国开云官方网站金证券-电子行业深度研究：人工智能加速落地光芯片与光模块开启高景气周期-230629

2023-09-16 22:05:16

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　　数据量的指数级增长使得光通信技术逐渐崛起，光芯片成为现代光通信的核心元件，能够实现光信号与电信号之间的转换，并与其他电子元器件以及光器件共同组成光模块，最终应用于电信市场、数据中心等领域。

　　光芯片包括激光器芯片与探测器芯片，激光器芯片技术壁垒较高，依照结构不同又可分为VCSEL、FP、DFB、EML等不同种类。（慧博投研资讯）全球范围内光芯片厂商多采用IDM模式，主要原因系1）光器件遵循特色工艺，价值量的提升不完全依靠制程的提升，更需要工艺平台实现光器件的特色功能，核心竞争力在工艺的成熟度和稳定性，工艺平台的多样性。2）光芯片制造的核心环节为外延和光栅，高速率光芯片有源区量子阱的层数较中低速率激光器芯片增加超过50%，需要对量子阱实现埃米级（0.1nm）的精度控制。其次，高速率光芯片的光栅升级为变相非等周期布拉格光栅，需使用更高精度和更先进的电子束光栅系统，以达到纳米级精度。

　　光芯片下游直接客户为光模块厂商，光模块与光芯片的国产化率出现明显的差距。根据Lightcounting和ICC的数据，2022年全球光模块份额前十的厂商中有7家中国厂商，而25G光芯片的国产化率为20%，25G以上光芯片的国产化率仅5%。在海外数通市场向800G迭代以及国内数通市场向400G迭代的技术升级背景下，叠加国内光模块厂商的高市占率，国内的光芯片厂商有望加速国产替代进程。

　　光芯片下游市场主要包括数通市场、光纤接入市场和移动通信市场。数通市场：人工智能加速算力需求爆发，带动光模块向高速率和新技术趋势演进。1）当下海量大模型训练与推理都在云数据中心完成，带动数据中心与各类网络基础的加速建设，根据SynergyResearchGroup的数据，2024年全球超大型数据中心数量将超过1000个。2）英伟达AI数据中心采用与叶脊式相近的胖树（fat-tree）网络架构，相比于传统数据中心的带宽逐层收敛，英伟达AI数据中心无阻塞网络对于高速率光模块有更高的需求。3）海外云厂商的光模块新一轮升级周期逐渐开启，海外超大数据中心的交换机互联速率逐步由400G向800G升级，产品迭代推动800G光模块与高速率光芯片高景气周期来临。业内已有多款800G交换机和交换芯片已量产发布，800G光模块上量的基础条件已具备。4）基于磷化铟（EML）和砷化镓（VCSEL）衬底光芯片的可插拔光模块仍是业界主流，LPO、CPO、硅光、薄膜铌酸锂等新技术持续演进。

　　光纤接入：“宽带中国”推动光纤网络建设，高速宽带开启10GPON升级拉动光芯片需求。FTTx光纤接入是全球光模块用量最多的场景之一开云官方网站，而我国是FTTx市场的主要推动者。截至22年底，我国1000Mbps及以上接入速率用户占比仅15.6%，10GPON端口数量达到1523万个，同比几乎翻倍。在全面部署千兆光纤网络的政策推动下，10G-PON作为千兆光纤网络的核心技术，仍有较大向上空间。海外光纤建设仍有较大潜力，截至22年9月，欧洲仅有8个国家的FTTH/B的渗透率超过了50%。

　　移动通讯：国内5G建设继续稳步推进电子，2023年新建5G基站60万个。海外5G建设持续加速开云官方网站，北美地区已进入第二波扩建潮，东南亚和大洋洲的5G建设也正在快速增长。按应用场景可分为前传、中回传光模块，前传光模块速率需达到25G，中回传光模块速率则需达到50G/100G/200G/400G，带动25G甚至更高速率光芯片的市场需求。

　　海外市场陷入衰退；人工智能终端应用落地不如预期；美国加大对华制裁力度；下游需求不及预期。

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