浮「光」躍金：探尋OCS投資價值與方向

（來源：東北通信科技最前沿）

報告摘要：

OCS光交換是一種無需光電/電光（O/E/O）轉換，直接實現光信號在光纖端口間切換的技術。OCS原理是直接對光信號進行物理路徑的重構，從而在輸入/輸出端口之間建立專用光路。數據中心中採用OCS可顯著提升整體網絡性能、運行效率和可持續性，優勢顯著。OCS可應用於數據中心「三張網絡」：TPU集羣互連 (scale up網絡)、Spine層 (scale out網絡)、DCI跨數據中心互連 (scale across網絡)。

OCS有望迎來國內外共振，市場前景廣闊。海外，OCP宣佈成立光交換OCS子項目，有望推進行業標準化；國內，運營商與工信部積極推進OCS應用落地。根據Cignal AI的測算，2025年OCS市場由谷歌MEMS OCS主導，總體市場規模約為4億美元；2029年OCS的市場規模將超過16億美元，四年CAGR約為41%。LightCounting預計2029年OCS出貨量將突破5萬台，2025-2030年OCS出貨量CAGR為15%，未來會有更多除谷歌外的雲廠商推動市場規模增長。

四大技術路線共同演進，成本、性能、技術難度的綜合博弈。OCS主要包括MEMS、液晶、壓電、硅光波導四大主流技術路線，目前，MEMS與液晶方案應用節奏更快。各技術路線優劣勢明顯，尚未有某一種方案佔絕對優勢。我們認為，四種技術路線未來將共同演進，成本、性能、技術難度是終端應用廠商重要考量因素。

基於電交換機與光交換機的不同特性，CPO與OCS有望在數據中心網絡共存。傳統電交換更適合流量動態變化大、需要頻繁調整數據傳輸路徑的場景；光交換技術更適合用在流量模式相對穩定、端口間映射關係明確且不用頻繁切換的場景，避開切換時間長的短板。在scale out網絡，CPO與OCS可搭配使用：CPO有望在Tor/Leaf層加速滲透，Leaf層流量的特點是突發性強，連接數量多，但各鏈路的數據量相對較小，CPO電交換機切換速度更快，能靈活快速響應Leaf層的流量需求；OCS在Spine層有望實現規模替代，Spine流量模式往往具有較強的可預測性和穩定性，OCS可提供穩定、大帶寬的直連通道數據流。在scale up網絡，CPO與OCS可能存在競爭。目前，OCS整體落地應用節奏領先於CPO。

各廠商積極佈局OCS，重點關注三大投資方向。OCS產業趨勢目前仍由海外大廠主導，國內廠商參與度逐步提升，建議重點關注零部件供應或代工機會。重點關注三大投資方向：已進入海外OCS供應/代工環節的廠商、有潛力進入海外OCS供應/代工環節的廠商、積極佈局OCS的光模塊廠商。

風險提示：AI發展不及預期的風險、市場競爭加劇的風險、相關技術發展不及預期的風險。

01

OCS全光交換：數據中心光的新方向

1.1

無需光電轉換，OCS優勢顯著

OCS光交換是一種無需光電/電光（O/E/O）轉換，直接實現光信號在光纖端口間切換的技術。OCS原理是直接對光信號進行物理路徑的重構，從而在輸入/輸出端口之間建立專用光路。OCS光交換並非新技術，20世紀90年代已有多家企業開發，最初應用於電信網絡，以自動化佈線面板形式存在。

數據中心採用傳統OEO（光-電-光）交換機，仍存在一些關鍵性挑戰：

• 帶寬限制：OEO交換機需要將光信號轉換為電信號以完成定時與交換，再將其重新轉換為光信號進行傳輸。這一過程將信號帶寬限制在特定的傳輸速率範圍內，並且在升級到更高的速率和更高效的傳輸格式時，必須更換相關設備。

• 功耗問題：OEO交換機在光電信號轉換過程中會消耗大量電力，這種高能耗不僅提升了運營成本，也因能耗增加和散熱需求加劇而帶來更大的環境影響。OEO交換機的高能耗問題正成為數據中心面臨的嚴峻挑戰。

• 擴展性不足：數據中心對端口數量和吞吐能力的需求不斷增長，OEO交換機的擴展性侷限日益突出。其架構很難通過簡單擴展滿足需求，往往需要依賴昂貴且複雜的基礎設施改造。隨着企業業務的發展和數據中心規模擴展，OEO在流量處理和端口密度上的短板成為制約其發展的關鍵瓶頸。

數據中心中採用OCS可顯著提升整體網絡性能、運行效率和可持續性，優勢顯著：

• 速率無關性：當今數據中心是異構的，同時運行着多種不同速率和帶寬。OCS完全速率無關，能夠在不同傳輸速率之間靈活切換，並支持更快速的擴容和擴展。這意味着無論是當前的 800G，還是未來的1.6T、3.2T互連，OCS都能無縫適配，為數據中心的長期演進提供了「免升級」的架構保障。

• 高帶寬能力：OCS光路交換不依賴固定速率，可以充分利用光纖的全部容量，從而實現更高的數據吞吐。這使得網絡資源利用更加高效，能夠滿足現代數據中心不斷增長的帶寬需求。

• 功耗效率： OCS無需光電轉換，能夠顯著降低功耗，採用OCS的數據中心可實現顯著的節能效果，從而在降低成本的同時推動環境可持續性。

• 高擴展性：OCS架構具有天然的可擴展性，能夠支持更多端口與更高聚合吞吐量，適合現代數據中心動態且持續增長的需求，無需頻繁升級。

1.2

OCS有望迎來國內外共振，市場前景廣闊

1.2.1. 海外：OCP助力OCS行業標準化

OCP宣佈成立光交換OCS子項目，推進行業標準化。2025年7月，開放計算項目基金會（OCP）宣佈成立OCS子項目，推動開放式光交換技術協作。項目由OCP成員企業iPronics與Lumentum共同領導，Coherent、谷歌、Lumotive、微軟、nEye、英偉達、OrioleNetworks及POLATIS（HUBER+SUHNER）為創始成員。

1.2.2. 國內：運營商與工信部推動OCS部署應用

移動雲將在未來考慮在各平面使用OCS替代原有的Super Spine。2025年10月12日，移動雲聯合中國科學院計算所、中國移動研究院等多家產業鏈核心企業，發佈《雲智算光互連發展報告》。報告指出，在Scale-Out層面，移動雲將在未來考慮在各平面使用OCS替代原有的Super Spine。OCS替代Super Spine並非單一設備升級，而是移動雲算網架構從「電為主、光為輔」向「全光原生」的範式轉變，本質是通過算網底層的全光重構，破解大規模AI算力集羣的帶寬瓶頸、延迟損耗與擴展桎梏，為「N+X」智算節點的彈性組網提供核心支撐。未來大規模智算集羣性能上限的突破將依靠OCS為代表的光互連模式，通過全光算網的Scale-Out能力，可支撐未來百萬卡級智算集羣的落地，為通用人工智能的發展提供底層算力底座。

工信部啟動城域「毫秒用算」專項行動，推動算力中心全光交換部署。2025年10月14日，工業和信息化部印發通知，部署開展城域「毫秒用算」專項行動。通知指出，優化算力應用終端到服務器的網絡時延，促進算力中心內網絡組網方案、網絡協議等技術創新，優化人工智能訓練推理的通信效能，推動算力中心全光交換（OCS）、光電融合組網等技術應用部署，提升算力中心網絡性能，到2027年推動算力應用終端到算力中心服務器的單向網絡時延小於10毫秒。

OCS前景廣闊，潛在市場規模有望快速增長。根據Cignal AI的測算，2025年OCS市場由谷歌MEMS OCS主導，總體市場規模約為4億美元；2029年OCS的市場規模將超過16億美元，四年CAGR約為41%。LightCounting預計2029年OCS出貨量將突破5萬台，2025-2030年OCS出貨量CAGR為15%，未來會有更多除谷歌外的雲廠商推動市場規模增長。

1.3

OCS四大主流技術路線：成本、性能、技術難度的綜合博弈

目前，OCS主要包括MEMS、液晶、壓電、硅光波導四大主流技術路線。各技術路線優劣勢明顯，尚未有某一種方案佔絕對優勢。我們認為，四種技術路線未來共同演進，成本、性能、技術難度是終端應用廠商重要考量因素。

1.3.1. MEMS方案

MEMS是集成微機械、微執行器、信號處理模塊和控制電路的微型器件或系統。根據武漢大學物理科學與技術學院的黃啟俊教授團隊在《光學與光電技術》2024年第6期上發表的《MEMS光開關的研究進展》綜述文章，MEMS其製備工藝包括光刻、離子束刻蝕、化學腐蝕和晶片鍵合等技術。MEMS光開關是在硅晶上刻出若干微小的反射鏡片，通過施加電壓控制反射鏡的偏轉，從而改變光束的傳播路徑，實現光束在輸入、輸出端口間的切換。MEMS光開關不僅保留了傳統自由空間光開關的低損耗、低串擾等優點，還具有體積小、質量輕、開關時間短等優勢。此外，MEMS技術允許在同一襯底上集成微光學器件、微致動器、微機械結構以及微電子器件，以實現集成微系統。目前最常用的MEMS光開關結構有三種：1×N MEMS光開關、二維N×N MEMS光開關、三維N×N MEMS光開關。

1×N MEMS光開關結構包括一個輸入光纖和N 個輸出光纖。輸出光纖排列成一列或圓周狀，光信號由輸入端口輸入，經準直透鏡和MEMS微鏡反射后從相應端口輸出。該結構的優勢在於只需要一個MEMS微鏡，構成N×N端口僅需兩個1×N光開關，大大降低了器件成本。然而，由於纖芯間距、微鏡尺寸和旋轉角度的限制，端口數量無法做到很大。

二維N×N MEMS光開關具有N個輸入端口、N個輸出端口和N^2個微鏡。其光學組件都在一個二維空間。其中每個微鏡只有兩種狀態（ON 和OFF）。當微鏡處於ON 狀態時，微鏡將來自輸入端口的入射光束反射到輸出端口。當微鏡處於OFF 狀態時，微鏡將允許入射光束通過。因此，反射鏡的狀態為二進制，通過ON或OFF 狀態將入射光束從輸入端口切換到特定的輸出端口，極大簡化了控制方案。然而，缺點是隨着端口數擴充，需要的微鏡數以平方增加，提高了器件成本。同時，不同光路之間的光程不同，可能會導致損耗不均勻。

MEMS OCS主要採用三維N×N MEMS光開關。三維N×N MEMS包括輸入光纖陣列、輸入透鏡陣列、兩個平行的MEMS 反射鏡陣列、輸出透鏡陣列和輸出光纖陣列。其微反射鏡的直徑通常為幾百微米，可繞兩個正交軸旋轉，並通過靜電場或磁場驅動。與二維MEMS光開關不同，二維MEMS光開關僅需控制微鏡開關的兩種狀態，而三維MEMS光開關則需控制微鏡的旋轉角度。此外，三維N×N MEMS光開關僅使用2N個反射鏡，因此其優點在於端口數量較大時所需的微鏡數量少，但控制難度高於二維MEMS光開關。

1.3.2. 液晶方案

液晶光開關是一種基於施加電場改變液晶對入射光偏振狀態的技術。通過液晶的偏振變化結合偏振選擇性分束器，實現光路切換。輸入光被分解為橫向電場和縱向電場分量，在光開關中分別處理。在輸出端，橫向分量和縱向分量被重新組合。下圖展示了一個1×2液晶光開關的結構。其工作原理如下：位於輸入端口的雙折射板將輸入光束轉變為所需的偏振狀態。雙折射材料沿着兩個不同方向（如x軸和y軸）具有不同的折射率。在未施加電壓時，輸入光信號以相同的偏振通過液晶盒和偏振分束器。施加電壓會改變光信號的偏振，在足夠的電壓下，信號的偏振旋轉為正交偏振，偏振分束器將光束反射到輸出端口。液晶方案技術成熟度、可靠性高，具有良好的可擴展性，但目前切換時間較長。

數字液晶（DLC）技術在波長選擇開關（WSS）中具有成熟的應用經驗。Coherent基於數字液晶技術的波長選擇開關（WSS）已實現極低的故障率：全球部署超過16萬台WSS設備，在極少數故障報告中，僅不足3%與液晶相關，並且已應用於對可靠性要求極高的海底光纜網絡。數字液晶技術可靠性優勢源於無機械運動部件、低工作電壓、低功耗等特性。

1.3.3. 壓電陶瓷方案

直接光束偏轉（DLBS）光交換是利用壓電陶瓷具有在電壓控制下在某一軸向上改變尺寸的功能，來驅動光束射向不同的方向來實現光路的交換，代表廠家為Polatis。光纖準直器直接固定在壓電陶瓷驅動器上，每個準直器尾部與壓電陶瓷相連，排列成二維準直器陣列，將兩個二維準直器陣列面對面放置，構成光開關矩陣，利用壓電陶瓷機電耦合效應，驅動準直器位移與角度傾斜，使兩陣列對應端口匹配對準，完成通道連接，實現光交換功能。

光束直接偏轉技術的核心是固態驅動技術，利用壓電陶瓷機電耦合效應特性，將電能轉換成機械能來產生位移，直接驅動準直器或者透鏡的移動，以改變光束的傳輸方向，並實現對應準直器組件的直接耦合。壓電陶瓷方案中，光信號從輸入準直器陣列端口輸入，直接傳輸至輸出準直器耦合輸出，過程中無需經過其他光學系統反射或透射，光信號傳輸光程短，利於降低光信號傳輸及耦合損耗；而隨着通道數增加，交叉矩陣規模增大，對角端口等大角度交叉對準時，要求光纖準直器的轉角與位移增大，這對壓電陶瓷驅動的性能要求提高，且實現位移所需的空間體積增加，一定程度上制約了光交叉連接的規模。

HUBER+SUHNER POLATIS與凌雲光子合作，提出基於DLBS技術的OCS方案。相比傳統MEMS架構，DLBS方案採用壓電陶瓷驅動準直器旋轉，實現空間直耦精確對準，具備更高可靠性、更優回波損耗、更低插損等特點，相比與高驅動電壓的MEMS方案，DLBS平臺OCS在大端口數和長期工作穩定可靠性方面更具擴展潛力。隨着OCS端口規模持續擴大，系統對交換模塊的損耗及可靠性提出更高要求。正如Google谷歌在其論文《Mission Apollo: Landing Optical Circuit Switching at Datacenter Scale》中指出，「相較於MEMS架構，基於壓電陶瓷的光交換技術在插入和回波損耗方面具備天然優勢，當MEMS方案在良率和可靠性上不易管理時，技術路線的選擇也可能隨之轉變。」

1.3.4. 硅光波導方案

硅光波導方案在硅基芯片上構建結構確定的光路矩陣，光信號按照既定路徑傳輸。硅光波導方案未來在大規模生產和成本控制方面潛力巨大，理論切換速度可達到微秒甚至納秒級別；硅光波導目前的問題在於耗損較大，多通道情況下存在串擾和可靠性問題。

硅光波導方案通常集成SOA光放大器解決損耗問題。唐偉傑和儲濤（2024）在《硅基光交換器件研究進展（特邀）》中指出，硅基集成單元器件的性能已經接近優化極限，在更先進的製備工藝或是設計理論出現之前，進一步大幅提升性能較為困難。這也使得很難有效降低大規模網絡鏈路上由單元器件累積的損耗。通過在網絡中增加光放大器件對光交換鏈路進行中繼放大，補償光鏈路損耗，實現「Loss-less」低損耗的光開關器件。相比於使用外置的摻鉺光纖放大器，直接將半導體光放大器與光交換器件集成，雖然可能帶來光信號的劣化，但可以實現更加緊湊的系統。，在光學耦合方面，雖然單端口以及小規模情況下，SOA器件與集成光波導之間可以實現較小的耦合損耗，但在較大規模端口情況下，影響耦合封裝的因素更加複雜，端口的累積對準誤差將更加明顯，這將帶來無法忽視的耦合損耗以及較高的耦合封裝難度。

iPronics加碼硅光波導方案，推出全球首個32端口的硅光集成OCS產品。iPronics光網絡引擎基於可編程硅光子學，搭配半導體光放大器（SOA）陣列，實現無損光路由，並通過電子設備驅動和監測信號，並由軟件進行控制管理(SDN)。iPronics硅光波導方案支持全矩陣配置、通道矩陣配置、補償組播配置、手動路由配置。具備偏振控制模式，可設置增益模式（固定增益或每通道增益） ，能滿足不同應用場景下對光信號的精細操控需求；實現全光帶寬的無損路由，避免了電光（E/O）或光電（O/E）轉換帶來的損耗與延迟，端口基數可擴展（32、64、128等），適應不斷增長的網絡帶寬需求；重構時間小於100us，延迟低於30ns，能夠快速響應網絡拓撲變化和流量調度需求，保障AI集羣中數據的高效傳輸；基於與固態CMOS兼容的製造工藝，單端口成本控制潛力巨大。

02

OCS應用於數據中心「三張網絡」，未來有望與CPO共存

2.1

應用場景一：TPU集羣互連 (scale up網絡)

TPU（Tensor Processing Unit）是谷歌定製開發的應用專用集成電路 (ASIC)，用於加速機器學習工作負載。其核心設計目標聚焦於極高的矩陣乘法吞吐量和優異的能效表現。如今，TPU已支撐谷歌大多數AI服務。谷歌在2025年4月正式發佈第七代TPU芯片Ironwood，專為AI推理任務設計，目標是為智能體提供主動檢索、數據生成及協作推理能力，而非僅被動響應查詢。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 在覈心規格上大幅躍升，其峰值算力達到4614 TeraFLOPS（TFLOPs），內存容量為192GB，帶寬高達7.2 Tbps。Ironwood首次支持FP8計算格式，使得在張量核和矩陣數學單元中處理大規模推理任務時更加高效。

按照從局部到整體的邏輯，TPU可分為Tray Level，Rack Level，Pod Level，Multi-Pod Level四個維度，OCS用於Rack Level與Full Pod Level的TPU互連。

• Tray Level：以TPU v4為例，單個Tray包含4個TPU芯片或8個TensorCore。每個Tray通過PCIe與CPU host連接，芯片與芯片之間則採用 Inter Chip Interconnect（ICI）技術連接，后者具有更高帶寬。

• Rack Level：ICI連接可以擴展到多個Tray之間，因此需要上升到Rack Level級別。一個TPU機架（也稱為cube）由64個TPU組成，以4×4×4 3D環面方式連接。TPU機架內部採用銅纜進行連接，而每個cube外部的6個面（16個節點），通過光通路與OCS連接。cube對立面上的2個節點連接至同一台OCS，佔用2個OCS端口；16對節點共對應16台OCS；3組對立面（X、Y、Z）共對應3*16=48台OCS。

• Pod Level：一個TPU v4 Superpod包含64個rack/cube，每個rack/cube的互連結構均可參照上文，每組對立面的2個節點均佔用2個OCS端口，64個rack/cube共佔用64*2=128個端口，正好對應谷歌MEMS OCS的實際端口數。（136個端口中有8個端口用於光路校準，不參與實際光交換）

• Multi-Pod Level：單個Superpod包含4096個TPU v4，若打造萬卡集羣，則需構建inter-Superpod互連。在更大規模的集羣層面，TPU通過數據中心網絡（Data Center Network）進行數據交互，各個Pod之間通過CPU host連接至DCN實現橫向拓展。

最新的Ironwood沿用3D Torus（立方環網）拓撲，每個邏輯單元4×4×4=64芯片封裝於單個機架，區別在於Superpod包含144個rack/cube，共9216顆TPU。更大規模的TPU集羣增加了對OCS總的端口數量需求，每組對立面的2個節點仍然佔用2個OCS端口，144個rack/cube共佔用144*2=288個端口，因此共需要48台288端口OCS（含備份后為320端口），光通道總數為288*48=13824個。

2.2

應用場景二：Spine層 (scale out網絡)

谷歌在Jupiter架構中引入OCS，Apollo OCS已成為自研數據中心重要基礎設施。2005年，谷歌設計了第一代數據中心網絡，名為Firehose 1.0；2006年，谷歌推出第二代Fierhose 1.1，並真正部署在了谷歌數據中心的網絡中。隨后，第三代Watchtower、第四代Saturn陸續推出。2012年，谷歌第五代數據中心網絡Jupiter引入了SDN技術並且使用了OpenFlow。2015年，谷歌Jupiter數據中心網絡擴展到了 3萬多臺服務器，每台服務器的連接速度統一為40Gb/s，支持1.3Pbps的總帶寬。然而，超大規模數據中心仍面臨兩大核心挑戰。根據Jupiter evolving: Reflecting on Google’s data center network transformation，數據中心網絡需以整棟建築的規模進行部署，相關基礎設施的功耗可能達到40MW甚至更高。此外，部署於建築內的服務器與存儲設備持續迭代升級，例如網絡互連速率從40Gb/s、100Gb/s、200Gb/s，網絡必須動態演進，以匹配不斷接入的新型設備。部署基於Clos架構的建築級數據中心網絡，意味着需要預置規模龐大的脊柱層，雖然通過更換整個脊柱層可支持更高速率的新設備，但在實際部署中，當涉及數百個交換機機櫃和數萬對跨建築鋪設的光纖時，這種方案顯然不具備可行性。谷歌通過引入OCS打破這一僵局：通過在數據中心交換機之間引入OCS，可以為數據中心網絡創建任意的邏輯拓撲結構。經過多年的努力，谷歌設計並建造了Apollo OCS，將OCS和波分複用深度集成到Jupiter中， OCS與SDN架構的結合實現了新的功能，支持使用異構技術構建增量網絡；具有更高的性能和更低的延迟、成本和功耗；實時應用優先級和通信模式以及零停機的升級。同時，Jupiter還將流量完成時間減少了10%，提高了30%的吞吐量，降低了40%的功耗，減少了30%的成本。

在數據中心Spine層將OEO交換機替換為OCS，能夠帶來顯著的優勢，包括更高的帶寬、更低的時延、更高的能效以及更強的可擴展性。OCS更高的帶寬能夠全面提升網絡性能，實現更快速的數據傳輸和更靈敏的應用響應；OCS的能效優勢可帶來顯著的成本節省，體現在能源消耗和製冷需求兩方面；OCS的高可擴展性減少了頻繁且昂貴的基礎設施升級需求；OCS能通過減少OEO轉換帶來的複雜性，從而簡化網絡架構，更容易的管理、維護與故障排查；OCS提供了一種「面向未來」的解決方案，能夠在無需重大改造的情況下輕松適應增長需求；由於信號和協議的中立性，即便未來傳輸速率進一步提升或協議發生變化，OCS也無需進行頻繁升級。

要充分發揮OCS在替代Spine層分組交換機時的優勢，關鍵在於結合先進的軟件定義網絡（SDN）控制器或編排器。SDN/編排器能實時動態管理和優化光路徑，確保網絡資源得到高效利用。

• 動態路徑管理 ：SDN/編排器可以基於實時流量需求動態分配和管理光路，優化網絡性能與資源使用。

• 自動化部署：自動化的部署與配置減少了人工干預，降低了出錯風險，並提升了運營效率。

• 流量工程：先進的流量工程能力使得SDN/編排器能夠在整個網絡中實現負載均衡，防止擁塞並最大化網絡吞吐量。

• 增強的可視化與控制：SDN/編排器能夠為網絡運營提供全面可視性，支持主動監控與快速故障排查。

• 可擴展性與靈活性：SDN/編排器具備良好的擴展能力，能夠靈活適應不斷變化的網絡環境，滿足未來業務增長和新應用需求。

2.3

應用場景三：DCI跨數據中心互連 (scale across網絡)

隨着AI需求的激增，單個設施內的數據中心功率和容量已達到極限，DCI跨數據據中心互連需求顯著。2025年8月，英偉達宣佈推出 NVIDIA® Spectrum-XGS以太網，通過引入跨區域擴展（scale-across）基礎設施打破數據中心功率和容量限制。跨區域擴展（scale-across）成爲了繼縱向擴展（scale-up）和橫向擴展（scale-out）之后的AI計算「第三大支柱」，將多個分佈式數據中心組成具有十億瓦級的智能巨型AI超級工廠。

我們判斷，DCI跨數據中心互連是OCS的下一個大規模落地應用場景，OCS的諸多特性與DCI網絡需求相匹配。OCS憑藉高帶寬、海量端口的特性，尤其適合上層組網，有效降低能耗；OCS速率無關的特性，適合用於不同速率數據中心的長距離互連；此外，OCS良好的可擴展性和不影響現有服務的拓撲重構特性也有助於AI集羣的拓展。Coherent在2025年ANALYST & INVESTOR DAY上也展示了自家OCS的演進路線圖，預計在2026年推出用於DCI的C波段OCS。

2.4

CPO與OCS有望共存

CPO共封裝光學仍保留光電轉換環節，是電交換機的新形態。CPO (Co-packaged optics)技術的核心是將交換芯片和光引擎共封裝，大幅縮短兩者之間的距離，以實現降低功耗、提升集成度、增加端口密度等效果。在CPO系統中，集成度更高的光引擎代替傳統可插拔光模塊發揮核心的光電轉換功能，本質上仍屬於電交換的範疇。

英偉達嘗試CPO與OCS搭配使用，功耗降低效果明顯。在2025年4月召開的OCP EMEA SUMMIT，英偉達首席科學家Benjamin Lee分享了AI數據中心CPO與OCS搭配使用的方案。在二層Fat-tree網絡中，對比了可插拔、可插拔+OCS、CPO、CPO+OCS四種組合的功耗表現。經測試，四種方案的總功耗分別為83 pJ/b、50 pJ/b、48 pJ/b、31 pJ/b，引入OCS可將數據中心網絡功耗降低30%-40%，相較於傳統可插拔方案，CPO+OCS的組合可降低2.6x的功耗。

我們認為，基於電交換機與光交換機的不同特性，CPO與OCS有望在數據中心網絡共存：傳統電交換更適合流量動態變化大、需要頻繁調整數據傳輸路徑的場景；光交換技術更適合用在流量模式相對穩定、端口間映射關係明確且不用頻繁切換的場景，避開切換時間長的短板。目前，OCS整體落地應用節奏領先於CPO。

在scale out網絡，CPO與OCS可搭配使用：CPO有望在Tor/Leaf層加速滲透，Leaf層流量的特點是突發性強，連接數量多，但各鏈路的數據量相對較小，CPO電交換機切換速度更快，能靈活快速響應Leaf層的流量需求；OCS在Spine層有望實現規模替代，Spine流量模式往往具有較強的可預測性和穩定性，OCS可提供穩定、大帶寬的直連通道數據流。

在scale up網絡，CPO與OCS存在競爭：CPO憑藉高集成度、高帶寬、低功耗等優勢，有望向櫃內scale up滲透。市場研究機構YOLE Group在報告中也表示，初期的CPO部署將首先聚焦於scale up網絡，隨后再向scale out網絡擴展。康寧在業績會上也公開表示，CPO是公司把握scale up機會的關鍵技術，scale up帶來的市場機會將是當前20億美元企業網絡業務規模的2-3倍。OCS在scale up已有成熟應用案例，根據上文分析，谷歌在TPU v4集羣中引入OCS打造4096卡Superpod，最新的Ironwood仍然沿用3D Torus拓撲，利用更端口OCS打造9216卡Superpod。

03

OCS主流方案供應鏈拆分，重視增量環節

3.1

MEMS OCS：以谷歌為例

Palomar OCS是MEMS方案的代表，由谷歌外採零部件設計組裝。根據論文Mission Apollo: Landing Optical Circuit Switching at Datacenter Scale，Palomar OCS核心部件包括MEMS array、fiber array（光纖陣列）、2D lens array（透鏡陣列）、二向色鏡、相機模組、激光器模組和環形器。其中，MEMS陣列是整個系統的核心，也是價值量最高的環節。以下價值量拆分來自於我們的產業鏈調研：

• MEMS array：單個成本6000-7000美元，共2個；

• 2D Fiber array：單組成本1300-1500美元，共2組，OCS使用二維FAU，難點在於激光打孔穿纖后的拋光鍍膜工藝；

• 2D lens array：單組成本500-600美元，共2組，主要用於光路準直；

• 二向色鏡：單個成本30-50美元，共3個，主要用於光路反射；

• 相機模組：單個成本400-500美元，共2個，主要用於光路實時檢測與校準；

• 激光器模組：單個成本400-500美元，共2個，與相機模組配合使用；

• 環形器：單個成本25-40美元，實現單纖雙向傳輸，減少光通道數量，降低MEMS製造難度；OCS端口側和TPU配套BiDi光模塊側均需使用環形器。

3.2

液晶OCS：以Coherent為例

Coherent OCS是液晶方案的代表，產品線包括小（64*64）、中（320*320）、大（512*512）三種端口規格。Coherent是液晶方案的主要推動者，核心技術源於WSS（波長選擇開關）領域的經驗積累。Coherent液晶OCS核心部件包括液晶調製單元、晶體光楔、偏振分光陣列、準直器陣列（光纖陣列+透鏡陣列）。其中，液晶調製單元是整個系統的核心，也是價值量最高的環節。以下價值量拆分來自於我們的產業鏈調研：

• 液晶調製單元：基於WSS技術積累，單個成本10000-12000美元，共4個；

• 晶體光楔：單個成本800-900美元，共4個，釩酸釔是晶體光楔核心原材料；

• 偏振分光陣列：目前使用晶體光楔替代，單個成本800-900美元，共4個；

• 光纖陣列：單組成本2000-2200美元，共2組；

• 透鏡陣列：單組成本800美元，共2組。

04

各廠商積極佈局OCS，重點關注三大投資方向

OCS產業趨勢仍由海外大廠主導，國內廠商參與度逐步提升，建議重點關注零部件供應或代工機會。我們總結了三大投資方向：已進入海外OCS供應/代工環節的廠商、有潛力進入海外OCS供應/代工環節的廠商、積極佈局OCS的光模塊廠商。

4.1

已進入海外OCS供應/代工環節的廠商

4.1.1 光庫科技：整機代工

收購武漢捷普佈局OCS領域，參與MEMS方案代工。光庫科技於2025年6月3日宣佈以「1700萬美元+交割時標的公司淨現金-交易費用」的對價收購武漢捷普100%股權，交易完成后將持有其全部股權。武漢捷普是捷普集團（Jabil）在華光學資產核心載體，2024年實現營收2.41億元、淨利潤651.64萬元，主營光有源/無源器件製造及子系統解決方案，產品涵蓋光交換機（OCS）、高速光模塊及激光雷達組件，和光庫科技協同性顯著。

提供MEMS OCS整機代工服務，光博會展示S-系列光路交換機（OCS）產品。在第26屆中國國際光電博覽會，作為製造合作伙伴，武漢光庫現場展出Calient® OCS產品。該產品基於三維MEMS光學技術，突破傳統電交換瓶頸，提供320×320通道，具備毫秒級低時延，插入損耗典型值僅1.5 dB。根據光庫科技官方公眾號，OCS提供透明無協議、無速率限制的全光通道互聯，全面支持100G至1.6T及未來更高速率鏈路。憑藉高帶寬、低功耗和靈活可編排能力，OCS可實現跨機櫃 GPU 網絡的快速全互聯拓撲重構，替代部分電交換機並顯著優化能效與節省總體成本，其可靠性與可擴展性已在超大規模場景中得到驗證。我們認為，基於光通信領域的技術積累，公司在OCS代工環節具備整合優勢，后續有望導入自家光器件產品。

4.1.2 騰景科技：光學器件

提供精密光學元組件產品，受益於不同技術路線。根據交易所互動平臺信息，公司根據不同客户的技術方案，提供精密光學元組件產品，持續推進OCS相關業務的佈局取得進展。產品量產進度取決於終端市場及客户的需求情況，擴產計劃將根據訂單情況有序推進。精密光學元件及組件是各類光纖器件和光模塊的基礎，公司生產的精密光學元組件產品主要包括晶體材料、平面光學元件、球面光學元件、模壓玻璃非球面透鏡、衍射光柵、光學組件等。

光環形器是MEMS OCS核心器件，主要原材料為釩酸釔晶體。光環形器是一種多端口非互易光學器件，典型結構有N（一般N≥3）個端口。當光由端口1輸入時，幾乎無損失的有端口2輸出。當光從端口2輸入時，光幾乎無損的由端口3輸出，以此類推。這N個端口形成了一個連續的通道。嚴格説，若端口N輸入的光可以由端口1輸出，稱為環形器，若端口N輸入的光不可以由端口1輸出，稱爲準環形器。環形器可用於在一根光纖的兩個方向發射光信號。環形器的非互易性使其成為雙向通信中的重要器件，可以實現正反向傳輸光的分離任務。環形器位於光纖的兩端，其作用是在一個方向上增加一條信號，同時將這條信號在其他移除。在谷歌Apollo OCS中，環形器用於OCS端口和TPU配套BiDi光模塊側，配合波分複用技術，可減少光纖、光路數量，降低MEMS製造難度。

谷歌MEMS方案中，TPU側配套BiDi光模塊中使用Z-Block波分組件實現波長複用及解複用的功能。波分複用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）是光纖通信中用於提高數據傳輸容量和速度的技術，是將光信號分成多個波長，每個波長攜帶一路獨立的信號，從而實現多路信號的傳輸而不會互相干擾。

晶體光楔是液晶OCS核心器件，主要原材料為釩酸釔晶體。根據前文分析，液晶方案OCS使用晶體光楔，目前偏振分光陣列也用晶體光楔代替。根據我們的產業鏈調研，釩酸釔佔晶體光楔成品成本65%左右，騰景科技在全球釩酸釔市場佔據較高份額。

4.1.3 德科立：硅基方案OCS

硅基OCS獲海外樣品訂單，第二代高維度OCS研發加速推進。根據公司2025年半年報和投資者關係活動記錄表，公司在OCS領域重點關注硅基微秒級、納秒級光交換產品，目前已推出幾款微秒級和納秒級樣機，2024年已獲得人民幣千萬元的樣機訂單，2025年仍將有人民幣千萬級以上的樣機訂單。第二代高維度OCS研發加速推進（目標2026H1樣機）。同時，公司正在與多個國內外用户聯合探索OCS的各類應用。在第26屆中國國際光電博覽會，公司展示了32×32 OCS硅光方案用於人工智能基礎設施的自適應光交換機，實時監控性能並檢測故障。機架式、可堆疊的外形設計，具有增益控制功能，兼容SDN。

公司SOA產品有望應用於硅光波導方案OCS。根據上文分析，硅光波導方案通常集成SOA光放大器解決損耗問題。根據公司2025年半年報，光放大器是公司三大技術平臺之一。根據公司官網，公司SOA放大器可放大1250nm-1350nm波段光信號，涵蓋1300 nm窗口，帶寬大於60 nm；噪聲指數低，增益響應快速，適用於交換及信號處理等光網絡應用中；同時具有光放大及信號處理的能力，如開關功能等，應用在全 光波長變換、光交換中。

4.2

有潛力進入海外OCS供應/代工環節的廠商

4.2.1 賽微電子：MEMS陣列

參股子公司瑞典Silex是全球領先的MEMS純代工企業，出售控制權后仍保留少數股權。瑞典Silex成立於2000年，是全球領先的純MEMS代工企業，服務於全球各領域巨頭及創新廠商，為客户代工生產包括微鏡、微針、硅光子（含OCS）、片上實驗室、微熱輻射計、振盪器、原子鍾、超聲、壓力、加速度計、陀螺儀、硅麥克風等在內的多種MEMS產品。2015-2016年，賽微電子通過收購取得瑞典Silex控制權。2021年10月，公司瑞典子公司向公司中國子公司提供MEMS生產製造技術支持的許可申請被瑞典戰略產品檢驗局否決。基於地緣政治及國際局勢的日趨緊張及複雜化，公司決策轉讓瑞典Silex控制權，同時保留部分少數股權。公司於2025年6月13日召開的第五屆董事會第十六次會議及第五屆監事會第十四次會議審議通過了《關於〈〈北京賽微電子股份有限公司重大資產出售報告書（草案）〉及其摘要的議案》等與本次交易相關的議案，公司向Bure EquityAB、Creades AB(publ)等七名交易對方轉讓全資子公司瑞典Silex控制權。本次交易完成后，公司通過全資子公司賽萊克斯國際、運通電子合計持有瑞典Silex 45.24%股份，瑞典Silex成為公司參股公司。2025年7月，本次重大資產出售交割完成。賽萊克斯北京是國內領先的純MEMS代工企業之一，在瑞典Silex控制權轉讓后，公司將集中資源重點發展並深化運營北京產線，隨着賽萊克斯北京產能的持續爬坡及擴充，公司有望在純MEMS代工領域仍保持重要地位。

賽萊克斯北京成功試產MEMS-OCS。根據賽微電子官方公眾號，2025年8月，賽微電子控股子公司賽萊克斯微系統科技（北京）有限公司為某客户製造的MEMS-OCS通過了客户驗證，並收到該客户發出的採購訂單，標誌着賽萊克斯北京啟動首批MEMS-OCS的小批量試生產。賽萊克斯北京開發製造的OCS晶圓通過了客户的嚴格測試，各項指標均滿足要求，這意味着在AI時代光信號交換核心環節，MEMS核心器件可以實現本土製造，能夠大幅降低供應鏈中斷風險。

4.2.2 天孚通信：FAU光纖陣列

業界領先的光器件整體解決方案提供商和光電先進封裝製造服務商。天孚通信2005年成立，2015年在中國創業板上市。通過自主研發和外延併購，經過二十年發展，形成兩大核心業務板塊，包括無源光器件整體解決方案業務和光電先進封裝業務。公司立足光通信領域，長期致力於各類中高速光器件產品的研發、生產、銷售和服務，為下游客户提供垂直整合一站式解決方案，包括高速光引擎產品解決方案、FAU無源光器件產品解決方案、微光學技術平臺與產品解決方案等。

不同OCS方案均需使用Fiber array光纖陣列，天孚通信作為FAU龍頭未來有望切入OCS供應體系。根據上文分析，光纖陣列連接器作為核心零部件，在MEMS和液晶OCS方案中均大量使用。目前，天孚通信FAU產品主要應用於光模塊和CPO交換機內部，我們認為，基於公司在光纖陣列連接器領域的長期技術積累，未來有望向OCS領域滲透。

4.3

積極佈局OCS的光模塊廠商

4.3.1 中際旭創：海外子公司TeraHop推出硅光子OCS交換機

TeraHop為中際旭創海外子公司，主要負責公司海外業務。2024年12月，中際旭創發佈關於調整內部股權架構的公告。公司擬將全資子公司蘇州旭創持有的TeraHop Pte.Ltd. 67.71%的股權劃轉給全資子公司蘇州智達泰躍科技有限公司，同時蘇州旭創將其持有的成都智禾光通科技有限公司100%股權轉讓給公司。成都智禾擬新設全資子公司蘇州智禾，並由其受讓山東旭創通信科技有限公司100%股權。TeraHop Pte.Ltd.將繼續負責海外業務，成都智禾將整合國內銷售業務。

OFC 2025 TeraHop展示基於硅光子學平臺64×64 OCS。區別於谷歌的空間光 MEMS技術。該交換機可降低人工智能集羣功耗，提升可用性、可靠性，降低網絡成本和功耗，具備擴展潛力，有助於構建網絡架構、減少核心交換機數量。

4.3.2 光迅科技：推出自研MEMS OCS整機產品

基於光學MEMS技術經驗，佈局MEMS OCS。光迅科技在OFC2024創新推出MEMS系列最新產品OCS。光迅科技深耕光器件領域四十余年，具備深厚的研發和生產能力，MEMS系列光器件產品已廣泛應用於全球光通信網絡，並不斷積極探索和創新產品應用。推出的MEMS系列OCS產品基於獨創光學設計，定製芯片開發；可支持最高400×400端口；採取全光透明傳輸，與速率/協議無關；可支持快速無阻塞切換，還可支持集成診斷和監測功能。根據交易所互動平臺信息，公司OCS產品還處於市場及客户拓展階段。

05

風險提示

AI發展不及預期的風險：OCS發展主要受AI算力需求影響，若AI商業化進展緩慢，算力需求增長速度放緩，OCS落地應用可能不及預期。

市場競爭加劇的風險：目前OCS行業參與者主要為海外頭部雲廠商或硬件廠商，若未來行業壁壘降低，可能面臨行業競爭加劇的風險。

相關技術發展不及預期的風險：目前OCS多種技術路線共同演進，若某技術路線發展陷入瓶頸，可能影響行業發展速度。

本文節選自東北證券研究所發佈深度報告《浮「光」躍金：探尋OCS投資價值與方向》，具體分析內容請詳見報告。

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