在ChatGPT,元宇宙,数字经济等人工智能高速发展下，高端硅光模块和CPO产品将会迎来3-5年的黄金爆发性成长时期，行业中将产生一年5到10倍利润的公司，当前高端硅光模块和CPO产品投资逻辑就像2021到2022的光伏逆变器。未来几年将出现重大的投资机会，最佳CEO试图从世界产业发展动力、产业发展前景、企业成长空间和估值分析三大维度对行业内10强公司进行逐一点评。 一．世界产业发展动力 当前人类的社会发展想要突破到新的文明发展阶段，首先必需要在两大领域取得技术和应用上的突破，一是新能源，二是数字化社会，其核心是人工智能的应用。ChatGPT自发布以来，仅2个月用户量迅速增长至亿级，是AI产业的史诗级“颠覆性创新”产品，意味着人工智能的产业链将出现大好赛道的投资机会。 根据Gartner的最新预测，2023年全球IT支出预计将达到4.6万亿美元。随着 ChatGPT 和 AIGC 两大人工智能应用的火爆和万物互连互通，元宇宙、无人驾驶、数字经济等加速落地应用。ChatGPT开启新一轮科技革命，ChatGPT的成功得益于NLP、Transformer、GPT、强化学习等AI相关模型和技术的突破，其在对话、知识反馈等方面已远超过普通人类水平，更将颠覆搜索、智能客服、智慧教学、电子媒体等千行百业，比尔盖茨评论其意义不亚于“PC或互联网诞生“。 AI人工智能将成为最火热的投资赛道。ChatGPT 和 AIGC 之所以如此火爆，是因为它们预示着第三波 AI 浪潮将迎来一个非常重要的拐点。但 ChatGPT 和 AIGC 需求爆火的同时，也对AI算法、算力、数据存取，数据传输产生了更高要求。ChatGPT火爆催生高算力资源需求，呈现指数级增长。根据一份调查报告显示，全球AI算力资源需求，从12年至今已增超30万倍。根据OpenAI测算，自2012年以来，全球头部AI模型训练算力需求3～4个月翻一番，每年头部训练模型所需算力增长幅度高达10倍。AI深度学习正在逼近现有芯片的算力极限，进而也对芯片设计厂商提出了更高要求。 AI算力资源核心包括GPU,CPU高速计算能力，数据高速存储能力和数据高速响应传送能力等方面组成。大家发现没有最近OpenAI的ChatGPT会出错和宕机，而2月17日 微软的Bing ChatGTP经过长达一天的宕机之后，在18日凌晨恢复运行。恢复后在Discover模式下的对话数目不可以超过6条。其实核心原因当前用户量大，ChatGTP每回答一个问题都需求调用海量算力资源，导致算力资源不够用而加以限制，以防宕机，可以推算连云算力世界第一的微软，只运作ChatGPT3.5模型不到两周就这样吃力，甚至宕机，为了升级系统微软在追加上100亿美元的投资，其中算力资源为重心，那么若未来几年有上百家大公司开发ChatGPT 和 AIGC 的人工智能应用，可预见AI基础建设投资将迎来高速增长，产业链将出现大好赛道的投资机会，特别是算力资源：GPU,CPU和光模块需求将爆发性大增。 二．产业发展前景 高端硅光模块和CPO产品需求将爆发增长，当前高端硅光模块和CPO产品投资逻辑就像2021到2022的光伏逆变器，未来几年产品需求高速增长。 光通信领域将有受益于算力资源需求大增。摩尔定律逼近物理极限，硅光、CPO、液冷等新技术有望实现高算力低功耗。随着速率快速提升，不断缩小的器件逐步逼近物理极限，而随着晶体管密度增加，需要不断对晶体管技术进行改进，使得芯片价格愈发昂贵。此外，随着设备性能提升，数据中心耗能已经达到社会总耗能的一定比例，急需降耗。在此背景下，部分新技术值得关注：（1）硅光：旨在使用激光束代替电子信号传输数据，可将处理器内核之间的传输速率提升100倍以上，同时百纳米级的尺寸可有效缓解芯片制程进入10nm后制造工艺的瓶颈。（2）CPO：将硅光模块和CMOS芯片共同装配在一个插槽上，能带来集成度的提升，同时有效降低传输损耗。 根据Intel对硅光子产业发展的规划来看，硅光模块产业现已经进入快速发展期，在2022年硅光模块在速度、能耗、成本等方面将全面超越普通光模块。随着5G网络建设的进一步拓展，数据传输需求不断增长，400G，800G硅光模块的高速率市场也将被逐步打开，当前CHatgpt,元宇宙等人工智能大规模商用推进，未来三年需求增长将远超预测， 在阿里巴巴达摩院发布的2022十大科技趋势中，硅光芯片是其预测的趋势之一。随着云计算与人工智能的大爆发，硅光芯片迎来技术快速迭代与产业链高速发展。达摩院预计未来三年，硅光芯片将承载绝大部分大型数据中心内的高速信息传输。AI与数据中心领域相同，对算力都具有相对较高的需求。ChatGPT的走红，让各厂商加速对AI领域的投入，对功耗和成本的要求也来得更快。CPO配套硅光可能在未来2-3年有望快速放量。行业现状：从世界巨头抱团式布局产业化的进程看，CPO是终极形态。早在2020年，包括亚马逊AWS、微软、Meta、谷歌等云计算巨头，英特尔、AMD、台积电等网络设备龙头及芯片龙头，均在前瞻性地布局CPO相关技术及产品，并已经推进CPO标准化工作。今年可以说是CPO元年，按照端口数量统计，CPO的发货量将从2023年的5万件增加到2027年的450万件，五年复合增长率呈倍数几何级暴增。CPO技术，是数据中心网络设备毫无疑问的发展方向。在目前的数字化浪潮下，对算力和网络通信能力的追求是无止境的。在追求性能的同时，更要执行国标，努力平衡功耗。 总结来看：目前AI算力的超高能耗是阻碍商业化的最大痛点。而ChatGPT的出现激发出指数级增长的超算布局，能大幅降耗，从而降低成本的CPO新技术显然是未来几年内业绩能最快落地的方向，或将受到各方资金尤其是机构资金的青睐。目前看从传统用户提供内容模式走向AI输入提供内容的模式，必然对算力有着苛刻的要求。 硅光模块是什么 顾名思义，硅光模块是采用硅光子技术的光模块。在了解硅光模块之前，我们有必要先弄清楚什么是硅光子技术。 硅光子技术是基于硅和硅基衬底材料(如SiGe/Si、SOI等)，利用现有CMOS工艺进行光器件开发和集成的新一代技术。硅光模块产生的核心理念是“以光代电”，即利用激光束代替电子信号进行数据传输。硅光子技术将硅光模块中的光学器件与电子元件整合到一个独立的微芯片中，使光信号处理与电信号的处理深度融合，最终实现真正意义上的“光互联”。 硅光模块与普通光模块的区别 普通光模块是实现光电转换的装置，其在功能上需要对光信号进行调制和接收。普通光模块在制造上需要经过封装电芯片、光芯片、透镜、对准组件、光纤端面等器件，最终实现调制器、接收器以及无源光学器件等的高度集成。各器件主要通过封装技术进行集成。 本文前面有讲到硅光模块所使用的硅光子技术是利用CMOS工艺进行光器件的开发和集成，基于CMOS制造工艺进行硅光模块芯片集成便是硅光模块最大的特点，亦是硅光模块与普通光模块最大的区别所在。硅光模块芯片通过硅晶圆技术，在硅基底上利用蚀刻工艺加上外延生长等加工工艺制备调制器、接收器等关键器件，以实现调制器、接收器以及无源光学器件的高度集成。 由于硅光模块和普通光模块所使用的芯片不同，同速率应用于同一场景的硅光模块和普通光模块在产品参数上也有了诸多区别，以飞速(FS)兼容思科QDD-400G-DR4-S普通光模块和硅光模块为例，来看看在具体产品参数上硅光模块与普通光模块的异同点： 硅光模块对比普通光模块有何优势 对比普通光模块，硅光模块具有低功耗、高集成和高速率等优势，对于需要大量使用光模块的数据中心而言，硅光模块最显著的优势依然是低成本。 随着互联网产业的发展，业界对于光模块的需求逐步趋向于小型化和高性能，在小型化的背景下，普通光模块若想提高传输速率，光模块在性能上损耗将增大。而硅光模块除了解决普通光模块多通道带来的功耗、温飘等性能上的瓶颈，同时降也低了激光器成本。 在普通光模块的成本中，光芯片成本占40%，激光器成本占20%左右，若用在激光器上的成本降低75%，则可降低光模块整体成本的15%。 由于硅光模块使硅光子技术，实现了调制器和无源光路在芯片上的高度集成，光模块芯片成本也得到大幅度降低。 普通光模块采用分立式结构，光器件部件多，封装工序较为复杂，从而需要投入较多人工成本，而硅光模块由于芯片的高度集成，组件与人工成本也相对减少。 在100G短距CWDM4和100G中长距相干光模块中，硅光模块成本优势不明显。而在400G及以上的高速率的场景中，传统DML和EML成本较高，硅光模块成本优势更为显著。 硅光模块的市场前景 高速光模块在通信网络设备成本中占比达到50%～60%，光模块成本高昂已对网络总体建设产生直接影响，甚至已成为阻碍光通信产业向更高速率发展的关键所在。 ChartGPT,元宇宙，车联网、AR/VR、直播等5G下游应用的飞速发展和企业上云的大趋势带动了数据中心网络从100G向400G更迭的需求，虽然鉴于良率和损耗问题，硅光模块方案的整体优势尚不明显，但在超400G的短距场景、相干光场景中，硅光模块的低成本优势或许会使得其成为数据中心网络向400G升级的主流产品。 近年来硅光模块在光模块市场中的占比增长较为迅速，主要市场份额集中在头部厂商。据中国产业信息网预测，硅光模块销售额将从2018年的4.55亿美元，增长到2024年的40亿美元，年复合增长率将达到44%。 算力资源一直面临一个无法忽视的问题，就是耗电问题。曾有相关数据显示，全国数据中心的总耗电量在21年时达到惊人的2166亿千瓦时，相当于两个三峡的发电量，1.8个北京地区的总用电量。如此恐怖的耗电量，给国家“双碳”目标，带来了巨大压力。 因此，如何降低“数据中心”耗能，成为国家关注的重点。后来，经过研究发现，网络设备中交换芯片、光模块和SerDes是三座“功耗”大山，散热更是“功耗”真正的大头。在算力的成倍增长，甚至呈现指数级增长的情况下，有一项“关键技术”或将是未来高算力场景下“降本增效”的解决方案，是实现高速率、大带宽、低功耗网络的必经之路，它就是——CPO技术。 CPO，英文全称Co-packaged optics，简称一体封装光学。简单来说，将交换芯片和光引擎共同装配在同一个Socketed（插槽）上，形成芯片和模组的共封装。 于是，在减少主设备的功耗和减少散热方面，相关核心技术出炉。一个就是降低网络设备功耗的黑科技——NPO/CPO技术。另一个就是减少功耗的——液冷技术。NPO/CPO技术，之所以可以降低功耗的原因，主要有三点： 共封装技术，缩短了交换芯片和光引擎间的距离（控制在5~7cm），使得高速电信号能够高质量的在两者之间传输，满足系统的误码率（BER）要求。可以实现更高密度的高速端口，提升整机的带宽密度。元件更加集中，也有利于引入冷板液冷。 未来NPO/CPO技术必将成为“数据中心”的主导技术。机构预估，到2027年，全球CPO市场将达到54亿美元，未来2-3年或快速放量 结论：400G和800G高速率光模块和CPO产品发展前景非常广阔，高速率光模块和CPO是当前数据中心和通信网络中使用的最新光通信技术之一，随着数字化和数据爆炸的加速发展，其发展前景非常广阔。以下是我对这两种光模块产品发展前景的看法：市场需求：随着云计算、大数据、人工智能、物联网等技术的不断发展，数据中心和通信网络对高速率光模块的需求不断增加，尤其是在数据传输量大、传输速度要求高的场景下，如高清视频传输、在线游戏、在线视频会议等。因此，400G和800G高速率光模块和CPO具有非常广泛的市场需求。
三、企业成长空间和估值分析 1、中际旭创 全球领先的光模块解决方案提供商；公司聚焦光模块行业发展，现有10GSFP+、10GXFP、25GSFP28、40GQSFP+、100GCFP4/QSFP28、400GOSFP/QSFP等各系列在内的多个产品类型；全资子公司苏州旭创致力于高端光通信收发模块的研发、设计、封装、测试和销售，产品服务于云计算数据中心、数据通信、5G无线网络、电信传输和固网接入等领域的国内外客户。
2、新易盛 光模块供应商；主要产品为点对点光模块和PON光模块，不同型号光模块产品已超过3,000种，广泛应用于数据宽带、电信通讯、Fttx、数据中心、安防监控和智能电网等行业，能为客户提供定制化的产品服务和一揽子解决方案。
3、光迅科技 全球领先的光电子器件、子系统解决方案供应商；在光通信传输网、接入网和数据网等领域构筑了从芯片到器件、模块、子系统的综合解决方案；为客户提供光电子有源模块、无源器件、光波导集成器件，以及光纤放大器等子系统产品。
4、天孚通信 光通信领域光器件整体解决方案提供商；公司立足光通信领域，长期致力于各类中高速光器件产品的研产销和服务，为下游客户提供垂直整合一站式解决方案，包括高速率同轴器件封装解决方案，高速率BOX器件封装解决方案，AWG系列光器件无源解决方案、微光学解决方案等。
5 、博创科技 集成光电子器件研发生产企业；公司主要产品包括光无源器件和光有源器件两大类；光无源产品有用于光纤到户网络的PLC光分路器、用于骨干网和城域网密集波分复用（DWDM）系统的阵列波导光栅（AWG）和可调光功率波分复用器（VMUX）、用于光功率衰减的MEMS可调光衰减器以及广泛应用于各种光器件中的光纤阵列等；光有源器有用于数据通信的25G至400G光收发模块、有源光缆（AOC）和高速铜缆、用于光纤接入网（PON）的光收发模块、用于无线承载网的光收发模块等。
6、光库科技 光纤器件研发生产企业；公司已掌握先进的光纤器件设计和封装技术，铌酸锂调制器芯片制程和模块封装技术、高功率器件散热技术、光纤器件高可靠性技术、保偏器件对位技术、光纤端面处理技术等均处于国际先进水平；光通讯器件主要产品包括隔离器、波分复用器、偏振分束/合束器、光纤光栅、镀金光纤、光纤透镜、单芯和多芯光纤密封节等。
7、德科立 光传输全产业链企业；公司围绕募集资金投资项目，研发计划包括研究800G及CPO（Co-PackageOptic共封装）等更高速率小型化长距离光收发模块的技术方案。
8、锐捷网络 行业领先的ICT基础设施及行业解决方案提供商；公司主营业务为网络设备、网络安全产品及云桌面解决方案的研发、设计和销售；主要产品包括网络设备（交换机、路由器、无线产品等）、网络安全产品（安全网关、下一代防火墙、安全态势感知及身份管理产品等）、云桌面整体解决方案等。
9、联特科技 公司专注于光通信收发模块的研发、生产和销售，在光电芯片集成、光器件、光模块的设计及生产工艺方面掌握一系列关键技术，具备了光芯片到光器件、光器件到光模块的设计制造能力。
剑桥科技在高端400G和800G及1.6T光模块的产品处于业界领先地位，据行业数据400G高端产品（长距细分支）出货量2022年占全球出货量的三分一，证明公司的高端光模块有很大竟争优势。剑桥科技是国内布局“CPO技术”的核心龙头企业之一，剑桥科技是国内ICT接入终端行业领先企业，也是全球100G高速光组件和光模块技术领先企业，公司收购的Oclaro日本研发团队，在各种高端400G和800G光模块的开发中处于业界领先地位。之前100G 光模块为是2022之前市场主力， 但随着算力资源需求超出市场预期；400G光模块市场持续火热，广泛应用于数据中心中。国内厂商在400G时代领先，有望在800G时代继续巩固优势，相干市场繁荣度高，多家厂商入局，相干技术有望下沉到DCI 等多个应用场景。 硅光布局多年，有望在800G 时代大放异彩。根据Yole 的数据， 预测结果来看，到了2025 年，数据中心收入占比更是达到了90%以上。原因基本是由于价格较高的高速率硅光模块，比如400G，800G 模块的迅速上量带来了市场规模高速增长。结合Yole 对于整个光模块市场的预测，到2025 年，在数通领域，硅光模块的份额会占到三分之一左右。
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