Růst optických modulů

V optických komunikačních sítích hrají optické moduly zásadní roli. Je zodpovědný za přeměnu elektrických signálů na optické signály a přeměnu přijatých optických signálů zpět na elektrické signály, čímž dokončí přenos a příjem dat. Proto jsou optické moduly klíčovou technologií pro připojení a dosažení vysokorychlostního přenosu dat.

S rozvojem umělé inteligence se konkurence výpočetní síly stala novým bojištěm pro zápasy mezi technologickými společnostmi. Jako důležitá součást komunikace optických vláken jsou optické moduly optoelektronická zařízení, která realizují funkce fotoelektrické konverze a elektrooptické konverze v procesu přenosu optického signálu a jejich výkon má přímý dopad na systémy AI.

Optické moduly se vedle GPU, HBM, síťových karet a přepínačů staly nepostradatelnými hardwarovými součástmi výpočetního výkonu AI. Víme, že velké modely vyžadují silný výpočetní výkon ke zpracování a analýze velkého množství dat. Optická komunikační síť poskytuje vysokorychlostní a efektivní režim přenosu dat, což je důležitý základ a pevný základ pro podporu této obrovské počítačové poptávky.

30. listopadu 2022 byl vydán ChatGPT a od té doby se prohnalo celosvětové šílenství po velkých modelech. Sora, velký model pro kulturní a biologická videa, v poslední době vyvolal nadšení na trhu a poptávka po výpočetním výkonu vykazuje exponenciální růstový trend. Zpráva zveřejněná společností OpenAI uvádí, že od roku 2012 se poptávka po výpočetním výkonu aplikací pro výuku umělé inteligence se každé 3–4 měsíce zdvojnásobil a od roku 2012 vzrostl výpočetní výkon AI více než 300 000krát. Základní výhody optických modulů nepochybně dokonale splňují potřeby umělé inteligence, pokud jde o vysoce výkonný výpočetní výkon a rozšíření aplikací.

Optický modul má charakteristiky vysoké rychlosti a nízké latence, které mohou poskytnout výkonné možnosti zpracování dat a zároveň zajistit efektivitu přenosu dat. A šířka pásma optického modulu je velká, což znamená, že může zpracovávat více dat současně. Velká přenosová vzdálenost umožňuje vysokorychlostní výměnu dat mezi datovými centry, což pomáhá budovat distribuované počítačové sítě umělé inteligence a podporuje aplikaci technologie umělé inteligence v širším spektru oblastí.

V posledních dvou letech, poháněných vlnou AI, cena akcií Nvidie prudce vzrostla. Za prvé, na konci května 2023 tržní kapitalizace poprvé překročila hranici bilionu dolarů. Na začátku roku 2024 dosáhla vrcholu tržní hodnoty 2 bilionů dolarů.

Čipy od Nvidie se prodávají jako blázen. Podle nedávné zprávy o výdělcích za čtvrté čtvrtletí dosáhly čtvrtletní tržby rekordních 22,1 miliardy dolarů, což je o 22 % více než ve třetím čtvrtletí ao 265 % ve srovnání se stejným obdobím loňského roku, a zisk vzrostl o 769 %, což výrazně překonalo očekávání analytiků. V údajích o tržbách Nvidie je datové centrum bezpochyby nejzářivějším oddělením. Podle statistik tržby divize zaměřené na umělou inteligenci ve čtvrtém čtvrtletí vzrostly na 18,4 miliardy dolarů z 3,6 miliardy dolarů v loňském roce, což představuje meziroční růst o více než 400 procent.

A v synchronizaci s pozoruhodným růstem společnosti Nvidia, pod katalýzou vlny umělé inteligence, některé tuzemské podniky s optickými moduly dosáhly určitého výkonu. Zhongji Xuchuang dosáhl v roce 2023 příjmů 10,725 miliardy juanů, což je meziroční nárůst o 11,23 %; Čistý zisk činil 2,181 miliardy juanů, což představuje meziroční nárůst o 78,19 %. Tianfu Communication dosáhla v roce 2023 výnosu 1,939 miliardy juanů, což představuje meziroční nárůst o 62,07 %; Čistý zisk činil 730 milionů juanů, což představuje meziroční nárůst o 81,14 %.

Kromě rostoucí poptávky po optických modulech ve výpočetním výkonu umělé inteligence AI roste také poptávka po výstavbě datových center.

Z pohledu síťové architektury datových center, založené na stávajících 100G řešeních, vyžaduje dosažení neblokující síťové propustnosti datových center stejné velikosti přidání více portů, více rackového prostoru pro servery a přepínače a více serverového rackového prostoru. Tato řešení nejsou nákladově efektivní a vedou ke geometrickému nárůstu složitosti síťové architektury.

Migrace ze 100G na 400G je nákladově efektivnější způsob, jak dát datovým centrům větší šířku pásma a zároveň snížit složitost síťové architektury.

Předpověď trhu optických modulů s rychlostí 400G a vyšší

Podle předpovědi Light Counting souvisejících produktů 400G a 800G je řada SR/FR hlavním rostoucím produktem pro datová centra a internetová centra:

Předpokládá se, že optické moduly s rychlostí 400G budou nasazeny ve velkém v roce 2023 a v roce 2025 budou zabírat většinu tržeb z prodeje optických modulů (sazby 40G a vyšší):

Data zahrnují všechna ICP a podniková datová centra

V Číně, Alibaba, Baidu, JD, Byte, Kwai a dalších velkých domácích internetových výrobců, ačkoli současná architektura jejich datových center stále dominuje porty 25G nebo 56G, plánování nové generace společně ukazuje na vysokorychlostní elektrické sítě založené na 112G SerDes. rozhraní.

S neustálým pokrokem vědy a techniky se síť 5G stala jedním z horkých témat v dnešním komunikačním poli. Technologie 5G nám nejen zajistí rychlejší přenos dat, ale také podpoří více propojení mezi zařízeními, čímž vytvoří více možností pro budoucí chytrá města, autonomní vozidla a internet věcí. Za sítí 5G se však skrývá mnoho klíčových technologií a podpora zařízení, jednou z nich je optický modul.

Pro připojení DU a AAU vzdálené základnové stanice 5G RF bude použit optický modul s vyšší šířkou pásma. V éře 4G byla BBU procesorovou jednotkou základního pásma základnových stanic, zatímco RRU byla radiofrekvenční jednotkou. Aby se snížily přenosové ztráty mezi BBU a RRU, bylo často používáno připojení optickým vláknem, známé také jako dopředné přenosové schéma. V éře 5G budou bezdrátové přístupové sítě plně založené na cloudu s centralizovanou bezdrátovou přístupovou sítí (C-RAN). C-RAN poskytuje nové a efektivní alternativní řešení. Operátoři mohou zefektivnit počet zařízení požadovaných pro každou celulární základnovou stanici prostřednictvím C-RAN a poskytovat funkce, jako je cloudové nasazení CU, virtualizace zdrojů do fondů a škálovatelnost sítě.

Přední přenos 5G bude využívat optické moduly s větší kapacitou. V současnosti základnové stanice 4G LTE využívají především 10G optické moduly. Charakteristiky vysokofrekvenčního spektra a vysoké šířky pásma 5G ve spojení s využitím technologie MassiveMIMO vyžadují ultra širokopásmovou komunikaci optických modulů. V současné době se C-RAN pokouší snížit rychlost rozhraní CPRI migrací fyzické vrstvy DU do sekce AAU, čímž se sníží poptávka po optických modulech s velkou šířkou pásma a umožní optickým modulům 25G/100G splnit požadavky na přenos s velmi vysokou šířkou pásma. budoucí „vysokofrekvenční“ komunikace 5G. Proto v budoucí výstavbě základnových stanic C-RAN budou mít optické moduly 100G velký potenciál.

Nasazení základnové stanice 5G

Zvýšení počtu: V tradičním schématu základnové stanice s jedním DU spojujícím 3 AAU je zapotřebí 12 optických modulů; Přijatý morfismus dále poroste poptávka po optickém modulu základnové stanice technologie frekvenčního dosahu. Předpokládáme, že v tomto schématu jeden DU spojuje 5 AAU, je zapotřebí 20 optických modulů.

Souhrn:

Podle společnosti LightCounting byl v roce 2010 mezi deseti největšími světovými dodavateli prodeje optických modulů pouze jeden domácí výrobce, společnost Wuhan Telecom Devices. V roce 2022 se počet čínských výrobců na seznamu zvýšil na 7, přičemž Zhongji Xuchuang a Coherent se dělily o první místo; Čínští výrobci zvýšili svůj podíl na trhu optických komponent a modulů z 15 % v roce 2010 na 50 % v roce 2021.

V současné době domácí optický modul tři Jiji Xuchuang, Tianfu komunikace a nový Yisheng, tržní hodnota dosáhla 140 miliard juanů, 60 miliard juanů, 55 miliard juanů, z nichž přední Zhongji Xuchuang z tržní hodnoty přesahující předchozí globální odvětví optických modulů první Coherent (nedávná tržní hodnota asi 63 miliard juanů), oficiálně první bratrská pozice na světě.

Explozivní růst nově vznikajících aplikací, jako je 5G, AI a datová centra, stojí na výsuvné trubici a budoucnost domácího průmyslu optických modulů je předvídatelná.