1、根据斯坦福大学人工智能研究所发布的《2019人工智能指数报告》，深度人工神经网络的浮点计算量呈现惊人的增长，约每3.4个月就翻一倍，远超过摩尔定律的增长速率。数据量急速增长，对于硬件系统的信息处理销量、延迟和能耗提出了更高的要求。通过二进制拓展的微电子处理器存在计算效率的瓶颈。面对海量数据的人工智能应用，如自动驾驶、机器视觉、自然语言处理等，往往需要专门的加速硬件，如图像处理单元和专用集成电路等，进行高强度实时的人工智能处理。
　　硅基光电计算是后摩尔时代维持计算性能快速发展的关键潜在技术。硅基光电子互连可以赋能高要求的数字芯片阵列（如GPU、CPU和ASIC存储芯片等），改变高性能计算系统的整体架构，以实现高带宽和高能效的通信。
　　2、光子计算产业链：硅基光电子产业目前依旧处于初创期，技术来源MIT等科研院所，海外重点初创公司包括：Lightmatter等。
　　国内光子算数（上市公司股东铭普光磁）、曦智科技、苏州熹联（Sicoya）等公司在硅基光电子工艺平台，通过光-电协同设计，结合先进封装技术实现硅基光电子计算。
　　另外，由于硅本身为间接带隙材料无法直接发光，作为光源，发光效率低硅基光电子激光器依旧无法完成集成，相关高速激光器产业链也有望受益于硅基光电子计算的快速发展，相关上市公司包括源杰科技、光迅科技、仕佳光子等。
　　3、通信板块观点
　　1）低估值、高股息，必选消费属性强的电信运营商（A+H）板块：中国移动、中国电信、中国联通；
　　2）低估值成长依旧的主设备：紫光股份（华西通信&计算机联合覆盖）、中兴通讯；
　　3）东数西算产业链中IDC、光模块板块：光环新网、奥飞数据、新易盛、天孚通信、光迅科技、中际旭创等；
　　4）高成长物联网模组及能源信息化板块：移远通信、朗新科技（华西通信&计算机联合覆盖）、威胜信息等；
　　5）10G-PON及家庭宽带设计产业链：平治信息、天邑股份等；6）其他个股方面：海格通信（北斗三号渗透率提升）（华西通信&军工联合覆盖）、新雷能（华西通信&军工联合覆盖）、TCL科技（面板价格触底）（华西通信&电子联合覆盖）、七一二（军工信息化）、金卡智能（华西通信&机械联合覆盖）等
　　4、风险提示
　　底层相关技术发展缓慢，算力软硬件生态应用发展不及预期。
　　

研究报告全文：仅供机构投资者使用证券研究报告行业点评报告TableDate2023年02月12日TableTitle数字经济专题报告之十四硅基光子赋能AI助飞新算力时代通信行业TableTitle2评级及分析师信息TableSummary1根据斯坦福大学人工智能研究所发布的2019人工智能指数行业评级TableIndustryRank推荐报告深度人工神经网络的浮点计算量呈现惊人的增长约每34个月就翻一倍远超过摩尔定律的增长速率数据量急速增行业走势图TablePic长对于硬件系统的信息处理销量延迟和能耗提出了更高的要求通过二进制拓展的微电子处理器存在计算效率的瓶颈面对1海量数据的人工智能应用如自动驾驶机器视觉自然语言处-5理等往往需要专门的加速硬件如图像处理单元和专用集成电-10路等进行高强度实时的人工智能处理-16-22138613硅基光电计算是后摩尔时代维持计算性能快速发展的关键潜在技-27术硅基光电子互连可以赋能高要求的数字芯片阵列如GPU202201202204202207202210202301CPU和ASIC存储芯片等改变高性能计算系统的整体架构通信沪深300以实现高带宽和高能效的通信2光子计算产业链硅基光电子产业目前依旧处于初创期技TableAuthor分析师宋辉术来源MIT等科研院所海外重点初创公司包括Lightmatter邮箱songhuihx168comcn等SACNOS1120519080003国内光子算数上市公司股东铭普光磁曦智科技苏州熹联联系电话Sicoya等公司在硅基光电子工艺平台通过光-电协同设分析师柳珏廷计结合先进封装技术实现硅基光电子计算邮箱liujthx168comcn另外由于硅本身为间接带隙材料无法直接发光作为光源发SACNOS1120520040002联系电话光效率低硅基光电子激光器依旧无法完成集成相关高速激光器产业链也有望受益于硅基光电子计算的快速发展相关上市公司包括源杰科技光迅科技仕佳光子等3通信板块观点1低估值高股息必选消费属性强的电信运营商AH板块中国移动中国电信中国联通2低估值成长依旧的主设备紫光股份华西通信计算机联合覆盖中兴通讯3东数西算产业链中IDC光模块板块光环新网奥飞数据新易盛天孚通信光迅科技中际旭创等4高成长物联网模组及能源信息化板块移远通信朗新科技华西通信计算机联合覆盖威胜信息等510G-PON及家庭宽带设计产业链平治信息天邑股份等6其他个股方面海格通信北斗三号渗透率提升华西通信军工联合覆盖新雷能华西通信军工联合覆盖TCL科技面板价格触底华西通信电子联合覆盖七一二军工信息化金卡智能华西通信机械联合覆盖等4风险提示底层相关技术发展缓慢算力软硬件生态应用发展不及预期请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明证券研究报告行业点评报告1硅基光子赋能光神经网络助飞新算力时代11硅基微电子摩尔定律趋于失效硅基光电计算是后摩尔时代维持计算性能快速发展的关键潜在技术传统的硅基微处理器基于冯诺依曼二进制逻辑架构通过简洁经典易于扩展的二进制逻辑运算和存储单元等实现复杂多样化的计算机硬件系统单个芯片的晶体管数量呈现指数级增长近年来由于微加工技术的瓶颈和量子隧穿效应等物理因素的制约摩尔定律增速逐渐变缓面临失效的困境同时受限于铜导线带宽和硅基晶体管器件的频率响应极限微处理器的时钟频率逐渐趋于饱和开始通过多核心并行计算提升处理器时性能但是受制于阿姆达尔定律并行计算存在理论上性能提升极限图1算力已经赶不上数据的增长资料来源驭数科技华西证券研究所根据斯坦福大学人工智能研究所发布的2019人工智能指数报告深度人工神经网络的浮点计算量呈现惊人的增长约每34个月就翻一倍远超过摩尔定律的增长速率数据量急速增长对于硬件系统的信息处理销量延迟和能耗提出了更高的要求通过二进制拓展的微电子处理器存在计算效率的瓶颈面对海量数据的人工智能应用如自动驾驶机器视觉自然语言处理等往往需要专门的加速硬件如图像处理单元和专用集成电路等进行高强度实时的人工智能处理12光计算的兴起在硅基微电子处理器性能瓶颈和计算需求的双重压力下后摩尔时代需要寻找新的物理机制实现进一步高性能高效率的计算处理光具有多方面优势可以构筑新的计算物理机制实现部分特殊问题的快速计算光的优势具体体现在低损耗低延迟超宽频多维调制等方面通过光强度幅度相位模式波长角动量等不同的电磁波维度实现复杂的光场变换等效映射复杂模拟和高速互联等在特定的计算应用和场景中发挥突出的计算性能是后摩尔时代具有潜力的高性能计算技术请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明2证券研究报告行业点评报告传统的光计算理念包括50年代开启的基于光学信息处理的光计算理论和系统研究1996年Goodman提出的斯坦福矩阵向量乘法器在光学晶体管方面包括1975年McCall等首次提出基于晶体双折射的光学晶体管器件1976年Jain等提出的基于二阶谐波产生的非线性光学晶体管2019年Zasedatelev等通过聚合物的等离激元效应增大光与物质的相互作用实现了带增益可级联的全光晶体管试图通过光的带宽优势实现超高频率的数字或模拟信号的逻辑处理元件组成全光计算机体系研究颠覆并取代微电子的计算机图2利用级联互连的定向耦合器分束器以及MZI干涉仪实现神经网络的ONN硅基光子器件资料来源Soitec华西证券研究所13光电计算的算力与能耗分析算力和能耗是光电计算中的核心问题从实际应用的角度需要对光电计算的算力和能耗进行深入评估硅基光电计算芯片的直接竞争对手是进行大规模并行计算的专用集成电路芯片微电子芯片中一个重要的能效单位为pJMAC乘加运算multiplyaccumulateMAC需要耗费pJ量级的能量这个指标涵盖了运算过程中的IO控制缓存逻辑运算等计算硬件的整体指标硅基光电子矩阵运算的整体能耗包括以下几个方面激光相干光源的能耗激射阈值克服实现光电转换光电硬件系统IO和数字信号本地缓存等能耗数据接口实现数据的in和out及数据信息本地缓存数模转换模拟缓存等的能耗级联MZI光电网络动态运算的能耗光电探测器的光电转换模数编码等提取运算结果所需的能耗以及光电运算中模拟缓存电路等所需的能耗14硅基光电子计算产业链请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明3证券研究报告行业点评报告硅基光子芯片目前通常是由ECI电芯片和PCI硅光芯片通过25D或3D封装堆叠组成光学组件主要有光学神经网络计算芯片及激光器等部件组成承担神经网络算法的线性计算和高通量数据搬运电学组件包括电算力芯片主控板数模转换器DigitaltoAnalogConverterDAC模数转换器AnalogtoDigitalConverterADC及相关驱动电路等部件组成电学芯片承担神经网络算法中的部分非线性运算并起到保存神经网络算法模型和权重传输数据控制光学芯片等功能图3用于可编程光子芯片图资料来源高分子科学前沿华西证券研究所硅基光电芯片将数十到数百个光器件包括片上光源MZ调制器探测器波分复用等集成到同一芯片上在数据收发端替代原有的电传输模块可在降低能耗的同时大幅增加数据通量其中硅光调制器主要采用MZ结构实现对光的调制即对光信号进行计算与编码请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明4证券研究报告行业点评报告图4光电混合AI计算芯片架构示意图资料来源知乎ScienceAI华西证券研究所硅基光电子产业目前依旧处于初创期技术来源MIT等科研院所海外重点初创公司包括Lightmatter等国内光子算数曦智科技等公司在硅基光电子工艺平台通过光-电协同设计结合先进封装技术实现硅基光电子计算表1全球主要硅基光电子计算初创公司序企业名称创立地产品类型团队背景投资方号时间点1曦智科技2017中光子计算引擎同一芯片MIT哥伦经纬资本中科创星等Lightelligence国上万个光器件集成MZI路比亚大学加融资已超过10亿人民币线州大学伯克利2Lightmatter20179美AI光子加速器系统光子MIT谷歌谷歌国核图形处理器RISC核心VikingGlobal波SRAM异构高速互联芯Investors士片自有Idiom软件平台顿神经网络能力的代码同哈佛大学波士顿大学合作的针对自动驾驶场景的EPiC系统另集成传感器3Optelligence2020美光学卷积神经网络加速器乔治华盛顿两位创始人Sorger和国大学电气与计HamedDalir均从私人投每秒PB级的大量信息算机工程系资者获得上千万美元融资请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明5证券研究报告行业点评报告德美国加州大资本方背景美国海军研州学伯克利分校究中心美国陆军研究实担任未来科学验室技术研究实验室4AyarLabs2015美TeraPHY光IO小芯片MITGLOBALFOUNDRIESIntel国对标电子IO速度提升1000CapitalMIT校友基金加等202011宣布完成倍功耗110对于铜缆替州由DowningVentures和代TheSuperNova光BlueSkyCapital共同领源提供多波长光源导的3500万美元B轮融重点合作单位Intel资DARPANSTXL国家安全技术加速器Lumentum5LightOn2016法光子协处理器LightOn德克萨斯AM公开信息中目前公司融资国Appliance利用光子学将大规大学巴黎狄金额500万美元巴模通用数据处理成信息揭示德罗大学巴黎的草图黎索邦大学6光子算数2017中以加速产业化为指向兼顾中科创星国布局技术创新与产业生态产业化进展领先资料来源公司官网华西证券研究所整理2投资机会逻辑1根据斯坦福大学人工智能研究所发布的2019人工智能指数报告深度人工神经网络的浮点计算量呈现惊人的增长约每34个月就翻一倍远超过摩尔定律的增长速率数据量急速增长对于硬件系统的信息处理销量延迟和能耗提出了更高的要求通过二进制拓展的微电子处理器存在计算效率的瓶颈面对海量数据的人工智能应用如自动驾驶机器视觉自然语言处理等往往需要专门的加速硬件如图像处理单元和专用集成电路等进行高强度实时的人工智能处理硅基光电计算是后摩尔时代维持计算性能快速发展的关键潜在技术硅基光电子互连可以赋能高要求的数字芯片阵列如GPUCPU和ASIC存储芯片等改变高性能计算系统的整体架构以实现高带宽和高能效的通信2光子计算产业链硅基光电子产业目前依旧处于初创期技术来源MIT等科研院所海外重点初创公司包括Lightmatter等国内光子算数上市公司股东铭普光磁曦智科技苏州熹联sicoya等公司在硅基光电子工艺平台通过光-电协同设计结合先进封装技术实现硅基光电子计算另外由于硅本身为间接带隙材料无法直接发光作为光源发光效率低硅基光电子激光器依旧无法完成集成相关高速激光器产业链也有望受益于硅基光电子计算的快速发展相关上市公司包括源杰科技光迅科技仕佳光子等3近期通信板块观点及推荐逻辑请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明6证券研究报告行业点评报告31本周持续推荐1低估值高股息必选消费属性强的电信运营商AH板块中国移动中国电信中国联通2低估值成长依旧的主设备紫光股份华西通信计算机联合覆盖中兴通讯3东数西算产业链中IDC光模块板块光环新网奥飞数据新易盛天孚通信光迅科技中际旭创等4高成长物联网模组及能源信息化板块移远通信朗新科技华西通信计算机联合覆盖威胜信息等510G-PON及家庭宽带设计产业链平治信息天邑股份等6其他个股方面海格通信北斗三号渗透率提升华西通信军工联合覆盖新雷能华西通信军工联合覆盖TCL科技面板价格触底华西通信电子联合覆盖七一二军工信息化金卡智能华西通信机械联合覆盖等32中长期产业相关受益公司1设备商中兴通讯烽火通信海能达紫光股份星网锐捷等2军工通信新雷能七一二上海瀚迅海格通信等3光通信中天科技亨通光电中际旭创天孚通信新易盛光迅科技等4卫星互联网雷科防务震有科技康拓红外等55G应用层面高鸿股份光环新网亿联网络会畅通讯东方国信天源迪科等6其他低估值标的平治信息航天信息等4风险提示底层相关技术发展缓慢卫星应用发展不及预期请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明7证券研究报告行业点评报告分析师与研究助理简介TableAuthorInfo宋辉3年电信运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