2017年09月04日
通信2017年日常报告
证券研究报告
评级：增持维持评级
行业深度研究
长期竞争力评级：高于行业均值
云计算推动数据中心技术升级
160905161205170305170605
市场数据(人民币）
行业优化平均市盈率市场优化平均市盈率国金通信指数沪深300指数上证指数深证成指中小板综指
7343703167196408609657845473
国金行业
58.9718.445972.563830.543367.1210880.5611603.86
沪深300
行业观点
云计算已经成为公认的大趋势，由此带来的数据中心软硬件建设、数据中心之间的数据通信等方面的技术进步和升级需求也在持续发生变化。
开放数据中心活动以及其委员会定期交流，并且由龙头公司引领行业技术的发展。
本篇报告对ODCC2017峰会上各位专家的观点进行整理归纳总结，以图从中发现当前技术的关键点和行业发展趋势。
服务器硬件端的技术升级：伴随着人工智能由浅层学习走向深度学习，AI背景下对服务器的计算性能要求提升，AI芯片在异构平台下寻求计算性能的突破。
巨大的数据量需要大量的服务器来支撑计算和处理，同时也对数据中心支撑服务器带来挑战，数据中心节能减排将成为整个行业关注的方向。
ODCC服务器工作组也对外开放两套存储技术标准，针对总机柜的板卡和主板设计的标准化，从而进一步降低研发生产交付成本，优化供应链，降低研发和供货风险。
互联网深入发展推动数据中心建设需求：根据中国IDC圈预测，到2018年中国IDC市场规模近1400亿元。
而海外IDC行业主要由专业服务商运营。
随着数据中心的不断细化发展，海外企业通过并购持续做大，进入整合阶段。
目前来看，传统的电信机房需要进行改造，同时为了提升移动互联网的用户体验，以及工业互联网，物联网的发展，大量内容、计算需求被推向边缘、边缘化，小型化的数据中心会逐渐涌现并承担重要角色。
相关报告
1.《5G进程明确，中国设备商中期持续增长-日常通信行业研究》，2017.8.282.《运营商的平台梦：联通混改VS移动业务基地-日常通信行业研究》，2017.8.213.《电信启动OTN招标，移动开启物联网集采-日常通信行业研究》，2017.8.144.《光模块厂商业绩持续增长，产品结构面临调整-日常通信行业研究》，2017.8.75.《中兴出售努比亚股权，内生改善聚焦主业-通信行业研究周报》，2017.7.31 数据中心光互联：根据Cisco预测，2016-2021年移动数据流量年平均复合增长率为53%；移动视频流量增速高达62%。
移动互联网产业发展、流量增长推动数据中心建设。
到2020年，全球云计算数据中心流量复合增速为30%，主导了超过90%的数据中心流量。
云IT设施向超级数据中心集中，超级数据中心的数量达485座。
东西向流量的增加推动数据中心架构向着扁平化发展，增加了对高端光模块的需求，同时数据中心的端口速率正由10G/40G朝着25G/100G快速迭代升级，并逐渐往400G演进。
数据中心中开放光模块的特点是对新技术保持开放的态度，新技术包括简化封装技术、硅光子技术、板载光模块技术等。
投资建议 看好光器件及光模块厂商：服务器大量出货及云计算推动数据中心迅猛发展，随之而来的数据中心内部光互连及DCI将会用到大量高速光模块。
供给需求两方面共同决定了行业高景气持续延续。
同时根据LightCounting预测，2017年起数据中心100GbE光模块销售将超过运营商市场，100G光模块市场发展主要推手将由通信运营商转向互联网。
推荐高速光模块龙头标的中际装备，关注博创科技、天孚通信、光迅科技。
关注IDC运营企业以及IDC后周期企业：看好流量增长主导的IDC运营企业光环新网，同时建议关注受益IDC后周期节能减排的企业英维克。
张斌林仕霄 分析师SAC执业编号：S12(8621)60230230zhangbin@ 联系人linsx@ 风险提示 高端模块研发进程不及预期。
敬请参阅最后一页特别声明 -1用使司公限有理管金基银瑞投国供仅告报此 此报告仅供国投瑞银基金管理有限公司使用 敬请参阅最后一页特别声明 行业深度研究 内容目录
一、数据量激增推动服务器硬件端技术升级....................................................41.1AI时代的异构计算——计算能力的突破与兼容.......................................41.2数据与能耗暴增——探索冷却新方案.....................................................51.3大存储——天蝎冷存储创新硬件设计.....................................................7
二、数据中心建设需求增长，国内外发展阶段与特点不同...............................82.1流量爆发推动数据中心建设...................................................................82.2中外IDC产业的特点与发展重点..........................................................11
三、数据中心光互联.....................................................................................143.1数据中心引领光互联技术——以阿里为例............................................143.2光模块：流量爆发的承载引擎..............................................................173.3云数据中心：扁平化结构增加海量需求................................................173.4新技术：简化封装，硅光子技术..........................................................19 风险提示......................................................................................................20 图表目录 图表
1：深度学习算法框架.............................................................................4图表2：百度X-Man项目...............................................................................5图表3：我国数据中心耗电量统计...................................................................5图表4：通信行业节能减排相关政策...............................................................6图表5：数据中心用电量分布比例...................................................................6图表6：部门美国数据中心PUE值.................................................................7图表7：阿里冷却研究路线.............................................................................7图表8：天蝎2.5公版设计特点.......................................................................8图表9：互联网基础资源增速明显...................................................................8图表10：我国互联网普及率超过50%............................................................9图表11：我国移动宽带用户数........................................................................9图表12：全球移动流量（EB/月）..................................................................9图表13：我国移动宽带用户数......................................................................10图表14：全球移动流量（EB/月）................................................................10图表15：全球云计算数据中心内部流量........................................................10图表16：全球超级数据中心数量..................................................................10图表17：中国IDC市场规模在2018年达1400亿元....................................11图表18：2015年全球IDC市场规模达384亿美元.......................................11图表19：Equinix为海外IDC龙头企业.........................................................12图表20：海外IDC企业持续并购整合..........................................................12图表21：大量A股企业转型IDC企业..........................................................12 -2- 行业深度研究 图表22：第三方IDC服务商定制化能力强...................................................13图表23：第三方IDC服务商市场占比达35%（2016年）............................13图表24：IDC运营服务商集中在北京、上海等互联网交换节点城市（2016年）.............................................................................................................14
图表25：开发光模块AOC要点...................................................................15图表26：阿里数据中心光互联速率..............................................................15图表27：光模块封装技术.............................................................................15图表28：阿里数据中心光互联接入速率.......................................................16图表29：数据中心光互联方案......................................................................16图表30：光技术接入技术演进.....................................................................16图表31：光电信号速率发展阶段..................................................................16图表32：光器件产业链................................................................................17
图表33：光器件产业链................................................................................17
图表34：叶脊网络架构示例.........................................................................18图表35：不同网络架构下光纤渗透率对比....................................................18图表36：全球光模块市场规模预测（亿美元）............................................18图表37：数据中心光模块特点......................................................................19图表38：光模块封装演进趋势......................................................................19图表39：硅光子技术优势.............................................................................20 -
3敬请参阅最后一页特别声明 行业深度研究
一、数据量激增推动服务器硬件端技术升级 1.1AI时代的异构计算——计算能力的突破与兼容 伴随着人工智能由浅层学习走向深度学习，AI背景下对服务器的计算性能要求提升。
早期的研究主要是依据既有经验，让机器在定义好的规则里搜索。
这种基于统计的机器学习方法相比于过去基于人工规则的系统，在很多方面显示出优越性，但实际上只是一种浅层学习模型。
在2006年以后，随着数据量和硬件计算能力的大幅度提升，人们开始尝试直接将数据交给计算机，让计算机通过组合低层数据来形成更加抽象的高层表示属性类别或特征，以发现数据的分布式特征表示，称之为深度学习。
在整个运算过程中，算法是核心，硬件和数据是基础。
深度学习作为人工智能的核心技术，通过模仿人类大脑的神经机制来分析和解释数据，例如图像、声音、文本。
神经网络包含输入层、输出层和隐藏层，每层都包含若干个神经元，神经元之间通过权重参数进行计算，从而形成神经网络。
图表1：深度学习算法框架 神经网络算法分类 深度学习框架 DNN、CNN、RNN TensorFlow、Caffe 来源：ODCC,国金证券研究所 随着晶体管的体积逐渐接近物理极限，在将来摩尔定律将可能会面临失效，AI芯片在异构平台下寻求计算性能的突破。
在AI领域随着数据量和计算量暴增，对计算性能有更高的追求，于是GPU、FPGA、AISC等性能强大的器件甚嚣尘上。
与CPU相比，GPU取而代之的是大量的计算核心，因此GPU有远超CPU的大规模数据运算能力。
FPGA和CPU、GPU不同，功耗比GPU低，ASIC性能提升则是以牺牲通用性为代价。
有关异构平台广泛存在，大到数据中心，小到手机、平板、可穿戴设备。
用CPU+来描述异构平台，CPU+GPU、CPU+FPGA、CPU+TPU等。
从现阶段看，受益于各个框架对GPU的良好支持，对GPU的需求也从最初的单机单卡发展到单机多卡到现在的多机多卡。
Inference端会选择CPU+GPU或者CPU+FPGA/ASIC，FPGA同时拥有流水线并行和数据并行，ASIC兼具高吞吐量、低延迟、低功耗的特性。
云计算的兴起伴随着PC行业的衰落。
如今云计算主要是面向企业客户的企业云，为企业客户提供云计算、虚拟桌面等服务。
从2006年，亚马逊进军公有云，国内也有很多公有云产品相继进入市场，而2011年起已经明显看到PC发货量下滑，大量的企业对PC的诉求开始向云端迁移。
无论是IoT的发展还是个人对于生活、办公、家庭、设备管理的诉求，都带着手机的计算量将继续增长的信号，但是设备不可能无限增加，甚至预计智能手机出货量可能会在2018年、2019年出现下滑拐点。
但将智能手机的计算量迁移到传统服务器上存在阻碍。
智能手机的业务可以用传统的CS模式，让计算量向传统的服务器端迁移。
但是由于智能手机都是基于ARM的处理器架构，而现在传统的服务器都是X86的体系架构，跟智能终端的软硬件环境都存在一定的差异。
也有很多这个行业的先行者尝试在X86上运行安卓的模拟器，再去跑智能终端的这些应用，尝试把计算量迁移到云端去，也遇到了很多问题。
而将软件重新编译，发现重新编译、重新开发、重新调试带来的工作量更是不可接受的。
百度构想设计出了一个新架构来解决AI计算层面的问题——X-Man项目。
在整个异构计算的拓扑里，通过PCIe的交换方式，把更多的计算节点和后面异构计算的模块进行整合，匹配天蝎3.0资源解耦合的设计理念。
通过PCIEswitch，构建一个异构计算的计算资源池，适应大数据大模型的计算场景。
-4敬请参阅最后一页特别声明 图表2：百度X-Man项目 PCIe：整合异构计算 模块 来源：ODCC,国金证券研究所 PCIEswitch 构建计算资源池 行业深度研究 云端：异构垂直与前 端设计耦合 1.2数据与能耗暴增——探索冷却新方案 未来将进入数据更加爆炸的年代，服务器和数据中心的计算量剧增。
从19世纪60年代只有100万台的大型机设备，80年代有1000万台小型机，2000年专网时代，到移动互联时代，未来到2020年即将进入IoT物联网时代，预计将产生500亿的设备，会随时随地会不断产生大量的数据。
全球的数据从2005年的0.1ZB到2010的1.2ZB，再到2012年是2.8ZB，2015年是8.5ZB，巨大的数据量需要大量的服务器来支撑计算和处理，同时也对数据中心支撑服务器带来挑战。
根据《国家绿色数据中心试点工作方案》披露：2016年我国数据中心发展迅猛，总量已超过40万个，年耗电量超过全社会用电量的1.5%，其中大多数数据中心的PUE（PowerUsageEffectiveness，平均电能使用效率）仍普遍大于2.2，与国际先进水平相比有较大差距。
同时随着信息化快速发展，全球数据中心建设步伐明显加快，总量已超过300万个，耗电量占全球总耗电量的比例为1.1%-1.5%，其高能耗问题已引起各国政府的高度重视。
在数据中心的爆发式增长的同时，由于能效监控管理、设备控制智能及联动协同等方面跟不上，能源的大量消耗问题也不容忽视。
电力消耗巨大、发热量集中、单位面积空调冷负荷急剧增加，由此引来的设备运行故障和能耗逐年增加。
图表3：我国数据中心耗电量统计 1200 20% 100015% 800 600 10% 4005% 200 02011 2012 2013 2014 0%2015 耗电量（亿度） 同比增速（%） 来源：ICTResearch，国金证券研究所 以通信行业应用领域为例，工信部陆续出台相关政策，推进节能减排事业发展。
-5敬请参阅最后一页特别声明 行业深度研究 图表4：通信行业节能减排相关政策 部门 工信部 工信部 工信部 工业和信息化部、国家发展改革委、国土资源部、电监 会、能源局 来源：各部委，国金证券研究所 政策《工业和信息化部关于进一步加强通信业节能减排工作的指导意见》《高耗能老旧电信设备淘汰目录》 《通信行业节能技术指导目录》 《关于数据中心建设布局的指导意见》 主要内容 至2015年末，通信网全面应用节能减排技术，高能耗老旧设备基本淘汰，实现单位通信业务总量综合能耗较2010年下降10%。
引导淘汰包括移动通信基站、交换设备2大类34项高能耗设备或产品。
鼓励推广包括服务器动态节能技术应用、开关电源高效模块及休眠技术等10项节能技术的应用。
持续开展老旧高耗能电信设备和节能技术研究工作，为老旧高耗能设 备及节能技术目录的更新、完善做好充分准备。
鼓励建设PUE值低于1.5的数据中心，倡导企业“利用云计算、绿色节能等先进技术进行整合、改造和升级已 建数据中心”。
在此背景下，高效率、低能耗的精密温控节能设备由于可以在保证主设备高效负载的情况下最大程度地节约能源，研发生产高效率、低温耗的温控节能设备是行业发展潮流，行业将大幅度受益节能减排需求。
据美国采暖制冷与空调工程师学会（ASHRAE）技术委员会统计报告显示，空调制冷系统占数据中心总电量近30%，是影响机房能耗的关键指标。
图表5：数据中心用电量分布比例 4% 11% 8%46% 31% 服务器空调制冷UPS损耗照明其他 来源：ASHRAE，国金证券研究所 从全球来看，美国的部分数据中心PUE值接近于
1，成为数据中心能耗的典范。
微软把数据中心放在海底，Facebook把数据中心搬到北极寒冷的地方，因为这个地方全年气温超过30度的只有不超过24小时。
除了传统设备的能耗以外，AI也极其耗能，一个3U的GPU服务器可以达到3.2kw。
根据阿里服务器利用率的趋势，过去可能是3-5kw一个密度，现在是7.215kw一个密度，未来可能是25到40kw一个密度。
液冷成为散热的最佳途径。
数据中心更新换代是8-10年一个周期，服务器换代周期则是3-5年。
液冷是通过液体代替空气，对CPU、内存以及其他部件进行散热，主要方式有是间接制冷和直接液冷。
对机房来说，既需要空气冷却的设备，也需要增加液冷的设备 -6敬请参阅最后一页特别声明 行业深度研究 图表6：部门美国数据中心PUE值 公司RackSpaceFacebookSupernapSupermicro 来源：国金证券研究所 地理位置英国克劳利美国俄勒冈美国拉斯维加斯美国硅谷 PUE值1.151.071.081.06 图表7：阿里冷却研究路线 中国中小规模数据中心PUE值普遍在2.2-
3，虽然新建大规模数据中心PUE有所降低，但整体与国际上1.3-2的平均水平相比具有较大差距该部分费用已经严重影响到了运营商和服务供应商的业务发展。
利用外界环境“免费”的冷源来为机房提供散热，有望成为下一代高密度IDC数据中心和机房的发展方向。
考虑到低能耗、环保，阿里当前正在研究浸没式液冷，力图设计出架构简单、系统简化，建设和维护成本更低，PUE更小，系统更耐用的液冷设备。
但是浸没液冷还是存在有很多挑战，一是服务器本身，二是IDC基础，三是TCO方面。
阿里巴巴针对这些问题，在包括新材料技术、新IT设备、新液冷系统和新监控管理等方面做了研发。
阿里在液冷的研究路线主要分为五个步骤，基础技术、部件级、系统级、小批量、规模化。
基础技术 •提高密度•液体材料 选型 部件级 •稳定性•能效测试 优化 系统级 •合理性•可维护性 小批量 •规模化部署研究 来源：ODCC，国金证券研究所 1.3大存储——天蝎冷存储创新硬件设计 随着云计算、大数据的发展，全球数据总量到2020年可以达到几十ZB，可以预见的是，这种规模效应的推动将会催生更多大型的数据中心，服务器规模也会出现爆发式的增长。
为了解决存储容量的需求，提前在存储硬件设计方面的思考和布局就显得尤为重要。
既要考虑数据中心容载量的需求，又要讲求IT设备的节能。
针对全球数据总量的迅猛增长，天蝎冷存储技术提供低成本海量存储的解决方案。
基于天蝎2.0整机柜设计，ODCC服务器工作组于2016年9月份已经推出了经济高效的冷存储技术规范1.0。
在2017年，ODCC服务器工作组将对外开放两套标准，第一个是天蝎冷存储2.0，第二个是天蝎2.5公板。
天蝎冷存储技术规范2.0保持了对海量存储的特点，1U节点（单U支持18个3.5英寸大盘），相比传统的2U服务器设计，存储容量提升50%，有效降低了集群的单机的综合成本。
天蝎冷存储2.0为业务提供的硬件解决方案实现主要体现在以下五个方面。
一是计算提速，基于低功耗的SOC处理器，单路SOC计算性能成倍增加；二是内存加强，最大可支持DDR4128GB；三是开放网络，兼容OCP2.0设计，灵活适配不同网卡；四是兼容池化，多级级联，通过PCIe扩展可以实现更深层次的冷备存储，结合不同容量的硬盘，4TB、8TB、 -7敬请参阅最后一页特别声明 行业深度研究 图表8：天蝎2.5公版设计特点 12TB、16TB，能够进一步降低单机成本；五是分层存储，兼容支持2个NVMeSSD。
天蝎冷存储的部署逐年快速增长。
自2014年，首批天蝎冷存储在业界部署以来，每年都以非常快的速度增长，截止到2017年，天蝎整机柜的部署规模接近1000多架，有效支持了业界里对私有云或者公有云的业务，很好的服务了应用需求，特别在人工智能领域，因为人工智能领域需要存储、计算大量的数据，天蝎冷存储这种技术海量存储的解决方案就有效解决了这方面的诉求。
希望通过ODCC开放平台，天蝎冷存储既解决数据中心海量存储的需求，又能够做到让整个业界绿色节能。
天蝎2.5公版是基于天蝎整机柜2.0的设计，针对总机柜的板卡和主板设计的标准化。
从而进一步降低研发生产交付成本，优化供应链，降低研发和供货风险，完善整个天蝎整机柜系统的生态。
天蝎2.5公版的设计特点可以归纳为四个方面。
架构架构归一化的主板低成本生态化供应链体系 天蝎2.5公版基于天蝎21寸整机柜设计，支持1U1节点、1U2节点和1U3节点的设计方案 对于多个生产厂商只有一个主板设计，一套硬件解决方案，对应的软硬件接口、API接口、机柜管理单元均是基于CLI指令的易于操作和执行的软件标准。
一是同一套主板设计降低研发费用；二是处于终端，可以根据业务的应用需求，提供最理想的设计方案 采用了一个物件多个供应商，便于机柜集成，也便于快速交付 来源：ODCC，国金证券研究所
二、数据中心建设需求增长，国内外发展阶段与特点不同 2.1流量爆发推动数据中心建设 我国互联网用户数的年增长率已经日趋放缓，取而代之的则是普及程度的进一步加深，互联网行业与传统行业的结合也越发紧密。
我国网络渗透率与日韩、新加坡等国相比，仅为一半左右。
互联网的深入发展将产生对IDC的需求。
图表9：互联网基础资源增速明显 2015年12月 2016年12月 年增长率 IPV4地址（个）IPV6地址（块/32） 域名（个）网站（个）国际出口宽带（Mbps） 来源：CNNIC,国金证券研究所 33651968020594 3102051442292935392116 33810278421188 4227570248239186640291 0.5%2.9%36.3%14.1%23.1% -8敬请参阅最后一页特别声明 图表11：我国移动宽带用户数 行业深度研究 图表10：我国互联网普及率超过50% 876543210 2011 60 50 40 30 20 10
0 2012 2013 2014 2015 2016 网民数量（亿人） 互联网普及率（%） 来源：CNNIC,国金证券研究所
2016年底，中国固网宽带2.97亿户，其中光纤接入达2.28亿户、占76.6%，8M以上、20M以上宽带用户总数占宽带用户总数的比重分别达91.0%、77.8%。
图表12：全球移动流量（EB/月） 来源：工信部,国金证券研究所 来源：CISCO,国金证券研究所 根据Cisco预测，2016-2021年移动数据流量年平均复合增长率为53%；移动视频流量增速高达62%。
移动互联网产业发展、流量增长推动数据中心建设。
-9敬请参阅最后一页特别声明 图表13：我国移动宽带用户数 图表14：全球移动流量（EB/月） 行业深度研究 来源：工信部,国金证券研究所 来源：CISCO,国金证券研究所 流量增长驱动数据中心扩容，流量集中于数据中心网络。
全球云计算数据中心流量复合增速为30%，主导了超过90%的数据中心流量。
云IT设施向超级数据中心集中，超级数据中心的数量达485座，占比超过47%。
图表15：全球云计算数据中心内部流量 图表16：全球超级数据中心数量 来源：DCD,国金证券研究所 来源：DCD,国金证券研究所 同时，随着宽带中国、云计算、在线存储、VR、传统企业转型互联网+以及电子政务等需求拉动，IDC业务将引来新一轮确定性成长，根据预测，未来几年IDC行业将继续保持30%-40%的增长率。
中国IDC市场规模在2011-2015年间增长4倍，占全球总规模的22%，与全球16%的年均增长率相比，中国IDC运营服务仍处于高速增长状态，根据中国IDC圈预测，到2018年中国IDC市场规模近1400亿元。
敬请参阅最后一页特别声明 -10- 敬请参阅最后一页特别声明 行业深度研究 图表17：中国IDC市场规模在2018年达1400亿元 1600 40 140039 1200 1000 38 800 600 37 40036 200 02014 2015 2016 2017E 352018E 市场规模（亿元） 同比增速（%） 来源：中国IDC圈，国金证券研究所 数据中心内部通信需求同样为光通信行业带来景气度，随着数据中心内部光通信的建设，运营商和数据中心的光网络投资会带动光通信行业持续景气。
2.2中外IDC产业的特点与发展重点 从全球市场来看，近年来IDC需求热度不减，根据IDC圈的数据，2015年整体市场规模达到384.6亿美元，增速为17.3%。
图表18：2015年全球IDC市场规模达384亿美元 450400350300250200150100 5002011 25 20 15 10
5 0 2012 2013 2014 2015 市场规模（亿美元） 同比增速（%） 来源：中国IDC圈，国金证券研究所 海外IDC行业主要由专业服务商运营。
随着数据中心的不断细化发展，海外企业通过并购持续做大，进入整合阶段。
美国市场龙头Equinix在2015年以35亿美元并购TelecityGroup在欧洲市场占有率从8%提升至18%，Centurylink在2011年以35亿美元收购Savvis，成为北美ColocationGuard数据中心第二大提供商。
-11- 图表19：Equinix为海外IDC龙头企业 国家 美国 Equinix 英国 Equinix 德国 Equinix 日本 NTT 来源：Synergy,国金证券研究所 龙头企业CenturyLink TelecityDT atTokyo 行业深度研究 VerizonBT InterxionKDDI 图表20：海外IDC企业持续并购整合 时间 公司 并购金额 被并购企业 2011 CenturyLink 35亿美元 Savvis 2011 Verizon 14亿美元 Terremark 2013 NTT 3.5亿美元 RagingWire 2015 DigitalRealty 19亿美元 Telx 2015 Equinix 36亿美元 TelecityGroup 来源：Synergy,国金证券研究所 目前国内IDC行业竞争激烈，随着2012年底工信部再次开放IDC及ISP资质的审批，IDC牌照重启使得大量的中小型IDC企业进入市场，市场竞争趋于激烈。
IDC牌照重启以来，国内IDC建设保持30%-40%增速，根据工信部公布的相关数据显示，具有IDC运营资格的企业从2014年的41家增加到2016年的241家，增长近5倍。
南都电源、四川金顶、广东榕泰、高升控股及科华恒盛等多家A股上市企业转型IDC，同时内蒙、贵州、宁夏、云南、新疆等偏远地区大量新建IDC，市场供给迅速提升。
图表21：大量A股企业转型IDC企业 公司名称 IDC业务概述 南都电源 储能连手中国移动，进军IDC领域 广东荣泰 收购森华易腾，进军IDC市场 高升控股 蓝鼎控股收购高升控股，进军IDC、CDN 四川金顶 收购德利迅达，进军IDC、CDN 迪威视讯 在鄂尔多斯投资云计算光缆传输网络 宁波建工 12.6亿跨界收购进军IDC领域 来源：wind,国金证券研究所 根据目前IDC行业的相关特征，综合判断地理位置、规模、运营效率及运营商资源是行业核心竞争要素。
目前IDC市场主要竞争者包括基础电信运营商、第三方IDC服务商及云服务商。
敬请参阅最后一页特别声明 -12- 行业深度研究 图表22：第三方IDC服务商定制化能力强 基础电信运行商 •包括中国电信、中国联通和中国移动等 •特点是拥有大量基础资源，在骨干网络等方面具有比较大的优势 第三方IDC服务商 •包括光环新网、世纪互联和鹏博士 •特点是可同时引进多家运营商资源，产品丰富，定制化能力强 云服务商 •包括阿里云、UCloud、华为云和腾讯云 •特点在于技术领先，部分垂直细分行业有较大优势 来源：国金证券研究所 电信运营商在IDC市场拥有大量的基础设施资源，中国电信、中国移动、中国联通三家电信运营商的IDC市场占有率之和接近65%。
传统电信运营商拥有三大天然优势，第
一，拥有带宽优势，可以直接连接主干网络；第
二，具有客户资源，对网络运营商形成吸引力；第
三，拥有区位先发优势，实现全国范围布局。
图表23：第三方IDC服务商市场占比达35%（2016年） 第三方服务商35% 敬请参阅最后一页特别声明 电信运营商65% 来源：中国IDC圈，国金证券研究所 第三方IDC运营商凭借专业能力和产品的丰富性，提供灵活多样的服务，他们可以同时引进多家运营商资源，定制化能力强，主要包括世纪互联、蓝汛、鹏博士、网宿科技、光环新网和高升控股等，为客户提供主机托管、服务器租赁和机房运维等服务。
电信运营商提供IDC服务主要为服务器托管、机房租用等基础服务，业务实施难度较低，技术性要求不高。
未来互联网应用必将对IDC服务商提出更高要求，尤其是对具有定制化需求的大客户。
拥有技术优势的非运营商IDC龙头企业提高行业渗透率，占领高端IDC市场将会是未来趋势。
但是，现阶段大多数第三方IDC服务商存在资源受限的问题，租用机房的第三方IDC服务商基础资源受制于运营商，自有机房的第三方IDC服务商普遍面临土地、水电资源不足，且业务发展受融资能力的影响。
为第三方服务的IDC提供商基于业务量、带宽资源以及近距离服务优势等原因，主要集中在北京、上海、广东等互联网交换节点城市，占比超过80%。
IDC必须接入骨干网络，而我国骨干网的节点均在一二线城市。
因此IDC模式类商业地产，尽管近年来出现了能源丰富的边 -13- 行业深度研究 远地区，如内蒙、贵州、宁夏、云南、新疆等地区投资建设数据中心热潮，但中心城市IDC区位优势依然显著，拥有北上广基础资源的IDC服务商更易脱颖而出。
图表24：IDC运营服务商集中在北京、上海等互联网交换节点城市（2016年） 其他27% 北京28% 敬请参阅最后一页特别声明 浙江6% 山东7% 来源：中国IDC圈，国金证券研究所 上海7% 广东25% 同时我们认为，第三方IDC服务商目前有从标准化向细分化领域发展的趋势。
例如金融行业对于IDC服务商有更多的安全性要求，对信息安全、物理安全和人员安全均有要求。
而电商行业对于IDC有峰值高带宽要求。
IDC服务商细分化将成为未来IDC服务的重点。
IDC机房建设包括前期规划、征地、政府审批立项，机房土方建设，最后是机房的线路、UPS、发电机布设。
单机柜的投资成本在10-20万之间，一个拥有1000台标准机柜的IDC机房总投资往往在1亿元以上。
因此IDC服务商具有明显规模效应，大型IDC服务商分摊到单机柜的运营成本更低，同时进入行业的资金门槛较高，行业内竞争者表现出强者恒强特性。
三、数据中心光互联 3.1数据中心引领光互联技术——以阿里为例 2017年阿里的网络已经全面部署开放的10G/40G的网络，包括25G/100G的网络,开放的第三方以及AOC光模块。
云计算、物联网以及AI的各种发展使得阿里的数据中心发展迅速。
根据预测，到2019年数据中心光模块的发货量将达到1000万，2021年市场规模达到49亿美元，增长非常的迅速。
从以往的技术主要的驱动力——电信的网络，像路由器、光传输，对带宽的增长需求更迫切。
数据中心对光模块的特性需求跟电信网络不同，它对小型化、高密度、低功耗、低成本都有更高的要求，因此可以认为，数据中心现在已经成为了推动光通讯技术发展的另外一个引领方向。
数据中心的硬件、软件、存储设备、网卡、交换机、DC光互联都呈现了全面开放的趋势。
相关专家认为，数据中心的基础设施对于用户来说越来越趋向于白盒化，而不再是一个黑盒子。
其好处除了成本上的降低之外，也使得内部的技术可以更容易被触摸，从而把用户的真实需求快速反馈到上游供应商。
因此到了100G时代各种各样的MIC被标准的原因，不只是IEEE用以应对数据中心用户需求的多样化。
-14- 行业深度研究 开放光模块需要做到包括技术规范、测试、稳定性等几个方面的规范。
图表25：开发光模块AOC要点 •光模块、AOC有SLF、IEE些标准组织制定所有光电参数等定义技术规范•减少集成的过程中出现的问题 •技术规范，集成设计中发现的问题要快速反馈 集成测试 •IEEE定义的误码率都是1*10-12，1G时可能是16分钟/IO，10G时稳定性可能是100s •用户自己建设和运维 建设运维 •整个开放的第三方的光模块的AOC在数据中心不会出现任何的经验总结问题 来源：ODCC，国金证券研究所 目前，阿里数据中心的光互联主要分为两块。
第一块是服务器接入到交换机，这层通常是用AOC作为传输介质，第二块是往上接入核心交换机的光模块，它们速率是4倍的关系。
图表26：阿里数据中心光互联速率 网络架构 40G 100G 400G 交换机连接 40G 100G 400G 服务器接入 10G 来源：ODCC，国金证券研究所 25G 100G 图表
27：光模块封装技术 封装 CDFP 从封装技术来看，CDFP和CFP8在1RU空间有16个单位，功耗为12W，每RU的带宽为6.4T。
但阿里的相关技术专家不认为它会是数据中心交换机的选择，而应该是电信网络的选择。
同时他们认为，数据中心的 400G光模块封装应该是OSFP和QSFP-DD。
CFP8 OSFP QSFP-DD QSFP112 电信号 16*25G 16*25G 8*50G 8*50G 4*100G 尺寸mm 107.5*41.5*12.4102.0*40.0*9.5107.8*22.6*9.078.3*18.4*8.5 72.4*18.4*8.5 功耗 12W 12W 12W 12W 12W 每RU端口数量 16 16 32 36 36 每RU带宽 6.4T 6.4T 12.8T 14.4T 14.4T 来源：ODCC,国金证券研究所 而在阿里数据中心光互联方案中，从接入速率10G到25G到100G，面板端口密度和布局可保持不变，面板带宽密度增加至2.5倍到10倍。
敬请参阅最后一页特别声明 -15- 行业深度研究 图表28：阿里数据中心光互联接入速率 10G/40G 40GeSR4 交换机-交换机 LR4 QSFP+ 交换机-服务器 10GAOCSFP+ 规模部署时间 2013 来源：ODCC，国金证券研究所 25G/100G100GSR4,100G PSM4/CWDM4QSFP2825GAOCSFP282017 100G/400G400GSR42, DR4,FR4QSFP56-DD 100GAOCSFP56-DD2019-2020 在具体的方案方面，可以划分为10G/40G时代、25G/100G时代和下一代的100G/400G的网络。
图表29：数据中心光互联方案 10G/40G L<=300m，40GSR4、eSR4和OM3多模光缆方案 L>300m，40GLR4lite或LR4单模方案 以AOC的方案为主、相比较DAC性能更好、运维界面清晰、集成难度低，受距离限制小，成本可接受 25G/100G L<=70m/100m，100GSR4多模光模块方案，成本优势依旧明显、目前技术已成熟 L>70m/100m，100GPSM4和CWDM4单模光模块成本较贵，平均长度500m以内PSM4更有优势 25G接入：AOC目前成本仍然较高，但是在快速下降中，DAC虽然其他方面不及AOC，但成本低廉，仍有应用空间 来源：ODCC,国金证券研究所 100G接入由于用量巨大且对成本敏感，光、铜的方案都有各自的应用场景，AOC负责较长的连接、铜缆负责很短的连接。
图表30：光技术接入技术演进 Serdes 电信号 光信号 类型 100GSR4 第一代 25G 4*25G 4*25G 100GCR4 第二代第三代 50GPAM4100GPAM4 2*25G1*100G 2*25G1*100G 100GSR2100GCR2100GSR100GCR 来源：ODCC，国金证券研究所 根据光、电信号的速率发展分为4代，当光电信号速率不匹配时光模块内部需要Gearbox。
图表31：光电信号速率发展阶段 Serdes 电信号 光信号 多模类型 光信号 单模类型 第一代 25G 16*25G 16*25G SR16 8*50G FR8、LR8 第二代 50GPAM4 8*50G 8*50G SR8SR4、
2 8*50G FR8、LR8 第三代 50GPAM4 8*50G 4*100G SR4 4*100G DR4、FR4、LR4 第四代 100GPAM4 4*100G 4*100G SR4 4*100G DR4、FR4、LR4 来源：ODCC,国金证券研究所 敬请参阅最后一页特别声明 -16- 行业深度研究 3.2光模块：流量爆发的承载引擎光器件产业链可以分为光芯片、光组件、光器件和光模块。
而光器件可以 分为“光无源器件”和“光有源器件”两大类。
光无源器件是指能够实现信号的连接、耦合分，但无需进行光电信号转换的器件。
包括陶瓷套管、陶瓷插芯、光纤适配器等物无源器件。
而光模块属于光有源器件。
图表32：光器件产业链 图表33：光器件产业链 来源：国金证券研究所 光芯片成本占比高，占据光器件产业链的制高点。
一般而言，芯片在光器件/光模块的成本构成中占比为30%-40%。
当然，越是高端的光器件/光模块，如100G光模块，由于芯片技术含量高，主要掌握在国外少数企业手中，其成本占比甚至可以达到50%以上。
来源：光纤在线，国金证券研究所 光无源器件包括光纤连接器、光分路器和波分复用解复用器。
光纤连接器主要用于实现系统中设备间、设备与仪表间、设备与光纤间以及光纤与光纤间的非永久性固定连接，是光通信系统中不可缺少的无源器件，是目前使用数量最大的光无源器件。
3.3云数据中心：扁平化结构增加海量需求 云计算、虚拟化、超融合等新型业务使得数据中心内部数据通信越来越 敬请参阅最后一页特别声明 -17- 行业深度研究 多，其结果就是数据中心内部流量远高于数据中心与外部之间的流量，根据思科的统计，数据中心内部流量占全网的7成。
IDC内部服务器、存储和网络设备节点之间的流量传输（东西流量）快速爆发。
而云数据中心要求服务器间的数据交互，流量以数据中心内部服务器之间交互的东西向流量为主，根据思科预测，云数据中心中超过80%的流量为东西向流量。
数据中心流量由“南北”为主转变为“东西”为主，推动数据中心向便于东西向传输的叶脊(leaf-Spine)网络结构演进，该结构主要由叶交换层和脊交换层两部分组成，集群内每一个叶交换节点都与每一个脊交换节点相连。
图表34：叶脊网络架构示例 来源：CISCO，国金证券研究所 图表35：不同网络架构下光纤渗透率对比 来源：CISCO,国金证券研究所 据LightCounting预测，2017年起数据中心100GbE光模块销售将超过运营商市场，100G光模块市场发展主要推手将由通信运营商转向互联网。
根据Ovum预测，数据中心高速光模块市场中，2017年100G多模及单模光模块的销售数量将超过40G。
图表36：全球光模块市场规模预测（亿美元） 敬请参阅最后一页特别声明 来源：Ovum，国金证券研究所 -18- 行业深度研究 同时，中国相比国外巨头仍有较大差距。
全球主要云服务商资本开支不断扩大，国内BAT相比国外巨头在资本支出方面相比国外巨头仍有较大差距，随着国内云计算大数据的普及，国内BAT在数据中心资本支出将持续增加。
目前美国数据中心正在从40G往100G方向过渡，未来中国必将跟随美国数据中心高速化和大型化的发展方向，光模块采购也将向高端化演变。
本土云计算的龙头阿里云进入全球的云计算的第一梯队，2016年实现收入55.66亿元，同比增长138%，预计到2017年阿里云将突破百亿元大关。
腾讯公司也宣布在未来5年将保持每年20亿的速度用于腾讯云的基础设建设及运营。
所以综合判断，在2018年开始中国数据中心对高速光模块的需求将开始起量。
3.4新技术：简化封装，硅光子技术 图表37：数据中心光模块特点 数据中心市场是一个合理地定义了光模块工作条件，充分地利用了光模块能力、并持续地优化性价比的市场。
在数据中心中开放光模块的特点，也是基于数据中心的新应用，比如说定制温度、定制传输距离等，基于此种应用的数据中心的特点是对新技术保持开放的态度，新技术包括简化封装技术、硅光子技术、板载光模块技术等，新标准包括1310/1550nm，QSFP，OSFP，QSFP等。
新技术 新应用 新标准 •定制温度•定制传输距离 •简化封装技术•硅光子技术 •1310/1550nm•QSFP，OSFP 来源：ODCC，国金证券研究所 图表38：光模块封装演进趋势 光模块是光和电的结合体，基本功能是通过激光器进行电光转换，通过PD进行光电转换，来实现数据和数据的交互。
光模块的简化封装演进趋势大概可以分为传统的TO/BOX封装、COB封装、板载光组件、规模光电集成四个阶段。
目前现阶段的封装技术正处于COB封装的阶段。
从成本来看，封装成本和广电芯片成本占整个光模块成本的80%-90%，因此我们认为，持续优化封装技术以及芯片技术，是光模块的一个主要发展方向。
TO/BOX封装 •气密保护光口封装 COB封装 •去掉TO/BOX•多模成熟 板载光组件 •高端口密度•低损耗 规模光电集成 •System-inPackage 来源：ODCC,国金证券研究所 敬请参阅最后一页特别声明 TO（TransistorOut-line）的中文意思是“晶体管外形”。
这是早期的封装规格，例如TO-92，TO-92L，TO-220，TO-252等等都是插入式封装设计。
近年来表面贴装市场需求量增大，TO封装也进展到表面贴装式封装。
COB封装即ChipOnboard，就是将裸芯片用导电或非导电胶粘附在互连 -19- 图表39：硅光子技术优势 行业深度研究 基板上，然后进行引线键合实现其电气连接。
如果裸芯片直接暴露在空气中，易受污染或人为损坏，影响或破坏芯片功能，于是就用胶把芯片和键合引线包封起来。
光电电集成电路总体可分为两类：一类是完成光信息到电信息转换的电路，它由光电探测器、放大器及偏置电路组成。
另一类是完成电信息到光信息转换的电路，由光发射器件、驱动电路及偏置电路组成。
对于板载光组件和规模光电集成来说，硅光子技术大有用武之地。
硅光子技术的优势主要包括成本、性能等四点。
极低成本•地球含量28% 光学性能优异 •折射率高•无损透明 CMOS工艺兼容 •线宽误差小 光电“无缝对接” •光电集成 来源：ODCC,国金证券研究所 硅半导体材料的优势是可以利用集成电路领域有效的制造设备，降低成本、提高系统集成度。
在摩尔定律下，集成电路每单位价格逐年下降。
相比传统收发器人工光学制造工艺，硅光技术降低了光学收发器成本。
此外，硅光技术同样有望显著降低光学收发器的能耗以及体积。
根据报道，Facebook看好硅光技术将推动100GCWDM4成本降低至100美元。
因此，IDC市场有望成为硅光技术商用落地的方向。
根据Yoledevelopment的预测，2013-2024年间，硅光子市场年复合增速接近40%，到2024年整体市场将达到7亿美元。
在这一过程中，来自于数据中心的需求或将使得硅光子市场在2018年迎来突破。
风险提示 高端模块研发进程不及预期。
敬请参阅最后一页特别声明 -20- 行业深度研究 长期竞争力评级的说明：长期竞争力评级着重于企业基本面，评判未来两年后公司综合竞争力与所属行业上市公司均值比较结果。
公司投资评级的说明：买入：预期未来6－12个月内上涨幅度在15%以上；增持：预期未来6－12个月内上涨幅度在5%－15%；中性：预期未来6－12个月内变动幅度在-5%－5%；减持：预期未来6－12个月内下跌幅度在5%以上。
行业投资评级的说明：买入：预期未来3－6个月内该行业上涨幅度超过大盘在15%以上；增持：预期未来3－6个月内该行业上涨幅度超过大盘在5%－15%；中性：预期未来3－6个月内该行业变动幅度相对大盘在-5%－5%；减持：预期未来3－6个月内该行业下跌幅度超过大盘在5%以上。
敬请参阅最后一页特别声明 -21- 行业深度研究 特别声明：国金证券股份有限公司经中国证券监督管理委员会批准，已具备证券投资咨询业务资格。
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开放数据中心活动以及其委员会定期交流，并且由龙头公司引领行业技术的发展。
本篇报告对ODCC2017峰会上各位专家的观点进行整理归纳总结，以图从中发现当前技术的关键点和行业发展趋势。
服务器硬件端的技术升级：伴随着人工智能由浅层学习走向深度学习，AI背景下对服务器的计算性能要求提升，AI芯片在异构平台下寻求计算性能的突破。
巨大的数据量需要大量的服务器来支撑计算和处理，同时也对数据中心支撑服务器带来挑战，数据中心节能减排将成为整个行业关注的方向。
ODCC服务器工作组也对外开放两套存储技术标准，针对总机柜的板卡和主板设计的标准化，从而进一步降低研发生产交付成本，优化供应链，降低研发和供货风险。
互联网深入发展推动数据中心建设需求：根据中国IDC圈预测，到2018年中国IDC市场规模近1400亿元。
而海外IDC行业主要由专业服务商运营。
随着数据中心的不断细化发展，海外企业通过并购持续做大，进入整合阶段。
目前来看，传统的电信机房需要进行改造，同时为了提升移动互联网的用户体验，以及工业互联网，物联网的发展，大量内容、计算需求被推向边缘、边缘化，小型化的数据中心会逐渐涌现并承担重要角色。
相关报告
1.《5G进程明确，中国设备商中期持续增长-日常通信行业研究》，2017.8.282.《运营商的平台梦：联通混改VS移动业务基地-日常通信行业研究》，2017.8.213.《电信启动OTN招标，移动开启物联网集采-日常通信行业研究》，2017.8.144.《光模块厂商业绩持续增长，产品结构面临调整-日常通信行业研究》，2017.8.75.《中兴出售努比亚股权，内生改善聚焦主业-通信行业研究周报》，2017.7.31 数据中心光互联：根据Cisco预测，2016-2021年移动数据流量年平均复合增长率为53%；移动视频流量增速高达62%。
移动互联网产业发展、流量增长推动数据中心建设。
到2020年，全球云计算数据中心流量复合增速为30%，主导了超过90%的数据中心流量。
云IT设施向超级数据中心集中，超级数据中心的数量达485座。
东西向流量的增加推动数据中心架构向着扁平化发展，增加了对高端光模块的需求，同时数据中心的端口速率正由10G/40G朝着25G/100G快速迭代升级，并逐渐往400G演进。
数据中心中开放光模块的特点是对新技术保持开放的态度，新技术包括简化封装技术、硅光子技术、板载光模块技术等。
投资建议 看好光器件及光模块厂商：服务器大量出货及云计算推动数据中心迅猛发展，随之而来的数据中心内部光互连及DCI将会用到大量高速光模块。
供给需求两方面共同决定了行业高景气持续延续。
同时根据LightCounting预测，2017年起数据中心100GbE光模块销售将超过运营商市场，100G光模块市场发展主要推手将由通信运营商转向互联网。
推荐高速光模块龙头标的中际装备，关注博创科技、天孚通信、光迅科技。
关注IDC运营企业以及IDC后周期企业：看好流量增长主导的IDC运营企业光环新网，同时建议关注受益IDC后周期节能减排的企业英维克。
张斌林仕霄 分析师SAC执业编号：S12(8621)60230230zhangbin@ 联系人linsx@ 风险提示 高端模块研发进程不及预期。
敬请参阅最后一页特别声明 -1用使司公限有理管金基银瑞投国供仅告报此 此报告仅供国投瑞银基金管理有限公司使用 敬请参阅最后一页特别声明 行业深度研究 内容目录
一、数据量激增推动服务器硬件端技术升级....................................................41.1AI时代的异构计算——计算能力的突破与兼容.......................................41.2数据与能耗暴增——探索冷却新方案.....................................................51.3大存储——天蝎冷存储创新硬件设计.....................................................7
二、数据中心建设需求增长，国内外发展阶段与特点不同...............................82.1流量爆发推动数据中心建设...................................................................82.2中外IDC产业的特点与发展重点..........................................................11
三、数据中心光互联.....................................................................................143.1数据中心引领光互联技术——以阿里为例............................................143.2光模块：流量爆发的承载引擎..............................................................173.3云数据中心：扁平化结构增加海量需求................................................173.4新技术：简化封装，硅光子技术..........................................................19 风险提示......................................................................................................20 图表目录 图表
1：深度学习算法框架.............................................................................4图表2：百度X-Man项目...............................................................................5图表3：我国数据中心耗电量统计...................................................................5图表4：通信行业节能减排相关政策...............................................................6图表5：数据中心用电量分布比例...................................................................6图表6：部门美国数据中心PUE值.................................................................7图表7：阿里冷却研究路线.............................................................................7图表8：天蝎2.5公版设计特点.......................................................................8图表9：互联网基础资源增速明显...................................................................8图表10：我国互联网普及率超过50%............................................................9图表11：我国移动宽带用户数........................................................................9图表12：全球移动流量（EB/月）..................................................................9图表13：我国移动宽带用户数......................................................................10图表14：全球移动流量（EB/月）................................................................10图表15：全球云计算数据中心内部流量........................................................10图表16：全球超级数据中心数量..................................................................10图表17：中国IDC市场规模在2018年达1400亿元....................................11图表18：2015年全球IDC市场规模达384亿美元.......................................11图表19：Equinix为海外IDC龙头企业.........................................................12图表20：海外IDC企业持续并购整合..........................................................12图表21：大量A股企业转型IDC企业..........................................................12 -2- 行业深度研究 图表22：第三方IDC服务商定制化能力强...................................................13图表23：第三方IDC服务商市场占比达35%（2016年）............................13图表24：IDC运营服务商集中在北京、上海等互联网交换节点城市（2016年）.............................................................................................................14
图表25：开发光模块AOC要点...................................................................15图表26：阿里数据中心光互联速率..............................................................15图表27：光模块封装技术.............................................................................15图表28：阿里数据中心光互联接入速率.......................................................16图表29：数据中心光互联方案......................................................................16图表30：光技术接入技术演进.....................................................................16图表31：光电信号速率发展阶段..................................................................16图表32：光器件产业链................................................................................17
图表33：光器件产业链................................................................................17
图表34：叶脊网络架构示例.........................................................................18图表35：不同网络架构下光纤渗透率对比....................................................18图表36：全球光模块市场规模预测（亿美元）............................................18图表37：数据中心光模块特点......................................................................19图表38：光模块封装演进趋势......................................................................19图表39：硅光子技术优势.............................................................................20 -
3敬请参阅最后一页特别声明 行业深度研究
一、数据量激增推动服务器硬件端技术升级 1.1AI时代的异构计算——计算能力的突破与兼容 伴随着人工智能由浅层学习走向深度学习，AI背景下对服务器的计算性能要求提升。
早期的研究主要是依据既有经验，让机器在定义好的规则里搜索。
这种基于统计的机器学习方法相比于过去基于人工规则的系统，在很多方面显示出优越性，但实际上只是一种浅层学习模型。
在2006年以后，随着数据量和硬件计算能力的大幅度提升，人们开始尝试直接将数据交给计算机，让计算机通过组合低层数据来形成更加抽象的高层表示属性类别或特征，以发现数据的分布式特征表示，称之为深度学习。
在整个运算过程中，算法是核心，硬件和数据是基础。
深度学习作为人工智能的核心技术，通过模仿人类大脑的神经机制来分析和解释数据，例如图像、声音、文本。
神经网络包含输入层、输出层和隐藏层，每层都包含若干个神经元，神经元之间通过权重参数进行计算，从而形成神经网络。
图表1：深度学习算法框架 神经网络算法分类 深度学习框架 DNN、CNN、RNN TensorFlow、Caffe 来源：ODCC,国金证券研究所 随着晶体管的体积逐渐接近物理极限，在将来摩尔定律将可能会面临失效，AI芯片在异构平台下寻求计算性能的突破。
在AI领域随着数据量和计算量暴增，对计算性能有更高的追求，于是GPU、FPGA、AISC等性能强大的器件甚嚣尘上。
与CPU相比，GPU取而代之的是大量的计算核心，因此GPU有远超CPU的大规模数据运算能力。
FPGA和CPU、GPU不同，功耗比GPU低，ASIC性能提升则是以牺牲通用性为代价。
有关异构平台广泛存在，大到数据中心，小到手机、平板、可穿戴设备。
用CPU+来描述异构平台，CPU+GPU、CPU+FPGA、CPU+TPU等。
从现阶段看，受益于各个框架对GPU的良好支持，对GPU的需求也从最初的单机单卡发展到单机多卡到现在的多机多卡。
Inference端会选择CPU+GPU或者CPU+FPGA/ASIC，FPGA同时拥有流水线并行和数据并行，ASIC兼具高吞吐量、低延迟、低功耗的特性。
云计算的兴起伴随着PC行业的衰落。
如今云计算主要是面向企业客户的企业云，为企业客户提供云计算、虚拟桌面等服务。
从2006年，亚马逊进军公有云，国内也有很多公有云产品相继进入市场，而2011年起已经明显看到PC发货量下滑，大量的企业对PC的诉求开始向云端迁移。
无论是IoT的发展还是个人对于生活、办公、家庭、设备管理的诉求，都带着手机的计算量将继续增长的信号，但是设备不可能无限增加，甚至预计智能手机出货量可能会在2018年、2019年出现下滑拐点。
但将智能手机的计算量迁移到传统服务器上存在阻碍。
智能手机的业务可以用传统的CS模式，让计算量向传统的服务器端迁移。
但是由于智能手机都是基于ARM的处理器架构，而现在传统的服务器都是X86的体系架构，跟智能终端的软硬件环境都存在一定的差异。
也有很多这个行业的先行者尝试在X86上运行安卓的模拟器，再去跑智能终端的这些应用，尝试把计算量迁移到云端去，也遇到了很多问题。
而将软件重新编译，发现重新编译、重新开发、重新调试带来的工作量更是不可接受的。
百度构想设计出了一个新架构来解决AI计算层面的问题——X-Man项目。
在整个异构计算的拓扑里，通过PCIe的交换方式，把更多的计算节点和后面异构计算的模块进行整合，匹配天蝎3.0资源解耦合的设计理念。
通过PCIEswitch，构建一个异构计算的计算资源池，适应大数据大模型的计算场景。
-4敬请参阅最后一页特别声明 图表2：百度X-Man项目 PCIe：整合异构计算 模块 来源：ODCC,国金证券研究所 PCIEswitch 构建计算资源池 行业深度研究 云端：异构垂直与前 端设计耦合 1.2数据与能耗暴增——探索冷却新方案 未来将进入数据更加爆炸的年代，服务器和数据中心的计算量剧增。
从19世纪60年代只有100万台的大型机设备，80年代有1000万台小型机，2000年专网时代，到移动互联时代，未来到2020年即将进入IoT物联网时代，预计将产生500亿的设备，会随时随地会不断产生大量的数据。
全球的数据从2005年的0.1ZB到2010的1.2ZB，再到2012年是2.8ZB，2015年是8.5ZB，巨大的数据量需要大量的服务器来支撑计算和处理，同时也对数据中心支撑服务器带来挑战。
根据《国家绿色数据中心试点工作方案》披露：2016年我国数据中心发展迅猛，总量已超过40万个，年耗电量超过全社会用电量的1.5%，其中大多数数据中心的PUE（PowerUsageEffectiveness，平均电能使用效率）仍普遍大于2.2，与国际先进水平相比有较大差距。
同时随着信息化快速发展，全球数据中心建设步伐明显加快，总量已超过300万个，耗电量占全球总耗电量的比例为1.1%-1.5%，其高能耗问题已引起各国政府的高度重视。
在数据中心的爆发式增长的同时，由于能效监控管理、设备控制智能及联动协同等方面跟不上，能源的大量消耗问题也不容忽视。
电力消耗巨大、发热量集中、单位面积空调冷负荷急剧增加，由此引来的设备运行故障和能耗逐年增加。
图表3：我国数据中心耗电量统计 1200 20% 100015% 800 600 10% 4005% 200 02011 2012 2013 2014 0%2015 耗电量（亿度） 同比增速（%） 来源：ICTResearch，国金证券研究所 以通信行业应用领域为例，工信部陆续出台相关政策，推进节能减排事业发展。
-5敬请参阅最后一页特别声明 行业深度研究 图表4：通信行业节能减排相关政策 部门 工信部 工信部 工信部 工业和信息化部、国家发展改革委、国土资源部、电监 会、能源局 来源：各部委，国金证券研究所 政策《工业和信息化部关于进一步加强通信业节能减排工作的指导意见》《高耗能老旧电信设备淘汰目录》 《通信行业节能技术指导目录》 《关于数据中心建设布局的指导意见》 主要内容 至2015年末，通信网全面应用节能减排技术，高能耗老旧设备基本淘汰，实现单位通信业务总量综合能耗较2010年下降10%。
引导淘汰包括移动通信基站、交换设备2大类34项高能耗设备或产品。
鼓励推广包括服务器动态节能技术应用、开关电源高效模块及休眠技术等10项节能技术的应用。
持续开展老旧高耗能电信设备和节能技术研究工作，为老旧高耗能设 备及节能技术目录的更新、完善做好充分准备。
鼓励建设PUE值低于1.5的数据中心，倡导企业“利用云计算、绿色节能等先进技术进行整合、改造和升级已 建数据中心”。
在此背景下，高效率、低能耗的精密温控节能设备由于可以在保证主设备高效负载的情况下最大程度地节约能源，研发生产高效率、低温耗的温控节能设备是行业发展潮流，行业将大幅度受益节能减排需求。
据美国采暖制冷与空调工程师学会（ASHRAE）技术委员会统计报告显示，空调制冷系统占数据中心总电量近30%，是影响机房能耗的关键指标。
图表5：数据中心用电量分布比例 4% 11% 8%46% 31% 服务器空调制冷UPS损耗照明其他 来源：ASHRAE，国金证券研究所 从全球来看，美国的部分数据中心PUE值接近于
1，成为数据中心能耗的典范。
微软把数据中心放在海底，Facebook把数据中心搬到北极寒冷的地方，因为这个地方全年气温超过30度的只有不超过24小时。
除了传统设备的能耗以外，AI也极其耗能，一个3U的GPU服务器可以达到3.2kw。
根据阿里服务器利用率的趋势，过去可能是3-5kw一个密度，现在是7.215kw一个密度，未来可能是25到40kw一个密度。
液冷成为散热的最佳途径。
数据中心更新换代是8-10年一个周期，服务器换代周期则是3-5年。
液冷是通过液体代替空气，对CPU、内存以及其他部件进行散热，主要方式有是间接制冷和直接液冷。
对机房来说，既需要空气冷却的设备，也需要增加液冷的设备 -6敬请参阅最后一页特别声明 行业深度研究 图表6：部门美国数据中心PUE值 公司RackSpaceFacebookSupernapSupermicro 来源：国金证券研究所 地理位置英国克劳利美国俄勒冈美国拉斯维加斯美国硅谷 PUE值1.151.071.081.06 图表7：阿里冷却研究路线 中国中小规模数据中心PUE值普遍在2.2-
3，虽然新建大规模数据中心PUE有所降低，但整体与国际上1.3-2的平均水平相比具有较大差距该部分费用已经严重影响到了运营商和服务供应商的业务发展。
利用外界环境“免费”的冷源来为机房提供散热，有望成为下一代高密度IDC数据中心和机房的发展方向。
考虑到低能耗、环保，阿里当前正在研究浸没式液冷，力图设计出架构简单、系统简化，建设和维护成本更低，PUE更小，系统更耐用的液冷设备。
但是浸没液冷还是存在有很多挑战，一是服务器本身，二是IDC基础，三是TCO方面。
阿里巴巴针对这些问题，在包括新材料技术、新IT设备、新液冷系统和新监控管理等方面做了研发。
阿里在液冷的研究路线主要分为五个步骤，基础技术、部件级、系统级、小批量、规模化。
基础技术 •提高密度•液体材料 选型 部件级 •稳定性•能效测试 优化 系统级 •合理性•可维护性 小批量 •规模化部署研究 来源：ODCC，国金证券研究所 1.3大存储——天蝎冷存储创新硬件设计 随着云计算、大数据的发展，全球数据总量到2020年可以达到几十ZB，可以预见的是，这种规模效应的推动将会催生更多大型的数据中心，服务器规模也会出现爆发式的增长。
为了解决存储容量的需求，提前在存储硬件设计方面的思考和布局就显得尤为重要。
既要考虑数据中心容载量的需求，又要讲求IT设备的节能。
针对全球数据总量的迅猛增长，天蝎冷存储技术提供低成本海量存储的解决方案。
基于天蝎2.0整机柜设计，ODCC服务器工作组于2016年9月份已经推出了经济高效的冷存储技术规范1.0。
在2017年，ODCC服务器工作组将对外开放两套标准，第一个是天蝎冷存储2.0，第二个是天蝎2.5公板。
天蝎冷存储技术规范2.0保持了对海量存储的特点，1U节点（单U支持18个3.5英寸大盘），相比传统的2U服务器设计，存储容量提升50%，有效降低了集群的单机的综合成本。
天蝎冷存储2.0为业务提供的硬件解决方案实现主要体现在以下五个方面。
一是计算提速，基于低功耗的SOC处理器，单路SOC计算性能成倍增加；二是内存加强，最大可支持DDR4128GB；三是开放网络，兼容OCP2.0设计，灵活适配不同网卡；四是兼容池化，多级级联，通过PCIe扩展可以实现更深层次的冷备存储，结合不同容量的硬盘，4TB、8TB、 -7敬请参阅最后一页特别声明 行业深度研究 图表8：天蝎2.5公版设计特点 12TB、16TB，能够进一步降低单机成本；五是分层存储，兼容支持2个NVMeSSD。
天蝎冷存储的部署逐年快速增长。
自2014年，首批天蝎冷存储在业界部署以来，每年都以非常快的速度增长，截止到2017年，天蝎整机柜的部署规模接近1000多架，有效支持了业界里对私有云或者公有云的业务，很好的服务了应用需求，特别在人工智能领域，因为人工智能领域需要存储、计算大量的数据，天蝎冷存储这种技术海量存储的解决方案就有效解决了这方面的诉求。
希望通过ODCC开放平台，天蝎冷存储既解决数据中心海量存储的需求，又能够做到让整个业界绿色节能。
天蝎2.5公版是基于天蝎整机柜2.0的设计，针对总机柜的板卡和主板设计的标准化。
从而进一步降低研发生产交付成本，优化供应链，降低研发和供货风险，完善整个天蝎整机柜系统的生态。
天蝎2.5公版的设计特点可以归纳为四个方面。
架构架构归一化的主板低成本生态化供应链体系 天蝎2.5公版基于天蝎21寸整机柜设计，支持1U1节点、1U2节点和1U3节点的设计方案 对于多个生产厂商只有一个主板设计，一套硬件解决方案，对应的软硬件接口、API接口、机柜管理单元均是基于CLI指令的易于操作和执行的软件标准。
一是同一套主板设计降低研发费用；二是处于终端，可以根据业务的应用需求，提供最理想的设计方案 采用了一个物件多个供应商，便于机柜集成，也便于快速交付 来源：ODCC，国金证券研究所
二、数据中心建设需求增长，国内外发展阶段与特点不同 2.1流量爆发推动数据中心建设 我国互联网用户数的年增长率已经日趋放缓，取而代之的则是普及程度的进一步加深，互联网行业与传统行业的结合也越发紧密。
我国网络渗透率与日韩、新加坡等国相比，仅为一半左右。
互联网的深入发展将产生对IDC的需求。
图表9：互联网基础资源增速明显 2015年12月 2016年12月 年增长率 IPV4地址（个）IPV6地址（块/32） 域名（个）网站（个）国际出口宽带（Mbps） 来源：CNNIC,国金证券研究所 33651968020594 3102051442292935392116 33810278421188 4227570248239186640291 0.5%2.9%36.3%14.1%23.1% -8敬请参阅最后一页特别声明 图表11：我国移动宽带用户数 行业深度研究 图表10：我国互联网普及率超过50% 876543210 2011 60 50 40 30 20 10
0 2012 2013 2014 2015 2016 网民数量（亿人） 互联网普及率（%） 来源：CNNIC,国金证券研究所
2016年底，中国固网宽带2.97亿户，其中光纤接入达2.28亿户、占76.6%，8M以上、20M以上宽带用户总数占宽带用户总数的比重分别达91.0%、77.8%。
图表12：全球移动流量（EB/月） 来源：工信部,国金证券研究所 来源：CISCO,国金证券研究所 根据Cisco预测，2016-2021年移动数据流量年平均复合增长率为53%；移动视频流量增速高达62%。
移动互联网产业发展、流量增长推动数据中心建设。
-9敬请参阅最后一页特别声明 图表13：我国移动宽带用户数 图表14：全球移动流量（EB/月） 行业深度研究 来源：工信部,国金证券研究所 来源：CISCO,国金证券研究所 流量增长驱动数据中心扩容，流量集中于数据中心网络。
全球云计算数据中心流量复合增速为30%，主导了超过90%的数据中心流量。
云IT设施向超级数据中心集中，超级数据中心的数量达485座，占比超过47%。
图表15：全球云计算数据中心内部流量 图表16：全球超级数据中心数量 来源：DCD,国金证券研究所 来源：DCD,国金证券研究所 同时，随着宽带中国、云计算、在线存储、VR、传统企业转型互联网+以及电子政务等需求拉动，IDC业务将引来新一轮确定性成长，根据预测，未来几年IDC行业将继续保持30%-40%的增长率。
中国IDC市场规模在2011-2015年间增长4倍，占全球总规模的22%，与全球16%的年均增长率相比，中国IDC运营服务仍处于高速增长状态，根据中国IDC圈预测，到2018年中国IDC市场规模近1400亿元。
敬请参阅最后一页特别声明 -10- 敬请参阅最后一页特别声明 行业深度研究 图表17：中国IDC市场规模在2018年达1400亿元 1600 40 140039 1200 1000 38 800 600 37 40036 200 02014 2015 2016 2017E 352018E 市场规模（亿元） 同比增速（%） 来源：中国IDC圈，国金证券研究所 数据中心内部通信需求同样为光通信行业带来景气度，随着数据中心内部光通信的建设，运营商和数据中心的光网络投资会带动光通信行业持续景气。
2.2中外IDC产业的特点与发展重点 从全球市场来看，近年来IDC需求热度不减，根据IDC圈的数据，2015年整体市场规模达到384.6亿美元，增速为17.3%。
图表18：2015年全球IDC市场规模达384亿美元 450400350300250200150100 5002011 25 20 15 10
5 0 2012 2013 2014 2015 市场规模（亿美元） 同比增速（%） 来源：中国IDC圈，国金证券研究所 海外IDC行业主要由专业服务商运营。
随着数据中心的不断细化发展，海外企业通过并购持续做大，进入整合阶段。
美国市场龙头Equinix在2015年以35亿美元并购TelecityGroup在欧洲市场占有率从8%提升至18%，Centurylink在2011年以35亿美元收购Savvis，成为北美ColocationGuard数据中心第二大提供商。
-11- 图表19：Equinix为海外IDC龙头企业 国家 美国 Equinix 英国 Equinix 德国 Equinix 日本 NTT 来源：Synergy,国金证券研究所 龙头企业CenturyLink TelecityDT atTokyo 行业深度研究 VerizonBT InterxionKDDI 图表20：海外IDC企业持续并购整合 时间 公司 并购金额 被并购企业 2011 CenturyLink 35亿美元 Savvis 2011 Verizon 14亿美元 Terremark 2013 NTT 3.5亿美元 RagingWire 2015 DigitalRealty 19亿美元 Telx 2015 Equinix 36亿美元 TelecityGroup 来源：Synergy,国金证券研究所 目前国内IDC行业竞争激烈，随着2012年底工信部再次开放IDC及ISP资质的审批，IDC牌照重启使得大量的中小型IDC企业进入市场，市场竞争趋于激烈。
IDC牌照重启以来，国内IDC建设保持30%-40%增速，根据工信部公布的相关数据显示，具有IDC运营资格的企业从2014年的41家增加到2016年的241家，增长近5倍。
南都电源、四川金顶、广东榕泰、高升控股及科华恒盛等多家A股上市企业转型IDC，同时内蒙、贵州、宁夏、云南、新疆等偏远地区大量新建IDC，市场供给迅速提升。
图表21：大量A股企业转型IDC企业 公司名称 IDC业务概述 南都电源 储能连手中国移动，进军IDC领域 广东荣泰 收购森华易腾，进军IDC市场 高升控股 蓝鼎控股收购高升控股，进军IDC、CDN 四川金顶 收购德利迅达，进军IDC、CDN 迪威视讯 在鄂尔多斯投资云计算光缆传输网络 宁波建工 12.6亿跨界收购进军IDC领域 来源：wind,国金证券研究所 根据目前IDC行业的相关特征，综合判断地理位置、规模、运营效率及运营商资源是行业核心竞争要素。
目前IDC市场主要竞争者包括基础电信运营商、第三方IDC服务商及云服务商。
敬请参阅最后一页特别声明 -12- 行业深度研究 图表22：第三方IDC服务商定制化能力强 基础电信运行商 •包括中国电信、中国联通和中国移动等 •特点是拥有大量基础资源，在骨干网络等方面具有比较大的优势 第三方IDC服务商 •包括光环新网、世纪互联和鹏博士 •特点是可同时引进多家运营商资源，产品丰富，定制化能力强 云服务商 •包括阿里云、UCloud、华为云和腾讯云 •特点在于技术领先，部分垂直细分行业有较大优势 来源：国金证券研究所 电信运营商在IDC市场拥有大量的基础设施资源，中国电信、中国移动、中国联通三家电信运营商的IDC市场占有率之和接近65%。
传统电信运营商拥有三大天然优势，第
一，拥有带宽优势，可以直接连接主干网络；第
二，具有客户资源，对网络运营商形成吸引力；第
三，拥有区位先发优势，实现全国范围布局。
图表23：第三方IDC服务商市场占比达35%（2016年） 第三方服务商35% 敬请参阅最后一页特别声明 电信运营商65% 来源：中国IDC圈，国金证券研究所 第三方IDC运营商凭借专业能力和产品的丰富性，提供灵活多样的服务，他们可以同时引进多家运营商资源，定制化能力强，主要包括世纪互联、蓝汛、鹏博士、网宿科技、光环新网和高升控股等，为客户提供主机托管、服务器租赁和机房运维等服务。
电信运营商提供IDC服务主要为服务器托管、机房租用等基础服务，业务实施难度较低，技术性要求不高。
未来互联网应用必将对IDC服务商提出更高要求，尤其是对具有定制化需求的大客户。
拥有技术优势的非运营商IDC龙头企业提高行业渗透率，占领高端IDC市场将会是未来趋势。
但是，现阶段大多数第三方IDC服务商存在资源受限的问题，租用机房的第三方IDC服务商基础资源受制于运营商，自有机房的第三方IDC服务商普遍面临土地、水电资源不足，且业务发展受融资能力的影响。
为第三方服务的IDC提供商基于业务量、带宽资源以及近距离服务优势等原因，主要集中在北京、上海、广东等互联网交换节点城市，占比超过80%。
IDC必须接入骨干网络，而我国骨干网的节点均在一二线城市。
因此IDC模式类商业地产，尽管近年来出现了能源丰富的边 -13- 行业深度研究 远地区，如内蒙、贵州、宁夏、云南、新疆等地区投资建设数据中心热潮，但中心城市IDC区位优势依然显著，拥有北上广基础资源的IDC服务商更易脱颖而出。
图表24：IDC运营服务商集中在北京、上海等互联网交换节点城市（2016年） 其他27% 北京28% 敬请参阅最后一页特别声明 浙江6% 山东7% 来源：中国IDC圈，国金证券研究所 上海7% 广东25% 同时我们认为，第三方IDC服务商目前有从标准化向细分化领域发展的趋势。
例如金融行业对于IDC服务商有更多的安全性要求，对信息安全、物理安全和人员安全均有要求。
而电商行业对于IDC有峰值高带宽要求。
IDC服务商细分化将成为未来IDC服务的重点。
IDC机房建设包括前期规划、征地、政府审批立项，机房土方建设，最后是机房的线路、UPS、发电机布设。
单机柜的投资成本在10-20万之间，一个拥有1000台标准机柜的IDC机房总投资往往在1亿元以上。
因此IDC服务商具有明显规模效应，大型IDC服务商分摊到单机柜的运营成本更低，同时进入行业的资金门槛较高，行业内竞争者表现出强者恒强特性。
三、数据中心光互联 3.1数据中心引领光互联技术——以阿里为例 2017年阿里的网络已经全面部署开放的10G/40G的网络，包括25G/100G的网络,开放的第三方以及AOC光模块。
云计算、物联网以及AI的各种发展使得阿里的数据中心发展迅速。
根据预测，到2019年数据中心光模块的发货量将达到1000万，2021年市场规模达到49亿美元，增长非常的迅速。
从以往的技术主要的驱动力——电信的网络，像路由器、光传输，对带宽的增长需求更迫切。
数据中心对光模块的特性需求跟电信网络不同，它对小型化、高密度、低功耗、低成本都有更高的要求，因此可以认为，数据中心现在已经成为了推动光通讯技术发展的另外一个引领方向。
数据中心的硬件、软件、存储设备、网卡、交换机、DC光互联都呈现了全面开放的趋势。
相关专家认为，数据中心的基础设施对于用户来说越来越趋向于白盒化，而不再是一个黑盒子。
其好处除了成本上的降低之外，也使得内部的技术可以更容易被触摸，从而把用户的真实需求快速反馈到上游供应商。
因此到了100G时代各种各样的MIC被标准的原因，不只是IEEE用以应对数据中心用户需求的多样化。
-14- 行业深度研究 开放光模块需要做到包括技术规范、测试、稳定性等几个方面的规范。
图表25：开发光模块AOC要点 •光模块、AOC有SLF、IEE些标准组织制定所有光电参数等定义技术规范•减少集成的过程中出现的问题 •技术规范，集成设计中发现的问题要快速反馈 集成测试 •IEEE定义的误码率都是1*10-12，1G时可能是16分钟/IO，10G时稳定性可能是100s •用户自己建设和运维 建设运维 •整个开放的第三方的光模块的AOC在数据中心不会出现任何的经验总结问题 来源：ODCC，国金证券研究所 目前，阿里数据中心的光互联主要分为两块。
第一块是服务器接入到交换机，这层通常是用AOC作为传输介质，第二块是往上接入核心交换机的光模块，它们速率是4倍的关系。
图表26：阿里数据中心光互联速率 网络架构 40G 100G 400G 交换机连接 40G 100G 400G 服务器接入 10G 来源：ODCC，国金证券研究所 25G 100G 图表
27：光模块封装技术 封装 CDFP 从封装技术来看，CDFP和CFP8在1RU空间有16个单位，功耗为12W，每RU的带宽为6.4T。
但阿里的相关技术专家不认为它会是数据中心交换机的选择，而应该是电信网络的选择。
同时他们认为，数据中心的 400G光模块封装应该是OSFP和QSFP-DD。
CFP8 OSFP QSFP-DD QSFP112 电信号 16*25G 16*25G 8*50G 8*50G 4*100G 尺寸mm 107.5*41.5*12.4102.0*40.0*9.5107.8*22.6*9.078.3*18.4*8.5 72.4*18.4*8.5 功耗 12W 12W 12W 12W 12W 每RU端口数量 16 16 32 36 36 每RU带宽 6.4T 6.4T 12.8T 14.4T 14.4T 来源：ODCC,国金证券研究所 而在阿里数据中心光互联方案中，从接入速率10G到25G到100G，面板端口密度和布局可保持不变，面板带宽密度增加至2.5倍到10倍。
敬请参阅最后一页特别声明 -15- 行业深度研究 图表28：阿里数据中心光互联接入速率 10G/40G 40GeSR4 交换机-交换机 LR4 QSFP+ 交换机-服务器 10GAOCSFP+ 规模部署时间 2013 来源：ODCC，国金证券研究所 25G/100G100GSR4,100G PSM4/CWDM4QSFP2825GAOCSFP282017 100G/400G400GSR42, DR4,FR4QSFP56-DD 100GAOCSFP56-DD2019-2020 在具体的方案方面，可以划分为10G/40G时代、25G/100G时代和下一代的100G/400G的网络。
图表29：数据中心光互联方案 10G/40G L<=300m，40GSR4、eSR4和OM3多模光缆方案 L>300m，40GLR4lite或LR4单模方案 以AOC的方案为主、相比较DAC性能更好、运维界面清晰、集成难度低，受距离限制小，成本可接受 25G/100G L<=70m/100m，100GSR4多模光模块方案，成本优势依旧明显、目前技术已成熟 L>70m/100m，100GPSM4和CWDM4单模光模块成本较贵，平均长度500m以内PSM4更有优势 25G接入：AOC目前成本仍然较高，但是在快速下降中，DAC虽然其他方面不及AOC，但成本低廉，仍有应用空间 来源：ODCC,国金证券研究所 100G接入由于用量巨大且对成本敏感，光、铜的方案都有各自的应用场景，AOC负责较长的连接、铜缆负责很短的连接。
图表30：光技术接入技术演进 Serdes 电信号 光信号 类型 100GSR4 第一代 25G 4*25G 4*25G 100GCR4 第二代第三代 50GPAM4100GPAM4 2*25G1*100G 2*25G1*100G 100GSR2100GCR2100GSR100GCR 来源：ODCC，国金证券研究所 根据光、电信号的速率发展分为4代，当光电信号速率不匹配时光模块内部需要Gearbox。
图表31：光电信号速率发展阶段 Serdes 电信号 光信号 多模类型 光信号 单模类型 第一代 25G 16*25G 16*25G SR16 8*50G FR8、LR8 第二代 50GPAM4 8*50G 8*50G SR8SR4、
2 8*50G FR8、LR8 第三代 50GPAM4 8*50G 4*100G SR4 4*100G DR4、FR4、LR4 第四代 100GPAM4 4*100G 4*100G SR4 4*100G DR4、FR4、LR4 来源：ODCC,国金证券研究所 敬请参阅最后一页特别声明 -16- 行业深度研究 3.2光模块：流量爆发的承载引擎光器件产业链可以分为光芯片、光组件、光器件和光模块。
而光器件可以 分为“光无源器件”和“光有源器件”两大类。
光无源器件是指能够实现信号的连接、耦合分，但无需进行光电信号转换的器件。
包括陶瓷套管、陶瓷插芯、光纤适配器等物无源器件。
而光模块属于光有源器件。
图表32：光器件产业链 图表33：光器件产业链 来源：国金证券研究所 光芯片成本占比高，占据光器件产业链的制高点。
一般而言，芯片在光器件/光模块的成本构成中占比为30%-40%。
当然，越是高端的光器件/光模块，如100G光模块，由于芯片技术含量高，主要掌握在国外少数企业手中，其成本占比甚至可以达到50%以上。
来源：光纤在线，国金证券研究所 光无源器件包括光纤连接器、光分路器和波分复用解复用器。
光纤连接器主要用于实现系统中设备间、设备与仪表间、设备与光纤间以及光纤与光纤间的非永久性固定连接，是光通信系统中不可缺少的无源器件，是目前使用数量最大的光无源器件。
3.3云数据中心：扁平化结构增加海量需求 云计算、虚拟化、超融合等新型业务使得数据中心内部数据通信越来越 敬请参阅最后一页特别声明 -17- 行业深度研究 多，其结果就是数据中心内部流量远高于数据中心与外部之间的流量，根据思科的统计，数据中心内部流量占全网的7成。
IDC内部服务器、存储和网络设备节点之间的流量传输（东西流量）快速爆发。
而云数据中心要求服务器间的数据交互，流量以数据中心内部服务器之间交互的东西向流量为主，根据思科预测，云数据中心中超过80%的流量为东西向流量。
数据中心流量由“南北”为主转变为“东西”为主，推动数据中心向便于东西向传输的叶脊(leaf-Spine)网络结构演进，该结构主要由叶交换层和脊交换层两部分组成，集群内每一个叶交换节点都与每一个脊交换节点相连。
图表34：叶脊网络架构示例 来源：CISCO，国金证券研究所 图表35：不同网络架构下光纤渗透率对比 来源：CISCO,国金证券研究所 据LightCounting预测，2017年起数据中心100GbE光模块销售将超过运营商市场，100G光模块市场发展主要推手将由通信运营商转向互联网。
根据Ovum预测，数据中心高速光模块市场中，2017年100G多模及单模光模块的销售数量将超过40G。
图表36：全球光模块市场规模预测（亿美元） 敬请参阅最后一页特别声明 来源：Ovum，国金证券研究所 -18- 行业深度研究 同时，中国相比国外巨头仍有较大差距。
全球主要云服务商资本开支不断扩大，国内BAT相比国外巨头在资本支出方面相比国外巨头仍有较大差距，随着国内云计算大数据的普及，国内BAT在数据中心资本支出将持续增加。
目前美国数据中心正在从40G往100G方向过渡，未来中国必将跟随美国数据中心高速化和大型化的发展方向，光模块采购也将向高端化演变。
本土云计算的龙头阿里云进入全球的云计算的第一梯队，2016年实现收入55.66亿元，同比增长138%，预计到2017年阿里云将突破百亿元大关。
腾讯公司也宣布在未来5年将保持每年20亿的速度用于腾讯云的基础设建设及运营。
所以综合判断，在2018年开始中国数据中心对高速光模块的需求将开始起量。
3.4新技术：简化封装，硅光子技术 图表37：数据中心光模块特点 数据中心市场是一个合理地定义了光模块工作条件，充分地利用了光模块能力、并持续地优化性价比的市场。
在数据中心中开放光模块的特点，也是基于数据中心的新应用，比如说定制温度、定制传输距离等，基于此种应用的数据中心的特点是对新技术保持开放的态度，新技术包括简化封装技术、硅光子技术、板载光模块技术等，新标准包括1310/1550nm，QSFP，OSFP，QSFP等。
新技术 新应用 新标准 •定制温度•定制传输距离 •简化封装技术•硅光子技术 •1310/1550nm•QSFP，OSFP 来源：ODCC，国金证券研究所 图表38：光模块封装演进趋势 光模块是光和电的结合体，基本功能是通过激光器进行电光转换，通过PD进行光电转换，来实现数据和数据的交互。
光模块的简化封装演进趋势大概可以分为传统的TO/BOX封装、COB封装、板载光组件、规模光电集成四个阶段。
目前现阶段的封装技术正处于COB封装的阶段。
从成本来看，封装成本和广电芯片成本占整个光模块成本的80%-90%，因此我们认为，持续优化封装技术以及芯片技术，是光模块的一个主要发展方向。
TO/BOX封装 •气密保护光口封装 COB封装 •去掉TO/BOX•多模成熟 板载光组件 •高端口密度•低损耗 规模光电集成 •System-inPackage 来源：ODCC,国金证券研究所 敬请参阅最后一页特别声明 TO（TransistorOut-line）的中文意思是“晶体管外形”。
这是早期的封装规格，例如TO-92，TO-92L，TO-220，TO-252等等都是插入式封装设计。
近年来表面贴装市场需求量增大，TO封装也进展到表面贴装式封装。
COB封装即ChipOnboard，就是将裸芯片用导电或非导电胶粘附在互连 -19- 图表39：硅光子技术优势 行业深度研究 基板上，然后进行引线键合实现其电气连接。
如果裸芯片直接暴露在空气中，易受污染或人为损坏，影响或破坏芯片功能，于是就用胶把芯片和键合引线包封起来。
光电电集成电路总体可分为两类：一类是完成光信息到电信息转换的电路，它由光电探测器、放大器及偏置电路组成。
另一类是完成电信息到光信息转换的电路，由光发射器件、驱动电路及偏置电路组成。
对于板载光组件和规模光电集成来说，硅光子技术大有用武之地。
硅光子技术的优势主要包括成本、性能等四点。
极低成本•地球含量28% 光学性能优异 •折射率高•无损透明 CMOS工艺兼容 •线宽误差小 光电“无缝对接” •光电集成 来源：ODCC,国金证券研究所 硅半导体材料的优势是可以利用集成电路领域有效的制造设备，降低成本、提高系统集成度。
在摩尔定律下，集成电路每单位价格逐年下降。
相比传统收发器人工光学制造工艺，硅光技术降低了光学收发器成本。
此外，硅光技术同样有望显著降低光学收发器的能耗以及体积。
根据报道，Facebook看好硅光技术将推动100GCWDM4成本降低至100美元。
因此，IDC市场有望成为硅光技术商用落地的方向。
根据Yoledevelopment的预测，2013-2024年间，硅光子市场年复合增速接近40%，到2024年整体市场将达到7亿美元。
在这一过程中，来自于数据中心的需求或将使得硅光子市场在2018年迎来突破。
风险提示 高端模块研发进程不及预期。
敬请参阅最后一页特别声明 -20- 行业深度研究 长期竞争力评级的说明：长期竞争力评级着重于企业基本面，评判未来两年后公司综合竞争力与所属行业上市公司均值比较结果。
公司投资评级的说明：买入：预期未来6－12个月内上涨幅度在15%以上；增持：预期未来6－12个月内上涨幅度在5%－15%；中性：预期未来6－12个月内变动幅度在-5%－5%；减持：预期未来6－12个月内下跌幅度在5%以上。
行业投资评级的说明：买入：预期未来3－6个月内该行业上涨幅度超过大盘在15%以上；增持：预期未来3－6个月内该行业上涨幅度超过大盘在5%－15%；中性：预期未来3－6个月内该行业变动幅度相对大盘在-5%－5%；减持：预期未来3－6个月内该行业下跌幅度超过大盘在5%以上。
敬请参阅最后一页特别声明 -21- 行业深度研究 特别声明：国金证券股份有限公司经中国证券监督管理委员会批准，已具备证券投资咨询业务资格。
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