通信设备行业光电材料之硅光(一)：AI爆发迎产业“奇点”，硅光大规模应用在即

请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 [Table_MainInfo] 行业研究/信息设备/通信设备 证券研究报告 行业专题报告 2024 年 06 月 11 日 [Table_InvestInfo] 投资评级 优于大市 维持 市场表现 [Table_QuoteInfo] 2995.453527.354059.264591.165123.075654.972023/62023/92023/122024/3通信设备海通综指 资料来源：海通证券研究所 相关研究 [Table_ReportInfo] 《海通通信一周谈：谷歌拟在马来西亚投资 20 亿美元以建设 AI 等领域;预计 23 年全球硅光芯片市场超 30 亿美元》2024.06.06 《海通通信一周谈：新华三收购方案落地；美国电信巨头 AT&T 进军卫星通信》2024.05.28 《海通通信一周谈：OpenAI 发布GPT-4o；24Q1 全球云服务支出同比增长21%》2024.05.21 [Table_AuthorInfo] 分析师:余伟民 Tel:(010)50949926 Email:ywm11574@haitong.com 证书:S0850517090006 联系人:徐卓 Tel:(021)23187270 Email:xz14706@haitong.com 光电材料之硅光（一）： AI 爆发迎产业“奇点”，硅光大规模应用在即 [Table_Summary] 投资要点：  硅光的核心思想是融合 CMOS 和光子技术的优势。硅光融合了 CMOS 技术的超大规模逻辑、超高精度制造的特性以及光子技术超高速率、超低功耗的优势，把原本分离器件众多的光、电元件缩小集成到一个独立微芯片中。与传统光电子相比，硅光具备集成度高、成本低、功耗低等显著优势。自 1969 年贝尔实验室提出硅光子技术至今，硅光技术从概念逐步走向成熟。根据 Yole 官网，2022年全球硅光芯片市场空间为 6800 万美元，预计到 2028 年将增长到 6 亿美元以上，22-28 年 CAGR 达 44%，广泛应用于通信、计算、传感等市场。  相干打开硅光的早期应用，相干下沉和全光网络为增长点。基于硅光技术的相干模块，低成本、低功耗优势凸显。2014 年 3 月，Acacia 发布首款具有相干光模块功能的单芯片硅光子集成电路，相干打开硅光的早期应用。我们认为，随骨干网和城域网的升级扩容，全球 AI 和云计算数据中心高速建设，国内“东数西算”工程持续推进，相干技术有望持续扩大市场。此外，硅光可应用于全光网络 ROADM 系统中的 WSS 器件，具有成长潜力。  AI 成为“杀手级”应用，有望快速渗透。硅光的“鸡蛋问题”，本质就是规模生产和硅光优势之间的短期矛盾。我们认为，AI 推动光通信需求快速释放，以及硅光工艺生态完善，硅光渗透率有望快速提升，大型科技公司和主要客户的决策也将最终推动硅光技术在 AI 中的广泛应用。AI 需求背景下，竞争路线速率、供给、功耗存在瓶颈，硅光优势明显。根据 Lightcounting 官网，预计硅光光模块在光模块中的整体份额将从 2022 年的 24%提升至 2028 年的 44%。  LPO、CPO、OIO 系光互联未来趋势，硅光更加契合。1）长期来看，LPO 具有低功耗、低延迟、低成本和可热插拔等优势，硅光方案可以提供更好的线性度；2）CPO 将光芯片与交换芯片在基板上封装在一起，进一步降低功耗，提高带宽，为了满足 CPO 的要求，需要开发先进的硅光子制造技术和元件结构；3）OIO 主要为实现低功耗、高带宽、低延迟的光互连，仍处于行业早期阶段，有望快速发展，硅光技术可能是 OIO 的唯一光学解决方案。  风险提示：AI 应用迭代及需求不及预期、硅光技术及生产发展不及预期、大客户技术路径选择风险。 行业研究〃通信设备行业 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 2 目 录 1. 硅光：融合 CMOS 和光子技术优势，迎来产业“奇点” ......................................... 6 1.1 硅光技术：旨在实现电子和光子的深度融合和统一 ......................................... 6 1.2 技术优势：在集成度、性能、成本等方面有优势 ............................................ 7 1.3 发展历程：五十年孕育，迎来产业“奇点” .................................................... 8 1.4 应用领域：硅光广泛应用于通信、传感和计算等领域 ................................... 10 2. 应用/需求视角：AI 有望成为“杀手级”应用，有望快速渗透 ................................ 11 2.1 相干系硅光早期应用，相干下沉和全光网络为增长点 ................................... 11 2.2 AI 有望成为“杀手级”应用，解决“鸡-蛋”难题 ......................................... 13 2.2.1 AI 训练和推理爆发，打开规模效应，有望降低成本 ............................. 13 2.2.2 竞争路线速率、供给、功耗存在瓶颈，硅光优势明显 ......................... 15 2.3 线性直驱（LPO）/片上互联（CPO）/片间互联（OIO） ............................. 18 2.3.1 线性直驱（LPO）：有望快速产业化的低功耗/成本方案 ...................... 18 2.3.2 片上互联（CPO）：光模块的演进方向——光电共封装 ....................... 19 2.3.3 片间互联（OIO）：比 CPO 更具潜力的光互联应用 ............................. 21 3. 风险提示 .................................................................................................................. 23 行业研究〃通信设备行业 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 3 图目录 图 1 硅光融合了 CMOS 和光子技术的优势 ................................................................ 6 图 2 硅光芯片简图