光模块是数据传输核心器件，主要下游是电信和数通行业
　　光模块的功能是实现光电转换，是光通信系统的核心器件。目前光模块的两大下游应用行业是电信行业和数通行业：1）在电信行业中首先千兆光纤网络升级推动10GPON端口建设。根据工信部数据，2023年上半年全国具备千兆网络传输能力的10GPON端口数达2029万个，同比增加1016万个，将显著增加光模块需求。而在移动通信中5G网络的前传、中传和回传都需要用到光模块。2）在数通行业中，AI大模型发展会显著推动算力基础设施建设，增加对光模块的海量需求。
　　AI高算力需求推动高速网络架构建设，打开光模块需求
　　AI大模型算力呈指数级增长趋势，需要高算力基础设施相匹配。同时AI大模型中东西向流量大幅增加，更适配叶脊网络架构，将会显著增加400G/800G等高端光模块的用量。以Nvidia DGXH100网络架构为例，一个4-SU单元的Nvidia DGXH100网络架构中GPU、800G光模块和400G光模块的用量比约是1：1.5：1。
　　高带宽、短距离传输场景增加，新技术在多方面更具优势
　　AI大模型中数据传输的特点是数据量大、传输速度快，同时高带宽、短距离传输场景增加。传统可插拔光模块在迭代至1.6T后可能遇到瓶颈，出现能耗高、体积大等问题。目前光模块领域的新技术有CPO、LPO和硅光模块等。
　　国产光模块企业在全球占主导地位，并积极布局新技术
　　根据LightCounting数据，2022年全球光模块企业TOP10中中国企业已占据7席，同时中际旭创等企业已实现800G高速光模块批量出货。考虑到CPO等技术会给格局带来的颠覆性，目前国产企业均在积极布局相关领域技术产品。
　　投资建议
　　目前光模块环节是国产参与度最高的板块之一，国内企业将充分受益行业需求增长。同时考虑到CPO、LPO等技术在未来可能给行业格局带来的影响，建议关注：中际旭创、新易盛和光迅科技等。
　　风险提示
　　千兆光纤升级进展不及预取；AI商业化推进不及预期；中美贸易摩擦加剧；新技术推进不及预期。
　　

研究报告全文：证券研究报告行业研究光模块行业需求高增积极关注新技术变化通信设备行业研究系列一投资要点投资评级看好光模块是数据传输核心器件主要下游是电信和数通行业分析师吴起涤光模块的功能是实现光电转换是光通信系统的核心器件目前光模块的两执业登记编号A0190523020001大下游应用行业是电信行业和数通行业1在电信行业中首先千兆光纤网络wuqidiydcomcn升级推动10GPON端口建设根据工信部数据2023年上半年全国具备千兆网络传输能力的10GPON端口数达2029万个同比增加1016万个将显著增加光模块需求而在移动通信中5G网络的前传中传和回传都需要用到光模块2在数通行业中AI大模型发展会显著推动算力基础设施建设增加对光模块的海量需求AI高算力需求推动高速网络架构建设打开光模块需求通信设备指数与沪深300指数走势对比60AI大模型算力呈指数级增长趋势需要高算力基础设施相匹配同时AI大模40200型中东西向流量大幅增加更适配叶脊网络架构将会显著增加400G800G-20-40等高端光模块的用量以NvidiaDGXH100网络架构为例一个4-SU单元的202208202301202306NvidiaDGXH100网络架构中GPU800G光模块和400G光模块的用量比约000300SH801102SI是1151资料来源同花顺iFinD源达信息证券研究所高带宽短距离传输场景增加新技术在多方面更具优势相关报告AI大模型中数据传输的特点是数据量大传输速度快同时高带宽短距离1人工智能专题研究系列一大模型推动各行业AI应用渗透传输场景增加传统可插拔光模块在迭代至16T后可能遇到瓶颈出现能耗202308022人工智能专题研究系列二AI高体积大等问题目前光模块领域的新技术有CPOLPO和硅光模块等大模型开展算力竞赛打开AI芯片光模块和光芯片需求缺口20230803国产光模块企业在全球占主导地位并积极布局新技术根据LightCounting数据2022年全球光模块企业TOP10中中国企业已占据7席同时中际旭创等企业已实现800G高速光模块批量出货考虑到CPO等技术会给格局带来的颠覆性目前国产企业均在积极布局相关领域技术产品投资建议目前光模块环节是国产参与度最高的板块之一国内企业将充分受益行业需求增长同时考虑到CPOLPO等技术在未来可能给行业格局带来的影响建议关注中际旭创新易盛和光迅科技等风险提示千兆光纤升级进展不及预取AI商业化推进不及预期中美贸易摩擦加剧新技术推进不及预期请阅读最后评级说明和重要声明目录一光模块数据传输核心部件两大下游推动增长3二电信行业千兆光纤升级推动10GPON端口建设4三数据中心AI数据中心建设打开高速光模块需求5四新技术积极关注具有变革性的新技术81CPO光电共封装82LPO线性驱动-可插拔光模块93硅光模块10五市场格局国产光模块厂商在全球占主导地位10六投资建议12七风险提示13图表目录图1光模块的功能是实现光电转换3图2光芯片是光模块的核心部件3图3电信和数通行业是光模块的两大下游3图4预计2023年全球光模块市场规模大致在50亿美元4图52023年6月千兆网络用户达128亿户4图610GPON端口进入规模建设期4图7预计2023全球移动电信光模块市场为28亿美元5图85G网络对光模块需求大5图95G网络对光模块需求大5图10AI大模型中东西向流量显著增加6图11叶脊网络架构适用于东西向流量传输6图12NvidiaDGXH100架构将增加高速光模块需求7图13CPO将光集成电路PIC和计算芯片EIC集成在同一个封装基板上8图14中国科学院微电子研究所设计的基于硅转接板的CPO结构中采用了多种先进封装工艺8图15LPO技术不再采用DSP芯片9图16LPO是功耗降低效果可观的折中方案9图17LPO和CPO在技术和工艺上仍不成熟9图18硅光技术将调制器和光探测器集成为硅光芯片PIC10表1叶脊网络架构对光模块数量需求大幅提升6表2NvidiaDGXH100架构所需GPU交换机数量7表32022年全球光模块企业TOP10国产厂商占有7席11表4部分国产厂商在CPOLPO和硅光技术领域布局情况112一光模块数据传输核心部件两大下游推动增长光模块的功能是实现光电转换是光通信系统的核心器件光模块在发射端TOSA通过激光器芯片将电信号转换为光信号经过光纤传输至接收端ROSA在接收端通过探测器芯片将光信号转换为电信号实现信号传输其中光芯片是决定光通信系统信号传输效率和网络可靠性的关键按照功能光芯片可以分为激光器芯片LD和探测器芯片PD图1光模块的功能是实现光电转换图2光芯片是光模块的核心部件资料来源源杰科技招股说明书源达信息证券研究所资料来源源杰科技招股说明书源达信息证券研究所电信和数通行业是光模块的两大下游行业光模块属于光电子器件处于光通信产业链的中游产业链的上游为电子元器件PCB光芯片光有源器件光无源器件结构件等元器件产业链的下游为电信设备制造商数据通信设备制造商等光通信设备制造商以及电信运营商数据运营商及专网用户等图3电信和数通行业是光模块的两大下游资料来源德科立招股说明书源达信息证券研究所3光模块市场规模稳步增长AI应用占比提升根据LightCounting在2023年7月发布的预测报告预计2023-2027年用于AI集群应用的光模块市场规模在176亿美元占同期光模块整体市场的38其中2023年全球光模块市场规模大致在50亿美元图4预计2023年全球光模块市场规模大致在50亿美元资料来源LightCounting源达信息证券研究所二电信行业千兆光纤升级推动10GPON端口建设电信市场又可以细分为光纤接入和移动通信两个细分领域1光纤接入领域千兆光纤网络升级将持续拉高对光模块的需求千兆光纤网络升级推动10GPON端口建设根据工信部数据截至2023年6月全国具备千兆网络传输能力的10GPON端口数达2029万个同比增加1016万个10GPON进入规模建设期将带动光模块的需求增长图52023年6月千兆网络用户达128亿户图610GPON端口进入规模建设期1402500100202912020008010015238015006060100078640405002020000202120222023H110GPON端口数量万YOY资料来源工信部源达信息证券研究所资料来源工信部源达信息证券研究所42移动通信领域5G网络包括前传中传和回传前传主要使用10G25G光模块中传主要使用50G100G200G光模块回传主要使用100G200G400G光模块根据源杰科技招股书转引的LightCounting数据预计2023年全球电信侧光模块市场规模为2859亿美元不包含FTTx光纤市场图7预计2023全球移动电信光模块市场为28亿美元图85G网络对光模块需求大402030152010105002019202020212022202320242025全球电信侧光模块市场规模百万美元YOY资料来源源杰科技招股说明书源达信息证券研究所资料来源德科立招股说明书源达信息证券研究所三数据中心AI数据中心建设打开高速光模块需求AI大模型打开智能算力缺口AI大模型训练运算量呈指数级增长趋势根据OpenAI官网数据AI模型的训练计算量约每年增长10倍同时算力消耗约每年增长10倍高算力需求需要与相应基础设施匹配将会打开GPU和光模块的需求图95G网络对光模块需求大资料来源OpenAI源达信息证券研究所算力需要与高效传输架构相匹配AI大模型通常由多个服务器作为节点并通过高速网络架构组成集群合作完成模型训练因此在模型中东西向流量数据中心服务器间的传输流量5大幅增加而模型训练过程中南北向流量客户端与服务器间的传输流量较少由于叶脊网络架构相较传统三层架构更适用于东西向流量传输成为现代数据中心主流网络架构图10AI大模型中东西向流量显著增加图11叶脊网络架构适用于东西向流量传输资料来源华为云源达信息证券研究所资料来源鹅厂网事源达信息证券研究所叶脊网络架构大幅增加对光模块数量需求由于叶脊网络架构中东西向流量大因此服务器与交换机相连均需使用光模块从而大幅增加对光模块数量需求同时AI大模型的高流量对带宽提出更高要求800G光模块相较200G400G光模块具有高带宽功耗低等优点有望在AI大模型网络架构中渗透率提升表1叶脊网络架构对光模块数量需求大幅提升架构类型传统三层架构改进等三层架构叶脊网络架构光模块相对于机柜倍数88924448资料来源中际旭创定向增发募集说明书源达信息证券研究所我们以NvidiaDGXH100网络架构为例该架构适配NvidiaH100GPU采用叶脊网络架构分为1-4个SU单元类型8个GPU组成一个H100服务器节点32个服务器节点组成一个SU单元其中4-SU单元架构由127个服务器节点组成其中一个节点用于安装UFM网络遥测装置具有1016个H100GPU32个叶交换机16个脊交换机6表2NvidiaDGXH100架构所需GPU交换机数量资料来源Nvidia源达信息证券研究所我们以NvidiaDGXH100架构为例测算GPU与光模块的对应数量在4-SU的NvidiaDGXH100架构中每32台服务器节点组成一个SU单元并与8台叶交换机相连因此服务器节点与叶交换机之间共有1024个连接328432台叶交换机需分别与16台脊交换机相连因此叶交换机与脊交换机之间共有512个连接3216在NvidiaDGXH100的目前方案中脊-叶连接采用800G光模块需要1024个800G光模块叶-服务器连接中每个服务器节点通过一个800G光模块与两台叶交换机向上连接需要512个800G光模块1284同时每台叶交换机通过一个400G光模块与一个服务器节点连接需要1024个400G光模块1288综上计算得一个4-SU单元的DGXH100架构需要1016个GPU1536个800G光模块1024个400G光模块GPU800G光模块400G光模块的比例约等于1151图12NvidiaDGXH100架构将增加高速光模块需求资料来源Nvidia源达信息证券研究所7四新技术积极关注具有变革性的新技术1CPO光电共封装目前光模块的主流是可插拔光模块可插拔光模块将光模块安装在电路板边缘因此电学互连走线较长寄生效应明显存在功耗大信号有损耗等问题在现在的高传输速率大带宽发展趋势下缺点凸显共光电共封装CPO基于先进封装技术将光模块PIC和集成电路EIC异构集成在同一个封装基板上CPO的优点是缩短了光信号输入和运算单元之间的电学互连长度可以提高光模块和运算单元间的互连密度并实现更低功耗在高速数据传输中优势明显图13CPO将光集成电路PIC和计算芯片EIC集成在同一个封装基板上资料来源曦智科技源达信息证券研究所CPO技术将增加先进封装工艺需求目前封装工艺是限制CPO技术发展的主要因素CPO技术在封装过程中会用到硅穿孔TSVBumping凸点和重布线RDL等先进封装技术对传统光模块封装厂商提出新的挑战同时CPO技术将交换机和光模块集成封装或对现今产业链格局造成较大颠覆图14中国科学院微电子研究所设计的基于硅转接板的CPO结构中采用了多种先进封装工艺资料来源大数据时代光电共封装技术的机遇与挑战源达信息证券研究所82LPO线性驱动-可插拔光模块LPO技术不再采用高速数字处理芯片DSPDSP芯片可以在较低误码率下对信号进行处理和还原但DSP芯片具有延迟高功耗过高和增加成本等问题400G光模块中用到的7nmDSP功耗约为4W占到模块整体功耗的50而LPO技术在TIA和Driver芯片中集成EQ功能来取代DSP芯片相比传统可插拨光模块具有功能降低延迟低等优点虽然LPO缺少DSP芯片会使系统误码率有所上升不适用于较远距离数据传输但在短距离传输中50米仍具有较大优势适用于东西向流量大短距离传输多的AI数据中心应用场景图15LPO技术不再采用DSP芯片资料来源中国国际光电高峰论坛源达信息证券研究所LPO相比CPO在目前更具有技术可行性根据LightCouning的数据CPO和LPO相比传统可插拔光模块技术能够降低功耗延迟和成本但目前在产品成熟度等方面仍有待完善相比变革性较大的CPOLPO与传统可插拔光模块结构更加类似主要区别在于电芯片TIADrive方面需要电芯片集成EQ功能我们认为LPO和传统光模块厂商的能力圈更加重合主要难点在于能否找到合适的电芯片供应商上图16LPO是功耗降低效果可观的折中方案图17LPO和CPO在技术和工艺上仍不成熟资料来源LightCounting源达信息证券研究所资料来源Meta源达信息证券研究所93硅光模块硅光技术采用硅作为基础材料来制作光芯片硅材料作为目前集成电路行业的主导材料具有高度的工艺成熟度和量产规模硅光子技术采用硅作为基础材料可以利用目前成熟的CMOS工艺进行芯片开发和集成能够降低成本并在更高集成度下能够降低能耗提高峰值速度图18硅光技术将调制器和光探测器集成为硅光芯片PIC资料来源硅光子通信产品技术和商业化进程源达信息证券研究所硅光技术是CPO发展的先决条件目前硅光模块方案由于良率和损耗等问题优势尚不明显但在超400G的短距场景相干光场景中硅光模块的低成本优势会更加明显同时硅光技术也是光模块向CPO迭代的重要组成部分五市场格局国产光模块厂商在全球占主导地位国产光模块厂商在2022年全球光模块企业TOP10排名中占据7席TOP10中国内企业为中际旭创Innolight华为Huawei光迅科技Accelink海信Hisense新易盛Eoptolink华工正源HGG索尔思光电已被华西股份收购而在高端光模块领域中际旭创已在2022年实现800G光模块批量出货10表32022年全球光模块企业TOP10国产厂商占有7席201820212022Finisar-InnolightInnolightCoherentInnolightHisenseHuaweiHiSiliconCiscoAcaciaAccelinkCiscoAcaciaHuaweiHiSiliconFOITAvagoHisenseAccelinkLumentumOclaroBroadcomAvagoHisenseAcaciaEoptolinkEoptolinkIntelAccelinkHGGAoiMolexIntelSumitomoIntelSourcePhotonics资料来源LightCounting源达信息证券研究所国产光模块厂商积极备战新技术考虑到CPO等技术可能对光模块行业现有格局造成较大颠覆我们整理了部分国内厂商在各领域的进展情况可以看到多数国产厂商都在积极进行相关技术研发并向客户端送样测试预计CPO在可插拔光模块迭代至16T后优势才能更多显现同时未来LPO和硅光模块等产品或与传统可插拨光模块在市场中并行表4部分国产厂商在CPOLPO和硅光技术领域布局情况公司名称CPOLPO硅光技术公司的400G和800G硅组建项目团队按计划给中际旭创正在持续研发中光模块全部采用了公司自客户送样研的硅光芯片具有基于LPO方案的具有基于硅光技术的新易盛800G光模块产品800G400G光模块产品结合CPOLPO和硅光等技术的各类型800系列产品已给北美头部厂家送华工科技样测试400G800G光模块已送800G硅光产品正在客户剑桥科技样在多个客户端测试测试中性能良好资料来源各公司公告源达信息证券研究所11六投资建议光模块的功能是现代数据传输的核心部件在电信行业和数通行业两大下游应用中1千兆光纤升级推动的10GPON端口建设2AI大模型推动的算力基础设施建设都会显著增加光模块需求目前光模块环节是国产参与度最高的板块之一国内企业将充分受益行业需求增长同时考虑到CPOLPO等技术在未来可能给行业格局带来的影响建议关注中际旭创新易盛和光讯科技等12七风险提示千兆光纤升级进展不及预取AI商业化推进不及预期中美贸易摩擦加剧新技术推进不及预期13投资评级说明行业评级以报告日后的6个月内证券相对于沪深300指数的涨跌幅为标准投资建议的评级标准为看好行业指数相对于沪深300指数表现10以上中性行业指数相对于沪深300指数表现1010以上看淡行业指数相对于沪深300指数表现10以下公司评级以报告日后的6个月内行业指数相对于沪深300指数的涨跌幅为标准投资建议的评级标准为买入相对于恒生沪深300指数表现20以上增持相对于沪深300指数表现1020中性相对于沪深300指数表现1010之间波动减持相对于沪深300指数表现10以下办公地址石家庄TableContact上海河北省石家庄市长安区跃进路167号源达办公楼上海市浦东新区民生路1199弄证大五道口广场1号楼2306C室分析师声明作者具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格并注册为证券分析师以勤勉的职业态度独立客观地出具本报告分析逻辑基于作者的职业理解本报告清晰准确地反映了作者的研究观点作者所得报酬的任何部分不曾与不与也不将与本报告中的具体推荐意见或观点而有直接或间接联系特此声明重要声明河北源达信息技术股份有限公司具有证券投资咨询业务资格经营证券业务许可证编号911301001043661976本报告仅限中国大陆地区发行仅供河北源达信息技术股份有限公司以下简称本公司的客户使用本公司不会因接收人收到本报告而视其为客户本报告的信息均来源于公开资料本公司对这些信息的准确性和完整性不作任何保证也不保证所包含信息和建议不发生任何变更本公司已力求报告内容的客观公正但文中的观点结论和建议仅供参考不包含作者对证券价格涨跌或市场走势的确定性判断本报告中的信息或所表述的意见均不构成对任何人的投资建议投资者应当对本报告中的信息和意见进行独立评估本报告仅反映本公司于发布报告当日的判断在不同时期本公司可以发出其他与本报告所载信息不一致及有不同结论的报告本报告所反映研究人员的不同观点见解及分析方法并不代表本公司或其他附属机构的立场同时本公司对本报告所含信息可在不发出通知的情形下做出修改投资者应当自行关注相应的更新或修改本公司及作者在自身所知情范围内与本报告中所评价或推荐的证券不存在法律法规要求披露或采取限制静默措施的利益冲突本报告版权仅为本公司所有未经书面许可任何机构和个人不得以任何形式翻版复制和发布如引用须注明出处为源达信息证券研究所且不得对本报告进行有悖原意的引用删节和修改刊载或者转发本证券研究报告或者摘要的应当注明本报告的发布人和发布日期提示使用证券研究报告的风险未经授权刊载或者转发本报告的本公司将保留向其追究法律责任的权利财务报表及指标预测14