2024年通信行业中期策略报告:AI为基算力为石,科技变革浩瀚星辰

  • 来源:中国银河证券
  • 发布时间:2024/06/24
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通信行业中期策略报告:AI为基算力为石,科技变革浩瀚星辰.pdf

该文档为通信行业中期的策略分析报告。报告以“AI为基,算力为石”为核心观点,深入探讨了人工智能技术变革对通信行业的深远影响。内容重点分析了在AI大模型快速迭代的背景下,算力基础设施作为关键支撑要素的战略地位,以及由此带来的行业景气度变化和投资机遇。报告旨在揭示科技变革背景下通信行业的演进趋势,为投资者提供关于算力产业链及相关通信细分领域的深度洞察与配置建议。

回顾:上半年指数有所回暖,景气赛道优选

通信行业指数及估值水平自2024年2月起有所提升。通信行业估值水平整体走势同上证指数及深证成指相似,2023年6月通信(SW)指数估值水平处于相对高点,2024年开年整体有所下滑至2024年2月后有所回暖,我们认为2023年人工智能引领的智算基础设施建设如光通信网络建设,数据中心内部光/铜互连,算力租赁等新业务模式及业态,普遍提升了通信行业的业绩边际及想象空间,带动通信行业整体指数及估值水平的增长;2024年开年后,指数及估值的降低以光互连为首的相关公司业绩兑现等为主要原因,自2024年2月后,由于人工智能的不断发展,通信行业关个股的估值水平持续回暖,或反映投资者对于相关公司未来业绩预期的乐观预测。

行业方面,通信(SW)指数表现相对较好,人工智能领域相关标的表现亮眼且具备一定持续性。在行业中进行横向比较,通信行业一年期涨跌幅居全行业15/31,年初至今涨跌幅居8/31,表现相对其他 SW行业较好;标的方面,一年期涨跌幅前十的标的与年初至今涨跌幅前十的标的重合度约为60%,包括天孚通信、新易胜、中际旭创、威胜信息、广哈通信等。人工智能相关赛道表现较为亮眼:一年期涨跌幅前十的标的中,人工智能相关领域占比超80%,年初至今涨跌幅前十的标的中人工智能相关领域占比依旧强势,代表人工智能仍是通信行业重点关注的主线。

通信行业相关样本公司营收水平逐季提升,归母净利润1024有所提升。营收方面,通信行业相关企业单季度营收同比保持增长态势,2023年除3023外整体单季度环比均保持增长,1024同环比皆有增长:归母净利润方面,通信行业相关公司2023年除4023外均保持同比增长态势,3023及4023环比有所下降。归母净利润率方面,2023年相关公司归母净利率保持相对稳定,1Q24实现归母净利率7.83%,同增0.15pct。结合相关公司业务拓展方向,我们认为人工智能对通信行业的推动作用主要集中于业态的变化,在业绩方面的影响当下时点主要集中于光模块等行业中。

通信行业相关样本公司业绩水平去除运营商板块后同去除前基本一致。由于运营商营收及归母净利润的体量较大,可能会引起对通信行业的业绩表现的分析有所偏差,故我们将运营商板块去除进一步总量分析:去除运营商板块后,营收方面,通信行业相关企业单季度营收同比仍保持提升态势,与此前结论相同,2023年除3023外整体单季度环比均保持增长,1024同比增幅较大,环比因4023处于业绩相对高点而有所下滑,符合通信行业相关公司4023普遍相对业绩较好的行业规律;归母净利润方面,去除运营商板块后,相关公司2023年除4023外均保持同比增长态势,3Q23及4023环比有所下降目4023降幅在去除运营商板块后更大。归母净利润率方面,2023年相关公司归母净利润率保持相对稳定,1024实现归母净利率6.60%,同增0.20pct。运营商板块去除前后趋势基本类似,结合相关公司业务拓展方向,我们认为维持人工智能对通信行业的推动作用主要集中于业态的变化,在业绩方面的影响当下时点主要集中于运营商、光模块、卫星互联网等子行业。这三条子行业也是重点投资方向。

运营商:数字经济底座夯实,新兴业务成长明确

(一)业绩维持高个位数增长,基本盘业务稳健增长

从运营商收入端来看,运营商业务运行状况良好。营收方面,截至202401,中国移动实现营收2637亿元/+5.2%,高于行业平均增幅。中国联通实现营收 995亿元/+2.3%,中国电信实现营收 1345亿元/+3.7%,三大运营商营收稳中有升。2023全年来看,运营商业务运行状况良好,中国移动实现营收 10093亿元/+7.7%,保持高个位数增长。中国联通实现营收3726亿元/+5.0%,中国电信实现营收 5078亿元/+6.90%三大运营商营收稳中有升。

5G设备折旧时间延长,利润有望稳步提升。归母净利润方面,截至2024Q1,中国联通增速较快,实现归母净利润 24亿元/+8.0%。中国移动实现296亿元/+5.5%,中国电信实现86亿元/+7.7%。2023 全年中国联通实现归母净利润82亿元/+12.0%,中国移动实现1318亿元/+5.0%,中国电信实现 304亿元/+10.30%,利润保持较高增速。通信设备折旧方面,中国移动全年折旧与摊销为 1970亿元/+3.3%,占营收比19.5%(同降0.9pct);中国电信折旧与摊销为952.63亿元/+3.1%,占总成本比26.4%。中国联通799.57亿元(同降2.9%),占总成本比为28.4%。伴随运营商近年资本开支的良好管控及网络共建共享,折旧及摊销费用占营收比重有望逐步下降,运营商或将实现利润率稳步提升。

1.C端业务:5G渗透率保持高位,ARPU值稳中有升带来盈利水平稳健

基本盘个人及家庭市场根基坚实,5G透率有望持续提升。截止2024年4月,移动客户9.97亿户,5G套餐客户达到7.99亿户,5G套餐渗透率76.59%,移动ARPU为49.3元/+0.6%。中国联通2023年实现收入2446亿元/+3.1%,占营收比约为75%。其中移动用户全年净增1060万至3.33亿户,5G套餐渗透率达50%以上,移动ARPU44.0元,稳定增长。中国电信2023年移动通信服务收入达到1957亿元/+2.4%,用户规模达4.08亿户,移动用户ARPU值达 45.4元/+0.4%。

2.H端业务:千兆光网渗透率增加,智慧家庭业务带来营收新空间

全光网建设快速推进,固定网络逐步向千兆跃升。截至2024年4月,运营商的固定互联网宽带接入用户总数达6.49亿户,比上年末净增1288万户。其中,100Mbps及以上接入速率的用户为6.14亿户,占总用户数的94.6%;1000Mbps及以上接入速率的用户为1.8亿户,比上年末净增1657万户,占总用户数的27.7%,占比较上年末提高2pct。具备千兆网络服务能力的10GPON端口数达 2499万个,比上年末净增197.1万个,千兆光纤宽带网络建设持续推进。截至2023年底新建光缆线路长度473.8万公里,全国光缆线路总长度达6432万公里;其中,长途光缆线路、本地网中继光缆线路和接入网光缆线路长度分别达114万、2310万和4008万公里,我国数字经济网络运力不断增强。

中国移动家庭市场23年全年收入达到1319亿元/+13,1%,家庭宽带客户达到2.64亿户,净增2012万户,净增规模连续多年领跑行业。千兆家庭宽带客户渗透率为30.0%,较2022年底提升14.3%。家庭客户综合ARPU为43.1元/+2.4%。

中国联通固网宽带用户净增规模创近十年新高,全年净增979万至1.13亿户,宽带用户融合渗透率达76%,固网综合ARPU值47.6元,较2022年降低0.2元。信息业务实现收入107亿元/+16.2%,实现快速增长。

中国电信固网及智慧家庭服务收入达1231亿元/+3.8%,其中,智慧家庭业务收入达190亿元/+12.8%,宽带用户数净增926万户,达到1.90亿户,宽带综合ARPU达47.6元/+2.8%,用户规模和价值持续提升。

(二)政企业务发展动能强,产数创新云业务贡献成长新动能

产数业务持续贡献增长新动能,维持较快增长态势。运营商创新云业务边际改善,夯实能力增收引擎。中国移动政企市场23全年收入达1921亿元/+14.2%。政企客户数达到2837万家,净增517万家。2023年公开招标市场中标份额达到14.3%,同比提升3.0%,在全行业中排名第一。移动云稳居国内云服务商第一阵营,收入达833亿元/+65.6%,自有能力收入同比增长超100%,IaaS+PaaS收入份额排名进入业界前五。

中国联通网数智业务包含联通云、数据中心、数科集成、数据服务、数智应用及网信安全六大板块。2023年实现收入752亿元/+12.9%,收入规模占主营业务收入25%,贡献超一半新增收入。其中,联通云收入510亿元/+41.6%,数据服务收入53亿元/+32%,数智应用收入56亿元/+17.5%,网信安全收入 17亿元/+120%。公司加快构建新质生产力,积极拥抱人工智能,不断增强算网数智业务发展能力,助力特色优势持续放大。

中国电信产业数字化业务保持快速发展趋势,收入达1389亿元/+17.9%,占服务收入比达到29.9%,较上年提高 2.8pct,对服务收入的增量贡献从 2021年的51.6%提升至70.4%。天翼云收入达 972 亿元/+67.9%。公司不断加大科技创新力度,推动战略新兴业务规模突破形成新动能,产业数字化收入快速增长。

(三)CAPEX结构支持ICT双轮发展,算网建设带来市场新增量

全年资本开支有效控制,算力结构性增长助力“AI+”发展动能。截至2023年底,中国移动资本开支为1852亿元,资本开支占主营业务收入比为22.8%,同比下降1.6pct,资产回报和投资效益不断提高。2024年中国移动预计资本开支约为1730亿元,较2023年下降4.0%,资本开支占收比预计降至20%以下。中国联通2023年资本开支为739亿元,公司投资重点由稳基础的联网通信业务转向高增长的算网数智业务,网络投资显现拐点。2024年,公司计划固定资产投资控制在650亿元,其中算网数智投资将坚持适度超前的原则。中国电信资本开支为988亿元,其中移动网投资348亿元,产业数字化投资355亿元。2024年,中国电信计划资本开支960亿元,较2023年下降2.9%。运营商资本开支企稳结构化增长,技术升级驱动新一轮投资周期。

运营商资本开支结构向IT侧转变,运营商云业务发展可期。2024年,中国移动全年计划算力相关投资达 475亿元,加快算力多元供给。中国电信在云、算力相关投资180亿元,全面打造灵活弹性、绿色的 AIDC,智算能力提升超10EFLOPS,达到21EFLOP以上,移动网投资占比下降4.5pct.结合“东数西算”、“双千兆”以及通信行业相关政策目标(如“扬帆计划”及2025年“十四五总体目标等),未来5年三大运营商资本开支有望企稳,结构化转向算网建设赋能云业务边际改善为其创新业务发展保驾护航。

1.CT端:精准投资与共享合作促进网络效能提升,5G→5.5G→6G基站升级

从电信新基建供给侧来看,截至2024年4月,5G基站建设方面,我国5G基站总数达374.8万个,占移动基站总数的 31.7%,5G网络建设持续推进。三大运营商2023全年5G投资额达 1905亿元,同比增长5.7%,占全部投资的45.3%。其中中国移动5G网络投资共计880亿元,累计开通5G基站达 235万个,实现重点城市的三载波聚合商用,全国所有县城以上区域RedCap连续覆盖。中国联通5G中频基站超过121万站,900M基站达到68万站。5G中频基站新增22万站,4G共享基站超过 200万站。中国电信年内新建5G基站超22万站,在用5G基站超121万站。公司积极推进800MHz重耕,截至2024年1月,已建成25万具备4/5G融合服务能力的800MHz基站农村地区网络覆盖和用户体验显著提升

从通信5G基建发展来看,1)在国家政策推动以及数字化进程加速的大背景下,5G发展持续深入,网络建设、产业发展、应用培育方面均取得较好成绩。展望2025年,5G基站有望突破400万个,复合增速约为8%。2)2030年有望迎来6G基建的新一轮建设周期,由于低轨卫星同地球距离相对较小,具备低时延高带宽的优势,同时平均制造成本、发射成本及重量也相对较小,6G低轨卫星通信设备或将成为通信卫星选择。6G天空一体化建设为通信基建提供新增量,展望2030年通信基建设备数量有望以近10%增速增长,打开相关基站产业链市场新空间。

2.IT端:加快算力多元供给,数据中心机架数量大幅增长,智能算力供给能力持续增强。

从通信业算力产业链供给角度分析,运营商占据IDC市场近50%的市场份额。截至2023年底三家基础电信企业为公众提供服务的互联网数据中心机架数量达97万个,比上年末净增15.2万架净增量是上年的近两倍,数据中心机架数量大幅增长。可对外提供的公共基础算力规模超26EFIopS,适应跨网络算力调度、承载需求多样化等发展趋势,加强算力、能力、运力等协同提升,打造算力网络一体化与云网融合的全光底座;协同部署通用算力与智算算力,启动超大规模智算中心建设,不断优化算力供给结构;围绕国家算力枢纽、数据中心集群布局新建约130条干线光缆,启动 400G全光省际骨干网建设,实现云、算力网络的高效互通。

从中国移动总部服务器集中采购来看,2024年1月,公司采购人工智能服务器1250台,其中风冷训练器106台,液冷训练器1144台。2024年4月发布新型智算中心集采公告,预估采购人工智能服务器 7994台及配套产品,及白盒交换机60台。此外,中国移动南京、武汉、宁夏等12个智算中心节点集采建设有序进行,算网新基建持续推进,算力供给有望增强。应用侧赋能来看,2024年4月,在国家网信办公布的已备案大模型清单中,“九天自然语言交互大模型”名列其中,标志着中国移动九天 AI大模型成为通过国家“生成式人工智能服务备案”和“境内深度合成服务算法备案”双备案的首个央企研发的大模型,可正式对外提供生成式人工智能服务。总体来说,AI赋能产业焕新持续推进,新一批智能算力中心集群有望加快建设,国产算力供给有望增强。

(四)高派息率带来企业价值凸显,数据全产业链布局带来估值溢价

运营商重视股东回报率,分红派息率有望持续提升。从分红派息情况来看,中国移动2023年全年派息率为71%,向全体股东派发截至2023年12月底年度末期股息每股2.40港元,连同已派发的中期股息,2023年全年股息合计每股4.83港元,较2022年增长9.5%,为更好地回馈股东、共享发展成果,公司充分考虑盈利能力、现金流状况及未来发展需要,从2024年起,三年内以现金方式分配的利润逐步提升至当年股东应占利润的75%以上,力争为股东创造更大价值。中国电信股东回报显著提升,三年内派息率提升至70%以上,每股派息三年复合增长率31%。中国联通每股分红保持双位数增速增长,增速远高于每股净利润增幅。整体来说,运营商增加增持、回购等手段稳定行业未来发展预期,成长确定性有望带来估值溢价。

国央企改革估值有望持续重构,助力运营商更高质量发展。为更好实现国央企高质量发展,国资委不断深化国资国企改革,提高价值创造能力,加大科技创新力度,加快发展战略性新兴产业,推动国有企业更好履行经济责任、政治责任、社会责任,各项工作取得显著成绩,为新征程开好局起好步作出重要贡献等。2023年以来,考核突出“一利五率”目标牵引:“一利”,突出对利润指标的考核,充分体现企业对社会创造价值的能力;“五率”,即净资产收益率、全员劳动生产率、研发经费投入强度、营业现金比率、资产负债率。三大运营商盈利能力、现金流状况进一步改善公司继续通过高额分红回馈股东。通信作为数字基础设施关键底座,国家队引领算力等新基建进程加快,有望带来通信板块整体估值重构。

运营商掌握数据全产业链,数据资产入表助力估值提升。运营商具备数据产业链端到端优势可实现全程全网的数据安全可控。数据产生:手机卡、物联网、智慧城市等终端;数据传输:基站、WIFI、FTTX、传输网络、核心网络提供全程全网数据安全调度;数据存储和分析应用:拥有最大的IDC和云计算资源池,数据安全、可靠存储和应用。伴随数据资产逐步计入运营商优质资产,运营商价值有望不断凸显,助力行业估值提升。

运营商“估值+业绩”双重催化。三大运营商估值相比全球处于低位,横向比较来看,截至 2024年6月7日,中国移动、中国电信和中国联通A股PB分别为1.62/1.21/0.90倍,央企改革有望助力通信排头兵估值溢价。对比国际运营商上市公司,我国运营商估值整体在较低水平,考虑运营商业绩的持续较高增长的确定性,未来估值(PE或PB或PS结合)有望进一步提升。

(五)运营商板块展望:央企科技引领增强,新业务持续拉动运营商增长

新兴业务收入保持两位数增长,对估值及业绩的拉动作用有望进一步加大。根据工信部数据截止 2024年1-4月,新兴业务完成收入达1508亿元/+11.2%,占电信业务收入的25.5%,拉动电信业务收入增长 2.7 pct。其中云计算和大数据收入分别同比增长16%和44.1%,物联网业务收入同比增长14.5%。从2023全年来看,共完成业务收入3564亿元,比上年增长19.1%,在电信业务收入中占比由上年的 19.4%提升至 21.2%,拉动电信业务收入增长3.6pct。其中,云计算、大数据业务收入比上年均增长37.5%,物联网业务收入比上年增长20.3%。三大运营商积极推进云计算发展,夯实自IaaS到Saas的全产业链布局,带来运营商持续较高成长。

运营商科技引领作用加大,赋能新质生产力作用增强,重点关注运营商龙头中国移动。中国移动卫星业务有望引领,公司率先提出并建设“超级基站”,在灾害多发的地区设置一个超级基站,采用中国移动高通量卫星通信网,为现有1038个超级基站升级提供415G基站光缆/卫星传输自动倒换能力,提升大网抗灾保通能力,截至2023年底,公司升级579个超级基站卫星网。中国移动实测星上再生模式下,星载核心网下行速率可达5Mbps,上行速率可达1Mbps,星上转发速率达230Mbps,星上转发时延小于1ms,性能符合预期。中国电信量子通信业务不断培育,在5G焕新方面,创新推出5G手机直连卫星、5G量子密话等特色应用,持续推动5G云电脑等算力产品规模发展,加快推进 5G通信助理、视频彩铃等应用智能化升级,加大5G增强通话、5G消息等应用推广,进一步筑牢差异化发展优势。据中国电信披露,“量子密话”截至2023年底用户规模已突破100万户。伴随运营商创新云、6G卫星标准及研发不断深入、量子通信等新质生产力不断培育,有望为运营商业绩创造更多新动能。

三、光通信:需求供给双增,看好产业链高速发展

(一)更高通信速率需求叠加更强性能供给,人工智能产业链或将持续发酵

我们认为站在当下时点看人工智能产业链:大模型可用性随参数量及相应速度的提升而提升,叠加硬件升级,构成行业处于供给端的长期旺盛趋势;同时需求端,我们认为在人工智能从可用到好用的过程中,应用场景已经逐步多样化,从B端应用向C端应用发展,如手机、电脑等,在B端的成本优势逐步体现。同时C端对效率的提升也逐步拉升需求。供给端持续推动,以及需求端应用场景增长的逐步拉动,使得人工智能产业链在当下仍处于高速发展阶段,且具备量价齐升态势,

数据量的快速增长是长期趋势,智能算力占比或持续提升。市场空间方面,全球数据量预计持续高速增长,预计2024年将达超159ZB,2020-2024年年复合增长率(CAGR)约为27.63%,同时期人工智能市场规模持续增长且增速高于数据量增长率,且该增长趋势预计在2024-2030年仍将继续保持。更高的速率叠加人工智能在数据量提升后应用场景的变化或将带来市场规模的快速增长超过数据量的增长预计将成为未来一段时间的常态。

我们认为人工智能的供给方面可以分为以OpenA、Google、微软等模型为主导的软件商及以英伟达、华为、AMD为首的硬件商两方面:

软件方面,人工智能不断向上发展,GPT作为行业领军结论精准度持续提升。当前人工智能发展主要为弱人工智能,如 AlphaGO等,ChatGPT的发展带动行业从弱人工智能向强人工智能的发展,ChatGPT的基础逻辑为使用大量数据以训练模型进行深度学习,从而针对输入信息进行针对性输出并预测,故而ChatGPT给出结论精确与否主要取决于参数量的多寡,从其发展阶段来看,虽然最新版本参数量及预训练数据量暂未公布,但随着功能的不断进展与完善,我们可以发现GPT随着代际的提升,参数量及预训练量均有指数级别的增长,大幅提升ChatGPT结论的准确性。

GPT选代时间增长,参数量提升带来可靠性增长。根据ChatGPT的不断发展,我们可以发现GPT迭代时间有所延长,从GPT-1到GPT-2时间少于1年,参数量提升约13倍,预训练数据量升约8倍;GPT-2到GPT-3时间超过1年,参数量提升约35倍,预训练数据量提升约1100倍;GPT-3到GPT-4时间则约3年,虽然时间较久,但整体可靠性及参数量均有较大幅度提升;在 2024年5月发布的GPT-40模型中,在速率提升的同时,成本也有所大幅降低,代表大模型成本压力逐步降低,普及度有望加速提升,带动产业链发展。

大模型训练成本提升,硬件性能或将持续进步。在大模型参数量及预训练数据量持续提升的基础上,更低的训练成本及更高的响应速率或将成为未来的主流发展方向,对于硬件的需求将会逐步提升。以当前 GPT-4为例,采用MoE模型后约1.8万亿参数,约在13万亿Token上进行训练,预估最低训练成本约为6400万美元,根据2019-2022年大模型单次训练成本对比可见,单次训练成本随时间提升而增加,其原因或同硬件迭代,参数量提升,以及响应速度提升正相关。

当前硬件价值量较高,英伟达出货量全球居首。虽然在一套完整成熟的AI解决方案中,硬件贡献价值量相对较低,但当前仍处于AI应用落地相对较少的阶段,故而硬件仍是AI发展的核心点从硬件到软件的奇点或将于硬件规模超出大模型所需范围后到来,在当前全球算力紧缺的背景下GPU仍是当前投资的主要方向。英伟达GPU矩阵的逐年完善,以及GPU领域的优势累积,我们认为市场上暂时可取代英伟达的厂家目前相对较少,我们认为在行业初期相关厂商份额集中度较高但随着时间的推进,其它具备规模出货效应,以及基数积累的厂商有望弯道超车,占据领先地位。

需求方面,我们认为当下主要集中于云厂商用于大模型的开发,以及人工智能的行业应用。根据对国内外相关云厂商资本开支进行分析,我们发现国内相关云厂商(百度、阿里巴巴、腾讯)在2023年的资本开支中,腾讯投入相对较大,阿里巴巴次之,百度相对较少,增长率方面,除百度外,均有所下滑;海外相关云厂商方面,2023年亚马逊及谷歌资本开支相对较高,微软及脸书处于第二梯队,增长率方面,1024海外相关云厂商中谷歌及微软资本开支增幅相对较高,拉动海外云厂商资本开支同增 23.12%。整体来看,海内外云厂商2023年资本开支均有所下滑,海外云厂商资本开支降幅相对较低,根据部分海外云厂商对于在2024年提升人工智能领域的相对竞争力的规划来看,2024年海外云厂商整体资本开支有望提升。国内外云厂商对IT基础设施的投入热情均相对较高,当前算力仍处于相对紧缺状态,随着英伟达算力卡的不断迭代,以及应用场景的不断拓宽,预计行业资本开支仍有较大上行空间,2024年全年方面,我们认为1024的资本开支增长及向AI倾斜的趋势将会延续。

从算力产业链雷求侧来看,大模型的崛起助推数据资源共享,行业模型深度挖掘数据赋能作用。我国行业应用算力需求增长迅猛,互联网依然是算力需求最大的行业,在通用算力和智能算力中占比均位居前列。算力应用场景向工业制造、智慧城市、智能零售等领域延伸有望对数字经济增长起持续拉动作用,渗透率有望显著提升。随着我国算力生态进一步完善,重点领域应用范围有望进步扩大。

(二)升级换代脚步加速,量价齐升及高成长性逻辑当下依旧存在

依据此前对于人工智能的判断,我们认为速率的提升将会对光通信相关产业链的市场空间具备较大推进作用。我们通过回溯光模块2010年至今的业绩,可以发现光模块主要拉动原因由电信-数通-AI转换,相关企业营收及利润在2018年前主要以低毛利电信侧为主,在国内外互联网短视频兴起等因素催化下,2018年后行业营收重心从电信侧向数通侧转化,此后随着100G光模块向200G光模块迭代,200G向400G迭代机遇,相关企业利润率及营收逐步回升。从营收及利润率情况分析可得,低速率光模块利润率相对较低,高速率光模块产品竞争相对较为激烈,往往在产品推出后1-2年利润率处于相对高位,此后利润率有所降低,直至下一代光模块产品推出后利润率才有所提振。同需求方互联网厂商的换代周期高度重合,故而光模块行业对于互联网行业边际变化较为敏感;2023年后互联网厂商对于人工智能热情较高,故而更新换代周期有所提升,100G光模块向200G光模块迭代周期约为 2-3年,200G批量出货到400G光模块批量出货选代周期约为2年,而人工能时代 400G批量出货向800G批量出货的周期则相对较短,约为1-1.5年;2022年年末行业200G批量出货后,2023年下半年相关企业便已经完成400G的小批量出货,至2023年末及1Q24,400G出货量则快速提升。故我们认为站在当下800G上量阶段时点看光模块行业,2025年更高端的1.6T产品有望形成小批量规模出货,结合光模块PE倍数在行业更新换代时点有所提振,我们认为当下时点光模块仍是值得重点关注的通信主要赛道之一。

我们认为2024年为800G光模块批量供应元年,400G光模块供应量有望翻倍增长。全球光模块 400G客户主要集中于Amazon(约45%)和 Google(约 25%)、800G主要集中于 Nvidia(约50%)、Google(约30%)和Meta(约20%)等,随着海外互联网公司对相关速率要求的不断提升,800G光模块有望快速放量中,前期已优先得到客户验证的公司将优先受益。根据Lightcounting数据,进入1.6T时代,传统可插拔速率升级或达到极限,后续光通信底座升级或将转向 CPO相关技术方案,CPO出货预计将从800G和1.6T端口开始,于2024年至2025年开始商用,2026年至2027年开始规模上量。AI互联网厂商有望在更短的时间内传输更多的数据,提高数据处理效率,赋能AI大模型优化升级。

高速光模块的应用导致网络设备功耗大幅增加,硅光等新技术加固护城河。目前单个400G/800G光模块的功耗约为10w/16w,以OM9700交换机为例,64个400G端口满载光模块时单台交换机功耗就高达640w。据统计 2010-2022年全球数通光模块的整体功耗提升了26倍,2024年800G光模块正式放量后该问题将更为突出。硅光技术利用现有的CMOS工艺将光器件与电器件开发和集成到同一个作为光学介质的硅基衬底上,令光电处理深度融合,较传统分立器件更能发扬“光”(高速率、低功耗)与“电”(大规模、高精度)的各自优势。在功耗、速率、成本、体积四个方面的突破是未来新技术发展的重点方向,也是未来关键竞争力的体现,核心竞争力高代表着技术壁垒也高。

(1)功耗:硅材料本身阻抗与驱动电压较低,将大功率多波长激光器、硅基高速光收发模块等部分,混合集成在同一晶圆上,提高集成光子组件密度,有效提升数据传输密度和效率,降低功耗并且光器件之间本身就存在损耗,硅光技术利用半导体工艺令器件间距离缩短,减少“插入损耗”

(2)速率:传统铜电路已接近速率瓶颈(25-50Gbps),而硅的波导传输特性优异,硅与二氧化硅形成的较大折射率差,令硅波导具有较小的弯曲半径,硅光技术可在相同链路条件下将速率提升 4-5倍:

(3)成本:TOSA+ROSA在光模块中的成本占比约60%,硅光模块无需封装TOSA与 ROSA,人工成本也顺带降低,同时硅基衬底相较于原先的III-V族衬底而言,价格也低了不少。当然由于良率问题,硅光技术在400G及以下的应用场景中成本优势不明显,但在800G及以上的应用场景,由于VCSEL、EML等发射器成本过高,硅光技术逐步具备性价比;

(4)体积:硅光模块无需封装TOSA、ROSA,仅由调制器、探测器、无源波导器件等组成光路,集成度大幅提升。

我国相关厂商全球市占率相对较高,预计在产品更新换代周期内有望优先受益。根据Lightcounting数据(截至 2022年)显示,我国相关厂商全球光模块市场占比超35%,虽然其中主要以低速率为主,但近年来随着产品更新换代速率的提升,我国光模块相关厂商高速率光模块出货量逐步增长,其中以新易胜、中际旭创、联特科技为主,800G产品通过验证时间点具备相对优势。有望在未来高速率光模块需求量提升的过程中占据主导位置,结合前文分析的光模块价值量对时间敏感度较高,有望提振相关公司业绩水平。

(三)光-铜互连叠加液冷或将降低数据中心成本,看好相关产业链加速发展

光-铜互连以及风冷向液冷的转换将逐步降低数据中心耗电量,控制成本。我们认为当下时间点在算力逐步从通算到智算的转变下,能耗作为数据中心主要OPEX对成本影响正在逐步提升,在GPU能耗逐步提升的基础上,降低成本的主要途径则为数据中心内部光互连部分向铜互连的转变以及制冷方式逐步从风冷向液冷的转变。当前数据中心服务器用量或将逐步提升,拉动OPEX增长,云厂商对于价格敏感性有望进一步提升,从而促进光-铜互连及液冷用量的增长。

智算中心耗电量相对较高,数据中心从全光互连向光-铜互连转变。英伟达的H100GPU峰值功耗为 700瓦,按照61%的年利用率计算,相当于一个美国家庭的平均功耗(假设每个家庭 2.51 人)。英伟达预计,2024年H100的销量将在150万到200万块之间。按城市居民用电量排名,H100总功耗将位居全美第五,仅次于休斯敦,排在凤凰城之前。按照61%的年利用率,每块H100每年将消耗约 3740 千瓦时(kWh)的电量。如果英伟达在 2023年售出150万块H100,2024年售出 200万块,到2024年底,将有350万块H100芯片被部署。这些芯片的总年耗电量将达 130.91亿千瓦时,即13091.82吉瓦时(GWh)。2024年英伟达发布GH200,连接方式从此前H100的全光互连转为光-铜互连,采用全光互连时,光模块能耗占据数据中心交换网络能耗比重的40%-50%。根据FibalMal数据显示,数据中心应用中400G光模块能耗为10-12W,800G能耗为15-18W,未来 1.6T能耗将是400G的2倍,预计高达20-24W;同时Cisco的数据显示2010-2022光引警能耗提升约26倍。光模块能耗的激增给数据中心的成本端带来巨大压力,无源铜缆基本无能耗,有源铜缆能耗相对光连接能耗更低,且价格相对光模块较便宜,有望成为解决其能耗问题的关键;同时,由于光连接对于信号失真控制大幅优于铜连接,故而光连接在大于10米的长距传输中仍旧具备不可替代性,故而光-铜互连有望成为未来数据中心内部连接的主要方式。

智算中心建设的大背景下,我们认为随着其中服务器及光模块占BOM成本比例有望增长,冷却方式有望从风冷转向液冷。相较于此前传统数据中心,智算中心因人工智能的发展,整体折旧时间较低(预计从传统数据中心普遍10年期折旧降至3-5年),同时服务器占比因不断迭代,相较于传统数据中心,或将逐步提升;同时,由于数据中心本身即为高能耗行业,所需电力较多,故而PUE控制一直以来便相对较严,智算中心能耗更为严重,预计未来液冷代替风冷,降低数据中心 PUE势在必行。市场份额方面,2022年全球数据中心市场中,我国占比约25%-30%,2023年我国算力总规模占比全球居次席,年增速约为30%,新增算力设施中智算中心占比过半,相较于美国数据中心CAGR>10%的增速,我们认为我国算力总规模将逐步提升,市场份额有望进一步增长,带动液冷方案用量的提升。

液冷技术相较于传统风冷技术在大功率机架上具备相对优势,人工智能时代应用前景更为广阔。根据数据中心运维管理相关研究,在相对保守的情况下,单机架10kW模型中,传统风冷数据中心功耗与浸没式液冷数据中心能耗类似,而将功率提升至单机柜20kW后,液冷数据中心对OPEX成本则带来10%的降幅,提升至40kW后,该降幅则提升至15%,液冷方案对于功率更高的数据中心成本节约比例更高。当前我国机柜超90%功率密度在15kW以下,预计未来主流机柜功率将达到25kW-50kW/柜。故我们认为在人工智能时代中,液冷相较于风冷或将成为更经济的制冷方式。

人工智能带动产业链提升,我国智算中心规模持续提升,拉动液冷需求增长。我们认为人工智能将带动算力规模保持高速增长,根据国家信息中心与浪潮信息共同发布的《智能计算中心创新发展指南》,人工智能作为数字经济时代的核心生产力,在各地积极布局数字经济的趋势下迎来了飞速发展。《国务院关于印发新一代人工智能发展规划的通知》(国发(2017)35号)提出要“推进人工智能理论、技术与应用:到 2025年,人工智能核心产业规模超过4,000亿元,带动相关产业规模超过5万亿元;到 2030年,人工智能核心产业规模超过1万亿元,带动相关产业规模超过 10万亿元”预计 2020年至2030年我国人工智能核心产业规模的年均复合增长率达20.9%、带动相关产业规模的年均复合增长率达 25.9%。保守估计,“十四五”期间,在智算中心实现80%应用水平的情况下,城市/地区对智算中心的投资可带动人工智能核心产业增长约2.9-3.4倍、带动相关产业增长约36-42倍。由于智算中心模型中,风冷相对液冷具备更大成本劣势,在安全性相同的情况下,液冷需求有望随着我国智算规模的提升而快速增长。

(四)光通信板块展望:行业高景气确定性较强,优选产业链优质企业

近年来,随着“十四五”数字经济发展规划筑基,“东数西算”工程开展,自主可控宏观战略方向指导,以及国家对智算中心及 AI发展的重视,我们认为算力产业链行业层面的规模化、普及化及国产化将成为未来发展的主要方向,光通信相关产业链、温控产业链以及下游落地等产业链将成为未来发展的主要方向,行业规模或将保持高速提升态势。

四、卫星互联网:热度逐步提升,看好组网进程加速

(一)低轨布局进程逐步提速,政策推动行业加速落地

我国卫星相关政策沿革已久,新基建重要组成部分建设有望提速。我国卫星自20世纪70年代便已显现雏形,20世纪80年代至2005年为初步尝试阶段,1985年“七五”首次提出在地面通信不易到达的地方主要发展国内卫星通信,1994年我国北斗系统正式启动。我国高度重视卫星通信系统的发展,以应对自然灾害及应急通信等场景,至“十二五”规划、我国逐步将卫星作为新兴产业属于未来科技竞争重要一环,至“十四五”,我国于2020年正式将卫星列为“新基建”重要一环加强卫星通信顶层设计和统筹布局,推动高轨卫星与中低轨卫星协调发展。

低轨卫星或将成为未来主要发展方向。由于低轨卫星同地球距离相对较小,具备低时延高带宽的优势,是较为理想的通信卫星选择,同时平均制造成本、发射成本及重量也相对较小,门槛较MEO及GEO较低,吸引较多商业航空公司进行布局,如OneWeb及StarLink等,根据近年来卫星发射数据显示,低轨卫星重要性已经得到全球的普遍认可,,2018-2022年商业通信卫星在轨数量CAGR达67.5%,2022年YoY达58.9%,以LEO为轨道为主,拉动2018-2022年在轨卫星总数量CAGR达到36.8%,而去掉商业通信卫星后,全球在轨卫星数量2018-2022年CAGR则回落至15.4%;2022年商业通信卫星发射数量则进一步提升,占总发射数量比重达84%,全球中大型卫星制造数量继续减少数量为54颗,2021年数量为57颗,LEO轨道卫星布局进一步加速。

近地轨道资源稀缺性逐步提升。同时虽然相关频谱资源已经划分,但近地轨道由于高度有限。故轨道资源较为稀缺,根据空天界计算,在同层与跨层星间最小安全距离均为50km情况下,不考虑太空垃圾,高度 300-2000km组成的低地球轨道空间可容纳17.5万颗卫星,若考虑太空垃圾等因素,则LEO轨道空间可容纳卫星数量则将进一步减少。截至2023年9月,StarLink在轨卫星3,803颗,占全球在轨航天器总数(约7,903颗)的约 48.1%,且基本以低轨卫星为主;OneWeb在轨卫星超630颗,二者合计占全球在轨航天器总数约56.1%,按照2022年底全球在轨航天器总数约63%为LEO卫星计算,我国有较大追赶空间。

我国卫星相关资本开支政府支出有望加速。美国资本开支相对较多,我国政府对卫星资本开支居次席,且是除美国外唯一资本开支超百亿美元的国家,且2022年全年政府开支同增16.03%,增幅居全球前三,结合在轨卫星数量,我国虽然当前在轨卫星为美国数量的约10%,微少于英国在轨卫星数量,但资本开支则为美国约20%,同卫星数量差距相比反差明显,强本必先筑基,如资本开支逐年提升后,我国卫星产业链未来发展空间较大。

二)卫星产业链蓬勃发展,中下游市场空间或超预期

卫星互联网产业链蓬勃发展。产业链方面,我们可以将卫星互联网产业链拆分为上游卫星设计制造和发射、中游地面设备制造及卫星通信运营、下游卫星应用三个环节,产业链价值方面,2022年全球卫星产业收入约2,810亿美元,主要价值量集中于产业链中下游。

卫星制造系统相对较为复杂,上下游企业众多。分轨道来看,我国卫星虽然当前发射数量较多但产业链仍较为复杂,其中高轨卫星产业链虽然较为成熟,但整体需求量相对较小,较难产生规模效应以加速产业链成熟,而低轨小卫星当前发射数量较少,当前产业链整体成熟度较低,卫星制造产业链对相关供应链审核较严,进入门槛较高,具备能力且已经批量供货的企业具备较强竞争力。

卫星通信的必要性提升,未来卫星互联网具备较大发展空间。虽然当前中国和全球移动电话普及率均已经超过100%(按电话卡数量计算),在2G-5G移动通信时代,卫星通信可以作为传统移动通信的补充,在航空、远洋、渔业、石油、环境监测、户外越野、军事等特殊领域拓展。由于目前全球蜂窝移动网络仅覆盖了20%的陆地面积和6%左右的地表面积,全球蜂窝移动网络仍旧难以满足全球通信需求,还需依靠卫星通信进行组网。

(三)卫星+6G 相互赋能,天地一体化进程逐步加速

6G规划逐步落地,以华为为代表的卫星通话功能逐步普及。2023年8月上市的华为Mate60/Pro 手机是全球首款支持卫星通话的大众智能手机,同三星S22 Ultra 需要连接地面基站才可以实现卫星通话不同,华为Mate60/Pro可以不通过地面网络,连接中国电信“天通一号”卫星,覆盖绝大多数东南亚地区,拨通和接打卫星电话,是此前Mate50支持北斗卫星消息后的进一步进化,在极端条件如海洋、沙漠等无地面信号的情况下仍可以拨通电话,为探险、救助工作提供较大助力。虽然时延仍相对较高,但解决了长天线带来的便携性问题,并成功控制相对功耗,进一步增强了卫星通话的普及率问题;除华为外,小米、苹果、三星等多款手机也逐渐提供卫星通信功能,有利于卫星通信的进一步普及。

SpaceX星链官网宜布推出全新星链直连手机业务。这项创新服务计划于2024年实现短信发送功能,2025年还将逐步推出网络服务(Data)及物联网(I0T)功能,为用户提供更多便捷的通信和连接选项。星链直连手机业务将无需更改LTE手机的硬件、固件或特殊应用程序,即可通过星链卫星网络发送文本、语音和数据,有望进一步推动卫星互联网发展。

6G有望实现空天地一体化,卫星通信需求必不可缺。6G在5G的URLLC、eMBB、mMTC三大场景的基础上增强和扩展,包含沉浸式通信、超大规模连接、极高可靠低时延、人工智能与通信的融合、感知与通信的融合、泛在连接等6G六大场景。不仅进一步降低时延,也提升了网络带宽,同时成本方面,由于6G频段预计将比5G更高,单位面积6G基站密度也将高于5G,从而使得建网成本更高的提升,比较此前4G及5G建网期间资本开支可以发现,随着频段的提升,资本开支也相应增加,而卫星发射及制造成本随着卫星互联网的发展有望逐步降低,卫星+地面基站实现广域覆盖或将成为6G时代主要发展方向,ITU也将其纳入6G网络发展目标中,支撑6G网络下实现海、陆、空、天一体化服务。

(四)卫星互联网板块展望:看好卫星发射产业链投资机会

卫星通信、导航遥感一体化发展,空天地信息网络一体化融合有望超预期。近期上海发布《上海市促进商业航天发展打造空间信息产业高地行动计划(2023-2025年)》,旨在推动商业航天和空间信息产业的发展,以期在 2025年形成从火箭、卫星、地面站到终端的全覆盖产业链。此外,上海计划发展新一代中大型运载火箭、低成本高集成卫星以及智能应用终端等三大拳头产品。这些新型通信设备的出现,将进一步提升通信行业的技术水平和服务质量,同时也可能引领出全新的商业机会。数量方面,计划形成年产50发商业火箭、600颗商业卫星的批量化制造能力,以打造“上海星”“上海箭”两大品牌,提供一站式的卫星研制、运载发射、在轨交付与管理链式服务模式。

卫星发射有望超预期。按ITU规定,卫星发射数量申请通过后,需在2/5/7年内需发射申请卫星数量的约10%/50%/100%,整体时间周期最长为14年。我国GW星座自2020年申请12,992颗星配额后,预计最晚2027年即可发射首颗实验星,此后发射进程预计将进一步加速。

编辑:火腿肠
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