Rast optičnih modulov

V optičnih komunikacijskih omrežjih imajo optični moduli ključno vlogo. Odgovoren je za pretvorbo električnih signalov v optične signale in pretvorbo prejetih optičnih signalov nazaj v električne signale, s čimer se zaključi prenos in sprejem podatkov. Zato so optični moduli ključna tehnologija za povezovanje in doseganje hitrega prenosa podatkov.

Z razvojem umetne inteligence je tekmovanje v računalniški moči postalo novo bojno polje za boj med tehnološkimi podjetji. Kot pomemben del komunikacije z optičnimi vlakni so optični moduli optoelektronske naprave, ki uresničujejo funkcije fotoelektrične in elektrooptične pretvorbe v procesu prenosa optičnega signala, njihova zmogljivost pa neposredno vpliva na sisteme AI.

Optični moduli so poleg GPE, HBM, omrežnih kartic in stikal postali najbolj nepogrešljive strojne komponente računalniške moči AI. Vemo, da veliki modeli zahtevajo zmogljivo računalniško moč za obdelavo in analizo velikih količin podatkov. Optično komunikacijsko omrežje zagotavlja hiter in učinkovit način prenosa podatkov, kar je pomemben temelj in trdna podlaga za podporo tem ogromnim računalniškim zahtevam.

30. novembra 2022 je bil izdan ChatGPT in od takrat je preplavila svetovna norija za velikimi modeli. Pred kratkim je Sora, velik model za kulturne in biološke videoposnetke, sprožil navdušenje trga in povpraševanje po računalniški moči kaže eksponentni trend rasti. Poročilo, ki ga je objavil OpenAI, kaže, da je od leta 2012 povpraševanje po računalniški moči za aplikacije za usposabljanje z umetno inteligenco se je podvojila vsake 3-4 mesece, od leta 2012 pa se je računalniška moč AI povečala za več kot 300.000-krat. Inherentne prednosti optičnih modulov nedvomno popolnoma izpolnjujejo potrebe umetne inteligence v smislu visoko zmogljive računalniške zmogljivosti in razširitve aplikacij.

Optični modul ima značilnosti visoke hitrosti in nizke zakasnitve, kar lahko zagotovi zmogljive zmogljivosti obdelave podatkov, hkrati pa zagotavlja učinkovitost prenosa podatkov. Pasovna širina optičnega modula je velika, kar pomeni, da lahko obdeluje več podatkov hkrati. Velika razdalja prenosa omogoča hitro izmenjavo podatkov med podatkovnimi centri, kar pomaga graditi porazdeljena računalniška omrežja AI in spodbuja uporabo tehnologije AI na širšem področju.

V zadnjih dveh letih je zaradi vala umetne inteligence cena Nvidijine delnice narasla. Prvič, konec maja 2023 je tržna kapitalizacija prvič presegla mejo bilijona dolarjev. V začetku leta 2024 je dosegel najvišjo tržno vrednost 2 bilijona dolarjev.

Nvidijini čipi se prodajajo kot nori. Po nedavnem poročilu o dobičku v četrtem četrtletju so četrtletni prihodki dosegli rekordnih 22,1 milijarde dolarjev, kar je 22 % več kot v tretjem četrtletju in 265 % več kot v enakem obdobju lani, dobiček pa se je povečal za 769 %, kar je znatno preseglo pričakovanja analitikov. V podatkih o prihodkih Nvidie je podatkovni center nedvomno najbolj bleščeč oddelek. Po statističnih podatkih je prodaja oddelka, osredotočenega na AI, v četrtem četrtletju narasla na 18,4 milijarde dolarjev s 3,6 milijarde dolarjev lani, kar je letna stopnja rasti več kot 400 odstotkov.

In v skladu z Nvidijino izjemno rastjo so pod katalizo vala umetne inteligence nekatera domača podjetja z optičnimi moduli dosegla določeno zmogljivost. Zhongji Xuchuang je leta 2023 dosegel prihodek v višini 10,725 milijarde juanov, kar je medletno povečanje za 11,23 %; Čisti dobiček je znašal 2,181 milijarde juanov, kar je 78,19-odstotno medletno povečanje. Tianfu Communication je leta 2023 dosegel prihodek v višini 1,939 milijarde juanov, kar je medletno povečanje za 62,07 %; Čisti dobiček je znašal 730 milijonov juanov, kar je 81,14-odstotno medletno povečanje.

Poleg vse večjega povpraševanja po optičnih modulih v računalniški moči umetne inteligence AI narašča tudi povpraševanje po gradnji podatkovnih centrov.

Z vidika arhitekture omrežja podatkovnih centrov, ki temelji na obstoječih rešitvah 100G, je za izpolnjevanje neblokirane omrežne prepustnosti podatkovnih centrov enake velikosti treba dodati več vrat, več prostora v omari za strežnike in stikala ter več prostora v omari za strežnike. Te rešitve niso stroškovno učinkovite in vodijo v geometrijsko povečanje kompleksnosti omrežne arhitekture.

Prehod s 100G na 400G je stroškovno učinkovitejši način za vnos več pasovne širine v podatkovne centre, hkrati pa zmanjša kompleksnost omrežne arhitekture.

Tržna napoved za hitrostne optične module 400G in več

Glede na napoved Light Counting glede izdelkov, povezanih s 400G in 800G, je serija SR/FR glavni produkt rasti za podatkovne in internetne centre:

Predvideva se, da bodo optični moduli hitrosti 400G uvedeni v velikem obsegu leta 2023 in bodo leta 2025 predstavljali večino prihodkov od prodaje optičnih modulov (hitrost 40G in več):

Podatki vključujejo vse podatkovne centre ICP in podjetja

Na Kitajskem, Alibaba, Baidu, JD, Byte, Kwai in drugi večji domači proizvajalci interneta, čeprav v trenutni arhitekturi njihovih podatkovnih centrov še vedno prevladujejo vrata 25G ali 56G, načrtovanje naslednje generacije skupaj kaže na visokohitrostno električno omrežje 112G SerDes. vmesniki.

Z nenehnim napredkom znanosti in tehnologije je omrežje 5G postalo ena vročih tem današnjega komunikacijskega področja. Tehnologija 5G nam ne bo zagotovila le hitrejšega prenosa podatkov, temveč bo podpirala tudi več povezav med napravami, s čimer bo ustvarila več možnosti za prihodnja pametna mesta, avtonomna vozila in internet stvari. Vendar pa je za omrežjem 5G veliko ključnih tehnologij in podpore opremi, ena izmed njih je optični modul.

Za povezavo DU in AAU oddaljene bazne postaje 5G RF bo uporabljen optični modul z večjo pasovno širino. V dobi 4G je bil BBU enota za obdelavo osnovnega pasu baznih postaj, medtem ko je bil RRU enota za radijsko frekvenco. Da bi zmanjšali izgubo prenosa med BBU in RRU, so pogosto uporabljali povezavo z optičnimi vlakni, znano tudi kot shema prenosa naprej. V dobi 5G bodo brezžična dostopovna omrežja v celoti temeljila na oblaku s centraliziranim brezžičnim dostopovnim omrežjem (C-RAN). C-RAN zagotavlja novo in učinkovito alternativno rešitev. Operaterji lahko racionalizirajo število naprav, potrebnih za vsako mobilno bazno postajo prek C-RAN, in zagotovijo funkcije, kot so uvedba oblaka CU, virtualizacija virov v bazene in razširljivost omrežja.

5G sprednji prenos bo uporabljal optične module večje zmogljivosti. Trenutno bazne postaje 4G LTE uporabljajo predvsem optične module 10G. Visokofrekvenčni spekter in značilnosti visoke pasovne širine 5G, skupaj z uporabo tehnologije MassiveMIMO, zahtevajo ultra širokopasovno komunikacijo optičnega modula. Trenutno C-RAN poskuša zmanjšati hitrost vmesnika CPRI s selitvijo fizičnega sloja DU v odsek AAU, s čimer zmanjša povpraševanje po optičnih modulih z visoko pasovno širino in omogoči optičnim modulom 25G/100G, da izpolnjujejo zahteve prenosa z ultra visoko pasovno širino. prihodnje "visokofrekvenčne" komunikacije 5G. Zato bodo v prihodnji gradnji okvirnih baznih postaj C-RAN optični moduli 100G imeli velik potencial.

Postavitev bazne postaje 5G

Povečanje števila: V tradicionalni shemi bazne postaje z enim DU, ki povezuje 3 AAU, je potrebnih 12 optičnih modulov; Zaradi sprejetega morfizma se bo povpraševanje po optičnem modulu bazne postaje tehnologije frekvenčnega dosega še povečalo. Predvidevamo, da v tej shemi en DU povezuje 5 AAU, potrebnih je 20 optičnih modulov.

Povzetek:

Po podatkih LightCountinga je bil med desetimi največjimi svetovnimi dobavitelji optičnih modulov v letu 2010 samo en domači proizvajalec, Wuhan Telecom Devices. Leta 2022 se je število kitajskih proizvajalcev na seznamu povečalo na 7, pri čemer sta Zhongji Xuchuang in Coherent izenačena na prvem mestu; Kitajski proizvajalci so povečali svoj tržni delež pri optičnih komponentah in modulih s 15 % leta 2010 na 50 % leta 2021.

Trenutno je domači optični modul trije Jiji Xuchuang, komunikacija Tianfu in novi Yisheng, tržna vrednost dosegla 140 milijard juanov, 60 milijard juanov, 55 milijard juanov, od tega vodilni Zhongji Xuchuang od tržne vrednosti, ki presega prejšnjo globalno industrijo optičnih modulov prvi skladen (nedavna tržna vrednost približno 63 milijard juanov), uradno prvi bratski položaj na svetu.

Eksplozivna rast nastajajočih aplikacij, kot so 5G, AI in podatkovni centri, stoji na preizkušnji, prihodnost domače industrije optičnih modulov pa je predvidljiva.