AI光互联迎来又一新方向
水复花明
只买龙头的游资
2023-12-11 17:22:13
【东吴证券】光通信：谷歌发布TPUV5P系列产品 AI光互联迎来又一新方向
谷歌发布最新一代TPU v5p 及对应AI HPC，性能倍增
1） 在BF16 精度下，TPU v5p 的训练速度提升至v4 的1.7 倍达459TFLOPS，约为H100 三分之一，芯片间互联（ICI）带宽提升至v4 的2 倍达4.8 Tbit/s（单卡6 接口，单口速率为800Gbit/s）；
2） 单一POD 中最大可互联芯片数上，v5p 提升至v4 的约2.2 倍达8960片，因此v5p POD 最大算力为v4 四倍左右；
v5p 服务器继续沿用3D 环形拓扑结构及OCS
谷歌在前代v4 服务器上使用了3D 环形拓扑结构及OCS（OpticalCircuit Switch，光路交换机），v5p 服务器将继续沿用。参考v4 服务器架构，每64 个节点组成4×4×4 的立方体，每个芯片节点在6 个方向上进行连接，其中立方体表面上相对的芯片需连接至同一交换机。
目前在64 元立方体中，芯片间使用无源电缆（Passive Electrical Cables）连接，表面上芯片则需外接光模块连接对应OCS，具体数量为96 支（16 支/面×6 面），因此光-芯比约为1.5:1，若向H100 算力看齐（约3 片v5p 算力等于1 片H100），则等效“光-芯比”为4.5:1。
谷歌通过Apollo 全光交换方案实现高效互联，光器件迎新需求OCS 及装有环行器（Circulators）的波分复用光模块是Apollo 中核心部件。OCS 由MEMS 振镜、发射/镜头模组、光分路/合路器、伺服器等部件组成。其中发射模组射出的光线经MEMS 振镜发射后，由摄像模组接收，伺服器根据接收到的相机数据持续优化MEMS 振镜及信号光反射路径。OCS 中振镜在v4 版本中由2D 升级为3D，预计v5p 版本OCS 中也将使用3D 振镜。
环行器具有三个端口，一个端口接收光发射器（Tx）的光信号，一个端口向光接收器（Rx）传输光信号，一个端口对外收发光信号。环行器将传统双工光模块转换为双向光模块，进而将所需OCS 端口及光纤数量减半。
投资建议
谷歌最新推出的芯片、服务器互联方案等进一步验证了AI 算力建设大趋势带来的光通信带宽需求高弹性，同时开辟了对环行器、MEMS 振镜等光学产品的新需求。推荐深度绑定北美大客户的全球光模块龙头厂商【中际旭创】及光器件领军者【天孚通信】。
风险提示：高速光模块需求不及预期；客户开拓与份额不及预期；产品研发落地不及预期；行业竞争加剧。
谷歌发布最新一代TPU v5p 及对应AI HPC，性能倍增
1） 在BF16 精度下，TPU v5p 的训练速度提升至v4 的1.7 倍达459TFLOPS，约为H100 三分之一，芯片间互联（ICI）带宽提升至v4 的2 倍达4.8 Tbit/s（单卡6 接口，单口速率为800Gbit/s）；
2） 单一POD 中最大可互联芯片数上，v5p 提升至v4 的约2.2 倍达8960片，因此v5p POD 最大算力为v4 四倍左右；
v5p 服务器继续沿用3D 环形拓扑结构及OCS
谷歌在前代v4 服务器上使用了3D 环形拓扑结构及OCS（OpticalCircuit Switch，光路交换机），v5p 服务器将继续沿用。参考v4 服务器架构，每64 个节点组成4×4×4 的立方体，每个芯片节点在6 个方向上进行连接，其中立方体表面上相对的芯片需连接至同一交换机。
目前在64 元立方体中，芯片间使用无源电缆（Passive Electrical Cables）连接，表面上芯片则需外接光模块连接对应OCS，具体数量为96 支（16 支/面×6 面），因此光-芯比约为1.5:1，若向H100 算力看齐（约3 片v5p 算力等于1 片H100），则等效“光-芯比”为4.5:1。
谷歌通过Apollo 全光交换方案实现高效互联，光器件迎新需求OCS 及装有环行器（Circulators）的波分复用光模块是Apollo 中核心部件。OCS 由MEMS 振镜、发射/镜头模组、光分路/合路器、伺服器等部件组成。其中发射模组射出的光线经MEMS 振镜发射后，由摄像模组接收，伺服器根据接收到的相机数据持续优化MEMS 振镜及信号光反射路径。OCS 中振镜在v4 版本中由2D 升级为3D，预计v5p 版本OCS 中也将使用3D 振镜。
环行器具有三个端口，一个端口接收光发射器（Tx）的光信号，一个端口向光接收器（Rx）传输光信号，一个端口对外收发光信号。环行器将传统双工光模块转换为双向光模块，进而将所需OCS 端口及光纤数量减半。
投资建议
谷歌最新推出的芯片、服务器互联方案等进一步验证了AI 算力建设大趋势带来的光通信带宽需求高弹性，同时开辟了对环行器、MEMS 振镜等光学产品的新需求。推荐深度绑定北美大客户的全球光模块龙头厂商【中际旭创】及光器件领军者【天孚通信】。
风险提示：高速光模块需求不及预期；客户开拓与份额不及预期；产品研发落地不及预期；行业竞争加剧。
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