通信行业智能电动汽车与人工智能专题

AI带动光模块产业新机遇

黄亚元

中信证券研究部

通信行业首席分析师

2023年6月1日

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光模块的内部结构

光器件产业链环节

资料来源：福睿研究，中信证券研究部

电信市场：主要应用于基站/PON/WDM/OTN/交换机/路由器等设备

 数通市场：主要应用服务器/架顶交换机/核心交换机等设备

光模块用于电信市场

资料来源：Lightcounting
Source: LightCounting

全球光模块供应商TOP10排名

2010 2016 2018 2021

Finisar	Finisar	1	Finisar	I-VI&
Opnext	Hisense	2	Innolight	Innolight（tie）
Sumitomo	Accelink	3	Hisense	Huawei（HiSilicon）
Avago	Acacia	4	Accelink	Cisco（Acacia）
Source Photonic	FOIT（Avago）	5	FOIT（Avago）	Hisense
Fujitsu	Oclaro	6	Lumentum/Oclar	Accelink
JDSU	Innolight	7	Acacia	Broadcom
Emcore	Sumitomo	8	Intel	HGG
WTD	Lumentum	9	AOi	Eoptolink
NeoPhotonics	Source Photonic	#	Sumitomo	Molex

中国供应商收入占比已经超过50%

算力需求与光模块需求的映射

AI应用对于算力的需求

高性能

低成本

高速率

低功耗

对于光模块的需求

资料来源：中信证券研究部绘制

头部云厂商对于高速模块需求不断提高

Figure:Sales of Ethernet Transceivers to the Top 5 Cloud Companies

资料来源：Lightcounting

IDC机房运营成本

资料来源：宝信软件公告，中信证券研究部

随着速率提升，网络功耗占比不断提升

资料来源：博通

速率升级降低功耗

资料来源：中际旭创官网，中信证券研究部

CPO方案降低功耗

CPO方案未来占比持续提升

CPO尚需时日

头部厂商800G布局靠前

公司	趋势	产品	最新进展
中际旭创	高速率	800G	已向海外客户大批量供货
	高速率	1.6T	推出1.6T产品
	低功耗	CPO	技术布局
	低功耗	线性直驱	技术布局
新易盛	高速率	800G	客户在进行小批量的采购
	高速率	1.6T	推出产品
	低功耗	CPO	技术布局
	低功耗	线性直驱	推出产品
天孚通信	高速率	800G	推出800G光引擎产品及相关光器件
	高速率	1.6T	推出1.6T光引擎产品及相关光器件
	低功耗	CPO	技术布局
	低功耗	线性直驱	暂无
光迅科技	高速率	800G	具备批量生产的能力，针对特定客户已进行小批量的交付。
	高速率	1.6T	OFC 2023，发布1.6T OSFP-XD DR8光模块
	低功耗	CPO	推出光电一体可插拔ELS光源模块产品，主要应用于下一代NPO/CPO光电互联应用领域。
	低功耗	线性直驱	暂无
剑桥科技	高速率	800G	小批量发货
	高速率	1.6T	推出1.6T产品
	低功耗	CPO	正在对相关技术进行研究
	低功耗	线性直驱	推出相关线性直驱产品
联特科技	高速率	800G	已推出产品，预计2023年在客户端完成全面的认证
	高速率	1.6T	暂无
	低功耗	CPO	技术布局
	低功耗	线性直驱	暂无
博创科技	高速率	800G	处于研发中
	高速率	1.6T	暂无
	低功耗	CPO	处于研发中
	低功耗	线性直驱	暂无

 一个SuperPOD包含7个SU，每个SU包含20个服务器，每个服务器包含8张A100，合计1120张。

SuperPOD网络架构采用三层IB-胖树架构，计算与存储网络分开构建，采用Mellanox 200G交换机。

SuperPOD的网络结构

SuperPOD的硬件配置

1K GPU SuperPOD Cluster

· 140 DGX A100 nodes (1120 GPUs) in a GPU POD

1st tier fast storage - DDN Al400x with Lustre

· Mellanox HDR 200Gb/s InfiniBand - Full Fat-tree

Network optimized for Al and HPC

DGX A100 Nodes

2x AMD 7742 EPYC CPUs + 8x A100 GPUs

NVLINK 3.0 Fully Connected Switch

8 Compute + 2 Storage HDR IB Ports

A fast interconnect

Modular IB Fat-tree

. Separate network for Compute vs Storage

· Adaptive routing and SharpV2 support for offload

SuperPOD SCALABLE UNIT(SU)

Figure 6.QM8790 switch

资料来源：英伟达

Nodes	SUs	QM8790 Switches			Cables
Nodes	SUs	Leaf	Spine	Core	Leaf	Spine1	Core
20 (Single SU)	1	8	5		160	164
40	2	16	10		320	324
60	3	24	20		480	484
80	4	32	20		640	644
120	6	48	80	24	960	964	960
140 (DGX SuperPOD)	7	56	80	28	1120	1124	1120
1. UFM Appliance is connected to two different spine switches.

资料来源：英伟达

Nodes	SUs	Storage Ports	QM8790 Switches		Cables
Nodes	SUs	Storage Ports	Leaf	Spine	To-Node	To-Storage2	Spine
10	y	4	4	2	20	20	28
20	1	8	4	2	40	24	48
40	2	16	6	2	80	32	80
80	4	32	10	4	160	48	152
99	5	40	12	4	200	56	184
120	6	48	16	7	240	64	196
140	7	56	14	8	280	72	288
1. Includes connection to management servers and UFM.

项目	个数	单位
服务器
SU (Scalable Unit)	7	个
单个SU内服务器数	20	台/SU
服务器总数	140	台
A100 GPU 总数	1120	张
DXG A100单价	20	万美元/台
服务器总价值量	2800	万美元
交换机
计算侧	164	台台
存储侧	22
交换机总数	186	台
MQM 8790单价	1.2	万美元/台
交换机总价值量	223.2	万美元
交换机：服务器数量比	1.3
交换机：服务器价值量比	8.0%
光模块
计算侧线缆	3360	条条条
存储侧线缆	640
线缆总数	4000
线缆中光线路比例	100% 72%
光线路数量	4000 2880	条
光模块数量(包括AOC)	8000 5760	个
光模块单价	0.02 0.02	万美元/个
光模块总价值量	160 115.2	万美元
光模块：GPU 数量比	7 5

光模块：服务器价值量比	5.7% 4. 1%

资料来源：英伟达，中信证券研究部

计算侧网络设备需求

Nodes	SUs	QM8790 Switches			Cables
Nodes	SUs	Leaf	Spine1	Core1	Leaf	Spine	Core
10	为	8	2		80	80
20(SingleSU)	1	8	4		160	160
40	2	16	10		320	320
80	4	32	20		640	640
100	5	40	20		800	800
120	6	48	80	24	960	960	960
140(DGXSuperPOD)	7	56	80	28	1120	1120	1120
1.Toavoid possible performance issues,ports on Spineand Core switchesmust only be used for inter-switch cabling.

资料来源：英伟达
nVIDIA.

存储侧网络设备需求

Nodes	SUs	Storage Ports	QM8790 Switches		Cables
Nodes	SUs	Storage Ports	Leaf	Spine	To-Node	To-Storage2	Spine
10	x	4	4	2	20	20	28
20	1	8	4	2	40	24	48
40	2	16	6	2	80	32	80
80	4	32	10	4	160	48	152
99	5	40	12	4	200	56	184
120	6	48	16	7	240	64	196
140	7	56	14	8	280	72	288
1. Includes connection to management servers and UFM.

资料来源：英伟达

H100服务器端口情况

Out-of-Band Management

QM9700 Switch

QM9700 Front View

Ordering Information

SystemModel	NVIDIA SKU	Legacy OPN	Description
QM9700	920-9B210-00FN-0M0	MQM9700-NS2F	64-ports NDR,32 OSFP ports, managed, power-to-connector (P2C) airflow(forward)
QM9700	920-9B210-00RN-0M2	MQM9700-NS2R	64-ports NDR,32 OSFP ports, managed,connector-to-power (C2P)airflow(reverse)

SU	ClusterSize #CountSNodes	Cluster Size# GPUs	Leaf SwitchSpineCount	SwitchCount	Compute + UFMNode CableCount	Spine-LeafCable Count
1	311	248	8	4	252	256
2	63	504	16	8	508	512
3	95	760	24	16	764	768
4	127	1016	32	16	1020	1024
1. This is a 32 node per SU design, however a DGX Node must be removed to accommodate for UFMconnectivity.

通用数据中心迭代

资料来源：《ENABLING THE NEXT GENERATION OF CLOUD & AI USING 800GB/S OPTICAL MODULESE》( 800G Pluggable MSA group)

项目	个数	单位
服务器 SU(Scalable Unit）	4	个
单个SU内服务器数服务器总数	32 127	台/SU 台
H100总数	1016	个
DXG H100单价	35	万美元/台
服务器总价值量		万美元
	4445
交换机计算侧存储侧交换机总数	48 16	台
MQM8790单价	64	台台
交换机总价值量	3	万美元/台
交换机：服务器数量比	192	万美元
交换机：服务器价值量比	0.5
	4.3%
800G光模块，2*NDR，OSFP
计算侧：DGX system

	508	个
计算侧：leaf-spine
	1536	个
存储侧：leaf-spine	512	个
合计	2556	个
光模块单价	0.08	万美元/个
光模块总价值量	204.48	万美元
800G光模块：H100数量比
	2.5
光模块：服务器价值量比	4.6%

计算侧网络设备需求

SU Count	ClusterSize #Nodes	Cluster Size# GPUs	Leaf SwitchCount	Spine SwitchCount	Compute + UFMNode CableCount	Spine-LeafCable Count
1	311	248	8	4	252	256
2	63	504	16	8	508	512
3	95	760	24	16	764	768
4	127	1016	32	16	1020	1024
1. This is a 32 node per SU design, however a DGX Node must be removed to accommodate for UFMconnectivity.

注：另有400G光模块254个，存储测，合计10万美元
资料来源：英伟达，中信证券研究部
资料来源：英伟达

资料来源：英伟达

Fully Connected NVLink across 256 GPUs

DGX GH200 Technical Specifications
CPU and GPU	256x NVIDIA Grace Hopper Superchips
CPU Cores	18,432 Arm Neoverse V2 Cores with SVE2 4X 128b
GPU Memory	144TB
Performance	1exaFLOPS
Networking	256x OSFP single-port NVIDIA ConnectX@-7 VPI with 400Gb/s InfiniBand
	256x dual-port NVIDIA BlueField?-3 VPI with 2O0Gb/s InfiniBand and Ethernet
	24x NVIDIA Quantum-2 QM9700 InfiniBand Switches
	20x NVIDIA Spectrum" SN220l Ethernet Switches
	22x NVIDIA Spectrum SN3700 Ethernet Switches
NVIDIA NVLink Switch System	96x L1 NVIDIA NVLink Switches
	36x L2 NVIDIA NVLink Switches
Management Network	Host baseboard management controller
	(BMC) with RJ45
Software	NVIDIA Al Enterprise (optimized Al software)
	NVIDIA Base Command (orchestration,scheduling,and cluster management)
	DGX OS /Ubuntu /Red Hat Enterprise Linux/Rocky (operating system)
Support	Comes with three-year business-standard hardware and software support

资料来源：英伟达
资料来源：英伟达

全球以太网交换机规模

资料来源：Dell‘Oro Group（含预测），中信证券研究部

全球路由器规模

资料来源： Dell‘Oro Group（含预测），中信证券研究部

全球服务器规模

全球光模块规模（百万美元）
Global sales of optical transceivers 2016-2027 by segment

2021年	全球排名
旭创科技	1
II-VI	2
华为海思	3	2021年，全球光
Cisco (Acacia)	4	模块供应商
海信宽带	5	TOP10, 中国厂
光迅科技	6	商占据六席
Broadcom	7
华工正源	8
新易盛	9
Molex	10	资料来源：Lightcounting，中信证券

数据中心光模块需求量（百万美元）

技术周期

云厂商资本开支（亿美元）

资料来源：Lightcounting（含预测），中信证券研究部

资本开支周期

全球光模块厂商排名

全球竞争优势

2010年
Finisar
Opnext
Sumitomo
Avago
Source Photonic
Fujitsu
JDSU
Emcore
WTD
NeoPhotonics
Finisar
海信宽带
光迅科技
Acacia
FOIT (Avago)
Oclaro
旭创科技
Sumitomo
Lumentum
Source Photonic

资料来源：各公司财报。中信证券研究部

免责声明

证券研究报告 2023年6月1日

分析师声明

主要负责撰写本研究报告全部或部分内容的分析师在此声明：（i）本研究报告所表述的任何观点均精准地反映了上述每位分析师个人对标的证券和发行人的看法；（ii）该分析师所得报酬的任何组成部分无论是在过去、现在及将来均不会直接或间接地与研究报告所表述的具体建议或观点相联系。

一般性声明

本研究报告由中信证券股份有限公司或其附属机构制作。中信证券股份有限公司及其全球的附属机构、分支机构及联营机构（仅就本研究报告免责条款而言，不含CLSAgroupofcompanies），统称为“中信证券”。

本研究报告对于收件人而言属高度机密，只有收件人才能使用。本研究报告并非意图发送、发布给在当地法律或监管规则下不允许向其发送、发布该研究报告的人员。本研究报告仅为参考之用，在任何地区均不应被视为买卖任何证券、金融工具的要约或要约邀请。中信证券并不因收件人收到本报告而视其为中信证券的客户。本报告所包含的观点及建议并未考虑个别客户的特殊状况、目标或需要，不应被视为对特定客户关于特定证券或金融工具的建议或策略。对于本报告中提及的任何证券或金融工具，本报告的收件人须保持自身的独立判断并自行承担投资风险。

本报告所载资料的来源被认为是可靠的，但中信证券不保证其准确性或完整性。中信证券并不对使用本报告或其所包含的内容产生的任何直接或间接损失或与此有关的其他损失承担任何责任。本报告提及的任何证券或金融工具均可能含有重大的风险，可能不易变卖以及不适合所有投资者。本报告所提及的证券或金融工具的价格、价值及收益可跌可升。过往的业绩并不能代表未来的表现。

本报告所载的资料、观点及预测均反映了中信证券在最初发布该报告日期当日分析师的判断，可以在不发出通知的情况下做出更改，亦可因使用不同假设和标准、采用不同观点和分析方法而与中信证券其它业务部门、单位或附属机构在制作类似的其他材料时所给出的意见不同或者相反。中信证券并不承担提示本报告的收件人注意该等材料的责任。中信证券通过信息隔离墙控制中信证券内部一个或多个领域的信息向中信证券其他领域、单位、集团及其他附属机构的流动。负责撰写本报告的分析师的薪酬由研究部门管理层和中信证券高级管理层全权决定。分析师的薪酬不是基于中信证券投资银行收入而定，但是，分析师的薪酬可能与投行整体收入有关，其中包括投资银行、销售与交易业务。

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评级说明

投资建议的评级标准	评级	说明
	买入	相对同期相关证券市场代表性指数涨幅20%以上
报告中投资建议所涉及的评级分为股票评级和行业评级（另有说明的除外）。评级标准为报告发布日后6到12个月内的相对市场表现，也即：以报告发布日后的6到12个月内的公司股价（或行业指数）相对同期相关证券市场代表性指数的涨跌幅作为基准。其中：A股市场以沪深300指数为基准，新三板市场以三板成指（针对协议转让标的）或三板做市指数（针对做市转让标的）为基准；	增持股票评级持有	相对同期相关证券市场代表性指数涨幅介于5%～20%之间
		相对同期相关证券市场代表性指数涨幅介于-10%～5%之间
	卖出	相对同期相关证券市场代表性指数跌幅10%以上
	强于大市	相对同期相关证券市场代表性指数涨幅10%以上
香港市场以摩根士丹利中国指数为基准；美国市场以纳斯达克综合指数或标普500指数为基准；韩国市场以科斯达克指数或韩国综合股价指数为基准。	行业评级中性弱于大市	相对同期相关证券市场代表性指数涨幅介于-10%～10%之间
		相对同期相关证券市场代表性指数跌幅10%以上

免责声明

特别声明

在法律许可的情况下，中信证券可能（1）与本研究报告所提到的公司建立或保持顾问、投资银行或证券服务关系，（2）参与或投资本报告所提到的公司的金融交易，及/或持有其证券或其衍生品或进行证券或其衍生品交易。本研究报告涉及具体公司的披露信息，请访问https://research.citicsinfo.com/disclosure。

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印度：CLSAIndiaPrivateLimited，成立于1994年11月，为全球机构投资者、养老基金和企业提供股票经纪服务（印度证券交易委员会注册编号：INZ000001735）、研究服务（印度证券交易委员会注册编号：INH000001113）和商人银行服务（印度证券交易委员会注册编号：INM000010619）。CLSA及其关联方可能持有标的公司的债务。此外，CLSA及其关联方在过去12个月内可能已从标的公司收取了非投资银行服务和/或非证券相关服务的报酬。如需了解CLSAIndia“关联方”的更多详情，请联系Compliance-India@clsa.com。

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