野村:AI 网络的新机会OCS;中国光器件产业链有望成为最大受益者

光电路交换机（OCS）有望在全球人工智能网络中发挥更为关键的作用，光器件厂商将受益于持续增长的 OCS 市场。

OCS 是一种全光交换机，可构建端到端光网络，无需光电信号转换。相比传统电交换机，OCS 具备低时延、低功耗、高带宽等核心优势。该技术最早由谷歌用于 TPU v4 网络，近年发展加速，美国（Lumentum、Coherent）与中国（中际旭创、新易盛）多家厂商参与研发。在 2026 年光纤通信博览会（OFC 2026）上，英伟达披露下一代 Dragonfly 架构，明确 OCS 可用于跨机柜、跨集群组网。据 Cignal AI 数据，2025 年 OCS 市场由谷歌主导，规模约 4 亿美元；2029 年有望突破 25 亿美元，四年复合增速约 58%。我们认为，随着谷歌以外的多家超算厂商进入测试阶段，OCS 市场即将迎来加速渗透的拐点，中际旭创等先行者将显著受益。

OCS 与 CPO、可插拔光模块：在纵向扩展、横向扩展、跨域网络中互补

光通信方案在 AI 全网络场景（纵向扩展、横向扩展、跨域）快速普及。此前报告指出，可插拔光模块 + 电交换机仍将是横向扩展网络主流方案，共封装光学（CPO） 是纵向扩展网络核心方案。OCS 目前被谷歌用于纵向扩展网络构建大型 TPU 节点（4096 颗及以上 TPU），未来也可用于横向扩展与跨域网络，尤其适配需要动态 / 灵活数据路由的 AI 数据网络，是 CPO 与可插拔方案的重要补充。

OCS 价值链核心组件及有望受益于 OCS 的主要供应商

目前在研的OCS 主流技术方案共有四种：

微机电系统（MEMS）：谷歌、Lumentum 主导研发
数字液晶（DLC）：Coherent 主导研发
直接光束转向（DLBS）：Polatis）主导研发
硅光（SiPh）方案：iPronics主导，中际旭创子公司 TeraHop 同步布局

未来 2–3 年，整体方案提供商及核心器件厂商（MEMS 阵列、透镜、光纤阵列等），如中际旭创、天孚通信，将受益于 OCS 规模化落地。

OCS 介绍：未来 AI 网络核心组件

光电路由交换机（OCS）是纯光信号路径切换的数据路由转发设备，通过动态调整光路构建端到端光网络，无需传统电交换机的光电光转换。传统交换机数据需经交换芯片，SerDes 速率成为传输瓶颈；高速 SerDes（224G 及以上）面临严重信号完整性与功耗挑战。OCS 无需报文处理，全光路径降低电信号时延，实现超低时延、低功耗、高可靠性。

OCS 并非新技术，1990 年代已有企业研发，早期以自动配线面板形式用于电信网络。近年谷歌将其规模化用于 AI 网络，验证了大规模 TPU 网络下的降本增效优势。除谷歌外，开放计算项目基金会（OCP）成立 OCS 子项目推动开放光交换技术协作，由 iPronics、Lumentum、Coherent 牵头，谷歌、英伟达等为创始成员。国内层面，中国移动在《云计算光互联发展报告》提出，未来云网横向扩展层或用 OCS 替代现有超级骨干节点；2025 年 10 月，工信部启动都市圈 “毫秒级算力” 专项行动，推动 OCS、光电融合组网在算力中心部署，提升网络性能，并将 OCS 列为算力网络底层标准技术。OFC 2026 上，中际旭创、新易盛、光迅科技等国内光通信企业均发布 OCS 产品。

OCS 核心优势与现存局限

OCS 的核心优势包括：

超低时延：无需光电转换，时延降至纳秒级（10–100ns），仅为电交换机的 1/100
低功耗：仅驱动模块耗电，无交换芯片与配套光模块，功耗为同带宽电交换机的 1/5
高带宽：协议透明，兼容多种速率与调制格式，带宽扩展性强

目前，OCS 在大规模 AI 集群中部署仍存在若干障碍，OCS 方案提供商需要在以下方面弥补差距：

链路预算：现有 OCS 设备的插入损耗过高，无法满足现有标准光收发模块的链路预算要求，因此需要研发更低损耗的 OCS 器件及连接器方案。
集成密度：现有 OCS 设备的端口密度不足，连接器的密度与性能无法满足 AI 集群的高密度布线需求。
可靠性：现有 OCS 设备的失效模式不明确，且缺乏冗余设计与热插拔能力，无法满足 AI 集群的高可用性要求。
成本：OCS 技术整体成本过高，无法满足 AI 集群大规模部署的需求。

英伟达在 OFC 2026 表示，减少器件数量、提升芯片集成度是 OCS 核心技术路线；光器件与 AI 系统协同设计是补齐技术短板、实现规模化落地的关键前提。

OCS 技术路线

OCS 主流技术方案包括：

MEMS 方案（谷歌、Lumentum 为代表）在硅片刻蚀微镜阵列，静电 / 磁驱动微镜倾斜精准改变光路，是当前应用最广的 OCS 技术。谷歌基于 MEMS 的 “Apollo” OCS 平台直接实现成本降 30%、功耗降 40%。
数字液晶 DLC 方案（Coherent 为代表）纯非机械方案，依靠外电场改变液晶材料折射率实现光路精准控制。核心优势为低电压（＜10V）+ 高可靠性，适合海缆网络等高稳定性场景。
直接光束转向 DLBS 方案（Polatis 为代表）由光纤准直器、二维压电驱动器、精密位置传感器组成，依托压电陶瓷机电耦合驱动准直器倾斜实现快速光束对准。相比 MEMS，在插入损耗与回波损耗上具备先天优势。
硅光 SiPh 方案（iPronics 为代表）采用硅基材料通过波导传输光信号，无需光电转换直接重构光路，理论切换速度可达微秒 / 纳秒级。当前面临高功率损耗、串扰、多通道可靠性等挑战。

目前，MEMS 是 OCS 领域最成熟的技术，因其光路相对简单、供应链稳定。液晶方案在时延和切换速度方面具备更优的物理特性，但在量产与良率提升上面临更大挑战。

图 1：OCS 技术路线图

图 2：OCS 四大主流方案对比

OCS 在纵向扩展 / 横向扩展 / 跨域扩展网络中的应用场景OCS 在纵向扩展 / 横向扩展 / 跨域扩展网络中的应用场景

纵向扩展（Scale-up）：在谷歌 TPU 互联网络中，3D 环面（3D Torus）拓扑结构依靠 OCS 重构光路。通过使用 OCS 交换机，谷歌正在构建统一的 TPU 资源池，可按需分配算力资源，并高效利用碎片化算力。

横向扩展（Scale-out）：OCS 可用于横向扩展网络，替代一层和二层电交换机，有望减少电交换芯片与光模块的使用，缩短数据转发路径、降低网络时延，实现更高效、更低功耗的横向扩展组网。根据谷歌的研究，OCS 可降低功耗 40%、降低成本 30%、提升吞吐量 30%。

跨域扩展（Scale-across）：OCS 可用于跨不同地点的多栋建筑、多站点之间的集群互联，实现远距离、高带宽的灵活组网，满足多园区级超大规模 AI 集群的需求。英伟达提出了下一代Dragonfly架构，并指出 OCS 在该架构中负责跨机柜、跨集群的全光交换。

图 3：英伟达 OCS 网络拓扑

OCS vs CPO 交换机 vs 传统交换机

我们认为，CPO 与 OCS 大多为互补关系，可应用于 AI 网络的不同环节。CPO 主要用于高速、短距交换（机架 / 架顶交换机 / 叶层交换机），而 OCS 负责拓扑重构、脊层交换与数据中心互联（DCI）。英伟达正在开发CPO 与 OCS 融合方案。在 2025 年 4 月举办的 OCP EMEA 峰会中，英伟达展示了一种在人工智能数据中心（AIDC）内同时使用 CPO 与 OCS 的方案。该方案在二层胖树网络架构下，对比了四种组合的功耗性能：可插拔光模块方案、可插拔 + OCS 方案、CPO 方案、CPO+OCS 方案。四种方案的总功耗分别为 83 pJ/b、50 pJ/b、48 pJ/b、31 pJ/b。据英伟达数据，引入 OCS 可使数据中心网络功耗降低 30%–40%；而 CPO+OCS 的组合相比传统的可插拔方案，功耗可降低 2.6 倍。

图 4：不同组网方案功耗对比

图 5：纵向扩展网络中传统交换机 / CPO 交换机 / OCS 对比

OCS 市场空间与供应链分析

据 Cignal AI 预测，2025 年 OCS 市场谷歌主导，规模约 4 亿美元；2029 年突破 25 亿美元，四年复合增速~58%。2026 年，微软、Meta、英伟达等超算厂商均有意部署 OCS，当前处于小批量测试阶段。英伟达下一代 Feynman 架构搭配 Dragonfly 拓扑，或将采用 OCS 方案构建10 万卡级 AI 集群。

除 Coherent、Lumentum 等国际龙头，2026 年更多中国厂商从光器件供应升级为 OCS 整机制造，光迅科技、新易盛、中际旭创均在 OFC 2026 展示 OCS 产品。

图 6：OCS 最新产品与商业化进展