OCS光路交换：AI时代数据中心网络的下一场重构

【摘要】当AI集群规模不断扩大，数据中心的瓶颈正在从算力本身转移到连接效率，网络开始从配套系统变成核心约束。

在这一背景下，长期处于边缘位置的OCS（光路交换）被重新审视，并逐步进入主流架构讨论之中。

从Google的早期实践到近期产业链的集中投入，OCS正在接近规模化应用的临界点。根据华安证券测算，2025年全球OCS光交换机市场规模已达7.8亿美元，2020-2025年复合增长率高达62%，预计2031年将突破20.2亿美元。

然而，OCS究竟会成为下一代网络的基础设施，还是停留在特定场景的优化工具，仍然取决于技术路径与产业结构的进一步演化。

以下是正文：

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从边缘技术到架构变量：OCS为何在AI时代再次重要

过去，数据中心网络的演进主要围绕电交换展开，其核心逻辑是通过分层交换结构实现灵活调度，以适应云计算场景中高度离散且不可预测的流量模式。

在这一体系下，光通信主要承担的是点到点传输功能，而并未深入参与网络内部的交换过程。

但随着AI大模型训练对通信带宽、时延和功耗的要求急剧提升，传统电交换体系的困扰日益凸显，OCS的出现，本质上提供了一种不同的思路。

图源：华福证券

OCS全称Optical Circuit Switch，即光电路交换机，是一种基于全光信号直接交换的通信设备，跳过传统的光电转换环节，在光层面实现服务器端口的直接互连。通过预先建立稳定连接来承载通信成为一种可行选择。

在这一前提下，OCS的优势开始被放大。直连光路，显著减少数据在网络中的转发层级，降低延迟，减少交换，降低功耗。

在当前数据中心能耗持续攀升的背景下，这一点具有越来越现实的意义。

要将OCS推向更广泛的场景，还存在着一定的约束——OCS在路径切换上通常存在毫秒级延迟，这使其难以应对突发流量与高频调度需求，无法承载云原生、高频交易等对实时动态转发要求极高的业务场景。但是在训练领域则优势显著。

传统数据中心的物理极限是EPS，电子分组交换机，是光电光的转换路径。每一次转换，都会带来延迟，功耗，带宽瓶颈。而OCS则是直接切光路。前者更像是快递的分拣中心，后者则更像是城际高铁。因此，在当前阶段，它更适合作为一种优势领域内的补充机制，而非完全替代电交换网络。

但也正是在这种“部分替代”的现实约束下，OCS并未收敛为单一路径，转而在不同技术方向上展开分化，构成了当前行业讨论的核心。

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技术路线之争：不同路径在定义不同的网络形态

从表面来看，OCS的技术路线可以归纳为MEMS、数字液晶、直接光束偏转DLBS、硅光波导技术四类，但这种划分仍然过于粗略。这些方案的差异除了讨论“光如何被切换”，更重要的是它们分别关于执行机制、响应速度以及系统可靠性在工程层面的取舍。

图源：华安证券

当前市场上最为成熟的是MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）路线，市场份额超过70%，传统意义上的MEMS OCS，通常基于二维或三维微镜阵列，通过静电驱动控制反射镜角度，从而实现光路重构。

图源：华安证券

这一路径的代表厂商包括Google的Apollo平台、Lumentum和光库科技，其优势在于技术成熟度高，且端口规模大、插损低，切换速度能够达到毫秒级，目前已经在数据中心环境中完成验证，作为超大规模AI训练集群的主要选择。（Lumentum最近还拿了英伟达20亿美金的投资，后者旨在锁定其先进产能，后文亦有详述）

其发展的核心制约在于长期可靠性：由于存在机械运动部件，极端工况下长期使用可能出现磨损与角度漂移；同时静电驱动方案需要配套高压驱动芯片，增加了系统设计复杂度与成本。MEMS技术方案的寿命约3年。

另一种逐渐受到关注的实现方式是基于光束转向（Direct Beam Steering, DBS）的方案。这类技术通过直接控制光束方向建立连接，其具体实现方式包括压电陶瓷驱动（DLS/DLBS）等。

图源：华安证券

这一方案的核心区别是执行机构不再依赖传统MEMS微镜，转而通过压电材料实现更精细的光束偏转控制，从而在结构复杂度与响应精度之间取得新的平衡。

以压电陶瓷这一种材料为例，相比静电驱动的MEMS方案，压电陶瓷在响应稳定性与控制精度上具备一定优势，同时在部分设计中可以减少机械结构的累积误差。

但其代价是驱动与控制系统更为复杂，因此也导致了较高的成本，商业化程度不高，目前主要由Polatis掌握，国内由凌云光在代理，已在运营商、超算中心实现落地。

无论是传统MEMS还是DBS，其共同前提是网络拓扑变化频率有限。

毫秒级的切换速度决定了它们更适合在任务级别进行重构，更强于参与实时调度。因此，这一路线本质上是在既有网络结构之上增加可重构性，并非彻底改变了网络运行方式。

数字液晶路线DLC（Digital Liquid Crystal）则代表第三种工程取舍。

图源：华安证券

以Coherent为代表，其通过改变液晶材料的光学特性实现光路控制，避免了机械运动部件的使用。这种方式在结构上更为简化，也在长期稳定性和寿命方面具备优势，比MEMS方案寿命提高约3倍，尤其适用于对连续运行要求较高的AI数据中心场景。

液晶方案并未改变OCS在动态性上的约束，液晶分子的响应速度较慢，因此也使得其更适合低频重构。它在技术定位上更接近MEMS的替代方案，而不是代际跃迁。

相比之下，硅光路线所代表的则是一种更具前瞻性的方向。

这一方案尝试将光交换能力集成到芯片中，即通过在硅基底上刻蚀光波导电路来引导和交换光信号，从而实现更高集成度与潜在更快的切换速度。理论上其切换速度可以达到微秒，接近电子交换速度。

如果这一方向能够成熟，网络拓扑将不再依赖中心化交换设备，而可以在更细粒度上动态构建连接关系，这意味着OCS将从设备能力转变为网络能力。同时，这一方案也意味着OCS的极高集成和小面积，联动芯片和OCS本身的优势。

不过，目前硅光OCS仍处于早期阶段，在技术成熟度和规模制造方面尚未达到商用要求，尤其成本较高。目前主要是Intel、在硅光领域持续布局的Cisco等公司在做开发探索。

图源：华安证券

总的来说，从时间维度来看，这几条路径之间交叉重叠，绝非简单的竞争关系，更像是不同阶段给出的解：MEMS、DLS代表当前可规模部署的方案，液晶强调长期稳定运行，而硅光则对应潜在的架构跃迁方向。

而这种技术路径的分化，直接映射为公司之间截然不同的竞争策略。

03

全球公司与产业格局：OCS的边界正在重塑

OCS行业赛道的复杂性已经超出了一个典型新技术—新玩家的市场范畴，目前正有三种不同力量在同一时间窗口内交汇，并分别试图把OCS引向不同方向。

第一股力量来自传统光通信厂商，它们构成了当前OCS市场的实际主导者。

这一阵营的典型代表包括Lumentum、HUBER+SUHNER旗下Polatis等，国内光迅科技、光库科技也处于这一阵营。其中，光库科技是谷歌OCS代工龙头。

Lumentum作为MEMS微镜技术的龙头企业，受益于AI和数据中心大规模发展，在最新披露的2026 Q2财报中写明了6.655亿美元净收入和36.1%的毛利率，OCS的积压订单甚至达到了超过4亿美元的需求。OCS成为公司增长最快的业务线之一。

图源：LUMENTUM财报

这些公司的领先不能只是解读为押对了方向，要看到它们在光器件的工程化能力、可靠性验证以及客户体系上的长时间累积。

OCS在数据中心的落地，“技术是否可行”固然重要，但“是否可以长期稳定运行”才是关乎采用哪种技术的关键问题。

在这一点上，传统厂商的优势非常明显，这也是为什么AI热潮最先给传统厂商带来红利的根本原因，其稳定性、成本的可控性和经过时间验证做了最好解释。

因此，当前市场格局更接近一种“工程能力驱动的寡头竞争”，谁先进入头部客户体系，谁就拥有更高的确定性。

这也解释了为什么在短期内，OCS并没有出现明显的价格战或大规模新进入者冲击，而是呈现出相对稳定的供应结构。

第二股力量来自网络设备厂商，它们并不直接定义OCS技术，但却在很大程度上决定其渗透路径。

Cisco与Juniper Networks的策略具有代表性：一方面收购，自研引入光交换能力，另一方面又不会主动颠覆电交换的核心地位，避免冲击自身既有的商业模式。

这种看似保守的策略背后，其实是一种典型的路径依赖。

电交换设备仍然是当前数据中心网络的核心收入来源，如果OCS以替代者的身份快速扩张，将直接冲击其既有商业模式。

因此，这一阵营更倾向于推动光电融合，并非直接采用以光替电。换句话说，它们在做的尝试更为谨慎，没有做简单的技术选择，更渴求商业结构的平衡。

图源：Cisco官网路由光网络策略

第三股力量则来自算力厂商与上层需求侧，这也是最容易被忽视但影响最大的变量。

NVIDIA的动作具有典型意义：随着GPU集群规模不断扩大，传统的互联形式逐渐触及上限，网络效率更加直接地影响算力利用率。在这种情况下，其对光通信供应链的投资，不仅旨在锁定先进产能，更有加速产业发展的意味。

根据澎湃新闻，NVIDIA于2026年3月发布公告，表示将在多年期协议中向光学技术公司Lumentum和Coherent分别投资20亿美元。其中，英伟达与Coherent的非独家协议包括对未来先进激光组件的产能使用权。

与传统网络厂商不同，算力厂商并没有历史包袱，其目标是提升整体系统效率，没必要局限在维护某一类设备的市场地位。

因此，它可能更有动力去推动OCS甚至更激进的全光方案。这种来自需求侧的牵引，可能在中长期改变行业节奏，使原本渐进的技术演进出现加速。

在这三股力量之外，还存在一个更长期的变量，即以NTT（日本电信电话株式会社）等为代表的体系化推动者。

它们试图通过All-Photonics Network（APN）等概念，从架构层重新定义网络，即把光子技术全面应用于网络的各个层面，从终端设备到骨干网络，都以光信号来传输和处理数据。

这种路径短期影响有限，但一旦形成标准，可能将直接改变竞争规则本身。

国内厂商中，华为是OCS技术的核心先行者，已在全光数据中心网络领域实现规模化落地。2024年华为发布全光交换机DC808，支持400G到1.6T的长期平滑演进；2026年3月3日，华为在巴塞罗那举办的产品与解决方案发布会上发布了下一代全光网创新产品和解决方案，持续深化OCS技术布局。

从更高层来看，OCS行业的竞争不仅仅是围绕某一技术展开，更紧紧围绕着“网络应该如何演进”这一问题展开。

传统光通信厂商试图将其作为电交换的补充，网络设备厂商希望将其纳入现有体系之中，而算力厂商则倾向于借助它重构网络结构本身。

这三种力量之间并不存在简单的替代关系，更像是一种拉扯。在这种拉扯之下，OCS或许不会以一种激进方式取代现有架构，而是一种渐进的方式渗透，并在不同层级形成不同形态的应用。

至于最终的结果，很可能并不取决于哪一家公司，而取决于哪一种网络形态先被大规模验证。

04

尾声

OCS目前的发展，正在从单一设备性能提升，转向对整个数据中心架构效率的影响。

GPU越来越强，真正限制系统性能的，反而是互联。在AI不断放大网络瓶颈的背景下，连接效率已经成为限制算力发挥的重要因素，光路交换因此获得了一个前所未有的发展窗口。

在这一过程中，技术路线的分歧与公司格局的分化像是对不同未来路径的提前押注，但占据当下的玩家未必决定下一代架构的定义，一切都还需拭目以待。

与此同时，当数据中心网络从通用云场景的弹性调度，转向AI训练场景的流量结构匹配，OCS的角色也可能从独立的机架式设备，演进为集成在服务器、算力芯片中的底层光互联能力。

问题只剩下一个：这一变化，会以渐进方式完成，还是在某一个节点突然加速。