20240430_开源证券_通信行业2024年中期投资策略：新质生产力时代的“AI算力+国产替代+卫星”革命_59页.pdf

新 质 生 产 力 时 代 的“AI算力+国 产 替 代+卫 星”革 命通信行业2024年中期投资策略姓名 蒋颖（分析师）证 书 编号：S0790523120003邮箱：2024年 4 月30日证券研究报告核心观点1、回 顾 与展望：板块估值仍处于较低水平，聚焦“AI 算力+国 产替代+卫星”三条核心赛道截至2024 年4 月1 日，通信 指 数 上 涨35.29%，在28 个子行业中排名第1。横向对比来看，通 信行 业 估 值 的 历 史 平 均 水平 为PE_TTM=42，低 于 计算 机（PE_TTM=61）、电子（PE_TTM=47）和传 媒（PE_TTM=43），纵向 与自 身历 史TTM 估值 对比，通信 板 块估 值中 枢 处于历史平均偏下水平，23 年来PE_TTM=30。展望2024 年，随着全球以AI 为 代 表 的 数 字 经 济 的 发 展，以及国家强推新质生产力，我们认为通信行业投资将围绕“AI 算力、国产替代、卫星互联网”三条主线展开，同时重点关注运营商长期投资价值。2、2024年 赛 道一：以AI 算力为核心，聚焦强Alpha 高成长确定性标的全球AI 大 模 型 快 速 迭 代，训 练 所 需 算 力 有 望 持 续 增 长，加速【光模块】代际更迭，1.6T 时 代 提 速 到 来，同时LPO、CPO、薄膜铌酸锂、相干 等 新技 术 多线并 进，光 通 信长 期投 资价 值 显著；AI 驱 动 主 流计 算 芯片 和单 机 柜功 耗不 断 增长，逐 步 突破 风冷 散 热极 限，国内运营 商积 极推 动液 冷 试点和 解耦，【液冷】迎来 黄 金时 代；IDC朝着【AIDC】发展，同 时有望 带动【服务 器】和【交 换机】持续升级迭代，长期【边缘算力】有望接力，以【运营商】为代表的数字经济龙头持续加大算力投资，算力产业链长期发展空间广阔。3、2024年 赛 道二：新型工业化时代，大型PLC 等 国产 替代 产业 链成 长空 间广 阔我 国 拥 有 联合 国 产业 分类 中 全 部 工业 门 类，制造 业 规 模 连续14 年居 世界 首 位，推 进 新型 工 业化 是 构 建大 国 竞争 优 势的 迫 切 需要。我们 认 为 新 型工 业 化离 不开【工 控 自动 化】、【工业互联网】、【工 业信 息 化】等赋能，其 中工 控 自 动化 是 工业 智 造的 核 心 环节，而大型PLC 工 业 软 件 至 关 重 要，我 国 大 型PLC 市 场 份 额 长 期 由 外 资 垄 断，以 宝 信 软 件 为 代 表 的 公 司 已 推 出 自 研 国 产 大 型PLC，正拉开大型PLC 国产替代序幕。推动高科技领域自立自强是国家重要战略，国产替代产业链长期成长可期。4、2024年 赛 道三：工信部强调加大6G 研发，卫星互联网迈入“破茧成蝶”成长期我国【卫 星 互 联 网】产 业 渐 行 渐 近，展 望 产 业 链 各 环 节，我 们 认 为 受 益 情 况 各 有 不 同：（1）卫 星 制 造 环 节：优 先 受 益 于 卫 星 发 射增 量 需 求，关 注 卫 星 载 荷 供 应 商、卫 星 平 台 零 部 件 供 应 商；（2）卫 星 发 射 环 节：关 注 发 射 资 源 分 配、发 射 节 奏 及 技 术 发 展 带 来 的产 业 催 化；（3）地 面设 备 环 节：关 注高 价 值量 核 心 网建 设 各环 节，以 及 终 端市 场；（4）卫 星 运 营环 节：星 网、垣 信 分 别牵 头 星网、G60，双线共进，有望快速构建卫星网络。风 险 提 示：5G 建 设不及预期、AI 发展不及预期、智能制造发展不及预期、数据中心发展不及预期风险、中美贸易摩擦加剧YWEVxOrMtQpOsMoNnQsNrQ8ObP6MnPmMnPmQiNmMqNlOrRrOaQrRxONZmMnOwMqRqM1AI 引 发算力革 命，带 动算网 基础设 施持续 迭代升 级23目 录CONTENTS回 顾 与 展 望：聚 焦“AI算力+国 产替 代+卫 星”三条 核 心 赛道国家强推 高科 技自立自 强，国产替代 成大 势所趋4 工信部强调加大6G 研发，卫星互 联 网迎来破茧成 蝶新机遇5 运营商积 极发 展创新业 务，长期投资 价值 逐步凸显6 投资建议 及风 险提示1.1 新 质 生 产 力 领 航，通 信 指 数 表 现 优 秀数 据 来 源：Wind、开源 证券研 究所，数据更 新日期：2024 年4 月29 日2023 年初至 今通信板块整体表现 优秀，在TMT 板块中跑赢电 子、计算机、传媒。截至2024年4月29日，通信指数 上涨35.88%，在28个子行业中排名第1，在TMT 板块中跑赢电 子（下跌3.31%，排名第12），计算机（下跌4.83%，排名第14）、传媒（上涨10.69%，排名第5）。图1：2023 年 初 至今通 信指数 累计上 涨35%-50%-40%-30%-20%-10%0%10%20%30%40%m3LDqkwBUfQVL4e+SJLrvZKvZxvDHl7CnYBIQwX/6MNvI36wxcgoSwkMfk18QTsP 1.1 通 信 行 业 估 值 仍 处 于 较 低 水 平，具 备 向 上 弹 性 空 间我们对2014年至今TMT 各子行业的估值情况进行了复盘，横向对比来看，通信行业估值的历史平均水平为PE_TTM=42，低于计算机（PE_TTM=61）、电子（PE_TTM=47）和传媒（PE_TTM=43）。纵向与自身历史TTM 估值对比，通信板块估值中枢处于历史平均偏下水平，2023年来PE_TTM=30。数 据 来 源：Wind、开源 证券研 究所，数据更 新日期：2024 年4 月29 日图2：通 信行 业 估值 处 于历 史 较低 水 平0204060801001201401601802014/12014/42014/72014/102015/12015/42015/72015/102016/12016/42016/72016/102017/12017/42017/72017/102018/12018/42018/72018/102019/12019/42019/72019/102020/12020/42020/72020/102021/12021/42021/72021/102022/12022/42022/72022/102023/12023/42023/72023/102024/12024/4通信 传媒 计算机 电子1.2 国家强推新质生产力，看好“AI 算 力、国 产 替 代、卫 星 互 联 网”三 条 主 线“新 质 生产力”由来已久，2024 年被写入中国政府工作报告，并被列为2024 年 十 大工 作任 务的 首位，体 现了 国家 对发 展新 质生 产力 的高 度重视。新质生产力含义：是创新起主导作用，摆脱传统经济增长方式、生产力发展路径，具有高科技、高效能、高质量特征，符合新发展理念的先进生产力质态。它是由技术革命性突破、生产要素创新性配置、产业深度转型升级而催生的当代先进生产力。加快发展新质生产力的三个措施包括：（1）推动产业链供应链优化升级；（2）积极培育新兴产业和未来产业；（3）深入推进数字经济创新发展。我们认为新质生产力蕴含了两方面的投资机会：（1）以AI、工业 互联 网、卫星 互联 网、物联 网、大数 据等 为核 心的高科技赛道；（2）以 自 主 可控、国产高端智造等优化升级产业链供应链的高质量赛道。新型数字技术是推动新质生产力发展的核心技术，同时要积极推动高端科技自立自强，优化升级产业链供应链，加快做强做大具备国际竞争 力 的 国内龙头骨干企业，以AI 算力、高端国产化、卫星互联网等代表的产业赛道有望核心受益。资 料来 源：央 视 新闻图3：新 质生产 力逻辑 关系图1.2 AI需求强劲，海外巨头或加 大AI 资 本 开 支AI 需 求 强劲，AI 巨头云计算收入持续增长，算力缺口仍然存在，AI 巨头 或将持续加大AI 相关资本开支，或斥资持续建设数据中心。（1）谷 歌：据谷歌2024年第一季度报，公司Q1 资本开支为120亿美元，同比增长91%，其中主要是服务器，其次是数据中心。公司预计2024年全年单季度资本开支将大致等于或高于第一季度的水平，几乎所有资本开支都是技术基础设施，最新Gemini1.5 Pro 多模态AI 模型已在4月9 日上线多个地区；（2）微 软：据微软2024财年三季度报指引，公司预计2025财年资本开支将高于FY2024，以用于云和AI 基础设施。此外，微软与OpenAI 预投资1000 亿美元打造新的数据中心项目，其中包含“stargate（星际之门）”超级计算机，或将配备百万个AI 芯片供OpenAI研发产品和提供服务；（3）亚 马逊：据亚马逊2023年四季度报指引，公司预计2024年资本开支将同比增长，主要用于建设基础设施，2023年约60%开支用于支持AWS 业务增长，公司预计这一趋势将在2024年延续；（4）Meta：据Meta2024 年一季度报，公司再次上调资本开支指引，预计2024年全年资本开支为350 亿至400亿美元之间，增长主要由服务器和数据中心投资推动，预计在2024 年底将拥有35万张H100 以及相当于60万张H100 的算力规模。最新开源模型Llama3使用了15T Tokens训练，已于4月18日正式发布，400B 模型仍在训练当中。CSP 厂 商 持 续 投入 到AI 竞赛，我们认为AI 算力产业链有望维持高景气度，“百模大战”或将愈演愈烈，算力需求有望持续增长。-20%0%20%40%60%05001000150020002011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023云巨头资本开支（亿美元）YOY-50%0%50%100%01002003004005002018Q12018Q22018Q32018Q42019Q12019Q22019Q32019Q42020Q12020Q22020Q32020Q42021Q12021Q22021Q32021Q42022Q12022Q22022Q32022Q42023Q12023Q22023Q32023Q4云巨头资本开支（亿美元）YOY QoQ数 据 来 源：Wind、各公 司公告、开源 证券研 究所图4：云 巨头 总 资本 开 支（谷 歌+微软+亚 马逊+Meta+苹 果）总体 呈 上升 趋 势 图5：2023 年 云 巨头 单 季度 总 资本 开 支逐 渐 增长数 据 来 源：Wind、各公 司公告、开源 证券研 究所1.2 运 营 商 积 极 向 云 网 转 型，持 续 加 大 算 力 相 关 投 资-25%-20%-15%-10%-5%0%5%10%15%20%25%05001,0001,5002,0002,5003,0003,5004,0004,5005,000运营商资本开支（亿元）YoY0%5%10%15%20%25%30%35%40%45%0501001502002503003504002022 2023 2024E产业数字化（亿元）总资本开支占比图6：2024 年 三 大电信 运营商 总资本 开支或 将有所 下滑 图8：中 国电信 算力资 本开支 有望持 续上升 图7：中 国移动 算力相 关开支 有望持 续上升数 据来源：中国 电信推 介材料、中国 移动推 介材料、中国 联通推 介材料、开源 证券 研 究所运 营 商 云网转型继续，算力相关资本开支持续增长。三大运营商云计算业务营收持续保持较快增长，2023年天翼云实现营收972.3 亿元，IaaS/IaaS+PaaS 国内份额前三；2023年移动云实现营收833亿，IaaS+PaaS 份额国内前五；2023年联通云实现营收510亿，保持较高增速。国内5G 网络建设进入平缓期，运营商在网络建设方面总投资有所下降，总资本开支占总营收比重持续下降，其中 算力相关业务资本开支呈上升趋势。2024年中国移动算力资本开支预计为475亿元，同比提升21.48%；2024 年中国电信产业数字化资本开支预计为370亿元，同比提升3.87%；2024年中国联通表示算网数智投资将坚持适度超前、加快布局。我们认为运营商积极发展创新业务，有望驱动运营商在算力基础设施方面持续投资，对于AIGC 方面，运营商以“国家队”身份持续投入到AI 模型训练中，有望赋能多个垂直领域。国内算力产业链（光通信、液冷温控、AI 服务器、交换机及路由器、AIDC 等）有望持续受益。0%5%10%15%20%25%30%0501001502002503003504004505002022 2023 2024E算力（亿元）总资本开支占比数 据来源：中国 移动推 介材料、开源 证券 研究 所数 据来源：中国 电信推 介材料、开源 证券 研究 所1.2 5G用户渗透率水平较高，工信部提 出大力 投入6G 研 发，卫 星 互 联 网 大 有 可 为0%20%40%60%80%100%01,0002,0003,0004,0005,0002019M12019M52019M92020M12020M52020M92021M12021M52021M92022M12022M52022M92023M12023M52023M92024M1国内手机 出货量（万部）5G 手机出货量（万部）5G 手机出货量占比国内5G 网 络 建设 和应 用不 断完 善，2024 年3月末5G 用 户数已达13.96 亿户，5G 渗 透率较高。我国5G 网络基站建设不断完善，截至2024年3月底，我国5G 基站总数达364.7万站，比2023年末净增27万站，5G 基站占比达到30.65%。截至2024年3月，三大运营商5G 套餐用户数达13.96 亿户，中国移动5G 用户渗透率达到80.20%，中国电信5G 渗透率达到79.85%；国内5G 手机渗透率持续增长，2023年全年5G 手机出货量占比达到82.8%，2024年1-2月，5G 手机出货3869.72万部，占同期手机出货量84.1%。我们认为5G 网络建设持续推进，网络基础设施日益完备，5G 用户数和5G 手机出货量渗透率已到达较高水平，为大数据、人工智能、物联网等新兴技术的发展和下一代网络演进打下良好根基。工 信 部 提出要加大6G 研 发，卫星互联网迎“破茧成蝶”黄金历史机遇。卫星互联网作为地面通信系统的有效补充，有成为6G 的重要组成部分，凭借广覆盖、低延时、低成本和大宽带的互联网接入优点，下游应用市场广阔，具有较大的商业潜力和前景。工信部部长在十四届全国人大二次会议采访上提到：要强化5G 演进，支持5G-A 发展，加大6G 技术研发力度。我们认为当前5G 网络和应用已不断完善，为云计算、AIGC、物联网等新兴技术打下坚实基础，工信部提出要加大6G 研发力度，卫星互联网作为6G 演进的重要方向之一，有望持续受益。图9：5G 基 站持 续建 设（万 站）图10：5G 手 机出 货 量占 比 较高 图11：2024 年3 月 末 三大电 信运营 商5G 用 户数达13.96亿户数 据来源：工信 部、开 源证券 研究所数 据来源：中国 电信官 网、中 国移动 官网、中国联 通官网、开 源 证券 研 究所数 据来 源：信 通 院、开 源证 券 研究 所0%2%4%6%8%10%05001,0001,5002021M62021M82021M102021M122022M22022M42022M62022M82022M102022M122023M22023M42023M62023M82023M102023M122024M25G 用 户 总 数（百 万）MoM0200400600800100012001400移动电话基站数 4G 基站数 5G 基站数1AI 引 发 算 力革 命，带 动 算 网基 础 设施 持 续迭 代 升 级23目 录CONTENTS回 顾 与展望：聚焦“AI 算力+国产 替代+卫星”三 条核心 赛道国家强推 高科 技自立自 强，国产替代 成大 势所趋4 工信部强调加大6G 研发，卫星互 联 网迎来破茧成 蝶新机遇5 运营商积 极发 展创新业 务，长期投资 价值 逐步凸显6 投资建议 及风 险提示2.1 AI模型快速迭代，训练所需 算力持 续增长AIGC 发 展 带 来蓬勃算力需求，拉动算网基础设施建设。2022年底生成式AI 大模型ChatGPT 横空出世，掀起新的AI 浪潮，海内外云计算厂商和研究院所等企业均陆续投入到大模型研发当中。人工智能发展迅速，AI 大模型快速迭代，从语言模型走向多模态，模型架构不断优化，出现MOE 混合专家模型等架构。当前Scaling Law 依旧成立，模型为获得更好的性能，数据量和参数规模均呈现“指数级”增长，算力需求持续增长。从 参 数 量来看，以GPT 模型为例，GPT-3模型参数约为1746亿个，训练一次需要的总算力约为3640 PF-days。据中国信通院数据，2023 年推出的 GPT-4参数数量可能扩大到 1.8 万亿个，是 GPT-3 的 10 倍，训练算力需求上升到 GPT-3 的 68 倍，在 2.5 万个 A100 上需要训练 90-100 天。从 训 练 成本来看，据斯坦福 HAI 研究所数据，GPT-4训练算力成本是GPT-3的18.1倍，Gemini Ultra 训练成本是GPT-4的2.4 倍。无论是AI 模型的训练还是推理均离不开算力资源的支持，AI 模型高速发展带来大量算力需求，拉动算力基础设施建设。图12：AI 模 型持 续迭代 图13：AI 模 型训 练所需 算力成 本持续 增长资 料 来 源：Harnessing the Power of LLMs in Practice:A Survey on ChatGPT and Beyond 数 据 来 源：斯坦 福 HAI 研 究 所、开 源 证券 研 究所2.1 用户量快速增长，AI 赋 能 多 个 终 端AI 行 业 应用相继落地，国内AI 用户量快速增长，AIGC 发 展有 望进 入良 性循 环。大语言模型方面，AI 模型访问量及用户数持续增长。据西米勒网络数据，ChatGPT 仍是全球最大的AI 聊天平台，3月份全球桌面和移动端访问量达17.7亿次；国内Kimi Chat 自2023年10月推出以来，以其优秀的200万字长文本处理能力迅速在AI 助手市场中爆火，截至2024年3月底，Kimi Chat 的访问数据量显著增长，达到1218.6 万次，环比增长317%；2023年12月，百度文心一言用户数突破1亿，截至2024年4 月16日，百度文心一言用户数快速增长，用户数已突破2亿，API 日均调用量超过2亿，服务用户数达到8.5万，千帆平台开发的AI 原生应用超过19万。除大语言模型外，音乐、电信、医疗、教育、能源、工业、交通等各垂直领域模型也相继落地，AI 模型持续赋能多个行业。AI 大 模 型为 底座，AI+赋能手机、电脑、机器人等多个终端。参数量较大的AI 模型通过压缩、蒸馏、精调等手段不断优化形成的小参数模型效果上可以媲美大模型，对内存和计算的需求更低，适用于终端侧进行推理。2024年1月，中国三星与百度智能云正式结成 AI 生态战略合作伙伴，Galaxy AI 深度集成百度文心大模型多项能力，赋能多个手机功能；联想发布联想拯救者、联想小新多款AI PC 新品，个人助理Agent 亮相；3 月，Figure 公司发布搭载OpenAI 模型的机器人Figure 01，机器人由OpenAI 模型提供高级视觉和语言智能，由Figure 神经网络来支撑机器人完成各项动作。AI 不断贴近C 端，在终端设备大放异彩，赋能多个功能，我们认为终端产品形态或迎来革新，算力需求有望持续增长。0%100%200%300%400%050010001500访问量（万次）环比增速图14：Kimi Chat 月 访 问 量快 速增长 图15：OpenAI 大 模 型应 用于Figure 01 机 器 人数 据 来 源：Similarwab、开 源证券 研究所 资 料 来 源：Figure2.1 AIGC高速发展，引发算力革 命，智 算规 模有望 陆续扩 大AI 模 型 不断迭代升级，AI 应用加速落地，有望持续拉动算力基础设施建设。ChatGPT 问世后，国内外AIGC 高速发展，从语言文字模型逐渐向多模态模型转变，模型参数量、Token 数量、上下文能力持续提升。2024年4月9日，Gemini 1.5 Pro 和GPT-4 turbo 模型正式上线，下一代模型也在训练当中，我们认为随着模型持续迭代，AIGC 应用不断成熟，训练和推理算力需求有望持续增长，长期 利 好 算力基础设施产业链（包括光通信、液冷温控、AIDC、AI 服务器、交换机/路由器、算力模组、CDN 等）。资 料 来 源：UnitekFiber、世 纪互 联 公告、英维 克 官网、开源 证 券研 究 所图17：AI 算 力产 业链拆 分图2.2光 模 块：1.6T 时 代 提 速到 来，新技 术 多线 演 进 带来 长 期新 机 遇AI 浪 潮 下，光 模 块 成 为 全 球 算 力 产 业 链 参 与 确 定 性 相 对 较 强 的 环 节。（1）从 需 求 端 来 看：数 据 中 心 及 电 信 市 场 的 硬 件 设 备 需 求 增长与技术升级持续促进光模块市场发展，其中AI 的快速发展进一步 拉动算力需求，光通信网络是算力网络的重要基础和坚实底座，光 模 块 作 为 光 通 信 的 核 心 组 件，整 体 产 业 链 有 望 充 分 受 益AI 算 力 发 展；（2）从 供 应 端 来 看：我 国 高 度 重 视 光 通 信 发 展，国 内 光 模块厂商全球市场份额不断提高。2022年光模块全球前10大厂家中国占据7家，市场份额超60%，我国光模块企业全球地位不断凸显。算 力 网 络 升 级，加 速 光 模 块 需 求 及 迭 代。据Cisco 数 据 显 示，2010-2022 年 全 球 数 据 中 心 网 络 交 换 带 宽 提 升 了80倍，算 力 网 络 不 断 升级加速网络带宽的迭代节奏，光模块作为光通信的关键节点，整体有望加速向800G、1.6T 等高速率迭代。010,00020,00030,00040,00050,00060,00070,000-8%12%32%52%72%92%112%2022-11-30 2023-03-01 2023-05-29 2023-08-22 2023-11-21 2024-02-21成交金额(百万 元)(右)光通 信指 数ChatGPT 发布GPT-4 发布；16 日微软 宣 布将AI 模 型与office 应 用结合；国内AI 服 务 器 订 单火爆百度发布 文心一 言对标ChatGPT，谷歌Bard 模型开放测 试英伟达发布H100 NVL 8 卡模组腾讯云上线H800英 伟 达推出GH200微 软 推出AI 助手Copilot，集 成至Win11；腾讯 发布混元大 模型谷歌 推出 多模 态大模型Gemini海外四巨头均上调2024年对AI资本开支；英 伟达业绩超预期，24 年全年数据中心营收增长4倍；视频生 成模型Sora 发布英伟达GTC2024大 会 发布GB200等产品OFC2024 召开图18：光通 信行业 行情指 数图数 据 来 源：Wind、各公 司公告、开源 证券研 究所2.2光 模 块 产 业链梳 理从产业链来看，（1）上游环 节：包括光芯片、电芯片制造商和光 学 元件供应商，负责光模 块制造的关键原材料提 供；中游 环节 包括光模块制造商、光通信芯片制造商以及光通信设备供应商，负责将光芯片和光器件组装成完整的光模块，并开发与之配套的驱动 电路和控制系统；（2）下游 环 节：主要分为数通市场和电信市场，包 括互 联网 和云 计算 企业、电信运营商等最终用 户。目前 国内 厂商主要集中于光模块组装及无源器件制造，高端有源光芯片尚仍处于进口依赖阶段，国产光芯片正逐步从低速率向高速率发展。图19：光通 信产业 链示意 图资 料来 源：各 公 司官 网、开 源 证券 研 究所光通信产业链上游零部件 中游器件模块 下游应用光芯片主 要包括 有源光 芯片（激光器芯片、探测 器芯片 等）和 无源光芯片（波分 复用、光耦合 器等）两类光芯片 光学元件光学 元件 包括平面、球 面光学元件以 及横压玻璃非 球面透镜等电芯片电芯片包 括LD driver、TIA、DSP 等光器件进 一步有 源光器 件和无源光器件，并在 可以在 光器件封装和光 组件/结构 件上进 一步细分光器件光模块包 括数通 光模块、电信 光模块 等光模块电信市场 以通信 设备厂（华为、中兴等）和终 端电信运营 商（三 大运营 商等）为主电信市场数据中心 市场以云厂商 为主（如阿里 云、腾讯云、华为云等）数据 中心 市场2.2光 模 块 变 化1：AI 引 发网 络 架 构变 革，带 来 大 量高 速 光模 块 需求云计算需求推动网络架构迭代升级。传 统 数 据 中 心 计 算 网 络 逐 步 向Spine-Leaf 数据中心网络架构转变。由于Spine-Leaf 数据中心网 络 架构 连 接端 口 众多，信 息传 递 中使 用 的光模 块 数量 随 之提 高，传统 三 层数 据 中心 网 络架构 所 需光 模 块数 量约 为机 柜 数的9倍，而Spine-Leaf 网络架构下光模块数量约为机柜数的44至48倍。DGX A100 组 网 架 构 带 动200G光模块需求上涨。A100+ConnectX6+QM8700 网络结构所需200G 光模块达6720 颗，7 个单元下所需A100与200G 光模块对应数量关系为1：6。DGX GH200 驱动800G 光 模 块市 场 需求 扩 张。英 伟 达发 布 的DGX GH200 超 级计 算 机中 引 入NVLink 与NVLink Switch 方案，搭载256 颗Grace Hooper 超 级芯片，每台NVLink Switch 交换 机含 有32 个800G 接口，铜 线方 案 下两层Fat-Tree 拓扑 结 构中第 一层 并不 涉及光模块的使用，第 二 层 中36 台交换机共需36 322=2304 颗800G 光模块；综上所述，256 个GH200 与800G 光模块对应数量关系为1：9。图20：传统 三层 数 据中 心 网络 架 构与Spine-Leaf 数 据 中 心网络 架构示 意图图22：DGX GH200 超 级 计算 机架构 示意图资 料 来 源：NVIDIA图21：DGX A100 Super POD 三 层 网 络架构 示意图资 料 来 源：NVIDIA 资 料 来 源：Aruba2.2光 模 块 变 化2：AI 芯 片迭 代 加 快，缩 短代 际 更 迭时 间，1.6T 时 代 加速 到 来数 据 来 源：LightCounting光 模 块 迭 代 速 率 提 升，1.6T 加 速 到 来。在AI 数 据 中 心，加 快 网 络 带 宽 升 级 已 经 成 为 各 大 厂 商 追 求 的 目 标 之 一。目 前 业 界 高 密 度 数据中心 交换 机已 经达 到 单机36 口400GE 16槽，单bit 传输成 本下 降 明显。AI 网 络发 展驱 动 光通信 技术 迭代 周期由5年一 代缩短至2年一代，显著缩短光模块迭代周期。1.6T 光模块有望在2024下半年开始小批量出货，并在2025年规模上量，1.6T 时代提速到来。图23：800G 光 模块 销售 额 有望 快 速提 升图24：单模 光模块 向1.6T演进数 据 来 源：Mission Apollo:Landing Optical Circuit Switching at Datacenter Scale2.2光 模 块 变 化2：AI 芯 片迭 代 加 快，缩 短代 际 更 迭时 间，1.6T 时 代 加速 到 来资 料 来 源：NVIDIA、开 源 证 券研 究所英伟达每1-2 年发布新的芯片架构以不断适应算力需求的增长。2010年英伟达发布第一代GPU 计算机构Fermi，2017 年提出V olta 架构以提 供人工 智能 超级 计算机的 性能，2020年Ampere 架构采 用全 新 精度标准TensorFloat32(TF32)与64位 浮点(FP64)，以 加速 并简化人工智能应用。2022 年发布Hopper 架构，支持 第四 代TensorCore，每个SM 能力更强。2024 年发布新一代 GPU 架构 Blackwell 以及搭载新一代 GPU 架构的产品 B100、B200 以及 GB200 等。图25：英伟 达芯 片 加速 迭 代20102012 2016201420182017 202020222024Fermi Maxwell Volta Ampere BlackwellHopper Turing Pascal Kepler 28nm 15 SMX 2880 Cuda Cores 16nm 60 SM 3840 Cuda Cores 12nm 72 SM 4608 Cuda Cores 4nm 144 SM 18432 Cuda Cores 7nm 108 SM 6912 Cuda Cores 12nm 80 SM 5120 Cuda Cores 28nm 24 SMM 3072 Cuda Cores 40/28nm 16 SMX 512 Cuda Cores 2080 亿个晶体管 4NP TSMC 工艺制造 10 TB/s 的片间互联2.2光 模 块 变 化2：AI 芯 片迭 代 加 快，缩 短代 际 更 迭时 间，1.6T 时 代 加速 到 来英伟达发布GB200，通 信 互 联 速 率 进 一 步 提 升。2024 年3 月18 日，英 伟 达 在GTC 大 会 上 围 绕GB200 发 布 多 款 算 力 新 品，其中GB200 支持在NVLink 域 中 配 置36 个或72 个GPU。基于MGX 和NVLink Switch 系统，每 个 机 架 搭 载18 个 计 算 节 点。在GB200NVL72 中，支 持 单 机 架 搭 载72 个GPU 和18 个双GB200 的 计 算 节 点，或 者 通 过 两 个 机 架 搭 载72 个GPU 和18 个单GB200 计算节点。GB200 NVL72 引入了第五代NVLink 技术，可 以 连接 多达576 块GPU，在单 个NVLink 域 中 提 供 超过1PB/s 的 总带宽 和240TB的快速内存。每个NVLink 交 换 机 托 盘 可 提 供144 个速 度 为100GB 的NVLink 端口，因此在NVL72 中，通过九个交换机能 够完全连接72 块Blackwell GPU 的每个NVlink 端口（每块GPU上18个NVLink 端口），且通过铜缆实现互联。其中NVLink GPU到GPU的带宽为1.8TB/s，是PCIe 带 宽的14 倍。我们认为，随着算 力需求的不断增长，算 力网络中通信带宽需求 也在不断提升，有望进 一步促进通信互联技术的迭代升级。图26：英伟 达发布GB200资 料 来 源：NVIDIA图27：英伟 达发布NVL72方案资 料 来 源：NVIDIA2.2光 模 块 变 化3：LPO、CPO、薄 膜铌 酸 锂、相 干等 新 技 术多 线 并进资 料 来 源：36krLPO 光 模 块 摒 弃 了 传 统 的DSP 或CDR，在功耗、成 本 控 制 上 取 得 显 著 优 势，并 且 有 望 快 速 增 长。LPO（linear drive pluggableoptics）是指线性驱动可插拨光模块，即 采 用 线 性 直 驱 技 术 去 除 传 统 的DSP/CDR 芯片，将 相 关 功 能 集 成 到 设 备 侧 的 交 换 芯 片 中，只 留 下 线 性度 较 高 的Driver 和TIA，并分别集成连续时间 线性均衡（CTLE）和均衡（EQ）功能，用 于对 高 速信 号进 行 一 定 程 度的补偿。LPO 光 模 块 相 比 传 统 可 插 拔 光 模 块 可 大 幅 降 低 功 耗，并 且 具 有 低 成 本、低 延 时 的 优 势，适用于特定的短距 离应用场景。据Lightcounting 预测，LPO 光模块有望从2023年的1.31万件增长至2028年的418万件，复合增速可达217%。图28：LPO 方 案去 除DSP芯片 图29：LPO 方 案可 降低功 耗数 据 来 源：Lightcounting2.2资 料 来 源：IPECCPO 发 展 目 前 处 于 起 步 阶 段，未 来 市 场 广 阔。CPO（Co-Packaged Optics）是 指 把 光 引 擎 和 交 换 芯 片 共 同 封 装 在 一 起 的 光 电共封装。CPO 没有采用 可插拔光模块的形式，是将光模块不断向交换 芯片（ASIC 芯片）靠近，缩短芯片和模块之 间的走线距离，最终 将 光引 擎 和电交 换 芯片 封 装成 一 个芯片，从而 有 效减 少尺 寸、降 低功 耗和 提 高效 率。目前CPO 主要 应用 于数 据 中 心领域。据LightCounting 对800G/1.6T 光 模 块 与AOC、CPO 的 出 货 量 预 测，CPO 渗 透 率 有 望 从2024 年 开 始 快 速 提 升，并在2027年，CPO端口有望占总800G 和1.6T 端口的近30%。图30：CPO 方 案 进一步 提高集 成度 图31：CPO 端 口 有望持 续增长数 据 来 源：LightCounting光 模 块 变 化3：LPO、CPO、薄 膜铌 酸 锂、相 干等 新 技 术多 线 并进2.2资 料来 源：熊 霄 等 铌 酸锂 集 成光 子 器件 的 发展 与 机遇 薄 膜 铌 酸 锂 调 制 器 有 望 成 为 主 流 的 铌 酸 锂 调 制 器 产 品 类 型。目 前 光 调 制 技 术 主 要 基 于 硅 光、磷 化 铟 和 铌 酸 锂 三 种，硅光方案主要 应 用 于 短程 数 据通 信系 统 的 收 发模 块，磷 化铟 方 案 主 要应 用 在中 距和 长 距 的 光通 信 收发 模块，铌 酸锂 方 案主 要 用在100Gbps 以上 的 长 距 骨 干 网 相 干 通 信，但 传 统 铌 酸 锂 材 料 受 限 于 材 料 和 工 艺，尺 寸 大 小 无 法 压 缩，不 利 于 集 成。而 薄 膜 铌 酸 锂 调 制 器 具 有高性能、小尺寸、可批量化生产且与CMOS 工 艺兼容、光损耗低等优点，当向单波200/400 Gbit/s 速率演进时，薄膜铌酸锂的大带宽优势将更加明显。据新思界产业研究中心预测，预计到2025年，全球薄膜铌酸锂调制器市场规模有望达到9.5亿美元。图32：薄膜 铌酸 锂 光调 制 器示 意表1：电 光调制 器三种 技术方 案对比优 劣势 应 用场景硅 光调制 器 优 势：尺 寸小、易集 成、低 成 本、低损耗 劣 势：调 制性能 一般、插入损 耗高、低 带宽短 程数据 通信系 统的 收发模 块磷 化铟调 制器 优 势：尺 寸小、集成 度 高 劣 势：高 成本、高功耗、偏振 器件无法 集成中 距和长 距的光 通信 收发模 块铌 酸锂 调 制器 优 势：高 带宽、电光性 能好、稳定性高、信 噪 比高 劣 势：尺 寸大小 无法压 缩，不 利于集成100Gbps以上的长距 骨干网 相干通 信光 模 块 变 化3：LPO、CPO、薄 膜铌 酸 锂、相 干等 新 技 术多 线 并进资 料 来 源：张平化 等 数 据中 心 光模 块