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电子:硅光有望突破算力天花板,引领高速片间通信

来源:中航证券 作者:刘牧野 2023-06-11 23:59:00
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(以下内容从中航证券《电子:硅光有望突破算力天花板,引领高速片间通信》研报附件原文摘录)
英特尔、英伟达寄予厚望,硅光有望突破算力天花板
ChatGPT披起的AI和大型语言模型浪潮使训练数据集的规模产生了相当程度的提升,对更快处理速度的需求也在不断增加,而传统计算中心在能耗、带宽、延退、可扩展性等方面面临的限制与挑战,硬件层面的革新“光进铜退”成为必然选择。凭借能耗和可扩展性的优势,光学元件已经在数据中心的Server-to-Server互联逐渐渗透,诸多芯片和云计算巨头开始倾向于通过光学设备来改善服务器集群的能耗比。NVLink对算力的大幅扩展提升已经证明片间互联(Chip-to-Chip)是下一代计算中心关键技术之一,该技术也同样存在光学元件替换传统铜线通讯的需求,而片间互联光学元件体积和成本更严昔的要求也使硅光有望成为主流解决方案。硅光技术不仅是从工艺、成本层面对传统的可插拔光模块进行改良,更是满足了片间通讯对收发器密度和性能的需求升级,硅光技术能够压缩光收发器体积从而部署在体积更小的显卡或加速卡上,使更短距离互联成为可能。目前英特尔、英伟达、思科、Acacia等国际巨头,以及国内的中际旭创、光迅科技等企业纷纷在硅光技术领域加码布局
硅光技术应用百花齐放,数据中心光模块是核心应用。
硅基光电子技术已经在数据中心、通信、激光雷达、传感、高性能计算和人工智能等领域彰显出广阔的应用前景和产业化趋势。根据市场研究机构Yole Intelligence,22021年基于硅基光电子技术的产业总体市场规模约为1.51亿美元,其中数据中心通信由于连接数量大、节点间距离短、环境温度相对稳定以及对光模块成本敏感,硅基光电子应用优势明显,成为最主要的应用场景。到2027年,预计硅基光电子产业市场规模将迅猛增长至9.72亿美元,2021-2027年均复合增长率达到36%,数据中心光模块仍将以22%的CAGR成为市场规模最大的应用,而CPO引擎、光子处理、光子互联、免疫测量、消费者健康等新应用也将百花齐放
硅光在高速率传输个比优势,AI浪潮下有望迎来重大发展机遇
近期数据中心、人工智能、云计算等领域的高速发展对联结带宽升级需求追切、多通道技术成为提高带宽的必经之路。传统的可插拔光模块主流为4通道,良率尚且稳定,而超过8通道,无其是32通道时良率显著下滑,随着未来多通道要求进一步提高,传统可插拨光模块陷入瓶颈,硅光技术性能、成本优势凸显。我们认为随着人工智能浪潮来袭,指数级增长的复杂应用场景驱动网络传输送代升级,进一步推升高速率光模块的需求,800G光模块正处在放量前夕。未来光通信系统技术路径升级,调制格式越来越复杂,光模块速率向800Gbit/s甚至Tbit/s级别演进,追切需要开发更高集成度更低成本的解决方案,硅基光电子将迎来重要的发展机遇
目前硅光行业由海外公司主导,国内产业链不断完善中。
硅光前景广阔和商用价值受到业界的认可,英特尔作为行业领跑者;Luxtera、RockleyPhotonics、Skorpio在硅基光电集成收发芯片的设计方面走在前沿;格芯、台积电、Silex、APM和VTT等代工厂积极研发硅光子规模制造工艺。近年来,我国硅光产业发展迅速,基础研究不断取得突破,部分关键产品已基于自主研发实现产业化突破,但仍面临产业链不均衡、中试平台和服务体系不成熟、产学研转化供给渠道不畅通的挑战。我国上游材料厂商标的稀缺,云南铭业具备磷化钢、硬化综晶片生产能力,济南晶正的硅基锯酸锂材料一枝独秀;燕东微开发建设硅光电子工艺平台,目前正处于样品试制阶段;光芯片IDM长光华芯将硅光平台纳入规划,源杰科技硅光激光器在研:光库科技、天孚通信、炬光科技、电科芯片、华工科技、中际旭创、光迅科技等光器件与光模块厂商在硅光领域百舸争流
建议关注:
(1)上游材料稀缺标的:云南锗业、天通股份等:
(2)硅光芯片在研的光芯片IDM:源杰科技、长光华芯等:
(3)硅光相关器件厂商:天孚通信、炬光科技、光库科技、电科芯片等;
(4)布局硅光的光模块厂商:华工科技、中际旭创、光迅科技、剑桥科技、新易盛等。
风险提示:
终端需求不及预期风险、研发进展不及预期风险、流动性风险等





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