中信建投:光模組產業投資機遇

算力需求強勁增長,我們持續看好算力產業鏈。

一是國產GPU公司開始兌現業績,未來份額仍有較大提升空間,我們持續推薦國產GPU核心公司。二是數通網路的光互連正成為打破算力上限的突破口,800G與1.6T光模組需求爆發,也拉動了裝置及測試儀器的需求增長,Scale-up打開了更廣闊的光互連增量空間,光晶片、法拉第旋光片持續緊缺,CPO、OCS、DCI、MicroLED等加速發展。三是光纖行業量價齊升,擴產較慢,預計2027年供需仍不平衡。四是液冷滲透率快速提升,國產供應商北美市場有望逐步打開,進而業績逐步兌現,而金剛石的應用值得密切關注。五是伺服器電源也有望迎來加速發展階段。

光模組:高速光模組需求高增,核心上游環節供應緊張

隨著GPU/ASIC的快速升級迭代,算力性能持續提升,對於資料傳輸需求也大幅增長。在AI資料中心中,越來越多的客戶傾向於選擇更大頻寬的網路硬體。頻寬越大,單位bit傳輸的成本更低、功耗更低及尺寸更小。

總頻寬=通道數量*單通道波特率頻寬*調製倍數。因此,提升總頻寬的方案主要包括:Ultra fast(超快單通道)、Fast and wide(快通道和多通道數)、Slow and wide(慢通道和更多通道數)。Ultra fast方案中,單通道速率將向400G及以上演進,薄膜鈮酸鋰(TFLN)具備“高頻寬、高線性度、低損耗”的物理特性,是未來單通道400G以上速率最優的方案之一,預計未來將在3.2T及6.4T光模組產品、Scale-up中的CPO光引擎等場景中應用。Fast and wide方案,200G單通道的速率,通過增加通道的數量提高頻寬,在可插拔和CPO/NPO領域還有非常廣泛的應用。Slow and wide方案,通過使用數百個低速平行通道來替代少量高速通道,也是產業的一種路線,輝達發佈的Slow and wide的技術方案中,在光引擎與有機封裝之間的中介層大幅提升凸點數量與引腳密度,支撐多通道平行傳輸,同時採用Ring調製器,在有限空間內實現多通道調製。

800G光模組的高增速已經能夠反映出AI對於頻寬迫切的需求。我們認為,2026年,800G光模組需求預計將繼續保持高速增長態勢,而1.6T的出貨規模也將大幅增長,3.2T光模組的研發也正式開始佈局,fast and narrow及slow and wide等多種技術路線都有較大機會。

從輝達GPU的Roadmap來看,該公司的各項產品升級周期已壓縮到了1年一代的節奏,同時速率和頻寬不斷提升。從2023-2024年公司推出Blackwell平台,配置1800GB/s的NVLink 5交換機,800G的CX8網路卡以及51T的Spectrum5乙太網路交換機;到2025-2026年推出Rubin平台,配置3600GB/s的NVLink 6和NVLink7交換機,102T的Spectrum6 CPO交換機,以及1600Gbps的CX9網路卡;再到2027-2028年的Feynman平台,配置NVLink8交換機,204T的Spectrum7 CPO交換機以及CX10網路卡。

從Google的TPU產品演進圖來看,從2018年的V2產品開始,到2025年推出的V7 Ironwood,到今年4月發佈的V8t/V8i,ICI的頻寬持續增長。TPU V2產品採用2D Torus架構,單個superpod有256顆晶片,ICI頻寬為800GB/s;Ironwood晶片採用3D Torus的網路拓撲架構,ICI頻寬為1200GB/s,採用800G光模組,單個光通道速率達到200Gbps,同時通過OCS來連接。近期Google2026年4月Cloud Next 大會發佈TPU V8t/V8i,V8t/V8i ICI頻寬提升至2400GB/s,光模組升級到1.6T,V8t延續3DTorus架構,叢集擴至9600晶片,V8i改用Boardfly拓撲(級跳更少應對推理需求),V8t/V8i同樣配套OCS建構大規模低延遲叢集。

Scale-up光互連場景中,除CPO/OIO之外,目前Google、Meta和華為已經開始用光模組搭建Scale-up的網路。從行業內主流的網路架構來分析,Scale-up帶動的光模組需求空間廣闊。其中,輝達的Blackwell平台頻寬為7.2Tbps,是Scale-out頻寬的9倍,因此隨著Scale-up的domain不斷擴大,若採用兩層的fat-tree架構,那麼單個GPU和800G光模組的比例將達到1:36,增量空間廣闊。從海外CSP廠商的網路架構來看,若未來Scale-up領域全部採用光模組,市場空間非常大,可能是現在的5-8倍。

我們看到當前光模組廠商的訂單飽滿,增長預期持續樂觀。而上游光晶片、隔離器、MPO連接器、電晶片等關鍵核心零部件環節供應產能緊缺,國內廠商有望提升市場份額而進一步受益。

雷射器,是光通訊產業鏈核心的有源發光元器件,為光模組提供穩定光源。在800G、1.6T等高速光模組中,主要採用EML雷射器和矽光場景的CW雷射器。雷射器的擴產受到上游InP/GaAs等襯底材料(DFB、EML雷射器多用InP襯底,VCSEL雷射器多用GaAs襯底)、生產裝置等限制,當前處於供不應求狀態。從全球供應格局來看,高端EML雷射器主要還是Lumentum、博通、住友、三菱等主導,源傑科技等國內廠商在CW雷射器領域已實現量產並持續提升份額,並在EML領域也持續推進,光互連帶動雷射器需求爆發,成長空間廣闊。

光隔離器,核心作用是實現光訊號的單向高效傳輸,阻斷反向反射光對雷射器引起的噪聲、啁啾等干擾,避免影響傳輸鏈路的穩定性。典型的光隔離器由起偏器(輸入偏振片)、檢偏器(輸出偏振片)、法拉第旋光片、磁環或磁路、光纖介面等核心元件組成,其中法拉第旋光片負責非互易旋轉,偏振片負責選擇性通光,磁路負責提供穩定磁場,一般單個發射通道或單個雷射器對應一個隔離器。當前800G、1.6T光模組放量,而晶體等隔離器原材料供給緊張,帶來隔離器及法拉第旋光片的供需缺口擴大。從全球法拉第旋光片的供給看,日本住友Granopt和美國Coherent是主要玩家,國內廠商正加速推進國產化,包括福晶科技、成都飛銳特、廈門森一等。

MPO(Multi-fiber Push On)連接器是一種多芯光纖連接器,將多根光纖整合在一個連接器內,常見有8芯、12芯、16芯、24芯等,8-16芯通常為一行排列,24芯及以上多為多行排列。MPO連接器需求隨著光互聯需求釋放而高速增長,未來CPO/OIO的快速發展,將進一步帶動MPO的用量顯著上升。

國際環境變化對供應鏈的安全和穩定產生影響,對相關公司向海外拓展的進度產生影響;關稅影響超預期;人工智慧需求過快增長,供給緊張導致出貨及業績兌現不及預期;人工智慧行業發展不及預期,資本開支不及預期,影響雲端運算及算力產業鏈相關公司的需求;CSP自由現金流承壓,融資出現困難等,導致資本開支不及預期;市場競爭加劇,競爭格局惡化等,導致毛利率快速下滑;原材料緊缺,或漲價超預期,導致相關公司業績不及預期;光纖光纜價格走勢不及預期,業績不及預期;匯率波動影響外向型企業的匯兌收益與毛利率,包括ICT裝置、光模組/光器件等類股的企業;數字經濟和數字中國建設發展不及預期;電信營運商的雲端運算業務發展不及預期;營運商資本開支不及預期;持倉較高帶來的交易型市場波動;市場體系化風險。 (中信建投證券研究)