浮“光”跃金：探寻OCS投资价值与方向

（来源：东北通信科技最前沿）

报告摘要：

OCS光交换是一种无需光电/电光（O/E/O）转换，直接实现光信号在光纤端口间切换的技术。OCS原理是直接对光信号进行物理路径的重构，从而在输入/输出端口之间建立专用光路。数据中心中采用OCS可显著提升整体网络性能、运行效率和可持续性，优势显著。OCS可应用于数据中心“三张网络”：TPU集群互连 (scale up网络)、Spine层 (scale out网络)、DCI跨数据中心互连 (scale across网络)。

OCS有望迎来国内外共振，市场前景广阔。海外，OCP宣布成立光交换OCS子项目，有望推进行业标准化；国内，运营商与工信部积极推进OCS应用落地。根据Cignal AI的测算，2025年OCS市场由谷歌MEMS OCS主导，总体市场规模约为4亿美元；2029年OCS的市场规模将超过16亿美元，四年CAGR约为41%。LightCounting预计2029年OCS出货量将突破5万台，2025-2030年OCS出货量CAGR为15%，未来会有更多除谷歌外的云厂商推动市场规模增长。

四大技术路线共同演进，成本、性能、技术难度的综合博弈。OCS主要包括MEMS、液晶、压电、硅光波导四大主流技术路线，目前，MEMS与液晶方案应用节奏更快。各技术路线优劣势明显，尚未有某一种方案占绝对优势。我们认为，四种技术路线未来将共同演进，成本、性能、技术难度是终端应用厂商重要考量因素。

基于电交换机与光交换机的不同特性，CPO与OCS有望在数据中心网络共存。传统电交换更适合流量动态变化大、需要频繁调整数据传输路径的场景；光交换技术更适合用在流量模式相对稳定、端口间映射关系明确且不用频繁切换的场景，避开切换时间长的短板。在scale out网络，CPO与OCS可搭配使用：CPO有望在Tor/Leaf层加速渗透，Leaf层流量的特点是突发性强，连接数量多，但各链路的数据量相对较小，CPO电交换机切换速度更快，能灵活快速响应Leaf层的流量需求；OCS在Spine层有望实现规模替代，Spine流量模式往往具有较强的可预测性和稳定性，OCS可提供稳定、大带宽的直连通道数据流。在scale up网络，CPO与OCS可能存在竞争。目前，OCS整体落地应用节奏领先于CPO。

各厂商积极布局OCS，重点关注三大投资方向。OCS产业趋势目前仍由海外大厂主导，国内厂商参与度逐步提升，建议重点关注零部件供应或代工机会。重点关注三大投资方向：已进入海外OCS供应/代工环节的厂商、有潜力进入海外OCS供应/代工环节的厂商、积极布局OCS的光模块厂商。

风险提示：AI发展不及预期的风险、市场竞争加剧的风险、相关技术发展不及预期的风险。

01

OCS全光交换：数据中心光的新方向

1.1

无需光电转换，OCS优势显著

OCS光交换是一种无需光电/电光（O/E/O）转换，直接实现光信号在光纤端口间切换的技术。OCS原理是直接对光信号进行物理路径的重构，从而在输入/输出端口之间建立专用光路。OCS光交换并非新技术，20世纪90年代已有多家企业开发，最初应用于电信网络，以自动化布线面板形式存在。

数据中心采用传统OEO（光-电-光）交换机，仍存在一些关键性挑战：

• 带宽限制：OEO交换机需要将光信号转换为电信号以完成定时与交换，再将其重新转换为光信号进行传输。这一过程将信号带宽限制在特定的传输速率范围内，并且在升级到更高的速率和更高效的传输格式时，必须更换相关设备。

• 功耗问题：OEO交换机在光电信号转换过程中会消耗大量电力，这种高能耗不仅提升了运营成本，也因能耗增加和散热需求加剧而带来更大的环境影响。OEO交换机的高能耗问题正成为数据中心面临的严峻挑战。

• 扩展性不足：数据中心对端口数量和吞吐能力的需求不断增长，OEO交换机的扩展性局限日益突出。其架构很难通过简单扩展满足需求，往往需要依赖昂贵且复杂的基础设施改造。随着企业业务的发展和数据中心规模扩展，OEO在流量处理和端口密度上的短板成为制约其发展的关键瓶颈。

数据中心中采用OCS可显著提升整体网络性能、运行效率和可持续性，优势显著：

• 速率无关性：当今数据中心是异构的，同时运行着多种不同速率和带宽。OCS完全速率无关，能够在不同传输速率之间灵活切换，并支持更快速的扩容和扩展。这意味着无论是当前的 800G，还是未来的1.6T、3.2T互连，OCS都能无缝适配，为数据中心的长期演进提供了“免升级”的架构保障。

• 高带宽能力：OCS光路交换不依赖固定速率，可以充分利用光纤的全部容量，从而实现更高的数据吞吐。这使得网络资源利用更加高效，能够满足现代数据中心不断增长的带宽需求。

• 功耗效率： OCS无需光电转换，能够显著降低功耗，采用OCS的数据中心可实现显著的节能效果，从而在降低成本的同时推动环境可持续性。

• 高扩展性：OCS架构具有天然的可扩展性，能够支持更多端口与更高聚合吞吐量，适合现代数据中心动态且持续增长的需求，无需频繁升级。

1.2

OCS有望迎来国内外共振，市场前景广阔

1.2.1. 海外：OCP助力OCS行业标准化

OCP宣布成立光交换OCS子项目，推进行业标准化。2025年7月，开放计算项目基金会（OCP）宣布成立OCS子项目，推动开放式光交换技术协作。项目由OCP成员企业iPronics与Lumentum共同领导，Coherent、谷歌、Lumotive、微软、nEye、英伟达、OrioleNetworks及POLATIS（HUBER+SUHNER）为创始成员。

1.2.2. 国内：运营商与工信部推动OCS部署应用

移动云将在未来考虑在各平面使用OCS替代原有的Super Spine。2025年10月12日，移动云联合中国科学院计算所、中国移动研究院等多家产业链核心企业，发布《云智算光互连发展报告》。报告指出，在Scale-Out层面，移动云将在未来考虑在各平面使用OCS替代原有的Super Spine。OCS替代Super Spine并非单一设备升级，而是移动云算网架构从“电为主、光为辅”向“全光原生”的范式转变，本质是通过算网底层的全光重构，破解大规模AI算力集群的带宽瓶颈、延迟损耗与扩展桎梏，为“N+X”智算节点的弹性组网提供核心支撑。未来大规模智算集群性能上限的突破将依靠OCS为代表的光互连模式，通过全光算网的Scale-Out能力，可支撑未来百万卡级智算集群的落地，为通用人工智能的发展提供底层算力底座。

工信部启动城域“毫秒用算”专项行动，推动算力中心全光交换部署。2025年10月14日，工业和信息化部印发通知，部署开展城域“毫秒用算”专项行动。通知指出，优化算力应用终端到服务器的网络时延，促进算力中心内网络组网方案、网络协议等技术创新，优化人工智能训练推理的通信效能，推动算力中心全光交换（OCS）、光电融合组网等技术应用部署，提升算力中心网络性能，到2027年推动算力应用终端到算力中心服务器的单向网络时延小于10毫秒。

OCS前景广阔，潜在市场规模有望快速增长。根据Cignal AI的测算，2025年OCS市场由谷歌MEMS OCS主导，总体市场规模约为4亿美元；2029年OCS的市场规模将超过16亿美元，四年CAGR约为41%。LightCounting预计2029年OCS出货量将突破5万台，2025-2030年OCS出货量CAGR为15%，未来会有更多除谷歌外的云厂商推动市场规模增长。

1.3

OCS四大主流技术路线：成本、性能、技术难度的综合博弈

目前，OCS主要包括MEMS、液晶、压电、硅光波导四大主流技术路线。各技术路线优劣势明显，尚未有某一种方案占绝对优势。我们认为，四种技术路线未来共同演进，成本、性能、技术难度是终端应用厂商重要考量因素。

1.3.1. MEMS方案

MEMS是集成微机械、微执行器、信号处理模块和控制电路的微型器件或系统。根据武汉大学物理科学与技术学院的黄启俊教授团队在《光学与光电技术》2024年第6期上发表的《MEMS光开关的研究进展》综述文章，MEMS其制备工艺包括光刻、离子束刻蚀、化学腐蚀和晶片键合等技术。MEMS光开关是在硅晶上刻出若干微小的反射镜片，通过施加电压控制反射镜的偏转，从而改变光束的传播路径，实现光束在输入、输出端口间的切换。MEMS光开关不仅保留了传统自由空间光开关的低损耗、低串扰等优点，还具有体积小、质量轻、开关时间短等优势。此外，MEMS技术允许在同一衬底上集成微光学器件、微致动器、微机械结构以及微电子器件，以实现集成微系统。目前最常用的MEMS光开关结构有三种：1×N MEMS光开关、二维N×N MEMS光开关、三维N×N MEMS光开关。

1×N MEMS光开关结构包括一个输入光纤和N 个输出光纤。输出光纤排列成一列或圆周状，光信号由输入端口输入，经准直透镜和MEMS微镜反射后从相应端口输出。该结构的优势在于只需要一个MEMS微镜，构成N×N端口仅需两个1×N光开关，大大降低了器件成本。然而，由于纤芯间距、微镜尺寸和旋转角度的限制，端口数量无法做到很大。

二维N×N MEMS光开关具有N个输入端口、N个输出端口和N^2个微镜。其光学组件都在一个二维空间。其中每个微镜只有两种状态（ON 和OFF）。当微镜处于ON 状态时，微镜将来自输入端口的入射光束反射到输出端口。当微镜处于OFF 状态时，微镜将允许入射光束通过。因此，反射镜的状态为二进制，通过ON或OFF 状态将入射光束从输入端口切换到特定的输出端口，极大简化了控制方案。然而，缺点是随着端口数扩充，需要的微镜数以平方增加，提高了器件成本。同时，不同光路之间的光程不同，可能会导致损耗不均匀。

MEMS OCS主要采用三维N×N MEMS光开关。三维N×N MEMS包括输入光纤阵列、输入透镜阵列、两个平行的MEMS 反射镜阵列、输出透镜阵列和输出光纤阵列。其微反射镜的直径通常为几百微米，可绕两个正交轴旋转，并通过静电场或磁场驱动。与二维MEMS光开关不同，二维MEMS光开关仅需控制微镜开关的两种状态，而三维MEMS光开关则需控制微镜的旋转角度。此外，三维N×N MEMS光开关仅使用2N个反射镜，因此其优点在于端口数量较大时所需的微镜数量少，但控制难度高于二维MEMS光开关。

1.3.2. 液晶方案

液晶光开关是一种基于施加电场改变液晶对入射光偏振状态的技术。通过液晶的偏振变化结合偏振选择性分束器，实现光路切换。输入光被分解为横向电场和纵向电场分量，在光开关中分别处理。在输出端，横向分量和纵向分量被重新组合。下图展示了一个1×2液晶光开关的结构。其工作原理如下：位于输入端口的双折射板将输入光束转变为所需的偏振状态。双折射材料沿着两个不同方向（如x轴和y轴）具有不同的折射率。在未施加电压时，输入光信号以相同的偏振通过液晶盒和偏振分束器。施加电压会改变光信号的偏振，在足够的电压下，信号的偏振旋转为正交偏振，偏振分束器将光束反射到输出端口。液晶方案技术成熟度、可靠性高，具有良好的可扩展性，但目前切换时间较长。

数字液晶（DLC）技术在波长选择开关（WSS）中具有成熟的应用经验。Coherent基于数字液晶技术的波长选择开关（WSS）已实现极低的故障率：全球部署超过16万台WSS设备，在极少数故障报告中，仅不足3%与液晶相关，并且已应用于对可靠性要求极高的海底光缆网络。数字液晶技术可靠性优势源于无机械运动部件、低工作电压、低功耗等特性。

1.3.3. 压电陶瓷方案

直接光束偏转（DLBS）光交换是利用压电陶瓷具有在电压控制下在某一轴向上改变尺寸的功能，来驱动光束射向不同的方向来实现光路的交换，代表厂家为Polatis。光纤准直器直接固定在压电陶瓷驱动器上，每个准直器尾部与压电陶瓷相连，排列成二维准直器阵列，将两个二维准直器阵列面对面放置，构成光开关矩阵，利用压电陶瓷机电耦合效应，驱动准直器位移与角度倾斜，使两阵列对应端口匹配对准，完成通道连接，实现光交换功能。

光束直接偏转技术的核心是固态驱动技术，利用压电陶瓷机电耦合效应特性，将电能转换成机械能来产生位移，直接驱动准直器或者透镜的移动，以改变光束的传输方向，并实现对应准直器组件的直接耦合。压电陶瓷方案中，光信号从输入准直器阵列端口输入，直接传输至输出准直器耦合输出，过程中无需经过其他光学系统反射或透射，光信号传输光程短，利于降低光信号传输及耦合损耗；而随着通道数增加，交叉矩阵规模增大，对角端口等大角度交叉对准时，要求光纤准直器的转角与位移增大，这对压电陶瓷驱动的性能要求提高，且实现位移所需的空间体积增加，一定程度上制约了光交叉连接的规模。

HUBER+SUHNER POLATIS与凌云光子合作，提出基于DLBS技术的OCS方案。相比传统MEMS架构，DLBS方案采用压电陶瓷驱动准直器旋转，实现空间直耦精确对准，具备更高可靠性、更优回波损耗、更低插损等特点，相比与高驱动电压的MEMS方案，DLBS平台OCS在大端口数和长期工作稳定可靠性方面更具扩展潜力。随着OCS端口规模持续扩大，系统对交换模块的损耗及可靠性提出更高要求。正如Google谷歌在其论文《Mission Apollo: Landing Optical Circuit Switching at Datacenter Scale》中指出，“相较于MEMS架构，基于压电陶瓷的光交换技术在插入和回波损耗方面具备天然优势，当MEMS方案在良率和可靠性上不易管理时，技术路线的选择也可能随之转变。”

1.3.4. 硅光波导方案

硅光波导方案在硅基芯片上构建结构确定的光路矩阵，光信号按照既定路径传输。硅光波导方案未来在大规模生产和成本控制方面潜力巨大，理论切换速度可达到微秒甚至纳秒级别；硅光波导目前的问题在于耗损较大，多通道情况下存在串扰和可靠性问题。

硅光波导方案通常集成SOA光放大器解决损耗问题。唐伟杰和储涛（2024）在《硅基光交换器件研究进展（特邀）》中指出，硅基集成单元器件的性能已经接近优化极限，在更先进的制备工艺或是设计理论出现之前，进一步大幅提升性能较为困难。这也使得很难有效降低大规模网络链路上由单元器件累积的损耗。通过在网络中增加光放大器件对光交换链路进行中继放大，补偿光链路损耗，实现“Loss-less”低损耗的光开关器件。相比于使用外置的掺铒光纤放大器，直接将半导体光放大器与光交换器件集成，虽然可能带来光信号的劣化，但可以实现更加紧凑的系统。，在光学耦合方面，虽然单端口以及小规模情况下，SOA器件与集成光波导之间可以实现较小的耦合损耗，但在较大规模端口情况下，影响耦合封装的因素更加复杂，端口的累积对准误差将更加明显，这将带来无法忽视的耦合损耗以及较高的耦合封装难度。

iPronics加码硅光波导方案，推出全球首个32端口的硅光集成OCS产品。iPronics光网络引擎基于可编程硅光子学，搭配半导体光放大器（SOA）阵列，实现无损光路由，并通过电子设备驱动和监测信号，并由软件进行控制管理(SDN)。iPronics硅光波导方案支持全矩阵配置、通道矩阵配置、补偿组播配置、手动路由配置。具备偏振控制模式，可设置增益模式（固定增益或每通道增益） ，能满足不同应用场景下对光信号的精细操控需求；实现全光带宽的无损路由，避免了电光（E/O）或光电（O/E）转换带来的损耗与延迟，端口基数可扩展（32、64、128等），适应不断增长的网络带宽需求；重构时间小于100us，延迟低于30ns，能够快速响应网络拓扑变化和流量调度需求，保障AI集群中数据的高效传输；基于与固态CMOS兼容的制造工艺，单端口成本控制潜力巨大。

02

OCS应用于数据中心“三张网络”，未来有望与CPO共存

2.1

应用场景一：TPU集群互连 (scale up网络)

TPU（Tensor Processing Unit）是谷歌定制开发的应用专用集成电路 (ASIC)，用于加速机器学习工作负载。其核心设计目标聚焦于极高的矩阵乘法吞吐量和优异的能效表现。如今，TPU已支撑谷歌大多数AI服务。谷歌在2025年4月正式发布第七代TPU芯片Ironwood，专为AI推理任务设计，目标是为智能体提供主动检索、数据生成及协作推理能力，而非仅被动响应查询。相比2022年的TPU v4（4096芯片、32GB HBM、275 TFLOPs）和 2023年的TPU v5p（8960芯片、95GB HBM、459 TFLOPs），Ironwood 在核心规格上大幅跃升，其峰值算力达到4614 TeraFLOPS（TFLOPs），内存容量为192GB，带宽高达7.2 Tbps。Ironwood首次支持FP8计算格式，使得在张量核和矩阵数学单元中处理大规模推理任务时更加高效。

按照从局部到整体的逻辑，TPU可分为Tray Level，Rack Level，Pod Level，Multi-Pod Level四个维度，OCS用于Rack Level与Full Pod Level的TPU互连。

• Tray Level：以TPU v4为例，单个Tray包含4个TPU芯片或8个TensorCore。每个Tray通过PCIe与CPU host连接，芯片与芯片之间则采用 Inter Chip Interconnect（ICI）技术连接，后者具有更高带宽。

• Rack Level：ICI连接可以扩展到多个Tray之间，因此需要上升到Rack Level级别。一个TPU机架（也称为cube）由64个TPU组成，以4×4×4 3D环面方式连接。TPU机架内部采用铜缆进行连接，而每个cube外部的6个面（16个节点），通过光通路与OCS连接。cube对立面上的2个节点连接至同一台OCS，占用2个OCS端口；16对节点共对应16台OCS；3组对立面（X、Y、Z）共对应3*16=48台OCS。

• Pod Level：一个TPU v4 Superpod包含64个rack/cube，每个rack/cube的互连结构均可参照上文，每组对立面的2个节点均占用2个OCS端口，64个rack/cube共占用64*2=128个端口，正好对应谷歌MEMS OCS的实际端口数。（136个端口中有8个端口用于光路校准，不参与实际光交换）

• Multi-Pod Level：单个Superpod包含4096个TPU v4，若打造万卡集群，则需构建inter-Superpod互连。在更大规模的集群层面，TPU通过数据中心网络（Data Center Network）进行数据交互，各个Pod之间通过CPU host连接至DCN实现横向拓展。

最新的Ironwood沿用3D Torus（立方环网）拓扑，每个逻辑单元4×4×4=64芯片封装于单个机架，区别在于Superpod包含144个rack/cube，共9216颗TPU。更大规模的TPU集群增加了对OCS总的端口数量需求，每组对立面的2个节点仍然占用2个OCS端口，144个rack/cube共占用144*2=288个端口，因此共需要48台288端口OCS（含备份后为320端口），光通道总数为288*48=13824个。

2.2

应用场景二：Spine层 (scale out网络)

谷歌在Jupiter架构中引入OCS，Apollo OCS已成为自研数据中心重要基础设施。2005年，谷歌设计了第一代数据中心网络，名为Firehose 1.0；2006年，谷歌推出第二代Fierhose 1.1，并真正部署在了谷歌数据中心的网络中。随后，第三代Watchtower、第四代Saturn陆续推出。2012年，谷歌第五代数据中心网络Jupiter引入了SDN技术并且使用了OpenFlow。2015年，谷歌Jupiter数据中心网络扩展到了 3万多台服务器，每台服务器的连接速度统一为40Gb/s，支持1.3Pbps的总带宽。然而，超大规模数据中心仍面临两大核心挑战。根据Jupiter evolving: Reflecting on Google’s data center network transformation，数据中心网络需以整栋建筑的规模进行部署，相关基础设施的功耗可能达到40MW甚至更高。此外，部署于建筑内的服务器与存储设备持续迭代升级，例如网络互连速率从40Gb/s、100Gb/s、200Gb/s，网络必须动态演进，以匹配不断接入的新型设备。部署基于Clos架构的建筑级数据中心网络，意味着需要预置规模庞大的脊柱层，虽然通过更换整个脊柱层可支持更高速率的新设备，但在实际部署中，当涉及数百个交换机机柜和数万对跨建筑铺设的光纤时，这种方案显然不具备可行性。谷歌通过引入OCS打破这一僵局：通过在数据中心交换机之间引入OCS，可以为数据中心网络创建任意的逻辑拓扑结构。经过多年的努力，谷歌设计并建造了Apollo OCS，将OCS和波分复用深度集成到Jupiter中， OCS与SDN架构的结合实现了新的功能，支持使用异构技术构建增量网络；具有更高的性能和更低的延迟、成本和功耗；实时应用优先级和通信模式以及零停机的升级。同时，Jupiter还将流量完成时间减少了10%，提高了30%的吞吐量，降低了40%的功耗，减少了30%的成本。

在数据中心Spine层将OEO交换机替换为OCS，能够带来显著的优势，包括更高的带宽、更低的时延、更高的能效以及更强的可扩展性。OCS更高的带宽能够全面提升网络性能，实现更快速的数据传输和更灵敏的应用响应；OCS的能效优势可带来显著的成本节省，体现在能源消耗和制冷需求两方面；OCS的高可扩展性减少了频繁且昂贵的基础设施升级需求；OCS能通过减少OEO转换带来的复杂性，从而简化网络架构，更容易的管理、维护与故障排查；OCS提供了一种“面向未来”的解决方案，能够在无需重大改造的情况下轻松适应增长需求；由于信号和协议的中立性，即便未来传输速率进一步提升或协议发生变化，OCS也无需进行频繁升级。

要充分发挥OCS在替代Spine层分组交换机时的优势，关键在于结合先进的软件定义网络（SDN）控制器或编排器。SDN/编排器能实时动态管理和优化光路径，确保网络资源得到高效利用。

• 动态路径管理 ：SDN/编排器可以基于实时流量需求动态分配和管理光路，优化网络性能与资源使用。

• 自动化部署：自动化的部署与配置减少了人工干预，降低了出错风险，并提升了运营效率。

• 流量工程：先进的流量工程能力使得SDN/编排器能够在整个网络中实现负载均衡，防止拥塞并最大化网络吞吐量。

• 增强的可视化与控制：SDN/编排器能够为网络运营提供全面可视性，支持主动监控与快速故障排查。

• 可扩展性与灵活性：SDN/编排器具备良好的扩展能力，能够灵活适应不断变化的网络环境，满足未来业务增长和新应用需求。

2.3

应用场景三：DCI跨数据中心互连 (scale across网络)

随着AI需求的激增，单个设施内的数据中心功率和容量已达到极限，DCI跨数据据中心互连需求显著。2025年8月，英伟达宣布推出 NVIDIA® Spectrum-XGS以太网，通过引入跨区域扩展（scale-across）基础设施打破数据中心功率和容量限制。跨区域扩展（scale-across）成为了继纵向扩展（scale-up）和横向扩展（scale-out）之后的AI计算“第三大支柱”，将多个分布式数据中心组成具有十亿瓦级的智能巨型AI超级工厂。

我们判断，DCI跨数据中心互连是OCS的下一个大规模落地应用场景，OCS的诸多特性与DCI网络需求相匹配。OCS凭借高带宽、海量端口的特性，尤其适合上层组网，有效降低能耗；OCS速率无关的特性，适合用于不同速率数据中心的长距离互连；此外，OCS良好的可扩展性和不影响现有服务的拓扑重构特性也有助于AI集群的拓展。Coherent在2025年ANALYST & INVESTOR DAY上也展示了自家OCS的演进路线图，预计在2026年推出用于DCI的C波段OCS。

2.4

CPO与OCS有望共存

CPO共封装光学仍保留光电转换环节，是电交换机的新形态。CPO (Co-packaged optics)技术的核心是将交换芯片和光引擎共封装，大幅缩短两者之间的距离，以实现降低功耗、提升集成度、增加端口密度等效果。在CPO系统中，集成度更高的光引擎代替传统可插拔光模块发挥核心的光电转换功能，本质上仍属于电交换的范畴。

英伟达尝试CPO与OCS搭配使用，功耗降低效果明显。在2025年4月召开的OCP EMEA SUMMIT，英伟达首席科学家Benjamin Lee分享了AI数据中心CPO与OCS搭配使用的方案。在二层Fat-tree网络中，对比了可插拔、可插拔+OCS、CPO、CPO+OCS四种组合的功耗表现。经测试，四种方案的总功耗分别为83 pJ/b、50 pJ/b、48 pJ/b、31 pJ/b，引入OCS可将数据中心网络功耗降低30%-40%，相较于传统可插拔方案，CPO+OCS的组合可降低2.6x的功耗。

我们认为，基于电交换机与光交换机的不同特性，CPO与OCS有望在数据中心网络共存：传统电交换更适合流量动态变化大、需要频繁调整数据传输路径的场景；光交换技术更适合用在流量模式相对稳定、端口间映射关系明确且不用频繁切换的场景，避开切换时间长的短板。目前，OCS整体落地应用节奏领先于CPO。

在scale out网络，CPO与OCS可搭配使用：CPO有望在Tor/Leaf层加速渗透，Leaf层流量的特点是突发性强，连接数量多，但各链路的数据量相对较小，CPO电交换机切换速度更快，能灵活快速响应Leaf层的流量需求；OCS在Spine层有望实现规模替代，Spine流量模式往往具有较强的可预测性和稳定性，OCS可提供稳定、大带宽的直连通道数据流。

在scale up网络，CPO与OCS存在竞争：CPO凭借高集成度、高带宽、低功耗等优势，有望向柜内scale up渗透。市场研究机构YOLE Group在报告中也表示，初期的CPO部署将首先聚焦于scale up网络，随后再向scale out网络扩展。康宁在业绩会上也公开表示，CPO是公司把握scale up机会的关键技术，scale up带来的市场机会将是当前20亿美元企业网络业务规模的2-3倍。OCS在scale up已有成熟应用案例，根据上文分析，谷歌在TPU v4集群中引入OCS打造4096卡Superpod，最新的Ironwood仍然沿用3D Torus拓扑，利用更端口OCS打造9216卡Superpod。

03

OCS主流方案供应链拆分，重视增量环节

3.1

MEMS OCS：以谷歌为例

Palomar OCS是MEMS方案的代表，由谷歌外采零部件设计组装。根据论文Mission Apollo: Landing Optical Circuit Switching at Datacenter Scale，Palomar OCS核心部件包括MEMS array、fiber array（光纤阵列）、2D lens array（透镜阵列）、二向色镜、相机模组、激光器模组和环形器。其中，MEMS阵列是整个系统的核心，也是价值量最高的环节。以下价值量拆分来自于我们的产业链调研：

• MEMS array：单个成本6000-7000美元，共2个；

• 2D Fiber array：单组成本1300-1500美元，共2组，OCS使用二维FAU，难点在于激光打孔穿纤后的抛光镀膜工艺；

• 2D lens array：单组成本500-600美元，共2组，主要用于光路准直；

• 二向色镜：单个成本30-50美元，共3个，主要用于光路反射；

• 相机模组：单个成本400-500美元，共2个，主要用于光路实时检测与校准；

• 激光器模组：单个成本400-500美元，共2个，与相机模组配合使用；

• 环形器：单个成本25-40美元，实现单纤双向传输，减少光通道数量，降低MEMS制造难度；OCS端口侧和TPU配套BiDi光模块侧均需使用环形器。

3.2

液晶OCS：以Coherent为例

Coherent OCS是液晶方案的代表，产品线包括小（64*64）、中（320*320）、大（512*512）三种端口规格。Coherent是液晶方案的主要推动者，核心技术源于WSS（波长选择开关）领域的经验积累。Coherent液晶OCS核心部件包括液晶调制单元、晶体光楔、偏振分光阵列、准直器阵列（光纤阵列+透镜阵列）。其中，液晶调制单元是整个系统的核心，也是价值量最高的环节。以下价值量拆分来自于我们的产业链调研：

• 液晶调制单元：基于WSS技术积累，单个成本10000-12000美元，共4个；

• 晶体光楔：单个成本800-900美元，共4个，钒酸钇是晶体光楔核心原材料；

• 偏振分光阵列：目前使用晶体光楔替代，单个成本800-900美元，共4个；

• 光纤阵列：单组成本2000-2200美元，共2组；

• 透镜阵列：单组成本800美元，共2组。

04

各厂商积极布局OCS，重点关注三大投资方向

OCS产业趋势仍由海外大厂主导，国内厂商参与度逐步提升，建议重点关注零部件供应或代工机会。我们总结了三大投资方向：已进入海外OCS供应/代工环节的厂商、有潜力进入海外OCS供应/代工环节的厂商、积极布局OCS的光模块厂商。

4.1

已进入海外OCS供应/代工环节的厂商

4.1.1 光库科技：整机代工

收购武汉捷普布局OCS领域，参与MEMS方案代工。光库科技于2025年6月3日宣布以“1700万美元+交割时标的公司净现金-交易费用”的对价收购武汉捷普100%股权，交易完成后将持有其全部股权。武汉捷普是捷普集团（Jabil）在华光学资产核心载体，2024年实现营收2.41亿元、净利润651.64万元，主营光有源/无源器件制造及子系统解决方案，产品涵盖光交换机（OCS）、高速光模块及激光雷达组件，和光库科技协同性显著。

提供MEMS OCS整机代工服务，光博会展示S-系列光路交换机（OCS）产品。在第26届中国国际光电博览会，作为制造合作伙伴，武汉光库现场展出Calient® OCS产品。该产品基于三维MEMS光学技术，突破传统电交换瓶颈，提供320×320通道，具备毫秒级低时延，插入损耗典型值仅1.5 dB。根据光库科技官方公众号，OCS提供透明无协议、无速率限制的全光通道互联，全面支持100G至1.6T及未来更高速率链路。凭借高带宽、低功耗和灵活可编排能力，OCS可实现跨机柜 GPU 网络的快速全互联拓扑重构，替代部分电交换机并显著优化能效与节省总体成本，其可靠性与可扩展性已在超大规模场景中得到验证。我们认为，基于光通信领域的技术积累，公司在OCS代工环节具备整合优势，后续有望导入自家光器件产品。

4.1.2 腾景科技：光学器件

提供精密光学元组件产品，受益于不同技术路线。根据交易所互动平台信息，公司根据不同客户的技术方案，提供精密光学元组件产品，持续推进OCS相关业务的布局取得进展。产品量产进度取决于终端市场及客户的需求情况，扩产计划将根据订单情况有序推进。精密光学元件及组件是各类光纤器件和光模块的基础，公司生产的精密光学元组件产品主要包括晶体材料、平面光学元件、球面光学元件、模压玻璃非球面透镜、衍射光栅、光学组件等。

光环形器是MEMS OCS核心器件，主要原材料为钒酸钇晶体。光环形器是一种多端口非互易光学器件，典型结构有N（一般N≥3）个端口。当光由端口1输入时，几乎无损失的有端口2输出。当光从端口2输入时，光几乎无损的由端口3输出，以此类推。这N个端口形成了一个连续的通道。严格说，若端口N输入的光可以由端口1输出，称为环形器，若端口N输入的光不可以由端口1输出，称为准环形器。环形器可用于在一根光纤的两个方向发射光信号。环形器的非互易性使其成为双向通信中的重要器件，可以实现正反向传输光的分离任务。环形器位于光纤的两端，其作用是在一个方向上增加一条信号，同时将这条信号在其他移除。在谷歌Apollo OCS中，环形器用于OCS端口和TPU配套BiDi光模块侧，配合波分复用技术，可减少光纤、光路数量，降低MEMS制造难度。

谷歌MEMS方案中，TPU侧配套BiDi光模块中使用Z-Block波分组件实现波长复用及解复用的功能。波分复用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）是光纤通信中用于提高数据传输容量和速度的技术，是将光信号分成多个波长，每个波长携带一路独立的信号，从而实现多路信号的传输而不会互相干扰。

晶体光楔是液晶OCS核心器件，主要原材料为钒酸钇晶体。根据前文分析，液晶方案OCS使用晶体光楔，目前偏振分光阵列也用晶体光楔代替。根据我们的产业链调研，钒酸钇占晶体光楔成品成本65%左右，腾景科技在全球钒酸钇市场占据较高份额。

4.1.3 德科立：硅基方案OCS

硅基OCS获海外样品订单，第二代高维度OCS研发加速推进。根据公司2025年半年报和投资者关系活动记录表，公司在OCS领域重点关注硅基微秒级、纳秒级光交换产品，目前已推出几款微秒级和纳秒级样机，2024年已获得人民币千万元的样机订单，2025年仍将有人民币千万级以上的样机订单。第二代高维度OCS研发加速推进（目标2026H1样机）。同时，公司正在与多个国内外用户联合探索OCS的各类应用。在第26届中国国际光电博览会，公司展示了32×32 OCS硅光方案用于人工智能基础设施的自适应光交换机，实时监控性能并检测故障。机架式、可堆叠的外形设计，具有增益控制功能，兼容SDN。

公司SOA产品有望应用于硅光波导方案OCS。根据上文分析，硅光波导方案通常集成SOA光放大器解决损耗问题。根据公司2025年半年报，光放大器是公司三大技术平台之一。根据公司官网，公司SOA放大器可放大1250nm-1350nm波段光信号，涵盖1300 nm窗口，带宽大于60 nm；噪声指数低，增益响应快速，适用于交换及信号处理等光网络应用中；同时具有光放大及信号处理的能力，如开关功能等，应用在全 光波长变换、光交换中。

4.2

有潜力进入海外OCS供应/代工环节的厂商

4.2.1 赛微电子：MEMS阵列

参股子公司瑞典Silex是全球领先的MEMS纯代工企业，出售控制权后仍保留少数股权。瑞典Silex成立于2000年，是全球领先的纯MEMS代工企业，服务于全球各领域巨头及创新厂商，为客户代工生产包括微镜、微针、硅光子（含OCS）、片上实验室、微热辐射计、振荡器、原子钟、超声、压力、加速度计、陀螺仪、硅麦克风等在内的多种MEMS产品。2015-2016年，赛微电子通过收购取得瑞典Silex控制权。2021年10月，公司瑞典子公司向公司中国子公司提供MEMS生产制造技术支持的许可申请被瑞典战略产品检验局否决。基于地缘政治及国际局势的日趋紧张及复杂化，公司决策转让瑞典Silex控制权，同时保留部分少数股权。公司于2025年6月13日召开的第五届董事会第十六次会议及第五届监事会第十四次会议审议通过了《关于〈〈北京赛微电子股份有限公司重大资产出售报告书（草案）〉及其摘要的议案》等与本次交易相关的议案，公司向Bure EquityAB、Creades AB(publ)等七名交易对方转让全资子公司瑞典Silex控制权。本次交易完成后，公司通过全资子公司赛莱克斯国际、运通电子合计持有瑞典Silex 45.24%股份，瑞典Silex成为公司参股公司。2025年7月，本次重大资产出售交割完成。赛莱克斯北京是国内领先的纯MEMS代工企业之一，在瑞典Silex控制权转让后，公司将集中资源重点发展并深化运营北京产线，随着赛莱克斯北京产能的持续爬坡及扩充，公司有望在纯MEMS代工领域仍保持重要地位。

赛莱克斯北京成功试产MEMS-OCS。根据赛微电子官方公众号，2025年8月，赛微电子控股子公司赛莱克斯微系统科技（北京）有限公司为某客户制造的MEMS-OCS通过了客户验证，并收到该客户发出的采购订单，标志着赛莱克斯北京启动首批MEMS-OCS的小批量试生产。赛莱克斯北京开发制造的OCS晶圆通过了客户的严格测试，各项指标均满足要求，这意味着在AI时代光信号交换核心环节，MEMS核心器件可以实现本土制造，能够大幅降低供应链中断风险。

4.2.2 天孚通信：FAU光纤阵列

业界领先的光器件整体解决方案提供商和光电先进封装制造服务商。天孚通信2005年成立，2015年在中国创业板上市。通过自主研发和外延并购，经过二十年发展，形成两大核心业务板块，包括无源光器件整体解决方案业务和光电先进封装业务。公司立足光通信领域，长期致力于各类中高速光器件产品的研发、生产、销售和服务，为下游客户提供垂直整合一站式解决方案，包括高速光引擎产品解决方案、FAU无源光器件产品解决方案、微光学技术平台与产品解决方案等。

不同OCS方案均需使用Fiber array光纤阵列，天孚通信作为FAU龙头未来有望切入OCS供应体系。根据上文分析，光纤阵列连接器作为核心零部件，在MEMS和液晶OCS方案中均大量使用。目前，天孚通信FAU产品主要应用于光模块和CPO交换机内部，我们认为，基于公司在光纤阵列连接器领域的长期技术积累，未来有望向OCS领域渗透。

4.3

积极布局OCS的光模块厂商

4.3.1 中际旭创：海外子公司TeraHop推出硅光子OCS交换机

TeraHop为中际旭创海外子公司，主要负责公司海外业务。2024年12月，中际旭创发布关于调整内部股权架构的公告。公司拟将全资子公司苏州旭创持有的TeraHop Pte.Ltd. 67.71%的股权划转给全资子公司苏州智达泰跃科技有限公司，同时苏州旭创将其持有的成都智禾光通科技有限公司100%股权转让给公司。成都智禾拟新设全资子公司苏州智禾，并由其受让山东旭创通信科技有限公司100%股权。TeraHop Pte.Ltd.将继续负责海外业务，成都智禾将整合国内销售业务。

OFC 2025 TeraHop展示基于硅光子学平台64×64 OCS。区别于谷歌的空间光 MEMS技术。该交换机可降低人工智能集群功耗，提升可用性、可靠性，降低网络成本和功耗，具备扩展潜力，有助于构建网络架构、减少核心交换机数量。

4.3.2 光迅科技：推出自研MEMS OCS整机产品

基于光学MEMS技术经验，布局MEMS OCS。光迅科技在OFC2024创新推出MEMS系列最新产品OCS。光迅科技深耕光器件领域四十余年，具备深厚的研发和生产能力，MEMS系列光器件产品已广泛应用于全球光通信网络，并不断积极探索和创新产品应用。推出的MEMS系列OCS产品基于独创光学设计，定制芯片开发；可支持最高400×400端口；采取全光透明传输，与速率/协议无关；可支持快速无阻塞切换，还可支持集成诊断和监测功能。根据交易所互动平台信息，公司OCS产品还处于市场及客户拓展阶段。

05

风险提示

AI发展不及预期的风险：OCS发展主要受AI算力需求影响，若AI商业化进展缓慢，算力需求增长速度放缓，OCS落地应用可能不及预期。

市场竞争加剧的风险：目前OCS行业参与者主要为海外头部云厂商或硬件厂商，若未来行业壁垒降低，可能面临行业竞争加剧的风险。

相关技术发展不及预期的风险：目前OCS多种技术路线共同演进，若某技术路线发展陷入瓶颈，可能影响行业发展速度。

本文节选自东北证券研究所发布深度报告《浮“光”跃金：探寻OCS投资价值与方向》，具体分析内容请详见报告。

东北通信 · 要文强团队

公众号｜Telecom-DBZQ

东北通信科技最前沿

//分析师声明//

作者具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格，并在中国证券业协会注册登记为证券分析师。本报告遵循合规、客观、专业、审慎的制作原则，所采用数据、资料的来源合法合规，文字阐述反映了作者的真实观点，报告结论未受任何第三方的授意或影响，特此声明。

//重要声明//

本报告由东北证券股份有限公司（以下称“本公司”）制作并仅向本公司客户发布，本公司不会因任何机构或个人接收到本报告而视其为本公司的当然客户。

本公司具有中国证监会核准的证券投资咨询业务资格。

本报告中的信息均来源于公开资料，本公司对这些信息的准确性和完整性不作任何保证。报告中的内容和意见仅反映本公司于发布本报告当日的判断，不保证所包含的内容和意见不发生变化。

本报告仅供参考，并不构成对所述证券买卖的出价或征价。在任何情况下，本报告中的信息或所表述的意见均不构成对任何人的证券买卖建议。本公司及其雇员不承诺投资者一定获利，不与投资者分享投资收益，在任何情况下，我公司及其雇员对任何人使用本报告及其内容所引发的任何直接或间接损失概不负责。

本公司或其关联机构可能会持有本报告中涉及到的公司所发行的证券头寸并进行交易，并在法律许可的情况下不进行披露；可能为这些公司提供或争取提供投资银行业务、财务顾问等相关服务。

本报告版权归本公司所有。未经本公司书面许可，任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制、发表或引用。如征得本公司同意进行引用、刊发的，须在本公司允许的范围内使用，并注明本报告的发布人和发布日期，提示使用本报告的风险。

若本公司客户（以下称“该客户”）向第三方发送本报告，则由该客户独自为此发送行为负责。提醒通过此途径获得本报告的投资者注意，本公司不对通过此种途径获得本报告所引起的任何损失承担任何责任。