电子行业：高速互联需求驱动光通信行业发展，国产光芯片有望加速渗透

高速互联需求驱动光通信行业发展，国产光芯片有望加速渗透证 券 研 究 报 告投资评级： （ ）报告日期：电子推荐维持2024年08月03日◼分析师：毛正◼SAC编号：S1050521120001◼联系人：何鹏程◼SAC编号：S1050123080008行业专题报告PAGE 2投 资 要 点高速率光芯片前景广阔，3.2T时代硅光方案值得期待光模块通过将电信号转换为光信号，并在光纤中传输，使得高速数据通信成为可能。光芯片不仅决定了光模块的性能和效率，还直接影响到网络的速度和稳定性。在数通、电信，光纤接入等场景都有广泛的应用场景，是不可或缺的关键零部件。目前中低速率的光芯片国产化率已经较高，高速率光芯片例如100G/200G EML等产品的国产化前景十分广阔。此外，随着光通信发展的加速，光芯片在光模块中价值占比也有提升的趋势。展望未来，在3.2T 及 6.4T 的时代硅光芯片有望凭借更高的集成度和性能加速渗透，大功率CW激光器相关标的值得跟踪关注。Blackwell平台发布驱动超大算力集群加速升级，高速网络需求带动高速率光模块加速渗透GTC 2024 大会上，英伟达公布了下一代 GPU 架构 Blackwell。通过第五代 NVLink 技术 NVLink Switch，以GB200架构为例，该集群可以支持多达 576 个 GPU 的扩展。L1层 GPU 和 NVLink Switch 之间采用铜互联的方式，L1层与L2层之间需要用到光模块，GPU : 1.6T光模块的比例为1:9。千卡甚至万卡集群需要使用到 InfiniBand 架构，根据我们的测算，在网络层数分别为1/2/3的情况下，GPU : 800G :1.6T 光模块分别为1:1:0.5/1:1:1.5/1:1:2.5。我们预计本次计算平台的升级将进一步提振市场对于100G EML，200G EML等高速率光芯片产品的需求。投资建议随着AI技术的不断升级，市场对超大算力集群的需求不断提升，驱动高速率光芯片的出货，国产光芯片及光器件厂商有望显著受益。建议关注：1）国产光芯片厂商：源杰科技、永鼎股份；2）国产光器件厂商：长光华芯、光迅科技；3）硅光设备：罗博特科。诚信、专业、稳健、高效请阅读最后一页重要免责声明重 点 关 注 公 司 及 盈 利 预 测5资料来源：Wind，华鑫证券研究（注：“未评级”盈利预测取自万得一致预期）诚信、专业、稳健、高效请阅读最后一页重要免责声明公司代码名称2024-08-02股价EPSPE投资评级20232024E2025E20232024E2025E002281.SZ光迅科技32.010.781.021.3136.5531.3424.46未评级300757.SZ罗博特科90.610.700.841.16116.48108.0678.04未评级600105.SH永鼎股份3.590.030.120.19179.9229.1118.66未评级688048.SH长光华芯30.00-0.520.240.49-120.15124.6761.25未评级688498.SH源杰科技105.391.231.642.1585.6864.2649.02买入PAGE 4风 险 提 示诚信、专业、稳健、高效请阅读最后一页重要免责声明⚫ 下游需求不及预期风险⚫ 光芯片国产化进度不及预期⚫ 行业竞争加剧风险⚫ 贸易摩擦加剧风险⚫ 推荐公司业绩不及预期风险目 录CONTENTSPAGE 5诚信、专业、稳健、高效请阅读最后一页重要免责声明2. 硅光技术：具备成本优势及更高性能的技术方案3. 薄膜铌酸锂：电光调制器理想的解决方案1. 光芯片总览4. 政策端：推进光芯片国产化急速5. 需求端：AI数据中心带动数通侧光模块需求进而提升光芯片用量6. AI大模型驱动超级算力集群发展，光通信迎来高速成长时代7. 供给端：高速率光芯片前景广阔，国产化势在必行8. 重点关注标的01 光芯片总览1.1 光芯片归属于半导体诚信、专业、稳健、高效请阅读最后一页重要免责声明PAGE 7图表：光芯片在光通信系统中的工作半导体分立器件（DS）传感器（Sensor）集成电路（IC）光电子器件（OT）发光二极管激光器探测器光电耦合器激光器芯片探测器芯片信息源光发射机光纤光缆光放大器光接收机信息源电信号输入光信号产生光信号传输光信号处理光信号探测光信号输出光信号调制物理流信息流资料来源：源杰科技招股书，华鑫证券研究所图表：光芯片与半导体关系示意图光芯片是光电子器件的核心组成部分，归属于半导体领域。光芯片是现代通信网络的核心之一，是实现光电信号转换的基础元件，其性能决定了光通信系统传输效率。光芯片可以进一步加工组成光电子器件，再集成到光通信设备的收发模块实现广泛应用。光芯片在光通信系统工作中实现光电转换的作用。光芯片主要包括激光器芯片和探测器芯片，是光通信产业链技术壁垒最高的一环。在光通信系统传输信号过程中，发射端通过激光器芯片进行电光转换，将电信号转换为光信号，经过光纤传输至接收端，接收端通过探测器芯片进行光电转换，将光信号转换为电信号。1.2 光芯片的分类诚信、专业、稳健、高效请阅读最后一页重要免责声明激光器芯片主要用于发射信号，将电信号转化为光信号，价值占比大且技术壁垒高，是光芯片中的“明珠”。光芯片可以被分为有源光芯片和无源光芯片，有源光芯片可以进一步被分为激光器芯片、探测器芯片和调制器芯片。激光器芯片方面，按照发光类型可以分为面发射与边发射。其中，面发射型激光主要为VCSEL；边发射型激光包括 FP、DFB和EML等，传统的 FP 激光器芯片因损耗较大且传输距离短在光通信领域的应用逐渐收窄，因此核心激光芯片主要有三种：DFB、EML和VCSEL。按照调制类型可以分为直接调制（DML）和外调制（EML）。DML有电路直接控制激光的开关， DFB是最常用的直接调制激光器，主要应用于中长距离传输；EML激光通过在DFB的基础上增加电吸收片（EAM）作为外调制器，啁啾与色散性能均优于 DFB，更适用于长距离传输。探测器芯片主要用于接收信号，将光信号转化为电信号。探测器芯片主要可以分为PIN和APD两种类型，前者灵敏度相对较低，应用于中短距，后者灵敏度高，应用于中长距。PAGE 8图表：光芯片的分类方式光芯片有源无源激光器芯片探测器芯片调制器芯片面发射边发射APDPINVCSEL (GaAs系列)FP (InP系列)DFB (InP 系列)EML (InP 系列)InP系列Inp/LiNbO3系列Si/SiO2系列PLC、波分复用、光纤耦合器、光纤连接、光开关等芯片外调制图表：面发射激光芯片图表：边发射激光芯片资料来源：源杰科技招股说明书、光纤在线，华鑫证券研究所1.3 光芯片工作原理：激光器芯片诚信、专业、稳健、高效请阅读最后一页重要免责声明PAGE 9光芯片发光的原理：光的发射和吸收是光场和物质作用的结果，该行为主要包括自发辐射、受激辐射和受激吸收。自发辐射的过程主要表现为高能级的电子自发地向低能级跃迁并发射一个能量为hv的光子；受激辐射的过程主要表现为高能级原子受到能量为hv的光子诱激发之后释放出一个与激发光子特征完全相同的光子进而跃迁到低能