通信12月周报：OCS部署有利于AI发展和算力需求增长

1 行业报告│行业周报 请务必阅读报告末页的重要声明 通信 12 月周报（12.18—12.22） OCS 部署有利于 AI 发展和算力需求增长 ➢ OCS 交换机的大规模部署 OFC 2023 上，谷歌介绍了其内部项目 Apollo,通过大范围部署 MEMS 型光交换机(Optical Circuit Switch, OCS)，带来了数据中心网络架构的重大变革。 ➢ Apollo 的主要设计原则 1）OCS 设计强调可制造性、可维护性和可靠性。用于微机电系统反射镜（Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS) mirrors）控制的单个相机图像的图像处理大大简化了制造。2） 循环器通过将 OCS 有效端口数增加一倍，进一步增强了成本优势。3）结合高速光学、电子和信号处理技术开发，在四代光互连速度（40/100/200/400G）上提供了强大、低成本的 WDM 光模块。 ➢ OSC 带来更好的扩展能力，助力 AI 发展 Apollo 帮助 Google 实现了 4096 个 TPU 的互联互通，提供了良好的扩展能力。根据Google公布的关于Jupiter网络的数据，通过部署OCS，Jupiter同时将流量转发时延降低 10%，将吞吐量提高 30%，功耗降低 40%，相应成本降低了 30%。我们认为不断提升 AI 算力资源的利用效率，降低 AI 硬件成本是 AI 产业快速发展的必要条件。而 AI 产业的发展有望带来长期增长的算力需求。AI 硬件的降本提效有助于 AI 算力需求的长期增长。 ➢ OSC 的部署同样需要光模块 参照 Apollo 和 Jupiter 两种网络架构，在 AB 内部，Leaf 交换机连接 TOR交换机，TOR 交换机连接服务器同样需要 SR/DR 光模块，光模块的选择主要取决于 TPU 的带宽需求。OCS 交换机可以替代 Spine 交换机，或者部署在 Spine 交换机和 Leaf 交换机之间，CWDM 光模块主要参照 IEEE LR4 光模块标准，工作在 CWDM4 频段，采用 PAM4 调制方式。我们认为 Google 的CWDM 光模块，内部器件和目前主流的 LR 400G/800G 光模块大体相同。 ➢ OSC 的部署带来新的光器件需求 OSC 把 MEMS 反射镜、环形器部署在数据中心网络，带来新的器件需求。Google 指出从为了支持不同一代 AB 之间的直接互操作，保持相同的 CWDM4波长网格至关重要。这就需要开发关键的关键组件技术，从每光通道 25G开始，最重要的是非制冷 CWDM DML。 ➢ 投资建议 按照 Juniper 和 Apollo 网络架构，在 AB 内部，leaf 交换机连接 TOR 交换机、TOR 交换机连接服务器依然需要部署 SR/DR 光模块。OCS 部署中涉及到的 CWDM 光模块以 IEEE 定义的 LR4 光模块和 CWDM4 为基础，采用了 PAM4调制方式。我们认为其产品特性、上游产业链和 LR4 400G、2×LR4 800G光模块基本一致。 我们认为 Gemini 的发布，为 AI 应用开发者提供了更多的选择，有利于 AI产业的发展。OCS 网络为 AI 提供更加高效的算力方案，也有望带来更多 AI算力需求。我们建议关注： 聚焦北美市场的光模块供应商：中际旭创、新易盛、联特科技； 光引擎供应商：天孚通信； 光产光芯片厂商：源杰科技、仕佳光子。 风险提示：AI 应发展不及预期风险，算力需求不及预期风险、产能不及预期风险，竞争加剧风险。 证券研究报告 2023 年 12 月 21 日 投资建议： 强于大市（维持） 上次建议： 强于大市 相对大盘走势 作者 分析师：张宁 执业证书编号：S0590523120003 邮箱：zhangnyj@glsc.com.cn 联系人：李宸 邮箱：lichyj@glsc.com.cn 相关报告 1、《通信：电信运营商资本开支结构偏向骨干网OTN 和算力网建设》2023.12.09 2 、《 通 信 ： OTN 骨 干 网 进 入 400G 时 代 》2023.12.02 -20%7%33%60%2022/122023/42023/82023/12通信沪深300请务必阅读报告末页的重要声明 2 行业报告│行业周报 正文目录 1. OSC 在谷歌 IDC 网络中大规模部署 .................................... 3 2. OSC 部署带来新的硬件需求 ......................................... 4 3. 投资建议 ........................................................ 6 4. 风险提示 ........................................................ 7 图表目录 图表 1： 传统数据中心 CLOS 网络架构 .................................... 3 图表 2： 谷歌 Apollo 网络架构 ......................................... 3 图表 3： Jupiter 网络中的 OCS 部署和网络扩展方案 ........................ 4 图表 4： 64 个 TPU 构成一个 Cube ....................................... 4 图表 5： 48 个 OCS 连接 64 个 Cube（4096 个 TPU） ......................... 4 图表 6： Palomar OCS 光芯的设计和光路示意图 ........................... 5 图表 7： Palomar OCS 光芯照片 ......................................... 5 图表 8： OCS 网络的后向兼容特性 ....................................... 5 图表 9： OSC 工作原理图 ............................................... 5 图表 10： 灵活地配置 TPU 的互联 Torus 结构 .............................. 5 图表 11： Google 的 WDM 单模连接器发展路线图 ........................... 6 图表 12： CWDM 光模块内部示意图 ....................................... 6 图表 13： 光环形器工作示意图 ......................................... 6 图表 14： 光环形器工作原理图 .........................................