צמיחה של מודולים אופטיים

ברשתות תקשורת אופטיות, מודולים אופטיים ממלאים תפקיד מכריע. היא אחראית להמרת אותות חשמליים לאותות אופטיים ולהמרת אותות אופטיים שהתקבלו בחזרה לאותות חשמליים, ובכך להשלים את השידור והקליטה של ​​נתונים. לכן, מודולים אופטיים הם טכנולוגיית המפתח לחיבור והשגת העברת נתונים במהירות גבוהה.

עם התפתחות הבינה המלאכותית, תחרות כוח המחשוב הפכה לשדה קרב חדש להיאבקות בין חברות טכנולוגיה. כחלק חשוב מתקשורת סיבים אופטיים, מודולים אופטיים הם מכשירים אופטו-אלקטרוניים המממשים פונקציות המרה פוטו-אלקטרית והמרה אלקטרו-אופטית בתהליך של העברת אותות אופטי, ולביצועים שלהם יש השפעה ישירה על מערכות בינה מלאכותית.

מודולים אופטיים הפכו לרכיבי החומרה הכרחיים ביותר של כוח מחשוב AI בנוסף ל-GPU, HBM, כרטיסי רשת ומתגים. אנו יודעים שמודלים גדולים דורשים כוח מחשוב רב עוצמה כדי לעבד ולנתח כמויות גדולות של נתונים. רשת תקשורת אופטית מספקת מצב העברת נתונים מהיר ויעיל, המהווה בסיס חשוב ובסיס מוצק לתמיכה בדרישת מחשוב עצומה זו.

ב-30 בנובמבר 2022, ChatGPT שוחרר, ומאז, שיגעון עולמי של דוגמניות גדולות סחף. לאחרונה, הסורה, מודל גדול לסרטונים תרבותיים וביולוגיים, עורר התלהבות בשוק, והביקוש לכוח מחשוב מראה מגמת צמיחה אקספוננציאלית. דו"ח שפרסמה OpenAI מצביע על כך שמאז 2012, הדרישה לכוח המחשוב ליישומי אימון בינה מלאכותית הוכפל כל 3-4 חודשים, ומאז 2012, כוח המחשוב בינה מלאכותית גדל פי יותר מ-300,000. היתרונות המובנים של מודולים אופטיים ללא ספק עונים באופן מושלם על הצרכים של AI במונחים של ביצועי מחשוב בעלי ביצועים גבוהים והרחבת יישומים.

למודול האופטי יש מאפייני מהירות גבוהה והשהייה נמוכה, שיכולים לספק יכולות עיבוד נתונים עוצמתיות תוך הבטחת יעילות העברת נתונים. ורוחב הפס של המודול האופטי גדול, מה שאומר שהוא יכול לעבד יותר נתונים בו זמנית. מרחק השידור הארוך מאפשר חילופי נתונים מהירים בין מרכזי נתונים, מה שעוזר לבנות רשתות מחשוב מבוזרות של AI ומקדם את היישום של טכנולוגיית AI במגוון רחב יותר של תחומים.

בשנתיים האחרונות, מונע על ידי גל ה-AI, מחיר מניית Nvidia זינק. ראשית, בסוף מאי 2023, שווי השוק עלה לראשונה על טריליון הדולר. בתחילת 2024 הוא הגיע לשיא של 2 טריליון דולר בשווי שוק.

הצ'יפים של Nvidia נמכרים בטירוף. על פי דוח הרווחים האחרון של הרבעון הרביעי, ההכנסות הרבעוניות הגיעו לשיא של 22.1 מיליארד דולר, עלייה של 22% מהרבעון השלישי ו-265% מהתקופה המקבילה אשתקד, והרווח עלה ב-769%, מה שגבר משמעותית על ציפיות האנליסטים. בנתוני ההכנסות של Nvidia, מרכז הנתונים הוא ללא ספק המחלקה הנוצצת ביותר. לפי הסטטיסטיקה, המכירות של החטיבה הממוקדת בינה מלאכותית זינקו ברבעון הרביעי ל-18.4 מיליארד דולר לעומת 3.6 מיליארד דולר בשנה שעברה, קצב צמיחה שנתי של יותר מ-400 אחוז.

ובסינכרון עם הצמיחה המדהימה של Nvidia, תחת הזרז של גל הבינה המלאכותית, כמה מפעלי מודול אופטיים מקומיים השיגו ביצועים מסוימים. Zhongji Xuchuang השיגה הכנסות של 10.725 מיליארד יואן בשנת 2023, עלייה של 11.23% משנה לשנה; הרווח הנקי עמד על 2.181 מיליארד יואן, עלייה של 78.19% משנה לשנה. Tianfu Communication השיגה הכנסה של 1.939 מיליארד יואן ב-2023, עלייה של 62.07% משנה לשנה; הרווח הנקי עמד על 730 מיליון יואן, עלייה של 81.14% משנה לשנה.

בנוסף לביקוש הגובר למודולים אופטיים בכוח מחשוב AI בינה מלאכותית, הביקוש לבניית מרכזי נתונים גובר גם הוא.

מנקודת המבט של ארכיטקטורת רשת של מרכזי נתונים, המבוססת על פתרונות 100G קיימים, עמידה בתפוקת הרשת הבלתי חוסמת של מרכזי נתונים באותו גודל דורשת הוספת יציאות נוספות, שטח מדף נוסף עבור שרתים ומתגים, ועוד שטח מדף שרת. פתרונות אלו אינם חסכוניים ומובילים לעלייה גיאומטרית במורכבות ארכיטקטורת הרשת.

הגירה מ-100G ל-400G היא דרך חסכונית יותר להחדיר יותר רוחב פס למרכזי נתונים, תוך הפחתת המורכבות של ארכיטקטורת הרשת.

תחזית שוק של מודולים אופטיים במהירות 400G ומעלה

על פי התחזית של Light Counting לגבי מוצרים הקשורים ל-400G ו-800G, סדרת SR/FR היא מוצר הצמיחה העיקרי של מרכזי נתונים ומרכזי אינטרנט:

ההערכה היא כי מודולים אופטיים בקצב 400G ייפרסו בקנה מידה ב-2023, ויתפוס את רוב הכנסות המכירות של מודולים אופטיים (תעריפים של 40G ומעלה) ב-2025:

הנתונים כוללים את כל מרכזי הנתונים של ICP וארגונים

בסין, עליבאבא, Baidu, JD, Byte, Kwai ויצרניות אינטרנט מקומיות גדולות אחרות, למרות שהארכיטקטורה הנוכחית של מרכזי הנתונים שלהם עדיין נשלטת על ידי יציאות 25G או 56G, תכנון הדור הבא מצביע במשותף על חשמל מהיר מבוסס 112G SerDes. ממשקים.

עם ההתקדמות המתמשכת של המדע והטכנולוגיה, רשת 5G הפכה לאחד הנושאים החמים בתחום התקשורת של ימינו. טכנולוגיית 5G לא רק תספק לנו מהירויות העברת נתונים מהירות יותר, אלא גם תתמוך ביותר חיבורים בין מכשירים, ובכך תיצור יותר אפשרויות לערים חכמות עתידיות, לרכבים אוטונומיים ולאינטרנט של הדברים. עם זאת, מאחורי רשת ה-5G, יש הרבה טכנולוגיות מפתח ותמיכה בציוד, אחת מהן היא המודול האופטי.

מודול אופטי ברוחב פס גבוה יותר ישמש לחיבור ה-DU ו-AAU של תחנת הבסיס המרוחקת RF 5G. בעידן ה-4G, BBU הייתה יחידת עיבוד פס הבסיס של תחנות בסיס, בעוד RRU הייתה יחידת תדר הרדיו. על מנת לצמצם את אובדן השידור בין BBU ל-RRU, נעשה שימוש לעתים קרובות בחיבור סיבים אופטיים, הידוע גם בשם ערכת שידור קדימה. בעידן ה-5G, רשתות גישה אלחוטיות יהיו מבוססות ענן מלא, עם רשת גישה אלחוטית מרכזית (C-RAN).C-RAN מספקת פתרון חלופי חדש ויעיל. מפעילים יכולים לייעל את מספר ההתקנים הנדרשים עבור כל תחנת בסיס סלולרית באמצעות C-RAN ולספק פונקציות כגון פריסת CU בענן, וירטואליזציה של משאבים לתוך מאגרים, ומדרגיות רשת.

שידור חזיתי 5G ישתמש במודולים אופטיים בעלי קיבולת גדולה יותר. נכון לעכשיו, תחנות בסיס 4G LTE משתמשות בעיקר במודולים אופטיים של 10G. ספקטרום התדר הגבוה ורוחב הפס הגבוה של 5G, יחד עם השימוש בטכנולוגיית MassiveMIMO, דורשים תקשורת מודול אופטי רחב במיוחד. נכון לעכשיו, C-RAN מנסה להפחית את מהירות ממשק CPRI על ידי העברת השכבה הפיזית של DU למקטע AAU, ובכך להפחית את הביקוש למודולים אופטיים ברוחב פס גבוה ולאפשר למודולים אופטיים 25G/100G לעמוד בדרישות השידור ברוחב פס גבוה במיוחד של תקשורת 5G עתידית "בתדר גבוה". לכן, בבנייה העתידית של תחנות בסיס C-RAN framework, למודולים אופטיים של 100G יהיה פוטנציאל גדול.

פריסת תחנת בסיס 5G

גידול במספר: בסכמת תחנת הבסיס המסורתית עם DU יחיד המחבר 3 AAU, נדרשים 12 מודולים אופטיים; מורפיזם אימץ, הדרישה למודול האופטי של תחנת הבסיס של טכנולוגיית טווח התדרים תגדל עוד יותר. אנו מניחים שבתכנית זו, DU יחיד מחבר 5 AAU, נדרשים מודולים אופטיים 20.

סיכום:

לפי LightCounting, בין עשרת ספקי מכירות המודולים האופטיים העולמיים ב-2010, היה רק ​​יצרן מקומי אחד, Wuhan Telecom Devices. בשנת 2022, מספר היצרנים הסיניים ברשימה גדל ל-7, כאשר Zhongji Xuchuang ו-Coherent צמודים למקום הראשון; היצרנים הסיניים הגדילו את נתח השוק שלהם ברכיבים ומודולים אופטיים מ-15% ב-2010 ל-50% ב-2021.

נכון לעכשיו, המודול האופטי המקומי שלוש Jiji Xuchuang, Tianfu תקשורת ו-Yisheng החדש, שווי השוק הגיע ל-140 מיליארד יואן, 60 מיליארד יואן, 55 מיליארד יואן, מתוכם Zhongji Xuchuang המוביל משווי השוק מעבר לתעשיית המודולים האופטיים העולמית הקודמת. הראשון קוהרנט (שווי שוק עדכני של כ-63 מיליארד יואן), רשמית עמדת האח הראשון בעולם.

הצמיחה הנפיצה של יישומים מתפתחים כמו 5G, AI ומרכזי נתונים עומדת על הפרק, ועתיד תעשיית המודולים האופטיים המקומיים צפוי.