业界预计在OFC会议上，OCS技术将成为焦点之一，会议将设有专门的OCS技术专题论坛，谷歌和英伟达等厂商将进行OCS主题汇报。

AI算力爆发推动计算集群向超节点演进，推动光通信升级，光交换OCS有望成为重要产业趋势。

在之前的文章中我们梳理了算力核心赛道：LPU推理芯片全景解析、PCB产业链全景解析、液冷服务器核心路线全解析

本文重点聚焦算力核心赛道OCS核心技术方案解析。

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什么是OCS？

光电路交换机（OCS,OpticalCircuitSwitch）作为全光网络的核心设备，通过光通道直接实现信号路由与互联，无需传统电交换机的光电转换环节。

OCS技术主要聚焦于网络层全光交换，更多地是作为“光纤交换网络”的场景补充。

当前在AI数据中心网络中，当数据流量巨大时，采用OCS这样的直连交换技术效率极高，但是底层网络依然需要电交换机的灵活性。

长期来看，OCS被认为是与CPO/OIO等并行的远期替代电交换机的技术方案，三者协同形成“板级→机柜级→数据中心级”的全光交换矩阵。

采用 OCS 能够对 AI 网络产生多方面的积极作用，例如超大带宽、可以无缝兼容 新设备/新协议、减少设备更换成本、降低耗电量、降低网络延迟等。由于不需要数据包处理，因此延迟更低；此外跨代兼容设备，长生命周期使用。

从产业链角度来看，OCS光交换机有望带动光通信全产业链变革。

同时带来OCS整机厂商、代工厂商、液冷、光器件厂商（如光纤阵列、调制器企业）以及光学零部件光环行器等各环节渗透率逐步提升。

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OCS光交换机核心技术方案

当前OCS技术方案尚未收敛，主要有四种方案：MEMS方案、数字液晶技术（DLC）、压电Directlight光束偏转技术和光波导方案。

目前业内正在从MEMS方案占主导向液晶、DLBS方案等方案共同发展的趋势前进。

MEMS（微机电系统）技术

MEMS目前相对成熟，也是OCS交换机中应用较为广泛的一种技术。

通过在硅晶圆上蚀刻微型反射镜阵列改变输入光束的传播方向，将其路由至指定的输出端口。

该方案的优势在于能够实现高精度的光路控制，并且具有较高的可靠性和稳定性，能够满足数据中心对高速稳定数据传输的需求。

当前全球主要厂商中，谷歌和Lumentum以MEMS方案为主。

谷歌2023年就在Jupiter数据中心网络中大量引入了OCS。

在TPUv4代际中也引入了OCS技术，已规模部署。对于谷歌 TPUv4 的系统而言，64 个机柜（每个机柜包含 64 个 TPU，集群内总共 4096 个 TPU）连接到 48 台 OCS，相当于 OCS 与 TPU 的数量比例是 3/256。

Google 4096超节点集群架构：

资料来源：Norman P. Jouppi, Andy Swing

根据SemiAnalysis分析报告，谷歌的OCS定制化网络使其整个网络的吞吐量提升了30%，功耗降低了40%，数据流完成时间缩短了10%，网络宕机时间减少了50倍，且资本开支减少了30%。

谷歌国内OCS产业链相关配套厂商包括德科立（整机）、赛微电子（MEMS芯片代工）、光库科技等。

在2025年光博会上，国内厂商光库科技展示了与Calient合作的MEMS方案OCS交换机整机产品，能力涵盖OCS整机代工和光开关环节。光库科技通过收购获OCS入场券，与Calient合作推出640/320端口的MEMS方案OCS，插损0.8-3dB，已部署超75万个光纤连接器，并且通过Calient供货谷歌、META等海外大厂。

谷歌OCS光交换机用于TPU集群的Spine层，替代传统电交换机 光模块组合，但OCS的端口互联仍需高速光模块（如800G）实现服务器与交换机、交换机与交换机之间的光连接。中际旭创作为谷歌数据中心光模块的主力供应商，产品适配OCS系统的高速互联需求，其海外子公司TeraHop推出64×64硅光子OCS，已在行业展会展示，与英伟达、谷歌合作推进技术验证。

TPU V5e（256TPU）实物图：

资料来源：谷歌

Lumentum在R300产品中也使用了MEMS方案，其MEMS技术已累积超过1万亿小时的现场微镜运行时间，极大提升了OCS的可靠性和性能。

在 OCS 整个设备中最核心的就是在中间控制光束方向的器件。

例如，对于谷歌的 Palomar OCS 来说，核心就是中央的 MEMS 器件，其内部包含了 176 个 可独立控制的 MEMS 微镜，每个微镜上面镀金以尽可能确保持久使用，生产难度和价值 量都较高。

Google的OCS输入输出为两个光纤准直器阵列，光纤准直器包括光纤阵列和微透镜阵列，输入输出均为136个通道。

OCS交换机原理图：

资料来源：谷歌

根据Yole对全球主要MEMS代工厂进行了统计，其中赛微电子旗下的SilexMicrosystems排名全球第一，全球第五的也是中国厂商芯联集成。

MEMS微镜阵列：在OCS系统中，MEMS微镜阵列是高壁垒核心光交换组件，价值量占比系统40-50%，通过微米级反射镜的动态偏转实现光信号的物理路由。

国内厂商中，此MEMS微镜领域，国内希景科技、英唐智控、知微传感等公司都有产品发布。芯动联科配套云智光联开发OCSMEMS微镜核心产品。光迅科技为HWOptiXtransDC808配套MEMS光交换模块。此外，炬光科技透镜阵列产品，N*N大透镜阵列可用于OCS设备小型化与高密度集成。

光交换机（OCS）MEMS 方案：

资料来源：谷歌

数字液晶DLC技术

数字液晶DLC方案是一种非机械的光学交换方案，通过电压控制液晶内晶体方向， 利用光的折射实现光通道重新配置。

该方案无运动部件，成本也更低，但切换速度较慢，需几百毫秒。

目前主要用于无需 频繁数据切换的场景，如英伟达将其用于冗余备份以提高可维护性。

Coherent：是数字液晶技术在OCS系统中的主要推动者。在2025年光博会上，Coherent与腾景科技合作展示了两款数字液晶方案OCS，包括300端口方案（双向收发，额外20个端口用于冗余，8RU高度）和64端口方案（双向收发，额外4个端口用于冗余，2RU高度）。

数字液晶OCS的核心零部件：包括偏振处理模块，钒酸钇晶体是该模块的主要材料。国内厂商腾景科技全球钒酸钇晶体生产的领先企业，此外独占Coherent首笔订单，其WSS滤光片市占率达60%，动态重构模块良率突破85%。此外，豪威集团的LCOS产品已应用于WSS领域。炬光科技透镜阵列产品全球领先，N*N大透镜阵列可用于OCS设备小型化与高密度集成。

直接光束偏转DBS技术

该方案是利用压电陶瓷的机电耦合效应，驱动准直器进行位移与角度倾斜，使两阵列对应端口匹配对准，从而完成通道连接，实现光交换功能。

DBS响应速度快且损耗低，核心由光纤准直器、二维压电致动器和精确位置传感器三个部件构成。

Polatis公司是全球光开关技术的领导者，其开关产品基于独有的DBS直接光束偏转全光交换专利技术。2015年起，Polatis与国内厂商凌云光开始合作，凌云光已建立从器件设计到系统集成再到场景落地的完整OCS技术链条。

Palomar OCS全光交换机内部结构图：

资料来源：Palomar

光波导方案

OCS光波导方案基于硅基芯片上的光波导矩阵，通过热光效应或等离子色散效应控制光路切换。

光信号沿预设路径传输，无需机械部件（如MEMS微镜），通过电子信号直接调制光波导的折射率，实现光路的动态重构。

光波导方案因切换速度快，被认为更符合未来AI Scale-up和内存池化等场景的需求。

该方案适合高密度集成应用，但是当前尚未大规模商用。

iPronics作为OCP开放计算项目成员企业，是光波导方案的主要推动者；谷歌主导与德科立联合开发光波导OCS方案，德科立自主研发了“光子路由引擎”，实现时延低于10微秒，较传统交换机降低90%以上；豪威集团作为谷歌OCS整机的核心供应商，同时是光波导方案的合作方，为谷歌定制采用“硅光芯片 商用光电模组”架构的OCS整机方案。

国内以仕佳光子和德科立等厂商为代表，在OCS领域聚焦于光芯片与器件的全链条技术突破，通过光波导方案与多维光互联技术构建核心竞争力。

从全球产业链格局来看，生产商方面，全球范围内全光交换OCS交换机核心厂商主要包括Google、Huber Suhner、Coherent、Calient、Polatis和 iPronics 等。

2025年8月，OCP开放计算联盟宣布成立OCS光交换机项目组，标志着海外将正式推动全光交换机技术走向开放化，涉及芯片端、设备端以及下游应用客户需求等多个层面，对OCS在海外市场的拓展带来增长机会。

当前海外科技巨头除了谷歌以外，微软、Meta以及英伟达未来都计划采用OCS方案。

谷歌自2023年TPU v4开始，便在其AI集群中导入并持续强化OCS的应用。谷歌预计2027年引入内存池架构，这将成为AI算力架构演进的关键拐点。

英伟达在其2028年推出的Feynman（费曼）下一代产品中，可能会引入新的网络架构，即采用Dragonfly网络架构与OCS相结合（现在是分层网络），以实现网络拓扑的可重构配置。

其他云厂商也在积极投入DCI（数据中心互联）建设，例如Meta已向康宁采购了60亿美元的光纤，其中很大部分将用于DCI建设。

在产业发展过程中，尽管OCS技术还面临一些挑战，如较高的前期部署成本、插入损耗、重配置时延等。从长远来看，基于OCS在光互联领域的独特优势值得长期跟踪关注。