Crecimiento de los módulos ópticos.

En las redes de comunicación óptica, los módulos ópticos desempeñan un papel crucial. Es responsable de convertir señales eléctricas en señales ópticas y de convertir las señales ópticas recibidas nuevamente en señales eléctricas, completando así la transmisión y recepción de datos. Por tanto, los módulos ópticos son la tecnología clave para conectar y lograr una transmisión de datos de alta velocidad.

Con el desarrollo de la inteligencia artificial, la competencia por la potencia informática se ha convertido en un nuevo campo de batalla entre empresas de tecnología. Como parte importante de la comunicación por fibra óptica, los módulos ópticos son dispositivos optoelectrónicos que realizan funciones de conversión fotoeléctrica y electroóptica en el proceso de transmisión de señales ópticas, y su rendimiento tiene un impacto directo en los sistemas de IA.

Los módulos ópticos se han convertido en los componentes de hardware más indispensables de la potencia informática de la IA, además de GPU, HBM, tarjetas de red y conmutadores. Sabemos que los modelos grandes requieren una potencia informática potente para procesar y analizar grandes cantidades de datos. La red de comunicación óptica proporciona un modo de transmisión de datos eficiente y de alta velocidad, que es una base importante y sólida para soportar esta enorme demanda informática.

El 30 de noviembre de 2022, se lanzó ChatGPT y, desde entonces, se ha desatado una locura mundial por los grandes modelos. Recientemente, Sora, un gran modelo para videos culturales y biológicos, ha despertado el entusiasmo del mercado y la demanda de potencia informática está mostrando una tendencia de crecimiento exponencial. Un informe publicado por OpenAI indica que desde 2012, la demanda de potencia informática para aplicaciones de entrenamiento de IA se ha duplicado cada 3 o 4 meses y, desde 2012, la potencia informática de la IA ha aumentado más de 300.000 veces. Las ventajas inherentes de los módulos ópticos, sin duda, satisfacen perfectamente las necesidades de la IA en términos de rendimiento informático de alto rendimiento y expansión de aplicaciones.

El módulo óptico tiene características de alta velocidad y baja latencia, lo que puede proporcionar potentes capacidades de procesamiento de datos y al mismo tiempo garantizar la eficiencia de la transmisión de datos. Y el ancho de banda del módulo óptico es grande, lo que significa que puede procesar más datos simultáneamente. La larga distancia de transmisión hace posible el intercambio de datos de alta velocidad entre centros de datos, lo que ayuda a construir redes informáticas de IA distribuidas y promueve la aplicación de la tecnología de IA en una gama más amplia de campos.

En los últimos dos años, impulsado por la ola de la IA, el precio de las acciones de Nvidia se ha disparado. En primer lugar, a finales de mayo de 2023, la capitalización de mercado superó por primera vez la marca del billón de dólares. A principios de 2024, alcanzó el máximo de 2 billones de dólares en valor de mercado.

Los chips de Nvidia se venden como locos. Según su reciente informe de resultados del cuarto trimestre, los ingresos trimestrales alcanzaron un récord de 22.100 millones de dólares, un 22% más que en el tercer trimestre y un 265% más que en el mismo período del año pasado, y las ganancias aumentaron un 769%, superando significativamente las expectativas de los analistas. En los datos de ingresos de Nvidia, el centro de datos es sin duda el departamento más destacado. Según las estadísticas, las ventas del cuarto trimestre de la división centrada en la IA se dispararon a 18.400 millones de dólares desde los 3.600 millones de dólares del año pasado, una tasa de crecimiento anual de más del 400 por ciento.

Y en sincronía con el notable crecimiento de Nvidia, bajo la catálisis de la ola de inteligencia artificial, algunas empresas nacionales de módulos ópticos han logrado cierto rendimiento. Zhongji Xuchuang logró unos ingresos de 10.725 millones de yuanes en 2023, un aumento interanual del 11,23%; El beneficio neto fue de 2.181 millones de yuanes, un aumento interanual del 78,19%. Tianfu Communication logró unos ingresos de 1.939 millones de yuanes en 2023, un aumento interanual del 62,07%; El beneficio neto fue de 730 millones de yuanes, un aumento interanual del 81,14%.

Además de la creciente demanda de módulos ópticos en la potencia informática de inteligencia artificial AI, la demanda de construcción de centros de datos también está creciendo.

Desde la perspectiva de la arquitectura de red del centro de datos, basada en soluciones 100G existentes, alcanzar el rendimiento de red sin bloqueo de centros de datos del mismo tamaño requiere agregar más puertos, más espacio en rack para servidores y conmutadores, y más espacio en rack para servidores. Estas soluciones no son rentables y conducen a un aumento geométrico de la complejidad de la arquitectura de la red.

Migrar de 100G a 400G es una forma más rentable de inyectar más ancho de banda en los centros de datos y, al mismo tiempo, reducir la complejidad de la arquitectura de red.

Previsión del mercado de módulos ópticos de velocidad de 400G y superiores

Según la predicción de Light Counting de productos relacionados con 400G y 800G, la serie SR/FR es el principal producto de crecimiento para centros de datos y centros de Internet:

Se prevé que los módulos ópticos con velocidad de 400G se implementarán a escala en 2023 y ocuparán la mayor parte de los ingresos por ventas de módulos ópticos (con velocidades de 40G y superiores) en 2025:

Los datos incluyen todos los ICP y los centros de datos empresariales.

En China, Alibaba, Baidu, JD, Byte, Kwai y otros importantes fabricantes nacionales de Internet, aunque la arquitectura actual de sus centros de datos todavía está dominada por puertos de 25G o 56G, la planificación de la próxima generación apunta conjuntamente a sistemas eléctricos de alta velocidad basados ​​en SerDes de 112G. interfaces.

Con el continuo progreso de la ciencia y la tecnología, la red 5G se ha convertido en uno de los temas candentes en el campo de las comunicaciones actual. La tecnología 5G no solo nos proporcionará velocidades de transferencia de datos más rápidas, sino que también admitirá más conexiones entre dispositivos, creando así más posibilidades para futuras ciudades inteligentes, vehículos autónomos e Internet de las cosas. Sin embargo, detrás de la red 5G hay muchas tecnologías clave y soporte de equipos, uno de los cuales es el módulo óptico.

Se utilizará un módulo óptico de mayor ancho de banda para conectar la DU y la AAU de la estación base remota 5G RF. En la era 4G, BBU era la unidad de procesamiento de banda base de las estaciones base, mientras que RRU era la unidad de radiofrecuencia. Para reducir las pérdidas de transmisión entre BBU y RRU, a menudo se utilizaba una conexión de fibra óptica, también conocida como esquema de transmisión directa. En la era 5G, las redes de acceso inalámbrico estarán completamente basadas en la nube, con una red de acceso inalámbrico centralizada (C-RAN). C-RAN proporciona una solución alternativa nueva y eficiente. Los operadores pueden optimizar la cantidad de dispositivos necesarios para cada estación base celular a través de C-RAN y proporcionar funciones como implementación de nube CU, virtualización de recursos en grupos y escalabilidad de red.

La transmisión frontal 5G utilizará módulos ópticos de mayor capacidad. En la actualidad, las estaciones base 4G LTE utilizan principalmente módulos ópticos 10G. El espectro de alta frecuencia y las características de gran ancho de banda de 5G, junto con el uso de la tecnología MassiveMIMO, requieren comunicación de módulo óptico de banda ultra ancha. Actualmente, C-RAN está intentando reducir la velocidad de la interfaz CPRI migrando la capa física de DU a la sección AAU, reduciendo así la demanda de módulos ópticos de alto ancho de banda y permitiendo que los módulos ópticos 25G/100G cumplan con los requisitos de transmisión de ancho de banda ultraalto. de la futura comunicación 5G de "alta frecuencia". Por lo tanto, en la futura construcción de estaciones base marco C-RAN, los módulos ópticos de 100G tendrán un gran potencial.

Implementación de estaciones base 5G

Aumento en número: En el esquema de estación base tradicional con una sola DU que conecta 3 AAU, se requieren 12 módulos ópticos; Con el morfismo adoptado, la demanda del módulo óptico de estación base de la tecnología de alcance de frecuencia aumentará aún más. Suponemos que en este esquema, una sola DU conecta 5 AAU, se requieren 20 módulos ópticos.

Resumen:

Según LightCounting, entre los diez principales proveedores mundiales de ventas de módulos ópticos en 2010, sólo había un fabricante nacional, Wuhan Telecom Devices. En 2022, el número de fabricantes chinos en la lista aumentó a 7, con Zhongji Xuchuang y Coherent empatados en el primer puesto; Los fabricantes chinos han aumentado su cuota de mercado en componentes y módulos ópticos del 15% en 2010 al 50% en 2021.

En la actualidad, el módulo óptico nacional tres Jiji Xuchuang, Tianfu Communication y New Yisheng, el valor de mercado alcanzó 140 mil millones de yuanes, 60 mil millones de yuanes, 55 mil millones de yuanes, de los cuales el líder Zhongji Xuchuang del valor de mercado más allá de la industria de módulos ópticos global anterior. primero Coherent (valor de mercado reciente de alrededor de 63 mil millones de yuanes), oficialmente la primera posición hermano del mundo.

El crecimiento explosivo de aplicaciones emergentes como 5G, IA y centros de datos está en la tobera, y el futuro de la industria nacional de módulos ópticos es previsible.