【四海读报】20251208：AI硬件系列报告（一）：OCS光交换机

OCS光交换机：AI算力集群时代的新蓝海

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1. 一段话总结

OCS光交换机（Optical Circuit Switch）是AI算力集群互联的核心设备，通过光交换矩阵建立直达光路，具备低时延、低功耗、高带宽核心优势，完美适配Scale-Up（单节点强化）、Scale-Out（多节点协同）、Scale-Across（跨数据中心互联）三大场景；当前MEMS技术为主流（市场份额超70%），谷歌等海外巨头引领产业化，全球市场规模将从2025年7.8亿美元增至2031年20.2亿美元（2025-2031年CAGR 17.2%）；产业链核心为上游MEMS微镜阵列等器件，国内厂商中英唐智控（拟收购光隆集成实现全制程布局）、赛微电子（MEMS代工龙头，2025年启动小批量试产）为核心受益标的，行业增长确定性强但需关注技术迭代与渗透率风险。

2. 思维导图（mindmap）

3. 详细总结

一、OCS光交换机核心认知

1.1 定义与工作原理

• OCS是基于全光信号的交换设备，通过配置光交换矩阵，在输入与输出端口间建立直达光学路径，实现信号交换。
• 与传统电交换机对比：无需“光-电-光”转换，如同“自动化铁路调车场”，规避数据包读取、分类带来的时延与功耗，系统故障概率更低。

1.2 核心优势与应用场景

• 三大核心应用场景：

  1. Scale-Up：单节点性能强化（如谷歌TPUv4集群）；
  2. Scale-Out：多节点协同（如谷歌Jupiter架构用OCS替代Spine层）；
  3. Scale-Across：跨数据中心互联（如英伟达DCI方案）。

1.3 技术路线对比

二、市场规模与产业格局

2.1 市场规模高速增长

• 全球市场：2020年规模0.7亿美元，2025年增至7.8亿美元（2020-2025年CAGR 62%）；预计2031年达20.2亿美元，2025-2031年CAGR 17.2%。
• 需求驱动：AI大模型训练需海量GPU/TPU协同，对通信带宽、时延、功耗要求极高，OCS成为最优互联方案。

2.2 竞争格局集中

• 2025年全球前四大厂商占据69%市场份额，主要参与者包括谷歌、Huber+Suhner、Coherent、Calient等国际巨头。
• 国内厂商多聚焦单一环节，尚未形成全面竞争优势，头部厂商通过收购、技术研发逐步突破。

三、产业链结构与核心环节

3.1 产业链分工

3.2 核心元器件成本构成

• 单台MEMS OCS的BOM成本约2-2.5万美元，售价约6万美元，核心成本集中于：

  1. MEMS阵列：由成百上千个可独立驱动的微米级反射镜构成，是性能与成本核心；
  2. 光纤准直器阵列：含光纤阵列与二维透镜阵列，确保光信号稳定传输；
  3. 光环形器：实现单根光纤双向通信，减少物理端口与布线数量；
  4. 滤光片：分离监控光与信号光，保障传输精度。

四、典型应用案例（谷歌TPU集群）

4.1 集群互联配置

• TPU v4集群：4096个芯片组成Superpod，需48台136端口OCS（含8个冗余端口），TPU与OCS比例85:1；
• TPU v7集群：9216个芯片组成集群，采用320端口OCS（含32个冗余端口），仍需48台，比例提升至192:1，凸显OCS扩展效率。

4.2 互联逻辑

• 集群内部：通过铜缆背板、PCB实现电信号通信；
• 集群外部：通过OCS走光纤链路，相对立面的光互联链路连接至同一OCS，实现3D环面网络环绕链接。

五、核心标的分析

5.1 英唐智控

• 业务布局：电子元器件分销为基础，拟收购光隆集成，强化OCS全制程布局；子公司英唐微技术具备MEMS微振镜研发与量产能力（4mm产品已获工业批量订单）。
• 核心优势：光隆集成已量产32×32/64×64/96×96通道OCS，128×128通道2026年Q1-Q2量产，与英唐微技术形成技术协同。
• 财务表现：2025年前三季度营收41.4亿元（+2.4%），归母净利润0.3亿元（+44%）；光隆集成2025年1-8月净利润1398.9万元。

5.2 赛微电子

• 业务定位：国内MEMS工艺开发与晶圆制造领军者，掌握硅通孔、晶圆键合等核心工艺，MEMS业务占比83%（2024年）。
• 产能进展：瑞典Silex 2023年量产MEMS-OCS，北京Fab3 2025年启动小批量试产。
• 财务表现：2024年毛利率35.1%（+5.9pct）；2025年前三季度归母净利润15.8亿元（+1438.1%），主因出售瑞典Silex控股权产生处置损益。

4. 关键问题

问题1：OCS光交换机为何能成为AI算力集群的核心互联方案？其相比传统电交换机的核心竞争力体现在哪里？

答案：

• 核心适配逻辑：AI大模型训练需海量GPU/TPU协同计算，对通信带宽、时延、功耗提出极高要求，OCS无需“光-电-光”转换，可完美匹配Scale-Up/Scale-Out/Scale-Across三大场景的高效互联需求。
• 核心竞争力：①低时延，信号以光速直达传输，无数据包处理延迟；②低功耗，省去光电转换与数据处理环节，能耗显著降低；③高带宽，支撑海量数据并行传输；④兼容性强，无需频繁迭代端口速率，可实现跨代设备无缝互联，延长硬件使用寿命；⑤高可靠性，系统故障概率更低，适配AI集群7×24小时稳定运行需求。

问题2：OCS光交换机的主流技术路线是什么？国内厂商在产业链中处于什么位置？核心突破点在哪里？

答案：

• 主流技术路线：MEMS技术是当前主流，市场份额超70%，技术成熟度高、端口扩展能力强，具备性能与成本的均衡性，谷歌、Lumentum等巨头均采用该方案。
• 国内厂商地位：国内厂商多集中于产业链单一环节，上游以MEMS代工（赛微电子）、核心器件（光迅科技）为主，中游以代工（光库科技）、定制化方案（德科立）为主，尚未形成整机集成主导能力，市场份额集中于国际巨头。
• 核心突破点：①上游核心器件，尤其是MEMS微镜阵列的量产工艺突破，降低对海外供应链依赖；②中游整机集成能力，通过收购（如英唐智控收购光隆集成）实现技术整合，推出多通道OCS产品；③下游客户验证，进入谷歌、Meta等国际巨头供应链，打开规模化需求空间。

问题3：2026年OCS光交换机行业的核心投资逻辑是什么？英唐智控与赛微电子的核心竞争优势有何差异？

答案：

• 核心投资逻辑：①行业β层面，AI算力集群规模扩张驱动OCS需求高增，2025-2031年全球市场CAGR 17.2%，增长确定性强；②技术α层面，MEMS技术路线主导，具备核心器件研发或全制程布局的厂商将持续受益；③国产替代层面，国内厂商在MEMS工艺、整机集成领域逐步突破，进口替代空间广阔。
• 标的优势差异：①英唐智控的核心优势是“全制程布局”，通过收购光隆集成（OCS整机量产）+ 子公司英唐微技术（MEMS微振镜量产），形成从核心器件到整机的垂直整合能力，128×128通道OCS即将量产，弹性更大；②赛微电子的核心优势是“MEMS代工工艺壁垒”，作为国内MEMS制造龙头，掌握硅通孔、晶圆键合等核心技术，北京Fab3启动MEMS-OCS小批量试产，受益于行业核心器件需求增长，业绩确定性更强。