通信行业周报：光互连方案推陈出新，拓展FA应用场景；关注DCI互联需求

行情回顾。本周通信行业（申万）下跌了2.22%，跑输沪深300指数涨幅（0.86%）3.08个百分点，跑输创业板指数涨幅（1.22%）3.44个百分点。今年以来通信行业（申万）上涨了3.33%，跑输沪深300指数涨幅（3.98%）0.65个百分点，跑赢创业板指数涨幅（-2.69%）6.03个百分点。本周通信行业涨幅（-2.22%）在所有一级行业中排序第26，全年涨幅排序第6。截止本周末，通信行业（申万）估值PE- TTM 为30.04，同期沪深300 PE- TTM 为11.75，创业板指数PE-TTM 为27.54。本周通信板块涨幅前五分别为世嘉科技（+33.05%）、ST天喻（+18.94%）、ST鹏博士（+15.47%）、亿联网络（+13.78%）、广哈通信（+13.75%）； 本周通信板块跌幅前五分别为鼎信通讯（-21.38%）、罗博特科（-21.03%）、神宇股份（-15.55%）、润泽科技（-14.45%）、兆龙互连（-12.13%）。 目前光模块速率受制于体积与能耗，光互联集成度亟需进一步提升。更高速率光互联衍生更多光通道数和更大功耗，亟需高集成度方案。在此背景下CPO、光I/O及OCI芯片等方案应运而生：1）光电共封装（CPO）主要通过采用硅通孔、重布线、倒装、凸点、引线键合等封装技术，将交换ASIC芯片和硅光引擎（光学器件）在同一高速主板上协同封装，极大地缩短光学引擎和交换芯片间电连接距离，以提供高带宽互联，并显著降低功耗。目前英特尔、博通、美满科技等已推出多款量产产品，云服务厂商Facebook和Microsoft亦创建了CPO联盟，以推动CPO标准的建立和产品的发展。2）光I/O则主要是利用光互联低功耗、高带宽、低延迟的优势，使用光信号来承载芯片输入输出的数据。 根据Intel的数据，光I/O的性能优越，在下一代的光I/O互联中，总带宽最高可达160Tbps,带宽密度为10Tbps/mm,能效比小于1pJ/bit，与之对比的是，单个CPO模块的带宽仅为1.6-3.2Tbps,带宽密度为50-200Gbps/mm,能效为15pJ/bit。3）OCI芯片组为4Tbps双向完全集成的光学计算互联单元，采用3D封装的形式，PIC倒装在EIC上，并通过EIC中的TSV进行芯片竖直方向上的供电与信号互联。RF硅通孔（TSV）技术允许芯片在不同层间进行高速电子信号的传输，而不需要使用传统的引线键合方法，此封装技术不仅提高了信号的传输效率，还增强了芯片的可靠性和性能。OCI芯片具有密度高、能效优化、低延时及覆盖范围广等优势。 顺应光互联方案迭代浪潮，FA获得广泛应用，市场空间有望进一步扩大。作为光路耦合所需的重要器件，目前光纤阵列连接器FAU（Fiber-array unit connector）正广泛应用于多种光互联场景。由于CPO、光I/O等光互联方案颠覆了原有可插拔式光模块的产品形态，因此其光路的耦合接口也需要重新设计。对于常见的CPO、光I/O应用场景，在操作流程上是将光电芯片合封，再将光纤固定在光芯片上。但该种方式良率较低，返工困难。在此背景下Intel研发并公开了CPO模式下的可插拔式光纤阵列连接器FAU设计方案，主要是使用玻璃波导与硅光芯片进行耦合，形成光桥（optical bridge），FAU连接器使用夹具导入光纤，通过机械方式使得连接器的光纤夹具与玻璃波导对准，从而实现硅光芯片与光纤的耦合连接。目前光互联方案正逐步迭代升级，光纤阵列连接器FAU的产品形态及构成亦发生较大转变，如Intel FAU方案中相较于传统光纤阵列连接器新增的闩锁弹簧等结构。我们认为包括CPO、光I/O、OCI等新一代的光互联方案中，均大量应用了FA，因此FAU光纤阵列连接器的热度有望进一步提升，市场空间亦有望进一步扩大。重点推荐国内无源器件及光纤连接器龙头厂商天孚通信，建议关注腾景科技、太辰光、仕佳光子。 电力成为本地集群拓展瓶颈，分布式部署算力或为有效解决方案，建议关注DCI互连带来的相干光模块需求。根据路透社报导，OpenAI正在制定一个可能耗资高达1000亿美元的数据中心项目的计划，其中包括一台名为“星际之门”的人工智能超级计算机。根据微软工程师，微软正在尝试在不同地区的GPU之间部署InfiniBand级别的互连，因为一个州的电网只能支撑10万个以下的H100工作，否则将导致电网崩溃。我们认为短期能源技术未获得实质性突破情况下分布式部署算力将是突破瓶颈的有效方式，而DCI最有效的传输 技术是下一代相干光学，单波长提供高达800 Gb/s的传输速率，建议关注有相干技术布局的光模块公司中际旭创、新易盛、光迅科技等。 通信行业持续跟踪公司： 运营商：重点推荐中国移动、中国电信、中国联通；光模块光器件光芯片：重点推荐天孚通信，建议关注中际旭创、新易盛、源杰科技；卫星通信：建议关注海格通信、震有科技；液冷：建议关注英维克、高澜股份；设备商：建议关注紫光股份、中兴通讯、锐捷网络、共进股份；IDC&AIDC：推荐宝信软件，建议关注奥飞数据、润泽科技、光环新网、科华数据；物联网模组：推荐广和通，建议关注威胜信息、有方科技；控制器：推荐拓邦股份、和而泰；军工通信：推荐七一二、上海瀚讯。 风险提示：算力基础设施建设不及预期，光/电连接需求不及预期，CPO及硅光发展不及预期，经济系统性风险。 一、本周行情回顾（2024/4/1-2024/4/7） （一）通信板块整体行情走势 本周通信行业（申万）下跌了2.22%，跑输沪深300指数涨幅（0.86%）3.08个百分点，跑输创业板指数涨幅（1.22%）3.44个百分点。今年以来通信行业（申万）上涨了3.33%，跑输沪深300指数涨幅（3.98%）0.65个百分点，跑赢创业板指数涨幅（-2.69%）6.03个百分点。 图表1通信（申万）指数、创业板指和沪深300指数走势（以2014/12/31为基点） 本周通信行业涨幅（-2.22%）在所有一级行业中排序第26，全年涨幅排序第6。 图表2一级行业年与周涨跌幅 （二）个股表现 本周通信板块涨幅前五分别为世嘉科技（+33.05%）、ST天喻（+18.94%）、ST鹏博士（+15.47%）、亿联网络（+13.78%）、广哈通信（+13.75%）； 本周通信板块跌幅前五分别为鼎信通讯（-21.38%）、罗博特科（-21.03%）、神宇股份（-15.55%）、润泽科技（-14.45%）、兆龙互连（-12.13%）。 图表3本周通信板块涨跌幅前十个股 二、光互联方案持续迭代，FA获得广泛应用，市场空间有望进一步扩大 （一）光互联解决方案CPO技术：英特尔、博通、美满科技等已推出多款量产产品 CPO为芯片封装级别的光学组件集成新技术，进一步提升集成度。光电共封装（CPO，Co-packaged optics）主要通过采用硅通孔、重布线、倒装、凸点、引线键合等封装技术，将交换ASIC芯片和硅光引擎（光学器件）在同一高速主板上协同封装，极大地缩短光学引擎和交换芯片间电连接距离，以提供高带宽互联，并显著降低功耗。受材料性能影响，目前CPO最主要采用硅转接板。按照物理结构，CPO可分为2D平面CPO、2.5D CPO和3D CPO，其中3D CPO采用垂直互联的方式封装光电芯片，封装最为紧凑。受益于交换芯片与光学引擎更为紧凑的设计，CPO在尺寸、功耗、延迟和成本上都具有较为明显的竞争优势。 图表4热插拔、CPO模式结构示意图 图表5光电互联封装技术的发展过程 CPO预计将于2024-2025年实现商用，2026-2027年实现规模上量。英特尔、博通、美满科技等行业内龙头企业均已推出多款基于CPO技术的量产产品，其中博通已发布交换容量为51.2T的CPO版本Tomahawk 5交换芯片，通过8个通道的光引擎对外互联，单通道速率为6.4 Tb/s。此外云服务厂商Facebook和Microsoft亦创建了CPO联盟，以推动CPO标准的建立和产品的发展。根据Lightcounting数据，CPO出货预计将从800G和1.6T端口开始，并于2024至2025年开始商用，2026至2027年开始规模上量，产品主要应用于超大型云服务商的数通短距场景。Lightcounting预计全球CPO端口的销售量将从2023年的5万增长到2027年的450万。2027年，CPO端口在800G和1.6T出货总数中占比接近30%。而根据Yole数据，2022年CPO市场产生的收入达到约3800万美元，预计2033年将达到26亿美元，对应2022-2033年复合年增长率为46%。 图表6博通CPO平台的关键技术 图表7 2022-2030年CPO出货量预测 （二）光互联解决方案光I/O技术：AyarLabs已与英特尔合作推出FPGA产品 带宽更高、能效比更高的下一代连接技术。随着芯片间连接需求的不断提升，原本的电I/O方案的局限性越发凸显，包括功耗效率、延迟、带宽密度等方面都对性能表现造成了制约。为了解决计算芯片CPU、GPU、XPU等之间的互联问题，新一代的芯片间连接技术光I/O应运而生，其主要是利用光互联低功耗、高带宽、低延迟的优势，使用光信号来承载芯片输入输出的数据。根据Intel的数据，光I/O的性能优越，在下一代的光I/O互联中，总带宽最高可达160Tbps，带宽密度为10Tbps/mm，能效比小于1pJ/bit，与之对比的是，单个CPO模块的带宽仅为1.6-3.2Tbps，带宽密度为50-200Gbps/mm，能效为15pJ/bit。 Ayar Labs是目前在光I/O领域已有相关产品的领先企业，已获得NVIDIA、Intel、HPE等多家巨头的投资，其研发的TeraPHY共封装光学解决方案为光I/O的代表产品。 图表8光模块、CPO与光I/O在性能上的差异 图表9 Ayar Labs的TeraPHY光I/O应用示例 Ayar光互联I/O方案应用领域广阔，并与英特尔合作推出FPGA产品。Ayar Labs开发的光I/O解决方案，两端各由一个SuperNova激光光源及一个TeraPHY光信号互联芯片，前者负责发出多个波长的光子，可有效地避免芯片外激光器带来的散热问题；后者负责处理光电信号，完成信号之间的转换和收发。根据Ayar Labs数据，每个SuperNova激光光源可提供8个光端口 ， 各端口运行速率达256Gbps， 对应单向/双向总带宽达2.048/4.096Tbps。Ayar Labs光I/O方案可应用于云计算、HPC、AI、5G基础设施、智慧终端以及航天应用等多个领域。2022年Ayar Labs即与NVIDIA合作开发基于光学I/O技术的突破性AI基础架构。2023年11月，Ayar Labs展出集成了英特尔Agilex FPGA技术的封装内光学I/O解决方案，TeraPHY芯片和 F- tile芯片及FPGA共同封装。Ayar Labs表示相较于市场竞品该方案带宽提高了5倍，功耗降低了5倍，延迟降低了20倍。 图表10 Ayar光互联I/O方案的构成 图表11应用Ayar Labs光I/O芯片组的FPGA板卡 （三）OCI芯片：可与XPU共同封装，技术优势显著 OCI芯片组为基于英特尔硅光子技术开发的4Tbps双向完全集成光学计算互联单元。 2024年3月21日，英特尔公司的硅光子产品主管Christian发博客称在2024年光纤通信会议（OFC）上，英特尔将展示的先进光学计算互联（OCI）芯片组。OCI芯片组是基于英特尔硅光子技术开发的一款4Tbps双向完全集成的光学计算互联单元，其核心为硅光子集成回路PIC，主要包括激光器、光放大器以及具有RF硅通孔（TSV）的电学IC和用于联合封装的可任意拆卸/可重复使用的光电连接链路。OCI采用3D封装的形式，PIC倒装在EIC上，并通过EIC中的TSV进行芯片竖直方向上的供电与信号互联。RF硅通孔（TSV）技术允许芯片在不同层间进行高速