Rast optických modulov

V optických komunikačných sieťach hrajú rozhodujúcu úlohu optické moduly. Je zodpovedný za konverziu elektrických signálov na optické signály a konverziu prijatých optických signálov späť na elektrické signály, čím sa dokončí prenos a príjem údajov. Preto sú optické moduly kľúčovou technológiou na pripojenie a dosiahnutie vysokorýchlostného prenosu dát.

S rozvojom umelej inteligencie sa konkurencia vo výpočtovej sile stala novým bojiskom medzi technologickými spoločnosťami. Ako dôležitá súčasť komunikácie s optickými vláknami sú optické moduly optoelektronické zariadenia, ktoré realizujú funkcie fotoelektrickej konverzie a elektrooptickej konverzie v procese prenosu optického signálu a ich výkon má priamy vplyv na systémy AI.

Optické moduly sa popri GPU, HBM, sieťových kartách a prepínačoch stali najnevyhnutnejšími hardvérovými komponentmi výpočtového výkonu AI. Vieme, že veľké modely vyžadujú silný výpočtový výkon na spracovanie a analýzu veľkého množstva údajov. Optická komunikačná sieť poskytuje vysokorýchlostný a efektívny režim prenosu dát, ktorý je dôležitým základom a pevnou základňou na podporu tohto obrovského výpočtového dopytu.

30. novembra 2022 bol vydaný ChatGPT a odvtedy sa prehnalo celosvetové šialenstvo veľkých modelov. Sora, veľký model pre kultúrne a biologické videá, nedávno vyvolal na trhu nadšenie a dopyt po výpočtovom výkone vykazuje exponenciálny rastový trend. Správa vydaná spoločnosťou OpenAI naznačuje, že od roku 2012 sa dopyt po výpočtovom výkone pre školiace aplikácie AI sa zdvojnásobil každé 3-4 mesiace a od roku 2012 vzrástol výpočtový výkon AI viac ako 300 000-krát. Vlastné výhody optických modulov nepochybne dokonale spĺňajú potreby AI, pokiaľ ide o vysokovýkonný výpočtový výkon a rozšírenie aplikácií.

Optický modul má charakteristiky vysokej rýchlosti a nízkej latencie, ktoré môžu poskytnúť výkonné možnosti spracovania údajov a zároveň zabezpečiť efektívnosť prenosu údajov. A šírka pásma optického modulu je veľká, čo znamená, že dokáže spracovať viac údajov súčasne. Veľká prenosová vzdialenosť umožňuje vysokorýchlostnú výmenu údajov medzi dátovými centrami, čo pomáha budovať distribuované výpočtové siete AI a podporuje aplikáciu technológie AI v širšom spektre oblastí.

Za posledné dva roky, poháňané vlnou AI, cena akcií Nvidie prudko vzrástla. Po prvé, na konci mája 2023 trhová kapitalizácia prvýkrát prekročila hranicu bilióna dolárov. Začiatkom roku 2024 dosiahol vrchol trhovej hodnoty 2 bilióny dolárov.

Čipy od Nvidie sa predávajú ako šialené. Podľa jej nedávnej správy o zisku za štvrtý štvrťrok dosiahli štvrťročné tržby rekordných 22,1 miliardy USD, čo je o 22 % viac ako v treťom štvrťroku ao 265 % v porovnaní s rovnakým obdobím minulého roka, a zisk vzrástol o 769 %, čo výrazne prekonalo očakávania analytikov. V údajoch o príjmoch Nvidie je dátové centrum nepochybne najžiarivejším oddelením. Podľa štatistík tržby divízie zameranej na AI za štvrtý štvrťrok vyleteli na 18,4 miliardy dolárov z 3,6 miliardy dolárov v minulom roku, čo predstavuje ročné tempo rastu viac ako 400 percent.

A v synchronizácii s pozoruhodným rastom spoločnosti Nvidia, pod katalýzou vlny umelej inteligencie, niektoré domáce podniky s optickými modulmi dosiahli určitý výkon. Zhongji Xuchuang dosiahol v roku 2023 príjmy 10,725 miliardy juanov, čo predstavuje medziročný nárast o 11,23 %; Čistý zisk bol 2,181 miliardy juanov, čo predstavuje medziročný nárast o 78,19 %. Tianfu Communication dosiahla v roku 2023 príjmy vo výške 1,939 miliardy juanov, čo predstavuje medziročný nárast o 62,07 %; Čistý zisk bol 730 miliónov juanov, čo predstavuje medziročný nárast o 81,14 %.

Okrem zvyšujúceho sa dopytu po optických moduloch vo výpočtovom výkone umelej inteligencie AI rastie aj dopyt po výstavbe dátových centier.

Z pohľadu architektúry siete dátových centier, založenej na existujúcich riešeniach 100G, si splnenie neblokujúcej priepustnosti siete dátových centier rovnakej veľkosti vyžaduje pridanie ďalších portov, viac rackového priestoru pre servery a prepínače a viac serverového rackového priestoru. Tieto riešenia nie sú nákladovo efektívne a vedú k geometrickému nárastu zložitosti sieťovej architektúry.

Migrácia zo 100G na 400G je nákladovo efektívnejší spôsob, ako dodať dátovým centrám väčšiu šírku pásma a zároveň znížiť zložitosť sieťovej architektúry.

Predpoveď trhu 400G a vyššej rýchlosti optických modulov

Podľa predpovede Light Counting o produktoch súvisiacich s 400G a 800G je séria SR/FR hlavným rastúcim produktom pre dátové centrá a internetové centrá:

Predpokladá sa, že optické moduly s rýchlosťou 400 G budú nasadené vo veľkom rozsahu v roku 2023 a v roku 2025 budú zaberať väčšinu príjmov z predaja optických modulov (sadzby 40 G a vyššie):

Údaje zahŕňajú všetky ICP a podnikové dátové centrá

V Číne, Alibaba, Baidu, JD, Byte, Kwai a ďalších významných domácich internetových výrobcov, hoci súčasnej architektúre ich dátových centier stále dominujú porty 25G alebo 56G, plánovanie ďalšej generácie spoločne poukazuje na vysokorýchlostné elektrické siete založené na 112G SerDes. rozhrania.

S neustálym pokrokom vedy a techniky sa sieť 5G stala jednou z horúcich tém v dnešnej komunikačnej oblasti. Technológia 5G nám poskytne nielen vyššiu rýchlosť prenosu dát, ale tiež podporí viac prepojení medzi zariadeniami, čím vytvorí viac možností pre budúce inteligentné mestá, autonómne vozidlá a internet vecí. Za sieťou 5G sa však skrýva mnoho kľúčových technológií a podpory zariadení, jednou z nich je aj optický modul.

Na pripojenie DU a AAU vzdialenej základňovej stanice 5G RF sa použije optický modul s vyššou šírkou pásma. V ére 4G bola BBU procesorovou jednotkou základného pásma základňových staníc, zatiaľ čo RRU bola rádiofrekvenčná jednotka. Aby sa znížili prenosové straty medzi BBU a RRU, často sa používalo pripojenie pomocou optického vlákna, tiež známe ako dopredná prenosová schéma. V ére 5G budú bezdrôtové prístupové siete plne založené na cloude s centralizovanou bezdrôtovou prístupovou sieťou (C-RAN). C-RAN poskytuje nové a efektívne alternatívne riešenie. Operátori môžu zefektívniť počet zariadení potrebných pre každú mobilnú základňovú stanicu prostredníctvom C-RAN a poskytnúť funkcie, ako je nasadenie cloudu CU, virtualizácia zdrojov do oblastí a škálovateľnosť siete.

Predný prenos 5G bude využívať optické moduly s väčšou kapacitou. V súčasnosti základňové stanice 4G LTE využívajú najmä 10G optické moduly. Vysokofrekvenčné spektrum a charakteristiky veľkej šírky pásma 5G v spojení s využitím technológie MassiveMIMO vyžadujú ultraširokopásmovú komunikáciu s optickým modulom. V súčasnosti sa C-RAN pokúša znížiť rýchlosť rozhrania CPRI migráciou fyzickej vrstvy DU do sekcie AAU, čím sa zníži dopyt po optických moduloch s veľkou šírkou pásma a umožní sa, aby optické moduly 25G/100G spĺňali požiadavky na prenos ultra veľkej šírky pásma. budúcej „vysokofrekvenčnej“ komunikácie 5G. Preto pri budúcej výstavbe základňových staníc C-RAN budú mať 100G optické moduly veľký potenciál.

Nasadenie 5G základňovej stanice

Zvýšenie počtu: V tradičnej schéme základnej stanice s jedným DU spájajúcim 3 AAU je potrebných 12 optických modulov; Prijatý morfizmus bude ďalej narastať dopyt po optickom module základňovej stanice technológie frekvenčného dosahu. Predpokladáme, že v tejto schéme jeden DU spája 5 AAU, je potrebných 20 optických modulov.

Zhrnutie:

Podľa spoločnosti LightCounting bol medzi desiatimi najlepšími globálnymi dodávateľmi optických modulov v roku 2010 iba jeden domáci výrobca, spoločnosť Wuhan Telecom Devices. V roku 2022 sa počet čínskych výrobcov na zozname zvýšil na 7, pričom Zhongji Xuchuang a Coherent sa delili o prvé miesto; Čínski výrobcovia zvýšili svoj podiel na trhu s optickými komponentmi a modulmi z 15 % v roku 2010 na 50 % v roku 2021.

V súčasnej dobe je domáci optický modul tri Jiji Xuchuang, Tianfu komunikácia a nový Yisheng, trhová hodnota dosiahla 140 miliárd juanov, 60 miliárd juanov, 55 miliárd juanov, z ktorých vedúci Zhongji Xuchuang z trhovej hodnoty presahuje predchádzajúci globálny optický modul priemyslu first Coherent (nedávna trhová hodnota asi 63 miliárd juanov), oficiálne prvá bratská pozícia na svete.

Prudký rast vznikajúcich aplikácií, ako sú 5G, AI a dátové centrá, stojí na výdute a budúcnosť domáceho odvetvia optických modulov je predvídateľná.