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“AI时代最具潜力技术路线”，CPO之后，LPO又来了

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买买买的韭菜种子

2023-05-18 01:06:49

基于CPO逻辑，市场此前走出了包括剑桥科技、中际旭创、联特科技等大牛股。

而据国盛证券最新研报，其又挖掘出了一个新光通信细分LPO，其认为800G LPO是AI时代最具潜力的技术路线。

什么是LPO?

据国盛证券研报，LPO（线性驱动可插拨光模块），主要运用于高速光模块领域，就是通过线性直驱技术替换传统的DSP，实现系统降功耗、降延迟的优势，但系统误码率和传输距离有所牺牲，该技术适用于数据中心等短距离传输场景。
LPO是光模块的封装形式，是可插拔模块向下演进的技术路线，主要用来实现降功耗；CPO也是演进的路线，但不是在可插拔光模块架构下，而是将光模块移到靠近交换机芯片，做到交换机设备里面。
其表示，LPO技术具有以下几个优点：
1）低功耗。LPO功耗相较可插拔光模块下降50%，与CPO接近。如下图显示采用Linear-drive方案后，硅光、VCSEL、薄膜铌酸锂功耗均下降50%左右。
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MACOM PURE DRIVE技术的800G多模光模块功耗低于4W，下降70%。低功耗不仅节省电能，而且能够减少模块内组件的发热。

2）低延迟。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。DSP/重定时功能增加了延迟，以MACOM PURE DRIVE技术为例，因采用信号串行方案，LPO光模块可以做到皮秒级别的延迟时间。
3）低成本。DSP价格较高，400G光模块中，DSP的BOM成本约占20-40%；LPO的Driver和TIA里集成了EQ功能，成本会较DSP上浮少许，但LPO方案还是可以将光模块成本下降许多。
4）可热插拔。相比于CPO，LPO没有显著改变光模块的封装形式，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。
国盛证券指出，半导体厂商Macom已发布LPO解决方案MACOM PURE DRIVE，与标准的DSP架构相比具有以下优势：1）将光互连功耗降低50%以上；2）最小化链路延迟，对机器学习和人工智能应用至关重要；3）消除了成本高昂且冗余的信号重定时模块；4）解决了独立的DSP芯片发热的问题；5）简化了模块实现，具有更大的灵活性；6）减少占地面积以满足空间受限的设计要求；7）可扩展至1.6T速率。

AI算力需求爆发带动800G光模块放量

国盛证券指出，随着AI技术的发展，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，因此AI服务器对800G光模块的需求很大。
以英伟达DGX H100服务器为例，H100+NVLink Network+IB架构中，一个服务器对应5+4+4+5个连接外部的4xNVLink通道，即18个800G光口，36个800G，即一张H100在该架构下，用于显存互联的部分就需要4.5个800G光模块。
国盛证券表示，以上背景下，LPO技术是800G时代最具潜力的方案。随着DSP芯片由7nm制程向5nm制程演进，DSP芯片的设计、制造成本也水涨船高。而LPO方案在光模块中去掉DSP芯片，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。

行业有望2024年底量产

国盛证券表示，LPO作为一种新技术，预计2024年年底量产，LightCounting也预计业内将在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，海信宽带推出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。
国盛证券认为，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。