光模塊行業(yè)深度調(diào)研 2023年光模塊應(yīng)用前景和發(fā)展機(jī)遇

• 黃江 2023年12月1日 來源：東方財富 1106 71
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光模塊的升級和創(chuàng)新一直在不斷推進(jìn)，從最初的百兆光模塊、千兆光模塊到目前使用比較廣泛的萬兆光模塊、40G光模塊、100G光模塊，還有目前已經(jīng)有投入使用的200G、400G光模塊甚至小批量出貨的更高速率的800G光模塊不斷推動著各個行業(yè)的發(fā)展。

光模塊是進(jìn)行光電和電光轉(zhuǎn)換的光電子器件。光模塊的發(fā)送端把電信號轉(zhuǎn)換為光信號，接收端把光信號轉(zhuǎn)換為電信號。光模塊按照封裝形式分類，常見的有SFP，SFP+，SFF，千兆以太網(wǎng)路界面轉(zhuǎn)換器(GBIC)等。

以ChatGPT為代表的AIGC快速發(fā)展，對網(wǎng)絡(luò)端也催生了更大帶寬需求。無論是訓(xùn)練側(cè)還是推理側(cè)，對光模塊的需求都較為強(qiáng)勁。疊加AIGC帶來的算力和模型競賽，預(yù)計北美各大云廠商和相關(guān)科技巨頭均有望在2024年大量采購800G光模塊，同時2023年也可能提前采購。

2023年光模塊應(yīng)用前景和發(fā)展機(jī)遇

ChatGPT(全名：Chat Generative Pre-trained Transformer)，是美國人工智能研究實驗室OpenAI新推出的一種人工智能技術(shù)驅(qū)動的自然語言處理工具，ChatGPT上知天文下知地理，還能根據(jù)聊天的上下文進(jìn)行互動的能力，做到與真正人類幾乎無異的聊天場景進(jìn)行交流。ChatGPT不單是聊天機(jī)器人，還能進(jìn)行撰寫郵件、視頻腳本、文案、翻譯、代碼等任務(wù)。人工智能的強(qiáng)大，超出我們的想象!

人工智能的應(yīng)用場景廣泛，包括視頻識別、語音識別、圖像識別、自然語言處理等，若出現(xiàn)圖片或視頻相關(guān)的爆款A(yù)I應(yīng)用，一方面用戶數(shù)量大幅提升，另一方面單個用戶產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流量會顯著增長，從而數(shù)據(jù)總流量將暴增。人工智能需要大量的計算資源來進(jìn)行模型訓(xùn)練和預(yù)測，而光模塊可以提供高速率、高帶寬的數(shù)據(jù)傳輸和處理能力，從而加速人工智能應(yīng)用的運行速度和精度。此外，光模塊還具有速率高、體積小、可重復(fù)性好等優(yōu)點，在人工智能領(lǐng)域具有很大的潛力和應(yīng)用前景。因此，人工智能的發(fā)展離不開光模塊的支持。

近年來，光模塊的升級和創(chuàng)新一直在不斷推進(jìn)，從最初的百兆光模塊、千兆光模塊到目前使用比較廣泛的萬兆光模塊、40G光模塊、100G光模塊，還有目前已經(jīng)有投入使用的200G、400G光模塊甚至小批量出貨的更高速率的800G光模塊不斷推動著各個行業(yè)的發(fā)展。這些高速率的光模塊擁有更高的數(shù)據(jù)處理能力和更強(qiáng)的穩(wěn)定性，為大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸提供了更好的解決方案。光通訊市場開始向更高速傳輸和更智能化的方向發(fā)展，這也反映出了人工智能對光模塊的巨大需求。

時代的發(fā)展和科技進(jìn)步，人工智能技術(shù)日益成熟，為各行業(yè)帶來了諸多便利和改變。40G光模塊、100G光模塊、200G光模塊、400G光模塊和800G光模塊都有各自的應(yīng)用前景和市場價值，隨著數(shù)據(jù)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和全球通信需求的不斷增加，光模塊市場也將迎來更大的發(fā)展機(jī)遇。

根據(jù)中研普華研究院《2023-2028年中國光模塊行業(yè)深度調(diào)研與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》顯示：

算力作為AIGC技術(shù)的重要支撐之一，是影響AI發(fā)展與應(yīng)用的核心因素。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)相比，AI數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可能存在一些變化。

在英偉達(dá)DGX A100 Super POD的AI數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)中，三層交換機(jī)全部為Nvidia Quantum QM8790的40端口交換機(jī)。第一層交換機(jī)與1120張Mellanox HDR 200G Infiniband網(wǎng)卡連接;第二層交換機(jī)下傳端口與第一層相連，上傳端口與第三層互聯(lián);第三層交換機(jī)只有下傳端口，與第二層相連。此外，存儲側(cè)獨立組網(wǎng)，與計算側(cè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分開，也需要一定數(shù)量的交換機(jī)和光模塊。因此，相比較傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心，AI數(shù)據(jù)中心中的交換機(jī)及光模塊數(shù)量大幅提升。

英偉達(dá)的A100 GPU主要對應(yīng)200G光模塊，H100 GPU可以對應(yīng)400G或或800G光模塊。由于光模塊速率由網(wǎng)卡決定，網(wǎng)卡的速率受限于PCIe。通道速率。假設(shè)A100和和H100的的DGX服務(wù)器內(nèi)部所用PCIe通道速率達(dá)到800G，那么也可以采用800G帶寬的網(wǎng)卡，即也可以采用800G光模塊，大大提升系統(tǒng)計算效率。

光模塊作為算力基礎(chǔ)設(shè)施的核心器件，需求增速或?qū)⒂瓉硖嵘?。截?021年年底我國在用數(shù)據(jù)中心機(jī)架規(guī)模達(dá)520萬架，近五年年均復(fù)合增速超30%，數(shù)據(jù)中心機(jī)架規(guī)模持續(xù)穩(wěn)步增長，且呈多樣化趨勢發(fā)展，智算中心、邊緣數(shù)據(jù)中心將保持高速增長，帶動數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)鏈上游光芯片、光器件以及光模塊等產(chǎn)品的需求。預(yù)計到2025年國內(nèi)數(shù)據(jù)中心光模塊市場有望達(dá)到525.3億元，2022-2023年復(fù)合增長36.9%。Light Counting則預(yù)計，2026年全球光模塊市場規(guī)模為176億美元，2021-2026年的復(fù)合年增長率為13.68%。其中2022-2024年全球光模塊市場規(guī)模分別為107.65/119.56/132.62億美元，同比增長16.09%/11.06%/10.92%。

800G光模塊量產(chǎn)窗口已至，2024年或成800G大年

光模塊每4年升級一次，實際出貨時間是晚于電口SerDes及交換機(jī)芯片新版發(fā)布的時間。2019年作為100G光模塊升級的時間點，市場分成了200G和400G兩條升級路徑。但是在2023年這向個時間點，市場下一代高速率光模塊均指向800G光模塊，疊加AIGC帶來的算力和模型競賽，預(yù)計北美各大云廠商和相關(guān)科技巨頭均有望在2024年大量采購800G光模塊，同時2023年也可能提前采購。

2022年底，800G光模塊已開始小批量出貨，2023年需求主要來自于谷歌和英偉達(dá)。2022年，谷歌資本開支為314.9億美元，同比增長28%。公司預(yù)計2023年的資本支出將與2022年基本持平，但資本開支的結(jié)構(gòu)將有所改變，公司將增加對技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施的投資，包括對AI及云服務(wù)的建設(shè)投資，同時將縮減辦公設(shè)施的資本支出，進(jìn)一步提高整體投資效率。谷歌今年是800G光模塊市場的主要需求廠商，明年需求量有望持續(xù)快速增長。

除此之外，AWS、微軟、Meta等北美云廠商也會加大對800G光模塊的采購。AWS已推出AIGC相關(guān)的重磅產(chǎn)品，包括生成式AI平臺Bedrock服務(wù)，支持用戶通過API訪問亞馬遜自己的Titan(泰坦)大模型，由兩個全新大語言模型組成;同時支持調(diào)用來自AI21Labs、Anthropic、StabilityAI等第三方的多樣化模型;此外還推出了兩款專門針對生成式AI優(yōu)化的計算實例EC2Trn1n實例和EC2Inf2。其中，為了提升EC2實例的訓(xùn)練效率，AWS采用了第二代ElasticFabricAdapter(EFA)，網(wǎng)絡(luò)帶寬為800Gbps。因此，亞馬遜有望在AI上增加資本開支，繼400G光模塊之后，公司有望在大規(guī)模采購800G光模塊。

微軟在AI大模型方面發(fā)展較為快速，作為OpenAI的重要投資方，微軟可以在Azure云上提供Open AI的產(chǎn)品，同時也有融合Chat GPT的New Bing搜索引擎以及智能Office工具Copilot產(chǎn)品。微軟在應(yīng)用側(cè)借助Open AI的產(chǎn)品取得先發(fā)優(yōu)勢，對于算力的需求也將保持強(qiáng)勁。微軟開源Deep Seed Chat，降低訓(xùn)練門檻，有望帶動推理側(cè)更大的需求。因此，微軟對于800G光模塊這種高性能網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的需求也有望大幅提升。

國產(chǎn)800G光模塊已開始量產(chǎn)，本土廠商望發(fā)揮產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢供應(yīng)全球

在本次算力建設(shè)的大周期中，光模塊的增長彈性最為明顯，光模塊可以說是“AI時代的逆變器”。而光模塊作為我國的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，我國光通信企業(yè)生產(chǎn)的低/中/高速率數(shù)通、電信光模塊供應(yīng)全球，因此本輪北美的算力升級周期，國內(nèi)企業(yè)拿下海量訂單具有高度確定性。另外，算力芯片升級，推動超算中心內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)帶寬升級，光模塊向800G、1.6T速率迭代中，本土光模塊廠商也有望率先受益。

縱觀全球光模塊市場，根據(jù)Yole統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2020光模塊廠商市場份額前兩名依然由美企II-VI和Lumentum占據(jù)，分別為16%和11%，但是相比于2019年，二者的市場占比均下降了3%。在頭部廠商市場占比出現(xiàn)下降的背景下，國內(nèi)廠商中際旭創(chuàng)以10%的市場份額位居第三名，相比于2019年增長了1%。同時海信寬帶、新易盛等國內(nèi)廠家首次進(jìn)入TOP10榜單，國內(nèi)廠商市場份額從2019年的31%強(qiáng)勢增長到2020年的40%。

在2023年的OFC光博會上，各家光模塊公司均推出了自己的800G光模塊產(chǎn)品，涵蓋不同封裝方式、材料和傳輸距離等種類。中際旭創(chuàng)表示，公司去年下半年即取得800G訂單，目前訂單充足，一季度800G出貨量環(huán)比去年四季度有所增長，二季度訂單充足、產(chǎn)能準(zhǔn)備充分，能夠保障交付。公司方面預(yù)計，今年800G出貨量每季度將出現(xiàn)環(huán)比增長。

新易盛在2023OFC現(xiàn)場演示基于薄膜鈮酸鋰(TFLN)調(diào)制器技術(shù)的800GOSFPDR8光模塊產(chǎn)品，搭配5nmDSP芯片，功耗11.2W。同時推出LPO光模塊，包含EML、TFLN和SiPh三種方案;華工科技的800GSR8已經(jīng)在國內(nèi)市場頭部廠商送樣測試，DR8和FR8產(chǎn)品在微軟和英偉達(dá)同樣，預(yù)計23年

下半年出貨量將快速增長;劍橋科技的800G光模塊基于傳統(tǒng)EML和硅光兩種方案，對于薄膜鈮酸鋰方案也在積極關(guān)注。公司也推出了線性驅(qū)動的800G光模塊產(chǎn)品;光迅科技在2023OFC上展示了800GQSFP-DD800的SR8光模塊產(chǎn)品，同時公司擁有800GQSFP-DD2x400GFR4和DR8光模塊。

《2023-2028年中國光模塊行業(yè)深度調(diào)研與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》由中研普華研究院撰寫，本報告對該行業(yè)的供需狀況、發(fā)展現(xiàn)狀、行業(yè)發(fā)展變化等進(jìn)行了分析，重點分析了行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、如何面對行業(yè)的發(fā)展挑戰(zhàn)、行業(yè)的發(fā)展建議、行業(yè)競爭力，以及行業(yè)的投資分析和趨勢預(yù)測等等。報告還綜合了行業(yè)的整體發(fā)展動態(tài)，對行業(yè)在產(chǎn)品方面提供了參考建議和具體解決辦法。

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  2023-2028年中國光模塊行業(yè)深度調(diào)研與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告

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