AI超算下的光互联：光模块、AOC与DAC

通信 AI超算下的光互联：光模块、AOC与DAC 证券研究报告|行业周报 2023年07月09日 通过深入研究AI算力巨头英伟达近年的AI超算方案，我们注意到，通信网络是制约数据中心算力高低的关键因素。在多线程并行计算下，通信成为制约算力的短板，只要有一条交换链路出现网络阻塞或丢包，就会产生I/O延迟。因此，AI超算对于网络层数据传输速率和延时要求非常苛刻，需要高带宽、高速率的交换机和通信链路匹配。 交换网络的连接方案多样，AI超算和DCI场景中，主流是光模块+光纤、AOC （ActiveOpticalCables，有源光缆）和DAC（DirectAttachCables，直连电缆），DAC也可分为有源ACC、AEC和无源DAC。 光模块+光缆最为主流，本身衍生出众多传输速率和封装类型，可以广泛、灵活应用于多种场景中，例如长距离电信传输网、中距离接入网和DCI、服务器架顶交换机皆可看到光模块家族的身影；光模块的I/O端口也可以广泛适配各种光纤连接器，传输距离灵活可控。 AOC将光模块和光缆集成化，避免光口被污染的可能性，以提升可靠性。AOC是成本与性能折中的一种优化设计方案，减少光器件数、去除DDM（数字诊断）功能，专用于超短距离的架顶以太网或InfiniBand交换机的互联场景，通常是100米传输距离。因为传输距离超短，所以AOC使用的光模块通常是VCSEL多模方案。 DAC没有光电转换模块，线缆两头是简单的电缆连接头，因此成本非常低。DAC可以进一步细分为有源ACC、AEC和无源DAC，有源ACC、AEC相比无源DAC传输距离更长。由于铜的物理性能限制，DAC传输距离极短，且带宽越大，有效传输距离就越短。在速率从400G向800G升级中，其传输距离将从3m缩短到2m。 三种方案各有所长，适用场景各不相同。在传输场景上，光模块+光缆范围最广，从电信汇聚前传、中传网络，到数通交换机都可以使用；AOC则适用于百米距离的大带宽架顶交换机互联；DAC适用于服务器和GPU连接到架顶交换机。从成本看，光模块+光纤成本较高，但组网灵活，从全成本角度考虑仍是海外云厂商最主流方案；AOC因为是集成化设计，因此成本次之；DAC无需光电转换，成本最低，但高速率下传输距离距离极大受限，我们认为，电信接入网的“光进铜退”也将在AI超算中上演，此前因为高速率光模块成本原因，AOC方案优势不明显，但随着高速率光模块成本的降低，AI超算时代DAC方案有望加速向AOC方案升级。 算力—— 光通信：中际旭创、新易盛、天孚通信、太辰光、腾景科技、德科立、联特科技、华工科技、源杰科技、剑桥科技、铭普光磁。算力设备：中兴通讯、紫光股份、锐捷网络、菲菱科思、恒为科技、工业富联、寒武纪、震有科技。云算力：光环新网、奥飞数据、数据港、润泽科技、科华数据。液冷：英维克、申菱环境、高澜股份、佳力图。边缘算力承载平台：美格智能、广和通、移远通信、初灵信息、龙 宇股份、网宿科技、佳讯飞鸿。数据要素—— 运营商：中国电信、中国移动、中国联通。数据可视化：浩瀚深度、恒为科技、 中新赛克。BOSS系统：亚信科技、天源迪科、东方国信。 风险提示：AI发展不及预期，算力需求不及预期。 增持（维持）行业走势 通信沪深300 64% 48% 32% 16% 0% -16% -32% 2022-072022-112023-032023-07 作者 分析师宋嘉吉 执业证书编号：S0680519010002邮箱：songjiaji@gszq.com 分析师黄瀚 执业证书编号：S0680519050002邮箱：huanghan@gszq.com 分析师赵丕业 执业证书编号：S0680522050002邮箱：zhaopiye@gszq.com 分析师邵帅 执业证书编号：S0680522120003邮箱：shaoshuai@gszq.com 相关研究 1、《通信：算力为🖂，逐“光”而行——2023年中期策略》2023-07-02 2、《通信：多模态技术升级，AIGC生产力属性暴增》 2023-06-27 3、《区块链：如何信任AI：零知识机器学习（ZKML）提供怎样的思路？》2023-06-25 重点标的 股票代码 股票名称 投资评级 EPS（元） PE 2022A 2023E 2024E 2025E 2022A 2023E 2024E 2025E 300308.SZ 中际旭创 买入 1.53 1.76 2.52 3.01 96.07 83.52 58.33 48.83 300502.SZ 新易盛 买入 1.78 1.66 2.81 3.98 37.91 40.65 24.01 16.95 300394.SZ 天孚通信 买入 1.02 1.32 1.73 2.18 95.86 74.08 56.52 44.85 300570.SZ 太辰光 买入 0.87 1.08 1.25 58.48 47.11 40.70 资料来源：Wind，国盛证券研究所 请仔细阅读本报告末页声明 内容目录 1.投资策略:AI超算下的光互联：光模块、AOC与DAC3 2.行情回顾：通信板块表现下跌，卫星通信导航表现最佳4 3.周专题：AI超算下的光互联：光模块、AOC与DAC5 4.Dell'Oro分析师行业观察：AI对RAN市场意味着什么？8 5.AI服务器需求激增HBM内存价格上涨12 6.恒为、光迅、浩瀚深度3家中标中国移动汇聚分流设备扩容集采12 7.Gartner：2023年全球银行和投资服务业IT支出预计将达到6521亿美元13 8.Omdia观察：O-RAN能否开启5G专网市场的竞争？14 9.中国联通2023年光分路器集采：中天宽带位居第一中标候选人15 10.移动中标南京人工智能计算中心二期项目金额2.8亿元16 11.中国移动普通光缆产品集采：长飞、烽火、亨通等14家中标17 12.风险提示17 图表目录 图表1：通信板块下跌，细分板块中量子通信表现相对最优4 图表2：本周中威电子领涨通信行业4 图表3：NVLink与光通信的带宽演进，使GH200得以使用GPU显存互联共享技术5 图表4：光模块内部零部件6 图表5：光模块结构拆解图6 图表6：太辰光4x10GQSFP+四路AOC6 图表7：太辰光400GQSFP-DD单路AOC6 图表8：DACSFP接头微观结构7 图表9：ACC使用的Redriver和AEC使用的Retimer比较7 图表10：光模块、AOC、DAC的适用场景7 图表11：光模块、AOC、DAC性能对比8 图表12：移动数据使用情况9 图表13：移动数据流量9 图表14：无线运营商收入10 图表15：6G的6种关键技术11 图表16：中国移动2022-2023年汇聚分流设备扩容部分集采12 图表17：全球银行和投资服务业IT支出预测（单位：百万美元）13 图表18：中国移动2023-2024年普通光缆产品集采17 1.投资策略:AI超算下的光互联：光模块、AOC与DAC 本周核心推荐：算力—— 光通信：中际旭创、新易盛、天孚通信、太辰光、腾景科技、德科立、联特科技、华工 科技、源杰科技、剑桥科技、铭普光磁。 算力设备：中兴通讯、紫光股份、锐捷网络、菲菱科思、恒为科技、工业富联、寒武纪、震有科技。 云算力：光环新网、奥飞数据、数据港、润泽科技、科华数据。液冷：英维克、申菱环境、高澜股份、佳力图。 边缘算力承载平台：美格智能、广和通、移远通信、初灵信息、龙宇股份、网宿科技、 佳讯飞鸿。 数据要素—— 运营商：中国电信、中国移动、中国联通。 数据可视化：浩瀚深度、恒为科技、中新赛克。 BOSS系统：亚信科技、天源迪科、东方国信。 本周观点变化： 本周进入2023年中报业绩快报披露期，而光模块上半年超额收益明显，当下进入横盘震荡。我们注意到，市场对AI周期下的光通信仍然存在较大预期差，包括我们在本周周报中集中讨论的光连接方式等。我们认为，算力仍然是AI时代最具确定性的方向，光通信依旧是算力概念中最具估值弹性的品种。 算力-应用的飞轮效应显现。Meta不断投入AI为最终的元宇宙战略铺垫，我们认为，Meta发布社交新品Threads也是战略之一，目标是吸引更多推特用户，积累更多的公共交流社群用户群体，未来此类社群应用极有可能与AI应用形成联动，前者提供数量庞大的用户基础，后者以AI功能和服务夯实用户粘性并进一步开发各类增值业务，形成良性循环。我们看到，当下“高性价比”算力依然是应用放量的最大瓶颈，一旦算力储备妥善，首轮AI应用将会释放，算力-应用的飞轮惯性将越来越大，而光通信有望率先受益。 我们建议：重点关注中际旭创、新易盛、天孚通信等光模块、器件龙头，高度关注太辰光、腾景科技等光连接器件品种，以及中兴通讯、紫光股份、菲菱科思、恒为科技、锐捷网络、等交换机&服务器的国内算力核心受益品种，持续关注薄膜铌酸锂、LPO、MTP/MPO等光模块、光器件新技术，以及具有海量市场空间的服务器液冷技术。 2.行情回顾：通信板块表现下跌，卫星通信导航表现最佳 本周（2023年7月3日-2023年7月7日）大盘收于3197点。各行情指标从好到坏依次为：上证综指>沪深300>万得全A>万得全A（除金融，石油石化）>中小板综>创业板综。通信板块下跌，表现劣于大盘。 图表1：通信板块下跌，细分板块中量子通信表现相对最优指数 涨跌幅度 上证综指 -0.2% 沪深300 -0.4% 万得全A -0.5% 万得全A(除金融，石油石化) -0.6% 中小板综 -1.0% 创业板综 -1.8% 国盛通信行业指数 -2.0% 国盛量子通信指数 5.9% 国盛卫星通信导航指数 1.5% 国盛运营商指数 -0.1% 国盛物联网指数 -1.0% 国盛云计算指数 -1.8% 国盛通信设备指数 -2.1% 国盛光通信指数 -3.3% 国盛区块链指数 -4.5% 国盛移动互联指数 -5.3% 资料来源：Wind，国盛证券研究所 从细分行业指数看，量子通信、卫星通信导航上涨5.9%、1.5%，运营商、物联网、云计算下跌0.1%、1.0%、1.8%，表现优于通信行业平均水平，通信设备、光通信、区块链、移动互联下跌2.1%、3.3%、4.5%、5.3%，表现劣于通信行业平均水平。 本周受益车联网概念，中威电子上涨32.81%，领涨板块。受益定增完成，博创科技上涨13.12%，受益覆铜板概念，金安国纪上涨12.35%，受益基本面向好，ST国安上涨11.96%，受益卫星通信概念，创意信息上涨11.00%。 图表2：本周中威电子领涨通信行业 涨幅前�名 跌幅前�名 证券代码 证券名称 涨跌幅（%） 成交量（万手） 证券代码 证券名称 涨跌幅（%） 成交量（万手） 300270.SZ 中威电子 32.81 189.35 300494.SZ 盛天网络 -23.15 217.10 300548.SZ 博创科技 13.12 166.74 300002.SZ 神州泰岳 -15.50 647.59 002636.SZ 金安国纪 12.35 103.78 300025.SZ 华星创业 -13.39 111.55 000839.SZ ST国安 11.96 190.52 300467.SZ 迅游科技 -12.58 139.60 300366.SZ 创意信息 11.00 483.03 300081.SZ 恒信东方 -11.25 215.83 资料来源：Wind，国盛证券研究所 3.周专题：AI超算下的光互联：光模块、AOC与DAC 通过深入研究AI算力巨头英伟达近年的AI超算方案，我们注意到，通信网络是制约数据中心算力高低的关键因素。在多线程并行计算下，通信成为制约算力的短板，只要有一条交换链路出现网络阻塞或丢包，就会产生I/O延迟。因此，AI超算对于网络层数据 传输速率和延时要求非常苛刻，需要高带宽、高速率的交换机和通信链路匹配。而英伟达最新