AI光模块:光磁元器件小龙头,光通信与新能源业务并进
作者：幻影视界今天分享的是人工智能AI光模块行业研究报告：《铭普光磁首次覆盖报告：光磁元器件小龙头，光通信与新能源业务并进》,（报告出品方：民生证券） 。
本报告共计：40页。完整版PDF电子版报告下载方式见文末。
研究报告内容摘要如下
光模块：电信领域需求稳健增长，AI 有望给数通 市场带来重要增量
光模块行业星辰大海，近年来国内厂商逐渐占据主导
光模块实现光电转换功能，居光通信产业链中游。现代光通信系统是以光信号 为信息载体，以光纤作为传输介质，通过电光转换，以光信号进行传输信息的系统。
其中，光模块用于实现光电转换功能，在发送端将光通信设备的电信号转换成光信 号，通过光纤传输后，在接收端把光信号转换成电信号，由设备进行信息处理。
从 产业链来看，光通信产业链大致可分为上游的光芯片、电芯片、光器件/光学元件 /组件，光模块居产业链中游，参与厂商众多行业竞争充分，下游需求主要来自于 电信市场和数通市场。
光模块在电信和数通市场均有广泛应用，当前全球市场规模超百亿美元。根据 Lightcounting 预计，2022~2027 年全球光模块市场规模的年复合增速为 11% （未考虑 AI 的拉动）。在不同应用场景下，光模块产品的性能参数需求、行业规律 不尽相同。
数通市场：需求量最大的是用于数据中心内部的光模块，追求低成本、 高速率，市场更大，产品代际更迭快（一般 3~4 年进行一轮产品迭代）。AI 发展对算力需求的显著拉动、云计算流量增长是数通光模块发展的两 大主要驱动力。在数通新产品更迭初期，先发优势最为重要，率先绑定 头部大客户的厂商将获得超额收益，产品成熟期受成本驱动，成本领先、 大规模交付能力、强大的供应链能力是核心优势。
电信市场：接入领域（无线接入、固网接入）的产品需求量大、偏低端， 行业竞争激烈，电信传输领域的产品要求高可靠性、长距离和大容量， 技术壁垒高，竞争格局相对更好。当前，铭普光磁的光模块产品在固网 接入市场、数通市场、4G/5G 无线接入市场等均有应用。
竞争格局方面，国内光模块厂份额整体占据主导地位。LightCounting 统计 了 2010 年以来光模块厂商排名直观反映了行业内的变迁，2010 年鲜有国内企业 进入前十，经过 10 多年的发展，国内厂商技术实力提升显著，同时依托成本、供 应链、技术等方面的优势逐渐占据行业主导地位。2022 年的前十大光模块厂商中， 数通光模块龙头中际旭创与北美的 Coherent 并列排名第一，华为、光迅、海信、 新易盛、华工分居第四到第八位，华西股份持股的索尔思居第十。
数通市场：云计算领域需求预计稳步增长，AI 需求构 筑未来核心增量
23H1 传统云计算领域光模块需求面临短期波动。从云巨头 CAPEX 来看，国 内仍处于相对低位，海外巨头 2023 年上半年 CAPEX 投入略有波动，23Q2 亚马 逊/谷歌/微软/Meta 的 CAPEX 合计约 335 亿美元，同比-9.4%，环比-1.3%。其 中，亚马逊同比-27.1%/环比-19.4%，谷歌同比+0.9%/环比+9.5%，微软同比 +30.2%/+35.4%，Meta 同比-17.9%/环比-9.1%。反映到光模块层面，2023 年 云计算领域光模块需求迎来 400G 向 800G 迭代的第一年，但 2023 年上半年受 海外巨头去库存、数据中心建设节奏等短期因素的影响，传统云计算领域的 200G、 400G 需求有所下降，同时 AI 火热使得海外云巨头底层基础设施资源布局一定程 度上开始向 AI 应用场景倾斜。
短期需求波动无碍中长期成长逻辑，传统云计算领域光模块需求预计仍将保 持平稳增长势头。云计算的流量增长是光模块等数据底层基础设施需求增长的核 心驱动力。从海外巨头云计算收入情况来看，经过前期高增长阶段后，近年来同比 增速整体保持下降趋势，23Q2 亚马逊 AWS、微软 Azure 和谷歌云分别实现了 12%、26%和 28%的同比增速。展望未来，在云流量持续增长的大趋势下，传统 云计算领域光模块需求预计仍将保持平稳增长势头。
传统云计算领域需求稳健增长的同时，AI 需求将构筑未来数通光模块领域的 核心增量。
AI 对光模块需求的拉动一方面来自大模型算力需求的提升：2023 年以 来，以 ChatGPT 为代表的生成式 AI 大模型开启加速发展期进而使得 AI 算力需求激增，海量训练、推理任务需要庞大的底层算力基础设施支持。
海外巨头加速推进 AI 底层基础设施布局，英伟达财报中呈现的数据中心 业务收入高增长为此提供了直接佐证，同时下游巨头（谷歌、微软、Meta、 亚马逊）也重点强调了在资本开支方面要针对 AI 领域持续加大投入。
AI 对光模块需求的拉动受益于数据中心光通信网络架构的改变：面对高 性能计算、大数据分析等 IO 高并发、低时延应用，现有 TCP/IP 软硬件架构不能满足应用的需求，传统的 TCP/IP 网络通信是通过内核发送消 息，而 RDMA（RemoteDirect Memory Access，远程直接内存访问） 直接通过网络接口访问内存数据，无需操作系统内核的介入，这允许高 吞吐、低延迟的网络通信，尤其适合在大规模并行计算机集群中使用。RDMA 网络有 Infiniband、RoCE（RDMA over Converged Ethernet） 和 iWARP 三种类型。
英伟达采用 Infiniband 架构，不兼容以太网，从 硬件级别保证可靠传输，技术先进，提供更高的带宽和更低的时延，成 本更高，需要特定支持 Infiniband 的网卡和交换机。Infiniband 架构下 追求无收敛传输（上下行链路带宽一致），因而会引入更多的交换机，从 而需要更多光模块提供交换机与交换机、交换机与服务器之间的互联。
与之相较，华为星河 AI 网络采用 RoCE，其是基于以太网的 RDMA 技 术，可以使用普通的以太网交换机（只需要选用支持 RoCE 的网卡），将 RDMA 技术部署在目前使用最广泛的以太网上，从而完全复用以太网生 态。同样地，在这种架构下也会引入更多光模块。
AI 对光模块需求的拉动已开始显著体现。今年以来海外以英伟达、微软为代 表的巨头其 800G 光模块需求迎来明显上涨，国内头部光模块厂商已开始迎来业 绩兑现，同时国内互联网巨头/设备商用于 AI 场景下的 400G 光模块需求也开始 加速起步。
根据 Lightcounting 在 2023 年 9 月发布的报告，其预计 2023 年数 通光模块的全球销售收入下降 5%，由于人工智能集群对 400G 和 800G 广连接的 需求非常强劲，因此下降幅度不会像其六个月前预期的 10%那么大。同时， Lightcounting 还大幅提高了未来 2~3 年 400G/800G 光模块销量情况的预测， 这使得 2024~2025 年的年复合增速将达 30%。
AI 拉动光模块需求的同时，加速推进光模块领域的技术演进。AI 大算力场景 下对光模块成本、能耗、集成度等方面提出了更高的要求，因而 LPO、CPO、硅 光等技术路径有望获得突破式发展。当前，头部光模块厂商引领技术变革，二线厂 商持续加大研发投入强化新技术路径布局探寻弯道超车机遇。
LPO：200G/400G/800G 等高速光模块通常基于 PAM4 技术通过 DSP 芯片来实现高速、高调制的信号恢复和传输。其虽然具有很强的信号恢 复能力，但是劣势是成本高、有延迟、功耗高发热明显。LPO（Lineardrive Pluggable Optics）光模块通过去除 DSP 芯片，在牺牲一定性能 的条件下，能够降低系统功耗、降低延迟、降低成本，较为适合短距离传 输场景，因而今年以来得到行业内的广泛关注。
硅光：硅光作为一种封装方式，其是在硅基底上利用蚀刻工艺加上外延 生长等加工工艺制备调制器、接收器等关键器件，通过将相关光学器件 与电子元件整合到一个独立的衬底上从而实现调制器、接收器以及无源 光学器件的高度集成。较之传统分立式光模块，硅光光模块能够实现更 高集成度、降低功耗、降低成本等优势。硅光在 2016 年即在 100G 光 模块领域实现了大批量出货，但当前产业链仍待进一步成熟完善。未来 在 AI 大算力应用场景下，伴随光模块速率变高，硅光优势将愈发突出。
CPO：CPO（Co-packaged optics）共封装技术，即是将光收发单元与 交换机 ASIC 芯片封装在一个封装体内，通过拉进交换机芯片和光引擎 之间的距离，解决了传输速率提升至 1.6T 或 3.2T 后，传统分立式光模 块方案有可能存在的功耗问题、集成度问题、传输损耗问题等，能够实 现低功耗、高集成度、高带宽的信号传输。
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