智算网络架构研究：光铜携手共进

智算网络架构研究

AI集群网络架构升级，后端组网拉动光模块需求

• 传统数据中心网络以南北向流量为主，传统架构无法承载智算业务的高带宽、低时延需求。
• AI集群网络流量以东西向为主，需增设后端网络实现服务器互联，拉动交换机、光模块、网卡、光纤光缆等设备需求。
• RDMA技术（RemoteDirectMemoryAccess）显著降低网络通信时延，已在智算领域广泛应用，主流方案为InfiniBand（IB）和RoCEv2。
• IB性能优于以太网，但兼容性差、成本高，英伟达一家独大；以太网方案兼容性强，超以太联盟（UEC）成立对抗IB。
• 网络架构变化导致光模块需求变化，例如传统三级架构到叶脊架构，光模块数量提升最高可达数十倍。
• 主流网络架构包含Fat-Tree、Torus、Dragonfly三类，架构层数提升可显著增加GPU容纳数量。

英伟达H100、NVL72集群网络架构详解

• 超大型集群（十万卡GPU）需考虑电力瓶颈，采用“计算孤岛”架构，孤岛内部署Fat-Tree，孤岛间选择较低带宽连接。
• 十万卡H100集群RoCE组网方案包括Spectrum-X方案和TH5方案，TH5方案性价比突出，交换机、光模块、线缆成本更低。
• GB200/GB300：GB200采用CX7网卡，GB300采用CX8网卡，光模块需求存在差异。
• GB300三层IB网络架构GPU：800G：1.6T比例可达1:1:2.5。
• 互联速率持续提升，交换机市场规模扩大，博通Tomahawk6交换机芯片带宽理论峰值较前代提升6倍。

北美头部CSP网络架构

• 谷歌：TPU方案成熟，2024年出货量占ASIC的70%+，采用Torus架构连接，机柜内采用铜连接（ICI），机柜间光连接（OCS），TPU与光模块的比例是1:1.5。
• AWS：Trainium2在特定场景中更具优势，Trn2组网也选用2D、3D环面架构，服务器间采用AEC连接，架顶式设计增加AEC用量，AWS已部署40万卡Trn2集群。
• AWS：Trn2芯片和400GAEC的数量配比关系为1:1.5。

投资建议

• AI成为推动数通光模块市场增长的核心动力，高速光模块需求弹性增加，头部CSP更加重视性价比，铜缆有望持续受益。
• 持续推荐光器件光模块领先企业【中际旭创】【新易盛】【天孚通信】，建议关注【汇绿生态】；此外推荐高速铜缆环节领先企业【兆龙互连】，建议关注【沃尔核材】【瑞可达】。

风险提示

• AI发展及投资不及预期。
• 行业竞争加剧。
• 全球地缘政治风险。
• 新技术发展引起产业链变迁。