【光模块观点重点更新20231208】

光模块观点重点更新20231208

事件：谷歌发布TPUV5p，相比TPU v5e和TPU v4性能大幅提升（FLOPS超过2倍，内存HBM增加了3倍），尤其是OCS网络架构受到热议，大家解读差异性很大，我们根据论文以及产业实际交流，客观、详细解析如下：
TPU是谷歌战略推动的自研产品，是否主流还需观察
💎TPU集群是谷歌为降本做出的自研选择。以TPUv4 4096集群为例，其特点是相对同样数量的集群IB 3层网络架构下，IB网络需要568个 QM8790 40port交换机，每个单价预计为1.5-1.8w美金；而TPU集群仅需要48个 128端口（一共136端口，8个测试端口）的OCS交换机。因此可以降低光学部分的成本。
💎TPUv4为例，根据信息平权，单卡大概数千美金，即使对标A100也更为便宜，而且交换机和光模块部分还可以节省，因此对于谷歌来说该系统是一个性价比较高的系统。即使TPUv5价格更高些，也比H100要便宜。
💎3D Torus相较Clos网络具备更低延迟，对于密集I/O的并行任务特别有用；同时具备更好的临近域，因为大量的workload只是在相邻的局部区域流动；此外具有更低的网络直径，对于同样数量的节点，3D Torus使用的交换机/线材保有量更低，网络层次更少。同时可以重配路由，支持动态可重配路由，无需等待整个网络收敛，该特性容易隔离下线故障节点。

影响一：光模块比例与预期无差异，更应该关注连接的绝对数量
💎TPU-V5P对应800G光模块。在3D-Torus架构下，每个TPUV5p芯片拥有6个ICI互联，而v5p ICI PER CHIP总带宽为4800Gb/s，即单ICI互联端口速率为800Gb/s。
💎类比TPUV4，我们预计TPUv5p对应800G光模块数量大致为1:1.5-1:2，这是今年早些时候谷歌发布市场已知信息，这个比例后续有上调空间。TPU集群的连接逻辑如下：1）同一个Rack（64颗芯片，16个Package/Tray）内部互联是采用铜缆；2）不同Rack的Package/Tray互联采用光模块，通过OCS进行互联（通过OCS的必然是光模块）；3）考虑每个Rack外部互联的个数，匹配上OCS的端口数，一个Rack外部连接有96 Optical Link，一共有64个Rack，对应64*96=6144个，最后比例为4096:6144=1:1.5。以上为TPUv4 4096个芯片的情况，如果是TPUv5p 8960个芯片也将是同比例缩放。但由于800G电缆目前极少，很可能电缆互联的部分也会换成800G光模块，因此具备上调空间（实际部署可能1:2或以上）。
💎我们认为谷歌用较低成本的AI芯片方案，由于AI芯片较为便宜，组网量可以非常巨大，绝对数量上会带动更多光模块需求，因此也对应2024年G产生的大量800G需求。该业务主要通过博通 Custom ASIC业务在台积电 流片，该业务博通 FY24指引非常积极，我们预计G下单量未来可以持续超预期。

影响二：尝试找出OCS（Optical Circuit Switch）相应的产业链
💎OCS很早便应用在谷歌Jupiter数据中心中，主要特点是无需光电转换（因此OCS上没有光模块），其特点是可以快速扩容不同速率的spine block，因此每一轮速率升级G都是最先出现需求，是因为OCS使得不同速率的Spine Block和Aggregation Block可以互相兼容。为此G客户需求常为500m-2km的波分光模块(FR系列等）。
💎OCS光交换系统主要组成部件有MEMS振镜，850nm光源，摄像头模组，2D透镜阵列，环形器（光模块侧，减少光纤用），波分光模块，滤波片。映射到国内主要有光迅科技 （MEMS光开关，具备MEMS能力）、腾景科技 （滤波片）等，但需要注意的是目前仅仅是映射，还不存在供应关系。
💎国内厂商具备光交换背板能力的厂商有太辰光 （数据中心连芯），德科立 （骨干网OXC较好节点光背板）。值得注意的是，此处的光交换背板是固定走向的，与谷歌的OCS可以通过MEMS动态调整出入光路并不相同。

[礼物]投资建议：1）关注G产业链，重点标的中际旭创 ；2）关注OCS映射，受益标的光迅科技太辰光德科立腾景科技源杰科技 $太辰光(sz300570)$