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(lái)源：東方財(cái)富 1106 71
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光模塊的升級(jí)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(wàn)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(dòng)著各個(gè)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(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，接收端把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。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(duì)網(wǎng)絡(luò)端也催生了更大帶寬需求。無(wú)論是訓(xùn)練側(cè)還是推理側(cè)，對(duì)光模塊的需求都較為強(qiáng)勁。疊加AIGC帶來(lái)的算力和模型競(jìng)賽，預(yù)計(jì)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(gòu)800G光模塊，同時(shí)2023年也可能提前采購(gòu)。

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(guó)人工智能研究實(shí)驗(yàn)室OpenAI新推出的一種人工智能技術(shù)驅(qū)動(dòng)的自然語(yǔ)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(dòng)的能力，做到與真正人類幾乎無(wú)異的聊天場(chǎng)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(chǎng)景廣泛，包括視頻識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語(yǔ)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(gè)用戶產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流量會(huì)顯著增長(zhǎng)，從而數(shù)據(jù)總流量將暴增。人工智能需要大量的計(jì)算資源來(lái)進(jìn)行模型訓(xùn)練和預(yù)測(cè)，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(yùn)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(diǎn)，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(lái)，光模塊的升級(jí)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(wàn)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(dòng)著各個(gè)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(chǎng)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(duì)光模塊的巨大需求。

時(shí)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(lái)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(chǎng)價(jià)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(chǎng)也將迎來(lái)更大的發(fā)展機(jī)遇。

根據(jù)中研普華研究院《2023-2028年中國(guó)光模塊行業(yè)深度調(diào)研與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)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(chǔ)側(cè)獨(dú)立組網(wǎng)，與計(jì)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(duì)應(yīng)200G光模塊，H100 GPU可以對(duì)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(jì)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?lái)提升。截至2021年年底我國(guó)在用數(shù)據(jù)中心機(jī)架規(guī)模達(dá)520萬(wàn)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(zhǎng)，且呈多樣化趨勢(shì)發(fā)展，智算中心、邊緣數(shù)據(jù)中心將保持高速增長(zhǎng)，帶動(dòng)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(jì)到2025年國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)中心光模塊市場(chǎng)有望達(dá)到525.3億元，2022-2023年復(fù)合增長(zhǎng)36.9%。Light Counting則預(yù)計(jì)，2026年全球光模塊市場(chǎng)規(guī)模為176億美元，2021-2026年的復(fù)合年增長(zhǎng)率為13.68%。其中2022-2024年全球光模塊市場(chǎng)規(guī)模分別為107.65/119.56/132.62億美元，同比增長(zhǎng)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(jí)一次，實(shí)際出貨時(shí)間是晚于電口SerDes及交換機(jī)芯片新版發(fā)布的時(shí)間。2019年作為100G光模塊升級(jí)的時(shí)間點(diǎn)，市場(chǎng)分成了200G和400G兩條升級(jí)路徑。但是在2023年這向個(gè)時(shí)間點(diǎn)，市場(chǎng)下一代高速率光模塊均指向800G光模塊，疊加AIGC帶來(lái)的算力和模型競(jìng)賽，預(yù)計(jì)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(gòu)800G光模塊，同時(shí)2023年也可能提前采購(gòu)。

2022年底，800G光模塊已開始小批量出貨，2023年需求主要來(lái)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(zhǎng)28%。公司預(yù)計(jì)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(duì)技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施的投資，包括對(duì)AI及云服務(wù)的建設(shè)投資，同時(shí)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(chǎng)的主要需求廠商，明年需求量有望持續(xù)快速增長(zhǎng)。

除此之外，AWS、微軟、Meta等北美云廠商也會(huì)加大對(duì)800G光模塊的采購(gòu)。AWS已推出AIGC相關(guān)的重磅產(chǎn)品，包括生成式AI平臺(tái)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(gè)全新大語(yǔ)言模型組成;同時(shí)支持調(diào)用來(lái)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(duì)生成式AI優(yōu)化的計(jì)算實(shí)例EC2Trn1n實(shí)例和EC2Inf2。其中，為了提升EC2實(shí)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(gòu)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(shí)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(shì)，對(duì)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(dòng)推理側(cè)更大的需求。因此，微軟對(duì)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(guó)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(shì)供應(yīng)全球

在本次算力建設(shè)的大周期中，光模塊的增長(zhǎng)彈性最為明顯，光模塊可以說(shuō)是“AI時(shí)代的逆變器”。而光模塊作為我國(guó)的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)，我國(guó)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(jí)周期，國(guó)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(jí)，推動(dòng)超算中心內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)帶寬升級(jí)，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(chǎng)，根據(jù)Yole統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2020光模塊廠商市場(chǎng)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(chǎng)占比均下降了3%。在頭部廠商市場(chǎng)占比出現(xiàn)下降的背景下，國(guó)內(nèi)廠商中際旭創(chuàng)以10%的市場(chǎng)份額位居第三名，相比于2019年增長(zhǎng)了1%。同時(shí)海信寬帶、新易盛等國(guó)內(nèi)廠家首次進(jìn)入TOP10榜單，國(guó)內(nèi)廠商市場(chǎng)份額從2019年的31%強(qiáng)勢(shì)增長(zhǎng)到2020年的40%。

在2023年的OFC光博會(huì)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(zhǎng)，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(jì)，今年800G出貨量每季度將出現(xiàn)環(huán)比增長(zhǎng)。

新易盛在2023OFC現(xiàn)場(chǎng)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(shí)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(guó)內(nèi)市場(chǎng)頭部廠商送樣測(cè)試，DR8和FR8產(chǎn)品在微軟和英偉達(dá)同樣，預(yù)計(jì)23年

下半年出貨量將快速增長(zhǎng);劍橋科技的800G光模塊基于傳統(tǒng)EML和硅光兩種方案，對(duì)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(dòng)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(shí)公司擁有800GQSFP-DD2x400GFR4和DR8光模塊。

《2023-2028年中國(guó)光模塊行業(yè)深度調(diào)研與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告》由中研普華研究院撰寫，本報(bào)告對(duì)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(diǎn)分析了行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、如何面對(duì)行業(yè)的發(fā)展挑戰(zhàn)、行業(yè)的發(fā)展建議、行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，以及行業(yè)的投資分析和趨勢(shì)預(yù)測(cè)等等。報(bào)告還綜合了行業(yè)的整體發(fā)展動(dòng)態(tài)，對(duì)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(guó)光模塊行業(yè)深度調(diào)研與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告

  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(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，接收端把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。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（GBI...

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