Ανάπτυξη οπτικών μονάδων

Στα δίκτυα οπτικών επικοινωνιών, οι οπτικές μονάδες διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο. Είναι υπεύθυνος για τη μετατροπή των ηλεκτρικών σημάτων σε οπτικά σήματα και τη μετατροπή των λαμβανόμενων οπτικών σημάτων πίσω σε ηλεκτρικά σήματα, ολοκληρώνοντας έτσι τη μετάδοση και τη λήψη δεδομένων. Επομένως, οι οπτικές μονάδες είναι η βασική τεχνολογία για τη σύνδεση και την επίτευξη μετάδοσης δεδομένων υψηλής ταχύτητας.

Με την ανάπτυξη της τεχνητής νοημοσύνης, ο ανταγωνισμός υπολογιστικής ισχύος έχει γίνει ένα νέο πεδίο μάχης για την πάλη μεταξύ εταιρειών τεχνολογίας. Ως σημαντικό μέρος της επικοινωνίας οπτικών ινών, οι οπτικές μονάδες είναι οπτοηλεκτρονικές συσκευές που πραγματοποιούν λειτουργίες φωτοηλεκτρικής μετατροπής και ηλεκτροοπτικής μετατροπής στη διαδικασία μετάδοσης οπτικού σήματος και η απόδοσή τους έχει άμεσο αντίκτυπο στα συστήματα τεχνητής νοημοσύνης.

Οι οπτικές μονάδες έχουν γίνει τα πιο απαραίτητα στοιχεία υλικού της υπολογιστικής ισχύος AI εκτός από την GPU, το HBM, τις κάρτες δικτύου και τους διακόπτες. Γνωρίζουμε ότι τα μεγάλα μοντέλα απαιτούν ισχυρή υπολογιστική ισχύ για την επεξεργασία και ανάλυση μεγάλων ποσοτήτων δεδομένων. Το δίκτυο οπτικών επικοινωνιών παρέχει έναν υψηλής ταχύτητας και αποτελεσματικό τρόπο μετάδοσης δεδομένων, ο οποίος αποτελεί σημαντικό θεμέλιο και σταθερή βάση για την υποστήριξη αυτής της τεράστιας ζήτησης υπολογιστών.

Στις 30 Νοεμβρίου 2022, κυκλοφόρησε το ChatGPT και από τότε, μια παγκόσμια τρέλα για μεγάλα μοντέλα έχει σαρώσει. Πρόσφατα, το Sora, ένα μεγάλο μοντέλο για πολιτιστικά και βιολογικά βίντεο, έχει πυροδοτήσει τον ενθουσιασμό της αγοράς και η ζήτηση για υπολογιστική ισχύ παρουσιάζει μια εκθετική τάση ανάπτυξης. Μια έκθεση που κυκλοφόρησε από το OpenAI δείχνει ότι από το 2012, η ​​ζήτηση υπολογιστικής ισχύος για εφαρμογές εκπαίδευσης AI έχει διπλασιαστεί κάθε 3-4 μήνες και από το 2012, η ​​υπολογιστική ισχύς της τεχνητής νοημοσύνης έχει αυξηθεί πάνω από 300.000 φορές. Τα εγγενή πλεονεκτήματα των οπτικών μονάδων αναμφίβολα ανταποκρίνονται απόλυτα στις ανάγκες της τεχνητής νοημοσύνης όσον αφορά την απόδοση υπολογιστών υψηλής απόδοσης και την επέκταση της εφαρμογής.

Η οπτική μονάδα έχει χαρακτηριστικά υψηλής ταχύτητας και χαμηλής καθυστέρησης, τα οποία μπορούν να παρέχουν ισχυρές δυνατότητες επεξεργασίας δεδομένων, διασφαλίζοντας παράλληλα την αποτελεσματικότητα της μετάδοσης δεδομένων. Και το εύρος ζώνης της οπτικής μονάδας είναι μεγάλο, πράγμα που σημαίνει ότι μπορεί να επεξεργαστεί περισσότερα δεδομένα ταυτόχρονα. Η μεγάλη απόσταση μετάδοσης καθιστά δυνατή την ανταλλαγή δεδομένων υψηλής ταχύτητας μεταξύ κέντρων δεδομένων, η οποία βοηθά στη δημιουργία κατανεμημένων δικτύων υπολογιστών τεχνητής νοημοσύνης και προωθεί την εφαρμογή της τεχνολογίας τεχνητής νοημοσύνης σε ένα ευρύτερο φάσμα πεδίων.

Τα τελευταία δύο χρόνια, λόγω του κύματος της τεχνητής νοημοσύνης, η τιμή της μετοχής της Nvidia εκτοξεύτηκε στα ύψη. Πρώτον, στα τέλη Μαΐου 2023, η κεφαλαιοποίηση της αγοράς ξεπέρασε για πρώτη φορά το όριο των τρισεκατομμυρίων δολαρίων. Στις αρχές του 2024, έφτασε στο ανώτατο όριο των 2 τρισεκατομμυρίων δολαρίων σε αγοραία αξία.

Τα τσιπ της Nvidia πουλάνε σαν τρελά. Σύμφωνα με την πρόσφατη έκθεση κερδών του τέταρτου τριμήνου, τα τριμηνιαία έσοδα έφτασαν το ρεκόρ των 22,1 δισεκατομμυρίων δολαρίων, αυξημένα κατά 22% από το τρίτο τρίμηνο και 265% από την ίδια περίοδο πέρυσι, και τα κέρδη αυξήθηκαν κατά 769%, ξεπερνώντας σημαντικά τις προσδοκίες των αναλυτών. Στα δεδομένα εσόδων της Nvidia, το κέντρο δεδομένων είναι αναμφίβολα το πιο λαμπερό τμήμα. Σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία, οι πωλήσεις του τμήματος που εστιάζει στην τεχνητή νοημοσύνη το τέταρτο τρίμηνο αυξήθηκαν στα 18,4 δισεκατομμύρια δολάρια από 3,6 δισεκατομμύρια δολάρια πέρυσι, με ετήσιο ρυθμό ανάπτυξης άνω του 400%.

Και σε συγχρονισμό με την αξιοσημείωτη ανάπτυξη της Nvidia, υπό την κατάλυση του κύματος της τεχνητής νοημοσύνης, ορισμένες εγχώριες επιχειρήσεις οπτικών μονάδων έχουν επιτύχει ορισμένες επιδόσεις. Ο Zhongji Xuchuang πέτυχε έσοδα 10,725 δισεκατομμυρίων γιουάν το 2023, σημειώνοντας αύξηση 11,23% από έτος σε έτος. Τα καθαρά κέρδη ήταν 2,181 δισ. γιουάν, σημειώνοντας ετήσια αύξηση 78,19%. Η Tianfu Communication πέτυχε έσοδα 1,939 δισεκατομμυρίων γιουάν το 2023, σημειώνοντας αύξηση 62,07% από έτος σε έτος. Τα καθαρά κέρδη ήταν 730 εκατομμύρια γιουάν, σημειώνοντας ετήσια αύξηση 81,14%.

Εκτός από την αυξανόμενη ζήτηση για οπτικές μονάδες στην υπολογιστική ισχύ τεχνητής νοημοσύνης τεχνητής νοημοσύνης, η ζήτηση για κατασκευή κέντρων δεδομένων αυξάνεται επίσης.

Από τη σκοπιά της αρχιτεκτονικής δικτύου κέντρων δεδομένων, που βασίζεται σε υπάρχουσες λύσεις 100G, η ικανοποίηση της μη αποκλειστικής διεκπεραίωσης δικτύου κέντρων δεδομένων ίδιου μεγέθους απαιτεί την προσθήκη περισσότερων θυρών, περισσότερου χώρου rack για διακομιστές και μεταγωγείς και περισσότερο χώρο στο rack διακομιστή. Αυτές οι λύσεις δεν είναι οικονομικά αποδοτικές και οδηγούν σε γεωμετρική αύξηση της πολυπλοκότητας της αρχιτεκτονικής του δικτύου.

Η μετεγκατάσταση από 100G σε 400G είναι ένας πιο οικονομικός τρόπος για να εισαχθεί περισσότερο εύρος ζώνης στα κέντρα δεδομένων, ενώ παράλληλα μειώνεται η πολυπλοκότητα της αρχιτεκτονικής δικτύου.

Πρόβλεψη αγοράς οπτικών μονάδων ταχύτητας 400G και άνω

Σύμφωνα με την πρόβλεψη της Light Counting για προϊόντα που σχετίζονται με 400G και 800G, η σειρά SR/FR είναι το κύριο προϊόν ανάπτυξης για κέντρα δεδομένων και κέντρα Διαδικτύου:

Προβλέπεται ότι οι οπτικές μονάδες ρυθμού 400G θα αναπτυχθούν σε κλίμακα το 2023 και θα καταλάβουν το μεγαλύτερο μέρος των εσόδων από τις πωλήσεις των οπτικών μονάδων (τιμές 40G και άνω) το 2025:

Τα δεδομένα περιλαμβάνουν όλα τα κέντρα δεδομένων ICP και επιχειρήσεων

Στην Κίνα, Alibaba, Baidu, JD, Byte, Kwai και άλλους μεγάλους εγχώριους κατασκευαστές Διαδικτύου, παρόλο που η τρέχουσα αρχιτεκτονική των κέντρων δεδομένων τους εξακολουθεί να κυριαρχείται από θύρες 25G ή 56G, ο σχεδιασμός της επόμενης γενιάς δείχνει από κοινού σε ηλεκτρικά υψηλής ταχύτητας βασισμένα σε 112G SerDes διεπαφές.

Με τη συνεχή πρόοδο της επιστήμης και της τεχνολογίας, το δίκτυο 5G έχει γίνει ένα από τα καυτά θέματα στον τομέα της επικοινωνίας του σήμερα. Η τεχνολογία 5G όχι μόνο θα μας παρέχει μεγαλύτερες ταχύτητες μεταφοράς δεδομένων, αλλά θα υποστηρίζει και περισσότερες συνδέσεις μεταξύ συσκευών, δημιουργώντας έτσι περισσότερες δυνατότητες για μελλοντικές έξυπνες πόλεις, αυτόνομα οχήματα και το Διαδίκτυο των πραγμάτων. Ωστόσο, πίσω από το δίκτυο 5G, υπάρχουν πολλές βασικές τεχνολογίες και υποστήριξη εξοπλισμού, μία από τις οποίες είναι η οπτική μονάδα.

Μια οπτική μονάδα υψηλότερου εύρους ζώνης θα χρησιμοποιηθεί για τη σύνδεση του DU και του AAU του απομακρυσμένου σταθμού βάσης 5G RF. Στην εποχή του 4G, το BBU ήταν η μονάδα επεξεργασίας ζώνης βάσης των σταθμών βάσης, ενώ το RRU ήταν η μονάδα ραδιοσυχνοτήτων. Προκειμένου να μειωθούν οι απώλειες μετάδοσης μεταξύ BBU και RRU, χρησιμοποιήθηκε συχνά σύνδεση οπτικών ινών, επίσης γνωστή ως σχέδιο μετάδοσης προς τα εμπρός. Στην εποχή του 5G, τα δίκτυα ασύρματης πρόσβασης θα βασίζονται πλήρως στο cloud, με ένα κεντρικό δίκτυο ασύρματης πρόσβασης (C-RAN). Το C-RAN παρέχει μια νέα και αποτελεσματική εναλλακτική λύση. Οι χειριστές μπορούν να εξορθολογίσουν τον αριθμό των συσκευών που απαιτούνται για κάθε σταθμό βάσης κινητής τηλεφωνίας μέσω του C-RAN και να παρέχουν λειτουργίες όπως η ανάπτυξη CU cloud, η εικονικοποίηση πόρων σε pools και η επεκτασιμότητα του δικτύου.

Η μετωπική μετάδοση 5G θα χρησιμοποιεί οπτικές μονάδες μεγαλύτερης χωρητικότητας. Προς το παρόν, οι σταθμοί βάσης 4G LTE χρησιμοποιούν κυρίως οπτικές μονάδες 10G. Τα χαρακτηριστικά φάσματος υψηλής συχνότητας και υψηλού εύρους ζώνης του 5G, σε συνδυασμό με τη χρήση της τεχνολογίας MassiveMIMO, απαιτούν επικοινωνία οπτικής μονάδας εξαιρετικά ευρείας ζώνης. Επί του παρόντος, το C-RAN προσπαθεί να μειώσει την ταχύτητα διεπαφής CPRI μεταφέροντας το φυσικό στρώμα του DU στο τμήμα AAU, μειώνοντας έτσι τη ζήτηση για οπτικές μονάδες υψηλού εύρους ζώνης και επιτρέποντας στις οπτικές μονάδες 25G/100G να ανταποκρίνονται στις απαιτήσεις μετάδοσης εξαιρετικά υψηλού εύρους ζώνης της μελλοντικής επικοινωνίας «υψηλής συχνότητας» 5G. Επομένως, στη μελλοντική κατασκευή σταθμών βάσης πλαισίου C-RAN, οι οπτικές μονάδες 100G θα έχουν μεγάλες δυνατότητες.

Ανάπτυξη σταθμού βάσης 5G

Αύξηση αριθμού: Στο παραδοσιακό σχήμα σταθμών βάσης με ένα μόνο DU που συνδέει 3 AAU, απαιτούνται 12 οπτικές μονάδες. Υιοθετημένος μορφισμός η ζήτηση για την οπτική μονάδα του σταθμού βάσης της τεχνολογίας προσέγγισης συχνότητας θα αυξηθεί περαιτέρω. Υποθέτουμε ότι σε αυτό το σχήμα, ένα μόνο DU συνδέει 5 AAU, απαιτούνται 20 οπτικές μονάδες.

Περίληψη:

Σύμφωνα με το LightCounting, μεταξύ των δέκα κορυφαίων προμηθευτών πωλήσεων οπτικών μονάδων παγκοσμίως το 2010, υπήρχε μόνο ένας εγχώριος κατασκευαστής, η Wuhan Telecom Devices. Το 2022, ο αριθμός των Κινέζων κατασκευαστών στη λίστα αυξήθηκε σε 7, με τους Zhongji Xuchuang και Coherent να ισοβαθμούν στην πρώτη θέση. Οι Κινέζοι κατασκευαστές αύξησαν το μερίδιο αγοράς τους σε οπτικά εξαρτήματα και μονάδες από 15% το 2010 σε 50% το 2021.

Επί του παρόντος, η εγχώρια οπτική μονάδα τρεις Jiji Xuchuang, Tianfu επικοινωνία και νέο Yisheng, η αγοραία αξία έφτασε τα 140 δισεκατομμύρια γιουάν, 60 δισεκατομμύρια γιουάν, 55 δισεκατομμύρια γιουάν, εκ των οποίων ο κορυφαίος Zhongji Xuchuang από την αξία αγοράς πέρα ​​από την προηγούμενη παγκόσμια βιομηχανία οπτικών μονάδων πρώτο Coherent (πρόσφατη αγοραία αξία περίπου 63 δισεκατομμυρίων γιουάν), επίσημα η πρώτη θέση αδελφού στον κόσμο.

Η εκρηκτική ανάπτυξη των αναδυόμενων εφαρμογών όπως το 5G, η τεχνητή νοημοσύνη και τα κέντρα δεδομένων βρίσκεται στο προσκήνιο και το μέλλον της εγχώριας βιομηχανίας οπτικών μονάδων είναι προβλέψιμο.