Зростання оптичних модулів

В оптичних мережах зв'язку оптичні модулі відіграють вирішальну роль. Він відповідає за перетворення електричних сигналів в оптичні сигнали та перетворення отриманих оптичних сигналів назад в електричні сигнали, таким чином завершуючи передачу та прийом даних. Тому оптичні модулі є ключовою технологією для підключення та досягнення високошвидкісної передачі даних.

З розвитком штучного інтелекту змагання за обчислювальну потужність стало новим полем боротьби між технологічними компаніями. Будучи важливою частиною оптоволоконного зв’язку, оптичні модулі є оптоелектронними пристроями, які реалізують функції фотоелектричного та електрооптичного перетворення в процесі передачі оптичного сигналу, і їх продуктивність безпосередньо впливає на системи ШІ.

Оптичні модулі стали найважливішими апаратними компонентами обчислювальної потужності ШІ на додаток до GPU, HBM, мережевих карт і комутаторів. Ми знаємо, що великі моделі потребують потужної обчислювальної потужності для обробки та аналізу великих обсягів даних. Оптична мережа зв’язку забезпечує високошвидкісний і ефективний режим передачі даних, що є важливою основою та міцною базою для підтримки цього величезного обчислювального попиту.

30 листопада 2022 року було випущено ChatGPT, і з того часу охопило всесвітнє повальне захоплення великими моделями. Нещодавно Sora, велика модель для культурних і біологічних відео, викликала ентузіазм на ринку, і попит на обчислювальну потужність демонструє експоненціальну тенденцію до зростання. Звіт, опублікований OpenAI, показує, що з 2012 року попит на обчислювальну потужність для програм навчання ШІ зростає. подвоюється кожні 3-4 місяці, а з 2012 року обчислювальна потужність ШІ зросла більш ніж у 300 000 разів. Внутрішні переваги оптичних модулів, безсумнівно, ідеально відповідають потребам штучного інтелекту з точки зору високопродуктивної обчислювальної продуктивності та розширення додатків.

Оптичний модуль має характеристики високої швидкості та низької затримки, що може забезпечити потужні можливості обробки даних, одночасно забезпечуючи ефективність передачі даних. А пропускна здатність оптичного модуля велика, що означає, що він може обробляти більше даних одночасно. Велика відстань передачі робить можливим високошвидкісний обмін даними між центрами обробки даних, що допомагає побудувати розподілені обчислювальні мережі штучного інтелекту та сприяє застосуванню технології штучного інтелекту в більш широкому діапазоні сфер.

За останні два роки під впливом хвилі ШІ ціна акцій Nvidia різко зросла. По-перше, наприкінці травня 2023 року капіталізація ринку вперше перевищила позначку в трильйони доларів. На початку 2024 року ринкова вартість досягла піку в 2 трильйони доларів.

Чіпи Nvidia продаються як божевільні. Відповідно до останнього звіту про прибутки та збитки за четвертий квартал, квартальний дохід досяг рекордних 22,1 мільярдів доларів, що на 22% більше, ніж у третьому кварталі та на 265% у порівнянні з тим же періодом минулого року, а прибуток зріс на 769%, що значно перевищило очікування аналітиків. У даних про доходи Nvidia центр обробки даних, безсумнівно, є найяскравішим відділом. Згідно зі статистичними даними, продажі підрозділу, орієнтованого на штучний інтелект, у четвертому кварталі зросли до 18,4 мільярда доларів з 3,6 мільярда доларів минулого року, тобто річний темп зростання склав понад 400 відсотків.

І разом із надзвичайним зростанням Nvidia, під впливом хвилі штучного інтелекту, деякі вітчизняні підприємства оптичних модулів досягли певної продуктивності. Дохід Zhongji Xuchuang у 2023 році склав 10,725 мільярда юанів, що на 11,23% більше, ніж у минулому році; Чистий прибуток склав 2,181 мільярда юанів, що на 78,19% більше, ніж у минулому році. Дохід Tianfu Communication у 2023 році склав 1,939 мільярда юанів, що на 62,07% більше, ніж у минулому році; Чистий прибуток склав 730 мільйонів юанів, що на 81,14% більше, ніж у минулому році.

Окрім зростаючого попиту на оптичні модулі в обчислювальних потужностях зі штучним інтелектом AI, також зростає попит на будівництво центрів обробки даних.

З точки зору мережевої архітектури центру обробки даних, заснованої на існуючих рішеннях 100G, забезпечення неблокуючої пропускної здатності мережі центрів обробки даних однакового розміру вимагає додавання більше портів, більше простору в стійках для серверів і комутаторів, а також більше місця в стійках для серверів. Ці рішення не є економічно ефективними та призводять до геометричного збільшення складності архітектури мережі.

Перехід від 100G до 400G є економічно ефективнішим способом збільшити пропускну здатність центрів обробки даних, а також зменшити складність мережевої архітектури.

Прогноз ринку швидкісних оптичних модулів 400G і вище

Згідно з прогнозом Light Counting щодо супутніх продуктів 400G і 800G, серія SR/FR є основним продуктом, що розвивається для центрів обробки даних та Інтернет-центрів:

Передбачається, що оптичні модулі зі швидкістю 400G будуть розгорнуті в масштабах у 2023 році, і вони отримають більшу частину доходу від продажів оптичних модулів (швидкість 40G і вище) у 2025 році:

Дані включають всі ICP і корпоративні центри обробки даних

У Китаї Alibaba, Baidu, JD, Byte, Kwai та інших великих вітчизняних виробників Інтернету, хоча в поточній архітектурі їхніх центрів обробки даних все ще переважають порти 25G або 56G, планування наступного покоління спільно вказує на високошвидкісну електричну мережу 112G SerDes. інтерфейси.

З безперервним прогресом науки і техніки мережа 5G стала однією з гарячих тем у сучасній сфері зв’язку. Технологія 5G не тільки забезпечить нам більш високу швидкість передачі даних, але й підтримуватиме більше з’єднань між пристроями, створюючи таким чином більше можливостей для майбутніх розумних міст, автономних транспортних засобів та Інтернету речей. Однак за мережею 5G стоїть багато ключових технологій і підтримки обладнання, однією з яких є оптичний модуль.

Для підключення DU та AAU віддаленої базової станції 5G RF використовуватиметься оптичний модуль з більшою пропускною здатністю. В епоху 4G BBU був блоком обробки основної смуги базових станцій, тоді як RRU був блоком радіочастот. Щоб зменшити втрати при передачі між BBU та RRU, часто використовували оптико-волоконне з’єднання, також відоме як схема прямої передачі. В епоху 5G бездротові мережі доступу будуть повністю хмарними, з централізованою бездротовою мережею доступу (C-RAN). C-RAN надає нове та ефективне альтернативне рішення. Оператори можуть оптимізувати кількість пристроїв, необхідних для кожної базової станції стільникового зв’язку через C-RAN, і забезпечити такі функції, як розгортання хмари CU, віртуалізація ресурсів у пули та масштабованість мережі.

Передавання 5G використовуватиме оптичні модулі більшої ємності. Наразі базові станції 4G LTE в основному використовують оптичні модулі 10G. Високочастотний спектр і широкі характеристики пропускної здатності 5G у поєднанні з використанням технології MassiveMIMO вимагають ультраширокосмугового зв’язку оптичного модуля. В даний час C-RAN намагається зменшити швидкість інтерфейсу CPRI шляхом міграції фізичного рівня DU до секції AAU, тим самим зменшуючи попит на оптичні модулі з високою пропускною здатністю та дозволяючи оптичним модулям 25G/100G відповідати вимогам до надвисокої пропускної здатності. майбутнього «високочастотного» зв’язку 5G. Тому в майбутньому будівництві базових станцій каркасу C-RAN оптичні модулі 100G матимуть великий потенціал.

Розгортання базової станції 5G

Збільшення кількості: у традиційній схемі базової станції з одним DU, що підключає 3 AAU, потрібно 12 оптичних модулів; Прийнятий морфізм попит на оптичний модуль базової станції технології охоплення частоти буде ще більше зростати. Ми припускаємо, що в цій схемі один DU підключає 5 AAU, потрібно 20 оптичних модулів.

Резюме:

За даними LightCounting, серед десяти найбільших світових постачальників оптичних модулів у 2010 році був лише один вітчизняний виробник – Wuhan Telecom Devices. У 2022 році кількість китайських виробників у списку зросла до 7, а перше місце розділили Zhongji Xuchuang і Coherent; Китайські виробники збільшили свою частку на ринку оптичних компонентів і модулів з 15% у 2010 році до 50% у 2021 році.

В даний час вітчизняний оптичний модуль три Jiji Xuchuang, зв'язок Tianfu і новий Yisheng, ринкова вартість досягла 140 мільярдів юанів, 60 мільярдів юанів, 55 мільярдів юанів, з яких провідний Zhongji Xuchuang від ринкової вартості за межами попередньої глобальної індустрії оптичних модулів перший Coherent (остання ринкова вартість близько 63 мільярдів юанів), офіційно перша в світі братська позиція.

Вибухове зростання нових додатків, таких як 5G, штучний інтелект та центри обробки даних, стоїть на фурмі, і майбутнє вітчизняної індустрії оптичних модулів можна передбачити.