深度报告-20251227-东吴证券-电子行业深度报告_AI基建_光板铜电—光_铜篇主流算力芯片Scale_up_out方案全解析_18页_1mb

电子行业深度报告：AI基建，光板铜电一光&铜篇

核心内容

本报告聚焦AI算力基础设施的互联技术发展，重点分析了英伟达、谷歌、亚马逊、Meta等头部企业在Scale up与Scale out方向上的组网方案，揭示了未来数据中心在高带宽、低时延、大规模扩展需求下的技术演进趋势，并指出铜缆与光模块在其中的重要作用。报告预测2026年将是商用GPU与CSPASIC大规模部署的关键年，铜缆与光模块需求将同步增长，建议重点关注光芯片与铜缆两大赛道。

主要观点

• Scale up：通过高带宽互联技术实现单机柜内算力密集型场景的高效参数同步。
• Scale out：利用多层组网结构，实现超大规模GPU集群的无阻塞互联。
• 铜缆优势：在短距、低功耗、低成本场景下，铜缆成为柜内互联的最优解。
• 光模块需求激增：随着集群规模扩大，光模块与GPU的配比显著上升，光芯片缺口凸显。
• 双线共振：铜缆与光模块需求量价齐升，为产业链相关公司带来增长机遇。

关键信息

1. 英伟达 Rubin 组网方案

• Scale up：第六代NVLink与NVSwitch技术提升，实现129.6TB/s对称带宽。
• Scale out：采用胖树拓扑结构，通过三层组网支撑超大规模GPU互联，1:12的芯光比成为行业标杆。
• 组网逻辑：通过Tor、Leaf、Spine三层交换结构，实现无阻塞传输，提升数据交互效率。
• 光模块需求：满配CPX情况下，光模块需求数量可达110592个，芯片/光模块比例为1:12。

2. 谷歌 TPU 组网方案

• Scale up：采用3D Torus拓扑结构，通过PCB走线、铜缆、光模块多链路实现芯片间互联。
• Scale out：基于DCN分层架构，通过9216 ICI POD与OCS设备实现超大规模低时延互联。
• 组网逻辑：每个POD由288台12.8T TOR交换机提供接入服务，最终通过64台300*300端口OCS设备实现全局动态非阻塞互联。
• 光模块需求：147456颗TPU集群下，光模块需求数量为96个，芯片/光模块比例为1:6。

3. 亚马逊 Trainium3 组网方案

• Scale up：依托Scropio X交换芯片与PCIe6.0协议，实现高密度算力聚合。
• Scale out：采用ENA/EFA双网分工，搭配高基数低速率交换机，以Clos拓扑构建无阻塞网络。
• 组网逻辑：通过AEC铜缆实现跨机架互联，交换机带宽升级可实现集群规模线性扩展。
• 光模块需求：131072万卡集群下，光模块需求数量为92160个，芯片/光模块比例为1:6。

4. Meta 组网方案

• Scale up：采用Tomahawk5交换芯片与112G铜缆背板，实现204.8Tbps对称带宽。
• Scale out：构建DSF（Disaggregated Scheduled Fabric）网络架构，通过RDSW与FDSW分层设计实现非阻塞互联。
• 组网逻辑：RDSW通过800G铜缆背板直连MTIA，FDSW通过800G光模块连接SDSW，形成双层Fabric网络。
• 光模块需求：18432 MTIA-DSF Dual-stage Fabric集群下，光模块需求数量为184320个，芯片/光模块比例为1:12。

投资建议

• 重点赛道：铜缆与光模块需求量价齐升，建议重点关注光芯片与铜缆两大核心赛道。
• 相关公司：
  • 光芯片：长光华芯、源杰科技、仕佳光子
  • 铜缆：华丰科技、兆龙互连、沃尔核材

风险提示

• 算力互联需求不及预期
• 客户拓展及份额提升不及预期
• 产品研发及量产落地不及预期
• 行业竞争加剧

图表目录

• 图1：Rubin NVL144 CPX拆解
• 图2：GB200NVL72网络端口拆分
• 图3：TPU计算托盘板卡
• 图4：TPU服务器机柜
• 图5：TPU V7 3D Torus拓扑图
• 图6：谷歌TPU147456DCN网络Scaleout网络互联
• 图7：Trainium Teton3 NVL72*2交换机架构
• 图8：Tranium3 131072万卡集群Scaleout组网
• 图9：Minerva机柜网络拓扑
• 图10：MTIA托盘图
• 图11：Jericho托盘图
• 图12：Tomahawk托盘图
• 图13：Meta DSF Fabric网络拓扑
• 图14：Meta DSF Dual-stage Fabric网络拓扑

表格目录

• 表1：Rubin NVL 144 光模块需求比例测算
• 表2：谷歌 Ironwood TPU 3D Torus 连接端口配比关系测算