国盛证券-通信行业专题研究:800GLPO:AI时代最具潜力的技术路线-230516

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LPO方案:低功耗、低延迟、低成本、可插拔。LPO通过线性直驱技术替换传统的DSP,将其功能集成到交换芯片中,只留下driver和TIA芯片。LPO光模块中用到的TIA、driver芯片性能也有所提升,从而实现更好的线性度。 目前主流方案有进一步性能提升空间。目前主流的PAM4+DSP解决方案具有较好的信号处理能力,表现在电口适应性强、光电性能好等,但在功耗和成本上有进一步提高空间。在400GZR中DSP模块功耗占比49%。在成本上,DSP价格较高,400G光模块中,DSP的BOM成本约占20-40%。 LPO方案解决了高功耗、高成本、高延迟的问题。LPO功耗相较可插拔光模块下降50%,与CPO接近。根据Macom的数据,具有DSP功能的800G多模光模块的功耗可超过13W,而利用MACOMPUREDRIVE技术的800G多模光模块功耗低于4W。延迟上,去掉DSP芯片后,系统减少了对信号复原的时间,延迟大幅降低。另外,相比于CPO,LPO采用可插拔模块,便于维护,并且可以充分利用现有的成熟技术。 AI算力需求爆发带动800G光模块放量。大模型、大数据、大算力日益成为AIGC应用的核心制约。大模型和数据集是AIGC发展的软件基础,而算力是最为重要的基础设施。AI以并行计算为主,核心处理器主要为GPU,但除了GPU性能外,通信因素也会成为制约超算的短板,只要有一条链路出现网络阻塞,就会产生数据延迟。因此,AI服务器对于底层数据传输速率和延时要求非常苛刻,需要高速率的光模块匹配。 我们认为,LPO技术是800G时代最具潜力路线。DSP芯片由7nm制程向5nm制程演进,设计、制造成本水涨船高。而LPO方案能够大幅降低功耗和延时,并具有成本优势。而其系统误码率和传输距离较短的缺陷,在AI计算中心短距离应用场景下也得到弥补。因此,LPO方案能够高度契合AI计算中心短距离、大带宽、低功耗、低延时的需求。 LPO有望在2024年底迎来量产。LightCounting预计业内将在2024年底首次部署LPO光模块。目前新易盛、剑桥科技等已发布相关产品,中际旭创已有技术储备和产品开发,海信推出800G线性互联光缆。高线性度的TIA、Driver芯片作为LPO技术的核心零部件,目前有Macom、Semtech、美信等主要供应商,博通也在推进相关产品研发。目前,剑桥科技与Macom深入合作,且正在向微软供货高速光模块,我们认为,北美云厂商正在积极扩充算力资源,未来微软、Meta、AWS、谷歌都有可能逐步接受LPO方案,建议持续关注。 风险提示:光模块市场需求不及预期;相关技术研发进度不及预期。
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(以下内容从国盛证券《通信行业专题研究:800GLPO:AI时代最具潜力的技术路线》研报附件原文摘录)LPO方案:低功耗、低延迟、低成本、可插拔。LPO通过线性直驱技术替换传统的DSP,将其功能集成到交换芯片中,只留下driver和TIA芯片。LPO光模块中用到的TIA、driver芯片性能也有所提升,从而实现更好的线性度。 目前主流方案有进一步性能提升空间。目前主流的PAM4+DSP解决方案具有较好的信号处理能力,表现在电口适应性强、光电性能好等,但在功耗和成本上有进一步提高空间。在400GZR中DSP模块功耗占比49%。在成本上,DSP价格较高,400G光模块中,DSP的BOM成本约占20-40%。 LPO方案解决了高功耗、高成本、高延迟的问题。LPO功耗相较可插拔光模块下降50%,与CPO接近。根据Macom的数据,具有DSP功能的800G多模光模块的功耗可超过13W,而利用MACOMPUREDRIVE技术的800G多模光模块功耗低于4W。延迟上,去掉DSP芯片后,系统减少了对信号复原的时间,延迟大幅降低。另外,相比于CPO,LPO采用可插拔模块,便于维护,并且可以充分利用现有的成熟技术。 AI算力需求爆发带动800G光模块放量。大模型、大数据、大算力日益成为AIGC应用的核心制约。大模型和数据集是AIGC发展的软件基础,而算力是最为重要的基础设施。AI以并行计算为主,核心处理器主要为GPU,但除了GPU性能外,通信因素也会成为制约超算的短板,只要有一条链路出现网络阻塞,就会产生数据延迟。因此,AI服务器对于底层数据传输速率和延时要求非常苛刻,需要高速率的光模块匹配。 我们认为,LPO技术是800G时代最具潜力路线。DSP芯片由7nm制程向5nm制程演进,设计、制造成本水涨船高。而LPO方案能够大幅降低功耗和延时,并具有成本优势。而其系统误码率和传输距离较短的缺陷,在AI计算中心短距离应用场景下也得到弥补。因此,LPO方案能够高度契合AI计算中心短距离、大带宽、低功耗、低延时的需求。 LPO有望在2024年底迎来量产。LightCounting预计业内将在2024年底首次部署LPO光模块。目前新易盛、剑桥科技等已发布相关产品,中际旭创已有技术储备和产品开发,海信推出800G线性互联光缆。高线性度的TIA、Driver芯片作为LPO技术的核心零部件,目前有Macom、Semtech、美信等主要供应商,博通也在推进相关产品研发。目前,剑桥科技与Macom深入合作,且正在向微软供货高速光模块,我们认为,北美云厂商正在积极扩充算力资源,未来微软、Meta、AWS、谷歌都有可能逐步接受LPO方案,建议持续关注。 风险提示:光模块市场需求不及预期;相关技术研发进度不及预期。