通信行业：AI浪潮来袭，硅光子迎来黄金发展机遇

AI浪潮来袭，硅光子迎来黄金发展机遇证券研究报告·行业深度发布日期：2023年12月29日本报告由中信建投证券股份有限公司在中华人民共和国（仅为本报告目的，不包括香港、澳门、台湾）提供。在遵守适用的法律法规情况下，本报告亦可能由中信建投（国际）证券有限公司在香港提供。同时请务必阅读正文之后的免责条款和声明。分析师：阎贵成yanguicheng@csc.com.cnSAC 编号：S1440518040002SFC 编号：BNS315分析师：武超则wuchaoze@csc.com.cnSAC 编号：S1440513090003SFC 编号：BEM208分析师：杨伟松yangweisong@csc.com.cnSAC 编号:S1440522120003分析师：刘永旭liuyongxu@csc.com.cnSAC 编号:S1440520070014 核心观点硅光子技术优势显著，目前数通光模块为下游主要应用场景。Nvidia、Intel、TSMC和Broadcom等海外科技巨头纷纷布局硅光子技术，行业有望实现高速发展。与传统光模块相比，硅光模块在有源和无源器件上均有明显区别，硅光技术可以使光模块成本有明显下降，但工艺是影响硅光模块是否能够实现量产的关键因素之一。回顾过去几年硅光模块发展历程，英特尔引领硅光子技术在100G时代大放异彩，但由于技术方案不同，200G和400G硅光模块发展迟缓，而AI算力建设带来的网络速率快速升级，降低功耗和成本也成为光模块领域发展的主要趋势，因此800G硅光模块有望迎来量产机遇，在未来1.6T时代硅光及薄膜铌酸锂的优势则更加明显。纵观当前全球硅光模块市场，思科和英特尔份额保持领先，但一体化布局的光模块头部厂商预计将会颠覆现有竞争格局。值得注意的是，以前光学I/O主要应用在设备之间（服务器到交换机或交换机到交换机），现在也逐步渗透到板上芯片间光互连，未来会在芯片的chiplet之间实现光互连，将进一步拓展硅光技术应用场景。此外，硅光子技术在CPO、光计算和激光雷达等领域也有较为明确的应用前景。从产业链各环节来看，建议重点关注硅光设备、大功率CW光源、硅光器件及模块和硅光工艺代工厂领域的投资机会。 摘 要 硅光子技术优势显著，数通光模块为下游主要应用场景。海外科技巨头纷纷布局硅光子技术，有望实现高速发展。硅光具有兼容成熟的CMOS工艺、集成度高、封装工艺简化、低成本和低功耗等优势。根据Yole的数据，2022年到2028年硅光子芯片的市场规模的CAGR达到44%，其中数通光模块在硅光子芯片市场中占比达到90%以上，为主要应用场景。Nvidia、Intel、TSMC和Broadcom等科技巨头在光互连等领域争相布局硅光子技术，突破在即。 与传统光模块相比，硅光模块在有源和无源器件上均有明显区别，硅光技术可以使光模块成本有明显下降，但工艺是影响硅光模块是否能够实现量产的关键因素之一。硅光子技术主要是对光模块中的激光器、调制器和无源器件产生变化。假设在同样的良率水平下，硅光模块相比较传统光模块的成本有一定的下降，主要体现在：硅光模块的光源成本大幅降低；硅光芯片能够集成部分光无源器件以降低成本；硅光模块制造工艺成本大幅降低。硅光与CMOS工艺兼容性高，但也需要解决很多know-how问题，并且可能会影响最终硅光模块是否能大批量生产。 硅光800G光模块有望在2024年实现大批量出货，一体化布局的光模块头部厂商预计将会颠覆现有竞争格局。英特尔引领硅光子技术在100G时代大放异彩，200G和400G硅光模块发展迟缓，800G迎来量产机遇，1.6T时代硅光及薄膜铌酸锂优势凸显。硅光产业链下游需求旺盛，上游设计方案百花齐放，一体化布局的厂商优势显著。全球硅光模块市场，思科和英特尔份额保持领先，但光模块头部厂商有望颠覆格局。相干技术下沉至DCI，硅光子技术因其高集成度和低成本，在相干光模块领域将高速发展。 以前光学I/O主要应用在设备之间（服务器到交换机或交换机到交换机），现在渗透到板上芯片间光互连，未来会在芯片的chiplet之间实现光互连。随着AI的快速发展，多模态大模型的参数量大幅提升带来数据传输需求的爆发，无论是训练侧还是推理侧，数据在GPU和Switch之间以及GPU和HBM之间的传输带宽愈发成为整个系统的瓶颈。而硅光引擎目前是最佳的光学I/O产品形态之一，将大幅提升传输带宽。此外，英特尔已经推出了采用光互连技术的FPGA商业化产品Stratix 10，以及采用硅光互连技术的泛处理器XPU产品。 摘 要 硅光子技术在CPO、光计算和激光雷达等领域应用前景较好。CPO是业界公认的未来更高速率光通信的主流产品形态之一，可显著降低交换机的功耗和成本。硅光引擎是CPO交换机中最佳产品形态之一，有望得到广泛应用。光计算在AI领域快速发展，低功耗的优势驱动硅光子技术产品快速推进。硅光子技术应用在固态激光雷达的FMCW和OPA方案中，高集成度和低成本优势显著。 投资机会一：硅光设备。硅光工艺设备除了包括高精度的硬件，软件和技术支持也是非常重要的竞争力。Ficontec是全球光子及半导体自动化封装和测试领域的领先设备制造商之一，在硅光封装设备领域具备较强的竞争力。罗博特科（机械组覆盖）目前间接持有Ficontec约18.82%的股权，拟收购剩余81.18%股权达到全资控股，建议重点关注。 投资机会二：大功率CW光源。外置大功率CW光源是目前硅光模块采用的主要激光器方案，既可以降低激光器成本，也能降低光模块的失效比例。外置大功率CW光源不仅可以用于硅光模块，也可以用在CPO和光互连等产品上。国内多家光芯片公司都在积极布局，均推出了各种功率的CW光源产品，包括源杰科技、仕佳光子等，建议关注。 投资机会三：硅光器件及硅光模块。硅光器件和模块是硅光子产业链的主力环节，头部厂商在硅光子技术的深度布局也将影响硅光产品的渗透率。随着硅光子技术的不断发展，多家国内外厂商具备了硅光子技术的设计和封装等能力，有望加速硅光子产品的渗透。建议关注中际旭创、天孚通信、新易盛和博创科技等。 投资机会四：硅光工艺代工厂。在大批量生产的时候，硅光芯片流片的良率和一致性都是非常重要的参数。因此需要花费较多的时间和金钱去攻克硅光工艺中的know-how问题，从而保证量产的稳定性。燕东微在硅光上亦有布局，公司硅光工艺平台的一款光通信产品已实现工艺贯通，进入样品批试制阶段。 风险提示：AIGC发展不及预期，硅光工艺导致硅光芯片的良率、一致性等性能较差；行业竞争加剧；国际环境变化；海外宏观经济衰退；激光雷达发展不及预期。 三、AI带来数通800G硅光量产机遇，电信市场相干下沉值得期待一、硅光子技术应用广泛，海外巨头纷纷布局四、泛处理器硅光互连市场空间广阔，CPO及激光雷达突破在即五、投资建议目录六、风险提示二、硅光模块与传统光模块的比较分析 1.1 硅光子技术是利用CMOS工艺制造光器件，下游应用领域广泛资料来源：英特尔，Cisco，Broadcom，中信建投 硅光子技术是以硅或者硅基材料（Si, SiO2，SiGe）作为衬底材料，利用与集成电路兼容的CMOS工艺制