①8月22日，英偉達推出Spectrum-XGS以太網(wǎng)，旨在令A(yù)I工廠打破建筑物的限制。 ②當(dāng)數(shù)據(jù)量呈指數(shù)級增長時，OCS作為全光交換方案，有望引領(lǐng)下一個光子通信時代。
《科創(chuàng)板日報》9月6日訊 就在上個月，英偉達創(chuàng)始人黃仁勛生動描繪了這樣一個愿景：“未來的AI工廠，不止要大，還要能把城市、國家乃至洲際的數(shù)據(jù)中心拼接起來。”
要實現(xiàn)這樣的愿景絕非易事?，F(xiàn)實情況是，AI數(shù)據(jù)中心在不斷擴大規(guī)模的同時，龐大的數(shù)據(jù)傳輸需求也帶來了更高的延遲和能耗問題。就連英偉達自己也承認，跨數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)延遲是AI訓(xùn)練和計算面臨的重要挑戰(zhàn)。
2009年，彼時世界剛剛邁入移動互聯(lián)網(wǎng)時代，諾貝爾物理學(xué)獎評委會如此形容當(dāng)時獲獎的光通信技術(shù)：“光流動在細小如線的玻璃絲中，它攜帶著各種信息數(shù)據(jù)傳遞向每一個方向，文本、音樂、圖片和視頻因此能在瞬間傳遍全球?！?/p>
16年后的今天，OCS（Optical Circuit Switch，光路交換機）——這一由光通信技術(shù)發(fā)展而來，能夠在光域內(nèi)直接完成信號交換的設(shè)備，正憑借其低延遲和低能耗的屬性，重新定義數(shù)據(jù)傳輸?shù)摹肮馑佟睗摿?/strong>。
8月22日，英偉達宣布推出Spectrum-XGS以太網(wǎng)，為OCS提供了廣闊的應(yīng)用前景。這項被稱作“跨區(qū)域擴展（scale-across）”的技術(shù)，旨在將以太網(wǎng)的極致性能和規(guī)模擴展至不同區(qū)域，打破建筑物的限制，把世界各地孤立的數(shù)據(jù)中心聯(lián)成一個“超級GPU”。
當(dāng)各地的數(shù)據(jù)中心被同一個以太網(wǎng)聯(lián)結(jié)起來，內(nèi)部數(shù)以十萬計的計算節(jié)點協(xié)同運作，產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)延遲也成倍增加。此時為維持計算穩(wěn)定，端口數(shù)多、帶寬大的OCS，便更適用于數(shù)據(jù)中心間的上層網(wǎng)絡(luò)交換。
▌為什么是OCS？
在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中，傳統(tǒng)交換機好比一位“翻譯官”，將輸入的光纖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電信號進行處理，待處理完畢后，再將電信號重新轉(zhuǎn)換回光信號進行輸出，整個過程耗時又費力。其中，較為人熟知的進階版本是采用CPO（光學(xué)共封裝系統(tǒng)）交換機，該技術(shù)通過將光引擎與交換芯片集成在同一基板上，從而實現(xiàn)電信號與光信號之間的高效轉(zhuǎn)換和傳輸。
然而，當(dāng)傳輸數(shù)據(jù)量呈指數(shù)級增長時，作為基于現(xiàn)有電交換架構(gòu)的升級方案，CPO難免顯得力不從心。
相比之下，OCS則是構(gòu)建出一條截然不同的技術(shù)路徑，其通過重構(gòu)光信號本身的物理路徑，直接消除了光電轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。若將CPO交換機比作光信號的“高速公路”，那么OCS則更像是“光的立交橋”——在面對擁堵時，與其單純提升速度，不如開辟全新的道路。
在2023年的一篇論文中，谷歌研究人員通過計算發(fā)現(xiàn)，OCS硬件部分和相關(guān)光纖組件成本低于整個超級計算系統(tǒng)成本的5%，且功耗低于系統(tǒng)總功耗的3%，展現(xiàn)出成本與效能優(yōu)勢。于是，谷歌立刻在其Jupiter數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中大量引入了OCS，成為全光交換領(lǐng)域“飲頭啖湯”的玩家。
對新技術(shù)的大膽押注令谷歌贏得了獎賞。根據(jù)半導(dǎo)體分析機構(gòu)SemiAnalysis的報告，谷歌的OCS定制化網(wǎng)絡(luò)使其整個網(wǎng)絡(luò)的吞吐量提升了30%，功耗降低了40%，數(shù)據(jù)流完成時間縮短了10%，網(wǎng)絡(luò)宕機時間減少了50倍，且資本開支減少了30%。
更重要的意義在于，巨大的效用讓市場看到了OCS的潛力。市場調(diào)研機構(gòu)Cignal AI認為，除了谷歌外，2025年之后會有更多廠商投資于OCS領(lǐng)域，考慮到OCS在數(shù)據(jù)中心核心層、人工智能集群等部署量有望持續(xù)增長，預(yù)計到2029年市場規(guī)模有望超過16億美元。國盛證券更是直言，OCS有望引領(lǐng)下一個光子通信時代。
▌巨頭紛紛入場
無論OCS未來成長空間幾何，至少，巨頭們已經(jīng)有所動作。
2025年7月，開放計算項目（OCP）宣布成立OCS子項目，該項目旨在推動開放式光交換技術(shù)協(xié)作，推動OCS向開放化、標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，從而形成全球范圍的行業(yè)規(guī)范。項目初始成員包括Lumentum、谷歌、微軟、英偉達、Coherent、iPronics等。
值得一提的是，作為上述項目的領(lǐng)導(dǎo)者，Lumentum已在OCS上賺到“第一桶金”。在第二季度業(yè)績會上，Lumentum表示，OCS業(yè)務(wù)已實現(xiàn)向兩家超大規(guī)模云廠商出貨，第三家超大規(guī)?？蛻艏磳⒊鲐?。公司將加速擴充OCS生產(chǎn)能力，預(yù)計相關(guān)業(yè)務(wù)未來有望帶來數(shù)億美元的收入貢獻。
國內(nèi)方面，華為推出了數(shù)據(jù)中心全光交換機 Huawei OptiXtrans DC808，其采用MEMS技術(shù)，可實現(xiàn)高速且穩(wěn)定的全光交換。在前不久舉行的日本Interop Tokyo 2025展上，這款產(chǎn)品還獲得了Best of Show Award特別獎。
當(dāng)然，光是這些進展并不意味著OCS已經(jīng)高枕無憂，其中仍存在亟需全行業(yè)共同參與、合力解決的問題。從技術(shù)層面來看，OCS并非對CPO等光電交換方案的全方位替代。如英偉達在OCP EMEA 2025大會上所言，當(dāng)前光交換機的制造成本仍顯著高于電交換機，當(dāng)兩個方案（CPO和OCS）配合起來，功耗才可以進一步降低。
就連OCS領(lǐng)域本身也還存在方案之爭，目前在MEMS、數(shù)字液晶DLC、壓電陶瓷直接光束偏轉(zhuǎn)DBS三條技術(shù)路徑中，MEMS方案的核心應(yīng)用客戶為谷歌，參與廠商數(shù)量也較多；DLC方案目前主要由Coherent研發(fā)，已經(jīng)在逐步導(dǎo)入CSP的供應(yīng)鏈；DBS方案為Polatis的獨家技術(shù)，目前仍未成熟。
中信證券提醒道，AI數(shù)據(jù)中心使用OCS仍處在早期階段，大部分廠商仍在積極研發(fā)。OCS技術(shù)路線可行性高，優(yōu)勢明顯，未來增長確定性較強，建議對整機、核心器件、光學(xué)零部件等全產(chǎn)業(yè)鏈保持關(guān)注。
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