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1、 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 证券研究报告|行业策略 2024 年 01 月 09 日 通信通信 光子的黄金十年光子的黄金十年AI 拉动下的光学革命拉动下的光学革命 光学光学AI 算网融合下的最优解算网融合下的最优解之一之一。2023 年，在 AGI 的爆发之下算力成为全球数字基建的焦点，除了大放异彩的英伟达 GPU，Mellanox 的交换类设备也异军突起，成为最大黑马。究其原因，是在算网融合下，通信已成为大规模组网算力中的核心制约因素，甚至有一半的时间都耗用在数据通信上，而各种创新光学解决方案应运而生，催生光子的黄金十年。800G/1.6T 后全面进入后全面进入 TB

2、 时代时代。从 100G 时代开始，光模块以 4-5 年一个代际的速度迭代升级，在 2018-2022 年，我们见证了 400G 周期，而 800G周期已在 2023 年开启。与以往不同的是，800G-1.6T 周期较以往缩短至 3年左右，有望于 2024 年底开启“TB”时代，其背后的推动力正是算网融合下对高速通信的极致需求。从投资角度看，技术迭代加速对供应商的创新能力提出更高要求，而头部玩家也更易于享受代际红利。以太网以太网 VS IB，兼容性与高性能之争，兼容性与高性能之争。以太网（Ethernet）是当前广泛应用的协议，而 InfiniBand（IB）因其零丢包的特点，在 AI 训练中

3、异军突起，帮助英伟达在计算和通信两端协同共进，几乎垄断了 AI 算力市场。但是，以博通、AMD、Arista 等企业组成的超以太网联盟具有更广泛群众基础，从 2023年下半年开始发力，有望于今年开始逐步改变行业格局。创新从材料开始创新从材料开始硅光硅光与与薄膜铌酸锂薄膜铌酸锂。基于 InP 的光模块已经从 100G 走到 800G 仍是主流，硅光从 100G 时代开始导入，却因综合性能未占优而扮演“Plan B”角色，随着 1.6T 到来，对功耗、成本的挑战再度加剧，CPO技术提供了硅光和 CMOS 芯片共同封装的解决方案。薄膜铌酸锂则是更新一代的创新材料，其在带宽、调制电压上更具优势，处于产

4、业导入前夜。光子的现在与未来光子的现在与未来光交换光交换/光计算光计算。跳出传统电交换机的固有框架，以谷歌为代表的公司着手基于 MEMS 的光交换体系；而光计算是未来高速、大数据量、多矩阵计算的人工智能计算处理的最具有潜力的方案之一。投资建议投资建议：“从：“从 0 到到 1”与“从”与“从 1 到到 10”的机会”的机会 对于光通信行业最大的分歧在于筹码结构与预期差，经过 2023 年的大幅上涨，800G 从 0 到 1 的预期基本 Price in，预计 2023 年第四季度开始行业盈利将加速兑现，而客户结构、产品创新、场景拓展将提供更多“从 1 到 10”的个股阿尔法。此外，光交换、光计

5、算、卫星互联等创新将提供海外映射的机会。核心标的：核心标的：中际旭创、新易盛、天孚通信、沪电股份；重点关注：太辰光、光迅科技、源杰科技、腾景科技、德科立、联特科技、华工科技、紫光股份、锐捷网络、盛科通信、菲菱科思、中兴通讯等。风险提示风险提示：AIGC 发展不及预期，算力需求不及预期，卫星互联网、激光雷达等相关需求不及预期。增持增持（维持维持）行业行业走势走势 作者作者 分析师分析师 宋嘉吉宋嘉吉 执业证书编号：S0680519010002 邮箱： 分析师分析师 黄瀚黄瀚 执业证书编号：S0680519050002 邮箱： 分析师分析师 赵丕业赵丕业 执业证书编号：S0680522050002

6、 邮箱： 分析师分析师 邵帅邵帅 执业证书编号：S0680522120003 邮箱： 分析师分析师 石瑜捷石瑜捷 执业证书编号：S0680523070001 邮箱： 相关研究相关研究 1、通信：运营商：算网排头兵，红利展韧性 2024-01-07 2、通信：算力一体化建设明确四大特性，调度平台统筹全网2024-01-04 3、通信：下一代卫星互联网看什么？光学、射频与材料2024-01-03 -32%-16%0%16%32%48%64%2023-012023-052023-092024-01通信沪深300 2024 年 01 月 09 日 P.2请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明

7、 重点标的重点标的 股票股票 股票股票 投资投资 EPS（元）（元）P E 代码代码 名称名称 评级评级 2022A 2023E 2024E 2025E 2022A 2023E 2024E 2025E 300308.SZ 中际旭创 买入 1.52 2.57 4.86 5.57 65.00 38.44 20.33 17.74 300502.SZ 新易盛 买入 1.27 0.93 2.04 2.75 34.61 47.27 21.55 15.99 300394.SZ 天孚通信 买入 1.02 1.53 2.55 3.26 82.13 54.75 32.85 25.70 300570.SZ 太辰光

8、买入 0.78 1.01 1.88 2.21 43.83 33.85 18.19 15.47 688195.SH 腾景科技 买入 0.45 0.64 0.93 1.38 67.78 47.66 32.80 22.10 002881.SZ 美格智能 买入 0.49 0.88 1.35 1.84 53.47 29.77 19.41 14.24 300638.SZ 广和通 买入 0.58 0.98 1.17 1.46 29.34 17.37 14.55 11.66 资料来源：Wind，国盛证券研究所 9ZMBwUhXjYeYpW9P8Q8OnPqQpNtPjMqQoPlOrQpPaQnMtQMYqR

9、yRNZqRnQ2024 年 01 月 09 日 P.3请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 内容目录内容目录 一、光通信-AI 算网融合下的传输最优解之一.6 1.1 光通信产业链.6 1.2 网络架构分析以及对应光通信网络.7 1.2.1 以太网 VS IB，兼容性与高性能之争.8 1.2.2 英伟达：IB 和 NV 网络打造高性能集群.10 1.2.3 超以太网联盟：广泛的群众基础，持续优化提高性能表现.13 1.3 800G/1.6T 后全面进入 TB 时代.14 二、光子通信新路径封装与材料的革新.17 2.1 封装侧：CPO/LPO/板上光互联.17 2.1.1 传统

10、PAM4+DSP.17 2.1.2 CPO 共封装是长期方向.19 2.1.3 LPO，800G 时代最具潜力的方案.20 2.1.4 光互联的进化：向短距离渗透，向高密度升级.22 2.2 材料侧：硅光/薄膜铌酸锂.24 2.2.1 硅光.24 2.2.2 薄膜铌酸锂.27 三、光子的现在与未来光交换/光计算.28 3.1 谷歌的光交换 OCS 体系.28 3.2 Intel 等为主的光计算芯片.29 四、光子的更多场景卫星+汽车.31 4.1 卫星光星间激光.31 4.2 汽车之光激光雷达.34 五、边缘计算：始于 AI，赋能应用.38 5.1 模型由大到小，AI 走上应用的快速路.38

11、5.2 应用曙光已现，期待 AI 飞轮下的百花齐放.39 5.3 物联网：复苏与扩张共振.43 六、投资建议：“从 0 到 1”与“从 1 到 10”的机会.47 七、风险提示.48 图表目录图表目录 图表 1：光通信产业链梳理.7 图表 2：网络架构种类繁多.7 图表 3：以太网应用场景众多.8 图表 4：以太网应用场景众多.8 图表 5：传统模式 VS RDMA 模式.9 图表 6：以太网网络带宽演进.9 图表 7：InfiniBand 网络带宽演进.9 图表 8：计算 140-node DGX SuperPOD 的结构拓扑.11 图表 9：计算 80-node DGX SuperPOD

12、的结构拓扑.11 图表 10：计算光纤交换机和电缆数量.11 图表 11：计算光纤交换机和电缆数量.12 图表 12：Nvidia Quantum-2 IB NDR400.12 图表 13：256-GPU SuperPOD 的架构图.12 2024 年 01 月 09 日 P.4请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 图表 14：DGX GH200 技术细节.13 图表 15：UEC 创始成员和会员.14 图表 16：国内光模块厂商 1.6T 相关产品进度.15 图表 17：国外相关厂商在第 48 届 OFC 展会参会产品.16 图表 18：光模块核心电芯片级功能.17 图表 19：

13、NRZ 技术与 PAM4 技术对比.18 图表 20：PAM4 原理图.18 图表 21：简化的接收端 PAM4+DSP 架构.18 图表 22：400G ZR 光模块中各器件功耗占比.18 图表 23：基于 PAM4 调制的 400G DML 光收发模块（8*50G 方案）.19 图表 24：可插拔光模块和共封装光学对比.19 图表 25：思科 CPO 架构（下）与传统交换机（上）的结构对比.20 图表 26：思科在 OFC 2023 展示的 CPO 样机.20 图表 27：不同速率的光模块技术现状.20 图表 28：DSP 与 LPO 原理对比.21 图表 29：无需 DSP 的 Line

14、ar-drive 可以节省 25%功耗.21 图表 30：LPO、CPO 特性比较.21 图表 31：国内光模块厂商的 LPO 进展.22 图表 32：新易盛 800G LPO 产品系列.22 图表 33：光模块、AOC、DAC 的适用场景.23 图表 34：OXC 极大简化光互联网络复杂程度.24 图表 35：太辰光 OXC 光纤柔性板，配套应用于 OXC 产品.24 图表 36：磷化铟、硅光、铌酸锂对比.24 图表 37：硅光的三种产品形式.25 图表 38：基于硅光芯片制作的光模块内部构造.25 图表 39：1992-2030 硅光技术路线.26 图表 40：混合光子集成与单片硅光子集成

15、的示意图.26 图表 41：体材料铌酸锂调制器（左）与薄膜铌酸锂调制器结构.27 图表 42：单个 OCS 设备通过 MEMS 棱镜将 N 个输入映射到 N 个输出光纤.28 图表 43：谷歌 Palomar OCS 核心部件.28 图表 44：谷歌 Palomar OCS 光路示意图.28 图表 45：网络状光干涉器概念.30 图表 46：光学卷积处理器概念.30 图表 47：卫星激光通信优劣势.31 图表 48：Starlink V1.5 卫星搭载的激光载荷.32 图表 49：激光通信载荷架构.32 图表 50：非相干调制与相干调制对比.33 图表 51：Tesat、Space Micro

16、 和 Mynaric 激光通信产品对比.33 图表 52：汽车激光雷达光电探测器材料响应度与波长的关系.34 图表 53：ToF 雷达工作原理.35 图表 54：AMCW 雷达工作原理.35 图表 55：FMCW 雷达工作原理.35 图表 56：中国激光雷达市场规模预测（单位：亿美元）.36 图表 57：纳斯达克上市激光雷达企业近期营收表现（百万美元）.36 图表 58：近期上市新车激光雷达配置梳理.37 图表 59：MLC 项目概览.38 2024 年 01 月 09 日 P.5请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 图表 60：英特尔 AIPC 加速计划.39 图表 61：自动驾

17、驶芯片每秒识别帧率对比.40 图表 62：美格车规模组.40 图表 63：AIAgent 系统架构.40 图表 64：车载 AIAgent 能力的 5 个层次.41 图表 65：Rewind 应用.41 图表 66：特斯拉机器人进展.42 图表 67：国内三大运营商物联网终端用户情况.43 图表 68：全球物联网市场预测情况.43 图表 69：中国移动蜂窝物联网市场份额全球领先.44 图表 70：国内车载 5G 通讯前装搭载情况.44 图表 71：全球个人电脑出货量.45 图表 72：全球蜂窝笔电出货预测.45 图表 73：全球 5G FWA 用户数预测.46 图表 74：2024 年投资建议

18、.47 2024 年 01 月 09 日 P.6请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 一、光通信一、光通信-AI 算算网融合下的传输最优解网融合下的传输最优解之一之一 1.1 光通信产业链光通信产业链 光通信产业链涵盖多个环节，上游芯片厂商和下游客户较为强势。光通信产业链涵盖多个环节，上游芯片厂商和下游客户较为强势。简单来看光通信产业分为上中下游，上游主要是核心零部件环节包括光芯片、光学元件、电芯片，中游可以分为光器件、光模块，下游按照应用场景可以分为电信市场和数通市场，整条光通信产业链较为复杂，话语权较强的集中在上游和下游两端，因此对于光模块厂商而言成本控制能力至关重要，决定了公

19、司的整体盈利能力。上游零部件：上游零部件：光芯片：光芯片：有源光芯片（激光器芯片、探测器芯片等）、无源光芯片（波分复用、光耦合器等）；主要厂商：主要厂商：源杰科技、仕佳光子、光迅科技、长光华芯、华工科技、海信宽带、武汉光安伦、华为海思、中兴通讯、Lumentum、Finisar、Avago、AAOI、II-VI、Ociaro、Acacia、三菱、住友、博通等。光学元件：光学元件：平面/球面光学元件、横压玻璃非球面透镜等；主要厂商：主要厂商：天孚通信、太辰光、腾景科技、光库科技、中瓷电子、博创科技、昂纳技术等。电芯片：电芯片：电芯片目前仍以海外进口为主，包括 LD driver、TIA、LA、C

20、DR、DSP 等；主要厂商主要厂商：Marvell、博通、Credo、超燃半导体、华为海思、傲科光电等。中游器件模块：中游器件模块：光器件：光器件：有源光器件-激光器（DFB/FP/VCSEL）、探测器（PIN/APD）、光放大器、光调制器（DML/EML）、光收发次模块（TOSA/ROSA/BOSA）等；无缘光器件-光隔离器、光分离器、光开关、光纤连接器、波分复用解复用器、光分路器、光衰减器、FA 光线阵列、光耦合器等；主要厂商：主要厂商：光迅科技、博创科技、华工科技、Lumentum、Finisar、AAOI、II-VI 等。光模块：光模块：数通光模块、电信光模块，100/200/400/

21、800G/1.6T 等；主要厂家：主要厂家：中际旭创、新易盛、光迅科技、华工科技、博创科技、联特科技、剑桥科技、Lumentum、Finisar、Avago、AAOI 等。下游应用：下游应用：电信市场：电信市场：通信设备厂如华为，中兴，烽火，瑞斯康达、格林伟迪、剑桥科技、Nokia、Cisco 等；终端电信运营商如三大运营商、中国广电、Verizon、T&T、沃达丰、软银等。数据中心市场：数据中心市场：云厂商如阿里云、腾讯云、华为云、百度云、AWS、Microsoft、Google、Meta 等。2024 年 01 月 09 日 P.7请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 图表 1

22、：光通信产业链梳理 资料来源：国盛证券研究所整理 1.2 网络架构分析以及对应光通信网络网络架构分析以及对应光通信网络 光通信与网络架构密切相关，网络架构的持续演进和多样性对光通信提出一系列特定的光通信与网络架构密切相关，网络架构的持续演进和多样性对光通信提出一系列特定的需求。需求。网络架构是指网络系统中各个组件和子系统之间的结构和组织方式，决定了数据在网络中的传输方式、管理方式以及网络整体的性能和可靠性，网络架构包括硬件和软件两个方面。不同的网络架构对光通信具备不同的需求，包括传输速率、带宽要求、传输距离、技术标准、通信协议、部署环境等。图表 2：网络架构种类繁多 资料来源：国盛证券研究所整

23、理 2024 年 01 月 09 日 P.8请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 1.2.1 以太网以太网 VS IB，兼容性与高性能之争，兼容性与高性能之争 以太网（以太网（Ethernet）是当前广泛应用的局域网，基于）是当前广泛应用的局域网，基于 IEEE 组织组织 802.3 网络标准，使网络标准，使用标准的以太网设备、线缆和接口卡，借助交换机或路由器实现各个网络节点之间的通用标准的以太网设备、线缆和接口卡，借助交换机或路由器实现各个网络节点之间的通信。信。以太网最初由 Xerox、Intel、DEC 公司联合开发，并于 1980 年发布首个以太网标准，即 10Mbps 基

24、带局域网；后来标准逐步完善，推出了多个传输速率，目前具备标准以太网（10 Mbit/s）、快速以太网（100 Mbit/s）、千兆以太网（1000 Mbit/s）和万兆以太网（10 Gbit/s）等。以太网通常采用总线架构，广泛支持家庭和办公室网络、5G 承载、云计算、智慧城市和数据中心等多种应用场景。图表 3：以太网应用场景众多 资料来源：态路通信，国盛证券研究所 InfiniBand（IB）具有高带宽、低时延、高可靠性和高可扩展性，适用于高性能计算）具有高带宽、低时延、高可靠性和高可扩展性，适用于高性能计算和人工智能等领域，如超级计算机、和人工智能等领域，如超级计算机、GPU 服务器、大数

25、据分析等。服务器、大数据分析等。IB 网络带宽从 SDR、DDR、QDR、FDR、EDR、HDR 到 NDR 不断发展，提供多个传输速率的选择，InfiniBand通过专用设备、线缆和接口卡，以交换机实现直接连接和高效通信。IB 网络由 InfiniBand Trade Association（IBTA）定义，技术在超级计算机集群和 GPU 服务器等领域广泛应用，采用先进的分布式网络架构，显著提升性能，支持更高的传输速率和更大的带宽，尤其适用于科学计算和大规模 AI 数据中心。图表 4：以太网应用场景众多 资料来源：态路通信，国盛证券研究所 以太网和以太网和 IB 网络“纷争”由来已久，两者在

26、带宽、时延、可靠性、可扩展性差距明显。网络“纷争”由来已久，两者在带宽、时延、可靠性、可扩展性差距明显。2024 年 01 月 09 日 P.9请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 以太网和 IB 网最初各自的设计目标和应用场景不同，直接导致两者在性能侧重上存在差异，整体来看，以太网兼容性较高、成本较低、灵活性较好，IB 网性能更优秀，具备高带宽、低时延、高可靠性和高可扩展性等优点：延迟：延迟：IB 网引入网引入 RDMA 技术，延迟大幅降低。技术，延迟大幅降低。传统 TCP/IP 协议来自网卡的数据需要先拷贝到核心内存再拷贝到应用存储空间再经由网卡发送到 Internet，这种核

27、心内存的转换增加了数据流传输路径的长度，传输延迟较大；IB 最突出的优势在于率先引入 RDMA（远程直接数据存取）协议，允许应用与网卡之间的直接数据读写，同时 RDMA 的内存零拷贝机制允许接收端直接从发送端的内存读取数据，因此整体 CPU 负担大幅降低，延迟显著提升。图表 5：传统模式 VS RDMA 模式 资料来源：鲜枣课堂，国盛证券研究所 带宽：以太网和带宽：以太网和 IB 网带宽和速率均不断升级。网带宽和速率均不断升级。以太网传输速率从 10M 起步，目前已经发布了 100G、200G、400G、800G 甚至 1.6T 以太网接口，传输速率的跨度较大；InfiniBand 的网络带宽

28、不断升级，从早期的 SDR、DDR、QDR、FDR、EDR、HDR，一路升级到 NDR、XDR、GDR。图表 6：以太网网络带宽演进 图表 7：InfiniBand 网络带宽演进 资料来源：态路通信，国盛证券研究所 资料来源：鲜枣课堂，国盛证券研究所 兼容性：以太网兼容性显著高于兼容性：以太网兼容性显著高于 IB 网络。网络。以太网遵循 TCP/IP 模型或 OSI 模型，可以与各种不同的系统和设备互连互通，支持各种网络拓扑，以太网生态系统在产业链中的成熟度更高；IB 网络使用自身定义的网络协议，需要特定的软件和驱动才能与其他系统和设备互连互通，甚至不同的应用场景还需要特定 IB 线缆接入。扩

29、展性：扩展性：IB 网是针对集群设计的架构，拓展性更高。网是针对集群设计的架构，拓展性更高。IB 设计之初就支持子网灵活拓扑布局，可以较为简单的添加、重置、删除子网，能够创建具有数千个节点的高 2024 年 01 月 09 日 P.10请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 性能集群。可靠性：可靠性：IB 网络稳定可靠性较高。网络稳定可靠性较高。IB 网是一个完整的网络协议，并具备端到端流量控制，可以避免拥塞、确保信息有序传递、提高网络效率。成本：以太网成本较低，成本：以太网成本较低，IB 成本较高。成本较高。以太网使用的设备、线缆和接口卡都是标品，供应商和产品可选范围较大；而 IB

30、 网使用的设备、线缆和接口卡都是专用的，可选厂商较少且客户议价权较弱。总体来看，以太网作为过去数十年使用最广泛的通信协议，其受众群体众多，用户接受程度高，兼容性强，但因为过去在高性能 AI 计算场景使用较少，且供应商分散，导致综合效果相较于封闭的英伟达方案有所欠缺。随着大模型超算的持续推进，超以太网联盟的成立，以太网正发起直追，凭借广泛的群众基础，以太网在 AI 时代依旧有这极强的生命力，与 IB 的良性竞争也将进一步加速网络架构层面的发展，去匹配持续升级的计算。1.2.2 英伟达：英伟达：IB 和和 NV 网络打造高性能集群网络打造高性能集群 AI 时代时代 GPU 成为核心处理器，分布式训

31、练诉求提升，集群构架下成为核心处理器，分布式训练诉求提升，集群构架下 IB 网络优势尽显。网络优势尽显。GPU 采用并行计算方式，擅长处理大量、简单的运算，因此多适用于图像图形处理和 AI推理。但是大模型复杂度日益提升，单卡 GPU 显存有限，无法满足训练需求，需要联合多张 GPU 甚至多台服务器协同工作，分布式训练成为核心训练方式，集群网络成为趋势，根据以上对 IB 网络和以太网的叙述中可知，目前来看 IB 网络的高性能更能满足于 AI集群训练的需求。为提高为提高 gpu 集群性能，英伟达选取集群性能，英伟达选取 IB 网络架构，光通信能力成为大模型训练网络架构，光通信能力成为大模型训练/推

32、理环推理环节的核心能力。节的核心能力。英伟达在 IB 网络早有布局，起初 Mellanox 是全球 IB 交换机领先厂商，2019 年被英伟达 68 亿美金收购，当前来看，AI 大模型训练均以英伟达的网络配置方案为主，IB 网络在大模型应用场景中占据较为绝对的地位，基于英伟达 A100、H100、GH200 GPU 构建的网络基本配套用 IB 交换机。（1）A100：目前：目前 A100 SuperPOD 主要用主要用 200G quantum 交换机，全交换机，全 200G 连接，连接，一条线缆对应一条线缆对应 2 个个 200G 光模块光模块 A100 顶配模式：顶配模式：以 140 台

33、DGX（1120 张）的顶配集群为例，在服务器到叶交换机层，每张显卡连接一个叶层交换机口，每个服务器有 8 张卡，20 台服务器分为 7 组，所以需要 7X8台叶交换机与 1120 条连线；叶到脊层，每组中的 8 台叶交换机连接分别有一条线连接向 10 台一组脊交换机，同时 UFM 管理模块需要分别连接两个脊交换机，共需要 1124 条连线；脊到核心层，连接方式较为复杂，按照表供需 1120 条线。A100 标准模式：标准模式：一个标准的 DGXA100SuperPOD 部署结构为，140 台 DGXA100GPU 服务器（每台服务器 8 张 GPU）、HDRInfiniBand200G 网卡

34、、170 台 NVIDIAQuantumQM8790 交换机（其中交换机速率为 200G，每个端口数为 40 个），采用 IB fat-tree 胖树网络拓扑。2024 年 01 月 09 日 P.11请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 图表 8：计算 140-node DGX SuperPOD 的结构拓扑 图表 9：计算 80-node DGX SuperPOD 的结构拓扑 资料来源：Nvidia，国盛证券研究所 资料来源：Nvidia，国盛证券研究所 图表 10：计算光纤交换机和电缆数量 资料来源：Nvidia，国盛证券研究所 （2）H100：DGX H100 SuperPO

35、D 计算集群互联中，理论上需要配置计算集群互联中，理论上需要配置 3 块块 800G 光光模块（模块（2*800G+2*400G）DGX H100 SuperPOD 节点内部是 NVLink4 互联 8-GPU，节点之间通过 NVLink4 Network 互联。基本部署结构信息为：32 台服务器(每台服务器 8 张 GPU）+12 台交换机，网络拓扑结构为 IB fat-tree（胖树），交换机单端口 400G 速率，可合并形成 800G 端口；交换机建议 NVIDIA Quantum QM9700 switc。此处我们和 A100 一样，参考 H100 的 SuperPOD 组网白皮书，根

36、据线缆数量计算光模块用量。用于 H100 计算集群互联中，服务器到叶层需要 400G 通路，叶层到脊层交换机互联需要 800G 通路。根据线缆计算，叶层一张 H100 需要 2 块 400G（1020*2/10162），脊层 H100 需要 2 块 800G（1024*2/10162），因此，计算集群互联中，约等于需要 3 块 800G光模块（2*800G 光模块+2*400G 光模块）。故 GPU:光模块理论可达极值为：Nvlink Switch 1:4.5+InfiniBand 1:3=1:7.5（实际应用中目前因价格过高没有推广，只做空间参考。）2024 年 01 月 09 日 P.12

37、请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 图表 11：计算光纤交换机和电缆数量 资料来源：Nvidia，国盛证券研究所 （3）GH100：跨服务器显存共享第一次成为现实：跨服务器显存共享第一次成为现实 GH100 集群架构：三层架构，第一层是显卡，第二层是 L1 交换机，第三层是 L2 交换机，每 8 张显卡与 3 个 L1 交换机形成一个 POD，或者说“小集群”，每个小集群再通过胖树架构连接到 L2 交换机，从而实现互联。显卡到 L1 交换机的距离较短。L1 交换机到 L2 交换机的互联是 800G 主要需求点，从图中可以看出，每一个 POD往外部连接了 36 条线，用到了 36*

38、2=72 个光模块，一个 POD 8 张卡，理论上一张卡需要 9 个光模块。图表 12：Nvidia Quantum-2 IB NDR400 图表 13：256-GPU SuperPOD 的架构图 资料来源：Nvidia，国盛证券研究所 资料来源：Nvidia，国盛证券研究所 2024 年 01 月 09 日 P.13请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 图表 14：DGX GH200 技术细节 资料来源：Nvidia，国盛证券研究所 1.2.3 超以太网联盟：广泛的群众基础，持续优化提高性能表现超以太网联盟：广泛的群众基础，持续优化提高性能表现 超以太网联盟（超以太网联盟（UEC

39、）成立，有望打破）成立，有望打破 IB 网络在网络在 AI 时代的垄断地位。时代的垄断地位。2023 年 7 月 19日在 Linux 基金会的牵头下成立超以太网联盟（Ultra Ethernet Consortium），创始成员包括 AMD、Arista、博通、思科、Eviden、HPE、Intel、Meta 和微软等，EUC 目标是超越现有的以太网功能。UEC 成立后，以太网与成立后，以太网与 IB 网络谁更适合大模型，尚未成定论。网络谁更适合大模型，尚未成定论。当前来看，全球跨服务器 AI 连接主力军为 IB 协议与以太网协议。英伟达凭借其领先的显卡性能和用户粘性，使得 IB 协议在目前

40、的 AI 连接领域拔得头筹，但 IB 由于溢价较高，用户往往需要付出更多的隐形组网成本，相同预算下，采购到的显卡，光模块、交换机硬件数量就会较少。当前行业为了改变这种趋势，有两条路线正在浮现，第一是如谷歌等超级巨头，通过全套自研的 TPU 芯片以及 OCS 交换系统，以自身技术实力实现生态闭环，从而降低成本。第二则是 AMD 带领的以太网联盟，以包容，开放的生态，与交换机厂商一起，扩大以太网份额与性能，让更加高性价比的网络惠及客户。我们认为，随着以太网等开放协议渗透率逐渐提升，组网成本中的“隐性花费”有望降低，客户可以将更多的预算投入如高速率光模块、交换机等实际设备的购买中。以太网的“开放”性

41、能获得以太网的“开放”性能获得 AMD 大力支持，未来借助开放性或有望与大力支持，未来借助开放性或有望与 IB 网络在网络在 AI 集集群架构中形成竞争力，进一步增加下游客户可选择性，光通信的网络架构渠道得以拓宽。群架构中形成竞争力，进一步增加下游客户可选择性，光通信的网络架构渠道得以拓宽。全面拥抱以太网。无论是从显卡服务器设计亦或是网络架构上，AMD 全面拥抱“开放”理念，服务器采用标准化设计，可以兼容任何客户的集群。在网络方面，内部互联的Infinity Fabric 协议将开放给合作的交换机厂商与战略伙伴。同时，在跨服务器的显卡连接上，AMD 旗帜鲜明的指出“Ethernet is th

42、e answer”，以太网将成为 AMD 用于构建集群的协议。相比于业界的另一主流协议 IB，AMD 认为以太网拥有更好的性能，更好的大规模集群能力，以及最为核心的开放性。2024 年 01 月 09 日 P.14请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 图表 15：UEC 创始成员和会员 资料来源：ultraethernet，国盛证券研究所 1.3 800G/1.6T 后全面进入后全面进入 TB 时代时代 AI 拉动光模块速率升级，拉动光模块速率升级，1.6T 光模块产品将领衔市场。光模块产品将领衔市场。大模型训练把对算力的需求带上了新高度，当今的 AI 训练推理亟需超大内存来承载千

43、亿参数量、TB 级别大小的大模型，内存性能也顺理成章成为 AI 算力的瓶颈所在。英伟达 H200 提前发布，整个技术路线的迭代随之加速，1.6T 时代也有望更早来临。高算力、低功耗是未来市场的重要发展方向，随着 AIGC 发展趋势明朗，高算力需求催化更高速率的 800G、1.6T 光模块需求。1.6T 光模块需求趋势明确，国内厂商加快布局新市场。光模块需求趋势明确，国内厂商加快布局新市场。中国企业已经成为全球光通信产业的重要一极，尤其是光模块领域迅速追赶，已经占到全球 50%的份额。从整个产业来看，中际旭创、新易盛、光迅科技、剑桥科技等国内厂商已有 1.6T 光模块新产品落地，华工科技、联特科

44、技已在研发阶段。中际旭创：公司 1.6T OSFP-XD DR8+可插拔光通信模块，结合了最先进的单通道200G 光学技术和行业领先的数字信号处理技术，传输速率达到 1.6Tbps，实现了1U 机架配置中 51.2T 的交换机吞吐量，在 0-70C 温度范围内，以低于 23W 的低功耗支持 2 公里的传输距离。公司 AI 大客户目前已明确提出了 1.6T 的需求，新产品将根据客户需求进行完善和量产准备，2024 年 1.6T 光模块主要为测试、认证以及小批量需求，真正的规模上量则会在 2025 年开始。2024 年 01 月 09 日 P.15请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明

45、新易盛：公司 1.6T 4FR2 光模块产品采用 OSFP-XD 的封装形式和单波 200bps 技术，公司采用的技术方案包括 EML 和硅光子学调制器以及薄膜铌酸锂(TFLN)调制器。1.6T 光模块具有 4SN 连接器，电接口使用 16100Gbps 信号，光学侧使用 4400G FR2 信号，模块可以支持长达 2 公里的传输距离，可用于 1.6T 的点对点连接或 2800G 或 4400G 的扇出应用。公司新产品兼具高容量，低每比特成本，低的功耗的特点。光迅科技：公司 1.6T DR8 高速光模块，遵循 OSFP MSA 及 CMIS 协议标准，采用OSFP-XD 的封装形式，模块电接口

46、侧采用 16 个通道，单通道信号速率 100Gb/s；光接口侧采用 8 通道，单通道信号速率 200Gb/s，在整体硬件设计上，该模块采用最新一代 5nmDSP，可满足数据中心低能耗诉求，实现 10km 传输链路预算。在制成工艺上，基于公司成熟稳定的 COC(chip on carrier)以及 COB(chip on board)工艺平台，可保证产品稳定性。华工科技：公司在 400G 及以下全系列光模块已实现批量交付，800G LPO 系列模块产品已向客户送样，正在验证测试过程中。公司围绕当前 InP、GaAs 化合物材料，布局硅基光电子、铌酸锂、量子点激光器等新型材料方向，自主研发并行光技

47、术，积极推动新技术、新材料在下一代 1.6T、3.2T 等更高速产品应用；公司 1.6T 光模块目前仍在研发阶段，可匹配客户进度及送样窗口。图表 16：国内光模块厂商 1.6T 相关产品进度 股票代码股票代码 股票名称股票名称 1.6T 相关产品进度相关产品进度 300308.SZ 中际旭创 公司 1.6T OSFP-XD DR8+可插拔光通信模块，结合了最先进的单通道 200G 光学技术和行业领先的数字信号处理技术，传输速率达到 1.6Tbps，实现了 1U 机架配置中 51.2T的交换机吞吐量，在 0-70C 温度范围内，以低于 23W 的低功耗支持 2 公里的传输距离。公司 AI 大客户

48、目前已明确提出了 1.6T 的需求，新产品将根据客户需求进行完善和量产准备，2024 年 1.6T 光模块主要为测试、认证以及小批量需求，真正的规模上量则会在2025 年开始。300502.SZ 新易盛 公司 1.6T 4FR2 光模块产品采用 OSFP-XD 的封装形式和单波 200bps 技术，公司采用的技术方案包括 EML 和硅光子学调制器以及薄膜铌酸锂(TFLN)调制器。1.6T 光模块具有 4SN 连接器，电接口使用 16100Gbps 信号，光学侧使用 4400G FR2 信号，模块可以支持长达 2 公里的传输距离，可用于 1.6T 的点对点连接或 2800G 或 4400G 的扇

49、出应用。公司新产品兼具高容量，低每比特成本，低的功耗的特点。002281.SZ 光迅科技 公司 1.6T DR8 高速光模块，遵循 OSFP MSA 及 CMIS 协议标准，采用 OSFP-XD 的封装形式，模块电接口侧采用 16 个通道，单通道信号速率 100Gb/s；光接口侧采用 8 通道，单通道信号速率 200Gb/s，在整体硬件设计上，该模块采用最新一代 5nm DSP，可满足数据中心低能耗诉求，实现 10km 传输链路预算。在制成工艺上，基于公司成熟稳定的 COC(chip on carrier)以及 COB(chip on board)工艺平台，可保证产品稳定性。000988.SZ

50、 华工科技 公司在 400G 及以下全系列光模块已实现批量交付，800GLPO 系列产品处于送样阶段。公司围绕当前 InP、GaAs 化合物材料，布局硅基光电子、铌酸锂、量子点激光器等新型材料方向，自主研发并行光技术，积极推动新技术、新材料在下一代 1.6T、3.2T 等更高速产品应用；公司 1.6T 光模块目前仍在研发阶段，可匹配客户进度及送样窗口。603083.SH 剑桥科技 公司在第 48 届 OFC 展会现场演示了 1.6T 光模块研发样机以及基于每通道 200Gpbs EML 的高质量光发射眼图，1.6T 产品倾向于可插拔方案，批量发货时间大约在 2-3 年之后。301205.SZ

51、联特科技 公司的 1.6T 光模块主要采用的是可插拔封装形式，目前处于研发阶段。资料来源：讯石光通讯公众号，中际旭创微信公众号，中际旭创投资者问答，光纤在线，光迅科技公众号，中国光谷，华工科技投资者问答，国盛证券研究所 OFC 2023 年全球光通信行业风向标，年全球光通信行业风向标，1.6T 时代已加速到来。时代已加速到来。OFC 是光通信领域中全球规模最大、专业性最强、影响力最大的国际性盛会，受到全球光通信、芯片乃至云计算公司的高度重视。第 48 届 OFC 展会于 2023 年 3 月 5-9 日在美国加利福尼亚州圣地 2024 年 01 月 09 日 P.16请仔细阅读本报告末页声明请

52、仔细阅读本报告末页声明 亚哥以现场和虚拟组件的混合形式召开，展会中讨论的热点话题包括量子网络、机器学习(ML)和人工智能(AI)等网络分析技术，以及 5G 创新等。在本届 OFC 展会上，国外相关厂商在光芯片、光学元件、电芯片等领域展示了最新的产品和创新。国内参会企业在 800G/1.6T 光模块、薄膜铌酸锂、硅光、相干光通信等领域也有新产品推出。整体来看，在 800G 领域，中国光模块供应商已经走在业界前列，200G 相关光电芯片产品在展会的亮相，也使得 1.6T 可插拔光模块的竞争力进一步增加。随着 AIGC 高速发展下拉动的算力需求大爆发，下游 1.6T 需求已提前释放，将在 2024

53、年全面进入 1.6T 时代。图表 17：国外相关厂商在第 48 届 OFC 展会参会产品 国外相关厂商国外相关厂商 相关参会产品相关参会产品 Lumentum 新型分布式反馈（DFB）激光器，表现出较低的 TDECQ 值，能够在10公里实现以200Gb/s速度发射数据，还可用于LR的5公里CWDM4应用，有助于开发下一代 800G/1.6T 以太网数据中心。II-VI 展示新产品 200Gbps 单通道光模块，嵌入在下一代 800G 和 1.6T 光模块中，面向数据网络行业单模和多模应用。MACOM 跨阻放大器(TIA)MATA-40734 和 MATA-40736、外部调制激光器(EML)驱

54、动器 MAOM-11112 和光电二极管 MARP-BP112。两款 TIA允许每通道高达 226.8Gbps 的数据速率，可以支持开发 1.6T 光模块。Semtech 新产品 GN7161 combo 芯片和 GN7060 突发模式跨阻放大器(TIA)，为数据中心/企业网络、无线基础设施和无源光网络市场的光模块解决方案提供高性能信号完整性。索尔思光电 单波 200G PAM4 EML 激光器，支持 LWDM 波长包括 1295.5nm、1300.0nm、1304.5nm、1309.1nm 四个波长，可以支持基于8x200Gb/s 下的 1.6T DR8 光模块，2x800G FR4/LR4

55、 光模块以及下一代 800G DR4,FR4 和 LR4 等系列光模块。资料来源：讯石光通讯网，SEMTECH 官网，MACOM 官网，Youtube，II-VI，国盛证券研究所 2024 年 01 月 09 日 P.17请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 二、光子通信新路径二、光子通信新路径封装与材料的革新封装与材料的革新 2.1 封装侧：封装侧：CPO/LPO/板上光互联板上光互联 2.1.1 传统传统 PAM4+DSP 光模块传输的原理基于光学和电学相互转换，具体包括光接收模块和光发送模块。光模块传输的原理基于光学和电学相互转换，具体包括光接收模块和光发送模块。光模块的原理

56、是，在发射端原始电信号经过驱动芯片处理后，激活半导体激光器或发光二极管发射调制光信号；接收端接收光信号后，光探测二极管将其转换为电信号，经过前置放大器处理后输出。光模块中的主要电芯片包括 DSP（数字信号处理器）、LDD（激光驱动器）、TIA（跨阻放大器）、LA（限幅放大器）以及 CDR（钟与数据恢复芯片）等。图表 18：光模块核心电芯片级功能 芯片芯片 功能功能 DSP（数字信号处理器）DSP 是一种专门设计用于数字信号处理的芯片，负责对数字信号进行调制、解调、滤波、均衡和纠错等操作，以提高信号质量和系统性能。在光模块中，DSP 常用于数字光信号的处理和优化，确保信号的稳定传输和高质量的解调

57、。LDD（激光驱动器，Laser Diode Driver）激光驱动器控制激光二极管（LD）的电流，调整激光器的输出功率，实现对光信号的调制，确保激光器按照特定的模式发射，以传输数字信息。在光模块的发射端，LDD 起到关键的作用，影响光信号的质量和性能。TIA（跨阻放大器，Transimpedance Amplifier）TIA 将光电二极管产生的微弱光电流转换为相应的电压信号，并进行放大。在光模块的接收端，TIA 起到将光信号转换为电信号的关键作用，为后续处理提供合适的电信号。LA（限幅放大器，Limiting Amplifier）限幅放大器对接收到的光电信号进行限幅处理，确保信号的稳定性和

58、正确解调，负责将模糊或受损的信号转换为清晰可辨识的数字信号，提高系统对于复杂信道的适应性。CDR（时钟与数据恢复芯片，Clock and Data Recovery）CDR 从接收到的信号中提取时钟信息，并同时恢复数据的时序。在光模块的接收端，CDR确保正确解调和同步接收到的光信号，对于保障数据的准确性和稳定性至关重要。资料来源：国盛证券研究所整理 400G 及以上速率的光模块主要有 QSFP-DD、CFP8 和 OSFP 封装。随着 5G 建设、数据要素规模的演进以及 AIGC 对海量数据传输的需求，电信、数通领域需要更强性能的光交换机，也因此需要更高速率的光模块。目前主流的目前主流的 20

59、0G/400G/800G 的产品都是的产品都是基于基于 PAM4 技术技术+DSP 芯片来实现高速信号的调制、传输和恢复。芯片来实现高速信号的调制、传输和恢复。PAM4（4-Level Pulse Amplitude Modulation，四电平脉冲幅度调制）是一种调制，四电平脉冲幅度调制）是一种调制技术，采用技术，采用 4 个不同的信号电平来进行信号传输，每个信号周期可以传输个不同的信号电平来进行信号传输，每个信号周期可以传输 2bit 信息。信息。传统数字信号通过不归零编码（Non-Return-to-Zero，NRZ）来传输信号，只有高、低电平代表 1、0 两种信号，每个信号周期能够传输

60、 1bit 信息。PAM4 能携带 NRZ 两倍的信息量，从而实现传输速率的倍增。PAM4 的优势在于可以在不增加带宽的情况下提高传输速率，缺陷在于对噪声更敏感，其眼图开口更小，难以将原始信号区分开来。2024 年 01 月 09 日 P.18请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 图表 19：NRZ 技术与 PAM4 技术对比 图表 20：PAM4 原理图 资料来源：Tektronix，国盛证券研究所 资料来源：Fibermall，国盛证券研究所 PAM4 的调制方法包括基于的调制方法包括基于 DSP 的数字的数字 DAC 实现方法和基于模拟的组合方法。实现方法和基于模拟的组合方法

61、。主流模拟模式可以通过添加两个 NRZ 信号通道来工作，数字模型基于高速 DAC，可实现 0/1/2/3电平的快速输出。DSP 是数字信号处理技术，主要用于解决光通信系统中的数字时钟恢复、色散、带宽不足引起的低通滤波效应、偏振旋转等问题，消除噪声和非线性干扰。对于 100G 以上的单波应用，目前的电驱动芯片和接收端光器件无法达到 50GHz 以上的带宽，相当于在发射端引入低通滤波器，造成码间干扰，使得接收器无法恢复正确信号。引入 DSP 后，信号可以在发送端进行压缩，在接收端通过自适应非递归（FIR）滤波器恢复，从而减少对光器件带宽的要求。PAM4+DSP 解决方案具有较好的信号处理能力，表现

62、在电口适应性强、光电性能好等，但具有更高的功耗和成本。下图可以看到，在 400G ZR 中 DSP 模块功耗占比 49%。图表 21：简化的接收端 PAM4+DSP 架构 图表 22：400G ZR 光模块中各器件功耗占比 资料来源：R.Nagarajan,et.al.,Low Power DSP-Based Transceivers for Data Center Optical Fiber Communications,Journal of Lightwave Technology 39,5221(2021)，国盛证券研究所 资料来源：R.Nagarajan,et.al.,Low Powe

63、r DSP-Based Transceivers for Data Center Optical Fiber Communications,Journal of Lightwave Technology 39,5221(2021)，国盛证券研究所 目前目前 PAM4+DSP 是应用相对广泛并且性价比较高的传统主流方案，但有进一步性能提是应用相对广泛并且性价比较高的传统主流方案，但有进一步性能提升空间。升空间。在高速通信领域，PAM4 逐渐成为一种重要的调制方式，尤其在数据中心和光通信系统中得到广泛应用，是 400G 光模块的主要调制方式，下图为基于 PAM4 调制的400G DML 光收发模块

64、，采用了 8*50G 方案，实际应用中还有 4*100G 方案。PAM4 调制在电口适应性强、光电性能好，但在功耗和成本上有进一步提高空间，在 400G ZR 中DSP 模块功耗占比 49%，在成本上，DSP 价格较高，400G 光模块中，DSP 的 BOM 成本约占 20-40%。2024 年 01 月 09 日 P.19请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 图表 23：基于 PAM4 调制的 400G DML 光收发模块（8*50G 方案）资料来源：鲜枣课堂，国盛证券研究所 2.1.2 CPO 共封装是长期方向共封装是长期方向 CPO（Co-packaged Optics）是一

65、种在数据中心光互连领域应用的光电共封装方案。）是一种在数据中心光互连领域应用的光电共封装方案。CPO 方案通过将光模块与交换芯片进行共封装，可以降低成本和功耗。长期来看，CPO是实现高集成度、低功耗、低成本、小体积的最优封装方案之一：减少走线距离：CPO 将光模块逐渐靠近交换芯片，缩短了芯片和模块之间的走线距离，从而提高了数据传输的效率和速率。绕过 DSP 和散热结构：CPO 方案绕过了光模块中的 DSP 单元和散热结构，采用硅光子模块和超大规模 CMOS 芯片的共封装方式，以提高整体的集成度和降低功耗。优化成本和功耗：减少元器件的复杂性，采用共封装的方式，实现了对成本和功耗的双重优化，使其更

66、适用于大规模数据中心的部署。图表 24：可插拔光模块和共封装光学对比 资料来源：Yole，国盛证券研究所 目前由于技术和产业链尚未完全成熟，CPO 在短期内可能难以大规模应用，但其在未来共封装光学的思路有望逐步替代传统的可插拔光模块，CPO 有望为数据中心光互连技术提供更紧凑、高效、低功耗的解决方案。如下图所示，思科的 CPO 方案通过将光模块集成在交换机芯片附近，简化了 SerDes 通道，同时，基于硅光的光引擎部分发热量小，从而降低整体系统功耗、减小体积。2024 年 01 月 09 日 P.20请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 图表 25：思科 CPO 架构（下）与传统交

67、换机（上）的结构对比 图表 26：思科在 OFC 2023 展示的 CPO 样机 资料来源：思科，国盛证券研究所 资料来源：思科，国盛证券研究所 2.1.3 LPO，800G 时代最具潜力的方案时代最具潜力的方案 LPO 简介：简介：LPO（linear drive pluggable optics，线性驱动可插拨光模块），主要运用于高速光模块领域，就是通过线性直驱技术替换传统的 DSP，实现系统降功耗、降延迟的优势，但系统误码率和传输距离有所牺牲。该技术适用于数据中心等短距离传输场景。LPO 技术主要用于高速率光模块中。技术主要用于高速率光模块中。光模块传输速率涵盖很大的范围，根据传输速率的

68、不同，光模块可分为 155M、622M、1.25G、2.5G、8G、10G、16G、25G、32G、40G、50G、100G、200G、400G 等。传输速率越高的光模块，结构越复杂。根据封装类型的不同，光模块可分为 SFP、eSFP、SFP+、XFP、SFP28、QSFP28、QSFP+、CXP、CFP、CSFP 等。图表 27：不同速率的光模块技术现状 资料来源：中国信通院：5G 承载光模块白皮书，国盛证券研究所 LPO 方案相较于方案相较于 PAM4+DSP 有何优势？有何优势？为了降低 DSP 的功耗和延迟，LPO 概念应运而生。LPO 技术去掉了 DSP 芯片，将其功能集成到交换芯片

69、中，只留下驱动（Driver）和跨阻放大（Transimpedance Amplifier，TIA）芯片。LPO 光模块中用到的 TIA、driver 芯片性能有所提升，从而实现更好的线性 2024 年 01 月 09 日 P.21请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 度。但是，LPO 的系统误码率和传输距离有所影响，因此这项技术只适用于短距离的应用场景，例如数据中心服务器到架顶交换机的链接。图表 28：DSP 与 LPO 原理对比 资料来源：Dell，OFC 2023，国盛证券研究所 LPO 技术具有以下几个优点：技术具有以下几个优点：（1）低功耗。）低功耗。LPO 功耗相较可插

70、拔光模块下降 50%，与 CPO 接近。图表 29 显示采用Linear-drive 方案后，硅光、VCSEL、薄膜铌酸锂功耗均下降 50%左右。根据 Macom 的数据，具有DSP功能的800G多模光模块的功耗可超过13W。而利用MACOM PURE DRIVE技术的 800G 多模光模块功耗低于 4W，下降 70%。低功耗不仅节省电能，而且能够减少模块内组件的发热。（2）低延迟。）低延迟。去掉 DSP 芯片后，系统减少了对信号复原的时间，延迟大幅降低。DSP/重定时功能增加了延迟，以 MACOM PURE DRIVE 技术为例，因采用信号串行方案，LPO光模块可以做到皮秒级别的延迟时间。（

71、3）低成本。）低成本。DSP 价格较高，400G 光模块中，DSP 的 BOM 成本约占 20-40%；LPO的 Driver 和 TIA 里集成了 EQ 功能，成本会较 DSP 上浮少许，但 LPO 方案还是可以将光模块成本下降许多。（4）可热插拔。）可热插拔。相比于 CPO，LPO 没有显著改变光模块的封装形式，采用可插拔模块，便于维护，并且可以充分利用现有的成熟技术。图表 29：无需 DSP 的 Linear-drive 可以节省 25%功耗 图表 30：LPO、CPO 特性比较 资料来源：Arista，国盛证券研究所 资料来源：Dell，OFC 2023，国盛证券研究所 半导体厂商 M

72、acom 已发布 LPO 解决方案 MACOM PURE DRIVE，与标准的 DSP 架构相比具有以下优势：（1）将光互连功耗降低 50%以上；（2）最小化链路延迟，对机器学习 2024 年 01 月 09 日 P.22请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 和人工智能应用至关重要；（3）消除了成本高昂且冗余的信号重定时模块；（4）解决了独立的 DSP 芯片发热的问题；（5）简化了模块实现，具有更大的灵活性；（6）减少占地面积以满足空间受限的设计要求；（7）可扩展至 1.6T 速率。LPO 产业进度：国内外并驾齐驱。产业进度：国内外并驾齐驱。LPO 作为一种新技术，预计 2024

73、年年底量产，目前新易盛、剑桥科技等已发布相关产品，中际旭创已有技术储备和产品开发，海信宽带推出 800G 线性互联光缆。高线性度的 TIA、Driver 芯片作为 LPO 技术的核心零部件，目前有 Macom、Semtech、美信等主要供应商，博通也在推进相关产品研发。目前，剑桥科技与 Macom 深入合作，且正在向微软供货高速光模块，我们认为，北美云厂商正在积极扩充算力资源，未来微软、Meta、AWS、谷歌都有可能逐步接受 LPO 方案，建议持续关注。图表 31：国内光模块厂商的 LPO 进展 股票代码股票代码 股票名称股票名称 LPO 相关产品进度相关产品进度 300502.SZ 新易盛

74、目前已成功推出 800G 的系列高速光模块产品，基于硅光解决方案的 800G、400G 光模块产品及 400G ZR/ZR+相干光模块产品、以及基于 LPO 方案的 800G 光模块产品。300308.SZ 中际旭创 从已有订单来看，公司客户尚未开始采用 LPO 方案。公司在 LPO方面已有技术储备和产品开发，可以积极应对客户需求的变化。000988.SZ 华工科技 公司拥有自主开发的硅光技术，针对并行光技术（CPO、LPO 等）已研发立项。603083.SH 剑桥科技 目前已有 LPO 产品在个别厂商小规模试用。公司的 800G 产品布局丰富，特别是聚焦基于硅光和 LPO 产品的开发。资料来

75、源：新易盛 2022 年年报，中际旭创投资者调研记录，剑桥科技投资者调研记录，华工科技投资者问答，剑桥科技投资者问答，国盛证券研究所 值得注意的是，值得注意的是，LPO 方案需要和交换机进行配合，对光模块厂商在产业内上下游合作协方案需要和交换机进行配合，对光模块厂商在产业内上下游合作协同要求更高，龙头公司如中际旭创、新易盛将更加具备优势。同要求更高，龙头公司如中际旭创、新易盛将更加具备优势。图表 32：新易盛 800G LPO 产品系列 资料来源：新易盛，国盛证券研究所 2.1.4 光互联的进化：向短距离渗透，向高密度升级光互联的进化：向短距离渗透，向高密度升级 点到点连接层面，冯诺依曼瓶颈凸

76、显，光互联的两端，距离越来越短。点到点连接层面，冯诺依曼瓶颈凸显，光互联的两端，距离越来越短。从分布式数据中心互联，到 AI 超算中心的机架间光互联，甚至芯片间光互联、存储介质间光互联，可以说，光纤两端的距离正在缩短。究其原因，是“冯诺依曼瓶颈”凸显：电子在处理器和内存之间的传输速度因带宽和物理延迟而被限制，将数据传输通道改为光子，或将有效解决冯诺依曼瓶颈。将以上假设聚焦到 AI 新品 AI 超算中，我们发现，光连接需求大幅增长光连接需求大幅增长。为匹配高性能芯片的计算能力，通信网络带宽和器件用量双增长。根据英伟达发布会，一套满配的GH200 将用到 241 芯公里的光纤；华为星河 AI 白皮

77、书中提到要使用“高吞吐”网络以 2024 年 01 月 09 日 P.23请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 充分释放 AI 集群算力，主板之间体现在“端口高吞吐”，机架之间体现在“网络高吞吐”，我们认为，光连接在整个算力系统的价值量将持续提升。AOC 是一种性价比高、易于维护的光连接解决方案。是一种性价比高、易于维护的光连接解决方案。AI 超算和 DCI 场景中，主流连接方案是光模块+光纤、AOC（Active Optical Cables，有源光缆）和 DAC（Direct Attach Cables，直连电缆）三种，前两者的区别在于，AOC 将光模块和光缆集成化，避免光口被

78、污染的可能性，以提升可靠性。对于后两者，此前在端口速率低于 400G 的时代，DAC 凭借极低成本成为市场主流，后来随着端口带宽进一步提升和多模光模块成本降低，采用光传输的 AOC 方案赢得青睐，DAC 未来有望加速向 AOC 升级。图表 33：光模块、AOC、DAC 的适用场景 资料来源：国盛证券研究所整理 面到面交换层面，面到面交换层面，ROADM 进化出进化出 OXC，光交换建起更加高效、易于维护的“立交桥”，光交换建起更加高效、易于维护的“立交桥”系统。系统。ROADM（Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexers），可重构光分插复用器，现今

79、广泛用于骨干、城域和数据中心互连（DCI）的组网需求。随着光互联的密度大幅增加，传统的集成度较低的 ROADM 无法满足需求，且维护效率低，进而衍生出集成度极高的 OXC（optical cross-connect）。我们认为，我们认为，OXC 目前广泛用于电信骨干传输网络，目前广泛用于电信骨干传输网络，未来有望应用于交换网络同样复杂、密集的未来有望应用于交换网络同样复杂、密集的 AI 超算内部或分布式超算互联网络中。超算内部或分布式超算互联网络中。根据中兴通讯的实践，20 维的 ROADM 需要站点内 3 个机柜、100 多块单板、400多根光纤；OXC 采用高度集成的单板和光背板，减少了占

80、地面积和功耗，并简化了内部光纤连接。20 维的 OXC 只需要 1 个机柜、约 30 块单板，同时也降低了相应的功耗。光线柔性板连接节点内所有光纤，实现自动连纤，提高配线效率，降低维护成本。2024 年 01 月 09 日 P.24请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 图表 34：OXC 极大简化光互联网络复杂程度 图表 35：太辰光 OXC 光纤柔性板，配套应用于 OXC 产品 资料来源：华为，国盛证券研究所 资料来源：第 24 届中国国际光电博览会，国盛证券研究所 2.2 材料侧：硅光材料侧：硅光/薄膜铌酸锂薄膜铌酸锂 光通信系统中电光调制器是关键环节，通常可以按照材料平台分为

81、三大类别光通信系统中电光调制器是关键环节，通常可以按照材料平台分为三大类别。电光调制器通过调制将高速电子信号转换为光信号，制备电光调制器有三种较为常见的方案，可以按照材料的不同划分为磷化铟方案、硅光方案、铌酸锂方案。磷化铟调制器目前使用较为广泛，且历史较久，适合中长距离光通信网络的收发模块，但存在尺寸、功耗、成本较高的欠缺，因此材料侧也出现了硅光和薄膜铌酸锂两种较为创新的平台，铌酸锂方案又可以分为传统铌酸锂和薄膜铌酸锂方案，前者适用于长距离、大容量传输场景，但由于体积较大，与光器件小型化的发展趋势相悖，且难以进行大规模晶圆制造；而薄膜铌酸锂调制器尺寸更小、损耗和功耗较低、带宽更大、成本更低，是

82、更为理想的材料平台。图表 36：磷化铟、硅光、铌酸锂对比 类别类别 特性特性 磷化铟(InP)具有较高的调制速度和较大的带宽，适用于中距离和长距离光通信。在高性能计算和骨干网通信中有应用。硅光(SiP)利用硅材料的光学特性，具有高度集成度和制备成本低的优势。主要用于短距离收发模块。铌酸锂 具有优异的电光调制性能，在传统调制器中应用广泛，适用于高速高带宽的长距离通信，但体积较大。资料来源：国盛证券研究所整理 2.2.1 硅光硅光 老生常谈“硅光”。老生常谈“硅光”。硅光技术提出已久，当市场广泛讨论硅光技术，默认指的硅光技术的“最终集成模式”即硅光模块，但其实严格意义来看，硅光技术硅光技术包含了三

83、类产品：硅光包含了三类产品：硅光器件、硅光芯片、硅光模块。器件、硅光芯片、硅光模块。硅光器件是基础硬件，包括光源、调制器、探测器、波导等；硅光芯片是将各发送/接收/探测/调制芯片等集中在一起的单芯片，具备高性能、低功耗、低成本等优点；而硅光模块是硅光技术的集大成者产品形式，将光源、硅光芯片和模块如光发送器件和光接收模块、甚至外部驱动电路等都集中在一起的一体化模块。2024 年 01 月 09 日 P.25请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 图表 37：硅光的三种产品形式 资料来源：中能国泰集团，国盛证券研究所 硅光本质硅光本质上是硅基光电子大规模集成技术，较传统方案更具优势，集中

84、体现在速率高、上是硅基光电子大规模集成技术，较传统方案更具优势，集中体现在速率高、成本成本/功耗低、集成化程度高、体积更小等方面。功耗低、集成化程度高、体积更小等方面。硅光技术是一种利用硅材料的光学和电学特性来实现光学器件的制造和集成的技术，硅作为主要材料，通过在硅基底上制备光学元件，如波导、光调制器、光耦合器等，从而实现在硅芯片上集成光学功能，此外硅光材料还是光电共封装 CPO 技术的基础。相较传统光模块，硅光技术成本、能耗、体积更低：集成度高：硅芯片是集成电路制造中常见的材料，硅光技术可以与传统的半导体制造工艺相兼容，实现光学器件的高度集成，减小整个光学系统的体积。制造成本低：硅是广泛使用

85、的廉价半导体材料，硅光技术相对于其他光学材料的制造成本更低，有利于大规模制造和商业应用。兼容性强：硅光技术可以与现有的电子集成电路技术兼容，使得光学器件可以与电子器件在同一芯片上集成，实现光电混合集成，易于与 CMOS 电子器件集成是硅光技术的关键优势之一。带宽高：硅光技术借助光互连实现低能耗和低散热，有效避免了解决网络拥堵和延迟，激光代替电子信号传输又加快了传输速率。短距离通信应用：硅光技术主要应用于短距离通信领域，例如数据中心内部的通信，因为硅光器件对于短距离通信的需求具有良好的性能。图表 38：基于硅光芯片制作的光模块内部构造 资料来源：天堂硅谷，国盛证券研究所 2024 年 01 月

86、09 日 P.26请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 硅材料自身应用历史悠久，掣肘硅光技术发展难点集中于光激光器，技术升级突破进展硅材料自身应用历史悠久，掣肘硅光技术发展难点集中于光激光器，技术升级突破进展中。中。硅基材料自身发光效率较低，光激光器成为技术痛点，因此市面上主要硅光方案一般是 CMOS 方案（采用大规模集成电路技术工艺集成单片硅光引擎）或者混合集成方案（光芯片仍使用传统的三五族材料，再将三五族的激光器与硅上集成的调制器、耦合光路等加工在一起）。不过根据 C114 信息，硅光最近的突破性进展引入了在硅上制造有源光学元件的创新方法，并在几年内实现了量产，未来硅光技术进展

87、有望加速。图表 39：1992-2030 硅光技术路线 资料来源：Yole，国盛证券研究所 从工艺角度来看，硅光可以从工艺角度来看，硅光可以分成单片集成和混合集成，目前混合集成使用较广，但是单分成单片集成和混合集成，目前混合集成使用较广，但是单片集成性能更优，是未来发展趋势片集成性能更优，是未来发展趋势。单片集成是指将光子学组件直接集成到同一块硅芯片上，包括光源、光调制器、波导、耦合器等光学元件，统一被整合在硅芯片上，从而形成一个紧凑的光学电路，单片集成方式的优势在于可以减小尺寸、提高集成度，并降低制造成本。混合集成是指将硅芯片与其他材料的光学组件结合在一起，即将电子器件（Si-Ge、HBT、

88、CMOS、射频等）、光子器件（激光/探测器、光开关、调制解调器等）、光波导回路集成在一个硅芯片上，其中硅芯片主要负责电子部分的处理，而其他材料的光学元件则负责光的生成和调制，混合集成的优势在于可以利用硅芯片的电子器件和其他材料的优异光学特性，实现更高效的光通信和传感应用。目前来看，光器件如波分复用器、变换调谐器等已经可以实现单芯片集成，而光模块尚需要混合集成。图表 40：混合光子集成与单片硅光子集成的示意图 资料来源：Jifeng Liu,Monolithically Integrated Ge-on-Si Active Photonics,Photonics 2014,1(3),162-19

89、7，国盛证券研究所 2024 年 01 月 09 日 P.27请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 制造工艺是限制硅光光模块发展的瓶颈，封装工艺却为硅光光模块带来新的希望，制造工艺是限制硅光光模块发展的瓶颈，封装工艺却为硅光光模块带来新的希望，AI大模型引发算力革命下，大模型引发算力革命下，CPO 加速推动硅光加速，共振引领光通信走向代际更替。加速推动硅光加速，共振引领光通信走向代际更替。前文提到的 CPO 是把硅光模块和 CMOS 芯片共同封装的技术，缩短了光学引擎和交换芯片的连接距离，从而降低传输损耗，速度与质量双提升，除了硅光的制造工艺，光模块的封装技术与硅光落地难度密切相关

90、，共封装技术进一步降低了硅光单片集成的难度，未来两者有望形成良性循环，将光通信从 800G/1.6T 时代加速引向硅光时代。800G/1.6T 时代已来，硅光前景光明。时代已来，硅光前景光明。AI 的爆发使得 800G 时代加速到来，而随着硬件的竞争迭代加速，光通信对应速率也明显缩短，我们预计 2024 年 1.6T 整体进展有望持续加速，2025 或将迎来 1.6T 批量交付。产品代际迭代周期的缩短，光模块厂商对新技术新材料将更加开放，硅光在高速率背景下有这比较明显的纸面优势，整体进展有望持续加速，硅光份额在未来数年有望实现持续的提升。2.2.2 薄膜铌酸锂薄膜铌酸锂 薄膜薄膜铌酸锂铌酸锂“

91、光学硅”。“光学硅”。铌酸锂材料是可靠材料中电光系数最优的选择（考虑居里点和电光系数）。薄膜工艺拉进电极距离，降低电压提升带宽电压比。相比其他材料兼具大带宽/低损耗/低驱动电压等诸多光电最需要的优点。当光模块切换到 1.6/3.2T 阶段，有望向单波 200/400G 演进，薄膜铌酸锂的大带宽优势将更加突出。薄膜铌酸锂有何优势？薄膜铌酸锂有何优势？传统的体铌酸锂波导层的芯层-包层折射率差非常小，带来波导模场太大的问题；波导模场面积很大，相应的电极之间的距离就会随之增加，那么实现电光调制就需要外加足够大的驱动电压来获得足够的电场，功耗难题凸显。而薄膜铌酸锂的优势是可以采用刻蚀等方法制作强限制的波

92、导模场，利用这种工艺可以将电极置于离波导模场很近的地方，从而降低驱动电压。同时，薄膜铌酸锂还顺带解决了带宽问题：调整薄膜铌酸锂波导模场包层（硅/二氧化硅）的厚度就可以实现不同带宽。这样一来，薄膜铌酸锂可以同时实现极宽的带宽、低调制电压、低损耗和更好的传输效率。铌酸锂铌酸锂进入门槛较高，进入门槛较高，全球玩家稀少。全球玩家稀少。铌酸锂调制器设计难度大，工艺复杂，技术门槛高，全球仅三家光通信厂商可以批量生产电信级别的铌酸锂调制器：日本的富士通（Fujitsu）和住友（Sumitomo），美国 Lumentum 的铌酸锂调制器生产线（2019 年由光库科技收购）。其他头部光通信设备厂家在计划研发或正

93、在测试薄膜铌酸锂调制器产品。图表 41：体材料铌酸锂调制器（左）与薄膜铌酸锂调制器结构 资料来源：光电汇，国盛证券研究所 2024 年 01 月 09 日 P.28请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 三、三、光子的现在与未来光子的现在与未来光交换光交换/光计算光计算 3.1 谷歌的光交换谷歌的光交换 OCS 体系体系 谷歌数据中心网络深度转型，谷歌数据中心网络深度转型，OCS 顺利上马。顺利上马。为解决传统电交换机功耗较高、存在一定通信延迟、通信协议异构、需要频繁升级换代的问题，谷歌应用了光路交换（Optical Circuit Switching，OCS）技术，通过两组微机电系

94、统（MEMS）棱镜动态地将光纤输入端口折射到输出端口，这些镜子可以进行二维旋转，自由构建端口到端口的光路。OCS 颠覆了传统电交换机的原理，服务器发出来的数据包无需经过光电转换，也就是无需“换乘交通工具”，极大降低了数据传输的延迟。图表 42：单个 OCS 设备通过 MEMS 棱镜将 N 个输入映射到 N 个输出光纤 资料来源：谷歌，国盛证券研究所 使用 MEMS 光路开关芯片的优势在于，可以实现低损耗，低切换延迟（毫秒级别）、低功耗、低成本。MEMS 光开关的关键部件有：a）光纤准直器，b）相机模块，c）封装MEMS 阵列，d）注入模块，e）二向色分光器和组合器。以 Palomar 型号为例

95、，其使用两个 MEMS 反射镜阵列工作。由绿线指示的带内光信号路径，与带内信号路径叠加，850nm 波长通道（红色）用于调节反射镜。不需要光到电到光的转换或耗电的网络分组交换机，从而节省了电力。图表 43：谷歌 PalomarOCS 核心部件 图表 44：谷歌 PalomarOCS 光路示意图 资料来源：GoogleLLCMission Apollo:Landing Optical Circuit Switchingat Datacenter Scale，国盛证券研究所 资料来源：GoogleLLCMission Apollo:Landing Optical Circuit Switching

96、at Datacenter Scale，国盛证券研究所 2024 年 01 月 09 日 P.29请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 我们认为，谷歌 OCS 的优势在于：低时延：3D Tours 因其相邻节点之间的短而直接的连线，可以换来更低的延迟；尤其当节点间需要运行那种密集 I/O 的、紧耦合的并行任务时特别有用。低网络代价：对于相同数量的节点，3D Torus 拓扑网络直径低于 Clos 拓扑，两者相比之下，前者的交换机/线材/连接器的保有量更低，网络层次更少，节省硬件成本。路由可重配：Google OCS 网络支持动态可重配路由，Silic 集群在部署之后可以立即投入生产

97、，无需等待整个网络收敛；并且这种特性更容易隔离/下线故障节点。更好集群布局：集群布局让物理连接上相临的节点间在逻辑上临近，让密集 I/O 通信、data-flow 发生在局部流域，换来更低的通信开销；同时优化了延迟和功耗。这就是 3D Torus 将大集群逻辑切割成紧耦合的局部域，局部互连并共享作业。目前潜在的缺陷可能主要集中于方案成熟度：系统成熟度低：Clos拓扑本身具备非阻塞特点，性能能够始终保持一致且可以预测，其所有输入/输出都是全带宽同时连接，无冲突无阻塞，这在 3D Tours 拓扑中无法保证。拓扑僵硬：在 Clos 这种 Spine-Leaf 脊叶拓扑中，扩容新的叶交换机相对简单，

98、无需更改当前架构；相比之下，扩缩 3D Tours 结构比较复杂和耗时，可能需要重新配置整个拓扑。负载均衡问题：Clos 网络在任意两个节点之间提供更多路径，从而实现负载均衡和冗余；虽然 3D Tours 结构也提供多路径冗余，但显而易见 Clos 的替代路径数量更多，具体取决于网络的配置。聚焦到投资层面，我们认为：谷歌正在用光子重新定义超算通信互联。谷歌正在用光子重新定义超算通信互联。谷歌在交换机层面使用 OCS 光交换的思路，充分体现光子在超大型 AI 超算架构下的优势和重要性，而随着通信速率从400G-800G-1.6T 的提升，未来内部短距离场景互联很可能也将向光倾斜。从电到光，新增光

99、交换机从电到光，新增光交换机全新产业链及价值量。全新产业链及价值量。交换机从传统电交换机升级到光交换机，新增光开关及其内部光学器件价值量，且从谷歌论文口径看，OCS 交换机价格昂贵，虽然整体用量较小，但价值量高，且随着后续谷歌 tpu v5p 及其他版本上云开放给云客户后，其需求量可能会持续增长，重点关注光器件类厂商，如：天孚天孚通信、腾景科技、光迅科技等。通信、腾景科技、光迅科技等。光通信至关重要，模块依旧需求量巨大。光通信至关重要，模块依旧需求量巨大。光口方面，由于谷歌 tpu 超强的架构带来的大规模互联性，即使光交换机并不需要光口，其光模块数量也依旧保持庞大需求，而随着 tpu 版本的持

100、续迭代，其互联能力将持续提升，传输速率也将进一步升级，对应光模块数量、光模块速率以及短距离光替代电的想象空间可观。核心推荐光模块龙头：中际旭创、新易盛等。中际旭创、新易盛等。超大集群互联，超大集群互联，AOC 及光纤互联价值量提升。及光纤互联价值量提升。由于其超强互联性和对光的大规模使用，内部光纤距离和要求都有了明显提升，重点推荐光纤互联：太辰光。太辰光。3.2 Intel 等为主的光计算芯片等为主的光计算芯片 当下，摩尔定律瓶颈问题凸显。当下，摩尔定律瓶颈问题凸显。目前台积电的商用制程已经达到 5 纳米级别，在研制程已经升级到 3 纳米，并有望在 2024 年放量。3 纳米若再进一步升级制程

101、就会触及原子级别尺寸的微观空间，如此狭小的蚀刻电路沟槽中，晶圆的良率难以保证致使芯片制造成本飙升，同时，“短沟道效应”凸显，5 纳米芯片普遍出现漏电现象，最终令芯片发热量增加，耗电失控。因此，寻找一种可以突破摩尔定律极限的新型计算方式迫在眉睫。2024 年 01 月 09 日 P.30请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 光子具有光速传播、抗电磁干扰、光波任意叠加等特性，因此光子天生适合做数据并行光子天生适合做数据并行传输传输，因而光子芯片运算速度极快。光子学技术在计算机中的应用包含两个层次，一个层次是利用光子作为传输信息载体的光互联技术，另一个层次是直接在光域实现信息的处理和运算

102、。光计算芯片可以分为模拟光计算和数字光计算。光计算芯片可以分为模拟光计算和数字光计算。模拟光计算最经典的就是计算机视觉中的傅立叶变换，传统的进行二进制计算的点芯片处理傅立叶变换积分会消耗很大一部分算力，然而光通过透镜的过程本身就是一次傅立叶变换。数字光计算与电计算相似，通过构建逻辑门实现计算。前沿学界正在尝试将光互联搬进芯片内。前沿学界正在尝试将光互联搬进芯片内。芯片外的光互联尺度已经越来越短，那么，在芯片内若将电子结构一并改为光子结构，从理论上说可以进一步增强芯片性能，同时，由于无需光电/电光转换，能耗进一步降低。光透镜实现可编程，是光计算的重要里程碑。光透镜实现可编程，是光计算的重要里程碑

103、。2017 年，沈亦晨等人发表了 Deep learning with coherent nanophotonic circuits，开创性地提出可编程光计算单元，该论文提出一种网络状干涉器，在光通过干涉器的时候，利用它们相互之间的干涉和对干涉器的控制来进行线性运算，可以总结为用一个干涉器的集联来完成大规模的线性计算，以此应用于人工智能的矩阵计算。2023 年 5 月 31 日，中科院半导体研究所研制出一款基于光学计算的卷积处理器，与其他光计算方案相比，该方案具有高算力密度和线性扩展性的优点，这标志着我国在光计算方面有了重大突破。图表 45：网络状光干涉器概念 图表 46：光学卷积处理器概念

104、资料来源：Shenet.al，Deep learning with coherent nanophotonic circuits，国盛证券研究所 资料来源：Meng et.al,Compact optical convolution processing unit based on multimode interference，国盛证券研究所 光子计算芯片以光子为信息的载体具有高速并行、低功耗的优势，我们认为，光计算是未来高速、大数据量、多矩阵计算的人工智能计算处理的最具有潜力的方案之一。目前来看，全光计算还处于概念阶段，距离商业化应用较远，当下可以关注上文所述的硅光芯片间互联，如硅光光模块、

105、CPO 共封装光学等。2024 年 01 月 09 日 P.31请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 四、光子的更多场景四、光子的更多场景卫星卫星+汽车汽车 4.1 卫星光卫星光星间激光星间激光 将光通信带入卫星一直是全球产业链发展的重要方向，与传统的微波或者无线电通信相比，激光通信具有需要功率小，通信速率高，保密性好等特点，尤其是在卫星通信频谱资源日益拥挤的时代，无需专用频谱的卫星激光通信有望加速发展，但与之相对的是，星地之间的气象条件复杂，星地之间瞄准与捕获机制复杂等等痛点，一直制约了星地激光通信的发展。从目前来看，虽然全球各国都积极进行了相关实验卫星或实验项目的尝试，星地激光

106、通信要成为主流仍然有较长的路要走。图表 47：卫星激光通信优劣势 优势优势 通信速率高 传统微波通信载波频率在几 GHz 到几十 GHz 范围内，而激光载波频率具有数百 THz 量级，比微波高 35 个数量级，可携带更多信息，加上波分复用等手段，未来可以以 Tbps 速率传输信息。抗干扰能力强 激光具有较窄的发散角，指向性好，没有卫星电磁频谱资源限制约束（因此无需申请空间频率使用许可证），通信过程中不易受外界干扰，抗干扰能力强。保密性好 卫星激光通信波谱使用 0.81.55m 波段，属于不可见光，通信时不易被发现。而激光发散角小，束宽极窄，在空间中不易被捕获，保证了激光通信所需的安全性和可靠性

107、。轻量化 激光波长比微波波长小 35 个数量级，激光通信系统所需的收发光学天线、发射与接收部件等器件与微波所需器件相比，尺寸小，重量轻，可满足空间卫星通信对星上有效载荷小型化、轻量化、低功耗的要求。节省建设成本 通过激光通信建立星间激光链路，可以有效减少地面信关站的建设需求；同时有助于数据流汇聚，进而简化卫星网络结构，从而多方面节省建设成本。劣势劣势 接收机和发射机之间的瞄准系统复杂 卫星激光通信发散角小，需要光学系统以及高精度的跟瞄辅助机制完成建链。尤其是接收机和发射机之间的瞄准非常困难。空间光通信系统要完成远距离卫星间光信号的发射与接收，必须进行远距离卫星间或者空间站间目标的捕获与跟踪，前

108、者依赖于激光通信系统，后者取决于光学跟瞄系统（PAT）。发射天线和接收天线的效率、精度、体积、重量和成本的平衡难度较高 出于获取最小光斑的需求，发射天线可以设计成接近衍射极限，但同时给精确对准带来了困难。为了接收更多的能量信号，接收天线直径越大越好，但这会增加系统的体积、重量和成本。提高接收灵敏度十分重要。远距离传输容易出现信号衰弱和延时等问题 卫星距离地面的高度介于 600 千米3.6 万千米。激光通信的实用化，仍面临较大挑战。尤其是环境对激光通信信号会有较大干扰。虽然激光通信不受电磁干扰，但大气中的气体分子、水雾、霾等与激光波长相近的粒子会引起光的吸收和散射，极大地妨碍、吸收光波的传输；同

109、时，大气湍流也会严重地影响到信号的接收。资料来源：Ofweek，物联网智库，国盛证券研究所 但随着低轨星座的发展，星与星之间的激光通信有望率先起量，星间激光通信是指利用激光束作为载波在空间进行图像、语音、信号等信息传递，具有传输速率高、抗干扰能力强、系统终端体积小、质量轻、功耗低等优势，可以大幅降低卫星星座系统对地面网络的依赖，从而减少地面信关站的建设数量和建设成本。除了继承了上文中提到的优点外，由于星座间两星的距离较短，同时发射端与接收端同处于太空环境中，不会受到云雨气象条件干扰的同时，激光的发射与捕获环节的技术难度也相较星地通信低。全球较早搭载星座间激光通信系统的是 Starlink 的

110、V1.5 卫星，最早的三颗 V1.5 卫星于2021 年 6 月发射，截止目前，共有近 3000 颗 V1.5 卫星在轨运行，凭借星间激光通信，2024 年 01 月 09 日 P.32请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 星链得以像诸如南极洲等信关站难以部署的地区提供稳定的卫星互联网服务。图表 48：Starlink V1.5 卫星搭载的激光载荷 资料来源：satellitetoday，国盛证券研究所 与传统的地面光通信类似，卫星激光通信所用的设备也由光学部分和电学（通信）部分组成，与地面不同的是，卫星上由于两颗卫星之间相对位置高速变化，对于接受系统也提出了更高的要求，因此下图中

111、的 PAT（跟踪/瞄准系统）为卫星端激光终端独有。图表 49：激光通信载荷架构 资料来源：高铎瑞等卫星激光通信发展现状与趋势分析（特邀），国盛证券研究所 光学分系统由光学天线、中继光路及各收发光学支路构成，各部分紧密衔接，共同实现光学分系统由光学天线、中继光路及各收发光学支路构成，各部分紧密衔接，共同实现激光信号的高质量收发。激光信号的高质量收发。跟瞄分系统由粗跟踪单元、精跟踪单元、提前量单元等构成，2024 年 01 月 09 日 P.33请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 主要完成空间光信号的瞄准、捕获、跟踪，利用具备方位和俯仰功能的跟瞄转台，加上控制信号的计算与处理，实现需

112、要通信的两颗卫星激光通信光学天线的精确对准，并保证双方互发的激光信号能通过光学分系统进入对方的通信分系统。通信分系统由激光载波单元、电光调制单元、光放大单元、光解调单元等构成，主要完成卫星激光通信系统光信号的调制/解调、光放大及信号处理等功能。从目前的主流方案来看，主流的星间激光通信主要有两种调制方式，非相干与相干，非相干通信体制采用强度调制/直接探测（Intensity Modulation/Direct Detection,IM/DD）方式，分为开关键控（On-Off Keying,OOK）和脉冲位置调制（Pulse Position Modulation,PPM）。相干通信体制采用相位调

113、制/相干探测方式，分为二进制相移键控（Binary Phase-Shift Keying,BPSK）/零差（外差）相干探测、差分相移键控（Differential Phase-Shift Keying,DPSK）/自差相干探测、正交相移键控（Quadrature Phase-Shift Keying,QPSK）/零差（外差）相干探测等。相干调制具有精度高，传输速率高，传输距离长等特点，但是由于其需要额外的电路元件，同时由于运行环境处于太空，需要对这部分电路元件进行抗辐照处理，因此成本较高。图表 50：非相干调制与相干调制对比 关键指标关键指标 非相干体制非相干体制 相干体制相干体制 接收灵敏度

114、 低于相干体制 20dB，增加低噪放后，仍低于相干接收机 6dB 以上。比非相干高，相同条件下，终端体积和功耗有优势。抗干扰 由于是强度探测方式，需要规避空间背景光干扰。抗背景噪声能力强，接收机信噪比高，具备近日凌免疫的能力。系统复杂性 接收机结构简单，易于实现。接收机结构复杂，实现具有较高技术门槛。成本 非相干发射机的激光器和调制有集成芯片的货架产品，接收机直接探测成本较低。相干接收机需增加混频移相器和本振激光器，成本较高。资料来源：夏方园等激光星间链路终端技术发展与展望，国盛证券研究所 由于目前 Starlink 尚未公布其星间卫星通信的主要参数，我们只能参考当前主流的卫星激光通信产品的参

115、数与调制方式。从已公开数据来看，当前海外主要低轨星座的卫星组件都采用了相干中的 BPSK 调制模式，主流通信速率均为 10Gbps 左右。图表 51：Tesat、Space Micro 和 Mynaric 激光通信产品对比 指标指标 Tesat USA Space Micro Europe Mynaric 链路距离/km 1500 4000 4500 调制方式 BPSK BPSK BPSK 信息速率/Gbps 10 10 10 重量/kg 8 20.9 18 功耗/W 80 150 60 资料来源：夏方园等激光星间链路终端技术发展与展望，国盛证券研究所 我国的光通信行业经过多年发展，在相关激光

116、器，光放大器等组件上已经形成了较为成熟的产业链，卫星通信上的光学部分与通信部分与地面光通信有着较高的相似度，我国有望凭借在传统光通信行业上的深厚积累，快速追赶欧美先进水平，除了国产星座搭载激光通信载荷外，随着全球星间激光链路放量，国内光器件厂商也有望切入全球市场。2024 年 01 月 09 日 P.34请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 4.2 汽车之光汽车之光激光雷达激光雷达 激光雷达是以发射激光束对目标进行探测、跟踪和识别的雷达系统激光雷达是以发射激光束对目标进行探测、跟踪和识别的雷达系统，激光雷达通过将接收到的反射信号与发射信号进行比较、进行数据处理之后，可获得目标的距离

117、、方位、高度、速度、姿态甚至形状等特征参数。激光发射系统：激光发射系统：用于制造、生成激光，光线经由激光发射器发出，通过控制光线方向和线数的光束控制器，最后通过发射光学系统校正后发射。激光接收系统：激光接收系统：被反射的光经接收光学系统汇集后，光电探测器将接收到的反射光转化电信号。信息处理系统：信息处理系统：接收到的信号经过放大处理和数模转换，经由信息处理模块计算，获取目标表明形态、物理属性等特性，最终建立物体模型。扫描系统：扫描系统：主要用于扩大光源的探测范围，并产生实时的平面图信息。激光雷达激光雷达&光通信，产业进入加速整合期。光通信，产业进入加速整合期。激光雷达产业链与光通信行业具有高度

118、协同相关性。首先，从产品结构看，光模块和激光雷达主要部分均包括激光发射模块和接收模块。光模块实现光电信号的转换，主要包括 TOSA、ROSA 以及滤光片、棱镜等光学元件，其中TOSA 中的主要器件为激光发射器和激光驱动器，ROSA 中的主要器件为探测器和放大器。其次，从激光波长来看，光模块和激光雷达的光波段高度重合。光通信主要采用波长为8501650nm 的电磁波，目前重点应用的波长有 850nm、1310nm 和 1550nm 三种，对应频率由高至低，传输距离由短及长。而激光雷达的主流波长为 905nm 和 1550nm，与光通信波段高度重合。905nm 和和 1550nm 方案有何不同？方

119、案有何不同？905nm 方案可以用硅做接收器，成本低且产品成熟；1550nm 需要用 Ge（响应速度稍低）或者 InGaAs 探测器，且该波段对人眼更加安全，这样可以发射更高的激光功率以达到更高的测距灵敏度和信噪比。我们认为，两种方案未来有望相辅相成，1550nm 雷达可用于检测汽车前方或后方数百米的障碍物，更便宜的 905nm 雷达则专注于感知汽车周围环境。图表 52：汽车激光雷达光电探测器材料响应度与波长的关系 资料来源：A.Carrasco-Casado et.al,Free-space optical links for space communication networks，国盛证

120、券研究所 2024 年 01 月 09 日 P.35请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 激光雷达常见的工作模式有飞行时间法（ToF）、调幅连续波（AMCW）和调频连续波（FMCW）几种。ToF 利用了光速在同一介质中传播速度相同的原理。ToF 通过计算脉冲的到达时间和传输时间的差异来测量目标距离；AMCW 和 ToF 工作方式较为相似，二者都是通过测量接收器的延迟来计算目标距离。典型的 ToF、AMCW 激光雷达工作原理如下图所示。图表 53：ToF 雷达工作原理 图表 54：AMCW 雷达工作原理 资料来源：P.Sandborn et.al,FMCW Lidar:Scaling

121、 to the Chip-Level and ImprovingPhase-Noise-Limited Performance，国盛证券研究所 资料来源：P.Sandborn et.al,FMCW Lidar:Scaling to the Chip-Level and ImprovingPhase-Noise-Limited Performance，国盛证券研究所 FMCW 通过改变光波的频率实现对目标的探测，通过多普勒频移效应能直接计算被检测物体的运动速度，另一个好处是可以利用相干接收器（拍频），极大提升灵敏度。图表 55：FMCW 雷达工作原理 资料来源：P.Sandborn et.al,

122、FMCW Lidar:Scaling to the Chip-Level and ImprovingPhase-Noise-Limited Performance，国盛证券研究所 将三者对比来看，ToF 最大的优势是利用现有的光通信产业链能迅速搭建测试环境，产业化进程较快。从长远来看，FMCW 通过出色的环境光抗干扰性能、人眼安全性、高信噪比、更远的探测距离，有望占据激光雷达市场的一席之地。此外，从激光器技术路线看，均主要采用 EEL 和 VCSEL 激光器。车载激光雷达主流采用EEL 和 VCSEL 两类半导体激光器，而在光模块的 TOSA 组件中，同样以半导体激光器类型为主，VCSEL 主

123、要用于多模光纤模块，DFB/FP/DBR 主要用于单模光纤模块。最后从生产工艺和产线的角度看，激光雷达本身量级较光通信体量差距较大，光通信厂 2024 年 01 月 09 日 P.36请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 商可复用现有产线快速进行切换，其成本可控。光通信厂商可以满足激光雷达产业链快速扩产的要求。随着激光雷达的陆续上车和点云数的提升、摄像头和超声波雷达的数量和精度增加，使得大算力冗余、算力先行成为主机厂的共识，以提高车端神经网络算法的深度和精度，带来实时行车场景数据识别准确率、L3、L3+高阶自动驾驶落地确定性的提升，2023 年进入智能汽车算力“军备竞赛”元年，我们

124、预计，2024 年将进入大规模放量元年，加速汽车产业 L3 及 L3+智能驾驶渗透率的向上拐点。据沙利文数据预测，据沙利文数据预测，2025 年中国激光年中国激光雷达市场规模有望达到雷达市场规模有望达到 43.1 亿美元，较亿美元，较 2019 年实现年实现 63.1%的的 CAGR。图表 56：中国激光雷达市场规模预测（单位：亿美元）资料来源：沙利文研究，前瞻产业研究院，国盛证券研究所 头部激光雷达公司营收持续增长，映证激光雷达需求。头部激光雷达公司营收持续增长，映证激光雷达需求。随着产业链趋于成熟，激光雷达行业参与者众多，竞争较为激烈，但头部厂商仍然保持着营收体量稳健上涨的势头，证实了激光

125、雷达潜在市场广阔，能够容下较多厂商参与。图表 57：纳斯达克上市激光雷达企业近期营收表现（百万美元）资料来源：Wind，国盛证券研究所 中低端车型迎来激光雷达市场下沉，高端车型单机线数“内卷”。中低端车型迎来激光雷达市场下沉，高端车型单机线数“内卷”。随着激光雷达成本不断降低，以往只有理想 L7 等高端车型才能选装的激光雷达下沉至 20 万元左右的中端车型，我们认为未来有望进一步下沉至 10 万级别的低端车型中。高端车型上，为提升激051015202530354045502021E2022E2023E2024E2025E中国激光雷达市场规模预测（单位：亿美元）01020304050607021

126、Q121Q221Q321Q422Q122Q222Q322Q423Q123Q223Q3禾赛科技OusterLuminarcepton 2024 年 01 月 09 日 P.37请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 光雷达分辨率和识别稳定性，单机线数竞争激烈，12 月底发布的问界 M9 配置 192 线激光雷达，最远可探测距离达到 250 米，点频达到业界最高的 184 万点/秒，扫描频率达到 20Hz。图表 58：近期上市新车激光雷达配置梳理 上市时间上市时间 车型车型 官方指导价（万元）官方指导价（万元）激光雷达参数激光雷达参数 2023 年 9 月 睿蓝 7 2023 款 猎光M

127、ax 17.37 1 颗速腾聚创 M 系列，等效 125 线 2023 年 11 月 小鹏 P7 系列 22.99-32.49 2 颗速腾聚创，126线 2023 年 12 月 极氪 007 2024 款智驾版系列 22.99-27.99 1 颗激光雷达 2023 年 2 月 理想 L7 2023 Max 37.98 1 颗禾赛科技，128线 2023 年 12 月 华为问界 M9 46.98-56.98 1 颗 192 线激光雷达 2025 年一季度 蔚来 ET9 80 3 颗，其中 2 颗为侧面广角 资料来源：懂车帝，有驾，蔚来官网，荣格汽车，国盛证券研究所 总结来看，激光雷达是光通信产业

128、链切换下游赛道获得全新增长空间的优良机会，伴随激光雷达技术成熟度越来越高，叠加 L3 级别自动驾驶铺开，激光雷达有望迎来广阔市场空间，带动上游光通信获得全新的 EPS 增厚的机会。2024 年 01 月 09 日 P.38请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 五、边缘计算：始于五、边缘计算：始于 AI，赋能应用，赋能应用 5.1 模型由大到小，模型由大到小，AI 走上应用的快速路走上应用的快速路 随着 GPT-4 的发布，标志大语言模型正式迈入了多模态时代，参数量近一步膨胀。4 月份，OpenaI 创始人 Sam Altman 在一场 MIT 举办的活动上表示，“未来的“未来的 A

129、I 进展不会进展不会来自于让模型变得更大”来自于让模型变得更大”，我们认为，这代表着 OpenaI 之后的努力将会更多的转向如何让现有的大模型更好用，渗透进更多的场景。2023 年五月初的几大变化，让我们更加坚信了，万物搭载模型，模型赋能万物的时代年五月初的几大变化，让我们更加坚信了，万物搭载模型，模型赋能万物的时代正在加速到来。正在加速到来。知名华人 AI 研究者陈天奇牵头开发的 MLC-LLM 解决方案，MLC LLM 为用户在各类硬件上原生部署任意大型语言模型提供了解决方案，可将大模型应用于移动端（例如 iPhone）、消费级电脑端（例如 Mac）和 Web 浏览器。MLC 的主要功能包

130、括了：（1）支持不同型号的 CPU、GPU 以及其他可能的协处理器和加速器。（2）部署在用户设备的本地环境中，这些环境可能没有 python 或其他可用的必要依赖项；通过仔细规划分配和积极压缩模型参数来解决内存限制。（3）MLC LLM 提供可重复、系统化和可定制的工作流，使开发人员和 AI 系统研究人员能够以 Python 优先的方法实现模型并进行优化。MLC LLM 可以让研究人员们快速试验新模型、新想法和新的编译器 pass，并进行本地部署。图表 59：MLC 项目概览 资料来源：机器之心，国盛证券研究所 MLC-LLM 等模型给中小开发者提供了低成本，快速训练专属于自己的小模型的完整工

131、具，而 MLC-LLM 则为中小开发者在算力较低的环境或者边缘进行模型的推理搭建了基础，三大工具，我们认为已经形成了我们认为已经形成了 AI 走向边缘的“基建雏形”。走向边缘的“基建雏形”。硬件赋能，硬件赋能，AIGC 在边缘端的革命进一步加速。在边缘端的革命进一步加速。2023 年 2 月，高通演示了 10 亿参数规模的 Stable Diffusion，6 月完成了在终端运行参数量更大的图生图模型 ControlNet。在2023 骁龙峰会上，高通推出新一代旗舰移动芯片骁龙 8Gen3、旗舰 PC 芯片骁龙 X Elite和音频芯片S7系列。其中骁龙8Gen3专为AIGC定制，与前代相比，

132、其AI性能提升98%，支持本地运行 100 亿参数的大模型；骁龙 X Elite AI 处理速度达到竞品的 4.5 倍，异构AI 引擎性能达 75 TOPS，支持本地运行 130 亿参数的大模型。本次发布的骁龙 8Gen3进一步为边缘端大模型优化，不到 1 秒就能使用 Stable Diffusion 生成 1 张图像，在运行 2024 年 01 月 09 日 P.39请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 70 亿参数的大语言模型时，每秒可以生成 20 个 Token，超过了人类阅读的速度。我们认为，云端协同的“混合 AI”路线有望帮助移动端 AI 应用成长为“完全体”，手机进行内

133、容输出的效率远低于 PC，但未来在本地运行的 AI 加持下，用户得以将少量的输入转化为大量输出，这便是混合 AI 的重要意义之一。“本地运行“本地运行 AIGC”有望成为智能手机、”有望成为智能手机、PC 的新卖点。的新卖点。AI 能力近年始终作为智能手机的辅助功能，常用于广告算法、应用推荐、照片标记等不痛不痒的后台能力。当下随着终端芯片足以支持本地大模型快速处理 Token，AI 能力有望走向台前，和用户直接交互并生成内容。本地推理大模型在成本、时延、隐私上具有天然优势，也可以作为桥梁，预处理海量复杂 Token，并将其导向云端大模型，搭载 AI 能力的终端芯片，作为 AI 触及万千场景的血

134、管地位加速明晰。消费电子近年来始终存在创新困局，而混合 AI 的出现，有望创造新的使用场景从而刺激终端换机。英特尔发布酷睿英特尔发布酷睿 Ultra 处理器，开启处理器，开启 AIPC 新纪元。新纪元。AIPC 集成了 AI 应用加速 NPU 单元，可以方便地让用户通过大模型进行新的交互并有效地提高日常办公的效率和质量，同时也在有望 PC 上部署专业的边缘 AI 模型进行本地化 AI 创作，AIPC 有望彻底改变 PC 用户的使用习惯和场景，也改变了 PC 产业的发展未来，PC 由个人计算终端升级成了个人AI 应用中心。图表 60：英特尔 AIPC 加速计划 资料来源：Intel，国盛证券研究

135、所 总结来说，除了开源社区、前沿学者正在不断加速模型的可用性，以及边缘推理的探索，越来越多的大厂也加入到了布局边缘模型的新一轮“军备竞赛”中来，我们认为，随着两方的共同努力，一个由“基础模型”，“低成本定制工具”，“模型优化工具”三者共同构建的边缘模型生产与利用体系将会飞速发展。AIoT 类业务 2023 年受到消费需求以及价格竞争影响，整体处于预期低位，2023 年，高算力骁龙、英特尔新品完成硬件铺路，可以静待后续应用跟进。5.2 应用曙光已现，期待应用曙光已现，期待 AI 飞轮下的百花齐放飞轮下的百花齐放 当下市场以及投资者关注的应用方向，主要集中于基于云端算力的如 ChatGPT，Mid

136、journey，Copilot 等等，而提起边缘智能设备或者边缘应用时，则更多的将其作为一种“入口”，或是直接忽略“边缘算力”与 AI 结合的可能。其实 AI 在边缘侧的应用或者“渗透”由来已久，其中最典型的案例便是如人脸识别，图像处理等分析式 AI 功能。我们日常生活中见到的如自动驾驶，智能零售、智慧工厂、智能巡检等场景均是由边缘或者本地端提供算力进行解决。如英伟达的 Orin，地平线等公司的智能驾驶芯片，就是边缘算力运行 AI 模型的例子，自动驾驶芯片通过每秒分析上千帧画面，来保证车辆对前方路况的理解并做出相应反应。同时，模组厂商也在积极探索 2024 年 01 月 09 日 P.40请仔

137、细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 如何让模组算力更好的参与进车辆自动驾驶功能中来，如美格智能最新的 C-V2X MA925系列模组，在帮助 T-BOX 与外界通信的同时，自身搭载的算力能够提供 GNSS 服务，并能够内生解决 V2X 的运行，让 T-BOX 不再需要额外挂载处理芯片。图表 61：自动驾驶芯片每秒识别帧率对比 图表 62：美格车规模组 资料来源：工信部，国盛证券研究所 资料来源：美格智能，国盛证券研究所 不难发现，当前运行在边缘端的 AI 模型，更多的是以传统的图像识别形式存在的“分析型”AI，而我们认为，真正能够让边缘算力需求扩张，或者打开边缘 AI 天花板的“生成

138、式”AI，则是下一阶段乃至未来需要在边缘应用侧更加关注的重点，在“生成式”AI 在边缘设备的部署上，我们更愿意用本段标题中的“曙光已现”来形容，各个大厂的先期产品和布局让我们看到了“生成式”走进边缘的路径和初步方案，接下来，我们将会介绍两大方向，并阐述为什么边缘算力对这些场景是不可或缺的。边缘应用方向边缘应用方向 1：基于生成式模型的“智能助理”：基于生成式模型的“智能助理”智能助理这一概念，最早火爆，是伴随“Siri”的推出，消费者第一次系统性的认识到了基于语音唤醒的智能助理这一概念。然而随着多年发展，这一形式的智能助理除了搭载平台扩充到了如车机、智能音响、扫地机器人等平台外，其本质内核仍然

139、没有改变，依旧是基于对语音输入关键词的截取，在功能库中寻找对应的功能。并不具备主动生成的能力。AI Agent（人工智能体）在大模型快速发展的驱动下进入加速成长期。（人工智能体）在大模型快速发展的驱动下进入加速成长期。诸如 GPT 等 LLM应用在更新信息、处理多轮对话和面对复杂任务时依然存在局限，AI Agent 通过增加规划、记忆和工具使用三大能力克服了这些局限，极大扩展了大语言模型的应用范围，使其能够胜任更加复杂的任务，这为 AI Agent 扮演人类日常生活的“助理”提供了可能。图表 63：AIAgent 系统架构 资料来源：medium，ainomic，国盛证券研究所 2024 年

140、01 月 09 日 P.41请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 汽车是汽车是 AI Agent 最具潜力的应用场景之一。最具潜力的应用场景之一。车主在驾驶时，需要既快又准地对汽车进行操作，在座舱还未智能化的时代，这种操作依靠机械按钮、操作杆进行，而未来的人车交互愈发向中控屏幕集中，传统的操作习惯就需要改变。而 AIAgent 的能力则贴合了这种需求：快速响应、准确理解命令和无手操作，而 AI 赋予的智能化可以将 Agent 的能力进一步外延，这些抽象的能力具象到应用场景中，可以将 AI Agent 的能力总结为 5 个层次：辅助操作、车身数据采集&可视化、汽车服务（导航、保养、保

141、险等）、生活助理、具身智能。图表 64：车载 AIAgent 能力的 5 个层次 资料来源：国盛证券研究所整理 此外，我们观察到了海外爆火的应用“Rewind”，通过记录笔记本电脑的屏幕输出信号与麦克风信号，并形成数据库，最后基于这些数据库与自有模型，帮助用户回忆，总结在电脑上看到的，处理过的所有资料，大大提高了用户的工作效率。图表 65：Rewind 应用 资料来源：Rewind 官网，国盛证券研究所 基于两点应用方向和现在出现的应用趋势，我们判断，边缘算力将在“智能助理”类应用的发展和商业化上起到重要作用，第一，智能助理面对的是海量用户，这些用户所提出的 Prompt 将是及其复杂或者存在

142、非常多的冗余，如何通过本地小模型，对用户的需求进行预处理，从而将需要云端算力处理的 Token 将至最低，甚至对于不复杂的推理需求，可以通过本地算力直接响应客户需求。第二，对于像“Rewind”、汽车智能座舱这 2024 年 01 月 09 日 P.42请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 类涉及到用户隐私资料的部分，为了保证用户安全，所有的数据归纳将会完全依靠本地算力进行。因此，在降本，隐私方面，边缘算力对于“生成式智能助理”能否形成商业闭环，至关重要。边缘应用方向边缘应用方向 2：具身智能：具身智能 具身智能是指能够理解、推理并与物理世界互动的智能系统。具身智能是指能够理解、推

143、理并与物理世界互动的智能系统。AIGC 的“智能”表现在能够进行上下文理解和情景感知，输出文字、图像、声音，而具身智能能够在物理世界中进行操作和感知，输出各种机械动作。通过物理环境的感知和实际操作，具身智能可以获得更全面的信息和数据，进一步提高对环境的理解和决策能力。按照具身智能的定义，目前具身智能的实例繁多，其中包括人形机器人、自动驾驶汽车等。基于现在具身智能展现出的能力，我们认为，具身智能的两大核心是负责算力的芯片和与外部通信的模组。当前物联网模组进入智能化时代，集成了边缘算力的智能模组正在逐渐成为支撑边缘算力的核心形式。具身智能将边缘算力需求提升到了一个新高度，具身智能的“大脑”不仅要处

144、理视觉信息、生成提示词，更要负责输出指令来执行机械动作，例如特斯拉针对人形机器人开发了 DOJO D1 芯片，充沛的算力（362 TFLPOSFP8）驱动 Optimus 机器人流畅地执行各种任务。因此我们认为，在移动芯片无法满足所需算力的场景下，边缘 IDC 将是算力的有效补充措施。此外，通信能力也是决定机器人能力的核心。具身智能的通信强调低时延、多连接、连续性能力，例如自动驾驶汽车上，L4 级别需要带宽100 Mbps，时延 5-10ms。具身智能未来也有望进化成结构复杂、体型庞大或者多点分布的产品，各子模块之间需要信息融合、多维感知、协同运行，本身也会需要稳定高速的无线连接。我们认为，未

145、来具身智能将会越来越强调边缘通信能力与边缘算力的匹配和耦合，而两者结合的较佳形式，算力模组，将有望成为具身智能的“大脑”。图表 66：特斯拉机器人进展 资料来源：第一财经，国盛证券研究所 站在当前时点，我们认为，除了已经日趋成熟的基于传统分析式人工智能的边缘算力应用场景，我们更应该关注到生成式 AI 在边缘渗透的“曙光”已经出现。未来，越来越多像智能助理、具身智能一样拥有广阔空间的新应用将会涌现，带动边缘算力实现跨越式发展。2024 年 01 月 09 日 P.43请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 5.3 物联网：复苏与扩张共振物联网：复苏与扩张共振 伴随万物互联的趋势进一步加

146、速，海内外物联网行业发展稳步进行，连接数持续增加。伴随万物互联的趋势进一步加速，海内外物联网行业发展稳步进行，连接数持续增加。物联网是万物数字化的首要基础，更是后续智能化、算力化的必备条件，物联网从产业链角度来看可以分成四大级别，从基础的设备层到网络层、平台层、应用层不断升级，设备层包括了物联网模组和基础的传感器等零部件，智能终端首先需要具备联网的通讯模组才能截图物联网系统，因此模组与连接数/智能终端存在一比一甚至多比一的关系，因此从连接数来看，能够大概反映出物联网行业整体景气度，经历过前几年的低谷期，目前连接数逐步提高，物联网行业景气度逐步攀升。从国内看-物联网用户绝对数稳步提升：2023

147、年是物联网新型基础设施建设三年行动计划（20212023 年）的收盘之年，据工信部统计，最新数据截至 2023 年11 月末，三大运营商蜂窝物联网终端用户达到 23.12 亿户，比上年末净增 46772万户，占移动网终端连接数的比重达 57.3%。从全球看-物联网连接数继续维持稳步提升态势：根据 IoT Analytics，2022 年全球物联网连接数量增长 18%，达到 143 亿个活跃物联网端点，预测到 2023 年，全球联网 IoT 设备数量将再增长 16%，达到 167 亿个活动端点，增速略有下降但是设备连接数依旧保持增长态势。图表 67：国内三大运营商物联网终端用户情况 图表 68：

148、全球物联网市场预测情况 资料来源：工信部，国盛证券研究所 资料来源：iot-analytics，国盛证券研究所 物联网按照通信方式可以分为物联网按照通信方式可以分为 wifi蓝牙蓝牙蜂窝三大类，蜂窝物联网领域中国移动占据首蜂窝三大类，蜂窝物联网领域中国移动占据首要份额，对应产业链空间较大且稳定，下游供应链值得重视。要份额，对应产业链空间较大且稳定，下游供应链值得重视。根据 IoTAnalytics，Wi-Fi占所有物联网连接的 31%。到 2022 年，全球出货的支持 Wi-Fi 的设备中有一半以上基于最新的 Wi-Fi6 和 Wi-Fi6E 技术，主要应用在智能家居、建筑和医疗保健等领域；全

149、球27%的物联网连接依赖蓝牙连接，设备能够在消耗有限的功耗的同时保持可靠的连接；蜂窝物联网（2G、3G、4G、5G、LTE-M 和 NB-IoT）目前占全球物联网连接的近 20%，2022 年全球蜂窝物联网连接同比增长 27%，远远超过全球物联网连接的增长率，主要得益于 2G 和 3G 等旧技术的逐步淘汰，2023 年，排名前五的网络运营商（中国移动、中国电信、中国联通、沃达丰和 AT&T）占据全球 84%的蜂窝物联网连接，从物联网收入来看，前五名网络运营商占据了物联网网络运营商市场的 64%，其中中国移动、AT&T、德国电信（包括 T-Mobile）、中国联通和 Verizon 领先市场。2

150、4%25%26%27%28%29%30%31%32%33%05101520252022年11月2023年3月2023年6月2023年9月蜂窝物联网终端用户（亿户）蜂窝物联网终端用户增速（%，右轴）2024 年 01 月 09 日 P.44请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 图表 69：中国移动蜂窝物联网市场份额全球领先 资料来源：iot-analytics，国盛证券研究所 物联网下游应用具有碎片化和长尾化的特征，其中智能汽车、笔记本电脑、网关物联网下游应用具有碎片化和长尾化的特征，其中智能汽车、笔记本电脑、网关 CPE等相对的大颗粒市场，均呈现良好的复苏趋势。等相对的大颗粒市场，

151、均呈现良好的复苏趋势。物联网涉及多种行业，构成其下游碎片化特征的重要原因之一，此外物联网单品众多但是出货量均难以形成大规模效应，如自动售货机、监控设备、智能城市设备如智能井盖/智能路灯等等。在各个下游应用场景中，具备部分定制化需求的场景逐步形成较大规模的出货，成为物联网中大颗粒场景，如智能汽车联网需求、笔记本电脑联网模块需求、网关/FWA/CPE 需求等。在经历过去两年的原材料紧缺、库存积累、全球经济承压后，几个大颗粒市场复苏迹象较为明显。智能汽车：智能汽车：自动驾驶、智能驾驶需求逐步落地，自动驾驶、智能驾驶需求逐步落地，5G 渗透率逐步提升。渗透率逐步提升。在智能汽车中物联网产品主要是指前装

152、 T-Box，作用是整车的通讯接头，目前 4G T-Box 渗透率较高，5G 渗透率尚存在较大空间，伴随 5G 制式迭代升级加速、智能/自动驾驶 OTA的升级需求不断提速，车载 T-BOX 装置率尤其是 5G 的渗透率逐步提升。在乘用车市场，根据高工智能汽车研究院监测数据显示，2023 年 1-10 月中国市场乘用车车联网前装标配 1301.24 万辆，同比增长 23.69%，标配搭载率 77.78%；其中，前装标配 5G 车联网交付上险 131.99 万辆，同比增长 245.61%；但 5G 前装搭载率仍不到 10%（为 7.89%）。基于目前国内 5G 发展整体略快于海外，我们认为，5G

153、车载T-BOX 有望率先在国内迎来规模出货，移远通信、广和通、美格智能等模组厂商均积极部署 5G 车载模组，在国内还细分为数传模组和自带 SOC 芯片的智能模组，有望率先把握 5G 机遇；展望海外，4G 车载前装在稳步推进中。图表 70：国内车载 5G 通讯前装搭载情况 资料来源：高工智能汽车，国盛证券研究所 2024 年 01 月 09 日 P.45请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 笔记本电脑：出货量下滑趋势缓解，内置蜂窝模组渗透率逐步提高。笔记本电脑：出货量下滑趋势缓解，内置蜂窝模组渗透率逐步提高。在笔记本电脑中的物联网产品主要体现为PC联网模块，按照制式主要区分为4G和5

154、G，其中 4G 部分又可以进一步细分为 CAT9/12/16 等不同级别，笔记本联网的细分市场主要在于商务本。前两年受制于整体消费电子的低迷和累计电脑库存难以消化，笔记本联网模组也经历了低谷期，但伴随 2023 年逐步接近笔记本电脑新一轮的换机潮，叠加商务本的联网渗透率稳步提升，PC 侧模组出货的回暖趋势较为显著。根据 Canalys 数据，2023 年第三季度，全球个人电脑市场继续回升，总出货量为 6560 万台，同比下滑 7%，但较二季度，回升了 8%，出货量创下近一年内的最低跌幅，进一步体现了库存水平的恢复和相关需求的反弹。据 Strategy Analytics 统计，2021 年全球

155、 5G 移动 PC 渗透率为蜂窝笔电的5%，约 60 万台，2022 年上涨至 8%，约 100 万台；Strategy Analytics 预计，2025 年蜂窝笔电全球出货量将达到 1430 万台，其中支持 5G 占比将增长至65，即增长至 929.5 万台。图表 71：全球个人电脑出货量 图表 72：全球蜂窝笔电出货预测 资料来源：Canalys，国盛证券研究所 资料来源：广和通，国盛证券研究所 网关网关/CPE/FWA：海外：海外 5G 加速落地带动模块市场新机遇。加速落地带动模块市场新机遇。FWA 是一种无线接入技术，通常用于提供固定位置的宽带互联网接入服务，其方式与标准固定线路连接

156、中使用的调制解调器和路由器类似；国内光纤光缆较为成熟因此较少用到 FWA 业务，主要使用群体是海外客户为主，FWA 网关的直接客户以海外运营商为主，北美是全球固定无线接入市场占比较大的地区，在固定无线宽带技术的投资较多。目前海外正在经历 4G 加速切换到 5G 的通信产业制式升级周期，借助 FWA 将 5G 完成最后一英里的连接，可以消除部署和维护物理线路相关的成本和时间延迟；而且此前 4G FWA 在使用体验中由于速度和可靠性不够快，不足以替代固网宽带的需求，随着 5G 带来的速度提升，5GFWA 有望成为移动宽带和标准固定线路连接之间的汇聚点。根据 statista 预测，到 2026 年

157、，预计 5GFWA 连接数将达到 7182 万个，到2030 年，5GFWA 可能占所有连接数的 21%。2024 年 01 月 09 日 P.46请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 图表 73：全球 5G FWA 用户数预测 资料来源：广和通，国盛证券研究所 2024 年 01 月 09 日 P.47请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 六、投资建议：六、投资建议：“从“从 0 到到 1”与“从”与“从 1 到到 10”的机会”的机会 对于光通信行业最大的分歧在于筹码结构与预期差，经过 2023 年的大幅上涨，800G 从0 到 1 的预期基本 Price in，预

158、计 2023 年第四季度开始行业盈利将加速兑现，而客户结构、产品创新、场景拓展将提供更多“从 1 到 10”的阿尔法。此外，光交换、光计算、卫星互联等创新将提供海外映射的机会。图表 74：2024 年投资建议 股票代码股票代码 公司名称公司名称 市值（亿元）市值（亿元）核心推荐逻辑核心推荐逻辑 InP 光芯片（A 股）688498 源杰科技 126.4 国内光芯片龙头。华为海思 云南锗业磷化铟晶片供应华为海思，说明华为正准备深入布局光芯片。索尔思光电 华西股份旗下索尔思光电具有领先的光芯片研发能力、磷化铟平台工艺及量产能力。InP 光芯片（海外）LITE.O Lumentum 35.7 全球光

159、通信、激光器件龙头。AVGO.O Broadcom 5,254.5 博通旗下拥有 InP 工厂，拥有从外延生长到晶圆和芯片制造的全面能力。5802.T 住友电气工业 14,255.2 著名通信器件厂商之一，拥有 InP 晶圆制造能力。硅光方案 INTC.O Intel 2,124.4 知名半导体厂商，目前正深入研究硅光技术。Sicoya 德国半导体厂商，深入研究硅光。SiFotonics 美国半导体厂商，拥有先进的硅光和组件以及定制解决方案。Luxtera 思科旗下半导体厂商，硅光全球领导者。薄膜铌酸锂 铌奥光电 铌奥光电专注基于薄膜铌酸锂材料的新一代光子芯片设计、制造和器件封装。300620

160、 光库科技 111.1 知名光器件厂商，2019 年收购 Lumentum 铌酸锂产线。元芯光电 知名光电器件企业，2021 年 1 月建成铌酸锂产线。Hyperlight 美国半导体厂商，长期深耕薄膜铌酸锂产品。光器件 300394 天孚通信 361.4 全球光模块及数通厂商光学器件供应商。300570 太辰光 89.8 掌握 MPO 核心技术，供应北美云厂商 IDC 建设，有望受益超算需求爆发。688195 腾景科技 46.6 光模块上游细分龙头。300548 博创科技 77.1 A 股光器件黑马。昂纳科技 世界上最大的光通信器件，模块和子系统供应商之一。光模块（A 股）300308 中际

161、旭创 906.5 全球光模块领军企业。300502 新易盛 350.1 领先的光模块解决方案提供商。002281 光迅科技 226.3 光通信“国家队”，布局芯片、器件、模块。000988 华工科技 299.2 发布 800G、相干光模块，硅光技术领先。301205 联特科技 135.9 具有潜力的数通光模块厂商。688205 德科立 49.8 光模块翘楚，800G 打开成长新空间。603083 剑桥科技 101.1 具有潜力的数通光模块厂商。2024 年 01 月 09 日 P.48请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 光模块（海外）COHR.N Coherent 67.9 全球

162、光模块领军企业。AAOI.O 应用光电 7.8 光模块知名企业，布局器件、模块。模组与边缘 IDC 002881 美格智能 70.8 边缘智能模组龙头。300628 广和通 373.5 边缘计算潜力股。603003 龙宇股份 55.6 稀缺的边缘 IDC 企业。运营商 600941 中国移动 21,278.0 国内运营商龙头，移动云在国内公有云中占有率第六。601728 中国电信 4,950.5 国内运营商龙二，天翼云在国内公有云中占有率第三。600050 中国联通 1,393.0 深耕 B/G 端业务，联通云 2022 年增速 121%。资料来源：Wind，新华网，华西股份投资者问答，Lum

163、entum 官网，住友电工，英特尔官网，Sicoya 官网，SiFotonics 官网，Luxtera 官网，昂纳科技官网，国盛证券研究所，注：除住友电工市值单位为亿日元外，其余海外个股市值单位均为亿美元；其余 A 股上市公司市值单位均为亿人民币，数据截至 2023 年 12 月 29 日 七、风险提示七、风险提示 AIGC 发展不及预期；发展不及预期；AI 商用化技术发展可能不及预期，影响 AI 商业模式的落地，进而对 AI 算力需求造成负面影响，使得算力中心光连接需求萎缩。算力需求不及预期；算力需求不及预期；光模块的需求量受到数通侧算力需求发展影响，如果算力发展不及预期，数通侧 800G以

164、上光模块出货量不及预期，会连带影响光学元组件和光器件厂商的营收。卫星互联网、激光雷达等相关需求不及预期。卫星互联网、激光雷达等相关需求不及预期。卫星互联网作为将地面基站搬运至太空的一种形式，本质是对地面基站的补充环节，或面临终端用户数量和 ARPU 不及预期的情况；汽车激光雷达作为智能驾驶所需的硬件之一，相关需求会受到汽车市场规模、智能驾驶市场规模的影响。2024 年 01 月 09 日 P.49请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 免责声明免责声明 国盛证券有限责任公司（以下简称“本公司”）具有中国证监会许可的证券投资咨询业务资格。本报告仅供本公司的客户使用。本公司不会因接收人收

165、到本报告而视其为客户。在任何情况下，本公司不对任何人因使用本报告中的任何内容所引致的任何损失负任何责任。本报告的信息均来源于本公司认为可信的公开资料，但本公司及其研究人员对该等信息的准确性及完整性不作任何保证。本报告中的资料、意见及预测仅反映本公司于发布本报告当日的判断，可能会随时调整。在不同时期，本公司可发出与本报告所载资料、意见及推测不一致的报告。本公司不保证本报告所含信息及资料保持在最新状态，对本报告所含信息可在不发出通知的情形下做出修改，投资者应当自行关注相应的更新或修改。本公司力求报告内容客观、公正，但本报告所载的资料、工具、意见、信息及推测只提供给客户作参考之用，不构成任何投资、法

166、律、会计或税务的最终操作建议,本公司不就报告中的内容对最终操作建议做出任何担保。本报告中所指的投资及服务可能不适合个别客户，不构成客户私人咨询建议。投资者应当充分考虑自身特定状况，并完整理解和使用本报告内容，不应视本报告为做出投资决策的唯一因素。投资者应注意，在法律许可的情况下，本公司及其本公司的关联机构可能会持有本报告中涉及的公司所发行的证券并进行交易，也可能为这些公司正在提供或争取提供投资银行、财务顾问和金融产品等各种金融服务。本报告版权归“国盛证券有限责任公司”所有。未经事先本公司书面授权，任何机构或个人不得对本报告进行任何形式的发布、复制。任何机构或个人如引用、刊发本报告，需注明出处为

167、“国盛证券研究所”，且不得对本报告进行有悖原意的删节或修改。分析师声明分析师声明 本报告署名分析师在此声明：我们具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格或相当的专业胜任能力，本报告所表述的任何观点均精准地反映了我们对标的证券和发行人的个人看法，结论不受任何第三方的授意或影响。我们所得报酬的任何部分无论是在过去、现在及将来均不会与本报告中的具体投资建议或观点有直接或间接联系。投资评级说明投资评级说明 投资建议的评级标准投资建议的评级标准 评级评级 说明说明 评级标准为报告发布日后的 6 个月内公司股价（或行业指数）相对同期基准指数的相对市场表现。其中 A 股市场以沪深 300 指数为基准；新

168、三板市场以三板成指（针对协议转让标的）或三板做市指数（针对做市转让标的）为基准；香港市场以摩根士丹利中国指数为基准，美股市场以标普 500 指数或纳斯达克综合指数为基准。股票评级 买入 相对同期基准指数涨幅在 15%以上 增持 相对同期基准指数涨幅在 5%15%之间 持有 相对同期基准指数涨幅在-5%+5%之间 减持 相对同期基准指数跌幅在 5%以上 行业评级 增持 相对同期基准指数涨幅在 10%以上 中性 相对同期基准指数涨幅在-10%+10%之间 减持 相对同期基准指数跌幅在 10%以上 国盛证券研究所国盛证券研究所 北京北京 上海上海 地址：北京市东城区永定门西滨河路 8 号院 7 楼中海地产广场东塔 7 层 邮编：100077 邮箱： 地址：上海市浦明路 868 号保利 One56 1 号楼 10 层 邮编：200120 电话：021-38124100 邮箱： 南昌南昌 深圳深圳 地址：南昌市红谷滩新区凤凰中大道 1115 号北京银行大厦 邮编：330038 传真：0791-86281485 邮箱： 地址：深圳市福田区福华三路 100 号鼎和大厦 24 楼 邮编：518033 邮箱：