基础概念与光互连架构

光电路交换

Optical Circuit Switching · OCS
2026 高频词2026 新词图解OCS

定义

用光开关矩阵为通信双方建立一条物理光路,绕开逐包的光电转换。
大白话 不看每个数据包地址,直接拉一根「专用光缆」给两端用,省掉大量电交换和光电转换的能耗。

图解

电交换要把光变回电再变回光 · 光交换直接让光「拐弯」电分组交换(Spine-Leaf)Spine 电交换机LeafLeafLeafO-E-OO-E-OO-E-O每一次跨 Leaf 通信都要经过两次光电转换,带来功耗与时延代价:电交换芯片本身就是整机最大的功耗与成本项优点:分组化灵活,任意端口可互通光电路交换(OCS)光交换矩阵MEMS / 硅光 / 液晶 / 压电节点 A节点 B节点 C光信号在矩阵内部直接切换,全程不落地成电信号带宽与协议无关,切换本身几乎不耗电代价:电路交换,切换有毫秒级建立时间适合大块流量(训练任务调度),不适合细粒度突发
电交换与光交换 电交换的代价藏在「O-E-O」这三个字母里:每一跳都要把光信号变回电、处理完再变回光。OCS 让光在矩阵内部直接拐弯,带宽与协议解耦、切换几乎不耗电,代价是电路交换固有的建立时间,因此更适合训练任务这类大块流量调度。
相对功耗量级示意 · 以全重定时可插拔为 100 的基准可插拔(全重定时)LROLPONPO(示意)CPO(厂商口径)100约 82约 70明显下降厂商称降约 80%后两项为示意量级,随方案差异极大,不宜直接引用为实测值。
相对功耗量级 LRO 与 LPO 的功耗降幅来自「去掉 DSP」这一件事,数字为厂商与行业媒体口径。NPO/CPO 的降幅来自「缩短电通道 + 简化信号处理」两件事叠加,量级差异极大,只能当方向看,不能当参数用

说明

光电路交换(OCS)用光交换矩阵直接切换光信号的物理路径,全程不需要把光变回电信号。它与传统电分组交换的本质区别是:光交换处理的是「哪根光纤接哪根光纤」,而不是「这个数据包发给谁」

主流实现路线有四条:MEMS 微镜、硅光、液晶、压电。其中 MEMS 方案相对成熟,但成本集中度高——单台 MEMS 器件可以占整机成本的一半以上(行业转述的报价超过 1.2 万美元),整机价格量级在 15 万美元,有预测指向 2027 年降至 10–13 万美元区间。

OCS 的优势是带宽与协议解耦、切换本身几乎不耗电,且不随端口速率升级而需要换代。劣势是电路交换固有的切换建立时间(毫秒量级),因此它不适合细粒度突发流量,而适合训练任务这类大块、可预测的流量调度。

在 AI 集群里,OCS 常被用来替代或卸载部分 Spine 层电交换设备,降低整网功耗与成本;它也和 CPO 形成互补:CPO 解决单机内部的功耗,OCS 解决集群层面的交换功耗。

关键数字

四条路线MEMS / 硅光 / 液晶 / 压电
毫秒级切换建立时间量级
约 15 万美元整机价格量级(单一来源转述)

关键要点

  • 核心优势:升级到更高数据率时无需更换交换机,同一台 OCS 可同时兼容 800G/1.6T/3.2T 不同速率光信号,非常适合快速迭代的 AI 集群。
  • 谷歌是最早也是最大规模部署方,已深度用于多代 TPU 集群优化超节点拓扑;英伟达已将 OCS 纳入新一代 Feynman 架构,其 Rubin Ultra NVL576 多机架架构计划集成 OCS 用于机架间光互连。
  • 需求节奏:2026 年 OCS 需求约 2 万台,2027 年预计翻约 2.5 倍;单台售价目前约 15 万美元,2027 年预计降至 10–13 万美元。
  • 主要瓶颈不在需求而在装调:MEMS 路线卡在整体装调,液晶路线卡在高精度准直器;产能正从每周数十至上百台向年产万台爬坡。

口径提示

OCS 的市场规模预测(Cignal AI 口径)、器件成本占比与整机价格均为机构测算或媒体转述的单一来源数据,未做多方交叉验证,仅可作量级参考。
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