通信行业2024年度投资策略：算力为基，连接扩展，赋能数据

姓名：王彦龙（分析师）邮箱：wangyanlong@gtjas.com 姓名：谭佩雯（分析师）邮箱：tanpeiwen@gtjas.com 姓名：黎明聪（分析师）邮箱：limingcong@gtjas.com 电话：010-83939775 电话：0755-23976032 电话：0755-23976500 证书编号：S0880519100003 证书编号：S0880521040001 证书编号：S0880523080008 请参阅附注免责声明1 请参阅附注免责声明2 请参阅附注免责声明3 High-performancecomputingHPC HPC 图：构建数据、算力、智能之间的互联网络图：专用算力是算力中极为重要一环图：算力基础设施从云向算泛在演进 通用算力 算力类型 数据来源：国泰君安证券研究 专用算力 科学计算类：物理化学、气象环保、生命科学、天文探测等 工程计算类：计算机辅助工程/制造、电子设计自动化、电磁仿真等 智能计算类：机器学习、深度学习、数据分析等 请参阅附注免责声明4 CPUGPUFPGADSA AR/VR 请 阅附注免责声明 代际 电子管品体管时代 大小型机时代 PC时代 互联阀时代 移动互联网时代 智能计算时代 非经典计算时代 时间 1945-1960 1960-1975 1975-1990 1990-2005 2005-2020 2020-2035 2035-2050 代表计算设备 电子管计算机晶体管计算机 大型机小型机 超级计算机个人计算机 个人计算机通用服务器 通用服务器 智能手机 Al服务器边缘服务器嵌入式Al平台 量子计算机 光计算 类脑计算 主流计管器件 电子管、晶体管 早期专用集成电路 16/32位CPU 32/64位CPU 64位CPU 移动SoC芯片 计算加速芯片 量子芯片 光计算芯片 类芯片 重要基础软件 机器语言汇编语言高级语言 操作系统 数据库 程序设计语言 桌面操作系统 面向对象语言开源操作系统 云操作系统移动操作系统深度学习框架 异构计算软件栈 面向大模型的深度学 习框架 云边端协同软件栈 量子计算基础软件类脑计算基础软件 … 代表产品 ENIACIBM709TRADIC Metrovick950 IBM360PDP-8/11NOVA1200 Altair8800IBMSystemApple-1 Intel8086 ThinkPad700C康柏SystemProlntelXeon AWS平台苹果iPhone英特尔酷睿 高通骁龙 英伟达A100/H100英伟达DRIVE 英特尔至强可扩展 AMD霄龙 - 代表技术 电子管技术晶体管技术数字计算机 中小规模集成电路技术 大规模和超大规模集成电路技术图形界面技术 计算机网络技术 集群计算技术 跨平台编程技术 虚拟化技术并行计算技术深度学习 异构计算技术 高速数据存储与处理安全计算技术 绿色计算技术泛在计算技术 量子计算技术光计算技术类脑计算技术 参 5 数据来源：中国信通院信通院2023年算力白皮书，国泰君安证券研究 2022 20 17 20 2022 50% 10.3%,GDP5.3%GDP2016-2022 46% 8%GDP 4.7% 14.2%GDP8.4%;36% 图：算力排名与经济排名较为吻合 数据来源：中国信通院信通院2023年算力白皮书 图：全球和我国算力规模与GDP、数字经济规模关系 数据来源：中国信通院信通院2023年算力白皮书 请参阅附注免责声明6 65%, 27%; , 80%; 2022 GIV 2030 45% 34%33%17%4% YB 34% 1% 35% 27% 2021 39%31% 47%25%13% 图：2022年全球算力规模增长速度在45%以上图：中美全球算力分布较为领先 数据来源：中国信通院信通院2023年算力白皮书 请参阅附注免责声明7 2022 26% 40% 302EFlops 30% 2022 10 33% 50% 72% 59% 178.5EFlops 图：基础算力稳定增长，智能算力增长迅速 （算力单位：EFlops） 图：基础设施算力规模北上广与中西部差距明显 （算力单位：EFlops） 数据来源：中国信通院信通院2023年算力白皮书 请参阅附注免责声明8 AI驱动光互联需求爆发，光模块技术高速变化 •AI和高性能计算迅猛发展，数据中心服务器接入侧速率快速提升。 •GPUA100/H100推动网卡速率提升到200G/400G/800G，交换机800G端口会急剧增加。 图：数据中心架构图（800G需求快速提升） 脊交 换机 100G 400G 800G 1.6T 800G 200G 叶交 换机 100G 400G 800G 1.6T 400G 800G 200G 机顶交换机/服务 器网卡速率 400G 200G 25G100G 请参阅附注免责声明9 数据来源：国泰君安证券研究 A100/H100驱动接入侧网口快速升级！ 投资机会：重点关注1.6T、LPO、硅光、光芯片技术革新、国产突破机会 1.6T 投资机会1：2024年预计Nvidia将推出下一代GPUB100，届时有望使用800G/1.6T模块，从而催生 1.6T的需求。 投资机会3：硅光市场有望从2024年快速增长，具备自研硅光芯片能力的企业有较强竞争优势 投资机会2：LPO技术可以大幅降低时延，提高AI集群训练效能；同时可以节约功耗和成本，有望在NIC-NIC、NIC-TOR级别实现大量应用 投资机会4：光模块爆发下，CW、100GEML光芯片需求紧缺，国内光芯片厂商有望受益 硅光 光芯片 LPO 请参阅附注免责声明10 数据来源：光迅科技官网，索尔思，IMT-5G光模块白皮书（2020版），源杰科技官网，国泰君安证券研究 1.6T：AI加速1.6T升级，2024H2开始有望上量 •传统数通市场受益于交换机芯片3年一代的升级周期，速率端口基本上3年升级一倍； •受益于AI芯片的快速迭代和上量，预计端口速率升级翻倍的时间将缩短至2年以内。 图：预计2024H2和2025年将开始出现1.6T端口需求 图：谷歌在论文中预计2024年开始会出现1.6T光模块的需求 数据来源：MissionApollo:LandingOpticalCircuitSwitching 数据来源：半导体行业观察，Semianalysis，Nvidia路线图 atDatacenterScale 请参阅附注免责声明11 1.6T：供应链逐渐成熟，格局有望强者恒强 •OFC2023，Broadcom、Lumentum等大厂展出200GEML、DSP和配套激光芯片驱动器； •中际旭创、光迅、新易盛等厂商展出了1.6T光模块，头部厂商研发领先优势较为明显。 图：OFC2023上200G/Lane供应链逐渐成熟 请参阅附注免责 核心物料 供应厂商 展出时间 产品 激光器芯片 Ⅱ-Ⅵ OFC2023 200GEML Coherent OFC2023 200GInPEML 索尔思 OFC2023 200GPAM4EML Sumitomo OFC2023 200GEML Lumentum OFC2023 200GPAM4EML Semtech OFC2023 200GPAM4PMDEML驱动器 Broadcom OFC2023 200GUncooledEML DSP芯片 Ciena Feb-23 1.6TWaveLogic6Extreme(WL6e) Marvell Mar-23 1.6TNovaPAM4200G/λ Broadcom Jan-23 1.6TPAM-4PMD,BCM85852,BCM87850 模块 新易盛 OFC2023 OSFP-XDDR8 中际旭创 OFC2023 OSFP-XDDR8+可插拔光通信模块 光迅科技 OFC2023 OSFP-XDDR8 索尔思 OFC2023 OSFP-XDDR8 Coherent OFC2023 OSFP-XDDR8 SenkoAdvancedComponents OFC2023 OSFP-XDDR8 AEC Credo Oct-22 1.6TbOSFP-XDHiWireCLOS有源电缆 ColorChip OFC2023 1.6TOSFP-XDAEC MCB,HCB与热负载及控制器 板 Multilane OFC2023 OSFP-XDMCB，OSFP-XDHCB声明 12 数据来源：CIOE，国泰君安证券研究 LPO：整体具备功耗、时延、成本收益 •功耗和成本收益：LPO模块主要将光模块DSP去掉，将功能和复杂度交给交换机芯片ASIC，预计将降低设备整体功耗，从而节省电费。 •时延收益：单通道比DSP方案节约~100ns，比模拟CDR方案节约~10ns。 数据来源：LightcountingWebinar，国泰君安证券研究 图：LPO主要是将光模块侧DSP功能让渡给交换机芯片侧图：LPO电芯片侧主要供应商 交换机芯片TIA+Driver 请参阅附注免责声明13 LPO：有望与DSP方案共存，应用在NIC-Switch等接入层级 •Marvell认为LPO适合Hostside链路较短、损耗减小的场景，例如SR；而DSP则可以覆盖SR\DR\FR •Marvell认为LPO方案有望与DSP方案共存，主要应用场景在距离较短的服务器到TOR交换机层级。 图：LPO模块主要应用在SR场景图：Marvell认为LPO可用在TOR接入层 数据来源：Marvell，LightcountingWebinar 请参阅附注免责声明14 LPO：互联互通、端口性能差异、标准仍待完善是当前发展的一些瓶颈 •实际中，不同Vendor制造的交换机可能存在电性能的差异；同一个交换机不同端口插损也差异较大； •最终测试结果LPO光模块的BER误码率等参数数值也存在差异。 •标准上，Asic-Module这一段电学性能仍需要进一步完善定义。 图：不同Vendor的交换机、交换机不同端口都有差异 数据来源：讯石研讨会，Lightcounting，阿里巴巴，华为海思 图：阿里测试51.2T交换机有不同端口插损、BER差异较大 请参阅附注免责声明15 硅光：单通道速率提升、集成度提升后的重要趋势 •硅光技术是利用现有集成电路CMOS工艺在硅基材料上进行光电子器件的开发和集成。 •与分立器件方案不同，硅光技术的集成度更高，封装形态也更加简化。 图：传统光模块方案（左）vs硅光光模块（中）及硅光芯片（右） 表：我们预计硅光技术在800G模块中渗透将明显上升 电口速率 光口速率 4通道 8通道 16通道 112Gserdes 100G/lane 400G非硅光 800G非硅光or硅光 1.6TOSFP-XD硅光 200G/lane 800G非硅光or硅光 1.6T非硅光or硅光 3.2TCPO硅光 224GSerdes 200G/lane 800G非硅光or硅光 1.6T非硅光or硅光 3.2TCPO硅光 数据来源：ICCSZ，国泰君安证券研究 请参阅附注免责声明16 硅光：高速光模块需求爆发，供应紧缺情况下接受度有望提升 •硅光芯片晶圆利用率高，可以复用CMOS集成电路较为成熟的产业链，上量后边际成本低。 •硅光的应用取决于客户接受度，而我们认为AI驱动的光模块需求爆发供应紧缺下，客户对硅光的接受度有望提升。 类别 硅光 传统lnP 晶圆尺寸 8-12’ 2-3’ 工艺精度 65nm-250nm 0.3-0.5um 集成度 耦合器、波导、调制器、和波器、探测器、分束器、Driver、LA、CDR单片集成 难实现高密度集成 工厂维护 代工生产 自有Fab