英偉達算力集群核心之空芯光纖，正在走向臺前

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核心觀點：

1.人工智能的下一步是訓練一個擁有大量視頻、圖像、音頻和文本的數萬億參數多模式轉換器。OpenAI、Microsoft、xAI和Meta在內的多個大型人工智能實驗室正在競相構建擁有超過10萬個GPU的GPU集群。對于這種需求，英偉達擬通過以太網將多個數據中心級聯成一個“超級GPU”。

2.空芯光纖橫跨了AI數據中心的大小各個方面，在城域數據中心互聯，數據中心內部互聯，廣域數據中心互聯，邊緣數據中心中廣泛使用，空芯光纖以低損耗、大帶寬、低非線性及色散優勢，大幅提升傳輸容量與穩定性，是下一代的AI計算傳輸方式。

3.中國大陸光纖企業的競爭格局顯著好于液冷和電源（這兩個行業主要玩家為中國臺灣企業），是全球光纖行業降本增效的大鲇魚，具備大殺四方的能力，且行業集中度較高，具備顯著的投資價值。

怎樣建造一個超級GPU？長距離傳輸下的空芯光纖

在AI芯片領域，英偉達幾乎是無敵的存在。但是如果英偉達想建造一個超級GPU，或者說建造大規模的AI計算集群，該怎么做？

借用華為楊曦的一句話：無光，不AI。AI的發展速度，一定程度上有光學的發展速度所決定的。《科學美國人》雜志曾評價說:“光纖通信是二戰以來最有意義的四大發明之一。沒有光纖通信，就不會有今天的互聯網和通信網絡。

英偉達新提出Scale-across，就是行業的解決方案。要將十億瓦級（GW）數據中心互聯成AI 超級工廠，最佳途徑就是通過Spectrum-XGS以太網將多個數據中心級聯成一個“超級GPU”。

過去，AI集群的擴大主要有兩條路徑：

①Scale-up：單機柜放更多GPU；

②Scale-out：單數據中心支持更多機柜互聯。

但受限于電力、散熱、土地等，單靠Scale-up/out無法無限制擴大集群。 Spectrum-XGS以太網通過引入跨區域擴展（Scale-across）基礎設施打破了上述限制。跨區域擴展（Scale-across）成為了繼縱向擴展（Scale-up）和橫向擴展（Scale-out）之后的 AI 計算“第三大支柱”，能夠將 Spectrum-X 以太網的極致性能和規模擴展至多個分布式數據中心，將它們組成具有十億瓦級的智能巨型 AI 超級工廠，跨區域擴展（Scale-across）技術進一步提升AI集群上限。

所有的數據中心互連（DCI），依靠的就是目前的新型光纖技術：空芯光纖。

在英偉達的Scale-across中，空芯光纖、光模塊和交換機是主要增量，而空芯光纖，占據增量中80%-85%的份額，是確定性最大的增量部分：

scale-across核心增量環節價值量分析：空芯光纖>相干光模塊>交換機

傳統單模光纖系統存在長距離傳輸單波速率提升困難、多波段系統性能劣化、光纖線路時延較高等挑戰。

空芯光纖作為新的光纖形態，在提升容量和降低時延方面具有潛力，而且在長距離、低功耗傳輸方面正凸顯優勢。

空芯光纖的優勢包括：1.低時延，2.超低非線性3. 潛在的超低損耗：4. 寬頻帶支持

空芯光纖一個主要的應用場景在數據中心，其主要用處在以下幾個方面，可以說是橫跨了AI數據中心的大小各個方面。

1.城域數據中心互聯（<100公里）：支持更大地理覆蓋范圍，可緩解能源供給限制；

2. 數據中心內部互聯（500米以內）：利用其低時延特性，有望提升AI訓練效率10%以上；

3. 廣域數據中心互聯（數百公里）：低損耗、大帶寬、低非線性及色散優勢，大幅提升傳輸容量與穩定性

4. 邊緣數據中心：更靠近用戶端的部署

空芯光纖：產業鏈優勢比液冷或電源等領域的更高

前段時間大幅炒作的液冷和電源行業，實際上大陸企業主要處在上游，液冷和電源行業的主要供給方，是中國臺灣企業，一定程度上可能受到地緣政治，以及海峽問題因素的影響，存在供應鏈的風險。

但是在光纖行業，中國是毫無爭議的第一。

目前中國是光纖通信技術世界最先進的國家之一，全國通信網的傳輸光纖化超八成以上，光纖光纜年產量更是占全球一半以上，中國光纖光纜行業已經占據了全球的半壁江山。以5G、千兆光網為代表的“雙千兆”網絡，是建設制造強國和網絡強國中的兩翼和雙輪,是新型基礎設施的重要組成和承載底座。

目前全球前十大光纖公司占據全球91%的份額，中國4家公司占據40%以上份額。

2024年，全球前十大廠商占據光纖光纜市場91.30%份額，分別來自美國（康寧）、中國（長飛、亨通、烽火、中天）、日本（古河電工/OFS、住友電工、藤倉）、意大利（普睿司曼）和印度（斯德雷特）。

被忽視的多模光纖：需求量是成倍于GPU的增量

多模光纖其實與光模塊是同樣的升級變化。

比如，光模塊從之前的400G到800G到1.6T，多模光纖也會從OM3、OM4到OM5。目前OM4到OM5的價格可能會從每500元/芯公里提到大概1000元/芯公里，提升幅度很大。因此，多模光纖既有scale up端需求量的大幅增長，還有量的大規模增長。

如果GPU的數量乘以2，按照康寧的測算，很有可能以后在交換機端的光纖的需求量會乘以4，即多模光纖的需求量是成倍于GPU的增量。所以光纖板塊是一個被低估的板塊，重要性不言而喻，而且不受任何技術演進的風險影響，無論是CPO還是可插拔光纖，都是核心的部件。之所以光纖目前沒有漲，是因為整個光纖的大幅用量以及光纖的價值變化還沒有顯現。

行業主要公司

以下是光纖行業的主要上市公司：

光纖公司：

1.長飛光纖：空芯光纖毫無爭議的龍頭，技術上看，長飛光纖公司實現單根光纖長度超過20公里，最低衰減系數低至0.05dB/km，這是迄今公開報道的全球最低衰減的光纖，遠低于現有實芯光纖的衰減極限。目前市場預期明年可能在13-14億左右，但考慮到明年空芯光纖和多模光纖的爆發預計將帶來大量利潤增量，增厚利潤，利潤甚至可能達到20億以上。

2. 烽火通信：國內空芯光纖的龍二。光傳輸與寬帶接入產品具全球競爭力，是主要供應商及原創技術策源地；掌握光纖預制棒及光纖生產核心工藝，特種光纖在國家戰略領域作用重要；海洋通信領域為全球唯一打通四大核心技術領域的企業，核心技術達世界一流。公司的多芯光纖放大器創下140公里 410.5Tbit/s傳輸紀錄，為業內最高水平。此外，公司正積極布局多模光纖高端智能制造，計劃于2026實現400萬芯公里年產能目標。

3.亨通光電：位列全球光纖通信、海纜系統、線纜競爭力前三強。海纜龍頭，亨通光纖網絡全球市場占有率超15%，承建大批海洋光網工程，是中國唯一能與國際巨頭競爭、擁有端到端深海通信系統承建及服務能力的企業。

4. 長盈通：長飛光纖的翻版公司，且長盈通CTO廉正剛是“空芯光纖鼻祖”Lumenisity公司負責人的學生，具備空芯光纖的最強know-how。創始團隊及技術人員多數來自長飛，司是一家以光電子技術為核心的高新技術企業，主要從事特種光纖光纜、特種光器件、新型材料、高端裝備和光電系統等五大領域產品的研發。

模組及配套公司

5. 光迅科技：DCI全鏈條器件模組供應商。是光電器件、模塊研發及產業化的全球先行者，深耕光通信領域近50年。

5.德科立：專業從事光收發模塊、光放大器、光傳輸子系統研發、生產和銷售的高新技術企業，國內領先的相干傳輸廠商。

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