Crescimento de módulos ópticos

Nas redes de comunicação óptica, os módulos ópticos desempenham um papel crucial. É responsável por converter sinais elétricos em sinais ópticos e converter os sinais ópticos recebidos de volta em sinais elétricos, completando assim a transmissão e recepção de dados. Portanto, os módulos ópticos são a tecnologia chave para conectar e obter transmissão de dados em alta velocidade.

Com o desenvolvimento da inteligência artificial, a competição pelo poder da computação tornou-se um novo campo de batalha entre empresas de tecnologia. Como uma parte importante da comunicação por fibra óptica, os módulos ópticos são dispositivos optoeletrônicos que realizam funções de conversão fotoelétrica e conversão eletro-óptica no processo de transmissão de sinal óptico, e seu desempenho tem um impacto direto nos sistemas de IA.

Os módulos ópticos se tornaram os componentes de hardware mais indispensáveis ​​do poder de computação da IA, além de GPU, HBM, placas de rede e switches. Sabemos que grandes modelos requerem um poderoso poder computacional para processar e analisar grandes quantidades de dados. A rede de comunicação óptica fornece um modo de transmissão de dados eficiente e de alta velocidade, que é uma base importante e uma base sólida para suportar essa enorme demanda de computação.

Em 30 de novembro de 2022, o ChatGPT foi lançado e, desde então, uma mania global por grandes modelos se espalhou. Recentemente, o Sora, um grande modelo para vídeos culturais e biológicos, despertou o entusiasmo do mercado, e a demanda por poder computacional mostra uma tendência de crescimento exponencial.Um relatório divulgado pela OpenAI indica que, desde 2012, a demanda por poder computacional para aplicações de treinamento de IA dobrou a cada 3-4 meses e, desde 2012, o poder de computação da IA ​​cresceu mais de 300.000 vezes. As vantagens inerentes dos módulos ópticos, sem dúvida, atendem perfeitamente às necessidades da IA ​​em termos de desempenho de computação de alto desempenho e expansão de aplicativos.

O módulo óptico possui características de alta velocidade e baixa latência, que podem fornecer recursos poderosos de processamento de dados, garantindo a eficiência da transmissão de dados. E a largura de banda do módulo óptico é grande, o que significa que ele pode processar mais dados simultaneamente. A longa distância de transmissão torna possível a troca de dados em alta velocidade entre data centers, o que ajuda a construir redes distribuídas de computação de IA e promove a aplicação da tecnologia de IA em uma ampla gama de campos.

Nos últimos dois anos, impulsionado pela onda de IA, o preço das ações da Nvidia disparou. Primeiro, no final de maio de 2023, a capitalização de mercado ultrapassou pela primeira vez a marca de um trilião de dólares. No início de 2024, atingiu o pico de US$ 2 trilhões em valor de mercado.

Os chips da Nvidia estão vendendo loucamente. De acordo com o recente relatório de lucros do quarto trimestre, a receita trimestral atingiu um recorde de 22,1 mil milhões de dólares, um aumento de 22% em relação ao terceiro trimestre e de 265% em relação ao mesmo período do ano passado, e o lucro aumentou 769%, superando significativamente as expectativas dos analistas. Nos dados de receita da Nvidia, o data center é sem dúvida o departamento mais brilhante. De acordo com as estatísticas, as vendas do quarto trimestre da divisão focada em IA dispararam para US$ 18,4 bilhões, de US$ 3,6 bilhões no ano passado, uma taxa de crescimento anual de mais de 400%.

E em sincronia com o notável crescimento da Nvidia, sob a catálise da onda de inteligência artificial, algumas empresas nacionais de módulos ópticos alcançaram certo desempenho. Zhongji Xuchuang obteve uma receita de 10,725 bilhões de yuans em 2023, um aumento anual de 11,23%; O lucro líquido foi de 2,181 bilhões de yuans, um aumento anual de 78,19%. A Tianfu Communication obteve uma receita de 1,939 bilhão de yuans em 2023, um aumento anual de 62,07%; O lucro líquido foi de 730 milhões de yuans, um aumento anual de 81,14%.

Além da crescente demanda por módulos ópticos no poder de computação de IA de inteligência artificial, a demanda pela construção de data centers também está crescendo.

Do ponto de vista da arquitetura de rede do data center, com base nas soluções 100G existentes, atender à taxa de transferência de rede sem bloqueio de data centers do mesmo tamanho requer a adição de mais portas, mais espaço em rack para servidores e switches e mais espaço em rack para servidores. Estas soluções não são rentáveis ​​e levam a um aumento geométrico na complexidade da arquitetura de rede.

A migração de 100G para 400G é uma maneira mais econômica de injetar mais largura de banda nos data centers, ao mesmo tempo que reduz a complexidade da arquitetura de rede.

Previsão de mercado de módulos ópticos de velocidade 400G e acima

De acordo com a previsão da Light Counting para produtos relacionados a 400G e 800G, a série SR/FR é o principal produto de crescimento para data centers e centros de Internet:

Prevê-se que os módulos ópticos com taxa de 400G serão implantados em escala em 2023 e ocuparão a maior parte da receita de vendas de módulos ópticos (taxas de 40G e superiores) em 2025:

Os dados incluem todos os data centers corporativos e ICP

Na China, Alibaba, Baidu, JD, Byte, Kwai e outros grandes fabricantes nacionais de Internet, embora a arquitetura atual de seus data centers ainda seja dominada por portas 25G ou 56G, o planejamento da próxima geração aponta conjuntamente para eletricidade de alta velocidade baseada em 112G SerDes interfaces.

Com o progresso contínuo da ciência e da tecnologia, a rede 5G tornou-se um dos temas quentes no campo da comunicação atual. A tecnologia 5G não só nos proporcionará velocidades de transferência de dados mais rápidas, mas também suportará mais ligações entre dispositivos, criando assim mais possibilidades para futuras cidades inteligentes, veículos autónomos e a Internet das Coisas. No entanto, por trás da rede 5G, existem muitas tecnologias e equipamentos importantes de suporte, um dos quais é o módulo óptico.

Um módulo óptico de maior largura de banda será usado para conectar a DU e a AAU da estação base remota 5G RF. Na era 4G, o BBU era a unidade de processamento de banda base das estações base, enquanto o RRU era a unidade de radiofrequência. Para reduzir a perda de transmissão entre BBU e RRU, a conexão de fibra óptica, também conhecida como esquema de transmissão direta, era frequentemente utilizada. Na era 5G, as redes de acesso sem fio serão totalmente baseadas na nuvem, com uma rede de acesso sem fio centralizada (C-RAN). A C-RAN fornece uma solução alternativa nova e eficiente. As operadoras podem otimizar o número de dispositivos necessários para cada estação base celular por meio de C-RAN e fornecer funções como implantação de nuvem CU, virtualização de recursos em pools e escalabilidade de rede.

A transmissão front-end 5G usará módulos ópticos de maior capacidade. Atualmente, as estações base 4G LTE usam principalmente módulos ópticos 10G. O espectro de alta frequência e as características de alta largura de banda do 5G, juntamente com o uso da tecnologia MassiveMIMO, exigem comunicação de módulo óptico de banda ultralarga. Atualmente, a C-RAN está tentando reduzir a velocidade da interface CPRI migrando a camada física de DU para a seção AAU, reduzindo assim a demanda por módulos ópticos de alta largura de banda e permitindo que módulos ópticos de 25G/100G atendam aos requisitos de transmissão de largura de banda ultra-alta. da futura comunicação de "alta frequência" 5G. Portanto, na futura construção de estações base C-RAN, os módulos ópticos 100G terão grande potencial.

Implantação de estação base 5G

Aumento do número: No esquema de estação base tradicional com uma única DU conectando 3 AAU, são necessários 12 módulos ópticos; Morfismo adotado, a demanda pelo módulo óptico da estação base da tecnologia de alcance de frequência aumentará ainda mais. Assumimos que neste esquema, uma única DU conecta 5 AAU, sendo necessários 20 módulos ópticos.

Resumo:

De acordo com a LightCounting, entre os dez principais fornecedores globais de vendas de módulos ópticos em 2010, havia apenas um fabricante nacional, a Wuhan Telecom Devices. Em 2022, o número de fabricantes chineses na lista aumentou para 7, com Zhongji Xuchuang e Coherent empatados no primeiro lugar; Os fabricantes chineses aumentaram a sua quota de mercado em componentes e módulos ópticos de 15% em 2010 para 50% em 2021.

Atualmente, o módulo óptico doméstico três Jiji Xuchuang, comunicação Tianfu e novo Yisheng, o valor de mercado atingiu 140 bilhões de yuans, 60 bilhões de yuans, 55 bilhões de yuans, dos quais o líder Zhongji Xuchuang do valor de mercado além da indústria global anterior de módulos ópticos primeiro Coerente (valor de mercado recente de cerca de 63 bilhões de yuans), oficialmente a primeira posição irmão do mundo.

O crescimento explosivo de aplicações emergentes, como 5G, IA e data centers, está em alta, e o futuro da indústria doméstica de módulos ópticos é previsível.