光通信产业系列报告之一：新技术巡礼：深度拆解Google OCS及其产业链演进的投资机遇

证 券 研 究 报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210号 未经许可，禁止转载 行业研究 通信 2024年01月25日 光通信产业系列报告之一 推荐 （维持） 新技术巡礼：深度拆解Google OCS及其产业链演进的投资机遇  Google位居AI行业第一梯队，有望进一步加强AI领域投资。Google深耕AI技术多年，为大模型领域奠基者，最新发布Gemini多模态模型，彰显其在AI领域的深厚底蕴。为满足内外部业务需求，Google持续加强算力建设，特别是采取自研TPU（张量处理器）的方式，满足自身如大模型训练/推理等相关的算力需求，同时也对外提供算力支持。TPU为Google推出的用于机器学习的专用处理器，采用脉动阵列可加速大矩阵计算，更适合AI应用场景。TPU历经多代的持续更迭，已成为Google大模型训练的主力军。AI赋能下Google利润率及营收增速迎来拐点，其中Google Cloud业务占比提升迅速，有望成为公司第二成长曲线。AI计算需求大幅增长下服务器及数据中心投资快速增长，推动Google资本开支进入向上通道，有望进一步加强AI领域投资。  自研基于OCS的光连接新方案，进一步提升TPU集群性能。Google在建设自己的数据中心过程中，由于在部署规模、灵活可用、模块化部署、安全性、功耗和性能等方面有更高要求，传统电交换不满足相关的互联需求，因此引入了OCS形成新的解决方案。在搭建TPUv4的集群时，与传统Infiniband交换机方案相比，OCS方案成本更低，功耗更低，部署更快，其中OCS和其他光学组件的成本在系统总成本的占比低于5%，功耗占比低于3%。目前OCS在Google基础设施中主要有Jupiter数据中心和TPU数据中心两大应用场景，其中后者为专注于AI算力的数据中心。  深度剖析Google OCS解决方案：器件高度定制化。基于MEMS的光交换方案在对数据速率及波长不敏感、低功耗、低延迟等方面都具备优势，Google选择自研OCS、光模块和光环形器三大主要器件，以构成一个低成本高效益的大规模光交换系统。其中：1）MEMS反射镜是OCS的核心组成器件，OCS的创新性应用，有助于MEMS代工业务的拓展。全球MEMS代工厂排名近几年的排名相对稳定，其中赛微电子的全资控股子公司silex已连续数年保持排名第一；2）光模块为适配OCS需求，被重新定制化设计为使用环形器+CWDM4/8的最新一代Bidi OSFP封装。光模块国内企业具有较强竞争力，未来应用技术难度更高，客户粘性有望持续提升；3）环形器被创新性引入光模块内，传输效率进一步提升。环形器供应链较为成熟，核心器件法拉第旋转片国产化程度较低，偏振分束器近年国内厂商如腾景科技等已具备量产能力；4）光芯片与电芯片因更高链路预算需求而配套升级，EML及DSP芯片均以海外供应商为主，国产化程度较低；5）铜缆与光纤受益Rack内外连接，带来较大需求。  AI浪潮加速算力基础设施的演进，重点关注产业演变趋势带来的机遇。AI浪潮将带来算力基础设施建设的加速，同时也催生如Google OCS等新型技术的成熟和落地部署，有望推动产业的演进趋势：1）自研低成本算力部署方案或成为新选择，有助于算力基础设施的快速建设；2）AI巨头的算力需求景气度高，进一步推动高度定制化成为新商业模式；3）网络架构升级将催生如OCS等新型设备的落地应用，带来产业格局变化。  投资建议：随着AI行业成熟度逐步提升，海量算力需求将持续释放，给光模块光器件光芯片的整条光互联产业链都将带来长期而有力的拉动。以Google OCS为代表的新型算力光互联解决方案有望得到更多应用，产业格局因此而出现新的变化，更多的产业机遇将逐步明晰。建议关注算力释放带来的全产业链机遇，并重点关注新技术新方案从0到1演进带来的产业预期差。建议核心关注中际旭创、天孚通信、腾景科技、源杰科技。  风险提示：全球宏观经济发展不及预期，国际贸易局势进一步紧张，AI产业发展不及预期，产业供应格局出现较大变化 证券分析师：欧子兴 邮箱：ouzixing@hcyjs.com 执业编号：S0360523080007 行业基本数据 占比% 股票家数(只) 126 0.02 总市值(亿元) 36,584.08 4.56 流通市值(亿元) 11,530.53 1.86 相对指数表现 % 1M 6M 12M 绝对表现 -6.3% -17.3% 3.8% 相对表现 -3.2% -1.9% 26.5% 相关研究报告 《空天信息产业系列报告之一：奇点将至：论我国低轨卫星通信产业化落地》 2024-01-10 《通信行业周报（20231211-20231217）：AI领域光通信需求向上趋势明显，星链“直连小区”卫星发射在即》 2023-12-17 《通信行业2024年度投资策略：紧抓卫星通信+光模块双主线投资机会》 2023-12-14 -23%-2%19%40%23/0123/0423/0623/0823/1124/012023-01-30~2024-01-23通信沪深300华创证券研究所 通信行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210号 未经许可，禁止转载 投资主题 报告亮点 本报告针对Google的OCS光互联解决方案进行深度剖析，对其中的技术原理、设备结构、元器件产业链格局进行深入分析，并对由此可能带来的算力基础设施演进做出趋势判断，前瞻性提出应重点关注新技术新方案从0到1演进带来的投资机会。报告主体部分主要分成四个章节。第一章节先是介绍Google在AI领域的领导地位，对其大模型和算力设施布局进行梳理，重点对其自研AI芯片TPU进行介绍，并结合业绩表现和资本开支预判其在AI领域的投资有望进一步加强；第二章节则对OCS解决方案的两大应用场景，Jupiter数据中心和TPUv4数据中心进行介绍；第三章则对OCS解决方案的系统构成和产业格局进行分析，深入拆解OCS的各部分组成元器件，并对各元器件产业链进行梳理；第四章则是根据以OCS为代表的新型光互联解决方案的发展模式，归纳出三点行业发展的趋势判断，指引投资选择。 投资逻辑 随着AI行业成熟度逐步提升，海量算力需求将持续释放，给光模块光器件光芯片的整条光互联产业链都将带来长期而有力的拉动。以Google OCS为代表的新型算力互联解决方案有望得到更多应用，产业格局因此而出现新的变化，更多的产业机遇将逐步明晰。建议关注算力释放带来的全产业链机遇，并重点关注新技术新方案从0到1演进带来的产业预期差。建议核心关注以下标的： •中际旭创（300308）：全球知名的光模块头部供应商。公司凭借行业领先的技术研发能力、低成本产品制造能力和全面可靠的交付能力等优势，赢得了海内外客户的广泛认可，并保持在数通光模块细分市场的领先优势和份额。 •天孚通信（300394）：业界领先的光器件整体解决方案提供商。公司通过自主研发和外延并购，在精密陶瓷、工程塑料、复合金属、光学玻璃等基础材料领域积累沉淀了多项全球领先的核心工艺技术，为全球客户提供多种垂直整合一站式产品解决方案。 •腾景科技（688195）：深耕定制化精密光学元件。公司基于核心技术，为客户提供定制化的光电子元器件产品，已与全球主要的光模块/设备厂商和光纤激光器厂商建立了合作关系，同时优势产品在细分领域具有较高的市场影响力。 •源杰科技（600498）：稀缺的高端光芯片国产代表企业。公司目前产品包括2.5G、10G、25G、50G、100G光芯片产品、CW光源、车载激光雷达光源等产品，在境内外市场开拓了众多的直接或间接优质客户。 通信行业深度研究报告 证监会审核华创证券投资咨询业务资格批文号：证监许可（2009）1210号 3 目 录 一、 Google位居AI行业第一梯队，有望进一步加强AI领域投资 ................................. 6 （一） Google为大模型领域奠基者，最新发布的Gemini彰显深厚底蕴 ................. 6 1、 超前提出AI First战略，长期深耕大模型和算力设施 ....................................... 6 2、 自研的AI芯片TPU，支撑Google AI技术及业务发展的重要利器 ................ 8 （二） Google Cloud支撑公司业绩向好，AI领域投资有望进一步加强 ................. 11 二、 自研基于OCS的光连接新方案，进一步提升TPU集群性能 ................................. 14 （一） OCS的应用场景1：Jupiter数据中心 .............................................................. 14 （二） OCS的应用场景2：TPUv4计算中心 ............................................................. 17 三、 深度剖析Google OCS解决方案：器件高度定制化 .................................................. 20 （一） 基于MEMS器件的OCS成为新的光交换方案 .............................................. 20 （二） 适配OCS需求，定制化设计光模块................................................................ 22 （三） 光模块内创新性引入环形器，传输效率进一步提升 ..................................... 24 （四） 更高链路预算需求带来的光芯片与电芯片配套升级 ..................................... 26 （五） 两层连接释放大量铜缆与光纤需求 ................................................................. 28 四、 AI浪潮加速算力基础设施的演进，重点关注产业演变趋势带来的机遇 ................ 29 （一） 趋势1：自研低成本算力部署方案或成为新选择，有助于算力基础设施的快速建设 ............................................................................................................................... 29 （二） 趋势2：AI巨头的算力需求景气度高，进一步推动高度定制化成为新商业模式 ....................................................................................................................................... 30 （三） 趋势3：网络架构升级将催生如OCS等新型设备的落地应用，带来产业格局变化 ................................................................................................................................... 31 五、 投资建议 ..................................................