Optical devices, optical fiber and indium phosphide substrates for data-center scale-up研报解读

概览

野村研究 AI 数据中心光互连纵向扩展如何可能提前带来对光器件和磷化铟衬底的需求。其核心观点是，与 Nvidia 的 CPO 路径竞争的公司采用 NPO，可能从 2027 年末或 2028 年初开始创造可观的增量需求，并令日本线缆和材料供应商受益。

核心观点

野村的核心论点是，市场应区分横向扩展与纵向扩展。横向扩展是以 CPO 替代现有的光收发器连接，因其提高了光连接的附加值和密度，仍然具有支持作用。相比之下，纵向扩展是以光连接替代机架内的铜连接。因此，野村认为，无论采用 CPO 还是 NPO，纵向扩展都会为光器件和光纤带来全新的需求。 在日本线缆公司股价因 CPO 采用进展缓慢的担忧而回调后，报告引用了 Lumentum、Coherent 和 Applied Optoelectronics 8 月的评论。Coherent 表示，需求出现的时间将早于其三个月前的预期，且未见 CPO 需求推迟的迹象；相反，客户需求正在提前。Lumentum 表示，Nvidia 已通过长期协议锁定大量 CPO 组件供应，这有助于解释为何其他公司对 NPO 更为积极。 Lumentum 8 月 27 日的说明会是野村推理的关键催化剂。该公司表示，短期内 NPO 的商业机会可能大于 CPO，并将其对 NPO 需求开始时间的预期从 2028 年末或 2029 年初提前至 2027 年末至 2028 年初。野村将此解读为，Nvidia 以 CPO 为主导的竞争促使其他客户采用 NPO。Lumentum 还预计，纵向扩展市场将在 2028 年启动，其中 CPO 约占一半，主要面向 Nvidia，NPO 则构成面向其他客户的其余部分。该公司指出，纵向扩展中每 GPU 所需激光器数量可能为横向扩展的 5–10x。 报告解释，CPO 将半导体芯片和光引擎放在同一封装内，而 NPO 将光引擎置于芯片附近但不在同一封装内。NPO 对 CW-LD 的输出要求可略低于 CPO，并保留光引擎与 GPU 之间更长的铜电连接，但仍会以光连接替代机架中原本完全由铜连接构成的一部分。因此，野村认为，两种方案均会推动光器件和光纤需求增长，而非 CPO 与 NPO 之间只能二选一。 报告还将跨数据中心扩展，即地理分散数据中心之间的数据中心互连，视为一个被低估的需求来源。Lumentum 将该机会与建设小型发电设施、以及为应对数据中心电力约束而分散部署数据中心联系起来。野村认为，Sumitomo Electric 用于长距离传输、且市占率较高的集成可调谐激光器组件也将获得进一步机会。 对于日本供应商，野村认为 Sumitomo Electric、Furukawa Electric 和 Fujikura 将受益于 CPO 和 NPO 的扩张。截至其 5 月 22 日说明会，Sumitomo Electric 的高输出 CW-LD 已进入最终样品认证阶段，试点出货计划于 FY2027/3 末开始，并在 FY2028/3 爬坡。野村认为，其机会不仅限于光器件，还包括光 IC 连接组件、NPO 需求和跨数据中心扩展应用。报告还提及 Sumitomo Electric 正与 Nvidia 和多家其他客户洽谈。 InP 衬底供应是另一条独立的需求和供应链主线。Lumentum 表示，由于其与一家日本供应商和 AXT 的长期安排可能不足以满足供应需求，公司正持续寻找 InP 衬底供应商。野村认为，这可能为 Sumitomo Electric 和 JX Advanced Metals 创造新的机会。Sumitomo Chemical 于 8 月 31 日开始量产和销售 InP 外延晶圆，并计划在 2030 年代中期实现约 ¥10bn 的销售额。野村认为，该项目对 Sumitomo Chemical 的集团利润影响有限，相对于其 FY2026/3 的 ¥208.4bn 核心营业利润而言尤其如此，但将此举视为行业对稳定采购 InP 外延晶圆需求的证据。野村估计 JX Advanced Metals 可能为该生产供应 InP 衬底，但 Sumitomo Chemical 并未确认。 野村对数据中心需求的框架说明了机会的潜在规模：一旦集群超过 130,000 个 GPU，GPU 集群扩张可能令光纤和布线材料需求增加约 1.5x；从 400G 升级至 3.2T 的带宽提升可能令光纤需求增加 2–4x，具体取决于激光技术；若机架内布线全部实现光学化，每 GPU 所需光纤可能增至当前水平的约 10x。报告还引用 Corning 材料称，无源光子学机会到 2030 年可能达到 $10bn。

分析框架

野村结合近期公司业绩与投资者说明会评论、已披露的长期合同，以及对光器件、光纤、激光组件和 InP 衬底的供应链梳理进行分析。报告比较 CPO、NPO、横向扩展、纵向扩展和跨数据中心扩展的需求影响，继而将这些架构变化与具体日本供应商及其产能爬坡时间表相联系。

方法论与常识提炼

• 行业/产业分析框架供需框架

  光组件需求与供给分析

  报告利用公司的需求展望、客户合同、生产计划及衬底采购评论，评估需求可能出现的时间以及供应约束可能创造机会的领域。

• 行业/产业分析框架产业链上中下游传导

  光器件与 InP 衬底供应链梳理

  野村追踪数据中心采用光连接如何通过光器件、光纤、连接组件、外延晶圆和 InP 衬底传导至日本供应商。

• 行业/产业分析框架量价拆分

  光纤及光连接量的驱动因素

  报告拆分 GPU 集群规模、带宽升级及铜连接向光连接转换等需求驱动因素，以评估光纤和光连接需求的变化。

标的映射与对比

研报将主题/逻辑映射到具体标的时的结构化摘要（优势、劣势、对比与风险）。

• Sumitomo Electric Industries [5802]

  野村认为其将受益于 CPO 和 NPO 光器件、光 IC 连接组件、InP 衬底及跨数据中心扩展带来的重大机会。

  优势

  高输出 CW-LD 已进入最终样品认证阶段；公司在 iTLA 领域份额较高，并正与 Nvidia 和其他客户洽谈。

  劣势

  CPO 光器件样品认证给人的印象是其略落后于美国同行。

  对比

  野村将其光器件机会与 Lumentum、Coherent 等美国供应商进行比较。

  风险

  CPO 和 NPO 的部署时点，以及公司能否将认证和客户洽谈转化为批量出货。

• Furukawa Electric [5801]

  预计将受益于 CPO、NPO 和数据中心扩张带来的光器件、光纤及线缆需求增长。

  优势

  野村将其列为三家可从光互连应用增长中获得重大机会的日本线缆公司之一。

  对比

  与 Sumitomo Electric 和 Fujikura 一同被视为日本线缆行业受益者。

  风险

  需求时点仍取决于数据中心光学架构的部署速度。

• Fujikura [5803]

  预计将受益于数据中心连接日益光学化所带来的光纤和线缆需求增长。

  优势

  野村将其列为可从 CPO 和 NPO 相关需求中受益的三家日本线缆公司之一。

  对比

  与 Sumitomo Electric 和 Furukawa Electric 一同被视为日本线缆行业受益者。

  风险

  需求时点取决于数据中心内部光学架构的部署。

• JX Advanced Metals [5016]

  可能受益于 InP 衬底需求上升，以及可能向 Sumitomo Chemical 的 InP 外延晶圆生产供货。

  优势

  公司计划提高其 Isohara 工厂和 Hitachinaka 工厂的 InP 衬底产量。

  劣势

  其与 Sumitomo Chemical 的潜在供货关系是野村的估计，并非公司确认的事实。

  对比

  与 Sumitomo Electric 一同被视为可能满足新增 InP 衬底需求的日本供应商。

  风险

  供应商关系及需求转化仍未得到确认。

关键数据

• NPO 需求时点Late 2027 through early 2028Lumentum 修正后的预期，此前其预计为 2028 年末或 2029 年初。
• 纵向扩展市场时点2028Lumentum 预计市场将于该时点启动，其中 CPO 约占一半，NPO 占其余部分。
• 纵向扩展中每 GPU 的激光器数量5–10x scale-out野村引用的 Lumentum 估计。
• 机架内布线全面光学化时每 GPU 所需光纤10x current level野村对 Corning 说明会材料的展示。
• 从 400G 到 3.2T 的带宽相关光纤增幅2–4x取决于所使用的单波长激光技术。
• Sumitomo Chemical InP 外延晶圆销售目标Around ¥10bn by the mid-2030s于 8 月 31 日宣布。
• Sumitomo Chemical 核心营业利润¥208.4bn in FY2026/3野村以此说明外延晶圆业务对集团利润的影响有限。
• 无源光子学机会$10bn by 2030引用自 Corning 材料的潜在新业务机会。

影响与含义

野村认为，机架内由铜连接转向光连接，将把可服务市场从传统横向扩展进一步扩大。其认为 NPO 是近期增量需求尤其重要的路径，而跨数据中心扩展可带来更长距离传输机会。稳定的 InP 衬底采购被视为支撑这一扩张的关键条件。

风险

• CPO 和 NPO 的部署或采用若慢于预期，可能推迟预期中的光互连需求扩张。
• Lumentum 表示，其与一家日本供应商和 AXT 的现有长期安排可能无法提供足够的 InP 衬底供应，凸显供应可得性是一个约束。
• 野村推断的供应关系，包括 JX Advanced Metals 可能与 Sumitomo Chemical 存在的关系，尚未得到公司确认。

后续跟踪

• NPO 的部署进展，Lumentum 预计其将从 2027 年末至 2028 年初开始。
• Sumitomo Electric 计划于 FY2027/3 末开始的试点出货及 FY2028/3 的爬坡。
• Lumentum、Coherent、Applied Optoelectronics、Corning 和 AXT 就光器件及 InP 衬底需求发布的更新。
• 超大规模云厂商、光学供应商及衬底生产商之间进一步达成的长期光产品和原材料采购协议。