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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。AI大模型训练对通信带宽、时延和功耗要求极高，OCS凭借其高带宽、低延迟特性成为理想互联解决方案。OCS（Optical Circuit Switch，光交 换机）是一种基于全光信号的交换设备，通过配置光交换矩阵在输入与输出端口间建立光学路径，实现信号交换。相比传统电交换机，OCS 无需光电转换和数据包处理，具备低延迟、低功耗、高可靠性的优势，且支持跨代设备无缝互联，延长硬件使用寿命。OCS主要应用于AI算 力集群的三大场景：Scale-Up（单节点性能强化，如谷歌TPUv4集群）、Scale-Out（多节点协同，如谷歌Jupiter架构）和Scale-Across（跨数据 中心互联，如英伟达DCI）。我们测算，在谷歌TPU集群中，一个包含4096个TPU v4芯片的集群需配备48台136端口的OCS光交换机，TPU与 OCS比例约为85:1；未来TPU v7集群规模扩大至9216芯片时，因采用更高密度的320端口OCS，仍仅需48台，比例提升至192:1，凸显其扩展效 率。

谷歌等海外厂商引领下，全球OCS光交换机市场有望迎来高速成长期。全球OCS光交换机市场规模将从2020年的0.7亿美元增长至2025年的7.8 亿美元，年复合增长率达62%；预计到2031年市场规模将达20.2亿美元，2025–2031年复合增长率约17.2%。目前市场竞争集中，2025年前四大 厂商占据约69%份额，谷歌、Coherent等为主要参与者。

OCS产业链分为上游核心器件、中游设备集成与下游应用，技术壁垒高，市场参与者多集中于单一环节。上游核心是MEMS微镜阵列等光器 件（代表厂商如赛微电子），中游由国际厂商主导设备集成（如Lumentum），国内光库科技等参与代工与方案定制；下游需求则集中于谷歌 等巨头的AI数据中心，驱动其在高性能计算中的规模应用。上游核心器件是产业链技术壁垒最高的环节，价值量占比高。