部设备互联的关键载体,市场有望持续扩张。

当前GPU A100/H100已经将网卡速率提升至200G/400G/800G,导致交换机的800G端口数量急剧增多。

2024年英伟达计划推出下一代GPU B100,预计将采用800G/1.6T模块,这无疑将进一步刺激对高速光模块的需求。$联特科技(SZ301205)$$剑桥科技(SH603083)$$新易盛(SZ300502)$

据Lightcounting预测,未来五年用于AI集群的光模块销售总额将达到176亿美元,全球光模块市场规模预计将在2027年超过200亿美元。

值得注意的是,800G有望带动从2023年开始的新一轮增长,预计在2026年突破30亿美元。

随着数据中心的建设和5G网络的深入布局,光模块长期市场前景广阔。

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光模块行业概览

在光通信网络中,光模块发挥着至关重要的作用。

从功能角度来看,光模块可以被视为一个功能模块,专门负责光电与电光之间的转换。

其主要功能是确保在发送端,设备的电信号能够被准确地转换为光信号。而在接收端,这些光信号又能被高效地转换回设备的电信号。光模块就实现了光电信号之间的顺畅转换,确保了光通信网络中的信息传输能够顺利进行。

作为光纤通信系统的核心组件,光模块是交换机与其他设备之间信息传输的关键载体,广泛应用于如汇聚交换机、核心路由器、OLT、DSLAM等光网络通信设备的光接口。

光模块工作原理图:

光模块作为光通信的核心元件,其设备成本占据相对较高的比例。

特别是在高速光模块中,其在通信网络设备成本中的占比甚至达到了50%~60%,从而对网络的整体建设成本产生显著影响。

同时,光模块是光通信产业化中降低成本、提高效率的关键因素。

光模块中的电子元器件主要由激光器、调制器、接收器以及控制芯片等多个部分组成。

激光器是光模块的核心组件之一,其功率和稳定性直接关乎数据传输的质量。

调制器在光模块中同样占据重要地位,其主要职责是将电信号转化为可以传输的光信号。简单来说,就是将数字或模拟信号调制到激光器发出的光波中,从而实现数字光传输的功能。

接收器是用来接收光信号的元器件,其主要功能是将接收到的光信号重新转换为电信号,以便后续的电子设备能够对其进行处理。

在接收光信号的过程中,接收器还需要进行信号放大和滤波等操作,旨在提高信号的质量和降低噪声干扰。

光模块的构成:

资料来源:CSDN

光模块产业链梳理

光模块产业链大致可分为四大环节:芯片、器件、模块和设备。

光模块产业链上游主要涉及光芯片、电芯片以及光器件/光学元件/组件的生产。

光模块位于产业链中游,此环节的参与厂商众多,行业竞争尤为激烈。

下游的需求则主要来源于电信市场和数通市场。

上游光组件行业中,尽管供应商数量众多,但高端光芯片和电芯片的技术门槛非常高,研发成本也相当昂贵,这一领域主要由海外厂商所主导。

中游光模块厂商需要从上游企业采购光芯片、电芯片和光组件等原材料。经过集成、封装和测试后,会提供给设备集成商,以便整合成满足特定需求的光通信设备。

模块封装环节由于技术门槛相对较低,吸引了大量厂商参与,导致行业竞争尤为激烈,特别是在低端和低速的光模块封装领域。

下游的需求主要来自电信市场和数通市场。在数通领域,产品主要供应给国内外的云计算厂商;而在通信领域,则主要供应给通信设备厂商。

在市场份额方面,英特尔以61%的份额领跑数据通信市场,思科、博通和其他小公司紧随其后。电信领域,思科(Acacia)占据了近50%的市场份额,Lumentum(Neophotonics)和Marvel(Inphi)分列其后。相干可插拔ZR/ZR+模块正在推动电信硅光市场的快速发展。

2022年数通与电信光模块市场占比:

光模块竞争格局

光模块市场的竞争相当激烈,导致竞争格局相对分散,下游客户分布广泛且产品种类繁多。

近年来,中国的光模块厂商已经取得了显著的发展。通过不断积累工艺经验和技术赶超,结合人工成本低等竞争优势,国内厂商竞争力和份额都得到了稳步提升。

LightCounting 2022年发布的全球光模块TOP10榜单显示,在2010年,仅有武汉电信器件有限公司(WTD,后与光迅科技合并)一家中国公司入围。而到了2022年,旭创科技与Coherent并列榜首,Cisco(Acacia)和华为(海思)分列第三和第四。光迅科技、海信宽带、新易盛、华工正源也进入了前十,分别位列第五、第六、第七和第八。Intel和索尔思光电则分别排名第九和第十。

在OFC 2023展览上,Broadcom、Lumentum等大厂展示了200G EML、DSP以及配套的激光芯片驱动器。与此同时,中际旭创、光迅、新易盛等中国厂商也展出了1.6T光模块,显示出头部厂商在研发方面的明显领先优势。

资料来源:CIOE

随着新一代产品的出货量不断增加,产品良率会有所提升,并且成本会逐渐摊薄,从而为产品降价提供了更大的空间。

在新产品刚刚进入市场的初期阶段,由于竞争尤为激烈,光模块新品的价格在问世后的2-3年内通常会出现较大幅度的下降,但随后的降幅会有所收窄。

结语

目前光模块行业的头部厂商正引领着技术变革的潮流,而二线厂商则通过不断增加研发投入,努力强化新技术路径的布局,以期寻找实现技术超越的机会。

光模块作为光通信产业链中的核心元件,持续受益于信息应用流量需求的增长和光通信技术的不断创新升级,有望保持强劲的增长势头。

在人工智能大算力场景下,对光模块的成本、能耗和集成度等方面提出了更高的要求。这种趋势预计还将推动LPO、CPO、硅光等技术路径取得突破性的发展。

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