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2026-04-17 23:16
(來源:紀要頭等座)
1、OCS廠商佈局進展
·全球雲廠商OCS佈局:OCS並非新興技術,已有30年發展歷史,其中OCS光交換機模式由谷歌首創。當前全球雲廠商的OCS佈局呈現分化態勢:除谷歌外,僅英偉達初步計劃2028年在其分文系統中考慮使用OCS,目前仍處於初步方案階段;亞馬遜、Facebook雖有相關考量,但暫未出現大規模採用OCS的相關規劃。OCS大規模落地存在明確前置條件,需依賴雲廠商自研阿斯克芯片實現大規模量產應用,當前亞馬遜、Facebook的自研芯片仍處於與谷歌TPU、英偉達GPU的市場競爭階段,因此可預見的未來內,OCS暫不具備大規模發展的基礎。整體來看當前OCS市場格局呈現「一大一小」的特徵,「大」指谷歌的成熟應用佈局,「小」指英偉達2028年的初步規劃,其余廠商的相關佈局仍處於極早期階段,落地可能性較低。
·英偉達OCS佈局規劃:OCS硬件技術已經發展成熟,無待突破的硬件研發難點,核心應用落地難點在於軟件控制系統,其控制軟件信號邏輯與傳統交換機存在顯著差異,市場上有關OCS效率更高、功耗更低的説法有一定合理性,但也存在片面性。當前英偉達的OCS相關研發並未聚焦硬件領域,硬件本身已是成熟產品,無需額外開展研究,核心研發重心集中於赫爾曼範範曼系統中的OCS控制軟件系統開發。英偉達針對OCS的應用初步規劃時間節點為2028年,但該方案僅為當前的初步規劃,后續仍存在調整可能性。
2、OCS技術路線對比
·主流OCS技術路線格局:當前大規模商用的OCS技術路線分為MEMS與液晶兩類,其中MEMS方案市佔約2/3,液晶方案市佔約1/3。兩類路線的核心供應商分別為MEMS路線主導者Lumentum、液晶路線主導者Coherent,二者是谷歌OCS僅有的正式供應商,其余聲稱可生產OCS或與OCS合作的企業均為蹭熱點,谷歌短期內暫無新增第三家供應商的計劃。OCS是光波長選擇開關(WSS)的簡化版,屬於已推出二十余年的老產品,但此前並未實現大規模應用。谷歌選擇兩家供應商的核心原因在於,OCS是人工智能數據中心最核心的交換機,對供應商的技術積累與品質穩定性要求極高,而Lumentum與Coherent是全球僅有的兩家WSS設備核心供應商,擁有長期的WSS技術積累與市場品質聲譽,產品可靠性經過長期驗證,因此成為谷歌的獨家供應商。國內廠商中,光迅、華為雖具備OCS生產能力,但年量產規模僅千台級別,尚未實現大規模商業化應用,市場份額極小。
·各技術路線優劣勢對比:不同OCS技術路線的優劣勢與適用場景存在明顯差異,具體如下:
a. MEMS路線:可擴展性強,通道數可根據芯片尺寸靈活調整,最高支持數百個通道,成本隨通道數增長呈線性提升;缺點是內置持續運動的機械部件,長期可靠性不足,無法滿足電信干線26-28年的使用要求,但人工智能數據中心的設備生命周期僅為3-8年,該缺點在AI場景下並不關鍵,因此MEMS路線為當前谷歌OCS採購的主流方案。
b. 液晶路線:無機械運動部件,可靠性極高,使用壽命長,在WSS市場更具優勢;缺點是大通道擴展難度大,成本隨通道數增長呈指數級提升,32×32通道規模下成本可控,64×64通道成本為前者的4倍,128×128通道成本可達前者的16倍,當前在谷歌OCS採購中佔比相對較低。
c. 壓電陶瓷路線:切換速度達亞毫秒級,較MEMS、液晶等主流方案快約10倍,原理層面成熟度較高,但尚未完成大規模工業化驗證與可靠性測試,暫不具備大規模商用條件。
d. 硅光波導路線:切換速度達微秒級,較主流方案快百倍至千倍,但存在損耗高的問題,技術成熟度極低,完全處於實驗室階段。
壓電陶瓷與硅光波導兩類新興路線2-3年內無大規模應用可能。從應用定位來看,OCS為毫秒級切換,交換顆粒度較粗,類比火車搬道岔,僅可對整列「數據列車」統一調度;傳統電交換機(如Tomahawk、InfiniBand)為百納秒級切換,交換顆粒度可精細到單個「數據包裹」,二者應用場景存在明顯差異。
3、OCS成本與上游供應鏈
·OCS成本構成:OCS交換機硬件成本不含軟件部分(軟件為Google自研),不同通道數成本差異明顯:32×32規格的OCS交換機硬件成本約10萬美元,64通道規格的硬件成本基本翻倍。成本結構方面,OCS交換機整體毛利潤約為50%,扣除毛利潤后的成本部分中,直接人工成本佔比約20%-30%,遠高於光模塊等普通元件,核心原因是OCS組裝工序複雜,需要對所有通道進行調光、定位固化,還要完成高低温可靠性測試,組裝工作量大。剩余的成本中,核心交換單元(分為MEMS芯片、液晶陣列兩類方案)佔比約20%,是硬件中價值最高的核心部件;其余部件主要為光端口相關組件,包括透鏡、FAU、支架、光纖保護尾套等,價值量較低、技術難度較小。
·OCS上游供應鏈格局:OCS上游供應鏈按部件類型呈現不同格局:
a. 核心交換單元:MEMS芯片方案的核心供應商為瑞士賽萊克斯,該廠商曾被中國工業上市公司收購后又售出,目前是Google OCS設備的MEMS芯片供應商;魯蒙特的液晶陣列方案供應商暫未明確,需后續進一步覈實。
b. 光端口部件:相關組件供應商整體較為分散,其中考訊的光端口核心供應商為藤井,藤井同時也是考訊WS產品的供應商;魯蒙特的光端口供應商信息暫不明確,需后續覈實,其余零散部件供應商較為多元,暫無明確的核心供應格局。
4、OCS與CPO認知澄清
·OCS與CPO的關係:英偉達目前未對OCS採用的具體方案作出明確規定,當前可選用MEMS與LCD兩種方案,其余方案尚處於預研階段;其核心要求為OCS切換速度越快越好,高速切換可使顆粒度更細,提升系統靈活度與自由度,功耗等為次要考量;2028年前英偉達不會對硬件方案做過多干涉,屆時將根據方案成熟度選擇最終方案,硬件切換難度較低,僅需控制軟件就位即可完成。當前市場存在"CPO屬於OCS組成部分、二者為替代關係"的錯誤傳聞,存在嚴重誤導。實際上二者無所屬、替代或競爭關係:CPO是系統中交換芯片旁搭配的光電轉換結構單元,可替代傳統光模塊;OCS內部不含CPO,二者為配套關係,可相互傳輸光纖信號。二者均有獨立替代方案,OCS可替換為傳統電交換機,CPO可替換為傳統光模塊,無綁定要求,可分別與對方的替代方案配套工作。
5、3.2T光互聯技術路線分析
·光互聯技術路線迭代背景:傳統可插拔光模塊遵循速率翻倍的迭代規律,每四年完成一次迭代,歷史迭代路徑為100G→400G→800G→1.6T。當前3.2T可插拔光模塊面臨明確技術瓶頸:受限於8通道物理極限,無法實現16通道設計,單通道400G的光模塊無法完成到交換芯片之間十幾釐米距離的信號傳輸,傳統光模塊迭代路徑被打斷。因3.2T可插拔光模塊落地受阻,行業目前形成五大技術路線共同競爭下一代光互聯市場,分別為可插拔光模塊、CPO、NPO、XPO、MicroLED。當前全行業尚未形成統一技術共識,處於路線選擇的混沌期:沒有任何廠商能夠完成對五大路線的全面深度評估,各路線均存在對應的技術難點、產業鏈配合要求與成本約束,頭部廠商如旭創、谷歌、英偉達也無法覆蓋所有路線的深度研究,不同廠商的技術選擇均基於自身業務場景與技術積累。
·CPO應用進展與場景:不同頭部廠商對CPO路線的態度存在顯著差異,立場與其業務需求高度綁定:
a. 英偉達是CPO路線的核心推動者,由於其scale up方案的機架無冗余空間放置可插拔光模塊,無論3.2T可插拔技術是否落地,都只能採用CPO方案;CPO在其單機架中的價值量極低,等效光模塊價值僅幾萬美元,即便溢價十倍也僅為幾十萬美元,佔整機架幾千萬美元的總成本比例極低,因此英偉達有充足動力推廣CPO路線。
b. 谷歌等雲廠商對CPO路線持否定態度,在OFC行業大會上明確表示更看好可插拔或NPO方案,認為CPO可行性不足。
從應用場景來看,scale out場景下3.2T可插拔光模塊大概率成為主流,CPO應用空間極其有限,落地可能性較低;scale up場景中,僅英偉達的方案會採用CPO,其他廠商如華為的scale up方案大量使用可插拔光模塊,GPU與對應光模塊的配比可達20:1,但該方案不會成為行業主流。當前行業無統一技術共識,2027年CPO或僅能在英偉達scale up場景實現小規模應用。
·各技術路線優劣勢對比:五大技術路線的優劣勢可從技術特點、成熟度、產業鏈友好度、成本、長期適配性五個維度對比,具體如下:
a. 可插拔光模塊:核心優勢是支持熱插拔、故障可直接更換、維護便捷,且產業鏈已完全標準化,競爭充分下成本較低,是對產業鏈最友好的路線,為當前行業首選方案。
b. CPO:劣勢突出,維護性極差、未形成行業標準、與交換芯片深度綁定導致靈活性不足,且採用半導體工藝,量產初期規模不足會導致成本極高,同時產業鏈尚未成熟,僅能適配特定封閉場景。
c. NPO:兼具可插拔與CPO的雙重優勢,成本適中、支持標準化、可插拔,但屬於典型的過渡性方案,若后續單通道400G、800G傳輸技術取得突破,現有產業鏈投入將無法複用,類似早年小靈通的過渡定位,對產業鏈長期友好度不足。
d. XPO:本質為組合式可插拔模塊,通過拆除1.6T光模塊外殼等冗余結構組合而成,僅佔用2個1.6T OSFP光模塊的體積即可實現4倍帶寬,但僅能適配3.2T階段,無法支持后續更高速率迭代,同樣屬於過渡方案。
e. MicroLED:所有性能參數均為五大路線最優,但全產業鏈完全空白,需調整交換芯片等全環節,由400根光纖組成的傳輸系統可靠性尚未得到驗證,落地難度極大。
行業判斷技術路線的核心維度為三個:一是技術可行性,二是產業鏈友好度,三是長期迭代適配性,五大路線在三個維度上各有優劣,尚未出現全維度領先的方案。
6、光互聯上游核心部件供需
·激光器供需與競爭格局:a. EML激光器競爭與供需:100G EML供應梯隊清晰,第一梯隊為Lumentum、三菱,第二梯隊為博通、住友,第三梯隊為考訊、索爾思,6家廠商均具備大規模量產能力,對應月需求規模達上百萬顆。200G EML方面,前述6家均可送樣,但僅Lumentum、三菱具備量產能力,其余廠商量產條件未成熟,且已量產的兩家因合格率偏低,實際產能較小。下游光模塊廠商如旭創、新易盛、考訊等,若無法採購到足量200G EML,會選擇硅光方案替代,因此200G EML實際需求難以精準預測,隨供應能力靈活變動。
b. CW激光器競爭與應用:CW激光器為成熟技術,核心供應商為Lumentum、住友,三菱、博通、索爾思等基本不佈局該品類,產品價值量和利潤水平相對偏低。其中適配1.6T光模塊的70毫瓦、100毫瓦CW激光器已實現穩定量產,400毫瓦高功率CW激光器僅Lumentum一家俱備量產能力,其余廠商技術尚不成熟,未達量產標準。不同下游廠商技術路線偏好存在差異,新易盛使用EML比例更高,旭創硅光技術佈局較成熟,更傾向採購CW激光器,且EML與CW激光器可共用同一條產線生產。
c. 激光器表觀缺口的核心原因:當前激光器市場存在2-3倍的過度預訂情況,由於激光器處於光模塊供應鏈上游,受甩鞭效應影響,下游需求被層層放大,表面呈現需求量大、供應量不足的狀態,但實際上100G EML真實供需基本匹配,超量下單是導致表觀缺口的核心原因。
7、CPO成本與方案差異
·CPO成本構成:當前CPO成本難以精準測算,核心原因在於其仍處於樣品階段,由臺積電代工。半導體量產前樣品成本與生產規模高度綁定,未形成規模化量產時,單台樣品成本可達量產成本的數千到上萬倍,無法按常規單台物料成本覈算。CPO成本核心構成項為半導體設備的折舊攤銷,該部分佔成本的絕大部分,最終成本高度依賴攤銷規模,不同生產規模下的成本差異可達百倍千倍,目前無明確市場化定價,暫不具備可落地的準確測算方法。
·CPO主流方案差異:當前CPO主流技術路線分為硅光子集成版、分離元件版兩大類別,不同路線的技術特點、成本表現差異明顯:a. 硅光子集成版包含兩類主流方案,一類是英偉達MRM方案,需採用SOC封裝與倒扣封裝工藝,封裝複雜度高,成本相對更高;另一類是博通MZM方案,無需複雜半導體封裝工藝,同等量產規模下成本低於英偉達方案。b. 分離元件版為英偉達與天孚合作的光引擎方案,採用獨立分離元件設計,成本與傳統光引擎處於同一數量級,測算難度低於集成版方案。不同廠商的scale up方案對光連接的需求差異較大:華為scale up方案大量使用光模塊,光連接需求較高;英偉達scale up方案以正交背板、銅纜為主要連接載體,光連接(含光模塊、CPO)用量反而更少。從已披露參數來看,單顆Spectra X交換芯片等效128個1.6T八通道光模塊的通道數,單台交換機內該芯片用量通常為1~2顆,極限不超過8顆;英偉達舊款NV27、NV36、NV72、Spectrum-144等系統均未配置光連接,行業通用測算邏輯可通過下游廠商芯片出貨量、scale up方案佔比推算整體CPO需求。
·光互聯核心緊缺物料:當前光互聯行業核心緊缺物料及供應格局如下:a. EML光芯片,供應主要集中於境外廠商,僅索爾思為半個中國公司,其余以美國廠商為主;b. DSP芯片,由博通、Marvell壟斷供應;c. 旋光片,境外廠商考訊、格蘭歐普佔據90%以上市場份額,國內深一、菲瑞特、福晶三家合計市場份額僅7%~10%。除核心物料短缺外,光通信工程師缺口也是限制行業產能擴張的重要因素。
8、國內光通信企業競爭力分析
·源傑科技:源傑科技技術路線與索爾思一脈相承,核心產品結構清晰,量產進度明確。當前出貨量最大的核心主力產品為25G DFP芯片,CW芯片已實現大規模發貨,銷售額達數億元。高端產品方面,100G/200G EML目前僅具備送樣能力,尚未實現大規模量產,預計2026年下半年至2027年纔可大規模量產並在市場端發揮作用。短期來看,2026年最具增長亮點的產品為CW芯片,是今明兩年最核心的發貨量貢獻品類,短期業績增量主要來自CW芯片。
·天孚通信:天孚通信主營業務以光引擎為主,70%以上的銷售收入來自光引擎,本質為精密元件生產商,核心競爭力在於高精密光學元件生產能力,可自主生產光引擎所需的全部精密光學零部件,涵蓋精密陶瓷結構件、精密塑料件、精密金屬件、鍍膜產品、精密光學玻璃件等,產品精度處於行業較高水平。公司盈利優勢突出,上游原材料均為大眾材料,按公斤採購,加工后的成品尺寸僅半顆米大小,單顆售價可達1-2美元,利潤率水平較高。客户資源優質,核心客户為英偉達,客户基礎穩固。但公司業務存在潛在風險:未佈局集成相關業務,若未來光互聯技術路線向集成方案發展,公司業務空間將受到明顯限制,僅能供應FAU部件;僅在非集成方案場景下,公司可供應除光芯片外的幾乎全部光引擎相關零部件,后續發展高度依賴光互聯技術路線的選擇。
·長芯盛博創:長芯盛博創同時佈局光芯片、光模塊業務,客户資源優質,核心客户為北美雲廠商Google,業務可拆分為長芯盛與博創兩大板塊,表現差異明顯。博創板塊主要從事光模塊業務,產品以低速率PoE級光模塊為主;長芯盛板塊核心產品為跳線、AOC、AEC,業務表現優於博創板塊。長芯盛板塊的核心優勢在於增長確定性極強:客户群體穩定,利潤率水平較高,產品應用場景廣泛,不受下一代CPU、NPU等技術迭代影響,也無成熟替代方案,將直接受益於人工智能數據中心的大規模建設需求,業績增長的可預測性較高。
Q&A
Q: 除谷歌外,其他主要雲廠商對OCS技術的態度和進展如何?
A: 非谷歌之外,目前僅英偉達計劃於2028年左右在其分文系統中初步採用OCS方案,亞馬遜與Facebook處於評估階段但無明確大規模部署計劃。OCS的推廣進度高度依賴各廠商自研芯片能否在TPU與GPU市場取得份額。當前行業格局呈現一大一小:谷歌為絕對主導者,英偉達為潛在跟進者,其他廠商短期內難有實質性突破。
Q: 英偉達測試和開發OCS的時間線及當前重點是什麼?
A: 英偉達當前核心工作集中於OCS軟件控制系統的研發,硬件方案因技術已成熟未作重點投入。計劃於2028年部署,但具體硬件選型將視屆時技術成熟度動態調整,核心訴求為提升切換速度以細化交換顆粒度。硬件切換僅需軟件適配,故英偉達暫未鎖定具體方案。
Q: OCS技術的未來定位如何?與谷歌方案的主要區別是什麼?
A: OCS技術本身已成熟,當前應用瓶頸在於軟件控制系統而非硬件。谷歌作為OCS架構創造者與唯一規模化部署方,其方案由Lumentum與Coherent獨家供應,因二者在WSS領域具備長期技術積累與品質可靠性,谷歌短期內無引入第三供應商計劃;其他雲廠商仍處評估階段,尚未形成可落地的替代路徑。
Q: OCS技術中MEMS、液晶、壓電陶瓷、硅光波導等方案的核心差異及主流廠商佈局如何?
A: 當前規模化應用以MEMS與液晶為主。MEMS優勢在於端口規模易擴展,但含機械運動部件、長期可靠性較低,適用於人工智能數據中心;液晶方案無運動部件、可靠性高,但大端口擴展成本呈指數級上升,更適合電信級長周期場景。壓電陶瓷切換速度達亞毫秒級,硅光波導可達微秒級,但二者均處實驗室階段,存在可靠性未驗證、損耗高、產業鏈不成熟等問題,短期難有實質進展。
Q: OCS交換機的成本構成如何?哪些部件價值量佔比較高?
A: 一臺32×32通道OCS交換機硬件成本約10萬美元,64×64通道成本近似翻倍。核心交換單元佔硬件成本約20%,為最高價值部件;人工成本佔比20%-30%;其余為光端口組件,價值量較低且技術門檻不高。軟件控制系統由雲廠商自研,不計入硬件成本。
Q: MEMS與液晶方案OCS交換單元的上游供應鏈主要供應商及價值分佈如何?
A: MEMS交換單元上游核心供應商為瑞士CSEM,目前為谷歌採用;液晶方案上游供應商信息未明確披露。光端口組件供應鏈分散,Coherent主要採用藤倉,Lumentum擁有自有體系。交換單元作為核心部件,佔整機硬件價值量約20%,其余組件價值佔比較低。
Q: 英偉達計劃採用何種OCS方案?CPU與OCS結合的網絡架構有何優點?
A: 英偉達尚未確定OCS硬件方案,將依據2028年前技術成熟度選擇,核心需求為提升切換速度以細化交換顆粒度。需澄清關鍵概念:OCS為純光交換設備,不含CPU或光電轉換功能;CPU通常指交換芯片旁的處理器單元,二者為系統內協作關係,非包含、替代或競爭關係。市場存在CPU內置於OCS等錯誤表述,需謹慎甄別。
Q: CPO技術在scale-up與scale-out架構中的最新進展如何?2027年是否具備大規模應用條件?
A: 因3.2T可插拔光模塊面臨單通道400G傳輸距離瓶頸,行業衍生CPO、NPO、XPO、Micro-LED等替代路徑,技術路線處於混沌期。Scale-out層面,若3.2T可插拔方案成功將成主流,CPO應用空間有限;Scale-up層面,英偉達因架構空間限制必須採用CPO,但其在整機系統中價值量佔比低;華為Scale-up方案則大量採用光模塊。2027年CPO大規模應用存疑,行業缺乏共識,真實需求受供應鏈超訂放大效應干擾。
Q: 3.2T時代下,CPO、NPO、XPO、Micro-LED及傳統可插拔光模塊的技術優劣勢與主要採用廠商有哪些?
A: 可插拔光模塊優勢為標準化、熱插拔便捷、產業鏈成熟、成本低,獲多數雲廠商傾向;CPO帶寬密度高,但服務性差、無標準、與交換芯片強綁定、成本高,英偉達在Scale-up中採用;NPO為折中方案,但可能成過渡技術,長期存疑;XPO通過組合1.6T模塊提升密度,單通道速率受限,亦屬過渡方案;Micro-LED性能最優,但產業鏈未驗證、可靠性未知。廠商策略分化:英偉達主推CPO,谷歌在OFC大會表態傾向可插拔或NPO,博通佈局NPO/XPO。技術路線選擇需綜合評估量產可行性、產業鏈友好度及是否具備長期演進能力。
Q: 2026至2027年,EML與CW激光器的需求增量、競爭格局及廠商策略如何?
A: 100G EML第一梯隊為Lumentum、三菱,第二梯隊博通、住友,第三梯隊Coherent、索爾思,月需求量級達百萬;200G EML僅Lumentum、三菱具備量產能力,其他廠商仍處送樣階段。CW激光器中,70-100mW級別由Lumentum、住友主導,400mW高功率CW僅Lumentum能量產。行業存在嚴重超訂,真實需求被放大2-3倍,上游環節放大效應更顯著。廠商策略分化:新易盛傾向採用EML,旭創因硅光技術成熟更採購CW激光器。需求增量主要受AI數據中心建設驅動,但需警惕供應鏈虛高信號。
Q: 磷化銦襯底在光芯片產業鏈中的作用、當前供需關係及供應格局如何?
A: 襯底為光芯片製造基礎材料,主要供應商為住友與AXT。當前需求較常態增長10-20倍,4英寸襯底價格漲至數百至千美元,交期長達半年至一年。供應受銦資源制約,中國出口管制對日本廠商影響顯著,美歐廠商相對受益。行業超訂現象突出,真實供需缺口小於訂單顯示水平。
Q: 磷化銦襯底當前供需缺口規模及不平衡狀態預計持續時間?
A: 按訂單口徑,當前產能與需求缺口達4-5倍,交期約半年至一年。但因產業鏈超訂現象嚴重,真實需求缺口較小。供需緊張狀態將持續至產能擴張落地及各環節去庫存完成,具體時長取決於需求真實性驗證與擴產進度。
Q: 以英偉達GPU所用CPO交換機為例,單臺成本構成、價格水平及高價值量部件有哪些?
A: 當前CPO交換機成本難以精確估算,因英偉達方案由臺積電以樣品形式生產,樣品成本可達量產成本數千至萬倍,主因半導體設備折舊攤銷佔比極高。方案分兩類:集成式成本難預測;分離元件式成本與光引擎相當。在Spectrum-X交換芯片方案中,CPO等效通道數約1000,單機含1-2個CPO芯片。需注意,英偉達Scale-up架構以銅纜與正交背板為主,光連接佔比低;華為方案則大量使用光模塊。
Q: 請點評國內光芯片及組件廠商源傑科技、天孚通信、長芯科技、博創科技的競爭地位與技術特點。
A: 源傑科技由索爾思前總工程師創立,技術路線承襲索爾思,當前主力為25G DFB與CW激光器芯片,100G/200G EML樣品已送樣,量產待推進。天孚通信本質為精密光學元件製造商,光引擎業務佔比高,核心客户為英偉達,毛利率高;若技術走向高度集成,其業務可能受限,非集成方案中具備全鏈條供應能力。專家將提問中長芯、博創理解為長興博創並點評:其業務分長興與博創兩塊,長興業務客户穩定、利潤率高、需求隨AI數據中心增長且無替代方案,前景較好;博創業務競爭力較弱。
免責申明:以上內容不構成投資建議,以此作為投資依據出現任何損失不承擔任何責任。