通信设备行业深度报告：光模块系列深度（二）：降本降耗趋势显著，聚焦技术创新

通信设备 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 1 / 29 通信设备 2023 年 10 月 11 日 投资评级：看好（维持） 行业走势图 数据来源：聚源 《光模块系列深度（一）：光电之门，踏浪前行—行业深度报告》-2023.9.20 光模块系列深度（二）：降本降耗趋势显著，聚焦技术创新 ——行业深度报告 任浪（分析师） 张越（联系人） renlang@kysec.cn 证书编号：S0790519100001 zhangyue1@kysec.cn 证书编号：S0790123090001  算力时代下光模块降本降耗趋势愈发凸显 算力需求提升带动网络带宽成倍提速，数据中心能耗呈指数型增长。据咨询机构 Tirias Research 建模预测，到 2028 年数据中心功耗将接近 4250MW，比 2023年增加 212 倍，数据中心基础设施加上运营成本总额或超 760 亿美元。 数据中心的能耗主要体现在 IT 设备。IT 设备占数据中心整体的能耗达 45%，其中服务器类约占 50%，存储系统约占 35%，网络通信设备约占 15%。 高性能交换芯片和光模块的使用导致网络设备功耗大幅增加。根据 Cisco 的数据显示，2010-2022 年全球数据中心的网络交换带宽提升了 80 倍，相对应交换芯片功耗提升约 8 倍，光模块功耗提升 26 倍，交换芯片 SerDes 功耗提升 25 倍。  LPO 线性直驱成为短距离场景下针对 DSP 功耗问题的重要解决方案 LPO 是对含有 DSP 设计的高速热插拔以太网模块的改进。LPO 通过使用性能提升的 TIA、Driver 芯片，剔除高速率可插拔模块携带的 DSP，带来模块功耗下降。 LPO 的主要壁垒在于电芯片，应用场景局限于短距离连接场景。目前全球主要的电芯片供应商为 Macom、Semtech 以及美信，应用场景主要限于短距离（50m内）的连接场景。 目前国内的布局 LPO 的厂商主要为剑桥科技和新易盛。剑桥科技与电芯片龙头Macom 建立了供应链合作关系，预计 2023 年下半年首批基于硅光的 LPO 400G/800G 产品实现小批量出货。  CPO 是超高速场景下的颠覆性降耗技术，海外龙头布局领先 数据中心带宽的增长导致高频电链接距离问题愈发突出。为了保障信号的高质量传输、优化 SerDes 功耗，交换芯片和光模块之间的封装距离需要进一步缩短。 3D 封装是目前 CPO 技术研究的热点和趋势。3D 封装可以实现更短的互连距离、更高的互连密度、更好的高频性能、更低的功耗以及更高的集成度。博通称采用CPO 的结构可以节约 40%的功耗和 40%的每比特成本。 国内企业进入 CPO 领域较晚，在产品开发进度及技术研究方面相对海外存在明显的差距。目前还没有 CPO 相关的产品推向市场，高端产品主要产品集中于400G/800G 的硅光模块。  薄膜铌酸锂有望成为高速率场景下高效调制器的重要选择 薄膜铌酸锂目前国内还处于研发阶段，离产业化还有距离。基于混合集成思路，在硅片上局部键合薄膜铌酸锂制作调制器，有望充分利用铌酸锂材料高电光系数的特性，实现成本与性能的兼顾，成为未来高速率场景下的重要方案。  受益标的：剑桥科技、新易盛、中际旭创、光迅科技、锐捷网络以及光库科技等。  风险提示：电芯片及光芯片的供应链风险；云厂商资本开支不及预期的风险等。 -19%0%19%38%58%77%2022-102023-022023-06通信设备沪深300相关研究报告 开源证券 证券研究报告 行业深度报告 行业研究 行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 2 / 29 目 录 1、 倚靠半导体工业而生，算力时代下降本降耗趋势愈发凸显 ................................................................................................. 4 1.1、 内部结构解析：基于 IC 工艺，围绕 TOSA/ROSA 构建的光电转化体系 ................................................................ 4 1.2、 算力时代下光模块降本降耗趋势凸显 ........................................................................................................................ 13 2、 LPO 线性直驱：有望在短距离场景下发挥潜力 .................................................................................................................. 16 3、 CPO：超高速场景下的颠覆性技术，海外龙头布局领先 ................................................................................................... 17 4、 薄膜 LiNbO3 调制器：高速率场景下结合硅光或大有可为 ............................................................................................... 25 5、 受益标的 .................................................................................................................................................................................. 27 6、 风险提示 .................................................................................................................................................................................. 27 图表目录 图 1： 信息流包括光信号的产生/调制/处理/探测等 .................................................................................................................... 4 图 2： 光模块可按照速率、距离等进行分类...............................................................................................