2025年OCS全光交换行业深度:发展现状、技术路线、应用场景及相关公司深度梳理

  • 来源:慧博智能投研
  • 发布时间:2025/12/15
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OCS全光交换行业深度:发展现状、技术路线、应用场景及相关公司深度梳理。全光交换(OCS)是一种无需光电/电光转换,直接实现光信号在光纤端口间切换的技术,通过直接重构光信号的物理路径实现低时延、高带宽、低功耗的数据传输。随着谷歌TPU、英伟达GPU集群大规模部署,OCS市场迎来爆发,预计到2029年,光交换OCS的总潜在市场规模(TAM)将超过16亿美元。围绕OCS行业,下面我们从OCS与传统OEC对比的优势、与光模块的关系进行探讨,并对主流技术方案、应用场景、市场规模、产业链及相关公司进行梳理,希望帮助大家更多了解OCS行业发展情况。

一、OCS 概述

1.OCS 是什么

OCS(光路交换机,Optical Circuit Switch)是一种无需光电/电光(O/E/O)转换,直接实现光信号在 光纤端口间切换的技术。OCS 原理是直接对光信号进行物理路径的重构,从而在输入/输出端口之间建 立专用光路。OCS 光交换并非新技术,20 世纪 90 年代已有多家企业开发,最初应用于电信网络,以自 动化布线面板形式存在。

2.传统 OEO(光-电-光)交换机的弊病

数据中心采用传统 OEO(光-电-光)交换机,仍存在一些关键性挑战:

带宽限制:OEO 交换机需要将光信号转换为电信号以完成定时与交换,再将其重新转换为光信号进行 传输。这一过程将信号带宽限制在特定的传输速率范围内,并且在升级到更高的速率和更高效的传输格 式时,必须更换相关设备。 功耗问题:OEO 交换机在光电信号转换过程中会消耗大量电力,这种高能耗不仅提升了运营成本,也 因能耗增加和散热需求加剧而带来更大的环境影响。OEO 交换机的高能耗问题正成为数据中心面临的 严峻挑战。 扩展性不足:数据中心对端口数量和吞吐能力的需求不断增长,OEO 交换机的扩展性局限日益突出。 其架构很难通过简单扩展满足需求,往往需要依赖昂贵且复杂的基础设施改造。随着企业业务的发展和 数据中心规模扩展,OEO 在流量处理和端口密度上的短板成为制约其发展的关键瓶颈。

3.OCS 优势

数据中心中采用 OCS 可显著提升整体网络性能、运行效率和可持续性,优势显著: 速率无关性:当今数据中心是异构的,同时运行着多种不同速率和带宽。OCS 完全速率无关,能够在不 同传输速率之间灵活切换,并支持更快速的扩容和扩展。这意味着无论是当前的 800G,还是未来的 1.6T、3.2T 互连,OCS 都能无缝适配,为数据中心的长期演进提供了“免升级”的架构保障。 高带宽能力:OCS 光路交换不依赖固定速率,可以充分利用光纤的全部容量,从而实现更高的数据吞吐。 这使得网络资源利用更加高效,能够满足现代数据中心不断增长的带宽需求。 功耗效率:OCS 无需光电转换,能够显著降低功耗,采用 OCS 的数据中心可实现显著的节能效果,从 而在降低成本的同时推动环境可持续性。 高扩展性:OCS 架构具有天然的可扩展性,能够支持更多端口与更高聚合吞吐量,适合现代数据中心动 态且持续增长的需求,无需频繁升级。

二、OCS 与光模块

有观点认为 OCS 的兴起将对光模块产业造成负面冲击。事实上,OCS 与光模块是协同共生的关系,龙 头企业在 OCS 上依旧掌握核心机会。

1.OCS 与光模块互补而非竞争

从技术层面来看,OCS 并非对 CPO 等光电交换方案的替代,而是代表着光通信技术的进一步扩散与下 沉,从传统的连接延伸至交换。如英伟达在 OCPEMEA2025 大会上所言,当前光交换机的制造成本仍 显著高于电交换机,当两个方案(CPO 和 OCS)配合起来,功耗才可以进一步降低。

2.CPO 与 OCS 有望共存

CPO 共封装光学仍保留光电转换环节,是电交换机的新形态。CPO(Co-packaged optics)技术的核心是 将交换芯片和光引擎共封装,大幅缩短两者之间的距离,以实现降低功耗、提升集成度、增加端口密度 等效果。在 CPO 系统中,集成度更高的光引擎代替传统可插拔光模块发挥核心的光电转换功能,本质 上仍属于电交换的范畴。

英伟达尝试 CPO 与 OCS 搭配使用,功耗降低效果明显。在 2025 年 4 月召开的 OCPEMEASUMMIT, 英伟达首席科学家 Benjamin Lee 分享了 AI 数据中心 CPO 与 OCS 搭配使用的方案。在二层 Fat-tree 网 络中,对比了可插拔、可插拔+OCS、CPO、CPO+OCS 四种组合的功耗表现。经测试,四种方案的总 功耗分别为 83pJ/b、50pJ/b、48pJ/b、31pJ/b,引入 OCS 可将数据中心网络功耗降低 30%-40%,相 较于传统可插拔方案,CPO+OCS 的组合可降低 2.6x 的功耗。

基于电交换机与光交换机的不同特性,CPO 与 OCS 有望在数据中心网络共存:传统电交换更适合流量 动态变化大、需要频繁调整数据传输路径的场景;光交换技术更适合用在流量模式相对稳定、端口间映 射关系明确且不用频繁切换的场景,避开切换时间长的短板。目前,OCS 整体落地应用节奏领先于 CPO。

在 scale out 网络,CPO 与 OCS 可搭配使用:CPO 有望在 Tor/Leaf 层加速渗透,Leaf 层流量的特点 是突发性强,连接数量多,但各链路的数据量相对较小,CPO 电交换机切换速度更快,能灵活快速响应 Leaf 层的流量需求;OCS 在 Spine 层有望实现规模替代,Spine 流量模式往往具有较强的可预测性和稳 定性,OCS 可提供稳定、大带宽的直连通道数据流。 在 scale up 网络,CPO 与 OCS 存在竞争:CPO 凭借高集成度、高带宽、低功耗等优势,有望向柜内 scale up 渗透。市场研究机构 YOLE Group 在报告中也表示,初期的 CPO 部署将首先聚焦于 scale up 网络,随后再向 scale out 网络扩展。康宁在业绩会上也公开表示,CPO 是公司把握 scale up 机会的关 键技术,scale up 带来的市场机会将是当前 20 亿美元企业网络业务规模的 2-3 倍。OCS 在 scale up 已 有成熟应用案例,根据上文分析,谷歌在 TPUv4 集群中引入 OCS 打造 4096 卡 Super pod,最新的 Ironwood 仍然沿用 3DTorus 拓扑,利用更端口 OCS 打造 9216 卡 Super pod。

三、OCS 海内外发展现状

1.海外:OCP 助力 OCS 行业标准化

OCP 宣布成立光交换 OCS 子项目,推进行业标准化。2025 年 7 月,开放计算项目基金会(OCP)宣布 成立 OCS 子项目,推动开放式光交换技术协作。项目由 OCP 成员企业 iPronics 与 Lumentum 共同领 导,Coherent、谷歌、Lumotive、微软、nEye、英伟达、Oriole Networks 及 POLATIS (HUBER+SUHNER)为创始成员。

2.国内:运营商与工信部推动 OCS 部署应用

移动云将在未来考虑在各平面使用 OCS 替代原有的 Super Spine。2025 年 10 月 12 日,移动云联合 中国科学院计算所、中国移动研究院等多家产业链核心企业,发布《云智算光互连发展报告》。报告指 出,在 Scale-Out 层面,移动云将在未来考虑在各平面使用 OCS 替代原有的 Super Spine。OCS 替代 Super Spine 并非单一设备升级,而是移动云算网架构从“电为主、光为辅”向“全光原生”的范式转变,本 质是通过算网底层的全光重构,破解大规模 AI 算力集群的带宽瓶颈、延迟损耗与扩展桎梏,为“N+X” 智算节点的弹性组网提供核心支撑。未来大规模智算集群性能上限的突破将依靠 OCS 为代表的光互连 模式,通过全光算网的 Scale-Out 能力,可支撑未来百万卡级智算集群的落地,为通用人工智能的发展 提供底层算力底座。

工信部启动城域“毫秒用算”专项行动,推动算力中心全光交换部署。2025 年 10 月 14 日,工业和信息 化部近日印发通知,部署开展城域“毫秒用算”专项行动。通知指出,优化算力应用终端到服务器的网络 时延,促进算力中心内网络组网方案、网络协议等技术创新,优化人工智能训练推理的通信效能,推动 算力中心全光交换(OCS)、光电融合组网等技术应用部署,提升算力中心网络性能,到 2027 年推动 算力应用终端到算力中心服务器的单向网络时延小于 10 毫秒。

四、OCS 四大主流技术路线

目前,OCS 主要包括 MEMS、液晶、压电、硅光波导四大主流技术路线。各技术路线优劣势明显,尚 未有某一种方案占绝对优势。四种技术路线未来共同演进,成本、性能、技术难度是终端应用厂商重要 考量因素。

1.MEMS 方案

MEMS 是集成微机械、微执行器、信号处理模块和控制电路的微型器件或系统。根据武汉大学物理科 学与技术学院的黄启俊教授团队在《光学与光电技术》2024 年第 6 期上发表的《MEMS 光开关的研究 进展》综述文章,MEMS 其制备工艺包括光刻、离子束刻蚀、化学腐蚀和晶片键合等技术。MEMS 光 开关是在硅晶上刻出若干微小的反射镜片,通过施加电压控制反射镜的偏转,从而改变光束的传播路径, 实现光束在输入、输出端口间的切换。MEMS 光开关不仅保留了传统自由空间光开关的低损耗、低串 扰等优点,还具有体积小、质量轻、开关时间短等优势。此外,MEMS 技术允许在同一衬底上集成微 光学器件、微致动器、微机械结构以及微电子器件,以实现集成微系统。目前最常用的 MEMS 光开关 结构有三种:1×NMEMS 光开关、二维 N×NMEMS 光开关、三维 N×NMEMS 光开关。 1×NMEMS 光开关结构包括一个输入光纤和 N 个输出光纤。输出光纤排列成一列或圆周状,光信号由 输入端口输入,经准直透镜和 MEMS 微镜反射后从相应端口输出。该结构的优势在于只需要一个 MEMS 微镜,构成 N×N 端口仅需两个 1×N 光开关,大大降低了器件成本。然而,由于纤芯间距、微镜 尺寸和旋转角度的限制,端口数量无法做到很大。

二维 N×NMEMS 光开关具有 N 个输入端口、N 个输出端口和 N^2 个微镜。其光学组件都在一个二 维空间。其中每个微镜只有两种状态(ON 和 OFF)。当微镜处于 ON 状态时,微镜将来自输入端口的 入射光束反射到输出端口。当微镜处于 OFF 状态时,微镜将允许入射光束通过。因此,反射镜的状态 为二进制,通过 ON 或 OFF 状态将入射光束从输入端口切换到特定的输出端口,极大简化了控制方案。然而,缺点是随着端口数扩充,需要的微镜数以平方增加,提高了器件成本。同时,不同光路之间的光 程不同,可能会导致损耗不均匀。

MEMSOCS 主要采用三维 N×NMEMS 光开关。三维 N×NMEMS 包括输入光纤阵列、输入透镜阵列、 两个平行的 MEMS 反射镜阵列、输出透镜阵列和输出光纤阵列。其微反射镜的直径通常为几百微米, 可绕两个正交轴旋转,并通过静电场或磁场驱动。与二维 MEMS 光开关不同,二维 MEMS 光开关仅需 控制微镜开关的两种状态,而三维 MEMS 光开关则需控制微镜的旋转角度。此外,三维 N×NMEMS 光 开关仅使用 2N 个反射镜,因此其优点在于端口数量较大时所需的微镜数量少,但控制难度高于二维 MEMS 光开关。

2.液晶方案

液晶光开关是一种基于施加电场改变液晶对入射光偏振状态的技术。通过液晶的偏振变化结合偏振选择 性分束器,实现光路切换。输入光被分解为横向电场和纵向电场分量,在光开关中分别处理。在输出端, 横向分量和纵向分量被重新组合。下图展示了一个 1×2 液晶光开关的结构。其工作原理如下:位于输入 端口的双折射板将输入光束转变为所需的偏振状态。双折射材料沿着两个不同方向(如 x 轴和 y 轴)具 有不同的折射率。在未施加电压时,输入光信号以相同的偏振通过液晶盒和偏振分束器。施加电压会改 变光信号的偏振,在足够的电压下,信号的偏振旋转为正交偏振,偏振分束器将光束反射到输出端口。 液晶方案技术成熟度、可靠性高,具有良好的可扩展性,但目前切换时间较长。

数字液晶(DLC)技术在波长选择开关(WSS)中具有成熟的应用经验。Coherent 基于数字液晶技术 的波长选择开关(WSS)已实现极低的故障率:全球部署超过 16 万台 WSS 设备,在极少数故障报告中, 仅不足 3%与液晶相关,并且已应用于对可靠性要求极高的海底光缆网络。数字液晶技术可靠性优势源 于无机械运动部件、低工作电压、低功耗等特性。

3.压电陶瓷方案

直接光束偏转(DLBS)光交换是利用压电陶瓷具有在电压控制下在某一轴向上改变尺寸的功能,来驱 动光束射向不同的方向来实现光路的交换,代表厂家为 Polatis。光纤准直器直接固定在压电陶瓷驱动 器上,每个准直器尾部与压电陶瓷相连,排列成二维准直器阵列,将两个二维准直器阵列面对面放置, 构成光开关矩阵,利用压电陶瓷机电耦合效应,驱动准直器位移与角度倾斜,使两阵列对应端口匹配对 准,完成通道连接,实现光交换功能。 光束直接偏转技术的核心是固态驱动技术,利用压电陶瓷机电耦合效应特性,将电能转换成机械能来产 生位移,直接驱动准直器或者透镜的移动,以改变光束的传输方向,并实现对应准直器组件的直接耦合。 压电陶瓷方案中,光信号从输入准直器阵列端口输入,直接传输至输出准直器耦合输出,过程中无需经过其他光学系统反射或透射,光信号传输光程短,利于降低光信号传输及耦合损耗;而随着通道数增加, 交叉矩阵规模增大,对角端口等大角度交叉对准时,要求光纤准直器的转角与位移增大,这对压电陶瓷 驱动的性能要求提高,且实现位移所需的空间体积增加,一定程度上制约了光交叉连接的规模。

HUBER+SUHNERPOLATIS 与凌云光子合作,提出基于 DLBS 技术的 OCS 方案。相比传统 MEMS 架构,DLBS 方案采用压电陶瓷驱动准直器旋转,实现空间直耦精确对准,具备更高可靠性、更 优回波损耗、更低插损等特点,相比与高驱动电压的 MEMS 方案,DLBS 平台 OCS 在大端口数和长期 工作稳定可靠性方面更具扩展潜力。随着 OCS 端口规模持续扩大,系统对交换模块的损耗及可靠性提 出更高要求。正如 Google 谷歌在其论文中指出,“相较于 MEMS 架构,基于压电陶瓷的光交换技术在 插入和回波损耗方面具备天然优势,当 MEMS 方案在良率和可靠性上不易管理时,技术路线的选择也 可能随之转变。”

4.硅光波导方案

硅光波导方案在硅基芯片上构建结构确定的光路矩阵,光信号按照既定路径传输。硅光波导方案未来在 大规模生产和成本控制方面潜力巨大,理论切换速度可达到微秒甚至纳秒级别;硅光波导目前的问题在 于耗损较大,多通道情况下存在串扰和可靠性问题。 硅光波导方案通常集成 SOA 光放大器解决损耗问题。唐伟杰和储涛(2024)在《硅基光交换器件研究 进展(特邀)》中指出,硅基集成单元器件的性能已经接近优化极限,在更先进的制备工艺或是设计理 论出现之前,进一步大幅提升性能较为困难。这也使得很难有效降低大规模网络链路上由单元器件累积 的损耗。通过在网络中增加光放大器件对光交换链路进行中继放大,补偿光链路损耗,实现“Loss-less” 低损耗的光开关器件。相比于使用外置的掺铒光纤放大器,直接将半导体光放大器与光交换器件集成, 虽然可能带来光信号的劣化,但可以实现更加紧凑的系统。在光学耦合方面,虽然单端口以及小规模情 况下,SOA 器件与集成光波导之间可以实现较小的耦合损耗,但在较大规模端口情况下,影响耦合封装 的因素更加复杂,端口的累积对准误差将更加明显,这将带来无法忽视的耦合损耗以及较高的耦合封装 难度。

iPronics 加码硅光波导方案,推出全球首个 32 端口的硅光集成 OCS 产品。iPronics 光网络引擎基于 可编程硅光子学,搭配半导体光放大器(SOA)阵列,实现无损光路由,并通过电子设备驱动和监测信 号,并由软件进行控制管理(SDN)。iPronics 硅光波导方案支持全矩阵配置、通道矩阵配置、补偿组播 配置、手动路由配置。具备偏振控制模式,可设置增益模式(固定增益或每通道增益),能满足不同应 用场景下对光信号的精细操控需求;实现全光带宽的无损路由,避免了电光(E/O)或光电(O/E)转 换带来的损耗与延迟,端口基数可扩展(32、64、128 等),适应不断增长的网络带宽需求;重构时间 小于 100us,延迟低于 30ns,能够快速响应网络拓扑变化和流量调度需求,保障 AI 集群中数据的高效 传输;基于与固态 CMOS 兼容的制造工艺,单端口成本控制潜力巨大。

五、OCS 应用场景

1.应用场景一:TPU 集群互连(scale up 网络)

TPU(Tensor Processing Unit)是谷歌定制开发的应用专用集成电路(ASIC),用于加速机器学习 工作负载。其核心设计目标聚焦于极高的矩阵乘法吞吐量和优异的能效表现。如今,TPU 已支撑谷歌大 多数 AI 服务。谷歌在 2025 年 4 月正式发布第七代 TPU 芯片 Ironwood,专为 AI 推理任务设计,目标 是为智能体提供主动检索、数据生成及协作推理能力,而非仅被动响应查询。相比 2022 年的 TPUv4 (4096 芯片、32GBHBM、275TFLOPs)和 2023 年的 TPUv5p(8960 芯片、95GBHBM、 459TFLOPs),Ironwood 在核心规格上大幅跃升,其峰值算力达到 4614TeraFLOPS(TFLOPs),内 存容量为 192GB,带宽高达 7.2Tbps。Ironwood 首次支持 FP8 计算格式,使得在张量核和矩阵数学单 元中处理大规模推理任务时更加高效。

按照从局部到整体的逻辑,TPU 可分为 Tray Level,Rack Level,Pod Level,Multi Pod Level 四个维 度,OCS 用于 Rack Level 与 Full Pod Level 的 TPU 互连。

最新的 Ironwood 沿用 3DTorus(立方环网)拓扑,每个逻辑单元 4×4×4=64 芯片封装于单个机架, 区别在于 Super pod 包含 144 个 rack/cube,共 9216 颗 TPU。更大规模的 TPU 集群增加了对 OCS 总的端口数量需求,每组对立面的 2 个节点仍然占用 2 个 OCS 端口,144 个 rack/cube 共占用 144*2=288 个端口,因此共需要 48 台 288 端口 OCS(含备份后为 320 端口),光通道总数为 288*48=13824 个。

2.应用场景二:Spine 层(scale out 网络)

谷歌在 Jupiter 架构中引入 OCS,Apollo OCS 已成为自研数据中心重要基础设施。2005 年,谷歌 设计了第一代数据中心网络,名为 Firehose1.0;2006 年,谷歌推出第二代 Fierhose1.1,并真正部署在 了谷歌数据中心的网络中。随后,第三代 Watchtower、第四代 Saturn 陆续推出。2012 年,谷歌第五 代数据中心网络 Jupiter 引入了 SDN 技术并且使用了 Open Flow。2015 年,谷歌 Jupiter 数据中心网络 扩展到了 3 万多台服务器,每台服务器的连接速度统一为 40Gb/s,支持 1.3Pbps 的总带宽。然而,超 大规模数据中心仍面临两大核心挑战。根据相关资料,数据中心网络需以整栋建筑的规模进行部署,相 关基础设施的功耗可能达到 40MW 甚至更高。此外,部署于建筑内的服务器与存储设备持续迭代升级, 例如网络互连速率从 40Gb/s、100Gb/s、200Gb/s,网络必须动态演进,以匹配不断接入的新型设备。 部署基于 Clos 架构的建筑级数据中心网络,意味着需要预置规模庞大的脊柱层,虽然通过更换整个脊 柱层可支持更高速率的新设备,但在实际部署中,当涉及数百个交换机机柜和数万对跨建筑铺设的光纤 时,这种方案显然不具备可行性。

谷歌通过引入 OCS 打破这一僵局:通过在数据中心交换机之间引入 OCS,可以为数据中心网络创建任 意的逻辑拓扑结构。经过多年的努力,谷歌设计并建造了 Apollo OCS,将 OCS 和波分复用深度集成到 Jupiter 中,OCS 与 SDN 架构的结合实现了新的功能,支持使用异构技术构建增量网络;具有更高的性 能和更低的延迟、成本和功耗;实时应用优先级和通信模式以及零停机的升级。同时,Jupiter 还将流 量完成时间减少了 10%,提高了 30%的吞吐量,降低了 40%的功耗,减少了 30%的成本。

在数据中心 Spine 层将 OEO 交换机替换为 OCS,能够带来显著的优势,包括更高的带宽、更低的时 延、更高的能效以及更强的可扩展性。OCS 更高的带宽能够全面提升网络性能,实现更快速的数据传输 和更灵敏的应用响应;OCS 的能效优势可带来显著的成本节省,体现在能源消耗和制冷需求两方面; OCS 的高可扩展性减少了频繁且昂贵的基础设施升级需求;OCS 能通过减少 OEO 转换带来的复杂性, 从而简化网络架构,更容易的管理、维护与故障排查;OCS 提供了一种“面向未来”的解决方案,能够在 无需重大改造的情况下轻松适应增长需求;由于信号和协议的中立性,即便未来传输速率进一步提升或 协议发生变化,OCS 也无需进行频繁升级。

要充分发挥 OCS 在替代 Spine 层分组交换机时的优势,关键在于结合先进的软件定义网络(SDN) 控制器或编排器。SDN/编排器能实时动态管理和优化光路径,确保网络资源得到高效利用。

3.应用场景三:DCI 跨数据中心互连(scale across 网络)

随着 AI 需求的激增,单个设施内的数据中心功率和容量已达到极限,DCI 跨数据中心互连需求显著。 2025 年 8 月,英伟达宣布推出 NVIDIA ® Spectrum-XGS 以太网,通过引入跨区域扩展(scale-across) 基础设施打破数据中心功率和容量限制。跨区域扩展(scale-across)成为了继纵向扩展(scale-up)和 横向扩展(scale-out)之后的 AI 计算“第三大支柱”,将多个分布式数据中心组成具有十亿瓦级的智能巨 型 AI 超级工厂。

DCI 跨数据中心互连是 OCS 的下一个大规模落地应用场景,OCS 的诸多特性与 DCI 网络需求相匹配。 OCS 凭借高带宽、海量端口的特性,尤其适合上层组网,有效降低能耗;OCS 速率无关的特性,适合用于不同速率数据中心的长距离互连;此外,OCS 良好的可扩展性和不影响现有服务的拓扑重构特性也有 助于 AI 集群的拓展。Coherent 在 2025 年 ANALYST&INVESTORDAY 上也展示了自家 OCS 的演进路 线图,预计在 2026 年推出用于 DCI 的 C 波段 OCS。

六、OCS 市场规模及主流方案拆解

1.市场规模

OCS 前景广阔,潜在市场规模有望快速增长。根据 Cignal AI 的测算,2025 年 OCS 市场由谷歌 MEMSOCS 主导,总体市场规模约为 4 亿美元;2029 年 OCS 的市场规模将超过 16 亿美元,四年 CAGR 约为 41%。Light Counting 预计 2029 年 OCS 出货量将突破 5 万台,2025-2030 年 OCS 出货量 CAGR 为 15%,未来会有更多除谷歌外的云厂商推动市场规模增长。

2.OCS 主流方案成本拆解

(1)MEMSOCS

Palomar OCS 是 MEMS 方案的代表,由谷歌外采零部件设计组装。根据相关论文,Palomar OCS 核心 部件包括 MEMSarray、fiberarray(光纤阵列)、2Dlensarray(透镜阵列)、二向色镜、相机模组、 激光器模组和环形器。其中,MEMS 阵列是整个系统的核心,也是价值量最高的环节。

(2)液晶 OCS

Coherent OCS 是液晶方案的代表,产品线包括小(64*64)、中(320*320)、大(512*512)三种端 口规格。Coherent 是液晶方案的主要推动者,核心技术源于 WSS(波长选择开关)领域的经验积累。 Coherent 液晶 OCS 核心部件包括液晶调制单元、晶体光楔、偏振分光阵列、准直器阵列(光纤阵列+ 透镜阵列)。其中,液晶调制单元是整个系统的核心,也是价值量最高的环节。

七、OCS 产业链及竞争格局

1.OCS 产业链

OCS(光学电路交换)产业链涵盖整机制造、核心零部件、技术路线及运营商部署等多个环节。

2.龙头厂商占有优势

OCS 的供应链正在形成,越来越多的企业在这一赛道上跃跃欲试,当前行业尚未进入证伪阶段。但长期 看,头部光模块厂商凭借其强大的全球生态渠道、与战略客户的深度绑定、规模化制造的经验沉淀以及 系统的前瞻研发能力,将在 OCS 新兴赛道构筑了全方位的竞争优势。 光学电路交换(OCS)技术通过光域直接交换实现低延迟、低功耗的网络重构,已成为光厂商竞相布局 的新战场,并与光模块形成互补共生的生态体系。在此背景下,光通信龙头厂商凭借前沿技术布局和头 部客户绑定优势,持续受益于 OCS 产业化进程,同时带动配套器件厂商共同成长。

3.重点关注三大投资方向

OCS 产业趋势仍由海外大厂主导,国内厂商参与度逐步提升,建议重点关注零部件供应或代工机会。我 们总结了三大投资方向:已进入海外 OCS 供应/代工环节的厂商、有潜力进入海外 OCS 供应/代工环节 的厂商、积极布局 OCS 的光模块厂商。

八、OCS 国内相关公司

1.中际旭创

海外子公司 Tera Hop 推出硅光子 OCS 交换机。Tera Hop 为中际旭创海外子公司,主要负责公司海 外业务。2024 年 12 月,中际旭创发布关于调整内部股权架构的公告。公司拟将全资子公司苏州旭创持 有的 TeraHopPte.Ltd.67.71%的股权划转给全资子公司苏州智达泰跃科技有限公司,同时苏州旭创将其 持有的成都智禾光通科技有限公司 100%股权转让给公司。成都智禾拟新设全资子公司苏州智禾,并由 其受让山东旭创通信科技有限公司 100%股权。Tera Hop Pte. Ltd.将继续负责海外业务,成都智禾将整 合国内销售业务。 OFC2025TeraHop 展示基于硅光子学平台 64×64OCS。区别于谷歌的空间光 MEMS 技术。该交换 机可降低人工智能集群功耗,提升可用性、可靠性,降低网络成本和功耗,具备扩展潜力,有助于构建 网络架构、减少核心交换机数量。

2.腾景科技

提供精密光学元组件产品,受益于不同技术路线。根据交易所互动平台信息,公司根据不同客户的技术 方案,提供精密光学元组件产品,持续推进 OCS 相关业务的布局取得进展。产品量产进度取决于终端 市场及客户的需求情况,扩产计划将根据订单情况有序推进。精密光学元件及组件是各类光纤器件和光 模块的基础,公司生产的精密光学元组件产品主要包括晶体材料、平面光学元件、球面光学元件、模压 玻璃非球面透镜、衍射光栅、光学组件等。

光环形器是 MEMSOCS 核心器件,主要原材料为钒酸钇晶体。光环形器是一种多端口非互易光学器件, 典型结构有 N(一般 N≥3)个端口。当光由端口 1 输入时,几乎无损失的有端口 2 输出。当光从端口 2 输入时,光几乎无损的由端口 3 输出,以此类推。这 N 个端口形成了一个连续的通道。严格说,若端口 N 输入的光可以由端口 1 输出,称为环形器,若端口 N 输入的光不可以由端口 1 输出,称为准环形器。 环形器可用于在一根光纤的两个方向发射光信号。环形器的非互易性使其成为双向通信中的重要器件, 可以实现正反向传输光的分离任务。环形器位于光纤的两端,其作用是在一个方向上增加一条信号,同 时将这条信号在其他移除。在谷歌 ApolloOCS 中,环形器用于 OCS 端口和 TPU 配套 BiDi 光模块侧, 配合波分复用技术,可减少光纤、光路数量,降低 MEMS 制造难度。

谷歌 MEMS 方案中,TPU 侧配套 BiDi 光模块中使用 Z-Block 波分组件实现波长复用及解复用的功 能。波分复用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)是光纤通信中用于提高数据传输容量和速 度的技术,是将光信号分成多个波长,每个波长携带一路独立的信号,从而实现多路信号的传输而不会 互相干扰。 晶体光楔是液晶 OCS 核心器件,主要原材料为钒酸钇晶体。根据前文分析,液晶方案 OCS 使用晶体光 楔,目前偏振分光阵列也用晶体光楔代替。根据我们的产业链调研,钒酸钇占晶体光楔成品成本 65%左 右,腾景科技在全球钒酸钇市场占据较高份额。

3.天孚通信

业界领先的光器件整体解决方案提供商和光电先进封装制造服务商。天孚通信 2005 年成立,2015 年在 中国创业板上市。通过自主研发和外延并购,经过二十年发展,形成两大核心业务板块,包括无源光器 件整体解决方案业务和光电先进封装业务。公司立足光通信领域,长期致力于各类中高速光器件产品的 研发、生产、销售和服务,为下游客户提供垂直整合一站式解决方案,包括高速光引擎产品解决方案、 FAU 无源光器件产品解决方案、微光学技术平台与产品解决方案等。

不同 OCS 方案均需使用 Fiberarray 光纤阵列,天孚通信作为 FAU 龙头未来有望切入 OCS 供应体系。 根据上文分析,光纤阵列连接器作为核心零部件,在 MEMS 和液晶 OCS 方案中均大量使用。目前,天 孚通信 FAU 产品主要应用于光模块和 CPO 交换机内部,我们认为,基于公司在光纤阵列连接器领域的 长期技术积累,未来有望向 OCS 领域渗透。

4.德科立

DCI 产品产能不断提升,在手订单同步增长。上半年,数通市场(特别是 DCI、算力中心及数据中心领 域)实现高速增长。400G 相干模块实现小批量试产,400G/600GDCI 板卡批量交付且完成 C6T+L6T 系统部署,800G 板卡年内将小批量交付,1.6T 板卡启动预研。公司同步提升现有租赁厂房产能,并全力推进泰国自有生产基地建设。公司 DCI 客户订单规模与市场份额同步提升,在手订单量较去年同期实 现大幅增长。 研发成果显著,OCS 和空芯光纤放大器取得突破。公司的硅基 OCS 获海外样品订单,第二代高维度 OCS 研发加速推进(目标 2026H1 样机)。光放大器技术持续突破,宽带产品特别是 L++产品保持市场 领先,实现 SOA 单通道放大器批量出货,同时推出空芯光纤专用 C 波段多波长放大器(输出功率>2W) 抢占新兴场景市场。 公司 SOA 产品有望应用于硅光波导方案 OCS。根据上文分析,硅光波导方案通常集成 SOA 光放大器 解决损耗问题。根据公司 2025 年半年报,光放大器是公司三大技术平台之一。根据公司官网,公司 SOA 放大器可放大 1250nm-1350nm 波段光信号,涵盖 1300nm 窗口,带宽大于 60nm;噪声指数低, 增益响应快速,适用于交换及信号处理等光网络应用中;同时具有光放大及信号处理的能力,如开关功 能等,应用在全光波长变换、光交换中。

编辑:火腿肠
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