關注 AIGC 看光模組發展

計算能力提升將會直接驅動網絡設備帶寬的增長. 在 AIGC 計算中, 當 GPU 計算能力提升 2.5~3.2 倍時, 其融合總帶寬需求提升了約 1.5 倍. 而光模組作為網絡設備中必要的光電轉換元件, AIGC 高性能計算帶來的帶寬需求提升將推動光模組的高速化/高端化進程.

我們認為 AIGC 的快速發展正在要求算力性能不斷提高, 有望推動 800G 高速光模組方案需求快速增長. 同時我們認為這種趨勢也將加速 1.6T, 3.2T 等新方案的研發, 落地與放量, 驅動產品價值量不斷提升.

據 LightCounting 的預測數據, 前五名雲廠商對 800G 光模組的需求在 2022 年預計將達到 1.8 億美元左右, 到 2025 年將達到 16 億美元左右, 增長超 7 倍. 高速增長的 800G 光模組市場, 將為產業鏈帶來新的發展機遇. 400G 和 200G 光模組, 2023 年之後需求將下降.

數據中心運營的主要成本是電力, 網絡設備能耗問題隨著傳輸速率增長而日益凸顯. 數據中心內部最大一部分的運維成本 (Opex) 是電力, 占整體比例超過一半. 所以降低數據中心的能耗是實現降低算力成本的重要手段. 

而在網絡設備中, 光模組功耗對傳輸速率的增長最為顯著. 根據 Cisco 的數據, 過去的 12 年時間, 數據中心的網絡交換帶寬提升了 80 倍, 背後的代價就是: 交換晶片功耗提升約 8 倍, 光模組功耗提升 26 倍, 交換晶片 SerDes 功耗提升 25 倍!

"以光代電" 是矽光技術出現的關鍵思路, 即利用雷射光束代替電子信號進行數據傳輸. 矽光子技術是利用現有 CMOS 工藝進行光器件開發和集成的新一代技術, 具有集成度高特點, 並表現出峰值速度, 能耗, 成本等方面的優勢.

在數通領域, 相干技術 (Coherent )已成為數據中心互聯的主流方案. 隨著光模組速率的提升, 直接探測方案對模組內光器件的帶寬要求提高, 同時傳輸距離也將受到限制. 到 1.6T/3.2T 時, 也許只能支持 2km 傳輸, 屆時更遠場景的光互聯, 則需要使用相干探測技術.

光電共封 (CPO) 與線性直驅 (LPO) 方案. CPO 技術借助矽光集成的工藝將光引擎, 電晶片和交換機晶片封裝在同一個基板上面. LPO 通過去掉  DSP 晶片來顯著降低功耗, 線性直驅具備功耗低, 低延遲, 低成本與易實現等一系列優勢.

LPO 技術去掉了 DSP 晶片, 將其功能集成到交換晶片中, 只留下驅動 (Driver) 和跨阻放大 (Transimpedance Amplifier, TIA) 晶片. 由於 TIA, driver 晶片性能有所提升, 從而實現更好的線性度. 但 LPO 的系統誤碼率和傳輸距離有所影響, 因此只適用於短距離的傳輸.