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MPO(高密度光纤连接器)作为高密度光网络中必备的无源器件,具备一定的光模块市场后周期属性,有望在全球800G/1.6T光模块需求高增背景下迎来量价齐升的高景气机遇。我们测算全球MPO市场规模有望由2023年的18亿美金增长至2029年的61亿美金,对应期间CAGR为22%。通过梳理MPO产业链,我们建议关注MT插芯、MPO子行业投资机会。
受益AI数据中心内部高互联带宽趋势,关注MPO产业链投资机会
我们看好MPO产业链发展机会,基于:1)AI时代数据中心内部互联带宽显著提升,大规模GPU集群带来大量高速率光模块需求,MPO作为高密度光网络中必备的无源器件有望持续受益;2)长期来看,CPO有望催生保偏MPO需求释放,在此背景下MPO产品价值量及技术壁垒均有望显著提高;3)我国头部厂商有望分享全球MPO产业链需求红利,其中在MPO环节,我国头部厂商基于在产品质量、交付能力、性价比等方面的优势,已切入海外云厂商供应链体系,且未来份额有望进一步提高;MT插芯环节也有望在行业供不应求背景下获导入机遇,打破进口垄断格局。
MPO:迎接量价齐升高景气机遇,市场空间有望快速增长
我们认为MPO(高密度光纤连接器)作为高密度光网络中必备的无源器件,具备一定的光模块市场后周期属性,有望在全球800G/1.6T光模块需求高增背景下迎来量价齐升的高景气机遇:大规模GPU集群带来MPO用量快速增长,以及16/24芯产品渗透率提升推动ASP抬升。以全球光纤龙头厂商康宁为例,受益于AI需求的拉动,公司光通信板块中的企业业务单季收入于2Q24创历史新高,同比高增42%,并指引未来几年CAGR达25%;我们测算全球MPO市场规模有望由2023年的18亿美金增长至2029年的61亿美金,对应期间CAGR为22%。
长期来看,CPO有望为MPO市场注入新的增长动力
长期来看,CPO有望成为数据中心光电技术领域重要的发展趋势之一。常规交换机内部以电信号传输为主,故交换机内部无光纤部署的需要;而CPO交换机内部由于有光信号的传输,所以需额外增加光引擎到交换机机箱前面板的光纤连接器。考虑到机内布线复杂度以及前面板容量的限制,CPO内部光路或以MPO承载,由此为MPO市场需求带来新的增量。考虑到CPO内部的光引擎通常采用硅光方案,硅光波导对输入光具有偏振敏感性,故当采用外置光源方案时,我们预计CPO机内或将引入保偏型MPO方案,从而为MPO市场带来更高的产品价值量以及行业技术门槛。
我国MPO厂商已切入海外云厂商供应体系,MT插芯亦有望突破
MPO产业链包括上游的MT插芯厂商、中游的MPO厂商、下游的整体解决方案厂商,以及最终用户,例如云厂商、互联网厂商等。其中在MPO环节,我国厂商基于产品质量、交付能力、性价比等方面优势,已切入海外云厂商供应链体系,且未来份额有望进一步提高;MT插芯领域,目前主要被美日系企业垄断,如US Conec、日本扇港等。而随着2024年下游需求的快速增长,低损型插芯呈现供不应求局面,我国头部厂商迎来导入机遇,未来有望分享全球MPO产业链发展红利。
MPO产业链代表厂商梳理,请见研报原文。
风险提示:AI产业发展不及预期;MPO行业竞争加剧;本研报中涉及到未上市公司或未覆盖个股内容,均系对其客观公开信息的整理,并不代表本研究团队对该公司、该股票的推荐或覆盖。
正文
核心结论
我们看好MPO产业链发展机会,基于:1)AI时代数据中心内部互联带宽显著提升,大规模GPU集群带来大量高速率光模块需求,MPO作为高密度光网络中必备的无源器件有望持续受益,市场景气度有望迎接拐点。以全球光纤龙头厂商康宁为例,受益于AI需求的拉动,公司光通信板块中的企业业务收入于2Q24创历史新高,同比高增42%,并指引未来几年CAGR达25%;我们测算全球MPO市场规模有望由2023年的18亿美金增长至2029年的61亿美金,对应期间CAGR为22%;2)长期来看,CPO有望催生保偏MPO需求释放,在此背景下MPO产品价值量及技术壁垒均有望显著提高;3)我国头部厂商有望分享全球MPO产业链需求红利,其中在MPO环节,国产厂商基于产品质量、交付能力、性价比等方面优势,已切入海外云厂商供应链体系;国产MT插芯厂商则有望在行业供不应求背景下获导入机遇,打破进口垄断格局。
与市场不同观点
①市场认为单模光模块不需要匹配MPO,我们认为单模光模块同样会带动MPO需求的提升。光模块侧接口类型通常与光模块的传输模式有关,按照传输模式,光模块可分为并行和波分两种类型,其中并行方案在中短距传输场景中成本优势较为明显,采用MPO接口。以800G光模块为例,多模的SR8与单模的DR8型号均为并行方案,故常采用MPO接口;而在长距离传输场景中,波分方案可较为明显地节约光纤成本而更为常用,采用LC/SC等接口,例如单模的800G FR8(或2×FR4)。从以上我们可以看出,光模块是否采用MPO接口,主要取决于采用并行方案还是波分方案,而非单模与多模,例如单模的DR型号同样会采用MPO接口,带动MPO需求释放。
而另一方面,数据中心基于结构化布线系统,通信网络通过汇聚层提供多条连接方案,即使对于单模800G FR8(或2×FR4)光模块配套的光纤连接器而言,在数据中心中则多采用MPO分支光纤跳线(又称扇出光纤跳线),该类型的跳线一端配备8/12/16/24个双工LC/FC等连接头,与多个800G FR8(或2×FR4)光模块组合使用;另一端则配备MPO连接头,与光纤配线箱/配线盒等组合使用,形成汇聚,以节省布线空间。综合以上,我们判断单模光模块也会带来MPO需求的提升。
②市场认为MPO不具备产品持续升级的逻辑,而我们认为MPO的不断升级是行业发展的大势所趋。我们认为本轮800G、1.6T光模块的导入有望推动MPO由此前的8/12芯向16/24芯升级。长期来看,在GPU集群中,光通信的角色由“传输”变为了“计算”的一部分,光通信带宽的升级步伐与GPU相同步,由此带来了光模块迭代周期的显著缩短,例如从云计算时代的4~5年缩短至AI时代的2年左右。而相较于光信号在单通道速率的升级速度(如EML、硅光、薄膜铌酸锂等),GPU卡间互联带宽升级步伐预计更快,且更为迫切,则由此有望推动通道数量(即“芯数”)的不断增长,即通过芯数的不断增长以弥补单通道速率与总带宽需求之间的差距,我们判断该趋势有望为MPO行业注入持续的成长动力,未来AI数据中心中,更高芯数、更高价值量的MPO占比提升或为大势所趋。
③市场认为MPO行业壁垒较低,未来竞争或加剧。我们认为MPO行业存在较高的技术&人才、客户资质认证壁垒。MPO的生产对精密度要求较高,尤其是随着连接器芯数的增加,介入损耗有所增加,导致生产过程不仅需要一系列超精密的加工设备,也需要企业具备丰富的制造经验和足够的产业工人;另一方面,MPO的质量对数据中心中光信号传输质量影响较大,因此客户对供应商的选择较为严格。客户倾向于与供应商之间形成一定程度的长期稳定的合作关系,更换供应商较为谨慎。新供应商通常需要严格的产品及体系认证,而认证的周期又相对较长、投入较大。以上对新进入者形成一定程度的壁垒。进一步地,随着未来保偏MPO渗透率有望提升,生产工艺壁垒有望进一步提高,例如需要保证保偏光纤通过光纤连接器端接时应力棒与连接器Key键对齐等,其对生产过程中精度的要求显著提高,我们判断这也将进一步提高行业进入门槛。
MPO:提高空间利用率&简化网络部署,顺应AIDC高带宽趋势
光纤连接器:光通信系统中的关键无源器件
光纤连接器是光通信系统中的关键无源器件。光纤连接器又称跳线,指光缆两端都装有连接器插头,用来实现光路活动连接的无源器件,其可实现光纤线路的连接、发射机输出端口/光接收机输入端口与光纤之间的连接、光纤线路与其他光器件之间的连接等。其基本原理是通过精密设计的插芯和机械结构,将两根光纤的端部精确对准,使得光信号能够在两根光纤之间传输。光纤连接器的光学与机械性能直接决定了光信号传输的稳定性与光信号的损耗情况,故通常要求其具有高度精确的制造和安装,以确保低插入损耗、高信号质量和可靠的连接性能。此外光纤连接器允许光纤之间的快速连接和断开,使得光纤网络的建设和维护更加灵活和便捷。
按照插芯类型的不同,光纤连接器可大致分为单芯连接器和多芯连接器两大类。根据和弦产业研究中心,按照光纤连接器所需要的核心部件插芯的类型,光纤连接器可以分为单芯连接器和多芯连接器两大类——
单芯连接器:通常采用氧化锆(ZrO2)陶瓷材料制成的插芯,用于单根光纤的连接。陶瓷插芯具有高机械强度和良好的光学性能,能够保证光纤连接的稳定性和信号传输的质量,通常应用于电信骨干网络、城域网、接入网传输连接,以及数据中心高速率长距离的连接。单芯光纤连接器按照接头的不同可进一步细分为LC、SC、FC等多种类型。
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多芯连接器:采用MT(Multi-fiber Technology)的插芯,用于实现多根光纤信号并行连接。通常适用于高密度连接和多光纤连接,多用于数据中心内部互联。多芯连接器通常包括MPO连接器(Multi Push On)、MTP连接器等。其中MTP(Multi-fiber Termination Push-on)是美国MT插芯供应商US Conec(未上市)的注册商标,虽然MTP连接器相较于标准MPO连接器提供了新的专利功能以及部分性能的改进,可以理解为MPO连接器的改良版;但鉴于MTP连接器符合MPO标准并且与MPO连接器完全兼容,所以在大多数场景的语义中,MTP连接器与MPO连接器通常不作严格区分,本篇报告中若无特殊说明,也将MTP与MPO视为同一种连接器。
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根据光纤类型的不同,光纤连接器又可分为单模与多模两种品类。根据所用光纤品类的不同,光纤连接器又可分为单模光纤连接器与多模光纤连接器两类。单模光纤具有较小核心直径(例如9微米),光信号以单一模式沿着光纤传输;而多模光纤核心直径较大(通常为50或62.5微米),可在给定的光频率和偏振情况下支持多模式传导。由于单模光纤和多模光纤支持光的传输模式不同,因此它们的应用范围也不同。单模光纤连接器由于具备较小的芯径与单一的传输模式,主要用于长距离、高带宽应用,而多模光纤连接器主要用于较短距离的传输。根据和弦产业研究中心统计,2022年全球光纤连接器市场中,多模与单模光纤连接器的出货金额分别占比约60%、40%。
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MPO:提高空间利用率&简化网络部署,顺应数据中心高带宽趋势
光纤连接器行业发展驱动力经历了由电信市场向数通市场的切换。根据和弦产业研究中心的梳理,全球光纤连接器行业的发展历程大致可以划分为四个阶段:1)1980~2000年为光纤连接器初创期,大型电信运营商参与生产开发,从1990年AT&T推出LC,到1992年NTT推出MPO,光纤连接器产品快速迭代、标准密集推出;2)2000~2008年,全球光纤连接器市场迎来快速增长期,电信运营商开始主导市场。国内厂商从技术模仿、代工到引入光纤连接器与插芯工艺,推动整条产业链发展;3)2008~2014年,国内宽带战略的推动下,我国光纤连接器市场进入高速成长周期;4)2014年至今,数据中心市场逐步取代电信市场,成为光纤连接器行业发展的核心驱动力,因适应于数通场景的高速传输需求,以MPO连接器为主流方向的行业演进路线逐步明确。
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基于更高传输速率与更紧凑布线方案的优势,MPO或为未来升级趋势。随着数据中心对网络带宽和传输速率提出更高要求,MPO的高密度连接优势显著:一根MPO可支持从8芯到144芯甚至更多光纤的连接,可在有限空间内并行传输多路信号,从而节省布线空间以及降低布线复杂度,顺应数据中心内部高互联带宽趋势。以400G DR4光模块为例,其采用4个100G通道(每个通道对应1收+1发),若搭配单芯光纤连接器连接,则需要8根;若搭配8芯MPO,则仅需要一根;同理于800G DR8,若采用单芯光纤连接器,则需要16根;若采用12芯MPO,则需要两根;若采用16芯MPO,则仅需要一根。
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单模光模块能否催生MPO连接器需求?
光模块接口类型适配不同传输需求,MPO不仅仅应用于多模光模块。光模块按照传输模式可分为并行和波分两种类型,其中并行方案在短距和中距传输场景中成本优势较为明显,采用MPO接口;而在长距离传输场景中,波分方案可较为明显地节约光纤成本,因此更为常用,采用LC/SC等接口。根据解决方案厂商Rosenberger(罗森伯格)于2024年5月发布的白皮书《面向AI智算数据中心网络架构与连接技术的发展路线展望》,以800G光模块为例,多模的SR8与单模的DR4、DR8型号均采用MPO接口;单模的FR4、FR8型号则采用LC接口。从以上我们可以看出,光模块是否采用MPO接口,主要取决于采用并行方案还是波分方案,而非单模与多模,例如单模的DR型号同样会采用MPO接口。
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单模FR型光模块也会带动MPO连接器需求。如上文所述,以400G FR4光模块为例,由于采用了波分传输方案,光模块侧接口采用LC,故市场担忧该型号光模块不会带动MPO需求的提升。但我们认为数据中心基于结构化布线系统,通信网络通过汇聚层提供多条连接方案,也会形成对MPO需求的显著拉动。例如对于400G FR4光模块配套的光纤连接器而言,在数据中心中则多采用MPO分支光纤跳线(又称扇出光纤跳线),该类型的跳线一端配备8/12/16/24个双工LC/FC等连接头,与400G FR4光模块组合使用;另一端则配备MPO连接头,与光纤配线箱/配线盒等组合使用,形成汇聚,以节省布线空间。
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MPO与光模块需求量的配比如何?
在数据中心中,MPO与光模块之间的用量配比取决于具体的布线方案。不同的布线方案下,对应的光模块与MPO连接器的配比有较大差异。以光模块的直连方案为例,直连是最简单的布线方案,只需选择相应的光纤连接器连接两端的光模块即可。以400G SR8光模块为例,400G SR8光模块采用8×50Gbps通道,每个通道对应2芯(收、发各占1芯),则使用一根16芯的MPO多模光纤连接器即可实现两个400G SR8光模块的相连,对应的MPO与光模块数量配比为1:2。但在实际的数据中心场景中,直连布线方案较为少见,原因是随着数据中心光模块用量的快速增长,直连方案会带来布线混乱、难以维护、硬件更新时布线成本较高等问题。
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结构化布线是当前数据中心中的主流方案,可解决直连方案诸多痛点。结构化布线系统为网络提供了分层结构,将通过汇聚层提供多条连接方案,可减少线缆杂乱的问题,具备可扩展性高、减少占地面积、减少安装与维护时间等优势。结构化布线基础设施通常包括光纤连接器、预端接光缆、光纤配线盒/适配器面板/MPO-LC模块、配线架等,这些组件作为中继设备,用于组织和管理线缆,以保证数据中心布线基础设施整洁,可有效解决因布线混乱导致性能不稳定或管理困难等问题。不同于直连方案中MPO仅使用于两个光模块之间,结构化布线系统中光纤配线盒、模块盒等亦存在对MPO的大量需求。
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结构化布线中,MPO与光模块用量配比将显著超过1:2。相比于直连布线系统中MPO用量较为简单清晰,结构化布线系统由于采用了较多中间设备(光纤配线盒/光纤配线箱/适配器面板等),因此MPO不再仅存在于光模块之间的相连,而是在配线盒中、配线箱中,以及配线盒/箱之间的互连等多个场景中也得到广泛使用,带来了MPO用量显著提升。具体场景中,MPO的使用数量取决于中继分段数,例如在典型场景中,假设N是中继分段数,则光纤连接器数量=N+1、适配器面板数量=2N、主干光缆数量=N。另一方面,根据数据中心占地面积的大小,光纤连接器的长度也会有较大不同,带来布线成本的差异。
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MPO市场空间如何测算?
定量测算:2023年全球MPO市场空间约18亿美金。布线解决方案厂商罗森伯格(未上市)曾梳理过数据中心光模块在进行结构化布线组网的条件下,不同传输方案的光模块与布线成本的配比。根据其结论,以某400G数通光模块组网的典型场景为例,当采用400G CWDM方案时(即波分,如400G FR4等),光模块在总成本中的占比约90%,光纤连接器成本占比约10%,即光纤连接器的采购金额约为光模块的11%;当采用400G PSM方案时(即并行,如400G DR4等),光模块在总成本中的占比约60%,光纤连接器成本占比约40%,即光纤连接器的采购金额约为光模块的67%。我们以该典型场景为假设,结合LightCounting发布的2023年全球100G~800G数通光模块出货金额(未考虑40G及以下低价值量型号),测算全球MPO市场规模约18.4亿美金,约占数通光模块出货金额的43%。
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AI时代数据中心内部带宽升级,MPO有望迎量价齐升
AI时代,大规模GPU集群带来高速率光模块需求快速提升
大规模GPU集群催生大量高速光模块需求。根据我们于2024年2月19日发布的报告《光模块:时代的跨越,从云计算迈向AI》,在AI时代的数据中心中,云厂商通过如下方式提升GPU集群节点间的通信带宽:1)提升端口吞吐量,如英伟达在DGX H100服务器中采用了CX-7网卡,速率达到了400G,较此前云厂商的通用服务器所主流使用的50G、100G网卡有较大升级,并配套引入了800G端口交换机、800G光模块等;在B系列GPU侧有望引入CX-8网卡,进一步带动1.6T光模块的需求释放;2)优化组网架构,如英伟达的AI训练网络采用了胖树架构,相较于叶脊架构有更小了阻塞比,根据我们在报告中的测算,在三层胖树架构下,H100的需求量与800G光模块的用量呈1:2.5的线性相关关系,相比云数据中心传统三层网络架构下CPU与光模块约1:0.55的配比有明显提升。
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AI时代,光模块迭代周期预计显著缩短。我们认为在AI时代,随着GPU产品迭代周期的缩短,光模块速率的升级周期预计提速。2024年3月召开的美国光博会(OFC 2024)期间,Lumentum(LITE US)也表示随着AI时代的到来,光通信的角色从此前的“连接”变为了“计算的一部分”,这使得光模块的升级周期从云计算时代的4~5年缩短至AI时代的2年。例如随着英伟达Blackwell GPU平台的发布,光模块从800G迈向1.6T仅历时2年,扭转了此前云计算时代升级周期放慢的趋势。
MPO芯数增长或为长期趋势。市场担忧MPO不具有产品升级逻辑,价值量难以长期提高。我们认为相比于400G光模块通常采用4通道结构,800G、1.6T光模块通道数量呈现翻倍,故本轮800G、1.6T光模块的导入有望推动MPO由此前的8/12芯向16/24芯升级。长期来看,相较于光信号在单通道速率的升级速度(如EML、硅光、薄膜铌酸锂等),GPU卡间互联带宽升级步伐预计更快,且更为迫切,考虑到总带宽=通道数×单通道速率,则由此有望带来通道数量(即“芯数”)的不断增长,即通过芯数的不断增长以弥补单通道速率与总带宽需求之间的差距。我们判断该趋势有望为MPO行业注入持续的成长动力,未来AI数据中心中,更高芯数、更高价值量的MPO占比提升或为大势所趋。
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800G光模块需求快速增长,驱动MPO市场量价齐升
800G光模块光口密度或进一步提升,MPO市场空间打开。以400G DR4光模块为例,其光芯片采用100G EML,需要采用4通道的结构实现400G的总带宽,对应光口需要8芯,实际使用中会搭配1个8芯MPO或12芯MPO(其中4芯闲置);而升级至800G DR8光模块后,光芯片仍采用100G EML,此时需要采用8通道的结构实现800G的总带宽,对应光口需要16芯,较400G时期提升一倍。实际使用中会搭配1个16芯MPO或1个24芯(其中有8芯闲置)或2个12芯MPO(其中共有8芯闲置),我们判断或以前两种方案为主,而随着800G时期更高芯数MPO的有望导入,预计MT插芯将迎来升级,以及单只MPO内光纤用量的显著提升,由此带来MPO的价值量较400G时期有明显抬升。
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AI数据中心带宽密度快速提升,光纤连接需求有望显著增长。根据全球光纤龙头供应商康宁于2024年7月业绩会中的观点,传统的数据中心主要为互连的交换机和CPU组成的互联集群;而AI数据中心则需要第二张网络,即后端网络,来将GPU连接为一个集群。而相比于CPU,GPU的算力更为强大,故需要用到更高的带宽进行卡间互联,康宁预计与传统数据中心相比,GPU集群中的光纤连接需求量近似前者的10倍(康宁举例,典型的单机架CPU共需要32根光纤,而单GPU机架则需要256根)。康宁表示以目前合作的项目来看,光纤连接的价值量约合单GPU小几百美金。另一方面,康宁认为生成式AI的发展有望带来数据中心互联需求的提升,也有望额外带动光纤连接用量的增长。康宁表示已与Lumen公司达成合作协议,未来两年均将为Lumen预留其全球光纤产能的10%,以供应Lumen在AI领域的业务需求。
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行业景气度观察:2Q24康宁光通信板块收入同比增速转正,其中企业业务同比高增长。2024年7月8日,康宁公司宣布上调2Q24核心收入指引至36亿美金,高于此前于1Q24业绩会披露中的34亿美金指引。康宁董事长兼CEO Wendell Weeks表示,背后的主要驱动力在于AI领域需求的快速起量。根据康宁2Q24财报,其光通信板块单二季度收入同比增长4%,时隔6个季度重回正增长,其中企业(包含数通)业务单二季度收入同比高增42%至4.3亿美金,创历史新高,并指引未来几年CAGR达25%。
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定量测算:预计2029年全球MPO市场规模突破60亿美金。我们依据上文中图表16的测算模型,并结合LightCounting于2024年4月发布的光模块市场数据及预测,测算得到全球100G及以上数通光模块所带动的MPO需求空间。我们预计全球MPO市场规模有望由2023年的18亿美金增长至2029年的61亿美金,对应期间CAGR为22%。
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长期来看,CPO有望催生保偏MPO需求打开
长期来看,CPO有望成为光电技术领域重要的产业趋势之一。一方面,数据中心带宽的增长导致SerDes 速率不断提升,功耗随之快速增加。为有效降低SerDes功耗,可将交换ASIC芯片和光引擎之间的封装距离做进一步缩短,共同封装在一块基板上,以显著节省功耗;另一方面,随着数据中心内部流量的不断增长,未来实现大规模的数据吞吐或需要不断增加通道的数量,共封装光学(Co-packaged Optics,简称CPO)可以有效提高集成度。目前博通、英伟达、思科等全球头部科技公司正在推进CPO领域的布局,例如博通于2024年3月宣布,其已向客户交付了业界首款51.2T CPO交换机Bailly,该产品将八个基于硅光子的6.4T光引擎与博通的StrataXGS Tomahawk5交换芯片集成在一起,与可插拔光模块方案相比,Bailly使光互连的功耗降低了70%,硅面积效率提高了8倍。
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CPO交换机内部预计带来大量光纤部署需求。常规交换机内部以电信号传输为主,故交换机内部无光纤部署的需要;而CPO交换机内部由于有光信号的传输,所以CPO方案虽然拉近了光引擎和交换ASIC之间的距离,但也额外增加了光引擎到交换机机箱前面板的布线。以51.2T CPO为例,根据Senko(日本扇港)方案,在交换ASIC周围共部署16个光引擎,每个光引擎含有32个通道,单通道速率为100G,共实现51.2T的总速率。使用完全并行的光纤方案时,每个通道均需要2根光纤(1收+1发),故单台CPO内部共需要1024根光纤。
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CPO内部光纤连接器或采用较高芯数的MPO,以缩减前面板所需端口数量。以上文为例,51.2T CPO内部或需要1024根光纤,若采用单芯光纤连接器,例如双工LC,则需要使用512个连接器(1024=512×2),对应CPO前面板上需要512个适配器端口,这显著超过了1U前面板面积能容纳的数量;若采用较高芯数的MPO,例如16芯MPO,则需要64个连接器(1024=64×16),对应CPO前面板上需要64个适配器端口,2U可以容纳;32芯MPO,则需要32个连接器(1024=32×32),对应CPO前面板上需要32个适配器端口,1U即可容纳。由此可见,选用较高芯数的MPO可以有效缩减CPO端口数量和前面板上所需的总面积。
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CPO交换机内部的MPO有望采用保偏光纤型号。由于CPO内部的光引擎通常采用硅光方案,而硅光波导对输入光具有偏振敏感性,不同偏振态的耦合损耗有所不同,所以当CPO采用外置光源方案时,内部光纤连接器有望引入保偏光纤的使用,使得光在光纤中仅沿着一个偏振方向传播,以保证光信号传输的稳定性。由于保偏光纤相较于常规光纤成本显著提升,故出于成本考虑,可以光纤连接器中部分光纤选用保偏光纤,其余光纤继续采用常规光纤。根据论文《Co‑packaged optics (CPO): status, challenges, and solutions》(2023/3),某典型CPO交换机内部,交换ASIC周围的上百/千根光纤中,一部分采用了保偏型号,用来做光信号的导入;另一部分则采用了非保偏型号,用来做光信号的导出。
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保偏MPO技术壁垒进一步提高。根据太辰光官方微信公众号,保偏连接器中最常见的是“熊猫光纤”类型的保偏光纤连接器。熊猫光纤中的应力棒与光纤纤芯平行,施加的应力使光纤纤芯内发生双折射效应,在光纤中传输的光沿一个偏振方向传播。保偏光纤保持偏振态的情况好坏与偏振光的入射状态有关,要保持以好的偏振态传播就要求偏振光的偏振态与保偏光纤的快轴和慢轴方向耦合对准。要保证两根光纤以较高的消光比传输,就要保证保偏光纤通过光纤连接器端接时应力棒与连接器Key键对齐,这直接决定了保偏连接器传输性能的好坏。相比于单芯保偏光纤连接器,多芯保偏光纤连接器需要保证同一个MT插芯上的所有通道能够同时高质量耦合对准,技术难度更高,对工艺水平的要求也更高。
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保偏MPO价值量显著提升,市场空间进一步打开。受益于保偏光纤成本相较于常规光纤成本的提高,以及保偏MPO工艺复杂度的提升,我们认为保偏MPO价值量较常规MPO有望进一步增长。根据飞速(FS)官网,虽然其未列示保偏MPO单价,但我们以保偏LC连接器与常规LC连接器零售价为例进行对比,在相似的规格下,例如:1m单工慢轴单模保偏光纤LC连接器单价为878元,而1m双工单模OS2光纤LC连接器单价29元,可以看出保偏光纤连接器价格较常规产品有显著提升。我们认为长期来看,随着CPO技术的逐步导入,CPO交换机内部有望带来保偏MPO需求的释放,驱动全球MPO市场空间的进一步打开。
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MPO产业链梳理:关注MT插芯、MPO子行业投资机会
MPO产业链:MT插芯→MPO→整体解决方案
MPO产业链:MT插芯→MPO→整体解决方案。单芯光纤连接器多应用于电信市场,其产业链主要包括上游的陶瓷插芯、中游的单芯光纤连接器以及下游用户(电信运营商、ICT设备商)。而MPO连接器多应用于数据中心市场,其产业链主要环节包括上游的MT插芯(区别于陶瓷插芯)、中游的MPO连接器、下游的总体解决/布线方案,以及最终用户(如云厂商、互联网厂商)。
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MPO:我国头部厂商已切入海外供应链,客户资质认证壁垒较高
MPO行业存在较高的技术&人才、客户资质认证壁垒。市场担忧MPO行业壁垒较低。我们认为MPO的生产对精密度要求较高,尤其是随着连接器芯数的增加,介入损耗有所增加,导致生产过程不仅需要一系列超精密的加工设备,也需要企业具备丰富的制造经验和足够的产业工人。另外,光器件加工检测设备多为专用设备,购置与维护成本较高,以上都对新进入者形成了明显的进入壁垒。另一方面,MPO的质量对数据中心中光信号传输质量影响较大,因此客户对供应商的选择较为严格。客户倾向于与供应商之间形成一定程度的长期稳定的合作关系,更换供应商较为谨慎。新供应商通常需要严格的产品及体系认证(包括运营商认证、客户认证及第三方认证等),而认证的周期又相对较长、投入较大。以上对新进入者形成一定程度的壁垒。
另一方面,随着未来保偏MPO渗透率的提升,生产工艺壁垒有望进一步提高。如上文所述,随着未来硅光、CPO等新型光电技术的逐步导入,保偏MPO需求有望同步释放。而保偏MPO相较于常规MPO生产工艺难度显著提高,例如需要保证保偏光纤通过光纤连接器端接时应力棒与连接器Key键对齐等,其对生产过程中精度的要求明显提高,我们判断这也将进一步提高行业技术门槛。
国产头部MPO厂商已切入海外云厂商供应链,未来在全球市场份额有望进一步提升。我们认为国内厂商未来有望享受全球AI数据中心对MPO的需求红利。
MT插芯:MPO核心物料,供不应求下国产厂商迎导入机遇
MT插芯是MPO上游核心物料之一。MPO光纤连接器主要由MT插芯、防尘帽、外框套、PIN、衬套、弹簧、止动环、压接环、尾护套和光纤组成。其中光纤与MT插芯为核心物料。MT插芯是一种多芯多通道插拔式连接器,通过实现多根光纤对接时的精确定位,可满足高精度的光信号传输要求。MT插芯的多通道设计使得它能够在相对小的空间内支持多光纤连接,适用于高密度光纤连接场景,广泛应用于MPO等高密度光纤连接器与高速率光模块的连接。MT插芯以PPS树脂为主要基材,具备耐温性和尺寸稳定性等优良特性。MPO成本结构方面,我们以太辰光于招股书披露的数据作为参考,2016年前三季度公司原材料采购总金额中,光缆光纤、MT插芯、接头零组件位列比重前三位,分别占比29%、14%、10%。
MT插芯行业以海外供应商为主导。目前全球主要MT插芯市场份额集中于美国及日本厂商中,例如美国US Conec、日本扇港等。MT插芯的壁垒一方面来自生产制造,例如MT插芯一般含有两个导引孔和若干个光纤孔(如8、12、16、24个等),其中导引针和光纤孔的节距分别为4.6mm和0.25mm,为了得到单模光纤的低介入损耗,光纤孔离设计位置的错位须小于或等于1μm,该较高的精度对生产工艺、所用材料、模具等均提出了较高要求;另一方面,类似于MPO,MT插芯亦存在着较高的客户资质认证壁垒。基于以上因素,全球MT插芯市场近年来基本被美日系厂商所垄断。
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在需求快速增长背景下,MT插芯产能成为全产业链供给瓶颈环节,国产厂商有望迎导入机会。根据和弦产业研究中心于2024年5月发布的报告,受到AI需求的快速增长,全球MT插芯(尤其是低损型)自2023年10月起面临着供应紧俏的状态。在此背景下,部分头部国产MT插芯厂商有望获得导入机遇。以福可喜玛为例,根据光纤在线于2024年6月的报道,2014年11月起福可喜玛开启MT插芯的研发之路,凭借专业的技术实力,公司已成功推出了多款单模低损MT插芯,并与日本福岛创发技研株式会社联合研发,如今可为客户提供800G及1.6T通讯方案的配套连接器产品;另一方面,公司已在国内和东南亚设立生产基地,为客户提供更加稳固的交付支持。
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产业链厂商积极布局海外产能,规避地缘政治风险
国内MPO产业链企业陆续在海外建设产能,强化海外市场交付能力。为应对未来潜在的地缘政治风险,及时响应不同地域客户需求,国内MPO产业链企业陆续在海外建厂,进一步拓展在海外市场的交付能力,增强供应链弹性和韧性。根据太辰光于2024年8月发布的公告,公司以自有资金向全资子公司太辰光通信(香港)有限公司增资600万美元,全部用于在投资设立太辰光通信(越南)有限公司(暂定名,具体以越南相关主管机关核准登记为准);根据致尚科技于2024年6月发布的投资者关系记录表,公司表示经过一年多的运营磨合,越南厂已经可以开始批量生产,如目前产能完全释放后仍无法满足市场需求,公司会考虑继续扩产;爱德泰于2024年4月接受光纤在线的采访中表示,爱德泰在越南一厂厂房的总面积为4000平方米,主要生产常规跳线、MTP/MPO跳线等,越南二厂在近期内也即将投入使用。
投资建议
我们看好MPO产业链发展机会,基于:1)AI时代数据中心内部互联带宽显著提升,大规模GPU集群带来大量高速率光模块需求,MPO作为高密度光网络中必备的无源器件有望持续受益;2)长期来看,CPO有望催生保偏MPO需求释放,在此背景下MPO产品价值量及技术壁垒均有望显著提高;3)我国头部厂商有望分享全球MPO产业链需求红利,其中在MPO环节,我国厂商基于产品质量、交付能力、性价比等方面优势,已切入海外云厂商供应链体系,未来份额有望进一步提高;MT插芯环节则有望在行业供不应求背景下获导入机遇,打破进口垄断格局。建议关注已切入海外云厂商供应链体系的国产头部厂商。
风险提示
AI产业发展不及预期:以ChatGPT为代表的AI大模型快速发展,全球AI算力需求升级,带来光模块、光纤连接器等产品需求增长。若全球AI产业发展不及预期,或导致光纤连接器需求不及预期,对产业链厂商业绩增长产生一定负面影响;
MPO行业竞争加剧:若MPO行业厂商竞争态势加剧,或导致产品的销售价格超预期下降,继而对厂商销售收入和利润率产生一定负面影响;
本研报中涉及到未上市公司或未覆盖个股内容,均系对其客观公开信息的整理,并不代表本研究团队对该公司、该股票的推荐或覆盖。
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