Рост оптических модулей
В оптических сетях связи, оптический модульОптические модули играют ключевую роль. Они отвечают за преобразование электрических сигналов в оптические и обратное преобразование полученных оптических сигналов в электрические, тем самым завершая передачу и приём данных. Таким образом, оптические модули являются ключевой технологией для подключения и обеспечения высокоскоростной передачи данных.
С развитием искусственного интеллекта конкуренция за вычислительную мощность стала новым полем битвы между технологическими компаниями. Оптические модули, являясь важной частью оптоволоконной связи, представляют собой оптоэлектронные устройства, реализующие функции фотоэлектрического и электрооптического преобразования в процессе передачи оптического сигнала, и их производительность напрямую влияет на работу систем искусственного интеллекта.
Оптические модули стали важнейшими аппаратными компонентами вычислительной мощности ИИ наряду с графическими процессорами, компьютерными модулями HBM, сетевыми картами и коммутаторами. Мы знаем, что для обработки и анализа больших объёмов данных требуются мощные вычислительные мощности. Оптическая сеть связи обеспечивает высокоскоростной и эффективный режим передачи данных, что является важной основой и надёжным фундаментом для поддержки этой огромной вычислительной мощности.
30 ноября 2022 года был выпущен ChatGPT, и с тех пор по всему миру прокатилась волна интереса к большим моделям. Недавно Sora, большая модель для видеоматериалов по культуре и биологии, вызвала энтузиазм на рынке, и спрос на вычислительные мощности демонстрирует экспоненциальный рост. В отчёте OpenAI указано, что с 2012 года потребность в вычислительных мощностях для приложений обучения ИИ удваивается каждые 3-4 месяца, а с 2012 года вычислительная мощность ИИ выросла более чем в 300 000 раз. Преимущества оптических модулей, несомненно, идеально отвечают потребностям ИИ в высокопроизводительных вычислениях и расширении приложений.
Оптический модуль обладает высокой скоростью и низкой задержкой, что обеспечивает мощные возможности обработки данных, обеспечивая при этом высокую эффективность передачи данных. Широкая полоса пропускания оптического модуля позволяет одновременно обрабатывать больше данных. Большая дальность передачи данных обеспечивает высокоскоростной обмен данными между центрами обработки данных, что способствует построению распределенных вычислительных сетей на базе искусственного интеллекта и расширяет применение технологий искусственного интеллекта в различных областях.
За последние два года, под влиянием волны развития искусственного интеллекта, стоимость акций Nvidia резко выросла. Во-первых, в конце мая 2023 года рыночная капитализация впервые превысила отметку в триллион долларов. В начале 2024 года она достигла пика в 2 триллиона долларов.
Чипы Nvidia продаются как сумасшедшие. Согласно недавнему отчёту о доходах за четвёртый квартал, квартальная выручка достигла рекордных 22,1 млрд долларов, что на 22% больше, чем в третьем квартале, и на 265% больше, чем за аналогичный период прошлого года, а прибыль выросла на 769%, значительно превзойдя ожидания аналитиков. В данных о выручке Nvidia, центры обработки данных, несомненно, являются самым ярким направлением. Согласно статистике, продажи подразделения, ориентированного на ИИ, в четвёртом квартале взлетели до 18,4 млрд долларов с 3,6 млрд долларов в прошлом году, что означает годовой рост более 400%.
Наряду с впечатляющим ростом Nvidia, под влиянием искусственного интеллекта, некоторые китайские предприятия по производству оптических модулей добились определённых результатов. Выручка Zhongji Xuchuang в 2023 году составила 10,725 млрд юаней, увеличившись на 11,23% в годовом исчислении; чистая прибыль составила 2,181 млрд юаней, увеличившись на 78,19% в годовом исчислении. Выручка Tianfu Communication в 2023 году составила 1,939 млрд юаней, увеличившись на 62,07% в годовом исчислении; чистая прибыль составила 730 млн юаней, увеличившись на 81,14% в годовом исчислении.
Помимо растущего спроса на оптические модули для вычислительной мощности искусственного интеллекта, также растет спрос на строительство центров обработки данных.
С точки зрения архитектуры сети ЦОД, основанной на существующих решениях 100G, для обеспечения пропускной способности неблокируемой сети ЦОД того же размера требуется добавление дополнительных портов, увеличение пространства в стойках для серверов и коммутаторов, а также увеличение пространства в серверных стойках. Такие решения нерентабельны и приводят к геометрическому росту сложности сетевой архитектуры.
Переход со 100G на 400G — более экономичный способ увеличить пропускную способность центров обработки данных, одновременно снижая сложность сетевой архитектуры.
Прогноз рынка оптических модулей со скоростью 400G и выше
По прогнозу Light Counting относительно продуктов 400G и 800G, серия SR/FR является основным продуктом роста для центров обработки данных и интернет-центров:
Прогнозируется, что оптические модули со скоростью 400G будут развернуты в больших масштабах в 2023 году и составят большую часть выручки от продаж оптических модулей (скорости 40G и выше) в 2025 году:
Данные включают все центры обработки данных ICP и предприятий.
В Китае Alibaba, Baidu, JD, Byte, Kwai и другие крупные отечественные производители интернет-решений, несмотря на то, что в текущей архитектуре их центров обработки данных по-прежнему доминируют порты 25G или 56G, планирование следующего поколения совместно указывает на высокоскоростные электрические интерфейсы на базе 112G SerDes.
Благодаря непрерывному развитию науки и технологий, сети 5G стали одной из самых актуальных тем в современной сфере связи. Технология 5G не только обеспечит более высокую скорость передачи данных, но и обеспечит большее количество соединений между устройствами, открывая новые возможности для будущих умных городов, беспилотных автомобилей и Интернета вещей. Однако в основе сети 5G лежит множество ключевых технологий и оборудования, одним из которых является оптический модуль.
Для соединения DU и AAU удаленной базовой станции 5G RF будет использоваться оптический модуль с более высокой пропускной способностью. В эпоху 4G BBU был блоком обработки основной полосы частот базовых станций, в то время как RRU был радиочастотным блоком. Для снижения потерь при передаче между BBU и RRU часто использовалось оптоволоконное соединение, также известное как схема прямой передачи. В эпоху 5G сети беспроводного доступа будут полностью облачными с централизованной сетью беспроводного доступа (C-RAN). C-RAN предоставляет новое и эффективное альтернативное решение. Операторы могут оптимизировать количество устройств, необходимых для каждой сотовой базовой станции, с помощью C-RAN и предоставлять такие функции, как развертывание облака CU, виртуализация ресурсов в пулы и масштабируемость сети.
Для передачи данных в сетях 5G будут использоваться оптические модули большей ёмкости. В настоящее время базовые станции 4G LTE в основном используют оптические модули 10G. Высокочастотный спектр и высокая пропускная способность 5G в сочетании с технологией MassiveMIMO требуют сверхширокополосной связи с оптическими модулями. В настоящее время C-RAN пытается снизить скорость интерфейса CPRI, перенося физический уровень DU в секцию AAU, тем самым снижая потребность в оптических модулях с высокой пропускной способностью и позволяя оптическим модулям 25G/100G удовлетворять требованиям сверхвысокой пропускной способности будущей «высокочастотной» связи 5G. Таким образом, в будущем при построении базовых станций C-RAN оптические модули 100G будут иметь большой потенциал.
Развертывание базовой станции 5G
Увеличение количества: в традиционной схеме базовой станции с одним DU, соединяющим 3 AAU, требуется 12 оптических модулей; принятый морфизм дополнительно увеличит спрос на оптические модули базовой станции с технологией расширения частот. Мы предполагаем, что в этой схеме с одним DU, соединяющим 5 AAU, требуется 20 оптических модулей.
Краткое содержание:
По данным LightCounting, в 2010 году среди десяти крупнейших мировых поставщиков оптических модулей был только один китайский производитель — Wuhan Telecom Devices. В 2022 году число китайских производителей в списке увеличилось до семи, а первое место разделили Zhongji Xuchuang и Coherent. Китайские производители увеличили свою долю рынка оптических компонентов и модулей с 15% в 2010 году до 50% в 2021 году.
В настоящее время отечественные оптические модули Jiji Xuchuang, Tianfu Communications и New Yisheng имеют рыночную стоимость в 140 млрд юаней, 60 млрд юаней и 55 млрд юаней соответственно. Среди них лидирующая рыночная стоимость Zhongji Xuchuang превзошла рыночную стоимость предыдущей мировой отрасли оптических модулей Coherent (недавняя рыночная стоимость около 63 млрд юаней), официально заняв первое место в мире среди аналогов.
Стремительный рост новых приложений, таких как 5G, ИИ и центры обработки данных, стоит на пороге, и будущее отечественной отрасли оптических модулей обозримо.