關(guān)注AI算力需求、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)、運(yùn)營商板塊

通信│天風(fēng)證券研究小組

唐海清、王奕紅、康志毅、余芳沁、林竑皓、陳匯豐等

唐海清 / 天風(fēng)證券研究所黨總支書記、副所長、董事總經(jīng)理、科技行業(yè)首席分析師，發(fā)改委旗下中咨公司智庫專家，武漢市國資委智庫專家，深入研究5G、光通信、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、AI、元宇宙等領(lǐng)域。

代表研報(bào) ：《 AI時(shí)代算力需求激涌，高速率光模塊伴潮而行》

《算力照亮AI 不滅的光，衛(wèi)星燃起海纜不熄的火》

《字節(jié)持續(xù)推動(dòng)AI 產(chǎn)業(yè)布局，重視產(chǎn)業(yè)鏈核心標(biāo)的》

《AI算力系列之硅光：未來之光，趨勢已現(xiàn)》

第一，AIGC推升光模塊和光芯片、服務(wù)器、GPU等硬件需求。

其一，算力激增需要互聯(lián)匹配，帶動(dòng)光模塊需求增長。

GPT-1的模型參數(shù)量和預(yù)訓(xùn)練數(shù)據(jù)量分別為1.17 億個(gè)和5GB，到GPT-3 已激增至1750 億個(gè)和45TB，預(yù)計(jì)未來GTP-5 的參數(shù)量是GTP-3 的100倍，需要的計(jì)算量則是GTP-3 的200 到400 倍，隨著模型不斷升級(jí)迭代，所需要的數(shù)據(jù)量也在快速呈倍數(shù)增長。根據(jù)OpenAI發(fā)布的《AI and Compute》分析報(bào)告，自2012 年以來，AI訓(xùn)練應(yīng)用的算力需求每3―4個(gè)月就會(huì)翻倍，且從2012年至今，AI算力增長超過了30萬倍。

模型升級(jí)迭代的背后是對海量數(shù)據(jù)的訓(xùn)練和推理，自2012年以來，全球算力需求迎來快速增長，但AI的應(yīng)用和發(fā)展存在“木桶效應(yīng)”，即算力服務(wù)器集群之間的數(shù)據(jù)交換需要數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)做配套，從而激發(fā)出對高速率光模塊的大量需求，推動(dòng)光模塊行業(yè)發(fā)展。

2022年3月英偉達(dá)推出DGX H100服務(wù)器，帶動(dòng)400G、800G光模塊配套需求。由于組網(wǎng)方式不同，GPU與光模塊用量配比關(guān)系較難精確測算，我們以DGX H100服務(wù)器集群舉例測算：一是在計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中，每單片H100對應(yīng)1.5個(gè)800G光模塊和0.9個(gè)400G光模塊；二是在存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)中，每單片H100對應(yīng)1.25個(gè)400G光模塊。假設(shè)只考慮以上兩種網(wǎng)絡(luò)場景中對光模塊的需求，則每單片H100對應(yīng)1.5個(gè)800G光模塊和2.15個(gè)400G光模塊需求，每單片H100對應(yīng)大約20個(gè)100G光芯片的需求。

其二，光芯片將進(jìn)入高速增長期，國產(chǎn)化率空間廣闊。

Camp;C數(shù)據(jù)顯示，2022 年全球光芯片市場規(guī)模達(dá)到175 億元（約合27.2 億美元），同比增長了13.8%，同時(shí)預(yù)測未來受益于互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、電信城域網(wǎng)升級(jí)、家庭寬帶網(wǎng)絡(luò)升級(jí)以及專網(wǎng)專線業(yè)務(wù)等因素的驅(qū)動(dòng)，2022―2026年間，CAGR（復(fù)合年均增長率）仍將保持在10.87%，到2026年，全球光芯片市場規(guī)模有望突破300億元（折合46.9億美元）。預(yù)計(jì)2025年前后，機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用的成熟將帶來更多的算力網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)交換需求，因此，增長比例將進(jìn)入高速期，光芯片市場規(guī)模增速可達(dá)18.4%。

我國光芯片企業(yè)已基本掌握2.5G及以下速率光芯片的核心技術(shù)，10G光芯片方面，2021年國產(chǎn)光芯片占全球比重約為60%，但不同光芯片的國產(chǎn)化情況存在一定差異，性能要求較高、難度較大，如10G VCSEL（垂直腔面發(fā)射激光器）和EML激光器芯片等，國產(chǎn)化率不到40% ；25G及以上光芯片方面，2021年25G光芯片的國產(chǎn)化率約為20%，但25G以上光芯片的國產(chǎn)化率仍較低，約為5%，供應(yīng)仍以海外光芯片廠商為主。

其三，全球數(shù)據(jù)中心數(shù)量、容量持續(xù)攀升。

根據(jù)Synergy Research Group數(shù)據(jù)，截至2023年底，全球Hyperscale（超大規(guī)模）數(shù)據(jù)中心數(shù)量已增加到992個(gè)，并在2024年突破1000個(gè)。隨著設(shè)施數(shù)量的增長和平均容量的攀升，Hyperscale數(shù)據(jù)中心總?cè)萘績H用了4年時(shí)間就翻了一倍。按照關(guān)鍵IT負(fù)載的兆瓦計(jì)算，美國占全球的51%，歐洲和中國各占17%和16%。Synergy預(yù)測，未來4年，Hyperscale數(shù)據(jù)中心的總?cè)萘坑型俅畏?，且每年將新?20―130個(gè)，而生成式AI技術(shù)是規(guī)模擴(kuò)大的主要原因。

其四，AI帶來異構(gòu)計(jì)算演進(jìn)，服務(wù)器價(jià)值量提升。

異構(gòu)計(jì)算（Heterogeneous Computing）是指使用不同類型指令集和體系架構(gòu)的計(jì)算單元組成系統(tǒng)的計(jì)算方式，目前主要包括GPU云服務(wù)器、FPGA云服務(wù)器和彈性加速計(jì)算實(shí)例EAIS等。讓最適合的專用硬件去服務(wù)最適合的業(yè)務(wù)場景。

在CPU+GPU的異構(gòu)計(jì)算架構(gòu)中，GPU與CPU通過PCle總線連接協(xié)同工作，CPU所在位置稱為主機(jī)端（host），而GPU所在位置稱為設(shè)備端（device）?；凇癈PU+GPU”的異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)可以優(yōu)勢互補(bǔ)，CPU負(fù)責(zé)處理邏輯復(fù)雜的串行程序，而GPU重點(diǎn)處理數(shù)據(jù)密集型的并行計(jì)算程序，從而發(fā)揮最大功效。

從國產(chǎn)算力的機(jī)會(huì)看，2023 年10 月15 日，中國電信AI算力服務(wù)器（2023―2024 年）集中采購項(xiàng)目公布候選人，總集采金額超84 億元，其中，國產(chǎn)算力的商業(yè)化已經(jīng)有相當(dāng)規(guī)模。據(jù)《IT時(shí)報(bào)》，基于昇騰910B的大規(guī)模智算集群基礎(chǔ)設(shè)施，已經(jīng)在全國一些智算中心和電信運(yùn)營商內(nèi)部開始測試。同時(shí)，國內(nèi)廠商包括寒武紀(jì)、海光信息等均有望迎來良好發(fā)展機(jī)遇。

第二，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)帶來地軌衛(wèi)星發(fā)射、地面設(shè)備市場增量。

從2019 年到2023 年，Starlink（ 星鏈）發(fā)射頻率顯著提升；Starlink使用人數(shù)呈指數(shù)型增長。美國已形成商業(yè)落地，Starlink服務(wù)的應(yīng)用場景具體可細(xì)分為固定場景和移動(dòng)場景兩大類型，每種類型下均有不同網(wǎng)速優(yōu)先度的服務(wù)方案。固定場景中，Residential（家用版）為農(nóng)村和偏遠(yuǎn)地區(qū)用戶提供互聯(lián)網(wǎng)鏈接，用于媒體、游戲和一般瀏覽，網(wǎng)速為50―150Mbps ；Business（商用版）為小型辦公室、店面和高需求用戶提供服務(wù)和優(yōu)先訪問，網(wǎng)速為100―200Mbps，更高速度、更低延遲。移動(dòng)場景中，RV（旅行版）專為旅途中或住在露營車中的用戶設(shè)計(jì)，網(wǎng)速為100―200Mbps ；Maritime（海事版）專為船舶設(shè)計(jì)，包括全天候?qū)ｉT的客戶支持，可在極端天氣條件下維持互聯(lián)網(wǎng)鏈接，網(wǎng)速可達(dá)350Mbps。

2021年4月，中國衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)集團(tuán)有限公司（簡稱“中國星網(wǎng)”）正式成立，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)作為國家重要戰(zhàn)略出現(xiàn)在公眾視野，標(biāo)志著中國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)踏上了新的征程，也激勵(lì)著民營商業(yè)航天企業(yè)砥礪前行。星網(wǎng)向ITU申請頻軌數(shù)量達(dá)上萬顆。

2022年初，由我國自主研制的6顆低軌寬帶通信衛(wèi)星正式出廠，這是我國首次批量研制低軌寬帶通信衛(wèi)星，其單星研制成本對比銀河航天首發(fā)星已下降一半以上。單星設(shè)計(jì)通信容量超過40Gbps，衛(wèi)星平均重量約為190Kg。

我們認(rèn)為有兩個(gè)核心增量的方向：一是低軌衛(wèi)星的發(fā)射，前有發(fā)射計(jì)劃和對標(biāo)特斯拉的星鏈搶占低軌衛(wèi)星的軌道，主要包括衛(wèi)星的制造和發(fā)射及天線等環(huán)節(jié)，發(fā)射環(huán)節(jié)目前仍以國家層面主導(dǎo)，類似于SpaceX那樣的商業(yè)公司，目前國內(nèi)尚未成熟；二是地面設(shè)備的增量市場，地面設(shè)備以手機(jī)終端為主，還有其他的各種網(wǎng)絡(luò)終端的信號(hào)接收設(shè)備，例如華為的mate60、小米手機(jī)的衛(wèi)星通信模塊，此類需求有望帶來設(shè)備放量。

第三，運(yùn)營商分紅派息。

中國移動(dòng)方面，C端業(yè)務(wù)基本面持續(xù)向好，ARPU（每用戶平均收入）值穩(wěn)步回升，5G滲透率持續(xù)提升，智慧家庭業(yè)務(wù)持續(xù)推進(jìn)。政企市場業(yè)務(wù)快速成長，5G應(yīng)用和云業(yè)務(wù)打開成長空間。分紅派息方面，2023年每股中期股息為2.43港元，同比提升10.5%，2023年全年以現(xiàn)金方式分配的利潤提升至當(dāng)年公司股東應(yīng)占利潤的70%以上，持續(xù)為股東創(chuàng)造更大價(jià)值。

中國電信方面，C端業(yè)務(wù)基本面持續(xù)向好，ARPU值穩(wěn)步回升，5G滲透率持續(xù)成長。B端業(yè)務(wù)加速成長，產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、5G應(yīng)用和云業(yè)務(wù)打開成長空間。分紅派息方面，其致力于不斷為股東創(chuàng)造新的價(jià)值，未來將按照A股發(fā)行時(shí)的承諾，向股東大會(huì)建議2023年度以現(xiàn)金方式分配的利潤提升至本年本公司股東應(yīng)占利潤的70%以上。

中國聯(lián)通方面，經(jīng)營情況向好，移動(dòng)ARPU值及5G滲透率持續(xù)提升；同時(shí)在產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等創(chuàng)新業(yè)務(wù)上充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)資源、技術(shù)儲(chǔ)備等核心優(yōu)勢，推動(dòng)B端業(yè)務(wù)持續(xù)快速增長。分紅派息（A股）方面，經(jīng)充分考慮公司的良好經(jīng)營發(fā)展，基于控股子公司聯(lián)通紅籌公司繼續(xù)派發(fā)2023年中期股息的決定，董事會(huì)建議派發(fā)每股中期股息人民幣0.0796元（含稅），同比預(yù)計(jì)提升20%，顯著高于每股基本盈利10%的增長，股東回報(bào)持續(xù)提升。

第四，海上風(fēng)電持續(xù)高景氣，長期看空間廣闊。

全球正積極推動(dòng)碳減排工作，主要經(jīng)濟(jì)體多次召開關(guān)于環(huán)境保護(hù)的會(huì)議，聯(lián)合國大會(huì)上，中國提出碳達(dá)峰、碳中和戰(zhàn)略。BP公司（英國石油）預(yù)計(jì)可再生新能源應(yīng)用比例逐漸增加，2050年將達(dá)到40%以上，而煤炭、石油等使用減少，包括海上風(fēng)電在內(nèi)的清潔能源面臨機(jī)遇。相較于歐洲21世紀(jì)初便開始發(fā)展海上風(fēng)電，我國海上風(fēng)電發(fā)展較晚，但增速較高。