安信通信基础设施系列报告之光模块需求测算：AI训练及推理有望带动高速率光模块用量

本报告版权属于安信证券股份有限公司，各项声明请参见报告尾页。 1 2023 年 04 月 19 日 通信 行业快报 AI 训练及推理有望带动高速率光模块用量——安信通信基础设施系列报告之光模块需求测算 证券研究报告 投资评级 领先大市-A 维持评级 首选股票 目标价（元） 评级 行业表现 资料来源：Wind 资讯 升幅% 1M 3M 12M 相对收益 2.9 29.6 41.2 绝对收益 8.0 30.4 41.1 张真桢 分析师 SAC 执业证书编号：S1450521110001 zhangzz2@essence.com.cn 陆心媛 联系人 luxy3@essence.com.cn 相关报告 ChatGPT 提升算力需求增长中枢，超算服务器出货量有望大幅提升——安信通信基础设施系列报告之算力与服务器需求测算 2023-04-10 热管理行业：为设备安全运行提供保障，未来市场空间广阔 2023-02-13 能源电子产业发展指导意见发布，通信能源相关细分行业有望充分受益 2023-01-18 创维数字 PANCAKE 产品技术领先，有望受益内容端放量 2022-09-21 边缘云助力分布式算力架构，多应用场景市场空间广阔 2022-09-08 SuperPOD 为英伟达专为 AI 设计的一站式 AI 数据中心解决方案，为业内典型案例。NVIDIA DGX SuperPOD 作为英伟达针对 AI发展而开创的一站式 AI 数据中心，拥有最为典型而高效的胖树拓扑架构，可以作为光模块与 GPU 数量关系测算过程的主要对象和测算结果的拓展依据。在 NVIDIA SuperPOD 的基础上，NVIDIA于 2015 年开始构建 Selene，最终实现了全新的人工智能模型节点架构，制造出了运行速度排名全球第五的超级计算机。 光模块相比传统铜线优势明显，随着高速率场景占比提升有望逐步替代铜线。相比于传统的铜缆传输，光模块凭借自身截面半径小、易于弯折、连接范围广和易于布线等优势，在传输速率逐渐提升的当下有望进一步替代铜线，实现全光模块方案。 A100 与 H100、训练与推理场景中光模块种类及数量不尽相同。1）在训练场景中，通过模型测算：在 A100 GPU 搭建的胖树拓扑结构下，200G 光模块用量与 GPU 数量关系为 6：1；在 H100 GPU搭建的胖树拓扑结构下，400G 光模块用量与 GPU 数量关系为 1：1，800G 光模块用量与 GPU 数量关系为 2.5：1。2）在推理场景中，数据中心经流的东西向信息流量相比于南北向较少，对于带宽要求低于训练用数据中心，但是鉴于我们认为推理侧 GPU 用量高于训练侧 GPU 用量，推理场景对于光模块市场规模和需求增速也有一定的推动能力。 建议关注标的：中际旭创、新易盛、天孚通信、源杰科技、光迅科技、华工科技、博创科技、太辰光、仕佳光子、剑桥科技、光库科技、德科立。 风险提示：AIGC 发展不及预期，云厂商数据中心建设不及预期，宏观环境变动风险，测算及假设不及预期风险。 -15%-5%5%15%25%35%2022-042022-082022-122023-04通信沪深300本报告仅供 Choice 东方财富 使用，请勿传阅。999563347行业快报/通信 本报告版权属于安信证券股份有限公司，各项声明请参见报告尾页。 2 内容目录 1. NVIDIA SuperPOD：大模型 AI 专用架构，光模块测算典型案例 ..................... 3 1.1. NVIDIA SuperPOD 为高性能 AI 训练首选方案 ............................... 3 1.2. DGX SuperPOD 架构：以 SU 为基的拓扑网络 ................................ 3 1.2.1. SU：DGX SuperPOD 基本构件 ....................................... 3 1.2.2. Fat-Tree 拓扑：适合 AI 训练的拓扑结构 ............................. 4 1.3. 光模块对标铜线：光纤传输优势明显，传统物料逐渐被取代 .................. 4 2. DGX A100 架构中光模块与 GPU 的数量关系——以 SuperPOD 为例 ................... 5 2.1. 以 140 台 A100 服务器为例 .............................................. 5 2.2. 以特定数据的案例分析 A100 架构中光模块与 GPU 的数量关系 ................. 8 3. DGX H100 架构中光模块与 GPU 的数量关系——以 SuperPOD 为例 ................... 9 3.1. 以特定数据的案例分析 H100 架构中光模块与 GPU 的数量关系 ................. 9 4. 推理阶段光模块与 GPU 数量关系 .............................................. 10 5. 结论及风险提示 ............................................................ 10 图表目录 图 1. SU 的基本物理架构 ........................................................ 3 图 2. DGX SuperPOD 胖树拓扑结构（140 台服务器） ................................ 4 图 3. 铜线方案 1、4 和 12 个平行通道的三种链路宽度 .............................. 5 图 4. DGX A100 背板图 .......................................................... 5 图 5. DGX A100 平面架构图 ...................................................... 6 图 6. A100 架构使用的 QM8790 交换机为上下行共 40 个 200G 端口 ..................... 6 图 7. DGX SuperPOD 的存储架构（140 台服务器） .................................. 7 图 8. DGX A100 计算架构与存储架构采用 200G 接口 .............................