通信设备行业点评报告：谷歌发布TPUv5p系列产品，AI光互联迎来又一新方向

谷歌发布最新一代TPU v5p及对应AIHPC，性能倍增 1）在BF16精度下，TPU v5p的训练速度提升至v4的1.7倍达459 TFLOPS，约为H100三分之一，芯片间互联（ICI）带宽提升至v4的2倍达4.8 Tbit/s（单卡6接口，单口速率为800Gbit/s）； 2）单一POD中最大可互联芯片数上，v5p提升至v4的约2.2倍达8960片，因此v5pPOD最大算力为v4四倍左右； v5p服务器继续沿用3D环形拓扑结构及OCS 谷歌在前代v4服务器上使用了3D环形拓扑结构及OCS（Optical CircuitSwitch，光路交换机），v5p服务器将继续沿用。参考v4服务器架构，每64个节点组成4×4×4的立方体，每个芯片节点在6个方向上进行连接（图3），其中立方体表面上相对的芯片需连接至同一交换机（图4）。 目前在64元立方体中，芯片间使用无源电缆（PassiveElectricalCables）连接，表面上芯片则需外接光模块连接对应OCS，具体数量为96支（16支/面×6面），因此光-芯比约为1.5:1，若向H100算力看齐（约3片v5p算力等于1片H100），则等效“光-芯比”为4.5:1。 谷歌通过Apollo全光交换方案实现高效互联，光器件迎新需求 OCS及装有环行器（Circulators）的波分复用光模块是Apollo中核心部件。OCS由MEMS振镜、发射/镜头模组、光分路/合路器、伺服器等部件组成（图6）。其中发射模组射出的光线经MEMS振镜发射后，由摄像模组接收，伺服器根据接收到的相机数据持续优化MEMS振镜及信号光反射路径（图7）。OCS中振镜在v4版本中由2D升级为3D，预计v5p版本OCS中也将使用3D振镜。 环行器具有三个端口，一个端口接收光发射器（Tx）的光信号，一个端口向光接收器（Rx）传输光信号，一个端口对外收发光信号。环行器将传统双工光模块转换为双向光模块，进而将所需OCS端口及光纤数量减半。 投资建议 谷歌最新推出的芯片、服务器互联方案等进一步验证了AI算力建设大趋势带来的光通信带宽需求高弹性，同时开辟了对环行器、MEMS振镜等光学产品的新需求。推荐深度绑定北美大客户的全球光模块龙头厂商【中际旭创】及光器件领军者【天孚通信】。 风险提示：高速光模块需求不及预期；客户开拓与份额不及预期；产品研发落地不及预期；行业竞争加剧。 表1：重点公司估值 图1：v5p及前代芯片性能对比 图2：谷歌AIHPC技术架构 图3：芯片构成4×4×4立方体（拓扑结构图） 图4：芯片机柜与OCS连接 图5：3D环形拓扑图及示意图 图6：2DMEMS OCS内部实物图 图7：2DMEMS OCS光路原理图 图8：3DMEMSOCS结构图 图9：环行器在光模块中的结构图及原理示意图