光摩尔定律的延续:硅光&LPO

类别:行业 机构:长江证券股份有限公司 研究员:于海宁/黄天佑/范超 日期:2024-04-19

  路径展望:如何延续“光摩尔定律”?

      “光摩尔定律”,指光模块平均每4 年左右演进一代,每bit 成本下降一半,每bit 功耗下降一半。随着可插拔分立器件方案迎来升级瓶颈,“光摩尔定律”的延续也迎来了挑战。从过去看,光模块速率的升级和CPU 迭代联动,展望未来在AI 算力驱动下,GPU 的迭代周期更短,光模块升级提速(3-5 年一代→2-3 年一代),降本降功耗迫在眉睫,新技术方案的商用有望加速。

      硅光子技术:光学封装技术的未来?

      硅光子集成技术或为成本效率提升&解决带宽升级瓶颈的最优选择,过去产业讨论硅光主要强调其在成本效率上的出色表现。但当光模块带宽提升至1.6T 以上后,硅光方案凭借高集成度优势,应用的必要性显著提升。过去阻碍硅光方案商用推进的障碍(如插损较大、流片困难、良率提升困难)正得到改善。硅光PIC 技术方案多样化,外置光源方案,有望先实现规模交付。

      从应用形态上,硅光应用于可插拔硅光模块、交换机侧CPO(共封装光学)、光学I/O 等。

      硅光模块:或为可插拔模块方案的延续,从成本功耗上看,硅光模块方案较传统模块方案物料上有30%的节省;带DSP 的硅光模块方案较EML+DSP 方案功耗节省约10-20%。市场格局上,硅光模块过去主要集中在海外大厂,国内的模块厂商有望借助渠道和客户优势后发制人。

      CPO:或为最高集成度、最小功耗和最低成本的下一代封装方案。CPO 方案下光引擎将代替光模块成为光电转化主体。从硅光模块到硅光CPO 的核心变化在于单位能耗的降低非常显著。

      Optical I/O:未来光互联的蓝海市场,AI/HPC 场景下,取代传统的electrical I/O 方案。对比可插拔光模块和CPO,Optical I/O 带宽密度很高,能效优势明显,各家芯片巨头均有布局。

      硅光方案下,有哪些受益环节?

      无源器件:硅光方案下无源器件的使用主要集中在两部分:1)光源与硅光芯片耦合;2)硅光芯片和光纤阵列的耦合。短期看一部分无源器件会被硅光芯片集成掉。长期看,无源的价值量有望会提升:1)硅光带动光通道数大幅增加,大部分无源器件价值量和通道数正相关;2)阵列类产品耦合精度要求更高。CW 光源:CW 光源产品壁垒相对低,国内厂商切入机遇大。

      LPO:高性价比降功耗方案,硅光的有力对手?

      LPO 方案在光模块中取消了DSP/CDR 芯片。降功耗&降成本属性明显,但可靠性和误码率问题令人担忧,应用的连接距离或局限于短距。LPO 有望成为CPO 全面商用之前的过渡方案。

      投资建议

      综上,随着传统分立可插拔模块方案升级迎来瓶颈,“光摩尔定律”的延续将依赖新的技术方案商用,其中硅光子集成技术或为成本效率提升&解决带宽升级瓶颈的最优选择,带宽1.6T 以上必要性凸显。光引擎应用潜力大,CPO 为功耗优势最强方案,Optical I/O 打开新蓝海市场。而LPO 有望成为CPO 全面商用之前的过渡方案。重点推荐无源器件龙头及硅光光引擎代工厂商天孚通信,重点关注硅光芯片设计领先厂商中际旭创,布局硅光CW 光源厂商源杰科技。

      风险提示

      1、硅光方案渗透率提升不及预期;

      2、AI/HPC 场景需求放缓。