20250820OCS光交换机

【长江通信于海宁团队】AI光通信随笔：聊聊OCS，为什么要重视？

先讲大叙事，OCS交换机是我们认为#和CPO/OIO并行的终局技术方案选择，可能会呈现双分天下的格局。大客户偏好，谷歌坚定站队OCS，Meta有倒向OCS的趋势，AWS和微软可能对CPO方向兴趣更大（考虑到NV有送样）；方案商，NV对CPO和OCS都有布局。

产业进度上，目前CPO方向已进入送样测试阶段；#OCS仍有方案之争，3个方案（3D MEMS、数字液晶DLC、直接光束偏转 DLBS）在并行研发，#但部署已经在加速。

部署场景比较复杂，欢迎私聊，概括来讲：1）当前架构（三层架构）：TPU→核心交换池→TOR交换机→OCS，#OCS承担远距离互联作用； 2）后续演进方向（两层架构）：TPU→核心交换池→OCS；3）终局目标：TPU→OCS，最终替代现有电交换机；目前谷歌的集群OCS覆盖率快速提升，但是以第一种方式为主。

竞争格局，我们认为做电信光学系统级产品的公司在OCS上有更大的先发优势，例如海外Lumentum、Coherent，国内的华为、dkl、gxkj。

供应链指引，Lumentum在25Q2首次实现收入，2家大客户出货，还有1家即将出货，公司在增加产能，26H1开始看到显著收入。Coherent主推数字液晶DLC方案，25Q1就首次实现收入，预计26年有更显著收入贡献。#两家的口径都比较乐观。

作为远期会推进的技术方案，#可类比24年CPO/OIO发酵的行情。产业链环节：整机设计，目前看#光学系统能力及硅光子能力会有帮助 （dkl、zjxc、gxkj）；光无源器件，主要包括准直透镜、波分复用器、环形器、光纤连接器等（tjkj、tftx、cxbc等）；光源（yjkj、sjgz、cghx等）；MEMS阵列（swdz）；代工（gkkj）。

【MSAI】谷歌OCS光交换机更新

领导好，最近我们组织了谷歌OCS光交换机专家交流，同时Lumentum、Coherent也在业绩会上披露了OCS的进展，为您更新如下：

#OCS光交换机性能优异

➠OCS光交换机采用纯光反射/折射原理实现信号路由与交换，理论速率上限达到电交换机的1000倍；

➠从性能来看，OCS光交换机除了数据传输速度快，还具备低功耗、稳定性可靠性强、易维护等优点。

#伴随TPU快速放量

➠OCS光交换机用于谷歌TU服务器Spine层交换，替代传统Spine层电交换机+光模块的组合方案；

➠谷歌TPU快速增长，预计2025/2026年分别出货200万/300万颗；

➠从finisar订单节奏来看，目前月产1200台，2024-2026年每年维持翻倍需求增长。

产业链相关公司

【finisar】此前OCS光交换系统独供；

【Lumentum】已送样并于2Q25开始批量交付OCS产品；

【腾景科技】finisar钒酸钇核心外协，已有订单；

【赛微电子】MEMS-OCS晶圆启动小批量试生产。

OCS光交换机原理

OCS（光电路交换）光交换机的核心原理是通过纯光路切换实现信号路由，避免光电转换环节。其技术本质与电话交换机类似，但通过光学器件实现自动化控制。

OCS光交换机有什么优势

1.显著降低功耗（核心优势）

传统电交换机的瓶颈：电交换机中光电转换（O-E-O）消耗总功耗的40%-50%（如51.2T电交换机功耗约3000W，其中光模块占1.5kW）。

OCS的解决方案：数据全程在光域传输，省去光电转换环节，功耗降低40%-65%。

案例：谷歌TPU集群采用OCS后，10万GPU规模下功耗比传统InfiniBand方案降低65%（《野村-OFC回顾》）。

2. 超低传输延迟

传统架构延迟：电交换机需多次光电转换，延迟在微秒级（μs）。

OCS的优势：光信号直通，延迟降至纳秒级（ns），提升AI训练效率。

场景：适用于GPU/TPU间高带宽互联（如谷歌TPU集群内OCS延迟仅光传输时间+微镜调节时间）。

3. 高带宽与协议无关性

带宽优势：单端口支持1.6T速率，总交换容量可达数百Tbps（如Coherent 300×300端口OCS达480Tbps），远超电交换机（当前最高102.4T）。

协议无关性：仅提供物理光通道，不解析数据协议，兼容不同速率（800G/1.6T）和网络标准（以太网/InfiniBand），无需随服务器升级更换设备（《谷歌OCS架构解析》）。

4. 长期成本效益

降低升级成本：谷歌实践表明，一代OCS设备可支持三代电交换机升级周期，减少硬件迭代开支（《OCS光交换技术调研》）。

减少配线复杂度：替代机柜内铜缆，简化布线（如英伟达GB200机柜内用OCS替代5000根铜缆），降低维护成本。

5. 高可靠性与故障恢复

可靠性提升：减少光电转换环节（传统光模块故障率较高），系统稳定性增强。

快速冗余切换：支持毫秒级故障切换（如英伟达通过OCS实现冗余路径），避免AI训练中断（小时级损失降低至秒级），保障算力连续性（《OCS在AI集群的应用场景》）。

补充：

组网灵活性动态重构拓扑：通过软件定义光路，快速切换网络架构（如从胖树结构切换到3D Torus），适配不同AI负载（如训练/推理流量模式差异）。

案例：曦智科技联合中兴通讯搭建的千卡OCS超节点网络，实现灵活组网（《OCS产业链机会》）。

局限性（需客观说明）

切换延迟较高：光路重配置需毫秒级时间（MEMS微镜调节），不适合高频微流（bursty traffic）。

初期成本高：单台OCS售价约5万美金（电交换机约2万美金），规模量产后方可降低成本。

生态成熟度：需配套定制光模块（如带环形器/WDM），软件定义网络（SDN）控制层尚未标准化。

OCS光交换机预计何时可以量产

1. 当前阶段（2025年）

样品测试与小批量生产：Coherent、Lumentum等公司的OCS产品处于样品验证阶段，已向北美云厂商（如Oracle、微软）及同级别客户交付试验设备（《COHR菲尼萨业绩电话会纪要》《OCS全光交换调研》）。

谷歌自研的OCS已规模化应用于TPU集群，2024年采购量约1.2万台，2025年计划采购量提升至约2万台（《详解OCS交换机技术、趋势与空间》）。

国产厂商（如赛微电子）的MEMS-OCS晶圆启动小批量试产，预计2025年下半年出货（《光通信MEMS-OCS赛微电子积极布局》）。

2. 量产时间点

2025年下半年：谷歌、Coherent等头部厂商的OCS将进入规模化量产阶段。谷歌TPU V6集群计划采用OCS组网，预计2025年下半年批量部署（《OCS光交换技术调研》《天风电新×通信×计算机：硬核分享AI投资观点》）。

开放计算联盟（OCP）推动OCS标准化，加速产业链成熟，Lumentum R300 OCS计划2025年下半年量产（《OCS光交换技术调研》）。

2026年：微软、Meta等云厂商结束评估期，预计2026年启动批量采购（《详解OCS交换机技术、趋势与空间》）。

国内厂商（如光迅科技、德科立）的OCS产品计划2026年量产，配套华为、字节跳动等客户（《天风通信》报告）。

3. 长期规划（2028-2030年）

LightCounting预测，数据中心OCS市场规模2028年达每年4-5万台，2030年超20亿美金（《详解OCS交换机技术、趋势与空间》《花旗：CPO大报告》）。

技术路线以MEMS（谷歌、Lumentum）和硅基液晶（Coherent）为主，压电陶瓷方案因高成本尚未成熟。

关键制约因素

技术成熟度：OCS需适配新型网络拓扑（如3D Torus），软件定义网络（SDN）优化尚未完成（《OCS光交换技术调研》）。

供应链产能：核心器件（如MEMS微镜、光环形器）依赖腾景科技等供应商，产能爬坡需时间（《详解OCS交换机技术、趋势与空间》）。