光芯片行业快评：高速光模块需求加速释放，国内光芯片迎新机遇

事项： 5月29日，英伟达发布了全新的GH200Grace Hopper超级芯片，该款芯片在算力性能、网络连接方面相较于H100均实现明显提升。应用端：国内已经密集发布了各家大模型，应用落地可期；海外以微软、谷歌为代表的厂商不断扩大AI模型的应用落地场景，6月17日ChatGPT和奔驰达成合作，将在车载端接入chatGPT系统；谷歌的AI生成式功能“Help Me Write”已在安卓和iOS上可用。 国信通信观点：我们认为AI技术的突破式进展已经得到全球认可，AI或将改变多行业传统运行模式，在该背景下为了跟上技术迭代，全球科技公司将在AI大模型应用展开军备竞赛，而支撑大模型应用的关键是硬件算力基础设施，包括服务器、交换机、光模块三个大环节。考虑到大模型的需求体现为短时间快速部署特点，对应硬件需求或将实现快速增长，进而带来产业链环节相关机会。 投资建议：以Chatgpt为代表的AI应用正在得到快速发展，并进行着快速迭代，对应算力需求将实现快速增长，同时AI需求下800G光模块需求有望加速释放，从产业链角度，除了光模块环节，上游的关键光芯片环节也将充分受益，虽然高速光芯片仍是海外厂商主导，但在需求快速增长的背景下，国内厂商的国产替代甚至海外突破的节奏有望明显加快，建议可关注光芯片环节厂商源杰科技（通信与电子联合覆盖）、长光华芯、仕佳光子、光库科技等。 评论： AI服务器需求快速增长，带动高速光模块需求加速释放 ChatGPT成为目前用户数最快破亿的消费级应用，彰显AI应用潜力，推动AI服务器长期需求释放。2023年2月智能聊天程序ChatGPT仅推出两个月，月活跃用户数已经破亿，成为目前最快实现用户数破亿的消费级应用，标志着AI应用有望进入商业化落地的加速阶段。应用端的落地加速是AI服务器市场持续增长的核心驱动力之一。 AI服务器预计未来五年复合增速为22%。2023年5月，Trendforce上调了AI服务器的预测，预计2023年AI服务器（包含搭载GPU、FPGA、ASIC等）出货量近120万台，同比增长38.4％，占整体服务器出货量近9％，至2026年将占15％。该机构同步上修2022-2026年AI服务器出货量年复合成长率至22％。（此前4月18日，TrendForce预估今年AI服务器出货量同比增长15.4%，2023-2027年AI服务器出货量年复合成长率约12.2%。） 图1：ChatGPT用户数快速增长 图2：2022-2027年AI服务器增长率及预测（单位：千台） 英伟达方案仍是当前市场主流方案，推动高速光模块需求快速增长。对于服务器芯片，TrendForce预计AI服务器芯片2023年出货量将增长46%。英伟达GPU为AI服务器市场搭载的主流芯片，市占率约60%-70%，其次为云端业者自研的AISC芯片，市占率超过20%。结合我们此前发布的深度报告《云基建专题（三）：AI驱动下光模块趋势展望及弹性测算》以及行业点评《人工智能行业点评：基于英伟达GH200方案的光模块需求弹性测算》可知，从英伟达H100的方案开始，800G光模块需求就已经出现，且在GH200的方案里，800G的需求用量又得到明显提升，因此在AI需求快速增长且英伟达保持主流地位的背景，预计以800G为代表的高速光模块需求有望加速释放。 图3：英伟达H1004SU方案展示 光芯片是光模块核心环节之一，高速市场突破或加快 光模块使用光芯片和电芯片两类芯片： 光芯片：实现光电信号转换的核心。主要包括发射端通过激光器芯片进行电光转换，将电信号转换为光信号，经过光纤传输至接收端，接收端则通过探测器芯片进行光电转换，将光信号转换为电信号。光芯片性能直接决定了光通信系统的传输效率，根据光芯片在光模块中起到的功能可分为激光器芯片（完成电光转换）和探测器芯片（完成光电转换）两类。 电芯片：功能较多。如信号调节DSP、配套支撑光芯片工作的LDD（激光驱动器）、TIA（跨阻放大器）、CDR（时钟和数据恢复电路）等；还可以实现电信号的功率调节，如MA（主放），并可用于一些复杂的数字信号处理，如调制、相干信号控制、串并/并串转换等。电芯片通常配套使用，主流芯片厂商一般都会推出针对某种型号光模块的套片产品。 图4：光芯片分类 成本角度：光芯片是占比最高环节，且随着速率提升占比更高。光通信模块产品所需原材料主要是光器件、电路芯片、PCB板以及外壳等。其中，光器件占光模块成本的73%，电路芯片18%，PCB板5%以及外壳4%。 光器件中包括了以激光器芯片为核心的TOSA组件、以探测器芯片为核心的ROSA组件以及滤光片等部分。 如果进一步拆分，低端光模块中光芯片占比较低，约为30%，高端光模块中光芯片的占比可达到70%。 图5：光模块成本大致拆分 图6：光芯片成本在不同速率光模块的占比 高速率芯片2019-2025年行业规模复合增速超20%。在流量快速增长，传输速率不断提高的背景下，光芯片同样需要朝着高速率方向演进。根据Omdia数据预测，2019-2025年25G以上速率光模块所使用的光芯片占比逐渐扩大，整体市场空间将从13.56亿美元增长至43.40亿美元，年均复合增长率将达到21.40%。 图7：高速率模块光芯片市场空间及预测（百万美元） AI需求推动，或加速国内厂商高速光芯片市场份额突破。在低速率光芯片领域（25G及以下），我国目前已呈现高度竞争的格局。现阶段中国已有30多家企业实现10G及以下光通信芯片的规模性销售，低速芯片市场基本实现国产替代。根据《中国光电子器件产业技术发展路线图（2018-2022年）》，2017年10G以下激光器芯片国产化率接近80%，10G激光器芯片国产化率接近50%。25G及以上光芯片包括25G、50G、100G激光器及探测器芯片。根据ICC统计，25G光芯片的国产化率约20%，25G以上光芯片的国产化率仍较低，约5%。 目前在25G及以上速率的光芯片（尤其是激光器芯片）市场，主要由欧美、日本等厂商主要，如美国的Lumentum、II-VI、博通，日本的三菱、住友等。考虑到AI带来的800G等高速光模块需求或在短期内快速释放，结合供应链安全和稳定的考虑，或有望加速国内光芯片厂商的高速市场突破。 表1：国内外主要光芯片厂商对比情况 投资建议： 以Chatgpt为代表的AI应用正在得到快速发展，并进行着快速迭代，对应算力需求将实现快速增长，同时AI需求下800G光模块需求有望加速释放，从产业链角度，除了光模块环节，上游的关键光芯片环节也将充分受益，虽然高速光芯片仍是海外厂商主导，但在需求快速增长的背景下，国内厂商的国产替代甚至海外突破的节奏有望明显加快，建议可关注光芯片环节厂商： 源杰科技（通信+电子联合覆盖）：公司是国内高速光芯片进度较为领先领先的厂商之一，根据ICC统计，2021年全球10GDFB激光器芯片市场中，源杰科技发货量占比为20%，市场份额第一。目前在25G及以上速率光芯片市场，公司前瞻布局了50G、100G及硅光所需要的CW激光器方案。根据对外公布情况，针对800G光模块所需要的100GEML芯片，公司的产品处于跟客户对标送样准备阶段。 长光华芯：公司是国内领先的工业激光器芯片厂商，结合已有的技术积累，布局光通信芯片市场。在今年5月16-18日举办的武汉光博会，公司发布56GPAM4（单波100G）EML光通信芯片，进入高端光芯片市场。 根据公司公告，目前该产品处在与客户验证阶段，进展顺利。 仕佳光子：公司是PLC无源芯片全球领先厂商，并延伸布局有源光芯片（DFB、EML）等市场。在PLC芯片市场，公司全球市占率达到53%。在有源芯片市场，根据公司公告，在DFB激光器芯片系列产品上，2.5G、10G的相干产品已批量出货，部分25GDFB产品也在客户验证中，有望尽快出货。 光库科技：公司是国内领先的光纤激光器上游器件提供商，2019年通过收购海外优质资产进军铌酸锂调制器芯片市场。当前铌酸锂调制器芯片在技术上进入下一代薄膜铌酸锂形态，在体积、性能、功耗上已经获得行业一定认可，在应用领域上随着薄膜技术的出现以及光模块速率的提高，铌酸锂调制器芯片应用领域有望从电信市场延伸至数通市场。在今年的OFC展会上，新易盛和联特科技均发布了基于薄膜铌酸锂调制的800G光模块。 表2：重点公司盈利预测与估值 风险提示： Chatgpt为代表的应用落地不及预期，实际行业需求和投入力度不及预期，800G光模块需求不及预期。 免责声明