通信·光模块专题：AI驱动网络变革，光摩尔定律加速

请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容2024年3月14日【国信通信·光模块专题】AI驱动网络变革，光摩尔定律加速行业研究 · 行业专题通信投资评级：超配（维持评级）证券研究报告 | 证券分析师：马成龙02160933150machenglong@guosen.com.cnS0980518100002联系人：钱嘉隆021-60375445qianjialong@guosen.com.cn请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容投资摘要投资摘要◆ AI推动网络变革，高速光模块受益。历史来看，数据流量的增长驱动光模块发展到当前百亿美元的产值规模。当前阶段， AI成为数据流量增长的弹性来源，大规模AI集群的网络架构和通信能力要求高速光模块加快升级。据Coherent预测，预计未来几年AI相关的800G和1.6T数通光模块将占所有数通光模块市场的近60%，2028年市场规模有望突破90亿美元。◆ 算力集群网络架构变革推动光模块弹性加大。大规模AI集群的网络架构需要满足大带宽、低时延、无损的需求，算力集群网络架构从叶脊架构向胖树架构更迭，无收敛的特性进一步放大高速光模块需求，PCIe 5.0下H100:800G光模块=1:2.5，NVLink4.0下GH200:800G光模块=1:9。◆ 光模块迭代周期加速，关注新材料、新技术应用。AI要求光模块的迭代周期加速，从4年一代到2年一代，1.6T光模块有望于2024H2逐步应用。随着光模块单通道速率提升，功耗、成本以及电连接信号的损耗也逐步加大，光进铜退加速，光学I/O接口用于芯片连接有望进一步消除带宽瓶颈。综合降本增效考虑，LPO、CPO等新封装技术以及硅光、薄膜铌酸锂等新材料有望加速应用。◆ 竞争格局：国内厂商领先，龙头厂商核心受益AI。全球光模块市场中，国产厂商已处于领先位置，根据LightCounting数据，2022年前十大光模块厂商中，中国厂商营收已经超过了西方竞争对手。AI时代，由于光模块迭代加速，占据领先地位的龙头厂商在研发能力、规模优势、供应链能力、客户黏性、产能布局等方面具备优势，有望核心受益。同时新技术的变化也对格局变迁产生影响，关注在LPO、硅光等领域具备前瞻布局的厂商。◆ 持续重点推荐国内光器件光模块领先企业如【中际旭创】、【天孚通信】、【新易盛】等，关注硅光、薄膜铌酸锂等新技术方向如【源杰科技】、【光库科技】等，建议关注【光迅科技】等。◆ 风险提示：AI发展及投资不及预期；行业竞争加剧；全球地缘政治风险；新技术发展引起产业链变迁。请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容重点公司盈利预测及估值表 1：重点公司盈利预测及估值（截至3月12日）代码简称投资评级归母净利润（亿元）EPS（元）PEPB收盘价（3月12日）总市值（亿元）2023E2024E2025E2023E2024E2025E2023E2024E2025E300308.SZ中际旭创买入2181457060092.815.697.4858.729.022.09.7164.851,323300394.SZ天孚通信买入730125816431.853.194.1672.742.232.317.3134.48531300502.SZ新易盛无评级691125817010.971.772.4069.237.928.07.267.15477300620.SZ光库科技增持731562220.270.640.91184.478.154.96.949.78122688498.SH源杰科技无评级19981451.161.161.71130.0130.087.75.6150.20127002281.SZ光迅科技增持5827378590.730.931.0855.643.837.64.640.66323资料来源：Wind，国信证券经济研究所整理和预测；新易盛、光库科技、源杰科技、光迅科技采用Wind一致预期请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容光模块：数据传输核心器件，受益AI需求爆发01AI集群网络架构升级，光模块需求弹性大02光摩尔定律加速，关注新材料、新封装03竞争格局：国内厂商领先，龙头厂商核心受益AI04目录目录投资建议05请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容一、光模块：数据传输核心器件，受益AI需求爆发请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容图 1：光模块工作原理资料来源：头豹研究院，国信证券经济研究所整理◆ 光模块是用于设备与光纤之间光电转换的接口模块，主要用于实现光电信号的转换，是现代光传输网络中的必要器件。◆ 光模块主要由光学器件和辅料（外壳、插针、PCB与控制芯片）构成。光学器件（包括光芯片和光学元件组件）约占光模块成本70%以上，辅料（外壳、插针、PCB与电路芯片等）占光模块总成本近30%。◆ 光发射组件TOSA一般包含激光二极管、背光监测二极管、耦合部件、TEC以及热敏电阻等元件。一定速率的电信号经驱动芯片处理后驱动激光器（LD）发射出相应速率的调制光信号，通过光功率自动控制电路，输出功率稳定的光信号。光接收组件ROSA一般包含光电探测器、跨阻放大器、耦合部件等元件。一定速率的光信号输入模块后由光探测器转（PD/APD）换为电信号，经前置放大器（TIA)放到后输出相应速率的电信号。图 2：光模块结构示意图（SFP+封装）资料来源：讯石光通讯，国信证券经济研究所整理图 3：光模块成本构成资料来源：飞速，国信证券经济研究所整理电芯片18%PCB5%外壳4%TOSA35%ROSA24%滤光片1%尾纤7%结构件6%其他73%请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容图 4：光模块不同阶段增长动力（亿美元）资料来源：LightCounting，国信证券经济研究所整理104.20501001502002503001998199920002001200220032004200520062007200820092010201120122013201420152016201720182019202020212022202320242025202620272028◆ 光通信的应用与信息流量爆发式增长密切相关。随着信息爆炸式增长，对通信质量、信息质量要求越来越高，光通信成为必然出路。在目前电光网络的架构中，光模块是承担光电转换功能的核心器件，所以光模块的需求核心来自于数据流量的爆发式增长。◆ 而当数据流量的核心增量从电信网络向数据中心、再向AI集群转移时，光模块不同阶段的主要增长驱动力也发生变化。根据LightCounting数据，光器件光模块市场规模总体超过百亿美元，其中数通市场（包括以太网、FC和AOCs，详见图4）占比已达半数，数通市场在移动互联网、云计算和AI的不断发展推动下，成为光器件光模块产业的主要下游场景。远距离通信FTTH传统数据中心AI请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容图 6：光通信在电信网络的应用资料来源：光迅科技，国信证券经济研究所整理◆ 电信网络的光通信应用：1980年代光纤诞生以来，光通信应用从骨干网到城域网、接入网、基站。目前国内传输网络基本完成光纤化，但数据在进出网络时仍需要进行光电转换；未来向全光网演进。◆ 数据中心