800G 時(shí)代已來，AI高景氣周期開啟

2023-06-25 20:21:35 來源：投資人的邏輯

評(píng)論

（報(bào)告出品方：興業(yè)證券）

1、800G 時(shí)代已來，高景氣周期開啟

1.1、光模塊：由產(chǎn)品升級(jí)驅(qū)動(dòng)的周期成長性行業(yè)

光模塊是光纖通信中的核心組成部分，實(shí)現(xiàn)光信號(hào)傳輸過程中光電轉(zhuǎn)換和電光轉(zhuǎn) 換功能。光模塊工作在 OSI 模型的物理層，主要由光電子器件（光發(fā)射器、光接收器）、功能電路和光接口等部分組成，主要作用是實(shí)現(xiàn)光纖通信中的光電轉(zhuǎn)換和電光轉(zhuǎn)換功能。光芯片是光模塊的核心元件，基于激光的受激輻射原理完成光電轉(zhuǎn)換功能：處于基態(tài)（穩(wěn)態(tài)）的原子在外來輻射光（由電/光泵浦源產(chǎn)生）作用下先受激吸收躍遷到高能級(jí)（不穩(wěn)態(tài)），再通過合適的能級(jí)系統(tǒng)形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，躍遷到基態(tài)，實(shí)現(xiàn)受激輻射，發(fā)出光子和外來光子的頻率、傳播方向、偏振、相位等均相同，從而產(chǎn)生窄譜寬、高功率、強(qiáng)定向性的激光。

(資料圖片)

光模塊處于產(chǎn)業(yè)鏈中游，上游是光芯片與光器件廠商，下游主要應(yīng)用于電信市場和數(shù)通市場。目前光芯片與光器件國產(chǎn)化程度較低，國內(nèi)產(chǎn)品多為無源器件、低速率光芯片，根據(jù) ICC 預(yù)測，2021 年我國 25G 光芯片國產(chǎn)化率約 20%，25G 以上光芯片國產(chǎn)化率僅 5%。高速率產(chǎn)品多為國外頭部廠商如博通等壟斷，因此上游光芯片成本占比較高。根據(jù)頭豹研究院數(shù)據(jù)，光器件在光模塊成本占比超過 70%，主要來自 TOSA 與 ROSA 組件。下游主要客戶包括設(shè)備商、運(yùn)營商以及互聯(lián)網(wǎng)云廠商，市場份額集中，客戶議價(jià)能力較強(qiáng)。在上下游的擠壓下，光模塊行業(yè)競爭較為激烈，產(chǎn)品量價(jià)隨產(chǎn)品升級(jí)周期性變動(dòng)。出貨量方面，新產(chǎn)品導(dǎo)入階段出貨量較少，升級(jí)中期出貨量開始爆發(fā)式增長，后期成熟產(chǎn)品的需求逐漸下降。價(jià)格方面，產(chǎn)品價(jià)格以每年 17%-18%的平均幅度下降，尤其是新產(chǎn)品出貨量達(dá)到高水平后，標(biāo)準(zhǔn)化 ASP 通常迎來大幅下滑，根據(jù) Lightcounting 統(tǒng)計(jì)，2018 年標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品的價(jià)格同比下跌 37%，打破了 2011 年創(chuàng)下的下跌 33%的紀(jì)錄。

因此，我們判斷光模塊是典型的由產(chǎn)品升級(jí)驅(qū)動(dòng)的周期成長性行業(yè)，判斷行業(yè)景氣度的關(guān)鍵是產(chǎn)品升級(jí)階段。光模塊種類多、升級(jí)快，不同應(yīng)用場景對(duì)傳輸距離、帶寬等性能有不同要求，流量高速增長帶來的帶寬壓力驅(qū)動(dòng)高速率光模塊率先在數(shù)據(jù)中心部署，電信市場產(chǎn)品升級(jí)壓力相對(duì)較小。技術(shù)成熟周期推動(dòng)數(shù)通市場光模塊以 5 年左右的升級(jí)周期迭代：2015 年以前，數(shù)據(jù)中心光模塊以 10G、40G 為主；2016 年，25G、100G 光模塊開始部署，2019 年開始大規(guī)模放量；2019 年光模塊進(jìn)入后 100G 時(shí)代，上層交換機(jī)光模塊速率開始向 200G/400G 升級(jí)。2022 年， 200G、400G 產(chǎn)品大規(guī)模放量，800G 光模塊進(jìn)入導(dǎo)入階段。

1.2、800G 新產(chǎn)品周期開啟，迎來行業(yè)新一輪高景氣

上游交換機(jī)芯片已突破：交換機(jī)芯片升級(jí)是光模塊升級(jí)的基礎(chǔ)條件，800G 交換機(jī) 及芯片市場技術(shù)逐漸成熟，51.2Tbps 芯片已突破，800G 光模塊升級(jí)確定性強(qiáng)。回顧交換機(jī)芯片及光模塊部署歷程，交換機(jī)芯片升級(jí)是光模塊升級(jí)部署的先行條件：2014 年首款 100G 交換芯片（Tomahawk）送樣，2016 年 100G 交換機(jī)開始規(guī)模部署；2017 年 12 月首款 400G 芯片（Tomahawk3）送樣，2019 年 12 月推出 Tomahawk4（支持雙倍端口和容量），2020 年起 200G 和 400G 光模塊開始上量。目前多款 800G 交換機(jī)芯片已發(fā)布，800G 光模塊有望開始規(guī)模部署。交換機(jī)芯片分為自研與商用兩種，自研芯片中思科的 Silicon One G100 交換機(jī)芯片支持 25.6T 交換能力，提供 32 個(gè) 800G 端口，總交換能力達(dá) 25.6T，每個(gè)端口也可以拆成 8 × 100G 或者 2×400G 應(yīng)用。商用交換芯片廠商主要包括博通、Mellanox、Barefoot 和 Innovium，均可提供 25.6T 交換芯片，其中博通的 Tomahawk5 和 Mellanox 的 Spectrum-4 速率高達(dá) 51.2Tbps。從交換機(jī)來看，思科、新華三與 Mellanox 均于 2022 年發(fā)布 800G 交換機(jī)，800G 光模塊部署勢在必行。

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)逐漸落地，主要供應(yīng)商已發(fā)布樣品并具備大規(guī)模量產(chǎn)能力。國內(nèi)外多個(gè) 標(biāo)準(zhǔn)化組織競相開展 800 Gbit/s 的標(biāo)準(zhǔn)化工作，IEEE802.3 工作組、OIF、IPEC（國際光電委員會(huì)）等組織已對(duì) 800Gb/s 直調(diào)直檢和相干方案進(jìn)行立項(xiàng)，啟動(dòng) 800 Gbit/s 相關(guān)規(guī)范的制訂工作，對(duì) 800 Gbit/s 光模塊的應(yīng)用場景、接口規(guī)格等進(jìn)行了定義；800G Pluggable MSA 已先后發(fā)布面向低成本、100 m 傳輸距離需求的 8×100 Gbit/s PSM8 以及面向2 km傳輸距離需求的4×200 Gbit/s FR4規(guī)范；由Cisco、Broadcom、 Juniper、Intel 等組成的光模塊 MSA 工作組制定了第一個(gè) 800G QDFP 雙重密度可插拔光模塊的標(biāo)準(zhǔn)，定義了 800G 光模塊的尺寸 QSFP-DD800。主要供應(yīng)商已具備 800G 量產(chǎn)能力：2020 年，華為即發(fā)布業(yè)界首個(gè) 800G 可調(diào)超高速光模塊；中際旭創(chuàng)保持行業(yè)領(lǐng)先，推出 800G OSFP 和 QSFP-DD800 光模塊產(chǎn)品線，可實(shí)現(xiàn) 100m – 2km 的傳輸距離，2023 年批量出貨；新易盛等廠商也具備 800G 規(guī)模量產(chǎn)能力。

800G 新產(chǎn)品周期增長彈性大（升級(jí)路徑統(tǒng)一）、確定性強(qiáng)（已批量出貨）。后 100G 時(shí)代，全球云廠商光模塊 200G/400G 升級(jí)路徑顯著分化，驅(qū)動(dòng)數(shù)通市場產(chǎn)品周期熨平；800G 產(chǎn)品升級(jí)路徑統(tǒng)一，部署速度有望超過 400G，光模塊市場未來具有更強(qiáng)的升級(jí)彈性與更大的增長空間。根據(jù) MSA 發(fā)布的 800G 光模塊白皮書，TORServer 層采用 200G AOC 時(shí)，上層需要部署 800G 光模塊?？捎眯浴⑾到y(tǒng)成本方面， 800G 產(chǎn)品同樣優(yōu)于 400G，可以在 1U 的外形尺寸中使用 25.6Tbps 的芯片，對(duì)外 32 個(gè) 800Gbps 端口，每比特成本將優(yōu)于同等的 400Gbps。根據(jù) Dell"Oro 預(yù) 測，800G 光模塊滲透速率有望高于 400G，到 2025 年在數(shù)據(jù)中心交換機(jī)端口中將超過 25%。AI 需求爆發(fā)加速 800G 光模塊布局，北美大客戶已開始批量采購，新增 AI 大客戶英偉達(dá)帶來業(yè)績新驅(qū)動(dòng)，800G 升級(jí)確定性強(qiáng)；且行業(yè)競爭格局穩(wěn)定，頭部廠商繼續(xù)引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展，光模塊龍頭中際旭創(chuàng)已率先拿到英偉達(dá)、谷歌等海外客戶 800G 批量訂單，開啟量產(chǎn)第一年。

2、AI 算力底座，迎云需求共振

2.1、AI 浪潮催化算力需求爆發(fā)，800G 光模塊顯著受益

ChatGPT 掀起 AI 浪潮催化算力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，數(shù)通光模塊市場迎來新一輪行業(yè) 高景氣。2022 年 11 月 30 日，OpenAI 發(fā)布 ChatGPT，5 天內(nèi)用戶突破百萬大關(guān)，月訪問量達(dá) 2100 萬人次，截至 2023 年 1 月末，其月活用戶已經(jīng)突破 1 億，遠(yuǎn)遠(yuǎn) 快于其他消費(fèi)級(jí)應(yīng)用程序。根據(jù) Sensor Tower 的數(shù)據(jù)，TikTok 達(dá)到 1 億用戶用時(shí) 9個(gè)月，Instagram 用時(shí)30個(gè)月。World of Engineering的報(bào)告顯示，Meta（Facebook）、 Twitter、iTunes 達(dá)到 1 億用戶的時(shí)間分別為 54 個(gè)月、60 個(gè)月、78 個(gè)月。目前 AIGC 仍然以文字為主，隨著圖片、音視頻等形式的加入，將帶來流量的爆發(fā)式增長。AI 需要數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施提供算力支持進(jìn)行訓(xùn)練與模型優(yōu)化，大模型及其應(yīng)用的發(fā)展與推廣進(jìn)一步提升流量帶寬需求，雙輪驅(qū)動(dòng)數(shù)通光模塊市場迎來行業(yè)高景氣。

英偉達(dá)、谷歌、微軟、亞馬遜等海外巨頭紛紛加碼 AI 建設(shè)，帶動(dòng)配套高速光模塊需求提升。隨著 ChatGPT 在全球掀起新一輪 AI 大模型浪潮，以微軟、Google、亞馬遜為代表的科技巨頭紛紛加碼 AI 建設(shè)。①微軟：2023 年 2 月初，微軟宣布旗下所有產(chǎn)品將全線整合 ChatGPT，包括 Bing 搜索引擎、Office 全家桶、Azure 云服務(wù)、Teams聊天程序等，并于3月16日發(fā)布AI辦公助手Microsoft 365 Copilot，搭載了目前功能最強(qiáng)大的 AI 大模型 GPT-4 的 AI 助手將接入微軟全家桶產(chǎn)品。② 谷歌：由谷歌和柏林工業(yè)大學(xué)共同打造的多模態(tài)大模型 PaLM-E 目前擁有 5620 億參數(shù)，是全球最大的視覺語言模型；谷歌旗下兩大頂級(jí) AI 團(tuán)隊(duì)谷歌大腦與 DeepMind 合二為一設(shè)立 Google DeepMind，專攻 AI 相關(guān)的戰(zhàn)略級(jí)技術(shù)。③亞馬遜：推出 Bedrock 生成式人工智能服務(wù)以及自有大型語言模型泰坦。④英偉達(dá)：AI 計(jì)算領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，A100 芯片仍然是唯一能夠在云端實(shí)際執(zhí)行任務(wù)的 GPU 芯片；H100 已經(jīng)全面投產(chǎn)，并部署在多家客戶的云計(jì)算服務(wù)中，包括微軟 Azure、谷歌、甲骨文等客戶的數(shù)據(jù)中心，H100 配有 Transformer 引擎，可以專門用作處理類似 ChatGPT 的 AI 大模型，由其構(gòu)建的服務(wù)器效率是 A100 的十倍。

產(chǎn)業(yè)鏈上下游公司上調(diào)收入指引彰顯信心，800G 景氣周期再印證。由于大型云計(jì) 算公司采用 ChatGPT 等 AI 需要相關(guān)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)備，博通預(yù)計(jì)將受益于 AI 聊天機(jī) 器人熱潮，公司用于 AI 應(yīng)用的以太網(wǎng)設(shè)備銷售額有望從去年的 2 億美元上升到今年的超過 8 億美元，并預(yù)測這一趨勢將繼續(xù)加速。Marvell 公布 2024 財(cái)年 Q1 財(cái) 報(bào)，一季度凈營收 13.2 億美元，高于此前市場預(yù)期的 13.0 億元；預(yù)計(jì)二季度凈營收 13.30 億美元（±5%），再超市場預(yù)期，其中 AI 成為公司關(guān)鍵增長動(dòng)力，2024 財(cái)年 AI 收入預(yù)計(jì)翻番，并認(rèn)為未來幾年 AI 產(chǎn)業(yè)仍將帶動(dòng)公司繼續(xù)快速增長。英偉達(dá)發(fā)布 2024 財(cái)年 Q2 財(cái)務(wù)指引，營收預(yù)期達(dá) 110 億美元，較市場預(yù)期（71.8 億美元）增加 53%，主要系生成式 AI 大語言模型驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)相關(guān)產(chǎn)品需求激增，公司“顯著”增加相關(guān)產(chǎn)品供應(yīng)并為下半年進(jìn)行大量采購，數(shù)據(jù)中心需求可見度較高，預(yù)計(jì)下半年業(yè)績維持高速增長。光模塊上下游公司持續(xù)高增長，再次強(qiáng)化印證 AI 推動(dòng)下的 800G 高景氣周期。

東西向流量增長驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)向葉脊結(jié)構(gòu)升級(jí)，大幅提升光模塊需求量及傳輸速率。根據(jù)思科公司預(yù)測，2021 年東西向流量將占 85%，其中數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的流量占 71.5%，數(shù)據(jù)中心之間的流量占 13.6%。葉脊架構(gòu)以更低成本支持大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)部署，在數(shù)據(jù)中心中得到廣泛應(yīng)用。從光模塊需求量來看，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心架構(gòu)所需光模塊對(duì)機(jī)柜數(shù)倍數(shù)僅 8.8 倍，葉脊架構(gòu)下該倍數(shù)增長至 44/48 倍，光模塊配置需求爆發(fā)式增長。從光模塊速率來看，扁平化的結(jié)構(gòu)利于數(shù)據(jù)中心增加機(jī)柜和服務(wù) 器數(shù)量，大型化、復(fù)雜化的發(fā)展趨勢催化交換機(jī)和光模塊提升傳輸速率滿足內(nèi)部海量流量的互通。

AI 高性能計(jì)算帶來算力缺口，高速率、低延時(shí)的要求推動(dòng)胖樹（Fat-tree）架構(gòu) 在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中部署，800G 光模塊作為高性能計(jì)算網(wǎng)絡(luò)核心部件，率先引領(lǐng)算力需求爆發(fā)。AI 服務(wù)器普遍采用 CPU+GPU 的形式， GPU 的單卡核心數(shù)能達(dá)到近千個(gè)，如配置 16 顆 NVIDIA Tesla V100 Tensor Core 32GB GPUs 的核心數(shù)可過 10240 個(gè)，計(jì)算性能高達(dá)每秒 2 千萬億次，因此對(duì)底層數(shù)據(jù)的傳輸速率和時(shí)延有較高要求。胖樹架構(gòu)上下行端口一致，每個(gè)節(jié)點(diǎn)上行帶寬與下行帶寬相等，帶寬收斂比為 1:1，從而有效降低數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延并提高計(jì)算穩(wěn)定性，在超算中心大規(guī)模部署，驅(qū)動(dòng)光模塊向更高速率升級(jí)。

以英偉達(dá) 16K GPU 訓(xùn)練集群為例，測算單個(gè)模型對(duì) 800G 光模塊需求彈性：服務(wù) 器到 TOR 層分 200G（A100）和 400G（H100）AOC/DAC 兩種情況，葉交換機(jī)下行和上行均為 800G 光模塊，脊交換機(jī)下行和上行均為 800G 光模塊；且 AI 服務(wù) 器整體算力負(fù)荷高于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心，帶寬需求高，我們以收斂比 1：1 進(jìn)行測算。根據(jù)我們的詳細(xì)測算，800G 光模塊：A100 GPU 約為 1.25：1，800G 光模塊：H100 GPU 約為 2.5：1?；谙掠螒?yīng)用角度，谷歌搜索一天訪問次數(shù) 35 億次，考慮谷歌訪問量分布，假設(shè) 35%集中在歐洲地區(qū)晚上 8-9 點(diǎn)，峰值訪問量為每秒 340278 次訪問量，平均找 1000 字/次，需要約 17 萬臺(tái)服務(wù)器。假設(shè)全球范圍內(nèi)有 2 個(gè)谷歌測算體量相當(dāng)?shù)拇竽Ｐ?，使?A100 芯片的系統(tǒng)對(duì)應(yīng)光模塊（含 DAC）用量約 613 萬個(gè)，傳輸距離為 500m 的 DR8 光模塊和 2km 的 FR8 光模塊（用于Leaf-Spine）用量為 340 萬；使用 H100 芯片的系統(tǒng)對(duì)應(yīng)光模塊（含 DAC）用量約 953 萬個(gè)，傳輸距離為 500m 的 DR8 光模塊和 2km 的 FR8 光模塊（用于 LeafSpine）用量為 681 萬。伴隨視頻類交互模式出現(xiàn)，AI 服務(wù)器需求量較文字類交互大幅提升，驅(qū)動(dòng)配套高速光模塊需求爆發(fā)增長，800G 光模塊產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)有望顯著受益。

2.2、北美云需求與 AI 共振，驅(qū)動(dòng)數(shù)通需求高增長

從資本開支來看，北美云需求仍處于下滑期，但 800G 升級(jí)疊加 AI 算力投入帶動(dòng) 云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)業(yè)鏈景氣度持續(xù)提升。2022Q4，海外三大云廠商、Meta 資本開支合計(jì) 396.84 億美元，同比增長 15.83%，環(huán)比增長 4.11%，維持增長態(tài)勢但增速有所放緩。2023 年，宏觀經(jīng)濟(jì)壓力疊加前期云計(jì)算投入的提前釋放，北美云廠商資本開支短期承壓，AI 算力缺口為云計(jì)算注入新動(dòng)力，全年資本開支存在超預(yù)期可能：Meta 全年資本開支指引下調(diào)至 300-330 億美元；谷歌預(yù)計(jì)全年資本開支和 2022 年相比略有增長；微軟預(yù)計(jì)加大支出力度，加強(qiáng)云數(shù)據(jù)中心建設(shè)，以滿足客戶對(duì)新型人工智能工具的需求；亞馬遜大力投資大型語言模型和生成式人工智能，預(yù)計(jì)將長期投資從建設(shè)新倉庫和配送中心，轉(zhuǎn)向?qū)⒏噘Y金投入云計(jì)算業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施。整體看來，光模塊增速短期內(nèi)承壓，隨著 800G 產(chǎn)品逐漸上量，有望開啟新一輪景氣周期。

云需求與 AI 共振，算力底層基礎(chǔ)設(shè)施持續(xù)受益。根據(jù) 800G Pluggable MSA 組織發(fā)布的 800G 光模塊白皮書，2017 年-2021 年，全球互聯(lián)網(wǎng)帶寬容量以 48%的年復(fù)合增長率增長。思科的全球云指數(shù)預(yù)測，全球數(shù)據(jù)中心到 2021 年達(dá)到 628 個(gè)，其中亞太地區(qū)占比最高，從 2016 年的 30%升至 39%，北美地區(qū)從 2016 年的 48% 降至 35%，位居第二。云計(jì)算是流量增長的主要驅(qū)動(dòng)力，2016-2021 年，全球數(shù)據(jù) 中心 IP 流量 CAGR 為 25%，云數(shù)據(jù)中心流量 CAGR 為 27%，增速高于整體增速。

3、LPO vs CPO：更低功耗

AI 高算力背景催生低功耗、低延時(shí)光模塊需求，LPO(Linear-drive Pluggable Optics)與 CPO（Co-packaged Optics）是目前主要探討的降低功耗方案。Meta 認(rèn) 為，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)流量高速增長，尤其是數(shù)據(jù)中心內(nèi)部流量顯著的增加，導(dǎo)致網(wǎng) 絡(luò)耗能占比不斷提升，并提出隨著帶寬需求擴(kuò)大單帶寬耗能不斷下降的要求；微軟數(shù)據(jù)顯示，服務(wù)器帶寬增至 800G 時(shí)數(shù)據(jù)傳輸功耗占比可達(dá) 20%。AI 高性能計(jì) 算對(duì)數(shù)據(jù)中心光模塊速率和數(shù)量提出更高要求，催化網(wǎng)絡(luò)功耗高速增長，“功耗墻” 挑戰(zhàn)凸顯，保證性能的同時(shí)降低功耗成為光模塊技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)，LPO 和 CPO 作為降低光模塊功耗的兩種主流技術(shù)路徑受到廣泛關(guān)注。

3.1、LPO：深度契合 AI 短距互聯(lián)訴求，延續(xù)傳統(tǒng)可插拔光模塊優(yōu)勢

LPO 深度契合 AI 短距互聯(lián)低功耗、低延時(shí)需求，且技術(shù)更新迭代相對(duì)較小，有望成為 800G 時(shí)代重要補(bǔ)充方案。傳統(tǒng)光模塊通過 DSP 芯片對(duì)高速信號(hào)進(jìn)行信號(hào) 處理達(dá)到低誤碼率，但功耗較大，以 400G 光模塊為例，用到的 7nm DSP 功耗約為 4W，占整個(gè)模塊功耗的 50%。LPO 將 DSP 功能集成到交換芯片中, 只留下 driver 和 TIA，并分別集成 CTLE 和 Equalization 功能，用于對(duì)高速信號(hào)進(jìn)行一定程度的補(bǔ)償。相較 DSP 方案，LPO 可大幅度減少系統(tǒng)功耗和時(shí)延，保證一定傳輸性能的同時(shí)降低成本，并保持可插拔特性便于后續(xù)維護(hù)。

① 低功耗：Arista 針對(duì)不同光學(xué)方案進(jìn)行功耗對(duì)比，采用 Linear-drive 方案后，硅光、VCSEL、TFLN 薄膜鈮酸鋰光模塊的功耗均下降 50%左右。2023 OFC 上 MACOM 展示單通道 100G 的單模 800G DR8、多模 800G SR8 線性直驅(qū)方案，在功耗方面多模省 70%，單模省 50%；Arista 展出 800G-DR8 線性直驅(qū)方案，較 5nm DSP 方案可節(jié)省 30%功耗至 7W。②低延時(shí)：不采用 DSP 進(jìn)行信號(hào)復(fù)原后系統(tǒng)時(shí) 延大幅降低，根據(jù) MACOM 的方案可降低 75%。③低成本：DSP 芯片價(jià)格在光模塊成本中占比較大，LPO 采用更復(fù)雜 Driver 和 TIA 芯片增加的成本低于 DSP 成本，光模塊整體成本下降。④可插拔：LPO 技術(shù)沿用可插拔形式，具有便于后續(xù) 維護(hù)的優(yōu)勢，催化可插拔光模塊新一輪升級(jí)周期迎來行業(yè)高景氣。

頭部光模塊廠商在 LPO 產(chǎn)品研發(fā)方面有望步入快車道，云廠商、設(shè)備商積極布局線性直驅(qū)方案。從上游芯片、交換機(jī)到下游終端用戶均重視 LPO 技術(shù)發(fā)展與應(yīng) 用，實(shí)現(xiàn)商用確定性較強(qiáng)：在 OFC 2023 上，Macom、Broadcom 等多家廠商展示了 Linear-drive 方案；Arista 重點(diǎn)展示的 Linear 方案得到博創(chuàng)、NVIDIA 等多家交換機(jī)廠家的認(rèn)可；頭部光模塊公司加速 LPO 方案布局，新易盛、劍橋等公司陸續(xù) 發(fā)布相關(guān)產(chǎn)品。

3.2、CPO：降低功耗優(yōu)勢顯著，技術(shù)尚未成熟仍待改進(jìn)

CPO 是一種全新的高速率產(chǎn)品形態(tài)，可有效降低系統(tǒng)功耗。區(qū)別于傳統(tǒng)可插拔光模塊，CPO 技術(shù)將光學(xué)組件與芯片封裝在一個(gè)模塊中，將光引擎移至交換芯片附近，降低傳輸距離、提高高速電信號(hào)傳輸質(zhì)量的同時(shí)極大降低系統(tǒng)功耗，且集成度高大大縮小體積，在高性能計(jì)算集群中優(yōu)勢顯著，在 AI 集群和 HPC 滲透率有望逐步提升。根據(jù) Meta 數(shù)據(jù)，交換機(jī)芯片速率達(dá)到 51.2T 時(shí) CPO 方案可減低 20% 功耗。

龍頭云廠商、芯片公司推進(jìn) CPO 技術(shù)不斷演進(jìn)，但正式商用時(shí)間尚未明確。2020 年底，COBO 和 OIF 成立相關(guān)工作組開始制定標(biāo)準(zhǔn)；CPO 的發(fā)起者 Facebook 和微軟在 2021 年 2 月發(fā)布其 3.2T CPO 產(chǎn)品需求方案；博通在 2021 年年初發(fā)布將 ASIC 電芯片和光器件合封的產(chǎn)品；2021 OFC， Intel 與 Ayar Labs 合作實(shí)現(xiàn) 8Tbps 的共封裝 FPGA，II-VI 展示了 3.2T 速率的 ROSA；2023 OFC，博通的最新交換機(jī) 產(chǎn)品 Tomahawk StrataXGS 5 中的 Tomahawk 5 采用光電共封技術(shù)，該交換機(jī)僅需 5.5W 的功率為 800Gbps 的流量供電；思科也演示了 CPO 技術(shù)實(shí)現(xiàn)的可行性具體步驟，預(yù)計(jì)試驗(yàn)部署與 51.2Tb 交換機(jī)周期同時(shí)進(jìn)行，在 101.2Tb 交換機(jī)周期內(nèi)更大規(guī)模地采用；國內(nèi)光模塊廠商也在 CPO 領(lǐng)域布局，但正式商用時(shí)間尚未明確。

CPO 技術(shù)路徑仍待成熟且需求尚未迫切，傳統(tǒng)可插拔方案憑借頑強(qiáng)生命力有望繼續(xù)主導(dǎo)。①可維護(hù)性：CPO 技術(shù)非可插拔，后續(xù)可維護(hù)性較差；LPO 延續(xù)可插拔技術(shù)方案優(yōu)勢。②可靠性：因交換機(jī)尺寸受限，CPO 時(shí)代光引擎基于芯片級(jí)的硅光集成，即使是過渡方案 NPO 技術(shù)同樣基于硅光，但目前沒有硅光集成的樣機(jī)，硅光長距傳輸問題仍未解決；交換芯片散熱影響激光器性能，光源模組外置方案或成為主流。LPO 因去除 DSP 芯片影響信號(hào)恢復(fù)性能，但在 AI 短距互聯(lián)應(yīng)用場景下得以彌補(bǔ)。③商業(yè)模式挑戰(zhàn)：CPO 對(duì)硅光技術(shù)儲(chǔ)備有較高要求，且由于工藝無法分離大概率由交換機(jī)芯片廠商主導(dǎo)，產(chǎn)業(yè)鏈變動(dòng)或影響 CPO 技術(shù)應(yīng)用進(jìn)程推進(jìn)。LPO 依賴交換機(jī)芯片性能，但對(duì)產(chǎn)業(yè)格局影響較低。④緊迫性：3.2T 光模塊時(shí)代對(duì) CPO 產(chǎn)品形態(tài)訴求相對(duì)較高，1.6T 時(shí)代可插拔光模塊已有較為成熟的 8*200G 主流方案滿足行業(yè)需求。⑤確定性：2023 OFC 中際旭創(chuàng)、新易盛、光迅科技等光模塊頭部廠商都已推出 1.6T 光模塊，量產(chǎn)時(shí)間較為確定，預(yù)計(jì)在 800G、 1.6T 時(shí)代傳統(tǒng)可插拔光模塊方案仍為主流，CPO 技術(shù)仍待成熟。