算力产业链核心赛道：OCS光交换机全解析全球AI算力需求爆发增长，推动计算集群朝

算力产业链核心赛道：OCS光交换机全解析全球AI算力需求爆发增长，推动计算集群朝超节点架构演进，从而加速高速互联网络迭代升级。传统电交换逐渐难以满足AI算力基础设施的发展需求。在此背景下，光交换OCS凭借高带宽和低延迟等显著优势，正成为重要的产业趋势。当前科技巨头不断升级AI计算集群架构。谷歌在数据中心网络和TPU中大量引入OCS技术，第七代TPUIronwood集群采用超节点架构，单个集群可集成数万颗TPU芯片，将配置多达2000多台OCS交换机。早前英伟达推出Spectrum-XGS以太网，为OCS应用提供高效的软件生态。在2025年中国国际光博会上，国内多家厂商重点展示了OCS光交换技术及其解决方案。当前网络方案百家争鸣，2026年行业景气度有望从光模块扩散至芯片、线缆、OCS、CPO等产业链上下游环节。本文重点解析算力核心赛道：OCS光交换机关键技术路径和产业格局。01OCS概览当前算力需求不再局限于单机柜和单数据中心，跨数据中心互联的分布式算力集群逐步成为主流架构。大模型训练需要海量GPU/TPU协同计算，对通信带宽和时延提出极高要求，OCS技术凭借高带宽和低延迟特性成为刚需。光电路交换机（OCS,OpticalCircuitSwitch）作为全光网络的核心设备，通过光信号直接传输数据，无需传统电交换机的光电转换环节。OCS应用场景：适用于数据稳定传输场景，市场需求主要分布在电信通信、数据中心和高性能计算三大领域。OCS与CPO/OIO的协同关系：OCS被认为是与CPO/OIO等并行的远期替代电交换机的技术方案，三者协同形成“板级→机柜级→数据中心级”的全光交换矩阵。CPO共封装光学：将光引擎与交换芯片共封装，解决设备内部（如GPU与光模块间）的短距离光互联问题，带宽密度可达1.6Tbps/mm²。OIO光互连：通过硅光技术实现芯片间的光互联，延迟＜10ns，功耗比铜互连低50%。OCS主要聚焦机柜间、数据中心间的长距离光互联（跨度从米级到百公里级）。谷歌TPU集群的规模化部署为行业树立标杆，推动其他科技巨头如微软、英伟达等加速布局OCS技术。根据SemiAnalysis，谷歌的OCS定制化网络使其整个网络的吞吐量提升30%，功耗降低40%，数据流完成时间缩短了10%，网络宕机时间减少了50倍，且资本开支减少了30%。此外，OCS可将交换机和光纤升级到更快的几代，而无需更换网络的“主干”，使用寿命比传统EPS长得多。从产业链角度来看，OCS光交换机有望带动光通信全产业链变革。同时带来OCS整机厂商、代工厂商、液冷、光器件厂商（如光纤阵列、调制器企业）以及光学零部件光环行器等各环节渗透率逐步提升。02OCS光交换机核心技术当前OCS技术方案尚未收敛，主要有四种方案：MEMS方案、数字液晶技术（DLC）、压电Directlight光束偏转技术（DLBS）和光波导方案。目前业内正在从MEMS方案占主导向液晶、DLBS等方案共同发展的趋势前进。MEMS（微机电系统）技术MEMS目前相对成熟，是OCS市场中占比超过70%的主流方案，其端口扩展能力和成本控制比较均衡。该方案的优势在于能够实现高精度的光路控制，并且具有较高的可靠性和稳定性，能够满足数据中心对高速稳定数据传输的需求。当前全球主要厂商中，谷歌和Lumentum以MEMS方案为主。谷歌2023年就在Jupiter数据中心网络中大量引入了OCS。在TPUv4代际中引入了OCS技术已规模部署，TPU v6配合OCS架构使单芯片FP8算力达4614 TFLOPs，集群总算力提升5倍，大模型训练效率提升3倍以上。谷歌核心采用的MEMS微镜方案光路切换延迟仅10-100纳秒，较电交换降低90%以上，功耗减少40%。赛微电子瑞典子公司已量产MEMS-OCS，工艺开发耗时超7年，良率稳定性领先国内同行。Google 4096超节点集群架构：资料来源：Norman P. Jouppi, Andy Swing根据SemiAnalysis分析报告，谷歌的OCS定制化网络使其整个网络的吞吐量提升了30%，功耗降低了40%，数据流完成时间缩短了10%，网络宕机时间减少了50倍，且资本开支减少了30%。谷歌国内OCS产业链相关配套厂商包括德科立（整机）、赛微电子（MEMS芯片代工）、光库科技（代工由子公司武汉捷普生产）等。在今年的光博会上，国内厂商光库科技展示了与Calient合作的MEMS方案OCS交换机整机产品，能力涵盖OCS整机代工和光开关环节。光库科技通过收购获OCS入场券，与Calient合作推出640/320端口的MEMS方案OCS，插损0.8-3dB，已部署超75万个光纤连接器，并且通过Calient供货谷歌、META等海外大厂。谷歌OCS光交换机用于TPU集群的Spine层，替代传统电交换机+光模块组合，但OCS的端口互联仍需高速光模块（如800G）实现服务器与交换机、交换机与交换机之间的光连接。中际旭创作为谷歌数据中心光模块的主力供应商，产品适配OCS系统的高速互联需求。TPU V5e（256TPU）实物图：资料来源：谷歌Lumentum在R300产品中也使用了MEMS方案，其MEMS技术已累积超过1万亿小时的现场微镜运行时间，极大提升了OCS的可靠性和性能。在 OCS 整个设备中最核心的就是在中间控制光束方向的器件。例如，对于谷歌的 Palomar OCS 来说，核心就是中央的 MEMS 器件，其内部包含了 176 个 可独立控制的 MEMS 微镜，每个微镜上面镀金以尽可能确保持久使用，生产难度和价值 量都较高。Google的OCS输入输出为两个光纤准直器阵列，光纤准直器包括光纤阵列和微透镜阵列，输入输出均为136个通道。OCS交换机原理图：资料来源：谷歌根据Yole对全球主要MEMS代工厂进行了统计，其中赛微电子旗下的SilexMiCROsystems排名全球第一，全球第五的也是中国厂商芯联集成。MEMS微镜阵列：在OCS系统中，MEMS微镜阵列是高壁垒核心光交换组件，价值量占比系统40-50%，通过微米级反射镜的动态偏转实现光信号的物理路由。国内厂商中，此MEMS微镜领域，国内希景科技、英唐智控、知微传感等公司都有产品发布。芯动联科配套云智光联开发OCSMEMS微镜核心产品。光迅为HWOptiXtransDC808配套MEMS光交换模块。此外，炬光科技透镜阵列产品，N*N大透镜阵列可用于OCS设备小型化与高密度集成。光交换机（OCS）MEMS 方案：资料来源：谷歌数字液晶DLC技术数字液晶DLC方案是一种非机械的光学交换方案，利用外部电场改变液晶材料的折射率，从而实现对光路方向的精确控制。该方案无运动部件，成本也更低，但切换速度较慢，需几百毫秒。目前主要用于无需 频繁数据切换的场景，如英伟达将其用于冗余备份以提高可维护性。Coherent：是数字液晶技术在OCS系统中的主要推动者。在2025年光博会上，Coherent与腾景科技合作展示了两款数字液晶方案OCS，包括300端口方案（双向收发，额外20个端口用于冗余，8RU高度）和64端口方案（双向收发，额外4个端口用于冗余，2RU高度）。数字液晶OCS的核心零部件：包括偏振处理模块，钒酸钇晶体是该模块的主要材料。国内厂商腾景科技全球钒酸钇晶体生产的领先企业，此外独占Coherent首笔订单，其WSS滤光片市占率达60%，动态重构模块良率突破85%。此外，豪威集团的LCOS产品已应用于WSS领域。炬光科技透镜阵列产品全球领先，N*N大透镜阵列可用于OCS设备小型化与高密度集成。直接光束偏转DBS技术该方案是利用压电陶瓷的机电耦合效应，驱动准直器进行位移与角度倾斜，使两阵列对应端口匹配对准，从而完成通道连接，实现光交换功能。DBS响应速度快且损耗低，核心由光纤准直器、二维压电致动器和精确位置传感器三个部件构成。Polatis公司是全球光开关技术的领导者，其开关产品基于独有的DBS直接光束偏转全光交换专利技术。2015年起，Polatis与国内厂商凌云光开始合作，凌云光已建立从器件设计到系统集成再到场景落地的完整OCS技术链条。Palomar OCS全光交换机内部结构图：资料来源：Palomar光波导方案光波导方案适合高密度集成应用，当前尚未大规模商用。其具有集成度高、成本潜力大、切换速度快等优势，被视为未来发展方向。该方案主要由iPronics等公司推动。国内以仕佳光子等厂商为代表，在OCS领域聚焦于光芯片与器件的全链条技术突破，通过光波导方案与多维光互联技术构建核心竞争力。从产业链格局来看，生产商方面，全球范围内全光交换(OCS)交换机核心厂商主要包括Google、Huber+Suhner、Coherent、Calient、Polatis和 iPronics 等。2025年8月，OCP开放计算联盟宣布成立OCS光交换机项目组，标志着海外将正式推动全光交换机技术走向开放化，涉及芯片端、设备端以及下游应用客户需求等多个层面，对OCS在海外市场的拓展带来增长机会。国内OCS产业链各环节也加速布局。例如，整机环节具备核心网光通信设备业务的厂商以及OCS代工厂商，如德科立、中际旭创、中兴通讯、烽火通信、工业富联等；核心器件环节中光学MEMS供应商、代工厂和相关零部件厂商如全球最大MEMS代工厂SilexMiCROsystems及其母公司赛微电子、芯联集成和芯动联科等；进军LCoS显示的豪威科技；光学零部件炬光科技、腾景科技、光库科技、蓝特光学、永新光学、福晶科技和光纤阵列组件的太辰光等。在产业发展过程中，尽管OCS技术还面临一些挑战，如较高的前期部署成本、插入损耗、重配置时延等。从长远来看，基于OCS在光互联领域的独特优势值得长期跟踪关注。