MarvellAIday，算力需求推动光互联加速迭代

Marvell AI相关业务有望快速增长 Marvell于近日举办AI day投资者交流会，介绍了公司在AI方面的战略布局。FY24年Marvell AI相关业务实现营收5.5亿美元，占整体收入为10%；预计FY25年和FY26年，AI相关业务营收超15亿美元和25亿美元。 AI推动光互联加速迭代，光互联需求弹性更大 2023年是AI发展的元年，光互联带宽速率从4年翻倍变成2年翻倍。 GPT3.0在1000XPU集群上训练，光模块与XPU比值为2：1；GPT4基于2.5万XPU训练，二者的比值为3：1；模型变大所需的交换机层数增加，二者的比值提升至5：1甚至10:1。AI训练和推理均推动光互联的需求显著增长。AI训练时需要较大的集群，但大的集群数量比较少。AI推理时所需的集群规模大小各异，取决于应用的场景，并需要大量部署以实现商业化。 Marvell将数据中心内网络连接分为三种 计算单元互联：用于服务器内部XPU的高速连接，传输距离较短，通常基于铜线进行连接，传输协议包括NVLink、InfinityFabric和PCIe。后端网络：连接数据中心AI服务器，采用IB或以太网协议的光互联。前端网络：用于AI服务器所处理数据的输入及运行结果的输出，AI服务器的CPU通过NIC与其余的服务器、存储和交换机实现太网光互联。 有源电缆AEC打开新的成长空间 目前在数据中心内部的短距离传输，主要采用无源铜缆进行连接。链路损耗会随着通道速率提升而增加，数据中心密度的提升也促使客户使用更细的铜缆，也会增加链路损耗。由于机架的大小不变和传输距离确定，为了实现更长距离的传输，需采用带有DSP的有源电缆AEC。Marvell认为AEC市场空间为10亿美元，目前应用比较小众。在25GNRZ调制下，AEC不是客户的优先选择。但当通道速率提升至50G或100G，AEC用量将会大幅提升。 硅光方案集成度高Marvell发布3D硅光引擎 硅光技术具有集成度、低成本、兼容成熟CMOS工艺的优势。在1.6T光模块中，若采用传统的8x200G EML方案，则需要8个EML激光器。在硅光方案下，每4个通道共享一个激光器，只需要两个CW激光器即可。此前在OFC大会上，Marvell发布并现场演示了第一款6.4T的3D硅光引擎，由32个通道组成，单通道速率为200G。传统的小型光模块最多集成8个通道，但通过3D硅光引擎可以实现16通道、32通道，甚至64通道。 定制芯片业务新添北美云厂商大客户 Marvell新获得一家北美云厂商大客户（目前已取得四大云厂商中的三家客户），并正在为其设计一款AI加速卡，希望能够在2026年进行生产。 投资建议：关注光通信产业链相关标的 AI发展如火如荼，光互联需求的增长弹性较大，与此同时，光互联的升级迭代周期缩短，光通信市场高景气态势有望延续。我们持续推荐光模块光器件领域的投资机会，重点关注核心标的：中际旭创、天孚通信、新易盛。 风险提示：AI产业发展不及预期的风险，资本开支下滑的风险，产品技术迭代不及预期的风险。 1.本周通信板块表现回顾 1.1本周（04.15-04.19）通信板块走势 本周通信行业指数下跌0.67%，跑输沪深300指数2.57pct，跑输创业板指0.28pct。其中通信设备（申万）下跌1.22%，通信服务（申万）上涨0.39%。同期沪深300指数上涨1.89%，创业板指下跌0.39%。 图表1：本周（04.15-04.19）通信板块走势 1.2本周市场个股表现 本周通信板块涨幅靠前的个股有朗特智能、广哈通信、亿联网络等；跌幅靠前的个股有ST鹏博士、信音电子、朗威股份。 图表2：本周（04.15-04.19）通信板块市场个股涨跌幅前十 2.Marvell AI相关业务有望快速增长 Marvell于近日举办AI day投资者交流会，介绍了公司在AI方面的战略布局。 FY24年MarvellAI相关业务实现营收5.5亿美元，占公司整体业务收入10%；预计FY25年AI相关业务营收超15亿美元，同比增长173%，FY26年AI相关业务营收超25亿美元，同比增长67%。 图表3：Marvell AI业务营收情况（单位：美元） 2.1AI推动光互联加速迭代光互联需求弹性更大 AI加速光互联的迭代发展，带宽速率每两年翻倍。2023年是AI发展的元年，AI应用对算力基础设施性能的更高要求使得光互联技术带宽速率升级加快，从之前的4年翻倍变成2年翻倍。 图表4：AI推动光互联发展迭代加速 AI大规模集群带来更多的光互联需求，光模块与XPU的比值有望持续提升。 GPT3.0在1000 XPU集群上训练，对应2000个光互连（光模块与XPU比值为2：1）； 而GPT4基于2.5万XPU集群上训练，但是需要的光互连数量提升至了7.5万个（光模块与XPU比值为3：1）；随着模型变大，10万卡的集群可能需要五层交换机，对应50万个光互连（光模块与XPU比值为5：1）；若采用100万的XPU集群，则需要十层交换机，对应1000万个光互联（光模块与XPU比值为10：1）。在AI集群中，光互连需求增长的弹性会比XPU更大。 图表5：光互联增长弹性超过XPU增长弹性 AI训练和推理对集群的大小需求不同，但二者均推动光互联的需求显著增长。 AI训练时需要较大的集群，但目前大的集群数量比较少；AI推理时,所需的集群规模大小各异，主要取决于具体的应用场景，并且需要在全球范围内大量部署以实现AI的商业化。总之，AI训练和推理均拉动了光互联的需求。 图表6：AI训练和推理均拉动光互联需求 2.2Marvell将数据中心内网络连接分为三种 Marvell将数据中心内的连接方式分为三种：计算单元互联（ComputeFabric）、后端网络（Backend Network）和前端网络（Frontend Network）。 1)计算单元互联：用于服务器内部XPU的高速连接，距离较短，通常基于铜线进行连接，使用的协议包括NVLink、Infinity Fabric和PCIe，目前Marvell并不涉及这类业务。 2)后端网络：用于数据中心内的AI服务器连接，每个XPU有对应的网卡(NIC),进而实现与交换机和其他AI服务器的连接，主要采用IB或者以太网协议，通常采用光互联，Marvell在这一领域处于行业领先地位。 3)前端网络：用于AI服务器所处理数据的输入及运行结果的输出，AI服务器的CPU通过NIC与其余的服务器、存储和交换机实现连接。前端网络采用以太网光连接方案，Marvell在这一领域扮演着重要角色。 图表7：数据中心内三种网络互联方式 DCI互联通常为百公里及更长距离的连接，主要用于一个区域内数据中心间的互连。在该领域，Marvell同样处于领导地位。 图表8：包含DCI互联的网络架构图 2.3有源电缆AEC打开新的成长空间 Marvell预计AEC有源电缆将逐步取代无源铜缆，有望打开新的增长空间。目前在数据中心内部的短距离传输（例如机架内3-4米的距离），主要是采用无源铜缆进行连接。采用无源铜缆进行连接时，随着通道速率的提升，受制于物理定律，链路损耗将增加，此外数据中心密度的提升也促使客户希望在单机架中安装更多的互联设备，从而显著增加这些机架中的面板密度，因此客户希望使用更细的铜缆。单通道速率的提升和更细的铜缆都会增加链路传输损耗。由于机架的大小不会改变，传输距离也是确定的，为了实现更长距离的传输，需要采用带有DSP的有源电缆AEC。 Marvell认为基于DSP的AEC市场空间为10亿美元。AEC已经存在多年，目前应用比较小众。在25GNRZ调制下，客户只有在无源铜缆无法使用的情况下才会考虑使用AEC。但是当单通道速率提升至50G或100G时，AEC的用量有望大幅提升。 图表9：有源电缆AEC有望迎来发展 2.4硅光方案集成度高Marvell发布3D硅光引擎 硅光技术是基于硅和硅基衬底材料，利用CMOS工艺进行光器件开发和集成的新技术。硅光技术的核心理念是“以光代电”，采用激光束代替电子信号传输数据，将光学器件与电子元件整合至一个独立的微芯片中，提升芯片之间的连接速度。 硅光技术的优势：1）高集成度：采用半导体制造工艺将硅光材料和器件集成在同一硅基衬底上，硅光光模块无需ROSA、TOSA封装，硅光器件体积与数量更小、集成度更高；2）低成本：封装与人工成本降低，硅基材料成本较低且可以大尺寸制造，降低芯片成本；3）兼容成熟CMOS工艺：硅光子技术能利用半导体在超大规模、微小制造和集成化上的成熟工艺优势。 在1.6T光模块中，若采用传统的8x200G EML方案，则需要8个EML激光器。 在硅光方案下，各通道可以共享CW激光器，单个硅光模块中有8个通道，每4个通道共享一个激光器，因此一个1.6T的硅光模块只需要两个CW激光器。 图表10：硅光方案的集成度更高 Marvell发布3D硅光引擎技术，可以在单个模块上集成更多的通道数，短期之内可应用于可插拔光模块。此前在OFC大会上，Marvell发布并现场演示了第一款6.4T的3D硅光引擎，该方案由32个通道组成，单通道的电和光的速率均为200G。 该器件在芯片上集成了数百个组件，且为模块化解决方案设计。传统的小型光模块最多只能集成8个光通道，但是通过3D硅光引擎可以实现16通道、32通道，甚至64通道的扩展设计。 图表11：Marvell 3D硅光引擎 2.5定制芯片业务新添北美云厂商大客户 Marvell新获得一家北美云厂商大客户（目前已取得四大云厂商中的三家客户），并正在为其设计一款AI加速卡，客户希望产品能够在2026年进行生产。目前Marvell已与其他两家客户展开深入合作：第一家客户与Marvell在AI训练加速卡方面进行合作，且产品的增速非常快，此外二者计划合作开发一款新的定制AI推理加速卡； Marvell正在为第二家客户设计一款ARMCPU，以部署在其云平台和AI基础设施中。 图表12：Marvell定制芯片新添北美云厂商大客户 3.投资建议：关注光通信产业链相关标的 AI发展如火如荼，光互联需求的增长弹性较大，与此同时，AI的发展推动光互联的升级迭代周期缩短，光通信市场有望保持高景气发展的态势。我们持续推荐光模块光器件领域的投资机会，重点关注核心标的：中际旭创、天孚通信、新易盛。 4.风险提示 AI产业发展不及预期的风险，资本开支下滑的风险，产品技术迭代不及预期的风险。