通信设备行业研究系列一：光模块行业需求高增，积极关注新技术变化

光模块行业需求高增，积极关注新技术变化 ——通信设备行业研究系列一 投资评级：看好 投资要点 ➢光模块是数据传输核心器件，主要下游是电信和数通行业 分析师：吴起涤执业登记编号：A0190523020001wuqidi@yd.com.cn 光模块的功能是实现光电转换，是光通信系统的核心器件。目前光模块的两大下游应用行业是电信行业和数通行业：1）在电信行业中首先千兆光纤网络升级推动10G PON端口建设。根据工信部数据，2023年上半年全国具备千兆网络传输能力的10G PON端口数达2029万个，同比增加1016万个，将显著增加光模块需求。而在移动通信中5G网络的前传、中传和回传都需要用到光模块。2）在数通行业中，AI大模型发展会显著推动算力基础设施建设，增加对光模块的海量需求。 ➢AI高算力需求推动高速网络架构建设，打开光模块需求 AI大模型算力呈指数级增长趋势，需要高算力基础设施相匹配。同时AI大模型中东西向流量大幅增加，更适配叶脊网络架构，将会显著增加400G/800G等高端光模块的用量。以NvidiaDGX H100网络架构为例，一个4-SU单元的NvidiaDGX H100网络架构中GPU、800G光模块和400G光模块的用量比约是1：1.5：1。 资料来源：同花顺iFinD，源达信息证券研究所 ➢高带宽、短距离传输场景增加，新技术在多方面更具优势 相关报告： 1.《人工智能专题研究系列一：大模型推动各行业AI应用渗透》2023.08.022.《人工智能专题研究系列二：AI大模型开展算力竞赛，打开AI芯片、光模块和光芯片需求缺口》2023.08.03 AI大模型中数据传输的特点是数据量大、传输速度快，同时高带宽、短距离传输场景增加。传统可插拔光模块在迭代至1.6T后可能遇到瓶颈，出现能耗高、体积大等问题。目前光模块领域的新技术有CPO、LPO和硅光模块等。 ➢国产光模块企业在全球占主导地位，并积极布局新技术 根据LightCounting数据，2022年全球光模块企业TOP10中中国企业已占据7席，同时中际旭创等企业已实现800G高速光模块批量出货。考虑到CPO等技术会给格局带来的颠覆性，目前国产企业均在积极布局相关领域技术产品。 ➢投资建议 目前光模块环节是国产参与度最高的板块之一，国内企业将充分受益行业需求增长。同时考虑到CPO、LPO等技术在未来可能给行业格局带来的影响，建议关注：中际旭创、新易盛和光迅科技等。 ➢风险提示 千兆光纤升级进展不及预取；AI商业化推进不及预期；中美贸易摩擦加剧；新技术推进不及预期。 目录 一、光模块：数据传输核心部件，两大下游推动增长...................................................................3二、电信行业：千兆光纤升级推动10G PON端口建设................................................................4三、数据中心：AI数据中心建设打开高速光模块需求..................................................................5四、新技术：积极关注具有变革性的新技术.................................................................................81.CPO（光电共封装）...................................................................................................................................82.LPO（线性驱动-可插拔光模块）................................................................................................................93.硅光模块....................................................................................................................................................10五、市场格局：国产光模块厂商在全球占主导地位....................................................................10六、投资建议.............................................................................................................................12七、风险提示.............................................................................................................................13 图表目录 图1：光模块的功能是实现光电转换.............................................................................................................................3图2：光芯片是光模块的核心部件................................................................................................................................3图3：电信和数通行业是光模块的两大下游..................................................................................................................3图4：预计2023年全球光模块市场规模大致在50亿美元..........................................................................................4图5：2023年6月千兆网络用户达1.28亿户..............................................................................................................4图6：10G PON端口进入规模建设期..........................................................................................................................4图7：预计2023全球移动电信光模块市场为28亿美元..............................................................................................5图8：5G网络对光模块需求大.....................................................................................................................................5图9：5G网络对光模块需求大.....................................................................................................................................5图10：AI大模型中东西向流量显著增加......................................................................................................................6图11：叶脊网络架构适用于东西向流量传输................................................................................................................6图12：Nvidia DGX H100架构将增加高速光模块需求..............................................................................................7图13：CPO将光集成电路（PIC）和计算芯片（EIC）集成在同一个封装基板上........................................................8图14：中国科学院微电子研究所设计的基于硅转接板的CPO结构中采用了多种先进封装工艺.................................8图15：LPO技术不再采用DSP芯片............................................................................................................................9图16：LPO是功耗降低效果可观的折中方案...............................................................................................................9图17：LPO和CPO在技术和工艺上仍不成熟.............................................................................................................9图18：硅光技术将调制器和光探测器集成为硅光芯片（PIC）..................................................................................10 表1：叶脊网络架构对光模块数量需求大幅提升...........................................................................................................6表2：Nvidia DGX H100架构所需GPU、交换机数量...............................................................................................7表3：2022年全球光模块企业TOP10国产厂商占有7席.........................................................................................11表4：部分国产厂商在CPO、LPO和硅光技术领域布局