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【报告】AI专题五:AI硬件系列报告(一):OCS光交换机:AI算力集群时代的新蓝海(附PDF下载)
华安证券： 《通信行业AI硬件系列报告（一）——OCS光交换机：AI算力集群时代的新蓝海》 （完整版.pdf ） 以下仅展示部分内容 下载方式见文末 一场由AI大模型训练引发的通信革命正在悄然上演，而站在舞台中央的，是一种名为OCS的光交换机。
随着AI大模型规模不断膨胀，传统的电交换技术在带宽、时延、功耗等方面逐渐力不从心。OCS（Optical Circuit Switch，光交换机） 凭借其全光信号交换、无需光电转换的独特优势，正成为AI算力集群互联的新宠。
一、什么是OCS？它为何重要？
OCS是一种基于全光信号的交换设备，通过在输入与输出端口间建立光学路径，实现信号的直接交换。与传统电交换机不同，OCS无需进行光电信号转换和数据包处理，具备以下显著优势：
• 低延迟：光信号直通，无需解析数据包； • 低功耗：省去光电转换环节，能耗大幅下降； • 高可靠性：系统结构简化，故障率降低； • 长寿命：支持跨代设备无缝互联，避免频繁更换。 如果把电交换机比作繁忙的邮局，那OCS就像是自动化铁路调车场——光信号如同列车，直接沿着预设轨道直达目的地，无需拆解、分类、重组。
二、AI集群三大场景驱动OCS需求爆发
AI大模型训练对通信网络提出了极高要求，OCS恰好满足了这些需求。其应用场景主要分为三类：
1. Scale-Up（纵向扩展）
强化单节点性能，典型代表是谷歌TPUv4集群，通过OCS实现芯片间高效互联。
2. Scale-Out（横向扩展）
多节点协同构建分布式集群，谷歌Jupiter架构中引入OCS替代传统Spine层，显著提升效率。
3. Scale-Across（跨数据中心扩展）
将地理分散的数据中心互联成超级AI工厂，英伟达DCI方案即为典型。
三、技术路线：MEMS为主流，谷歌领跑
OCS技术路线主要有四种：
• MEMS微镜阵列：市场份额超70%，技术成熟，扩展性强，谷歌、Lumentum为主要推动者； • 数字液晶/LCoS：无运动部件，成本低，但切换速度慢，Coherent主导； • 压电陶瓷（DLBS）：光路简洁，但扩展受限，Polatis为代表； • 硅光波导：切换速度快，但损耗高、串扰大，尚未大规模商用。 目前，谷歌在OCS领域的布局最为积极，预计2025年采购量超2.3万台，2026年TPU出货量达300万颗时，需求或飙升至3.5万台。
四、市场规模：从0.7亿到20亿美元的跃迁
根据QYResearch数据：
• 2020年全球OCS市场规模为 0.7亿美元； • 2025年预计达 7.8亿美元，年复合增长率高达 62%； • 2031年有望突破 20.2亿美元，2025-2031年复合增长率为 17.2%。 市场竞争方面，2025年前四大厂商（Google、Huber+Sunner、Coherent、Calient）合计占据约 69% 的市场份额。
五、产业链拆解：核心在MEMS，价值高度集中
OCS产业链可分为上游核心器件、中游设备集成、下游应用三部分。
上游：MEMS微镜阵列是关键
单台MEMS OCS的BOM成本约为2-2.5万美元，售价约6万美元。其中：
• MEMS阵列：技术壁垒最高，价值量最大； • 光纤准直器阵列：负责光信号输入输出； • 滤光片：用于波长选择； • 光环形器：实现单纤双向通信，减少端口数量。 中游：国际厂商主导，国内代工参与
Lumentum、Coherent等主导设备集成，国内如光库科技参与代工与方案定制。
下游：巨头需求驱动
谷歌、微软、英伟达、Meta等AI头部企业是主要需求方，推动OCS在高性能计算中的规模化应用。
六、重点企业分析
1. 英唐智控：OCS全制程布局，成长曲线开启
• 原为电子元器件分销商，2019年向半导体设计制造转型； • 2020年收购日本先锋微技术（现英唐微技术），具备MEMS微振镜量产能力； • 2025年拟收购桂林光隆集成，补齐OCS系统集成能力； • 产品覆盖4mm、1mm、1.6mm等MEMS微振镜，4mm规格已在工业领域批量订单落地； • 光隆集成已量产32×32、64×64、96×96通道OCS，128×128即将量产。 点评：英唐智控正从元器件分销向OCS全制程平台转型，具备较强的产业链整合能力。
2. 赛微电子：MEMS代工龙头，产能释放在即
• 国内领先的MEMS工艺开发与晶圆制造厂商； • 掌握硅通孔、晶圆键合等核心技术； • 2023年起瑞典Silex量产MEMS-OCS，2025年北京Fab3启动小批量试产； • MEMS业务营收占比达83%，2024年毛利率提升至35.1%； • 受益AI算力扩张，MEMS微镜阵列有望成为业绩爆发点。 点评：赛微电子在MEMS制造端具备深厚积累，是OCS上游核心器件的关键供应商。
七、风险提示
• OCS渗透率不及预期； • MEMS等光交换技术迭代风险； • 市场需求波动； • 行业竞争加剧； • 公司收购失败或客户验证不达预期； • 产能爬坡不及预期。
结语：AI算力集群的“光通道”已开启
随着AI模型从千亿参数迈向万亿规模，算力集群的互联效率将成为决定训练成本与速度的关键。OCS光交换机，正以其低延迟、低功耗、高扩展性的优势，成为这场AI竞赛中不可忽视的“隐形冠军”。
无论是上游的MEMS微镜阵列，还是中游的设备集成，亦或是下游的巨头应用，OCS产业链的每一个环节，都蕴藏着巨大的投资机会。
未来已来，光在指引方向。
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