英伟达吃肉光模块喝汤？
发布时间：2023-09-06 12:52:24 来源：开云体育最新官网
作者：开云体育手机版app下载
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大模型的风已经吹了超过半年，由 GPT-4 引发的军备赛不仅没有熄火，反而愈演愈烈。很多人关注智能涌现，也有人关注算力，而实际上，由 AI 带动的还有光通信产业。
你相信光吗？事实上，除了电，光也是引领科技潮流向前的重要力量，正如走入千家的光纤、光猫一般，光通信能力不够，AI 也难发挥其力大砖飞的功效。
Yole 最新多个方面数据显示，全球光模块市场将在 2022 年 ~2028 年间以 12% 的年复合增长率增长，届时光模块市场将翻一番，从 2022 年的 110 亿美元增长至 2028 年的 223 亿美元。这些增长主要由大型云服务厂商对于光纤网络容量 CSP 和 800G 高速率模块需求而推动。 [ 1 ]
无论是券商，还是产业，都曾不止一次传出消息表示，光模块与 GPU 是强绑定关系，从英伟达明年 GPU 产能与封装能力来看，明年英伟达 GPU 供应可达 400 万颗，而这将撑起 1000 万只 800G 光模块的市场。
首先，要强调的是，我们口中时常提起的光模块（Optical Module）通常指代的是光收发一体模块（Optical Transceiver）。
光模块是一个比较泛的词，具体包括光接收模块（Transmitter）、光发送模块（Receiver）、光收发一体模块（Transceiver）和光转发模块（Transponder）等，我们现在说的光模块是负责光电转换的那个光收发一体模块，下文也统称光模块。 [ 2 ]
从产业链中来看，光模块的上游是光芯片（成本占比 30%~60%）、电芯片（成本占比 18%）、PCB（成本占比 5%）、结构件等，将光芯片加工封装为光发射组件（TOSA）及光接收组件 （ROSA），再将光收发组件、电芯片、结构件等进一步加工成光模块。简单来说，就是光芯片，到光器件，再到光模块的关系。
光模块处于光通信产业链的中游，主要完成光电转换和电光转换，在发送端将光通信设施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，由设备做信息处理。光放大器主要使用在于光通信设施中，直接对光信号进行光功率放大，以此来实现光信号的长距离传输。 [ 4 ]
按是否支持波分复用（wave-division multiplexing，WDM）可分为灰光、彩光，按光接口类型可分为双纤双向（duplex）、单纤双向（Bi Di）；
按工作温度可分为商业级（0 ℃～+70 ℃）、工业级（– 40 ℃～+85 ℃）和扩展级（– 20 ℃～+85 ℃）；
电信市场方面，主要使用在于基站 /PON/WDM/OTN/ 交换机 / 路由器等设备。
5G 对设备的构架及数量和传输速率均有明显要求。前传光模块集中在 25G 和 50G 高速光模块，市场需求量相比于中传 / 回传更大，未来四年预计有 48Mu 市场需求量；中传光模块数据量更大，大多分布在在 50G 和 100G 高速光模块，并不断要求向 100G 及以上升级，未来四年总市场需求量约 16Mu；回传光模块有着最高的信号速率要求，集中于 100G，200G 及 400G，需 200G 及以上升级，未来四年市场需求约 7Mu。
目前，传统三层网络结构式服务器架构向叶脊架构数据中心进化，当前新建成的超大型数据中心以叶脊架构为主，大幅度提升了数据中心内部交换连接点的数量，各环节各端口使用 40G~400G 速率的光模块。 [ 7 ]
LightCounting 多个方面数据显示，全球数据中心光模块市场至 2025 年或将增长至 73.33 亿美元，年均复合增长率为 14%。
光是说说，似乎感觉不到光模块的重要性，但实际上光模块在数据中心中用量极大。
目前，国内将近 90% 数据中心采用传统三层架构，部分新建大型数据中心采用混合结构，实际组网方式较为复杂，兼具多种架构的特点，光模块的用量也介于传统架构和新型架构之间，也就是说 1000 台机柜数据中心中，要使用 8000 个 40G 光模块，800~4000 个 100G 光模块。
1000 台机柜数据中心中，不同架构数据中心光模块使用数量，参考资料丨易飞扬通信 [ 9 ]
光模块整体遵循着小型化、低损耗、热插拔、高速率、远距离和智能化方向发展，除此之外观望未来，光模块的未来发展的新趋势会遵循以下几点：
光模块速率会慢慢的高，高速光模块商业化部署将会成为未来重点，包括 800G 光模块、1.6T 光模块、吞吐量交换专用集成电路等；
AI/ML 光模块应用会越来越广，而这其中光模块的运维、新型 DC 应用、生成式 AI、空间计算、自动驾驶等问题；
光模块功耗会越来越低，功耗效率控制、DSP 技术、SerDes 技术、光学引擎等将不断迎来新技术；
光模块成本会越来越低，届时将拥有更低的每比特成本，涉及大容量技术、机架内技术、线性驱动光学、SiPh PIC 等。
在光模块领域， 欧美日起步早、积累多，是市场的主导者。这些国家的研究机构和先进企业通过不断积累核心技术和生产工艺，逐步实现产业闭环，拥有极高的技术壁垒。
LightCounting 数据显示，2010 年仅武汉电信器件有限公司（WTD，后与光迅科技合并）一家上榜全球光模块 TOP10；2016 年和 2018 年变为海信宽带、光迅科技两家；2022 年全球 TOP10 有 7 家是中国企业，分别是旭创科技（与 Coherent 并列第 1）、海思（第 4）、光迅科技（第 5）、海信宽带（第 6）、新易盛（第 7）、华工正源（第 8）、索尔思光电（第 10），其余则是 Coherent（也就是 II-VI）、思科（Cisco）和英特尔（Intel）。
无独有偶，Yole 的数据也有着类似的结果，旭创科技（InnoLight）、海信宽带（Hisense Broadband）、光迅科技（Accelink）、海思（HiSilicon）、华工正源（HGG）、新易盛（Eoptolink）、昂纳科技（O-net）、博创科技（Broadex）、联特科技（Linktel）、剑桥科技（CIGtech）、立讯精密（Luxshare）、易飞扬（Gigalight）、德科立（Tacklink）等公司的表现值得关注。
事实上，从整体光通信产业链来看，越向下游做得越好，国产化率也越高，到靠下的光模块领域，中国几乎引领着全球光模块市场。虽然高速模块的核心光学技术还由美国和日本所掌握，但中国现已大力投资光子制造平台，包括 GaAs、InP 和 SiPh，在全球光通信产业中地位慢慢的升高。
电信市场方面，5G 基站光模块传输速率已覆盖 25Gbs~400Gbs，中国龙头已能批量生产 200Gbs 系列光模块，中小企业已能批量生产最快至 100Gbs 系列光模块。但同速率不一样光模块研发进度并不相同，如前传中 25G Bidi 光模块仍处于研发阶段，100G 和 200G 光模块已完成批量生产。
数据中心方面，多使用 40G~200G 全系列数据中心用光模块，其中 100G 和 200G 为当前主力，中国龙头已实现 400G 系列小规模批量生产，并可提供 800G 系列光模块样本。但由于数据中心主要是采用短距离光模块，内部采用的光芯片的研发程度慢于 5G 中采用的光芯片。
不止如此，对于光模块来说，产业链发展需要我们来关注，是因为光模块中光芯片、电芯片、PCB 就占到主要价值量的 65% 以上，目前主要瓶颈在于 25G 激光器芯片、相干光收发芯片、DSP 芯片（高速 AD/DA）等。
中国电子元器件协会曾在《中国光电子器件产业技术发展路线 年）》中指出，我国光通信器件发展存在以下几个问题：
一是国内高端光芯片自己能力有限，高速模数 / 数模转化芯片、相干通信 DSP 芯片、5G 移动通信前传光模块所需的 50Gb/s PAM-4 芯片，还没有国内厂家可提供解决方案；
二是垂直整理能力弱，虽然近年来国内大型光模块企业有不少并购动作，但中小规模厂商仍然缺乏资本运营能力与人才引进力度；
三是标准、专利建设意识和能力不够，如云、SDN、NFV 等基础技术领域无一源自国内，话语权被欧美牢牢掌握；
四是配套行业基础薄弱，先进测试仪表、制造装备依赖进口，如全自动高精度贴片机、全自动打线机、高速率光电信号测试仪表、MOCVD 等光电子芯片工艺制备装备等。
5G 网络和数据中心建设一直是光模块的主要驱动力，而在现如今 AI 快速地发展行径下，数据中心将会为光模块带来又一巨量发展机会。
800G 光模块无疑是现在产业中，展现潜力最大的一次机会，也是这近几年光模块领域的行业热点。早年就有机构预测，800G 光模块将于 2023 年进入市场，2026 年左右规模应用。未来 5 年，数据中心 400G/800G 模块、长距离相干光模块将是光通信领域的主要增长点。
从产业发展来看，8 × 100Gb/s 光模块核心光电芯片器件仍为单通道 100Gb/s 的激光器、探测器光芯片，Driver、TIA 和 DSP 电芯片。其中 DSP、单通道 100Gb/s 的紧凑型 Driver 和 TIA 均已推出，电芯片产业链相对成熟。EML&DML、硅光（SiPh）和 VCSEL 等光电芯片解决方案，由博通、思科等美企提供。
上文也有提及，在英伟达带动下，800G 光模块能有 1000 万只的销量。当然，这样的测算仅仅是依据市场供需关系而来，目前英伟达 GPU 产能受台积电影响，整体来说，从向台积电扩充产能上来看，英伟达的信心充足，砍单可能性较小。
通常来说，光模块产品迭代周期短，仅为 3～4 年，但客户认证周期长，通常要 1 年左右时间，对 PCB（含基板材料）技术、质量发展要求高。因此，研发布局一定要快，先发优势很重要，参与或联合客户新品研发有助于最早进入客户供应商体系并增强绑定的机会。 [ 10 ]
目前，在产品研制方面，针对数据中心场景，大部分厂商都已经发布了基于 EML 技术的 800G 光模块产品。
中际旭创、天孚位列第一梯队，目前 800G 已有收入，值得强调的是，得益于 800G 光模块，中际旭创一度在本季业绩与 Coherent 并列第一，无疑拿下了利润高地；光迅科技则在此前称 800G 光模块已实现少量出货；而新易盛、华工、光迅、联特在海外 800G 送样上走得非常快。
世界上没有稳赚不赔的生意，对于国产公司来说，依然还要警惕半导体下行周期带来的资本开支缩减所带来的影响，一次 AI 的热点，能否与库存量保持平衡，这会是重要的问题。 [ 11 ]
[ 3 ] 国信证券：光器件行业研究框架与投资机会梳理 .2022.6.5.
[ 4 ] 无锡市德科立光电子技术股份有限公司：首次公开发行股票并在科创板上市招股说明书 .2021.10.12.
[ 5 ] 中国电子元件行业协会：中国光电子器件产业技术发展路线 年）.
[ 7 ] TI：TI 解决方案助力高速光模块市场，提供高集成度，更小封装电源解决方案 .2021.8.6.
[ 9 ] 易飞扬通信：数据中心到底要多少光模块？.2023.8.3.
[ 10 ] 陈世金，梁鸿飞，韩志伟，徐缓，周国云，陈苑明，王守绪，何为，杨凯，张胜涛，陈际达 . 光模块 PCB 中高速材料的应用及关键加工技术探讨 [ J ] . 印制电路信息，2021，29 ( S1 ) :80-85.
