OCS技术介绍与应用场景
光交换机（OCS, Optical Circuit Switch）是一种革命性的网络基础设施。其核心原理是在光域内直接进行光信号的交换，从而彻底无需传统电交换机的光-电-光转换环节。这一特性带来了超低延迟和超高带宽的网络连接。
OCS 技术的战略价值体现在三个关键层面：性能提升、成本优化和架构革新。在性能方面，OCS 能够使谷歌 TPU 集群的吞吐量提升约 30%，功耗降低约 40%，并将网络宕机时间减少 50 倍，数据流完成时间缩短 10%。从长期总拥有成本（TCO）来看，OCS 相比传统电交换机可节省 42% 功耗和 30% 资本支出，同时具备更长的使用寿命和兼容未来多代算力芯片升级的能力。
在谷歌的 TPU 集群架构中，上层的 Spine 交换机（高层级网络）采用全光化 OCS 方案，而下层的 Leaf 交换机和 TOR 交换机（底层网络）仍使用传统电交换方式 —— 这正是因为下层网络端口间流量切换频繁，电交换机的灵活性更适配，而上层网络流量相对稳定，OCS 的优势能充分发挥。例如，从 TPU v4 开始，谷歌就全面引入 OCS 技术，每个机架包含 16 块板卡（每块板卡有 4 个 TPU 芯片），总计 64 个 TPU；64 个机架组成一个集群（共 4096 个 TPU），通过 48 台 OCS 交换机实现跨机架互联，每台 OCS 交换机提供 128 个端口。最新的 TPU v7（Ironwood）集群，单个集群已能连接多达 9216 颗 TPU 芯片，通过OCS交换机实现互联，单集群带宽达到 1.6Tbps。
技术路线
当前 OCS 技术方案市场主要有四种技术路线并存发展：
MEMS（微机电系统）方案： 这是目前市场上的主流技术，市场份额超过 70%。它通过高精度的微型反射镜（小镜子）的角度调整实现光信号路径的动态切换，技术成熟度高，端口扩展能力强，具有性能与成本的均衡性。谷歌和 Lumentum 等厂商均以 MEMS 方案为主。
数字液晶/硅基液晶（DLC/LCOS）技术： 一种非机械的固态光学交换方案，利用电场改变液晶折射率实现光路控制，无运动部件，成本较低。其切换速度较慢（几百毫秒），适用于无需频繁切换的场景。Coherent 在该技术路线上有成熟产品，其 OCS 解决方案主要基于 LCOS 技术的光学引擎，具备较高的集成度。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
压电陶瓷直接光束偏转技术（DLBS）： 性能优异，但因成本过高，多用于研发调试和性能对比测试。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。2015年起Polatis与国内厂商凌云光开始合作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。
光波导方案： 具备更高的集成度和更低的插损，是 OCS 的重要发展方向。国内的德科立是谷歌在光波导方案上的唯一合作方。其定制的 OCS 整机方案已通过谷歌数据中心 DCI 场景验证。
从技术演进趋势来看，未来 OCS 将聚焦于切换速度的优化（从毫秒级向微秒级甚至纳秒级提升）和容量的扩展，同时网络架构将从三层向两层简化，相干传输技术也将被引入以进一步提升性能。
市场空间
每100万颗TPU对应OCS约1.2万台。假设明年TPUv7出货400万颗，保有量达到 500万颗，OCS 适配比例提升至 70%，对应的 OCS 需求量将达到 500 万 ×1.2%×70%=4.2 万台。谷歌其OCS 采购量就预计将从 2024 年的 1.2万台 增至 2026 年的 4.2万台，市场规模将增长至 18-20 亿美元，符合Coherent管理层指引OCS 20亿美元的增量市场；长期来看，若 OCS 技术进一步成熟（如切换速度提升至微秒级、成本下降 30%），应用场景扩展至中小型数据中心、边缘计算节点，市场规模有望突破 60 亿，考虑到其他科技巨头如微软、Meta 和英伟达也开始积极布局或测试 OCS，市场规模将进一步扩大。
单机BOM拆分
谷歌OCS售价约5-6万美元，单机总成本大概在2-3万美元，包括：
1. MEMS微镜阵列：价值量12000-13000美元，占比较高50%以上，主要是谷歌自研及赛微电子代工
2.波分/环形器： 使用量128个，价值量3000-5000美元，占比相对较高10-15%，主要是Coherent、Lumentum、旭创等为谷歌定制
3.准直器阵列：使用量128套，价值量占比相对较高，15-20%，腾景科技通过Coherent间接供应
4. 光学元件：单价使用价值量在800美金左右，价值量占比相对较低，5%以下，腾景科技是主要供应商份额在50%左右
5. FAU（光阵列单元）：使用量64个，单个价值量在30美金，价值量占比中等，5-10%，光库科技、天孚通信、太辰光等
6. 控制与校准系统：使用量1套，一套单价1500美金，价值量占比10%左右，谷歌自研，Lovenant、Cloudline
7. 整机测试：单套1万美金
供应链
1. 国际供应链厂商：
Lumentum： 北美光通信器件和系统领域的领导者，是 MEMS 技术路线 OCS 解决方案的主要供应商。Lumentum 是谷歌 OCS 的关键合作伙伴，不仅是现阶段的供应商之一，还是谷歌下一代 OCS 方案的潜在整机提供商。其整机生产依赖于国内厂商进行核心光机系统的组装和测试。
Coherent： 全球光通信、激光技术领域的巨头。Coherent 在 OCS 市场主要布局数字液晶/LCOS 方案，提供基于该技术的光学引擎，是另一种重要的 OCS 技术路线选择。此外，Coherent 也是高性能光学元器件和子系统的主要供应商。
2. 国内供应链厂商：
赛微电子： 赛微电子曾通过瑞典子公司 Silex 为谷歌独家供应 OCS MEMS 振镜芯片。MEMS 振镜芯片单颗价值约 3000 美元，一台 OCS 交换机需 2 颗，单机芯片价值约 6000 美元。赛微电子2025年6月出售Silex 45.24%股份，但仍保留了45.24%的参股股份，将集中资源重点发展并深化运营位于北京的MEMS晶圆工厂。
光库科技： 收购武汉捷普，年产能规划 5 万台，在谷歌 OCS 代工份额中占据超过 70% 的主导地位。其主要角色是为下游厂商提供 OCS 整机代工服务，并进行核心光学部件的制造，当前的 OCS 相关部件年产能约为两三千台（对应整机所需部件量），由此带来的年收入约为几千万美元，在其整体营收中的占比约 10%-15%。未来 3 年 OCS 年部署量增至 3-5 万台，其 OCS 产能有望提升至每年 1 万台以上，对应的收入规模可能突破 1 亿美元
德科立： 国内少数能提供高通道 OCS 方案的企业，不仅是谷歌 OCS 整机的核心供应商，也是谷歌光波导方案的唯一合作方。公司下一代 320×320通道 OCS 光机模组已向谷歌送样，计划 2026 年推出第二代样机，适配谷歌 TPU V7 集群需求。德科立还是唯一同时获得谷歌、英伟达 OCS 订单的国内公司，并深度参与了 Lumentum 的下一代 OCS 方案的研发和光机系统代工，未来市场成长空间巨大。2025 年 7 月，公司完成谷歌单机验证后获得 10 台 OCS 样品订单，采用独家光波导方案，计划 2025 年底前交付完毕。
腾景科技： 主要通过间接模式向谷歌供应链供应 OCS 光学模组，包括准直器、环形器、微透镜阵列（MLA）等关键光学器件，单台 OCS 光学模组价值约 5000 美元。其在 WSS 滤光片市场中占据高达 60% 的市场份额，具备深厚的光学元组件技术基础。
