中信建投:AI浪潮来袭 硅光子迎来黄金发展机遇
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2024-06-23 19:20:51
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  中信建投研报指出,AI浪潮来袭,硅光子迎来黄金发展机遇。硅光子技术优势显著,目前数通光模块为下游主要应用场景。海外科技巨头纷纷布局硅光子技术,行业有望实现高速发展。与传统光模块相比,硅光模块在有源和无源器件上均有明显区别,硅光技术可以使光模块成本有明显下降,但工艺是影响硅光模块是否能够实现量产的关键因素之一。回顾过去几年硅光模块发展历程,英特尔引领硅光子技术在100G时代大放异彩,但由于技术方案不同,200G和400G硅光模块发展迟缓,而AI算力建设带来的网络速率快速升级,降低功耗和成本也成为光模块领域发展的主要趋势,因此800G硅光模块有望迎来量产机遇,在未来1.6T时代硅光及薄膜铌酸锂的优势则更加明显。纵观当前全球硅光模块市场,思科和英特尔份额保持领先,但一体化布局的光模块头部厂商预计将会颠覆现有竞争格局。值得注意的是,以前光学I/O主要应用在设备之间(服务器到交换机或交换机到交换机),现在也逐步渗透到板上芯片间光互连,未来会在芯片的chiplet之间实现光互连,将进一步拓展硅光技术应用场景。此外,硅光子技术在CPO、光计算和激光雷达等领域也有较为明确的应用前景。从产业链各环节来看,建议重点关注硅光设备、大功率CW光源、硅光器件及模块和硅光工艺代工厂领域的投资机会。

  全文如下

  中信建投 | AI浪潮来袭,硅光子迎来黄金发展机遇

  硅光子技术优势显著,目前数通光模块为下游主要应用场景。Nvidia、Intel、TSMC和Broadcom等海外科技巨头纷纷布局硅光子技术,行业有望实现高速发展。与传统光模块相比,硅光模块在有源和无源器件上均有明显区别,硅光技术可以使光模块成本有明显下降,但工艺是影响硅光模块是否能够实现量产的关键因素之一。

  回顾过去几年硅光模块发展历程,英特尔引领硅光子技术在100G时代大放异彩,但由于技术方案不同,200G和400G硅光模块发展迟缓,而AI算力建设带来的网络速率快速升级,降低功耗和成本也成为光模块领域发展的主要趋势,因此800G硅光模块有望迎来量产机遇,在未来1.6T时代硅光及薄膜铌酸锂的优势则更加明显。纵观当前全球硅光模块市场,思科和英特尔份额保持领先,但一体化布局的光模块头部厂商预计将会颠覆现有竞争格局。值得注意的是,以前光学I/O主要应用在设备之间(服务器到交换机或交换机到交换机),现在也逐步渗透到板上芯片间光互连,未来会在芯片的chiplet之间实现光互连,将进一步拓展硅光技术应用场景。

  此外,硅光子技术在CPO、光计算和激光雷达等领域也有较为明确的应用前景。从产业链各环节来看,建议重点关注硅光设备、大功率CW光源、硅光器件及模块和硅光工艺代工厂领域的投资机会。

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  硅光子技术优势显著,数通光模块为下游主要应用场景。海外科技巨头纷纷布局硅光子技术,有望实现高速发展。硅光具有兼容成熟的CMOS工艺、集成度高、封装工艺简化、低成本和低功耗等优势。根据Yole的数据,2022年到2028年硅光子芯片的市场规模的CAGR达到44%,其中数通光模块在硅光子芯片市场中占比达到90%以上,为主要应用场景。Nvidia、Intel、TSMC和Broadcom等科技巨头在光互连等领域争相布局硅光子技术,突破在即。

  与传统光模块相比,硅光模块在有源和无源器件上均有明显区别,硅光技术可以使光模块成本有明显下降,但工艺是影响硅光模块是否能够实现量产的关键因素之一。硅光子技术主要是对光模块中的激光器、调制器和无源器件产生变化。假设在同样的良率水平下,硅光模块相比较传统光模块的成本有一定的下降,主要体现在:硅光模块的光源成本大幅降低;硅光芯片能够集成部分光无源器件以降低成本;硅光模块制造工艺成本大幅降低。硅光与CMOS工艺兼容性高,但也需要解决很多know-how问题,并且可能会影响最终硅光模块是否能大批量生产。

  硅光800G光模块有望在2024年实现大批量出货,一体化布局的光模块头部厂商预计将会颠覆现有竞争格局。英特尔引领硅光子技术在100G时代大放异彩,200G和400G硅光模块发展迟缓,800G迎来量产机遇,1.6T时代硅光及薄膜铌酸锂优势凸显。硅光产业链下游需求旺盛,上游设计方案百花齐放,一体化布局的厂商优势显著。全球硅光模块市场,思科和英特尔份额保持领先,但光模块头部厂商有望颠覆格局。相干技术下沉至DCI,硅光子技术因其高集成度和低成本,在相干光模块领域将高速发展。

  以前光学I/O主要应用在设备之间(服务器到交换机或交换机到交换机),现在渗透到板上芯片间光互连,未来会在芯片的chiplet之间实现光互连。随着AI的快速发展,多模态大模型的参数量大幅提升带来数据传输需求的爆发,无论是训练侧还是推理侧,数据在GPU和Switch之间以及GPU和HBM之间的传输带宽愈发成为整个系统的瓶颈。而硅光引擎目前是最佳的光学I/O产品形态之一,将大幅提升传输带宽。此外,英特尔已经推出了采用光互连技术的FPGA商业化产品Stratix 10,以及采用硅光互连技术的泛处理器XPU产品。

  硅光子技术在CPO、光计算和激光雷达等领域应用前景较好。CPO是业界公认的未来更高速率光通信的主流产品形态之一,可显著降低交换机的功耗和成本。硅光引擎是CPO交换机中最佳产品形态之一,有望得到广泛应用。光计算在AI领域快速发展,低功耗的优势驱动硅光子技术产品快速推进。硅光子技术应用在固态激光雷达的FMCW和OPA方案中,高集成度和低成本优势显著。

  投资机会一:硅光设备。硅光工艺设备除了包括高精度的硬件,软件和技术支持也是非常重要的竞争力。

  投资机会二:大功率CW光源。外置大功率CW光源是目前硅光模块采用的主要激光器方案,既可以降低激光器成本,也能降低光模块的失效比例。外置大功率CW光源不仅可以用于硅光模块,也可以用在CPO和光互连等产品上。国内多家光芯片公司都在积极布局,均推出了各种功率的CW光源产品。

  投资机会三:硅光器件及硅光模块。硅光器件和模块是硅光子产业链的主力环节,头部厂商在硅光子技术的深度布局也将影响硅光产品的渗透率。随着硅光子技术的不断发展,多家国内外厂商具备了硅光子技术的设计和封装等能力,有望加速硅光子产品的渗透。

  投资机会四:硅光工艺代工厂。在大批量生产的时候,硅光芯片流片的良率和一致性都是非常重要的参数。因此需要花费较多的时间和金钱去攻克硅光工艺中的know-how问题,从而保证量产的稳定性。

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