关键要点
2010年代，在移动互联网兴起和企业上云的背景下，云厂商逐渐超越电信和企业客户，成为全球光模块市场最重要的需求者，给光模块行业带来了许多深远的变化。 在本报告中，我们梳理了近十年来云计算的快速发展给光模块行业带来的变化，分析了其背后的原因，并对AI时代光模块行业的发展进行了展望（除非另有说明，本报告中提到的“光模块”是指以太网光模块， 这与长距离传输中使用的相干光模块不同）。我们认为：
云厂商对光模块的需求特征指向其数据中心的流量特性。 由于分布式计算、虚拟化等技术的引入，云数据中心的东西向流量高于传统数据中心。 在移动互联网快速发展和企业云化迁移的驱动下，全球数据中心东西向流量经历了快速增长。 与传统数据中心相比，云厂商正在以更快的速度推动数据中心内部带宽的提升，具体做法是：1）引入更高速率的服务器网卡、交换机、光模块等，这是云数据中心在2015年和2016年开始部署100G以太网的标志性事件;2）数据中心内部网络架构已从传统的三层架构转向叶脊架构，这进一步增加了对光模块的需求。2022年，谷歌、亚马逊、Meta将占全球200G及以上光模块需求的85%以上。 另一方面，国内光模块厂商凭借自身的成本优势、研发能力、交付能力和快速响应能力，逐步进入全球领先云厂商的一流链系，满足客户需求，大幅提升了全球光模块市场优质客户的地位。
展望AI时代光模块产业的发展，我们认为与云计算时代会有以下异同： 相似之处：更大的东西向流量将释放对高速光模块的需求。 在扩容律的指导下，大型AI模型的参数数量持续上升，导致AI训练网络中GPU（如ALL Reduce）之间的通信流量显著增加。 同时，基于对GPU利用率的追求，卡对卡通信的延迟要求也得到了进一步提高。 云厂商通过以下方式提升GPU集群节点之间的通信带宽：1）提高端口吞吐量，例如NVIDIA在DGX H100服务器中使用CX-7网卡，速率为400G，与主流云厂商通用服务器使用的50G和100G网卡相比，这是一个重大升级， 并推出800G端**置换、800G光模块等;2）优化组网架构，例如，NVIDIA的AI训练网络采用胖树架构，其阻塞率比叶脊架构小，根据我们文中的计算，该架构下对800G光模块的需求与H100的规模呈线性相关。
区别在于：1）高速光模块迭代周期和爬坡节奏背后的驱动力发生变化。在云计算时代，光模块主要部署在数据中心的前端网络中，前端网络所需的带宽很大程度上取决于用户的需求。 在AI时代，训练网络中部署了大量的高速光模块，因为训练网络是后端网络，与用户侧没有直接连接，带宽由设备侧的工作负载和时延要求等因素决定，因此光模块的爬坡节奏更快。 在迭代周期方面，随着英伟达GPU产品的增长（2024年B100; X100 in 2025）有望提高光模块的速度升级周期，例如从800G到16T只持续了2年，扭转了此前云计算时代升级周期较慢的趋势。
2）在竞争格局方面，预计领先厂商的市场地位将保持稳定。我们认为，在AI数据中心，随着可靠性要求的提高和光模块迭代周期的缩短，行业技术门槛有望大幅提升，领先的光模块厂商的高可靠性、领先的研发实力、交付能力等优势有望在AI时代得到进一步凸显， 我们预计领先制造商的市场地位将保持稳定。
与市场不同的观点
1）市场担心AI网络对光模块的需求可能在2024年见顶。我们认为，AI大模型的迭代仍在快速推进，如多模态大模型仍处于早期发展阶段，在缩放规律的指导下，各厂商在大型模型训练方面的投入强度仍有望增加。 此外，随着大型AI模型的不断发展，“对齐”等领域也有望产生额外的算力需求。 AI的商业化进程在不断推进，逐渐形成AI产业的闭环。 我们认为，未来AI推理需求的释放，特别是随着多模态大模型的推进，生成和生成等应用的不断发展，或者AI推理网络吞吐量和通信带宽的进一步提升，有望带来高速光模块需求的全面释放。 随着AI应用的不断涌现，云计算基础设施有望释放持续升级的需求，以支持更大规模、更高性能的计算场景。 目前，800G光模块主要应用于AI训练网络，我们相信，随着AI应用的发展，云计算侧对800G光模块的需求也会增加。
2）市场担心光模块市场竞争格局恶化。我们认为，在AI时代，高速光模块产业的门槛可能会进一步提高，预计龙头厂商的市场地位将保持稳固。 AI大模型训练中最大的挑战之一，是如何减少由于训练周期长、中断多而导致的平均故障间隔时间。 从网络设备硬件的角度来看，光模块的可靠性尤为关键，因为光模块在AI训练网络中最容易出现故障，这在很大程度上决定了大模型的训练效率。 我们认为，在AI数据中心，随着光模块可靠性要求的提高和迭代周期的缩短，高可靠性、领先的研发实力、领先的光模块厂商的交付能力等优势有望进一步凸显，我们预计龙头厂商的市场地位将保持稳定。
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信息技术专题研究-科学与技术：光收发器：时代的飞跃，从云计算到人工智能-华泰**[王星，高明耀，王克，陈月喜]-20240219[第29页]”。
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