OCS光路交換：AI時(shí)代數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的下一場(chǎng)重構(gòu)

【摘要】當(dāng)AI集群規(guī)模不斷擴(kuò)大，數(shù)據(jù)中心的瓶頸正在從算力本身轉(zhuǎn)移到連接效率，網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始從配套系統(tǒng)變成核心約束。

在這一背景下，長(zhǎng)期處于邊緣位置的OCS（光路交換）被重新審視，并逐步進(jìn)入主流架構(gòu)討論之中。

從Google的早期實(shí)踐到近期產(chǎn)業(yè)鏈的集中投入，OCS正在接近規(guī)模化應(yīng)用的臨界點(diǎn)。根據(jù)華安證券測(cè)算，2025年全球OCS光交換機(jī)市場(chǎng)規(guī)模已達(dá)7.8億美元，2020-2025年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)62%，預(yù)計(jì)2031年將突破20.2億美元。

然而，OCS究竟會(huì)成為下一代網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施，還是停留在特定場(chǎng)景的優(yōu)化工具，仍然取決于技術(shù)路徑與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步演化。

以下是正文：

01

從邊緣技術(shù)到架構(gòu)變量：OCS為何在AI時(shí)代再次重要

過(guò)去，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)主要圍繞電交換展開(kāi)，其核心邏輯是通過(guò)分層交換結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)靈活調(diào)度，以適應(yīng)云計(jì)算場(chǎng)景中高度離散且不可預(yù)測(cè)的流量模式。

在這一體系下，光通信主要承擔(dān)的是點(diǎn)到點(diǎn)傳輸功能，而并未深入?yún)⑴c網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的交換過(guò)程。

但隨著AI大模型訓(xùn)練對(duì)通信帶寬、時(shí)延和功耗的要求急劇提升，傳統(tǒng)電交換體系的困擾日益凸顯，OCS的出現(xiàn)，本質(zhì)上提供了一種不同的思路。

圖源：華福證券

OCS全稱Optical Circuit Switch，即光電路交換機(jī)，是一種基于全光信號(hào)直接交換的通信設(shè)備，跳過(guò)傳統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，在光層面實(shí)現(xiàn)服務(wù)器端口的直接互連。通過(guò)預(yù)先建立穩(wěn)定連接來(lái)承載通信成為一種可行選擇。

在這一前提下，OCS的優(yōu)勢(shì)開(kāi)始被放大。直連光路，顯著減少數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的轉(zhuǎn)發(fā)層級(jí)，降低延遲，減少交換，降低功耗。

在當(dāng)前數(shù)據(jù)中心能耗持續(xù)攀升的背景下，這一點(diǎn)具有越來(lái)越現(xiàn)實(shí)的意義。

要將OCS推向更廣泛的場(chǎng)景，還存在著一定的約束——OCS在路徑切換上通常存在毫秒級(jí)延遲，這使其難以應(yīng)對(duì)突發(fā)流量與高頻調(diào)度需求，無(wú)法承載云原生、高頻交易等對(duì)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)發(fā)要求極高的業(yè)務(wù)場(chǎng)景。但是在訓(xùn)練領(lǐng)域則優(yōu)勢(shì)顯著。

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的物理極限是EPS，電子分組交換機(jī)，是光電光的轉(zhuǎn)換路徑。每一次轉(zhuǎn)換，都會(huì)帶來(lái)延遲，功耗，帶寬瓶頸。而OCS則是直接切光路。前者更像是快遞的分揀中心，后者則更像是城際高鐵。因此，在當(dāng)前階段，它更適合作為一種優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域內(nèi)的補(bǔ)充機(jī)制，而非完全替代電交換網(wǎng)絡(luò)。

但也正是在這種“部分替代”的現(xiàn)實(shí)約束下，OCS并未收斂為單一路徑，轉(zhuǎn)而在不同技術(shù)方向上展開(kāi)分化，構(gòu)成了當(dāng)前行業(yè)討論的核心。

02

技術(shù)路線之爭(zhēng)：不同路徑在定義不同的網(wǎng)絡(luò)形態(tài)

從表面來(lái)看，OCS的技術(shù)路線可以歸納為MEMS、數(shù)字液晶、直接光束偏轉(zhuǎn)DLBS、硅光波導(dǎo)技術(shù)四類，但這種劃分仍然過(guò)于粗略。這些方案的差異除了討論“光如何被切換”，更重要的是它們分別關(guān)于執(zhí)行機(jī)制、響應(yīng)速度以及系統(tǒng)可靠性在工程層面的取舍。

圖源：華安證券

當(dāng)前市場(chǎng)上最為成熟的是MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）路線，市場(chǎng)份額超過(guò)70%，傳統(tǒng)意義上的MEMS OCS，通常基于二維或三維微鏡陣列，通過(guò)靜電驅(qū)動(dòng)控制反射鏡角度，從而實(shí)現(xiàn)光路重構(gòu)。

圖源：華安證券

這一路徑的代表廠商包括Google的Apollo平臺(tái)、Lumentum和光庫(kù)科技，其優(yōu)勢(shì)在于技術(shù)成熟度高，且端口規(guī)模大、插損低，切換速度能夠達(dá)到毫秒級(jí)，目前已經(jīng)在數(shù)據(jù)中心環(huán)境中完成驗(yàn)證，作為超大規(guī)模AI訓(xùn)練集群的主要選擇。（Lumentum最近還拿了英偉達(dá)20億美金的投資，后者旨在鎖定其先進(jìn)產(chǎn)能，后文亦有詳述）

其發(fā)展的核心制約在于長(zhǎng)期可靠性：由于存在機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，極端工況下長(zhǎng)期使用可能出現(xiàn)磨損與角度漂移；同時(shí)靜電驅(qū)動(dòng)方案需要配套高壓驅(qū)動(dòng)芯片，增加了系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜度與成本。MEMS技術(shù)方案的壽命約3年。

另一種逐漸受到關(guān)注的實(shí)現(xiàn)方式是基于光束轉(zhuǎn)向（Direct Beam Steering, DBS）的方案。這類技術(shù)通過(guò)直接控制光束方向建立連接，其具體實(shí)現(xiàn)方式包括壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)（DLS/DLBS）等。

圖源：華安證券

這一方案的核心區(qū)別是執(zhí)行機(jī)構(gòu)不再依賴傳統(tǒng)MEMS微鏡，轉(zhuǎn)而通過(guò)壓電材料實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的光束偏轉(zhuǎn)控制，從而在結(jié)構(gòu)復(fù)雜度與響應(yīng)精度之間取得新的平衡。

以壓電陶瓷這一種材料為例，相比靜電驅(qū)動(dòng)的MEMS方案，壓電陶瓷在響應(yīng)穩(wěn)定性與控制精度上具備一定優(yōu)勢(shì)，同時(shí)在部分設(shè)計(jì)中可以減少機(jī)械結(jié)構(gòu)的累積誤差。

但其代價(jià)是驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)更為復(fù)雜，因此也導(dǎo)致了較高的成本，商業(yè)化程度不高，目前主要由Polatis掌握，國(guó)內(nèi)由凌云光在代理，已在運(yùn)營(yíng)商、超算中心實(shí)現(xiàn)落地。

無(wú)論是傳統(tǒng)MEMS還是DBS，其共同前提是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓l率有限。

毫秒級(jí)的切換速度決定了它們更適合在任務(wù)級(jí)別進(jìn)行重構(gòu)，更強(qiáng)于參與實(shí)時(shí)調(diào)度。因此，這一路線本質(zhì)上是在既有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之上增加可重構(gòu)性，并非徹底改變了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行方式。

數(shù)字液晶路線DLC（Digital Liquid Crystal）則代表第三種工程取舍。

圖源：華安證券

以Coherent為代表，其通過(guò)改變液晶材料的光學(xué)特性實(shí)現(xiàn)光路控制，避免了機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的使用。這種方式在結(jié)構(gòu)上更為簡(jiǎn)化，也在長(zhǎng)期穩(wěn)定性和壽命方面具備優(yōu)勢(shì)，比MEMS方案壽命提高約3倍，尤其適用于對(duì)連續(xù)運(yùn)行要求較高的AI數(shù)據(jù)中心場(chǎng)景。

液晶方案并未改變OCS在動(dòng)態(tài)性上的約束，液晶分子的響應(yīng)速度較慢，因此也使得其更適合低頻重構(gòu)。它在技術(shù)定位上更接近MEMS的替代方案，而不是代際躍遷。

相比之下，硅光路線所代表的則是一種更具前瞻性的方向。

這一方案嘗試將光交換能力集成到芯片中，即通過(guò)在硅基底上刻蝕光波導(dǎo)電路來(lái)引導(dǎo)和交換光信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)更高集成度與潛在更快的切換速度。理論上其切換速度可以達(dá)到微秒，接近電子交換速度。

如果這一方向能夠成熟，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵⒉辉僖蕾囍行幕粨Q設(shè)備，而可以在更細(xì)粒度上動(dòng)態(tài)構(gòu)建連接關(guān)系，這意味著OCS將從設(shè)備能力轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)能力。同時(shí)，這一方案也意味著OCS的極高集成和小面積，聯(lián)動(dòng)芯片和OCS本身的優(yōu)勢(shì)。

不過(guò)，目前硅光OCS仍處于早期階段，在技術(shù)成熟度和規(guī)模制造方面尚未達(dá)到商用要求，尤其成本較高。目前主要是Intel、在硅光領(lǐng)域持續(xù)布局的Cisco等公司在做開(kāi)發(fā)探索。

圖源：華安證券

總的來(lái)說(shuō)，從時(shí)間維度來(lái)看，這幾條路徑之間交叉重疊，絕非簡(jiǎn)單的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，更像是不同階段給出的解：MEMS、DLS代表當(dāng)前可規(guī)模部署的方案，液晶強(qiáng)調(diào)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，而硅光則對(duì)應(yīng)潛在的架構(gòu)躍遷方向。

而這種技術(shù)路徑的分化，直接映射為公司之間截然不同的競(jìng)爭(zhēng)策略。

03

全球公司與產(chǎn)業(yè)格局：OCS的邊界正在重塑

OCS行業(yè)賽道的復(fù)雜性已經(jīng)超出了一個(gè)典型新技術(shù)—新玩家的市場(chǎng)范疇，目前正有三種不同力量在同一時(shí)間窗口內(nèi)交匯，并分別試圖把OCS引向不同方向。

第一股力量來(lái)自傳統(tǒng)光通信廠商，它們構(gòu)成了當(dāng)前OCS市場(chǎng)的實(shí)際主導(dǎo)者。

這一陣營(yíng)的典型代表包括Lumentum、HUBER+SUHNER旗下Polatis等，國(guó)內(nèi)光迅科技、光庫(kù)科技也處于這一陣營(yíng)。其中，光庫(kù)科技是谷歌OCS代工龍頭。

Lumentum作為MEMS微鏡技術(shù)的龍頭企業(yè)，受益于AI和數(shù)據(jù)中心大規(guī)模發(fā)展，在最新披露的2026 Q2財(cái)報(bào)中寫明了6.655億美元凈收入和36.1%的毛利率，OCS的積壓訂單甚至達(dá)到了超過(guò)4億美元的需求。OCS成為公司增長(zhǎng)最快的業(yè)務(wù)線之一。

圖源：LUMENTUM財(cái)報(bào)

這些公司的領(lǐng)先不能只是解讀為押對(duì)了方向，要看到它們?cè)诠馄骷墓こ袒芰Α⒖煽啃则?yàn)證以及客戶體系上的長(zhǎng)時(shí)間累積。

OCS在數(shù)據(jù)中心的落地，“技術(shù)是否可行”固然重要，但“是否可以長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行”才是關(guān)乎采用哪種技術(shù)的關(guān)鍵問(wèn)題。

在這一點(diǎn)上，傳統(tǒng)廠商的優(yōu)勢(shì)非常明顯，這也是為什么AI熱潮最先給傳統(tǒng)廠商帶來(lái)紅利的根本原因，其穩(wěn)定性、成本的可控性和經(jīng)過(guò)時(shí)間驗(yàn)證做了最好解釋。

因此，當(dāng)前市場(chǎng)格局更接近一種“工程能力驅(qū)動(dòng)的寡頭競(jìng)爭(zhēng)”，誰(shuí)先進(jìn)入頭部客戶體系，誰(shuí)就擁有更高的確定性。

這也解釋了為什么在短期內(nèi)，OCS并沒(méi)有出現(xiàn)明顯的價(jià)格戰(zhàn)或大規(guī)模新進(jìn)入者沖擊，而是呈現(xiàn)出相對(duì)穩(wěn)定的供應(yīng)結(jié)構(gòu)。

第二股力量來(lái)自網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商，它們并不直接定義OCS技術(shù)，但卻在很大程度上決定其滲透路徑。

Cisco與Juniper Networks的策略具有代表性：一方面收購(gòu)，自研引入光交換能力，另一方面又不會(huì)主動(dòng)顛覆電交換的核心地位，避免沖擊自身既有的商業(yè)模式。

這種看似保守的策略背后，其實(shí)是一種典型的路徑依賴。

電交換設(shè)備仍然是當(dāng)前數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的核心收入來(lái)源，如果OCS以替代者的身份快速擴(kuò)張，將直接沖擊其既有商業(yè)模式。

因此，這一陣營(yíng)更傾向于推動(dòng)光電融合，并非直接采用以光替電。換句話說(shuō)，它們?cè)谧龅膰L試更為謹(jǐn)慎，沒(méi)有做簡(jiǎn)單的技術(shù)選擇，更渴求商業(yè)結(jié)構(gòu)的平衡。

圖源：Cisco官網(wǎng)路由光網(wǎng)絡(luò)策略

第三股力量則來(lái)自算力廠商與上層需求側(cè)，這也是最容易被忽視但影響最大的變量。

NVIDIA的動(dòng)作具有典型意義：隨著GPU集群規(guī)模不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)的互聯(lián)形式逐漸觸及上限，網(wǎng)絡(luò)效率更加直接地影響算力利用率。在這種情況下，其對(duì)光通信供應(yīng)鏈的投資，不僅旨在鎖定先進(jìn)產(chǎn)能，更有加速產(chǎn)業(yè)發(fā)展的意味。

根據(jù)澎湃新聞，NVIDIA于2026年3月發(fā)布公告，表示將在多年期協(xié)議中向光學(xué)技術(shù)公司Lumentum和Coherent分別投資20億美元。其中，英偉達(dá)與Coherent的非獨(dú)家協(xié)議包括對(duì)未來(lái)先進(jìn)激光組件的產(chǎn)能使用權(quán)。

與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)廠商不同，算力廠商并沒(méi)有歷史包袱，其目標(biāo)是提升整體系統(tǒng)效率，沒(méi)必要局限在維護(hù)某一類設(shè)備的市場(chǎng)地位。

因此，它可能更有動(dòng)力去推動(dòng)OCS甚至更激進(jìn)的全光方案。這種來(lái)自需求側(cè)的牽引，可能在中長(zhǎng)期改變行業(yè)節(jié)奏，使原本漸進(jìn)的技術(shù)演進(jìn)出現(xiàn)加速。

在這三股力量之外，還存在一個(gè)更長(zhǎng)期的變量，即以NTT（日本電信電話株式會(huì)社）等為代表的體系化推動(dòng)者。

它們?cè)噲D通過(guò)All-Photonics Network（APN）等概念，從架構(gòu)層重新定義網(wǎng)絡(luò)，即把光子技術(shù)全面應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)層面，從終端設(shè)備到骨干網(wǎng)絡(luò)，都以光信號(hào)來(lái)傳輸和處理數(shù)據(jù)。

這種路徑短期影響有限，但一旦形成標(biāo)準(zhǔn)，可能將直接改變競(jìng)爭(zhēng)規(guī)則本身。

國(guó)內(nèi)廠商中，華為是OCS技術(shù)的核心先行者，已在全光數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)規(guī)模化落地。2024年華為發(fā)布全光交換機(jī)DC808，支持400G到1.6T的長(zhǎng)期平滑演進(jìn)；2026年3月3日，華為在巴塞羅那舉辦的產(chǎn)品與解決方案發(fā)布會(huì)上發(fā)布了下一代全光網(wǎng)創(chuàng)新產(chǎn)品和解決方案，持續(xù)深化OCS技術(shù)布局。

從更高層來(lái)看，OCS行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)不僅僅是圍繞某一技術(shù)展開(kāi)，更緊緊圍繞著“網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該如何演進(jìn)”這一問(wèn)題展開(kāi)。

傳統(tǒng)光通信廠商試圖將其作為電交換的補(bǔ)充，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商希望將其納入現(xiàn)有體系之中，而算力廠商則傾向于借助它重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)本身。

這三種力量之間并不存在簡(jiǎn)單的替代關(guān)系，更像是一種拉扯。在這種拉扯之下，OCS或許不會(huì)以一種激進(jìn)方式取代現(xiàn)有架構(gòu)，而是一種漸進(jìn)的方式滲透，并在不同層級(jí)形成不同形態(tài)的應(yīng)用。

至于最終的結(jié)果，很可能并不取決于哪一家公司，而取決于哪一種網(wǎng)絡(luò)形態(tài)先被大規(guī)模驗(yàn)證。

04

尾聲

OCS目前的發(fā)展，正在從單一設(shè)備性能提升，轉(zhuǎn)向?qū)φ麄€(gè)數(shù)據(jù)中心架構(gòu)效率的影響。

GPU越來(lái)越強(qiáng)，真正限制系統(tǒng)性能的，反而是互聯(lián)。在AI不斷放大網(wǎng)絡(luò)瓶頸的背景下，連接效率已經(jīng)成為限制算力發(fā)揮的重要因素，光路交換因此獲得了一個(gè)前所未有的發(fā)展窗口。

在這一過(guò)程中，技術(shù)路線的分歧與公司格局的分化像是對(duì)不同未來(lái)路徑的提前押注，但占據(jù)當(dāng)下的玩家未必決定下一代架構(gòu)的定義，一切都還需拭目以待。

與此同時(shí)，當(dāng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)從通用云場(chǎng)景的彈性調(diào)度，轉(zhuǎn)向AI訓(xùn)練場(chǎng)景的流量結(jié)構(gòu)匹配，OCS的角色也可能從獨(dú)立的機(jī)架式設(shè)備，演進(jìn)為集成在服務(wù)器、算力芯片中的底層光互聯(lián)能力。

問(wèn)題只剩下一個(gè)：這一變化，會(huì)以漸進(jìn)方式完成，還是在某一個(gè)節(jié)點(diǎn)突然加速。