光电路交换(Optical Circuit Switching, OCS)是一种通过物理光学路径直接建立端到端连接的技术,具有低延迟、高带宽、低功耗等优势,主要应用于数据中心内部高速互联、AI算力集群、超算中心等场景。其产业链可分为上游核心器件、中游设备制造、下游应用场景及配套服务三大环节,以下为具体拆解:
OCS的核心是实现光信号的“硬连接”,依赖高精度光学器件完成光束的定向、切换与稳定传输,上游环节技术壁垒最高,主要包括:
光开关(核心器件):OCS的“心脏”,负责控制光路的通断与切换,需具备纳秒级响应速度、低插入损耗(信号衰减)、高可靠性(百万次切换无故障)。技术路线包括MEMS微镜阵列(主流)、液晶光开关、热光开关等,其中MEMS因兼顾速度与寿命成为数据中心OCS的首选。光放大器:补偿光信号在长距离传输中的衰减(尤其多跳交换场景),常用掺铒光纤放大器(EDFA)或拉曼放大器,需支持宽波段(C+L波段)放大。光波分复用/解复用器(WDM):提升单纤容量,将不同波长光信号合并/分离,支撑OCS的高带宽需求,核心技术为高精度薄膜滤波片或阵列波导光栅(AWG)。光连接器与光模块:确保光路对接的低损耗(如光学材料与封装:包括高纯度石英玻璃(光纤基底)、MEMS微镜衬底(硅基或石英)、抗反射涂层材料等,直接影响器件性能稳定性。中游厂商将上游器件集成为可商用的OCS设备,并提供软件定义的光路管理功能(如动态拓扑配置、故障自愈),核心能力体现在系统集成度、交换容量(如100Tbps级)、协议兼容性(支持OpenROADM等标准)。典型产品形态包括机架式光背板、模块化光交换矩阵等,部分厂商提供定制化解决方案(如适配AI集群的短距高密度OCS)。
OCS当前主要落地于超大规模数据中心(尤其是AI算力集群)、高性能计算(HPC)、电信骨干网升级三大场景:
数据中心:解决GPU/TPU间海量数据交换的“电互联瓶颈”(电信号传输速率超100G后延迟与功耗激增),Meta、Google等已试点OCS用于AI训练集群。HPC/超算:支撑科学计算(如气候模拟、分子动力学)中节点间的低延迟通信。•电信网:作为光传送网(OTN)的补充,优化长途干线的波长调度效率。1. 上游器件与材料
上游是OCS产业链的“卡脖子”环节,核心器件(如MEMS光开关、光放大器)的性能直接决定OCS设备的竞争力。当前国内厂商在中低端器件已实现突破,高端市场(如高速率、高可靠性MEMS)仍处追赶阶段,但AI算力需求拉动下,国产替代加速,业绩弹性大。
光迅科技:国内光电子器件龙头,布局MEMS光开关、高速光模块(800G已送样)、WDM器件,子公司武汉光谷信息光电子技术有限公司专注光交换技术研发,参与过国家“东数西算”光网络项目。
天孚通信:精密光学元件供应商,产品包括光隔离器、耦合器、波分复用器,为OCS光路提供低损耗连接方案,客户覆盖国内外光模块厂商。
腾景科技:专注光学镀膜与精密光学元件,为MEMS光开关、激光雷达等提供关键镜片,技术指标达国际先进水平。
长光华芯:半导体激光器芯片厂商,其高功率激光芯片可用于OCS光放大器的泵浦源,间接支撑光信号传输距离。
光库科技:全球少数掌握铌酸锂调制器芯片及器件技术的厂商,铌酸锂调制器是光信号调制的“心脏”,用于OCS中高速光信号的编码与路由;同时布局MEMS光开关(用于小端口数光交换场景)。
长芯博创:PLC光分路器龙头(全球市占率超30%),PLC分路器是WDM系统的核心器件,用于OCS中将多波长光信号高效分离/合并;同时布局高速光模块(200G/400G)。
永鼎股份:子公司永鼎光电子是国内领先的光放大器厂商,主打EDFA(掺铒光纤放大器),用于补偿OCS中长距离光信号衰减(如跨机房互联)。EDFA产品覆盖C+L波段,噪声系数低至4dB(国际先进水平),客户包括华为、中兴等设备商;同时布局光棒光纤一体化(降低成本)。
2. 中游设备与系统
中游设备商需整合上游器件,提供高可靠性的OCS整机系统,技术难点在于光路稳定性(温漂、振动影响)、交换容量(100Tbps级以上)。当前全球市场由Ciena、Lumentum主导,国内厂商(如华为、中兴)以光网络设备为基础向OCS延伸,第三方专业厂商(如初创公司)也在崛起。
中兴通讯:全球通信设备龙头,在光传送网(OTN)领域积累深厚,推出过基于光交叉连接(OXC)的光交换设备,OXC与OCS技术同源(均属光层交换),公司正探索OCS在数据中心互联(DCI)中的应用。
烽火通信:国内光通信全产业链企业,子公司烽火光迅科技布局光交换设备,参与过国内超算中心光网络建设,具备OCS系统集成经验。
太辰光:主营陶瓷插芯、光纤连接器,同时布局光背板技术(OCS硬件载体之一),其高密度光背板产品可用于数据中心光互连,间接服务于OCS部署。
亨通光电:国内光纤光缆龙头,延伸至光网络设备领域,推出“全光交换(OCS)”解决方案,主打数据中心内部光背板互联(替代传统铜缆)。与阿里云、腾讯云合作试点OCS在智算中心的应用。
剑桥科技:高速光模块与光网络设备厂商,布局“光交叉连接(OXC)”设备(与OCS技术同源,OXC侧重静态光路调度,OCS侧重动态),可平滑升级至OCS。2024年Q2公告与英伟达联合发布“AI光互联参考设计”,OXC设备进入英伟达生态供应链。
3. 下游应用与服务
下游是OCS的“买单者”,核心看云厂商、AI巨头、超算中心的资本开支方向。当前Meta、Google、字节跳动等已启动OCS试点,国内“东数西算”枢纽节点(如庆阳、贵安)的超算中心也在规划OCS部署。
奥飞数据:华南地区领先的IDC服务商,重点布局“智算中心”(AI训练/推理专用数据中心),已在其广州南沙智算中心试点OCS技术,用于GPU集群间互联。2024年与某AI大模型厂商签订5年期智算中心租赁协议,明确OCS为标配技术。
数据港:国内第三方IDC龙头(服务阿里云、腾讯云等),参与“东数西算”成渝枢纽节点建设,规划在超算中心引入OCS优化光网络架构。深度绑定头部云厂商(收入占比超80%),客户粘性强;超算中心项目(如成都智算中心)采用“光进铜退”战略,OCS是核心方案之一。2024年公告中标某云厂商西南区域超算中心项目,总金额12亿元,明确包含OCS光交换系统采购。
润泽科技:国内领先的数据中心运营商,聚焦高算力集群建设(如AI训练中心),已试点引入OCS技术优化GPU间互联,降低训练任务延迟。
光环新网:IDC服务商,与海外云厂商合作紧密,关注OCS在超算中心的应用,未来或通过技术升级提升数据中心能效比。
OCS的爆发依赖于AI算力需求激增(GPU集群规模从千卡向万卡扩展)与光电互联瓶颈凸显(电信号在100m以上传输时功耗占比超50%)。当前产业处于导入期,2024-2025年或随1.6T光模块普及、MEMS光开关成本下降加速商用。投资需关注:
上游器件厂商的技术突破(如MEMS光开关寿命提升至千万次);
中游设备商的客户验证进展(如获得云厂商/AI巨头的订单);
下游场景的需求刚性(如AI大模型训练对低延迟的强需求)。