AI人工智能的发展过程,算力芯片是核心基础。
下周12月7日,全球芯片巨头AMD将举办Advancing AI活动,推出新一代的MI 300A和MI 300X算力芯片。大单已经拿在手里,有望叫板英伟达。
性能方面,MI300X是专为数据中心市场设计的GPU产品,拥有着5.2TBps的内存带宽,相当于英伟达H100(SXM)芯片的1.6倍。
无论是AMD芯片MI300A与MI300X,还是英伟达H100甚至H200芯片,除了标配高带宽内存HBM以外,另一个重点方向是逐步标配1.6T光模块。
那么,为何英伟达这样的巨头也要标配光模块呢?
简单的说,光模块通过发送端把芯片输出的电信号转换成光信号,通过光纤传输后,接收端再把光信号转换成电信号。
为何要把电信号转换成光信号?主要还是因为光速每秒30万公里,而电信号在导体中的传播速度大约是光速的千分之一到百分之一,差距明显。
如今的主流通信方式已经是光通信,通过光模块把电信号转换成光信号,然后再用光纤传输,光纤入户也已经很常见的事情。
以当前热门的数据中心为例,各大数据中心之间的海量数据需要及时传输,光纤通信是必要手段,更高带宽的光模块也就成为了算力芯片的标配。
否则,即便是你的芯片算力性能再牛,光模块的带宽不够用,大量的数据也只能形成拥堵,无法及时传输出去,从而影响了算力芯片发挥应有的高性能。
因此,不管是英伟达,还是AMD,还是其他芯片厂商,越是高性能的算力芯片,越是需要标配更强的光模块。
那么,光模块又有多大的市场空间呢?
2022年全球光模块的市场规模约81亿美元,同比增长10.3%。预计2023年全球光模块市场规模将会达到93.9亿美元,并有望在2027年突破113亿美元。光模块市场2021-2025年的复合年增长率为11%。
2021年我国光模块行业市场规模从2016年的250.9亿元增长至415.22亿元,2022年市场规模约为476.82亿元,预计2023年中国光模块行业市场规模有望达到554.5亿元。
国家在政策层面也在大力支持光模块产业的发展,最近三年时间已经有11份促进光模块的发展的相关政策。
伴随着AI人工智能的发展,对算力的需求不断升级,光模块也需要不断使用新技术,用来提高传输速度以及降低成本和能耗。
为了解决高速光模块的能耗问题,除了使用CPO(共封装光学技术)将光模块和电交换芯片整体封装以外,在光模块电光调制器材料上使用薄膜铌酸锂代替原有的InP、Siph等材料,也是未来的趋势。
利用薄膜铌酸锂材料可以使得光模块具有大带宽、低功耗、低损耗、小尺寸等优异特性,而且1.6T光模块会更多使用单通道200G等方案,薄膜铌酸锂优势更加明显,有望成为未来高速光模块的最佳解决方案。
那么,在光模块的这种新材料方面,国内受益公司又有哪些呢?
从铌酸锂产业链的产业链来看,上游为铌酸锂晶体材料和相关设备供应商,中游为光模块元器件厂商,下游以通信设备厂商和数据中心为主。
上游晶体材料方面,铌酸锂晶体占调制器芯片成本的21%以上,国内厂商主要包括天通股份、济南晶正(未上市)。
天通股份,从事电子级铌酸锂及相关光学材料的研发、生产和销售,是济南晶正电子、日本富士通的铌酸锂晶体供应商,并且清华大学牵头济南晶正和天通股份一起研发薄膜铌酸锂的键合工艺。
11月28日在互动平台表示,公司已经掌握了大尺寸铌酸锂晶片制备的关键核心技术,成功自主研发并量产6英寸的钽酸锂(LT)和铌酸锂(LN)晶体和黑化抛光晶片产品,技术自主可控,实现国产替代。
更早之前的6月9日回复,公司生产的铌酸锂单晶材料是薄膜铌酸锂调制器的上游关键原材料。公司已经掌握了铌酸锂晶体材料制备的关键核心技术。
济南晶正电子,新兴初创公司,华为参股。目前已经可以量产300~900nm厚度铌酸锂单晶薄膜材料产品。拥有分布于全球的200余家客户,其中包括众多国际一流科研机构与科技公司。
中游铌酸锂调制器行业,主流公司均采用IDM模式,产品设计难度大,工艺极其复杂,存在较高的门槛,全球量产厂商只有三家,分别是日本富士通、日本住友、光库科技。
光库科技
:公司实控人是珠海市国资委,全球唯三、国内唯一的薄膜铌酸锂调制器芯片企业,打破了国外技术垄断。
公司的铌酸锂调制器芯片及器件,主要用于100Gbps以上的长距骨干网相干通讯和单波100/200Gbps的超高速数据中心中,开发的新一代薄膜铌酸锂光子集成技术以及相关产品,已经在2022年发布。
公司铌酸锂调制器相关产品的下游目标客户主要为华为、中兴等国内主要电信设备商及Ciena、思科、爱立信、Nokia、ADVA、Infinera、NEC等国际光通信设备厂商。现有产品目前供给中际旭创等著名光通信器件及设备商。
下游光模块厂商方面,新易盛、联特科技等厂商展示了基于薄膜铌酸锂技术的800G光模块。
中际旭创暂时还没有使用薄膜铌酸锂材料的相关产品。
联特科技,专注于光通信收发模块业务,公司研发的有基于EML(电吸收调制激光器)、SIP(硅光)、TFLN(薄膜铌酸锂)调制技术的800G光模块。在800G、1.6T、CPO等相关前沿技术领域均有研发。公司是美国公司Arista的25/40/100G光模块的主要供应商之一,产品外销占比85%。
整体来说,由于薄膜铌酸锂技术在光模块未来趋势具备优势和潜能,而且铌酸锂调制器行业的入行壁垒高,这为国产替代提供良好的发展机遇,市场前景广阔。