OCS光路交換：AI時代數據中心網絡的下一場重構

【摘要】當AI集群規模不斷擴大，數據中心的瓶頸正在從算力本身轉移到連接效率，網絡開始從配套系統變成核心約束。

在這一背景下，長期處于邊緣位置的OCS（光路交換）被重新審視，并逐步進入主流架構討論之中。

從Google的早期實踐到近期產業鏈的集中投入，OCS正在接近規?；瘧玫呐R界點。根據華安證券測算，2025年全球OCS光交換機市場規模已達7.8億美元，2020-2025年復合增長率高達62%，預計2031年將突破20.2億美元。

然而，OCS究竟會成為下一代網絡的基礎設施，還是停留在特定場景的優化工具，仍然取決于技術路徑與產業結構的進一步演化。

以下是正文：

01

從邊緣技術到架構變量：OCS為何在AI時代再次重要

過去，數據中心網絡的演進主要圍繞電交換展開，其核心邏輯是通過分層交換結構實現靈活調度，以適應云計算場景中高度離散且不可預測的流量模式。

在這一體系下，光通信主要承擔的是點到點傳輸功能，而并未深入參與網絡內部的交換過程。

但隨著AI大模型訓練對通信帶寬、時延和功耗的要求急劇提升，傳統電交換體系的困擾日益凸顯，OCS的出現，本質上提供了一種不同的思路。

圖源：華福證券

OCS全稱Optical Circuit Switch，即光電路交換機，是一種基于全光信號直接交換的通信設備，跳過傳統的光電轉換環節，在光層面實現服務器端口的直接互連。通過預先建立穩定連接來承載通信成為一種可行選擇。

在這一前提下，OCS的優勢開始被放大。直連光路，顯著減少數據在網絡中的轉發層級，降低延遲，減少交換，降低功耗。

在當前數據中心能耗持續攀升的背景下，這一點具有越來越現實的意義。

要將OCS推向更廣泛的場景，還存在著一定的約束——OCS在路徑切換上通常存在毫秒級延遲，這使其難以應對突發流量與高頻調度需求，無法承載云原生、高頻交易等對實時動態轉發要求極高的業務場景。但是在訓練領域則優勢顯著。

傳統數據中心的物理極限是EPS，電子分組交換機，是光電光的轉換路徑。每一次轉換，都會帶來延遲，功耗，帶寬瓶頸。而OCS則是直接切光路。前者更像是快遞的分揀中心，后者則更像是城際高鐵。因此，在當前階段，它更適合作為一種優勢領域內的補充機制，而非完全替代電交換網絡。

但也正是在這種“部分替代”的現實約束下，OCS并未收斂為單一路徑，轉而在不同技術方向上展開分化，構成了當前行業討論的核心。

02

技術路線之爭：不同路徑在定義不同的網絡形態

從表面來看，OCS的技術路線可以歸納為MEMS、數字液晶、直接光束偏轉DLBS、硅光波導技術四類，但這種劃分仍然過于粗略。這些方案的差異除了討論“光如何被切換”，更重要的是它們分別關于執行機制、響應速度以及系統可靠性在工程層面的取舍。

圖源：華安證券

當前市場上最為成熟的是MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）路線，市場份額超過70%，傳統意義上的MEMS OCS，通常基于二維或三維微鏡陣列，通過靜電驅動控制反射鏡角度，從而實現光路重構。

圖源：華安證券

這一路徑的代表廠商包括Google的Apollo平臺、Lumentum和光庫科技，其優勢在于技術成熟度高，且端口規模大、插損低，切換速度能夠達到毫秒級，目前已經在數據中心環境中完成驗證，作為超大規模AI訓練集群的主要選擇。（Lumentum最近還拿了英偉達20億美金的投資，后者旨在鎖定其先進產能，后文亦有詳述）

其發展的核心制約在于長期可靠性：由于存在機械運動部件，極端工況下長期使用可能出現磨損與角度漂移；同時靜電驅動方案需要配套高壓驅動芯片，增加了系統設計復雜度與成本。MEMS技術方案的壽命約3年。

另一種逐漸受到關注的實現方式是基于光束轉向（Direct Beam Steering, DBS）的方案。這類技術通過直接控制光束方向建立連接，其具體實現方式包括壓電陶瓷驅動（DLS/DLBS）等。

圖源：華安證券

這一方案的核心區別是執行機構不再依賴傳統MEMS微鏡，轉而通過壓電材料實現更精細的光束偏轉控制，從而在結構復雜度與響應精度之間取得新的平衡。

以壓電陶瓷這一種材料為例，相比靜電驅動的MEMS方案，壓電陶瓷在響應穩定性與控制精度上具備一定優勢，同時在部分設計中可以減少機械結構的累積誤差。

但其代價是驅動與控制系統更為復雜，因此也導致了較高的成本，商業化程度不高，目前主要由Polatis掌握，國內由凌云光在代理，已在運營商、超算中心實現落地。

無論是傳統MEMS還是DBS，其共同前提是網絡拓撲變化頻率有限。

毫秒級的切換速度決定了它們更適合在任務級別進行重構，更強于參與實時調度。因此，這一路線本質上是在既有網絡結構之上增加可重構性，并非徹底改變了網絡運行方式。

數字液晶路線DLC（Digital Liquid Crystal）則代表第三種工程取舍。

圖源：華安證券

以Coherent為代表，其通過改變液晶材料的光學特性實現光路控制，避免了機械運動部件的使用。這種方式在結構上更為簡化，也在長期穩定性和壽命方面具備優勢，比MEMS方案壽命提高約3倍，尤其適用于對連續運行要求較高的AI數據中心場景。

液晶方案并未改變OCS在動態性上的約束，液晶分子的響應速度較慢，因此也使得其更適合低頻重構。它在技術定位上更接近MEMS的替代方案，而不是代際躍遷。

相比之下，硅光路線所代表的則是一種更具前瞻性的方向。

這一方案嘗試將光交換能力集成到芯片中，即通過在硅基底上刻蝕光波導電路來引導和交換光信號，從而實現更高集成度與潛在更快的切換速度。理論上其切換速度可以達到微秒，接近電子交換速度。

如果這一方向能夠成熟，網絡拓撲將不再依賴中心化交換設備，而可以在更細粒度上動態構建連接關系，這意味著OCS將從設備能力轉變為網絡能力。同時，這一方案也意味著OCS的極高集成和小面積，聯動芯片和OCS本身的優勢。

不過，目前硅光OCS仍處于早期階段，在技術成熟度和規模制造方面尚未達到商用要求，尤其成本較高。目前主要是Intel、在硅光領域持續布局的Cisco等公司在做開發探索。

圖源：華安證券

總的來說，從時間維度來看，這幾條路徑之間交叉重疊，絕非簡單的競爭關系，更像是不同階段給出的解：MEMS、DLS代表當前可規模部署的方案，液晶強調長期穩定運行，而硅光則對應潛在的架構躍遷方向。

而這種技術路徑的分化，直接映射為公司之間截然不同的競爭策略。

03

全球公司與產業格局：OCS的邊界正在重塑

OCS行業賽道的復雜性已經超出了一個典型新技術—新玩家的市場范疇，目前正有三種不同力量在同一時間窗口內交匯，并分別試圖把OCS引向不同方向。

第一股力量來自傳統光通信廠商，它們構成了當前OCS市場的實際主導者。

這一陣營的典型代表包括Lumentum、HUBER+SUHNER旗下Polatis等，國內光迅科技、光庫科技也處于這一陣營。其中，光庫科技是谷歌OCS代工龍頭。

Lumentum作為MEMS微鏡技術的龍頭企業，受益于AI和數據中心大規模發展，在最新披露的2026 Q2財報中寫明了6.655億美元凈收入和36.1%的毛利率，OCS的積壓訂單甚至達到了超過4億美元的需求。OCS成為公司增長最快的業務線之一。

圖源：LUMENTUM財報

這些公司的領先不能只是解讀為押對了方向，要看到它們在光器件的工程化能力、可靠性驗證以及客戶體系上的長時間累積。

OCS在數據中心的落地，“技術是否可行”固然重要，但“是否可以長期穩定運行”才是關乎采用哪種技術的關鍵問題。

在這一點上，傳統廠商的優勢非常明顯，這也是為什么AI熱潮最先給傳統廠商帶來紅利的根本原因，其穩定性、成本的可控性和經過時間驗證做了最好解釋。

因此，當前市場格局更接近一種“工程能力驅動的寡頭競爭”，誰先進入頭部客戶體系，誰就擁有更高的確定性。

這也解釋了為什么在短期內，OCS并沒有出現明顯的價格戰或大規模新進入者沖擊，而是呈現出相對穩定的供應結構。

第二股力量來自網絡設備廠商，它們并不直接定義OCS技術，但卻在很大程度上決定其滲透路徑。

Cisco與Juniper Networks的策略具有代表性：一方面收購，自研引入光交換能力，另一方面又不會主動顛覆電交換的核心地位，避免沖擊自身既有的商業模式。

這種看似保守的策略背后，其實是一種典型的路徑依賴。

電交換設備仍然是當前數據中心網絡的核心收入來源，如果OCS以替代者的身份快速擴張，將直接沖擊其既有商業模式。

因此，這一陣營更傾向于推動光電融合，并非直接采用以光替電。換句話說，它們在做的嘗試更為謹慎，沒有做簡單的技術選擇，更渴求商業結構的平衡。

圖源：Cisco官網路由光網絡策略

第三股力量則來自算力廠商與上層需求側，這也是最容易被忽視但影響最大的變量。

NVIDIA的動作具有典型意義：隨著GPU集群規模不斷擴大，傳統的互聯形式逐漸觸及上限，網絡效率更加直接地影響算力利用率。在這種情況下，其對光通信供應鏈的投資，不僅旨在鎖定先進產能，更有加速產業發展的意味。

根據澎湃新聞，NVIDIA于2026年3月發布公告，表示將在多年期協議中向光學技術公司Lumentum和Coherent分別投資20億美元。其中，英偉達與Coherent的非獨家協議包括對未來先進激光組件的產能使用權。

與傳統網絡廠商不同，算力廠商并沒有歷史包袱，其目標是提升整體系統效率，沒必要局限在維護某一類設備的市場地位。

因此，它可能更有動力去推動OCS甚至更激進的全光方案。這種來自需求側的牽引，可能在中長期改變行業節奏，使原本漸進的技術演進出現加速。

在這三股力量之外，還存在一個更長期的變量，即以NTT（日本電信電話株式會社）等為代表的體系化推動者。

它們試圖通過All-Photonics Network（APN）等概念，從架構層重新定義網絡，即把光子技術全面應用于網絡的各個層面，從終端設備到骨干網絡，都以光信號來傳輸和處理數據。

這種路徑短期影響有限，但一旦形成標準，可能將直接改變競爭規則本身。

國內廠商中，華為是OCS技術的核心先行者，已在全光數據中心網絡領域實現規?；涞亍?024年華為發布全光交換機DC808，支持400G到1.6T的長期平滑演進；2026年3月3日，華為在巴塞羅那舉辦的產品與解決方案發布會上發布了下一代全光網創新產品和解決方案，持續深化OCS技術布局。

從更高層來看，OCS行業的競爭不僅僅是圍繞某一技術展開，更緊緊圍繞著“網絡應該如何演進”這一問題展開。

傳統光通信廠商試圖將其作為電交換的補充，網絡設備廠商希望將其納入現有體系之中，而算力廠商則傾向于借助它重構網絡結構本身。

這三種力量之間并不存在簡單的替代關系，更像是一種拉扯。在這種拉扯之下，OCS或許不會以一種激進方式取代現有架構，而是一種漸進的方式滲透，并在不同層級形成不同形態的應用。

至于最終的結果，很可能并不取決于哪一家公司，而取決于哪一種網絡形態先被大規模驗證。

04

尾聲

OCS目前的發展，正在從單一設備性能提升，轉向對整個數據中心架構效率的影響。

GPU越來越強，真正限制系統性能的，反而是互聯。在AI不斷放大網絡瓶頸的背景下，連接效率已經成為限制算力發揮的重要因素，光路交換因此獲得了一個前所未有的發展窗口。

在這一過程中，技術路線的分歧與公司格局的分化像是對不同未來路徑的提前押注，但占據當下的玩家未必決定下一代架構的定義，一切都還需拭目以待。

與此同時，當數據中心網絡從通用云場景的彈性調度，轉向AI訓練場景的流量結構匹配，OCS的角色也可能從獨立的機架式設備，演進為集成在服務器、算力芯片中的底層光互聯能力。

問題只剩下一個：這一變化，會以漸進方式完成，還是在某一個節點突然加速。