就在上个月,英伟达创始人黄仁勋生动描绘了这样一个愿景:“未来的AI工厂 ,不止要大,还要能把城市、国家乃至洲际的数据中心拼接起来。”
要实现这样的愿景绝非易事 。现实情况是,AI数据中心在不断扩大规模的同时 ,庞大的数据传输需求也带来了更高的延迟和能耗问题。就连英伟达自己也承认,跨数据中心网络延迟是AI训练和计算面临的重要挑战。
2009年,彼时世界刚刚迈入移动互联网时代 ,诺贝尔物理学奖评委会如此形容当时获奖的光通信技术:“光流动在细小如线的玻璃丝中,它携带着各种信息数据传递向每一个方向,文本 、音乐、图片和视频因此能在瞬间传遍全球 。 ”
16年后的今天 ,OCS(Optical Circuit Switch,光路交换机)——这一由光通信技术发展而来,能够在光域内直接完成信号交换的设备 ,正凭借其低延迟和低能耗的属性,重新定义数据传输的“光速”潜力。
8月22日,英伟达宣布推出Spectrum-XGS以太网,为OCS提供了广阔的应用前景。这项被称作“跨区域扩展(scale-across)”的技术 ,旨在将以太网的极致性能和规模扩展至不同区域,打破建筑物的限制,把世界各地孤立的数据中心联成一个“超级GPU ” 。
当各地的数据中心被同一个以太网联结起来 ,内部数以十万计的计算节点协同运作,产生的网络延迟也成倍增加。此时为维持计算稳定,端口数多、带宽大的OCS ,便更适用于数据中心间的上层网络交换。
▌为什么是OCS?
在数据中心网络中,传统交换机好比一位“翻译官”,将输入的光纤数据转换成电信号进行处理 ,待处理完毕后,再将电信号重新转换回光信号进行输出,整个过程耗时又费力 。其中 ,较为人熟知的进阶版本是采用CPO(光学共封装系统)交换机,该技术通过将光引擎与交换芯片集成在同一基板上,从而实现电信号与光信号之间的高效转换和传输。
然而,当传输数据量呈指数级增长时 ,作为基于现有电交换架构的升级方案,CPO难免显得力不从心。
相比之下,OCS则是构建出一条截然不同的技术路径 ,其通过重构光信号本身的物理路径,直接消除了光电转换环节 。若将CPO交换机比作光信号的“高速公路”,那么OCS则更像是“光的立交桥 ”——在面对拥堵时 ,与其单纯提升速度,不如开辟全新的道路。
在2023年的一篇论文中,谷歌研究人员通过计算发现 ,OCS硬件部分和相关光纤组件成本低于整个超级计算系统成本的5%,且功耗低于系统总功耗的3%,展现出成本与效能优势。于是 ,谷歌立刻在其Jupiter数据中心网络中大量引入了OCS,成为全光交换领域“饮头啖汤”的玩家。
对新技术的大胆押注令谷歌赢得了奖赏 。根据半导体分析机构SemiAnalysis的报告,谷歌的OCS定制化网络使其整个网络的吞吐量提升了30%,功耗降低了40% ,数据流完成时间缩短了10%,网络宕机时间减少了50倍,且资本开支减少了30%。
更重要的意义在于 ,巨大的效用让市场看到了OCS的潜力。市场调研机构Cignal AI认为,除了谷歌外,2025年之后会有更多厂商投资于OCS领域 ,考虑到OCS在数据中心核心层 、人工智能集群等部署量有望持续增长,预计到2029年市场规模有望超过16亿美元 。国盛证券更是直言,OCS有望引领下一个光子通信时代。
▌巨头纷纷入场
无论OCS未来成长空间几何 ,至少,巨头们已经有所动作。
2025年7月,开放计算项目(OCP)宣布成立OCS子项目 ,该项目旨在推动开放式光交换技术协作,推动OCS向开放化、标准化发展,从而形成全球范围的行业规范 。项目初始成员包括Lumentum、谷歌 、微软、英伟达、Coherent 、iPronics等。
值得一提的是,作为上述项目的领导者 ,Lumentum已在OCS上赚到“第一桶金”。在第二季度业绩会上,Lumentum表示,OCS业务已实现向两家超大规模云厂商出货 ,第三家超大规模客户即将出货 。公司将加速扩充OCS生产能力,预计相关业务未来有望带来数亿美元的收入贡献。
国内方面,华为推出了数据中心全光交换机 Huawei OptiXtrans DC808 ,其采用MEMS技术,可实现高速且稳定的全光交换。在前不久举行的日本Interop Tokyo 2025展上,这款产品还获得了Best of Show Award特别奖 。
当然 ,光是这些进展并不意味着OCS已经高枕无忧,其中仍存在亟需全行业共同参与、合力解决的问题。从技术层面来看,OCS并非对CPO等光电交换方案的全方位替代。如英伟达在OCP EMEA 2025大会上所言 ,当前光交换机的制造成本仍显著高于电交换机,当两个方案(CPO和OCS)配合起来,功耗才可以进一步降低。
就连OCS领域本身也还存在方案之争,目前在MEMS、数字液晶DLC 、压电陶瓷直接光束偏转DBS三条技术路径中 ,MEMS方案的核心应用客户为谷歌,参与厂商数量也较多;DLC方案目前主要由Coherent研发,已经在逐步导入CSP的供应链;DBS方案为Polatis的独家技术 ,目前仍未成熟 。
中信证券提醒道,AI数据中心使用OCS仍处在早期阶段,大部分厂商仍在积极研发。OCS技术路线可行性高 ,优势明显,未来增长确定性较强,建议对整机、核心器件、光学零部件等全产业链保持关注。
(文章来源:财联社)
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