摘要：为了解决不同代际的网络基础设施灵活互联的问题，在 Jupiter 网络架构中引入了 MEMS 型光开关(OpticalCircuit Switch,简称 OCS)全光交换机应用。

基于OXC 技术的 OCS 交换机最早是来自于Google 的三个核心的理念：软件定义网络（SDN）、Clos 拓扑结构、商用交换芯片。

其中 CLOS 作为一种非阻塞的多级交换拓扑结构，由较小 radix的交换芯片构成，可以扩展到任意大的网络，成为算力时代的主流架构。

Google 也是最早把 OCS 交换机规模引用的互联网企业。

为了解决不同代际的网络基础设施灵活互联的问题，在 Jupiter 网络架构中引入了 MEMS 型光开关(OpticalCircuit Switch,简称 OCS)全光交换机应用。

OFC2023会议上，谷歌详细介绍了其全新内部项目 Apollo,直接将 SP 层的 EPS 替换为 OCS，减少了网络中光电转换环节。

1、技术介绍

Google 的 OCS 内部结构如下图所示：输入输出为两个光纤准直器阵列(fibercollimator array),光纤准直器包括光纤阵列和微透镜阵列，输入输出均为 136 个通道。

光通过光纤进入到 OCS 系统后，先后经过两个 2D 的 MEMS 阵列。每个 MEMS 阵列含有 136 个平面镜，用于精确调节光的传播方向。此外系统中还包含两个监控通道，监控通道使用 850nm 波长的光。

虽然 Google 的 OCS 有 136 个通道，但是减少每个光模块的通道数量依然是必要的。

Google 用于和 OCS 交换机对接的主要是 FR 光模块，MUX/DEMUX 环节使用 Z-block 器件，同时还增加了一个环形器，实现单芯双向传输。

透过这一设计，我们认为在全光交换场景下，大部分光模块会考虑使用 Z-block 或者 AWG，以减少对全光交换机通道数量的需求，减少光路控制难度。

2、采用基于 OCS 的架构好处

1、 采用基于 OCS 的架构使得 AI 集群的运营商可以显著减少数据中心网络中所需的传统交换机数量，减少了这些电路交换机所需的昂贵的光电光（OEO）转换。

2、在 OCS 中，数据信号在通过交换机时保持在光域内；消除 OEO 转换可以带来显著的成本和功耗节省。

3、此外，与传统交换机不同，当 AI 集群在后续配备更高速率的连接时，OCS 无需升级。对于数据中心而言，省了一大笔开支。

目前国内多家公司已经退出OCS交换机。比如光迅科技在 OFC2024 创新推出 MEMS 系列最新产品 OCS（Optical Circuit Switch）。

此次推出的 MEMS 系列 OCS 产品基于独创光学设计，定制芯片开发；可支持最高 400×400 端口；采取全光透明传输，与速率/协议无关；可支持快速无阻塞切换，还可支持集成诊断和监测功能。

华为在《智能世界 2023》白皮书中指出：AGI 时代，数据中心的能耗将达 GW（十亿瓦特）级，超过一个核电机组的供电能力，迫切需要持续提升数据中心的能效，降低基础设施的供电压力，匹配各国低碳数字经济的建设要求；在总线互连层面，基于高速总线的超节点架构和资源池化提升算力效率；在 DCN 层面，芯片出光、OXC 光交换。

认为 OCS交换机通过优化网络结构，减少光电转换环节，可以为 AI 集群提供更好的时延和更低的功耗，符合当前 AI 算力网络演进的需求。

在2025年开始部署得到了众多厂家的共识。

二、CPO交换机简介

随着 AI 时代的到来，光通信的角色从此前的“连接”变为了“计算的一部分”，这使得光模块的升级周期从云计算时代的 4~5 年缩短至 AI 时代的 2 年。例如随着英伟达 Blackwell GPU 平台的发布，光模块从 800G 迈向 1.6T 仅历时 2年，扭转了此前云计算时代升级周期放慢的趋势。

CPO交换机能有效降低SerDes功耗，是将交换ASIC芯片和光引擎共同封装在一块基板上，以进一步缩短封装距离，节省功耗。

随着数据中心内部流量的不断增长，未来实现大规模的数据吞吐或需要不断增加通道的数量，CPO可以有效提高集成度。

博通于2024年3月宣布，其已向客户交付了业界首款51.2T CPO交换机Bailly，该产品将八个基于硅光子的6.4T光引擎与博通的StrataXGS Tomahawk5交换芯片集成在一起，与可插拔光模块方案相比，Bailly使光互连的功耗降低了70%，硅面积效率提高了8倍。

随着数据中心对于通信带宽的进一步提升，以及博通、英伟达、台积电等全球头部科技公司持续推进CPO领域的布局，我们认为2025年CPO技术有望迎接加速导入。

CPO交换机内部预计带来光引擎、保偏MPO部署需要。CPO交换机带动了光引擎与MPO内部部署需求，以上均相较于传统交换机（内部为电信号）形成增量需求。以51.2T CPO为例，根据Senko（日本扇港）方案，在交换ASIC周围共部署16个光引擎，每个光引擎含有32个通道，单通道速率为100G，共实现51.2T的总速率。使用完全并行的光纤方案时，每个通道均需要2根光纤（1收+1发），故单台CPO内部共需要1024根光纤。

由于CPO内部的光引擎通常采用硅光方案，而硅光波导对输入光具有偏振敏感性，不同偏振态的耦合损耗有所不同，所以当CPO采用外置光源方案时，内部光纤连接器有望引入保偏MPO的使用，带来MPO市场空间的进一步打开。

400G 光模块通常采用 4 通道结构，800G、1.6T 光模块通道数量呈现翻倍，故本轮 800G、1.6T 光模块的导入有望推动 MPO 由此前的 8/12 芯向 16/24 芯升级。

我国头部厂商有望分享全球 MPO产业链需求红利，其中在MPO环节，我国头部厂商基于在产品质量、交付能力、性价比等方面的优势，已切入海外云厂商供应链体系，且未来份额有望进一步提高:MT插芯环节也有望在行业供不应求背景下获导入机遇，打破进口垄断格局。

三、受益公司简介

1.1、光迅科技：光迅科技在 OFC2024 创新推出 MEMS 系列最新产品 OCS（Optical Circuit Switch）。

1.2、锐捷网络：根据 IDC 数据统计，2024 年第一季度，公司在中国以太网交换机市场占有率排名第三，在中国数据中心交换机市场占有率排名第三，在中国企业级 WLAN 市场占有率排名第二，其中 Wi-Fi 6 产品出货量排名第一。还传言有做光模块。

1.3、菲菱科思：在中高端数据中心交换机产品部分，在 200G/400G /2.0T/8.0T数据中心交换机上迭代 12.8T 等产品形态，扩展了基于国产 CPU 的 COME 模块；

在交换机细分领域，扩展了工业控制和边缘计算场景需求的新一代 TSN 工业交换、Multi-GE（2.5G/5G/10G）电口交换机及 2.5G 光上行千兆交换机/2.5G 光下行万兆上行全光交换机等，已经成为 S 客户、新华三、锐捷网络等国内主要品牌商的合格供应商。

1.4、共进股份：2024 年上半年公司 800G 数据中心交换机已开始陆续交付，工业交换机 JDM 项目完成零突破，获海外 P 客户、B 客户 SMB 交换机项目，交换机海外客户近 10 家。

1.5、盛科通信：盛科通信立足于以太网交换芯片领域，提供以太网交换芯片模组和定制化产品解决方案。公司深耕以太网交换芯片领域的研发、设计和销售，现已形成丰富的以太网交换芯片产品序列，目前已拥有 100Gbps-2.4Tbps 的交换容量和 100M-400G 的端口速率的交换芯片，覆盖从接入层到核心层的以太网交换产品，自研以太网交换芯片已进入新华三、锐捷网络、迈普技术等国内主流网络设备商的供应链

1.6、紫光股份：交换机方面，公司深耕交换机产品多年，产品覆盖企业及园区、数据中心、工业交换机等场景，率先推出 51.2T 800G CPO 硅光数据中心交换机，首发 1.6T 端口智算交换机，适用于 AIGC 集群或数据中心高性能核心交换等业务场景。

据 IDC 数据，2024Q1 公司在中国以太网交换机、企业网交换机、园区交换机市场，分别以34.8%、36.5%、41.6%的市场份额排名第一，在中国数据中心交换机市场份额 29.0%，位列第二。

2.1、烽火通信：2024 年 9 月 25 日，在国际信息通信展期间，烽火通信面向业界重磅发布两款全新光传输产品 ——FONST6000 COTPF 和 FONST6000 COTPM。其中 FONST6000 COTPF 是面向算力互联场景的 DC 化 OTN 光层产品，支持 400G-1.2T 高速线路接口，单槽位可支持 1.6T，单框容量可达 28.8T，能耗低至 0.13W/Gbit；FONST6000 COTPM 是面向算力接入的城域智简算力接入全光锚点产品，可匹配 8×12WSS 板卡，实现 1 板 12 环的 96 个波长共享能力，采用 100G 相干模块，接入带宽提高 10 倍，全高仅 5.6U，相比传统 OTN 的 COTP 子框减少 53%，能耗低至 0.16W/Gbit。

2.2、德科立：公司作为运营商之一的Lumen的长距离光模块与子系统的重要供应商，深耕于长距离传输领域，以高速率的电信级光模块能力见长，将充分受益DCI相干光模块需求高速增长。

2.3、太辰光：公司主业有望迎来量价齐升机遇:随着今明年800G光模块的需求高增,配套MPO的用量预计快速增长,且出货结构预计由目前的12芯向24芯升级(考虑到16芯MT插芯工艺难度较大、跳线生产复杂度较高,行业或倾向选用价值量更高的24芯方案)。太辰光作为具备光柔性板&保偏MPO生产能力的稀缺厂商,已在参与多家客户的CPO联合研发项目,未来公司成长天花板有望打开。

2.4、致尚科技：子公司福可喜玛为国内MT插芯领先厂商。

2.5、仕佳光子：子公司和光同诚为国内MPO领先厂商。

来源：全产业链研究一点号