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1、 請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明 行行業業 研研 究究 行行業業深深度度研研究究報報告告 證券研究報告證券研究報告 industryId 通信通信 investSuggestion 推薦推薦 (維持維持 )重點公司重點公司 重點公司 評級 中際旭創 增持 中瓷電子 增持 天孚通信 增持 新易盛 增持 鼎通科技 增持 中瓷電子 增持 來源:興業證券經濟與金融研究院 relatedReport 相關報告相關報告 【興證通信】800G 光模塊:AI算力底座2023-06-06 emailAuthor 分析師:分析師:章林 S0190520070002 代
2、小笛 S0190521090001 仇新宇 S0190523070005 assAuthor 研究助理:研究助理:許梓豪 投資要點投資要點 summary AI 驅動下驅動下 1.6T 需求緊迫,光模塊升級周期縮短需求緊迫,光模塊升級周期縮短:Scaling Laws 是最早由 Open AI 提出的大模型開發的黃金經驗法則,即給定算力資源,大模型參數量和數據量存在最大化模型效果的最優解,若提升算力資源,最優解更大,即大模型效果更好,算力規模增大和升級仍是通往 AGI 的關鍵。英偉達更強性能的B100 有望于 2024Q2 推出,對應服務器網卡升級至 800G,交換機側光模塊升級至 1.6T
3、且 GPU:1.6T 光模塊配置比例約為 1:2.5。光模塊是典型的由產品升級驅動的周期成長性行業,云計算時代產品升級周期 4-5 年,AI 驅動 800G-1.6T 升級周期縮短至兩年,大模型軍備競賽持續,板塊成長性不斷加強。DSP/SerDes 為為 1.6T 升級瓶頸,升級瓶頸,2024Q3 或為成熟拐點:光模塊行業標準:或為成熟拐點:光模塊行業標準:OSFP MSA 針對 1.6T 已推出行業標準;8*200G 或為最優量產方案。光芯光芯片:片:單波 200G 為 1.6T 光模塊未來主流方案,海外巨頭已推出 200G PAM4 EML 芯片;200G VCSEL 研發難度高,或無法緊
4、跟該輪升級窗口。電芯片電芯片:Marvell、博通正加速支持 1.6T 的 DSP 產品升級,低功耗訴求下逐步向 3nm制程升級,目前技術標準仍需完善,產品正逐漸成熟。200G SerDes 成為產成為產業成熟關鍵:業成熟關鍵:博通 200G SerDes 有望于 2024Q3 推出,打通以太網 1.6T 成熟最后一環,使得 1.6T 光模塊在功耗、延遲、成本等方面將更具量產優勢,英偉達 200G SerDes 產品進度或與博通相當;隨著 200G SerDes 大批量出貨,1.6T 放量確定性高,EML 憑借成熟的產業鏈配套方案,有望率先起量。產業鏈還有哪些投資機會?產業鏈還有哪些投資機會?
5、1)硅光:)硅光:在集成度提升、EML 芯片或短缺背景下,1.6T 硅光模塊成熟進度雖落后傳統方案,但具備相較此前更好的量產條件。CW 激光器、硅光設備包括耦合、貼片和封裝等均有望受益于行業快速發展。2)激光器:激光器:1.6T 時代,200G EML 有望成激光器主要量產方案,200G VCSEL 目前研發進度落后 EML,或在短距多模場景給硅光 CW 激光器機會,國內激光器芯片廠商具備國產替代機會。3)連接器連接器:數據中心是主要應用場景之一,AI 影響下迭代周期快;需求量與光模塊強相關。高速 IO 連接器與光模塊對插使用,海外已有 224G 產品,國內 112G 逐步起量。光纖連接器競爭
6、激烈,頭部公司市場份額高、競爭力強。4)其他:其他:陶瓷基板、薄膜鈮酸鋰、TEC 芯片等環節有望受益于 1.6T 升級。投資邏輯及標的推薦:投資邏輯及標的推薦:Scaling Laws 經驗法則表明算力提升仍是未來大模型通往 AGI 的關鍵,2024 年,英偉達有望于 Q2 推出 B100 系列芯片,AI 驅動光模塊升級周期縮短,交換機傳輸間或標配 1.6T 光模塊。隨著 200G DSP/SerDes 在 2024Q3 的成熟,全產業鏈成熟助力 1.6T 光模塊起量,傳統EML 單模方案為主流。重點推薦:重點推薦:中際旭創、天孚通信、新易盛;建議關建議關注:注:鼎通科技、中瓷電子、太辰光、羅
7、博特科、源杰科技、仕佳光子、博創科技、光庫科技、光迅科技、華工科技等。風險提示:電芯片升級進度不及預期;貿易摩擦加??;風險提示:電芯片升級進度不及預期;貿易摩擦加??;AI 應用進度不及預應用進度不及預期。期。title 提前到來的提前到來的 1.6T1.6T 時代時代 createTime1 2024 年年 02 月月 01 日日 請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明 -2-行業深度研究報告行業深度研究報告 目目 錄錄 1、AI 驅動下 1.6T 需求緊迫,光模塊升級周期縮短.-4-1.1、為什么 Scaling Laws 重要?.-4-1.2、英偉達
8、GPU 持續升級,加速 1.6T 光模塊迭代.-6-1.3、1.6T 高性價比突出,B100 芯片配置需求比例高.-6-2、SerDes 為 1.6T 升級瓶頸,2024Q3 或為成熟拐點.-8-2.1、1.6T 光模塊標準落地,8*200G 為最優量產方案.-8-2.2、光芯片:200G 光口速率成為主流,EML 芯片先發優勢顯著.-9-2.3、電芯片:200G DSP 產品初步成熟,低功耗訴求推動制程升級.-10-2.4、200G SerDes 為 1.6T 升級瓶頸,2024Q3 或為成熟拐點.-11-3.產業鏈還有哪些受益環節?.-14-3.1、硅光技術成為 1.6T 補充方案,可插拔
9、形式或先落地.-14-3.2、激光器:200G EML 或為主流,硅光 CW 激光器加速國產替代.-16-3.3、連接器:數據中心升級下更新迭代快,需求數量與光模塊強相關.-17-3.4、其他:陶瓷基板、薄膜鈮酸鋰、TEC 等環節受益行業進展.-20-4、投資邏輯及標的推薦.-23-5、風險提示.-24-圖目錄圖目錄 圖 1、OpenAI 提出的 Scaling Laws 重點關注模型參數規模提升.-4-圖 2、給定計算資源下,模型參數量和訓練量存在最優解.-5-圖 3、模型參數增加需要的算力資源會同比增長.-5-圖 4、英偉達訓練/推理 GPU 加速升級.-6-圖 5、數通市場光模塊往更高速
10、率遷移.-6-圖 6、隨速率提升,光模塊低單位功耗優勢顯著.-7-圖 7、OSFP MSA 的 1.6T 光模塊的行業封裝標準.-8-圖 8、OSFP、OSFP-XD 或為未來高速光模塊主流封裝.-8-圖 9、不同封裝形式結構示意圖.-8-圖 10、行業標準推動光口 200G 成熟度較高.-9-圖 11、Lumentum 明確 1.6T 時代 200G 速率激光器為主流.-10-圖 12、三菱單波 200G EML 芯片及 800G 光模塊示意圖.-10-圖 13、博通推出 100G PAM4 VCSEL.-10-圖 14、博通 200G 速率 DSP 及其配置參數.-11-圖 15、Marv
11、ell 加速推進 DSP 芯片發展成熟.-11-圖 16、博通 200G/通道 PAM-4 DSP PHY 電口仍為 100G.-12-圖 17、200G SerDes 成熟后可進一步簡化 1.6T 光模塊.-12-圖 18、200G SerDes 有望于 2025 年加速放量.-13-圖 19、2022-2028 硅光子 PIC 市場規模及預測(2023 年預測).-14-圖 20、硅光芯片設計制備測試封裝流程圖.-15-圖 21、硅光平臺 8 英寸 CMOS 工藝線部分設備.-15-圖 22、晶圓檢測設備.-16-圖 23、耦合、組裝等設備.-16-圖 24、硅光芯片設計制備測試封裝流程圖
12、.-16-圖 25、長光發布 100mW CW 激光器(2024 年 1 月).-17-圖 26、在連接器市場中數據中心占比較高且更新迭代快.-17-圖 27、光模塊和高速 IO 連接器對插使用.-18-9ZxUxVgWiZaUuZ6MaO7NtRoOtRrNfQmMoMiNrRnP7NpOmMuOmMtNxNmPnO 請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明 -3-行業深度研究報告行業深度研究報告 圖 28、Molex OSFP 1600 連接器及 224G 產品組合.-19-圖 29、Molex 224G 背板連接器及電纜.-19-圖 30、MPO 的配
13、線方式(直連、轉接其他接口).-19-圖 31、全球 MPO 光纖連接器龍頭(2021).-20-圖 32、SENKO 1.6T 光模塊用 MPO.-20-圖 33、基于薄膜鈮酸鋰的異質集成方案(調制器).-21-圖 34、MicroTEC 器件.-22-表目錄表目錄 表 1、單個模型對光模塊需求彈性測算(假設同樣的三層胖樹集群架構).-7-表 2、頭部廠商加速布局 1.6T 光模塊.-13-表 3、電連接器和光連接器是通信連接器重要組成.-18-表 4、優迅科技(典型氣密性封裝企業)成本結構.-20-表 5、薄膜鈮酸鋰適用于調制器等器件.-21-表 6、1.6T 產業鏈受益標的.-23-表
14、7、當前估值較低,未來增長確定性強(2024-01-25).-24-請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明 -4-行業深度研究報告行業深度研究報告 報告正文報告正文 1、AI 驅動下驅動下 1.6T 需求緊迫,光模塊升級周期縮短需求緊迫,光模塊升級周期縮短 1.11.1、為什么、為什么 Scaling LawsScaling Laws 重要?重要?Scaling Laws(縮放法則):模型參數量、數據集、計算量之間應該存在最優解。Scaling Laws 最早由 OpenAI 提出,2020 年 OpenAI 發布了論文Scaling Laws for N
15、eural Language Models研究了模型參數量、數據集、計算量之間關系,其給出的結論是最佳計算效率訓練涉及在相對適中的數據量上訓練非常大的模型并在收斂之前 early stopping,即參數規模是最重要的。參數規模是最重要的。圖圖 1、OpenAI 提出的提出的 Scaling Laws 重點關注模型參數規模提升重點關注模型參數規模提升 資料來源:Scaling Laws for Neural Language Models,興業證券經濟與金融研究院整理 但是 DeepMind 在 2022 年發布了論文Training Compute-Optimal Large Languag
16、e Models重點研究了計算資源(FLOPs)、模型大?。╩odel size)、訓練數據規模(training tokens)的關系,發現三者之間存在最優解的同時,在最優的模型下,發現三者之間存在最優解的同時,在最優的模型下,計算量增大時,模型大小和訓練數據也應該同比例增大。計算量增大時,模型大小和訓練數據也應該同比例增大。角度一:給定 FLOPs(計算資源),找到最優的模型參數與訓練 token 數組合,使得最后的訓練誤差最小。在模型效果的記錄下,通過針對計算量的固定可以發現,不同的計算量均存在模型參數量和訓練數據量的最優解,同時隨著計算資源的提升,所需要的模型參數量和訓練數據量也持續提
17、升。請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明 -5-行業深度研究報告行業深度研究報告 圖圖 2、給定計算資源下,模型參數量和訓練量存在最優解、給定計算資源下,模型參數量和訓練量存在最優解 資料來源:Training Compute-Optimal Large Language Models,興業證券經濟與金融研究院整理 角度二:基于最優解的關系,擬合訓練模型效果(Loss)。實驗分析顯示,為了得到效果最好的大模型(Loss 最?。?,模型大?。╩odel size)和計算量(FLOPS)之間存在最優解,且在最優模型狀態下,模型參數越大需要的算力也會等比例增加。
18、當前大模型仍處于發展前期,基于當前大模型仍處于發展前期,基于 Scaling Laws 的啟示,為了達到最優的模型效的啟示,為了達到最優的模型效果,當我們不斷增加模型參數規模時,所需要配置的算力規模仍需要等比例提升,果,當我們不斷增加模型參數規模時,所需要配置的算力規模仍需要等比例提升,推動算力硬件需求長期增長。通往推動算力硬件需求長期增長。通往 AGI 的進程中,算力仍然是主要掣肘,的進程中,算力仍然是主要掣肘,GPU 及及其網絡設備仍需持續升級換代。其網絡設備仍需持續升級換代。圖圖 3、模型參數增加需要的算力資源會同比增長、模型參數增加需要的算力資源會同比增長 資料來源:Training
19、Compute-Optimal Large Language Models,興業證券經濟與金融研究院整理 請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明 -6-行業深度研究報告行業深度研究報告 1.1.2 2、英偉達、英偉達 GPUGPU 持續升級,加速持續升級,加速 1.6T1.6T 光模塊迭代光模塊迭代 英偉達訓練芯片升級路徑明確,英偉達訓練芯片升級路徑明確,B100 GPU 或于或于 2024 年年 2 季度發布,該架構推動季度發布,該架構推動800G/1.6T 光模塊需求提升。光模塊需求提升。根據海外 semianalysis 報道,英偉達或進一步明確未來
20、的 AI GPU 升級路徑,2024 年針對訓練端推出 B100 芯片,推理端推出 B40 芯片;2025 年針對訓練端推出 X100 芯片,推理端推出 X40 芯片。與 H100 相比,在 InfiniBand 和以太網架構中,B100 配置升級成 800G 網卡,交換機數據傳輸間考慮到高時效性及高帶寬要求,1.6T 光模塊或成為其標配方案;X100 芯片對應網卡升級成 1.6T,2025 年 1.6T 光模塊進入真正爆發式增長確定性高。從英偉達的升級路徑中可以發現,在大模型持續迭代背景下,對應訓練端的 GPU、交換機、光模塊等算力硬件基礎設施持續升級,2025 年有望持續高成長。AI 東西
21、向流量爆發驅動帶寬壓力加大,縮短高速光模塊更新迭代周期。東西向流量爆發驅動帶寬壓力加大,縮短高速光模塊更新迭代周期。數通市場光模塊更新迭代周期通常為 4-5 年(如 400G 在 19 年規模商用,到 22 年 800G 規模商用);AI 加持下東西向流量增長驅動網絡架構升級,大幅提升光模塊需求量及傳輸速率,1.6T 有望于 24 年開始商用,更新周期縮短至 2 年。圖圖 4、英偉達訓練、英偉達訓練/推理推理 GPU 加速升級加速升級 圖圖 5、數通市場光模塊往更高速率遷移、數通市場光模塊往更高速率遷移 資料來源:Semianalysis,興業證券經濟與金融研究院整理 資料來源:Arista,
22、興業證券經濟與金融研究院整理 1.1.3 3、1 1.6T.6T 高性價比突出,高性價比突出,B B100100 芯片配置需求比例高芯片配置需求比例高 1.6T 光模塊單位功耗光模塊單位功耗/成本優勢顯著,客戶升級驅動力強。成本優勢顯著,客戶升級驅動力強。根據 FiberMall 測算,以以太網光模塊為例,400G-800G-1.6T-3.2T,功耗分別約 10W、15W、20W、30W,從 800G 到 1.6T,速率提升至 2 倍情況下,功耗從 15W 提升至 20W,單位功耗持續優化,在 AI 低功耗訴求下供給端升級驅動力強。從成本端來看,1.6T 量產初期,單價或為 800G 的 2-
23、3 倍,隨后進入逐年降價階段,每 G 成本持續下降,這也是云廠商持續升級光模塊的核心原因。請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明 -7-行業深度研究報告行業深度研究報告 圖圖 6、隨速率提升,光模塊低單位功耗優勢顯著、隨速率提升,光模塊低單位功耗優勢顯著 資料來源:FiberMall,興業證券經濟與金融研究院整理 注:藍色為以太網光模塊,橙色為相干模塊;兩圖橫軸為光模塊速率 G,左圖縱軸為功耗 W,右圖縱軸為 pJ/bit。假設假設 B100 服務器網卡配套升級下,對應服務器網卡配套升級下,對應 B100 芯片與芯片與 1.6T 光模塊配比比例為光模塊配比
24、比例為1:2.5,與,與 H100/800G 配比關系保持一致。配比關系保持一致。以英偉達 16K GPU 訓練集群為例,測算該訓練集群規模下不同 GPU 芯片對應配套速率光模塊需求彈性:首先以 H100(配套 ConnectX-7 的 400G 網卡)服務器到 TOR 層使用為 400G AOC/DAC,葉交換機下行和上行均為 800G 光模塊,脊交換機下行和上行均為 800G 光模塊;且 AI 服務器整體算力負荷高于傳統數據中心,帶寬需求高,我們以收斂比 1:1 進行測算。根據我們的詳細測算,800G 光模塊:H100 GPU 約為 2.5:1;如果在同樣的架構下采用 B100 芯片,假設
25、服務器配套網卡升級成 ConnectX-8、速率為 800G,對應服務器到 TOR 層使用 800G AOC/DAC,往上傳輸到交換機層面均采用 1.6T 的光模塊,因此與 H100 配 800G 方案類似,可得 1.6T 光模塊:B100芯片為 2.5:1;考慮到 1.6T 光模塊價值量和盈利能力較 800G 預計有較大提升,未來行業成長空間廣闊。表表 1、單個模型對光模塊需求彈性測算(假設同樣的三層胖樹集群架構)、單個模型對光模塊需求彈性測算(假設同樣的三層胖樹集群架構)光模塊需求測算光模塊需求測算 H100(CX-7 400G 網卡)網卡)B100(假設假設 CX-8 800G 網卡)網
26、卡)POD 數量(個)數量(個)8 8 單個單個 POD 節點數(個)節點數(個)8 8 單個節點所需服務器(個)單個節點所需服務器(個)32 32 服務器數量(個)服務器數量(個)2048 2048 單個服務器所需單個服務器所需 GPU 數量(個)數量(個)8 8 GPU 總數量(個)總數量(個)16384 16384 服務器到服務器到 TOR 400G/800G AOC/DAC 需求量(個)需求量(個)16384 16384 TOR 到葉交換機到葉交換機 1.6T/800G 光模塊數量(個)光模塊數量(個)8192 8192 葉交換機下行葉交換機下行 1.6T/800G 光模塊需求量(個)
27、光模塊需求量(個)8192 8192 葉交換機上行葉交換機上行 1.6T/800G 光模塊需求量(個)光模塊需求量(個)8192 8192 脊交換機下行脊交換機下行 1.6T/800G 光模塊需求量(個)光模塊需求量(個)8192 8192 脊交換機上行脊交換機上行 1.6T/800G 光模塊需求量(個)光模塊需求量(個)8192 8192 1.6T(800G)光模塊需求量(個)光模塊需求量(個)40960 40960 GPU 芯片與芯片與 1.6T(800G)光模塊配置比例)光模塊配置比例 1:2.5 1:2.5 資料來源:Semianalysis,NVIDIA,興業證券經濟與金融研究院整理
28、 請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明 -8-行業深度研究報告行業深度研究報告 2、SerDes 為為 1.6T 升級瓶頸,升級瓶頸,2024Q3 或為成熟拐點或為成熟拐點 2 2.1 1、1 1.6T.6T 光模塊標準落地,光模塊標準落地,8 8*200G*200G 為最優量產方案為最優量產方案 行業標準協會行業標準協會 OSFP MSA 推出推出 1.6T 封裝標準,單模方案標準成熟早、份額或有封裝標準,單模方案標準成熟早、份額或有明顯提升。明顯提升。目前 OSFP MSA 推出的 1.6T 光模塊標準中,電口均為 100G 速率,光口主要為 100
29、G 或 200G 兩種,主要有 DR16、DR8、4FR2、ZR2、4FR4、2FR4、2FR8、FR8 這 8 種方案。與上一輪 800G 行業標準推出時相比,本輪 1.6T 光模塊標準基本均為 DR、FR 等單模光模塊,沒有 SR 等多模短距離方案,預計 1.6T 時代單模光模塊窗口期先發優勢顯著,在 AI 加速推進下單模方案市場份額有望持續提升。圖圖 7、OSFP MSA 的的 1.6T 光模塊的行業封裝標準光模塊的行業封裝標準 資料來源:OSFP MSA,興業證券經濟與金融研究院整理 OSFP、OSFP-XD 成為未來主流封裝形式,成為未來主流封裝形式,8*200G 為最優量產方案。為
30、最優量產方案。隨著速率提升,單個光模塊的總功耗有所提升,QSFP-DD 小型化封裝適配難度較高,主流或為 OSFP 和 OSFP-XD;其中 8*200G(八通道光口、電口均為 200G)方案的 OFSP體積更精簡,成本與功耗優勢更明顯。圖圖 8、OSFP、OSFP-XD 或為未來高速光模塊主流或為未來高速光模塊主流封裝封裝 圖圖 9、不同封裝形式結構示意圖、不同封裝形式結構示意圖 資料來源:FiberMall,興業證券經濟與金融研究院整理 資料來源:FiberMall,興業證券經濟與金融研究院整理 請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明 -9-行業深度研
31、究報告行業深度研究報告 2 2.2 2、光芯片:、光芯片:200G200G 光口速率成為主流,光口速率成為主流,EMLEML 芯片先發優勢顯著芯片先發優勢顯著 光口光口 200G 速率或為行業主流。速率或為行業主流。以 OSFP-XD DR16 和 DR8 方案為例,兩者差距主要為光口單通道速率;考慮到光模塊內部的精簡性和成本的優勢,單通道 200G 速率或為未來主流。以各家目前推出的產品為例,中際旭創演示了 1.6T OSFP-XD DR8+方案的產品,光迅科技也推出了 1.6T OSFP-XD DR8/8+的產品等。圖圖 10、行業標準推動光口、行業標準推動光口 200G 成熟度較高成熟度
32、較高 資料來源:OSFP MSA,興業證券經濟與金融研究院整理 海外光芯片巨頭聚焦海外光芯片巨頭聚焦 200G PAM4 EML 單模賽道,單模賽道,8*200Gb PAM4 為為 1.6T 主要主要方案。方案。目前從產業鏈研發進度來看,200G PAM4 EML 芯片為最成熟方案,多家海外頭部廠商已推出相關產品,在 AI 驅動 1.6T 光模塊加速升級背景下加速商用化進程,且憑借先發優勢未來份額有望持續提升。Lumentum 作為 EML 芯片龍頭,已于去年推出 200G PAM4 EML 芯片并預計于 24 年進行量產;三菱推出了專有的混合波導結構設計的 200G PAM4 CWDM4 E
33、ML 芯片;博通也已推出適用于 1.6T光模塊的 200G EML 芯片。請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明 -10-行業深度研究報告行業深度研究報告 圖圖 11、Lumentum 明確明確 1.6T 時代時代 200G 速率激光器為主流速率激光器為主流 資料來源:Lumentum,興業證券經濟與金融研究院整理 VCSEL 芯片目前仍處于芯片目前仍處于 100G 速率時代,速率時代,200G 研發難度高或錯過本輪窗口期。研發難度高或錯過本輪窗口期。VCSEL 芯片目前行業龍頭主要為博通,其最先進的 VCSEL 芯片為 AFCD-V84LP,速率達 11
34、2Gb/s PAM4;研發進度顯著落后于 EML,或無法緊跟該輪 AI 推動的1.6T 光模塊更新迭代。圖圖 12、三菱單波、三菱單波 200G EML 芯片及芯片及 800G 光模塊示光模塊示意圖意圖 圖圖 13、博通推出、博通推出 100G PAM4 VCSEL 資料來源:Mitsubishielectric,興業證券經濟與金融研究院整理 資料來源:Broadcom,興業證券經濟與金融研究院整理 2 2.3 3、電芯片:、電芯片:200G DSP200G DSP 產品產品初步成熟初步成熟,低功耗訴求推動制程升級低功耗訴求推動制程升級 博通與博通與 Marvell 均推出基于均推出基于 5n
35、m 制程的單波制程的單波 200G 速率的速率的 DSP 芯片,芯片,1.6T 光模光模塊產業進一步成熟。塊產業進一步成熟。博通推出了 BCM85822 和 BCM85821 兩款滿足 200G/lane 光傳輸要求的 DSP 芯片,以其適配的 800G 單模光模塊為例,其中在 Line side 側(光信號側)可實現 4*226G PAM4,達到單波 200G,在 Client side(電信號側)為 8*106G PAM4,達到單波 100G 速率。目前目前 200G DSP 初步推出,成熟度仍需初步推出,成熟度仍需提升,但成熟進度或快于提升,但成熟進度或快于 SerDes。請務必閱讀正文
36、之后的信息披露和重要聲明請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明 -11-行業深度研究報告行業深度研究報告 圖圖 14、博通、博通 200G 速率速率 DSP 及其配置參數及其配置參數 資料來源:Broadcom,興業證券經濟與金融研究院整理 DSP 芯片帶寬加速提升,低功耗訴求下先進制程成為主流。芯片帶寬加速提升,低功耗訴求下先進制程成為主流。Marvell 預測 DSP 芯片可實現帶寬每兩年翻倍,并且在 23 年末 1.6T NOVA PAM4 DSP 芯片已在客戶認證中。隨著博通和 Marvell 的支持單波 200G 光速率的 DSP 芯片的推出,1.6T光模塊產業鏈已逐步進入成熟階段;
37、且隨著速率的提升對應 DSP 芯片的制程也已提升至 5nm,未來有望逐步提升至 3nm 以降低功耗。圖圖 15、Marvell 加速推進加速推進 DSP 芯片發展成熟芯片發展成熟 資料來源:Marvell,興業證券經濟與金融研究院整理 2 2.4 4、200G SerDes200G SerDes 為為 1.6T1.6T 升級瓶頸升級瓶頸,2024Q32024Q3 或為成熟拐點或為成熟拐點 1.6T 產業鏈目前成熟度最低的主要是產業鏈目前成熟度最低的主要是 SerDes,支持,支持 200G SerDes 的交換機芯片的交換機芯片或于或于 2024Q3 推出。推出。從現有 1.6T 光模塊產業進
38、度看,光器件如激光器的產業成熟度好于 DSP 等電芯片;光口為 8*200G 方案,電口仍為 16*100G 方案。由于光口與電口速率不統一,在 DSP 中需要內置一個 gearbox 來實現速率轉換的功能;而當電口 200G SerDes 升級成熟使得光口、電口速率一致時,1.6T 光模塊架構將達到最理想 8:8 PHY 芯片的狀態,可省去 gearbox 芯片,在功耗、延遲、成本等方面將更具有商業化優勢。請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明 -12-行業深度研究報告行業深度研究報告 圖圖 16、博通、博通 200G/通道通道 PAM-4 DSP PH
39、Y 電口仍為電口仍為 100G 資料來源:Broadcom,興業證券經濟與金融研究院整理 圖圖 17、200G SerDes 成熟后可進一步簡化成熟后可進一步簡化 1.6T 光模塊光模塊 資料來源:Broadcom,興業證券經濟與金融研究院整理 隨著隨著 200G SerDes 的成熟和的成熟和 1.6T 光模塊商用推廣,交換機容量持續翻倍,光模塊商用推廣,交換機容量持續翻倍,AI 工工作負載不斷擴展。作負載不斷擴展。隨著 200G SerDes 推出產業成熟,從 800G 模塊升級到 1.6T 模塊將使每個 1RU 機架帶寬容量翻倍,從原有 2RU 機架的 51.2T 吞吐量(64 個 80
40、0G 端口)實現帶寬密度翻倍,變成 2RU 的 102.4T 吞吐量(64 個 1.6T 端口)。200G SerDes 初步產品推出,有望于初步產品推出,有望于 2024 年年 Q3-Q4 逐步實現商業化,逐步實現商業化,2025 年加年加速放量。速放量。受到 AI 加速迭代催化的影響,交換機吞吐量和 SerDes 芯片升級持續加速(SerDes 原有升級節奏約 2-4 年)。200G SerDes 芯片預計有望于 2024 年 Q3-Q4逐步實現成熟;Marvell 也已經于 23 年 10 月推出了支持 200G 的高速銅纜連接,后續有望逐步推廣至光纖連接方案中;同時英偉達對于 200G
41、 SerDes 方案訴求迫切,配合 Mellanox 加速產業推進,當前進度或與博通進度相當,2025 年產業放量年產業放量趨勢確定性高趨勢確定性高。請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明 -13-行業深度研究報告行業深度研究報告 圖圖 18、200G SerDes 有望于有望于 2025 年加速放量年加速放量 資料來源:FiberMall,興業證券經濟與金融研究院整理 隨著隨著 200G SerDes 的成熟,的成熟,EML 單模單模 1.6T 光模塊有望實現超預期高增長。光模塊有望實現超預期高增長。200G SerDes 的成熟標志著 1.6T 光模塊
42、進入最理想狀態,憑借著 200G PAM4 EML 產業成熟度的先發優勢,2024 年 1.6T 光模塊逐步起量,并在 2025 年配合 200G SerDes的商業化實現超預期加速放量。AI 驅動光模塊升級迭代加速,頭部廠商積極配合海外大客戶進行驅動光模塊升級迭代加速,頭部廠商積極配合海外大客戶進行 1.6T 光模塊研光模塊研發驗證,行業集中度持續提升。發驗證,行業集中度持續提升。AI 加速推進數通高速光模塊迭代節奏,本輪 800G-1.6T 光模塊升級迭代周期從正常的 4-5 年加速至約 2 年時間,持續考驗光模塊公司研發迭代能力,頭部廠商憑借長期的大力研發投入,積極配合客戶直接進行 1.
43、6T光模塊研發驗證,在 1.6T 單模占比提升背景下,頭部公司有望率先出貨并持續提高份額。表表 2、頭部廠商加速布局、頭部廠商加速布局 1.6T 光模塊光模塊 廠商廠商 新聞發布時間新聞發布時間 產品進度產品進度 中際旭創中際旭創 2023/03 2023 年 OFC 發布 1.6T OSFP-XD DR8+可插拔光通信模塊,在 0-70溫度范圍內,以低于23W 的低功耗支持 2 公里的傳輸距離。天孚通信天孚通信 2023/03 2023 年 OFC 展示面向 800G/1.6T 應用的高速光引擎,TFF、FA、PM、AWG 等高速光引擎用零組件。新易盛新易盛 2023/03 2023 年 O
44、FC 發布支持 200Gbps 的 1.6T 光模塊,采用 4XFR2 規格,OSFP-DD 封裝,采用4XSN 連接器光接口,16X100Gbps 電接口,光路側 4x400G FR2,其中每路 400G FR2 接口采用了 1291nm 和 1311nm 2 個 200Gb 波長。光迅科技 2023/03 光迅科技 1.6T OSFP-XD DR8 光模塊遵循 OSFP MSA 及 CMIS 協議標準,采用 OSFP-XD 的封裝形式。模塊電接口側采用 16 個通道,單通道信號速率 100Gb/s;光接口側采用 8 通道,單通道信號速率 200Gb/s。華工正源 2023/12 正推進 1
45、.6T、3.2T 等下一代光模塊產品開發。劍橋科技 2024/01 公司第一代 1.6T 光模塊產品將在 2024 年的 OFC 展會上 LiveDemo(現場演示),預計在下半年小批量發貨。索爾思 2023/03 2023 年 OFC 公司演示了單波 200G PAM4 EML 激光器,將陸續推出相應的基于單波 200G 的 1.6T 光模塊產品。資料來源:美通社,光纖在線,財聯社,興業證券經濟與金融研究院整理 請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明 -14-行業深度研究報告行業深度研究報告 3.產業鏈還有哪些受益環節?產業鏈還有哪些受益環節?硅光技術有
46、望帶來光模塊方案的變化,對應行業格局的改變或帶來新的投資機會;硅光技術有望帶來光模塊方案的變化,對應行業格局的改變或帶來新的投資機會;配套光模塊的光纖連接器、陶瓷材料等產品也有加速份額提升的機會。配套光模塊的光纖連接器、陶瓷材料等產品也有加速份額提升的機會。光模塊屬于整個數據中心產業鏈中重要的一環,從產業投資機會來講,前面提到的在傳統方案中激光器芯片、DSP 等電芯片環節相對行業壁壘較高,且在高速光模塊產品中該部分市場份額基本由海外龍頭企業所占據。相比之下,硅光技術方案目前在產業商業化上處于初期階段,國內公司有望通過新技術窗口期來占據未來市場份額。在光纖連接器、陶瓷基板、陶瓷外殼等產品環節中,
47、其需求量與光模塊數量強相關,隨著 AI 帶動高速光模塊需求爆發,這些產業環節均有較大成長空間。3 3.1 1、硅光技術成為、硅光技術成為 1.6T1.6T 補充方案,可插拔形式或先落地補充方案,可插拔形式或先落地 傳統傳統 EML、VCSEL 芯片緊缺下,硅光芯片有望逐步產業化,憑借低成本、低功芯片緊缺下,硅光芯片有望逐步產業化,憑借低成本、低功耗等優勢或成為耗等優勢或成為 1.6T 光模塊補充方案。光模塊補充方案。硅光技術發展分為分立式硅基器件、耦合集成、單片集成演進、光電一體化等多個階段,目前正處于耦合集成階段。AI 驅動 400G、800G 光模塊加速放量背景下,明年 100G VCSE
48、L、EML 芯片緊缺下有望推動硅光方案逐步商業化;1.6T 時代,AI 突出的低功耗訴求下,硅光有望成為繼 EML 后的重要補充方案。未來隨著硅光子技術向單片集成技術發展,成熟CMOS 工藝下成本優勢有望進一步凸顯,硅光為未來重要方向。硅光子進入快速增長階段,數通光模塊是應用核心下游之一。硅光子進入快速增長階段,數通光模塊是應用核心下游之一。根據 Yole Group 最新數據,硅光子 PIC 市場預計從 2022 年 0.68 億美元增長至 2028 年的 6.13 億美元,2022-2028 年復合年增長率為 44%。增長主要來自于:1)800G 高數據速率可插拔硅光模塊需求釋放;2)對快
49、速增長的訓練數據集大小的預測表明,數據將需要利用機器學習服務器中的光學 I/O 來擴展大模型。在落地形式上,預計可插拔硅光光模塊先成熟,后演進至 CPO 形式。圖圖 19、2022-2028 硅光子硅光子 PIC 市場規模及預測市場規模及預測(2023 年預測)年預測)資料來源:Yole,興業證券經濟與金融研究院整理 硅光產品整體生產流程包括設計、制造、封裝三大過程。硅光產品整體生產流程包括設計、制造、封裝三大過程。設計環節主要是負責硅 請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明 -15-行業深度研究報告行業深度研究報告 光模塊的電路圖與內部結構的規劃,行業內
50、通過模仿微電子設計方式,融合光學仿真與工藝設計套件(PDK),推出了簡化光電開發環境(EPDA)。制造環節主要負責將晶圓加工成硅光芯片,并完成相應器件的封裝和測試。目前內部制造工廠(Foundry,Fab)與開放式 Fab 兩種制造模式并行。硅光芯片完成流片后,進入類似可插拔的的組裝環節。圖圖 20、硅光芯片設計制備測試封裝流程圖、硅光芯片設計制備測試封裝流程圖 圖圖 21、硅光平臺、硅光平臺 8 英寸英寸 CMOS 工藝線部分設備工藝線部分設備 資料來源:硅光芯片后摩爾時代的高速信息引擎,興業證券經濟與金融研究院整理 資料來源:中科微光子官網,興業證券經濟與金融研究院整理 硅光芯片的生產和電
51、芯片類似,但是不需要先進制程。硅光芯片的生產和電芯片類似,但是不需要先進制程。由于硅光芯片是基于硅晶圓開發的光子芯片,因此需要的制造設備、技術和傳統集成電路(電芯片)類似,技術遷移成本較低。此外,當前光子芯片對于制程要求較低,不如電芯片嚴苛,基本都在 45nm 以上,大部分還停留在 100nm 階段,因此不需要先進制程設備。硅光芯片切割前需要晶圓檢測設備。硅光芯片切割前需要晶圓檢測設備。一般硅光晶圓為 8 英寸或者 12 英寸,一片晶圓可以切割出上千顆的硅光芯片,由于硅光器件對于加工的誤差很敏感,硅光芯片上又集成了較多的無源和有源器件,單個器件出現問題就會影響硅光芯片的使用,因此需要在晶圓級別
52、進行檢測。組裝環節涉及耦合、封裝等環節,要求更高,帶動相關設備需求。組裝環節涉及耦合、封裝等環節,要求更高,帶動相關設備需求。目前硅光主要應用在 PSM4,PSM8 等多通道場景中。多通道的耦合的難點在于:1)由于硅光波導的尺寸與光纖的尺寸相差比較大,其耦合插損比較大;2)對于邊緣耦合,FA 需要和硅光芯片光口端面保持平行,任一個方向角度出現偏差都會造成比較大的耦合差異。因此硅光耦合設備要求更高。在封裝方面,主流的硅光芯片封裝方式是COB 和 COC。因此當完成硅光芯片制造后,對于形成最后的模塊產品,硅光方案對于耦合,封裝、組裝過程均比傳統的光模塊方案要求更高,更加精密,因此對于設備也會產生更
53、高的要求。請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明 -16-行業深度研究報告行業深度研究報告 圖圖 22、晶圓檢測設備、晶圓檢測設備 圖圖 23、耦合、組裝等設備、耦合、組裝等設備 資料來源:羅博特科,興業證券經濟與金融研究院整理 資料來源:羅博特科,興業證券經濟與金融研究院整理 3 3.2 2、激光器:、激光器:2 200G EML00G EML 或為主流,或為主流,硅光硅光 CWCW 激光器激光器加速國產替代加速國產替代 200G EML 激光器有望成為主流方案,激光器有望成為主流方案,VCSEL 研發進度落后。研發進度落后。1.6T 時代,根據前面提到
54、的光芯片研發進度可知,200G EML 發展較為成熟,有望成激光器主要量產方案,200G VCSEL 目前研發進度落后 EML,或錯過本輪窗口期,在短距多模場景可能給硅光 CW 激光器機會,國內激光器芯片廠商具備國產替代機會。硅光模塊在光源部分,主流使用硅光模塊在光源部分,主流使用 CW 激光器。激光器。硅光模塊通過硅晶圓技術,在硅基底上利用蝕刻工藝加上外延生長等加工工藝將激光器、調制器、探測器等光電芯片都集成在硅光芯片上,光模塊的集成度得到進一步提升。在光源選擇上,硅光光模塊不再使用 EML 或者 VCSEL 方案,基本均采用 CW DFB 激光器。CW DFB激光器的演進上追求功率的提升。
55、目前主流的 CW 激光器功率為 50-100mW。圖圖 24、硅光芯片設計制備測試封裝流程圖、硅光芯片設計制備測試封裝流程圖 資料來源:Intel,易飛揚通信,興業證券經濟與金融研究院整理 商業化進展:海外以高意為代表,國內源杰科技、長光華芯均完成了產品推出。商業化進展:海外以高意為代表,國內源杰科技、長光華芯均完成了產品推出。2023 年 3 月 Coherent 高意宣布推出 1300 nm 高功率連續波(CW)分布式反饋(DFB)激光器,功率為 100mW,主要為傳輸容量介于 400G 到 1.6T 的硅光子收發器提供支持,助力數據中心的中距離(500m2km)傳輸。2024 年 1 月
56、,長光 請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明 -17-行業深度研究報告行業深度研究報告 華芯發布了 100mW CW DFB 大功率光通信激光芯片新品,400G DR4 硅光模塊只需要 1 顆光源,同時該光源兼容 800G/1.6t 等互聯場景。圖圖 25、長光發布、長光發布 100mW CW 激光器激光器(2024 年年 1 月)月)資料來源:長光華芯,興業證券經濟與金融研究院整理 3 3.3 3、連接器:數據中心升級下更新迭代快,需求數量與光模塊強相關、連接器:數據中心升級下更新迭代快,需求數量與光模塊強相關 連接器主要應用于通信、汽車、工業等領域;
57、在通信數據中心中更新迭代周期快。連接器主要應用于通信、汽車、工業等領域;在通信數據中心中更新迭代周期快。連接器市場規模大,廣泛應用于電信、數通(AI)數據中心算力集群中,與光模塊配套使用在服務器、交換機之間充當著“數據傳輸中介”中必不可少的一環。隨著數據中心光模塊的升級,對應配套的連接器也需升級到更高速率的版本以充分發揮數據網絡傳輸性能,同樣受益于 AI 驅動的升級迭代加速。圖圖 26、在連接器市場中數據中心占比較高且更新迭代快、在連接器市場中數據中心占比較高且更新迭代快 資料來源:Amphenol,興業證券經濟與金融研究院整理 注:圖中連接器市場占比為 Amphenol 2022 年數據。電
58、連接器與光連接器電連接器與光連接器是通信連接器重要組成是通信連接器重要組成,需求數量與光模塊強相關。,需求數量與光模塊強相關。電連接器與光纖連接器是通信連接器中的重要組成部分;電連接器主要負責光模塊的電口與交換機/服務器的連接,光連接器主要負責光模塊與光纖的連接;因此在實際 請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明 -18-行業深度研究報告行業深度研究報告 使用過程中,1 個光模塊將配套至少 1 個電連接器和 1 個光連接器。表表 3、電連接器和光連接器是通信連接器重要組成電連接器和光連接器是通信連接器重要組成 類別 主要功能 應用 電連接器 用于器件、組件
59、、設備、系統之間的電信號連接,借助電信號和機械力量的作用使電路接通、斷開,傳輸信號或電磁能量,包括大功率電能、數據信號在內的電信號等。廣泛應用于通信、航空航天、計算機、汽車、工業等領域。微波射頻連接器 用于微波傳輸電路的連接,隸屬于高頻電連接器,因電氣性能要求特殊,行業內企業會將微波射頻連接器與電連接器進行區分。主要應用于通信、軍事等領域。光連接器 用于連接兩根光纖或光纜形成連續光通路的可以重復使用的無源器件,廣泛應用于光纖傳輸線路、光纖配線架和光纖測試儀器、儀表,光纖對于組件的對準精度要求。廣泛應用于傳輸干線、區域光通訊網、長途電信、光檢測、等各類光傳輸網絡系統中。資料來源:瑞可達招股說明書
60、,興業證券經濟與金融研究院整理 電連接器:高速電連接器:高速 IO 連接器與光模塊對插使用,需求量強相關;海外龍頭已推出連接器與光模塊對插使用,需求量強相關;海外龍頭已推出針對針對 1.6T 封裝的電連接器及配套產品組合,國內封裝的電連接器及配套產品組合,國內 112G 逐步起量追趕。逐步起量追趕。對插使用下,高速 IO 連接器與光模塊配比至少為 1:1,且有預留冗余性以滿足未來升級。目前以 Molex、安費諾等為代表的海外巨頭已推出滿足 224G 的 1.6T 光模塊配套使用的 IO 連接器;國內以鼎通科技為代表,也已實現 112G 殼體產量批量化量產,以支持光模塊行業加速迭代。圖圖 27、
61、光模塊和高速、光模塊和高速 IO 連接器對插使用連接器對插使用 資料來源:QSFP-DD MSA,興業證券經濟與金融研究院整理 請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明 -19-行業深度研究報告行業深度研究報告 高速背板連接器價值量高,高速背板連接器價值量高,224G 產品滿足服務器與交換機內部升級。產品滿足服務器與交換機內部升級。該產品主要用于連接單板和背板,適用于服務器、交換機、路由器和光纖傳輸,目前已有224G 產品以支持超高性能服務器的升級成熟。圖圖 28、Molex OSFP 1600 連接器及連接器及 224G 產品組產品組合合 圖圖 29、Mo
62、lex 224G 背板連接器及電纜背板連接器及電纜 資料來源:Molex,興業證券經濟與金融研究院整理 資料來源:Molex,興業證券經濟與金融研究院整理 光纖要連接到光模塊,必須要配上合適的光纖連接器。光纖要連接到光模塊,必須要配上合適的光纖連接器。光纖連接器的型號一般由兩部分組成:結構形式/端面形式。以 FC/PC 型光纖連接器為例:FC 表示光纖接頭的外觀結構類型;PC 表示光纖接頭內插針端面類型。按傳輸媒介的不同,可分為常見的硅基光纖的單模和多模連接器,還有其它如以塑膠等為傳輸媒介的光纖連接器。圖圖 30、MPO 的配線方式(直連、轉接其他接口)的配線方式(直連、轉接其他接口)資料來源
63、:起浪光纖,興業證券經濟與金融研究院整理 光纖連接器行業競爭激烈,龍頭效應顯著;頭部公司已推出支持光纖連接器行業競爭激烈,龍頭效應顯著;頭部公司已推出支持 1.6T 光模塊的光模塊的MPO。目前全球主要生產廠商,包括 T&S Communications 太辰光、US Conec(康寧、藤倉和 NTT-AT 三家領先的通信科技公司的合資企業)、日本 Senko、Siemon 西蒙、Amphenol 安費諾、Suzhou Agix 蘇州安捷訊光電科技、Sumitomo Electric(住友電裝)、Nissin Kasei(日本日新化成)、Molex、Panduit(美國泛 請務必閱讀正文之后的
64、信息披露和重要聲明請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明 -20-行業深度研究報告行業深度研究報告 達)等。新易盛和 SENKO 合作推出了串口速率 100G/通道的 1.6T 光模塊用MPO。圖圖 31、全球、全球 MPO 光纖連接器龍頭(光纖連接器龍頭(2021)圖圖 32、SENKO 1.6T 光模塊用光模塊用 MPO 資料來源:QYResearch,興業證券經濟與金融研究院整理 資料來源:SENKO,興業證券經濟與金融研究院整理 3 3.4 4、其他:陶瓷基板、薄膜鈮酸鋰、其他:陶瓷基板、薄膜鈮酸鋰、TECTEC 等環節受益行業進展等環節受益行業進展 1)光芯片封裝方案廣泛采用陶瓷基板
65、,受益)光芯片封裝方案廣泛采用陶瓷基板,受益于于光芯片需求放量。光芯片需求放量。在氣密性封裝的光模塊中,陶瓷外殼成本占比約為在氣密性封裝的光模塊中,陶瓷外殼成本占比約為 15%。在工作環境復雜,對可靠性要求高的光模塊中廣泛采用氣密封裝,該方案陶瓷外殼成本占比約 15%?,F有高速光模塊中現有高速光模塊中 COB/COC 為主流封裝形式,光芯片封裝方案廣泛采用氮化為主流封裝形式,光芯片封裝方案廣泛采用氮化鋁陶瓷基板,隨光芯片的爆發迎來需求顯著提升。鋁陶瓷基板,隨光芯片的爆發迎來需求顯著提升。數通高速光模塊大多采用COB/COC 封裝,需要用到陶瓷基板(submount)用來承載保護光芯片;隨著未來
66、光模塊速率提升,對應通道數增加,帶動光芯片需求的顯著提升,陶瓷基板與光芯片數量強相關,同樣受益于行業需求爆發。表表 4、優迅科技優迅科技(典型氣密性封裝企業典型氣密性封裝企業)成本結構成本結構 年度年度 主要原材料主要原材料 采購金額(萬元)采購金額(萬元)占材料采購總額比例占材料采購總額比例 2021 年 1-9 月 光芯片 1773.63 32.37%陶瓷外殼陶瓷外殼 892.88 16.30%TEC 787.43 14.37%自由空間隔離器 316.28 5.77%非球面透鏡 221.22 4.04%合計 3991.44 72.86%2020 年 光芯片 2638.60 31.67%陶瓷
67、外殼陶瓷外殼 1294.25 15.53%TEC 1091.90 13.10%自由空間隔離器 614.39 7.37%非球面透鏡 449.64 5.40%合計 6088.78 73.07%資料來源:優迅科技,興業證券經濟與金融研究院整理 請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明 -21-行業深度研究報告行業深度研究報告 中瓷電子為國內光模塊用電子陶瓷產品領軍企業,產品成功覆蓋 400G、800G 等高速率光模塊,憑借過硬的技術實力和成本、交付優勢,加速國產替代。京瓷也已在 2023 年 OFC 推出了可實現 200G 波特率高速陶瓷封裝和對應基板和載體。2)
68、光模塊速率提升,或帶來調制方式升級,薄膜鈮酸鋰潛在受益。)光模塊速率提升,或帶來調制方式升級,薄膜鈮酸鋰潛在受益?;阝壦徜嚕ɑ阝壦徜嚕↙iNbO3)的調制器可以提供更低的光損耗和更高的最大調制頻率,)的調制器可以提供更低的光損耗和更高的最大調制頻率,薄膜方案解決傳統形式體積過大的問題。薄膜方案解決傳統形式體積過大的問題?;诠杌恼{制器速率約為 60-90Gbaud,基于磷化銦(InP)調制器可達到 130Gbaud,而基于 LiNbO3 的調制器可能超過 130 Gbaud?;谶@種優勢,鈮酸鋰調制器在長途相干光傳輸和超高速數據中心的場景具備良好的競爭力。鈮酸鋰材料走向薄膜化后,在具備優
69、秀光學性能的同時,還能做到小型化,可滿足相干、數通光模塊日漸小型化的要求。圖圖 33、基于薄膜鈮酸鋰的異質集成方案(調制器)、基于薄膜鈮酸鋰的異質集成方案(調制器)表表 5、薄膜鈮酸鋰適用于調制器等器件薄膜鈮酸鋰適用于調制器等器件 基礎材料基礎材料 III-V 族族 薄膜鈮酸鋰薄膜鈮酸鋰 硅硅 氮化硅氮化硅 無源器件 調制器 偏振器件 激光器 探測器 放大器 資料來源:鈮奧光電,興業證券經濟與金融研究院整理 資料來源:鈮奧光電,興業證券經濟與金融研究院整理 薄膜鈮酸鋰單波速率極限高,未來超高速率下有望逐步下沉至數通市場,短期應薄膜鈮酸鋰單波速率極限高,未來超高速率下有望逐步下沉至數通市場,短期
70、應用上仍有較大挑戰。用上仍有較大挑戰。在高速場景下,薄膜鈮酸鋰擁有高帶寬、低傳輸和耦合損耗、低功耗的優勢;通過混合波導方式,用薄膜鈮酸鋰做調制器,通過異質集成利用CMOS 硅光平臺來集成硅鍺探測器或與 III-V 族方案進行集成。過去主要基于相干市場進行試驗,短期內在高速數通領域產品成熟度的商業化和成本上仍有挑戰。請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明 -22-行業深度研究報告行業深度研究報告 3)TEC:光模塊溫控必備環節,受益于光模塊需求增長。:光模塊溫控必備環節,受益于光模塊需求增長。TEC 芯片用來確保光模塊工作性能,并向芯片用來確保光模塊工作性能
71、,并向 Micro TEC 形態升級。形態升級。由于光模塊在工作過程中為了維持性能穩定,需要相對恒定的溫度范圍,太高或者太低就會產生負面影響。TEC 可以通過精準控制激光器的溫度來保持光模塊正常工作。在形態演進上,由于光模塊的體積不斷縮小,TEC 也在往 Micro TEC 演進。超微型制冷器件又稱 Micro TEC,參考有些日本 TEC 制造企業定義:一般是指晶粒尺寸小于 0.35mm,高度小于 0.4mm,TEC 整體尺寸不大于 3mm*3mm 的 TEC。超微型制冷器件與傳統的壓縮機比對具有體積小、無噪音、無污染、可靠性高等優勢。圖圖 34、MicroTEC 器件器件 資料來源:富信科
72、技,興業證券經濟與金融研究院整理 請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明 -23-行業深度研究報告行業深度研究報告 4、投資邏輯及標的推薦、投資邏輯及標的推薦 英偉達明確訓練芯片升級路徑,訓練英偉達明確訓練芯片升級路徑,訓練+推理需求持續保持光模塊長期成長;推理需求持續保持光模塊長期成長;1.6T光模塊產業成熟后憑借單位功耗、成本優勢,將由供給端推動產業升級。光模塊產業成熟后憑借單位功耗、成本優勢,將由供給端推動產業升級。2024年,英偉達有望于上半年推出 B100 系列芯片,網卡配置升級至 800G,交換機傳輸間或標配 1.6T 光模塊?,F有 1.6T
73、光模塊光口為 8*200G 方案,電口仍為 16*100G 方案。200G SerDes 有望于 2024 年 Q3-Q4 推出,助力 1.6T 光模塊光口與電口速率匹配達到最佳狀態,進一步降低功耗。2024 年 1.6T 光模塊逐步起量,2025 年匹配 B100 有望實現超百萬級別放量。200G PAM4 EML 是最為成熟的 1.6T 光模塊適配的光芯片,200G VCSEL 研發相對滯后;疊加 1.6T 單模標準制定的領先,單模占比有望顯著提升。傳統 EML、VCSEL 芯片緊缺下,硅光芯片有望逐步產業化,憑借低成本、低功耗等優勢或成為 1.6T 光模塊補充方案。未來超高速率下薄膜鈮酸
74、鋰有望逐步下沉至數通市場,短期應用上仍有較大挑戰。表表 6、1.6T 產業鏈受益標的產業鏈受益標的 光芯片 Lumentum(美股)、Coherent(美股)、源杰科技源杰科技、海信寬帶(未上市)、長光華芯、光迅科技、仕佳光子等 光器件 Fabrinet(美股)、天孚通信天孚通信、騰景科技等 光模塊/光引擎 Coherent(美股)、中際旭創、天孚通信、新易盛中際旭創、天孚通信、新易盛、光迅科技、劍橋科技、華工科技、聯特科技等 DSP/Serdes Marvell(美股)、博通(美股)、Credo(美股)交換機 博通(美股)、Marvell(美股)、盛科通信 硅光設備 羅博特科 薄膜鈮酸鋰 光
75、庫科技、鈮奧光電(未上市)連接器 鼎通科技、太辰光、博創科技 電子陶瓷 中瓷電子 TEC 芯片 富信科技 資料來源:Wind,興業證券經濟與金融研究院整理 中際旭創:中際旭創:未來應用端逐步落地和 AI 加速 1.6T 周期來臨助力中長期成長,行業競爭格局穩定,泰國工廠擴建夯實 800G 放量基礎,公司有望持續高份額出貨并打開業績上修空間。天孚通信:天孚通信:AI 客戶持續上修總需求水平,疊加公司無源器件和光引擎 800G 產品份額持續提升,公司積極加速產能擴張并進行全球化布局,同時積極進行1.6T 高速光引擎的研發突破,未來仍具備較大成長空間。請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明請務必閱讀
76、正文之后的信息披露和重要聲明 -24-行業深度研究報告行業深度研究報告 新易盛:新易盛:高增長預期下公司加速產能擴張,有望受益 2024 年大客戶 400G 需求爆發,800G 產品有望與頭部客戶形成良好合作關系并于 2025 年開始加速放量。率先布局 LPO、硅光,加速 1.6T 產品迭代研發,未來成長空間廣闊。中瓷電子:中瓷電子:半導體精密陶瓷零部件持續突破,高速光模塊陶瓷外殼加速放量;GaN PA 份額穩步提升,募投衛星通信、6G 領域,未來成長空間廣闊;SiC 主驅參數驗證通過,批量出貨在即。鼎通科技:鼎通科技:通信方面,公司 112G 產品放量確定性強,目前客戶訂單預期已經有明顯好轉
77、,馬來西亞產能布局進入收獲期。汽車方面,汽車連接器客戶和產品開拓順利,預計 2025 年將再上臺階。表表 7、當前估值、當前估值較低較低,未來增長確定性強,未來增長確定性強(2024-01-25)代碼代碼 公司公司 投資評級投資評級 收盤價收盤價(元元)市值市值(億元億元)ESP(元)(元)P/E 2022A 2023E 2024E 2025E 2022A 2023E 2024E 2025E 300308 中際旭創 增持 118.35 950 1.52 2.68 6.36 8.73 78 44 19 14 300394 天孚通信 增持 98.98 391 1.02 1.67 3.04 4.25
78、 97 59 33 23 300502 新易盛 增持 54.60 388 1.27 0.92 1.85 2.58 43 59 29 21 003031 中瓷電子 增持 70.48 227 0.46 1.55 2.55 3.51 152 45 28 20 688668 鼎通科技 增持 47.68 47 1.70 0.85 3.01 3.80 28 56 16 13 資料來源:Wind,興業證券經濟與金融研究院整理 5、風險提示、風險提示 1、電芯片升級進度不及預期。、電芯片升級進度不及預期。電芯片升級是實現光模塊速率升級必備環節,當前對于 1.6T 光模塊的落地進展是建立在電芯片順利實現升級的基
79、礎之上,若電芯片升級進度不及預期,可能會對 1.6T 光模塊落地進度產生負面影響。2、貿易摩擦加劇。、貿易摩擦加劇。高端光電芯片需從國外廠商購買,公司大客戶為海外云廠商。若貿易摩擦加劇,影響行業上游芯片采購和下游客戶訂單,對公司產生不利影響。3、AI 應用進度不及預期。應用進度不及預期。光模塊的長期增量需求建立在 AI 發展之上,除了大模型本身帶來的訓練需求,AI 應用進展是更長維度的光模塊需求增長前提。如果 AI 應用進度不及預期,可能會對光模塊行業長期需求產生影響。請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明請務必閱讀正文之后的信息披露和重要聲明 -25-行業深度研究報告行業深度研究報告 分析師
80、聲明分析師聲明 本人具有中國證券業協會授予的證券投資咨詢執業資格并登記為證券分析師,以勤勉的職業態度,獨立、客觀地出具本報告。本報告清晰準確地反映了本人的研究觀點。本人不曾因,不因,也將不會因本報告中的具體推薦意見或觀點而直接或間接收到任何形式的補償。投資評級說明投資評級說明 投資建議的評級標準投資建議的評級標準 類別類別 評級評級 說明說明 報告中投資建議所涉及的評級分為股票評級和行業評級(另有說明的除外)。評級標準為報告發布日后的12個月內公司股價(或行業指數)相對同期相關證券市場代表性指數的漲跌幅。其中:滬深兩市以滬深300指數為基準;北交所市場以北證50指數為基準;新三板市場以三板成指
81、為基準;香港市場以恒生指數為基準;美國市場以標普500或納斯達克綜合指數為基準。股票評級 買入 相對同期相關證券市場代表性指數漲幅大于15%增持 相對同期相關證券市場代表性指數漲幅在5%15%之間 中性 相對同期相關證券市場代表性指數漲幅在-5%5%之間 減持 相對同期相關證券市場代表性指數漲幅小于-5%無評級 由于我們無法獲取必要的資料,或者公司面臨無法預見結果的重大不確定性事件,或者其他原因,致使我們無法給出明確的投資評級 行業評級 推薦 相對表現優于同期相關證券市場代表性指數 中性 相對表現與同期相關證券市場代表性指數持平 回避 相對表現弱于同期相關證券市場代表性指數 信息披露信息披露
82、本公司在知曉的范圍內履行信息披露義務??蛻艨傻卿?內幕交易防控欄內查詢靜默期安排和關聯公司持股情況。使用本研究報告的風險提示及法律聲明使用本研究報告的風險提示及法律聲明 興業證券股份有限公司經中國證券監督管理委員會批準,已具備證券投資咨詢業務資格。,本公司不會因接收人收到本報告而視其為客戶。本報告中的信息、意見等均僅供客戶參考,不構成所述證券買賣的出價或征價邀請或要約,投資者自主作出投資決策并自行承擔投資風險,任何形式的分享證券投資收益或者分擔證券投資損失的書面或口頭承諾均為無效,任何有關本報告的摘要或節選都不代表本報告正式完整的觀點,一切須以本公司向客戶發布的本報告完整版本為準。該等信息、意
83、見并未考慮到獲取本報告人員的具體投資目的、財務狀況以及特定需求,在任何時候均不構成對任何人的個人推薦??蛻魬攲Ρ緢蟾嬷械男畔⒑鸵庖娺M行獨立評估,并應同時考量各自的投資目的、財務狀況和特定需求,必要時就法律、商業、財務、稅收等方面咨詢專家的意見。對依據或者使用本報告所造成的一切后果,本公司及/或其關聯人員均不承擔任何法律責任。本報告所載資料的來源被認為是可靠的,但本公司不保證其準確性或完整性,也不保證所包含的信息和建議不會發生任何變更。本公司并不對使用本報告所包含的材料產生的任何直接或間接損失或與此相關的其他任何損失承擔任何責任。本報告所載的資料、意見及推測僅反映本公司于發布本報告當日的判斷,
84、本報告所指的證券或投資標的的價格、價值及投資收入可升可跌,過往表現不應作為日后的表現依據;在不同時期,本公司可發出與本報告所載資料、意見及推測不一致的報告;本公司不保證本報告所含信息保持在最新狀態。同時,本公司對本報告所含信息可在不發出通知的情形下做出修改,投資者應當自行關注相應的更新或修改。除非另行說明,本報告中所引用的關于業績的數據代表過往表現。過往的業績表現亦不應作為日后回報的預示。我們不承諾也不保證,任何所預示的回報會得以實現。分析中所做的回報預測可能是基于相應的假設。任何假設的變化可能會顯著地影響所預測的回報。本公司的銷售人員、交易人員以及其他專業人士可能會依據不同假設和標準、采用不
85、同的分析方法而口頭或書面發表與本報告意見及建議不一致的市場評論和/或交易觀點。本公司沒有將此意見及建議向報告所有接收者進行更新的義務。本公司的資產管理部門、自營部門以及其他投資業務部門可能獨立做出與本報告中的意見或建議不一致的投資決策。本報告并非針對或意圖發送予或為任何就發送、發布、可得到或使用此報告而使興業證券股份有限公司及其關聯子公司等違反當地的法律或法規或可致使興業證券股份有限公司受制于相關法律或法規的任何地區、國家或其他管轄區域的公民或居民,包括但不限于美國及美國公民(1934 年美國證券交易所第 15a-6 條例定義為本主要美國機構投資者除外)。本報告的版權歸本公司所有。本公司對本報
86、告保留一切權利。除非另有書面顯示,否則本報告中的所有材料的版權均屬本公司。未經本公司事先書面授權,本報告的任何部分均不得以任何方式制作任何形式的拷貝、復印件或復制品,或再次分發給任何其他人,或以任何侵犯本公司版權的其他方式使用。未經授權的轉載,本公司不承擔任何轉載責任。特別聲明特別聲明 在法律許可的情況下,興業證券股份有限公司可能會持有本報告中提及公司所發行的證券頭寸并進行交易,也可能為這些公司提供或爭取提供投資銀行業務服務。因此,投資者應當考慮到興業證券股份有限公司及/或其相關人員可能存在影響本報告觀點客觀性的潛在利益沖突。投資者請勿將本報告視為投資或其他決定的唯一信賴依據。興業證券研究興業證券研究 上上 海海 北北 京京 深深 圳圳 地址:上海浦東新區長柳路36號興業證券大廈15層 郵編:200135 郵箱: 地址:北京市朝陽區建國門大街甲6號SK大廈32層01-08單元 郵編:100020 郵箱: 地址:深圳市福田區皇崗路5001號深業上城T2座52樓 郵編:518035 郵箱: