OFC 2026技術(shù)洞察 | AI集群的“光進(jìn)化”，OCS離大規(guī)模爆發(fā)還有多遠(yuǎn)？

  OFC 2026

  在OFC 2026開(kāi)幕前的研討會(huì)中，愛(ài)德泰圍繞“光電路交換（OCS）在AI網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用”這一主題參加了七場(chǎng)專題會(huì)議。綜合NVIDIA、NTT、Ciena、Lumentum、康奈爾大學(xué)等機(jī)構(gòu)和企業(yè)的報(bào)告，我們觀察到隨著AI模型參數(shù)以每年10倍的速度增長(zhǎng)，以及測(cè)試時(shí)擴(kuò)展等新計(jì)算范式的出現(xiàn)，GPU集群正從十萬(wàn)卡向百萬(wàn)卡邁進(jìn)，電交換的功耗、距離和密度瓶頸日益凸顯。OCS正從“可選項(xiàng)”向“必選項(xiàng)”演進(jìn)，但其產(chǎn)業(yè)化路徑仍面臨多重挑戰(zhàn)。

  驅(qū)動(dòng)因素：AI流量重塑網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)略

  NVIDIA的Janis Patronas在報(bào)告中指出，AI模型參數(shù)每年10倍的增長(zhǎng)以及測(cè)試時(shí)擴(kuò)展（例如o1模型）的出現(xiàn)，推動(dòng)了對(duì)GPU計(jì)算和高帶寬網(wǎng)絡(luò)無(wú)止境的需求。AI模型規(guī)模的增長(zhǎng)已使集群擴(kuò)展到數(shù)十萬(wàn)GPU，OCS正從一個(gè)后臺(tái)角色轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)首要的系統(tǒng)級(jí)考量因素。目前，OCS在橫向擴(kuò)展（故障容錯(cuò)/恢復(fù)）方面效果顯著；未來(lái)若能解決集成難題，有望進(jìn)入縱向擴(kuò)展域，實(shí)現(xiàn)靈活拓?fù)涞膭?dòng)態(tài)重構(gòu)。

  NTT的Kazuya Anazawa則從物理層揭示了電交換的極限：在200 Gbps速率下，縱向擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)被限制在1.5米以內(nèi)，導(dǎo)致集群規(guī)模被卡在大約100個(gè)GPU的規(guī)模。他提出采用共封裝光學(xué)（CPO）將能耗降至5 pJ/bit以下，并將縱向擴(kuò)展域擴(kuò)展到數(shù)百個(gè)GPU。并提倡使用解耦的OCS單元來(lái)構(gòu)建靈活、模塊化的環(huán)面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

  技術(shù)路線：3D MEMS與2D MEMS的角逐

  在光開(kāi)關(guān)的具體實(shí)現(xiàn)上，研討會(huì)呈現(xiàn)出兩條主要技術(shù)路徑的爭(zhēng)論。Lumentum的Peter Roorda強(qiáng)調(diào)，3D MEMS憑借其對(duì)數(shù)據(jù)速率的透明性和成熟工藝，成為當(dāng)前滿足高基數(shù)（目標(biāo)1000+端口）需求的首選方案。然而，產(chǎn)業(yè)化仍面臨可靠性驗(yàn)證（數(shù)百萬(wàn)次循環(huán)）和數(shù)千個(gè)端口的高通量自動(dòng)化校準(zhǔn)的挑戰(zhàn)。

  與之相對(duì)，nEye Systems的Ming Wu在“2D與3D架構(gòu)”的問(wèn)題上，主張采用2D MEMS陣列，認(rèn)為其在控制系統(tǒng)簡(jiǎn)便性和可靠性方面更具優(yōu)勢(shì)，并展示了向1000×1000端口擴(kuò)展的潛力，交換能力可達(dá)亞毫秒級(jí)，可充當(dāng)AI工廠的自動(dòng)化“配線架”。

  Ciena的David Boertjes則從系統(tǒng)層面提出了行業(yè)“愿望清單”：要實(shí)現(xiàn)OCS的普及，需要數(shù)萬(wàn)個(gè)無(wú)阻塞端口、微秒級(jí)交換速度和更高的端口密度。同時(shí)，隨著800G及以上速率鏈路的普及，鏈路預(yù)算已壓縮至3-4 dB，這要求開(kāi)發(fā)具有更好損耗預(yù)算的專用收發(fā)器，或引入相干光技術(shù)。

  關(guān)鍵挑戰(zhàn)：從物理層到運(yùn)維層的多重障礙

  盡管技術(shù)路線圖日益清晰，但多位演講者揭示了OCS大規(guī)模部署前必須跨越的幾道坎。

  1.架構(gòu)限制：

  3D OCS（MEMS/壓電） 在擴(kuò)展基數(shù)時(shí)，面臨調(diào)整反射鏡的反應(yīng)速度慢、插入損耗增加以及物理尺寸增大等問(wèn)題。

  2D OCS 在擴(kuò)展到64個(gè)連接以上時(shí)，由于累積的高插入損耗，面臨巨大挑戰(zhàn)。

  2. 縱向擴(kuò)展困境：

  我們?nèi)栽谒伎籍?dāng)前的OCS形式能否取代銅線用于“縱向擴(kuò)展”（GPU到GPU）。目前最佳的用例仍然是橫向擴(kuò)展和交叉擴(kuò)展，以繞過(guò)硬件故障進(jìn)行路由。

  3.交換斷連：

  控制平面（微秒級(jí)交換）和數(shù)據(jù)平面之間存在根本性的滯后。雖然反射鏡可以快速移動(dòng)，但收發(fā)器（DSP）需要毫秒級(jí)的時(shí)間來(lái)重新鎖定時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)和自適應(yīng)均衡濾波器。

  4.運(yùn)營(yíng)維護(hù)：

  數(shù)據(jù)中心的光纖潔凈度是一個(gè)主要的隱性成本。在高基數(shù)OCS架構(gòu)中，大量光纖連接器集中部署，而當(dāng)前數(shù)據(jù)中心的手動(dòng)檢查/清潔并非標(biāo)準(zhǔn)操作，且經(jīng)常被忽視，導(dǎo)致高插入損耗和鏈路故障。

  軟件定義與可預(yù)測(cè)流量帶來(lái)新思路

  Cornell的Rachee Singh提供了一個(gè)突破性的視角：與通用的云流量不同，AI工作負(fù)載具有100%的可預(yù)測(cè)性（如All-Reduce模式）。這為“軟件定義的物理層”奠定了基礎(chǔ)——大象流（模型權(quán)重）可經(jīng)由OCS直通，而小數(shù)據(jù)包仍留在電交換機(jī)處理，從而在性能與成本之間取得平衡。

  iPronics的Luis Torrijos進(jìn)一步展示了硅光子可編程芯片的潛力，通過(guò)實(shí)時(shí)重配置實(shí)現(xiàn)交換與信號(hào)處理，在提供高帶寬低延遲的同時(shí)，也面臨著端口規(guī)模擴(kuò)展和插入損耗的挑戰(zhàn)。

  綜合七場(chǎng)研討會(huì)的觀點(diǎn)，行業(yè)普遍預(yù)期的“2028年大規(guī)模OCS采納”仍面臨顯著障礙。谷歌的成功建立在垂直集成的堆棧和嚴(yán)苛的運(yùn)維標(biāo)準(zhǔn)之上，對(duì)于大多數(shù)企業(yè)而言，OCS的高成本、標(biāo)準(zhǔn)編排軟件的缺失以及運(yùn)維層面的“維護(hù)危機(jī)”都是必須正視的問(wèn)題。

  OCS的技術(shù)本身正在成熟，其在AI時(shí)代的核心地位已不容置疑，但其生態(tài)、配套技術(shù)和運(yùn)維體系的協(xié)同演進(jìn)，將是決定光開(kāi)關(guān)能否真正點(diǎn)亮百萬(wàn)AI集群的關(guān)鍵。未來(lái)幾年，業(yè)界需要在器件可靠性、收發(fā)器突發(fā)模式能力、自動(dòng)化運(yùn)維工具等方面取得突破，才能將OCS從實(shí)驗(yàn)室愿景轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)中心現(xiàn)實(shí)。

  深圳市愛(ài)德泰科技股份有限公司成立于2007年，是集研發(fā)、生產(chǎn)和銷售為一體的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)。公司主營(yíng)產(chǎn)品有高性能、高精密、高可靠性的光連接器件、組件，光纖管理系統(tǒng)及其解決方案。我們專注于為國(guó)內(nèi)外各大品牌客戶提供專業(yè)的光纖連接產(chǎn)品，目前業(yè)務(wù)已拓展至全球多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，獲得超百項(xiàng)專利證書，獲得國(guó)家級(jí)專精特新重點(diǎn)“小巨人”企業(yè)認(rèn)定，已通過(guò) TL9000、ISO9001:2015、ISO14001:2015  和 ISO45001:2018 等國(guó)際認(rèn)證，同時(shí)通過(guò) CE、RoHS、UL/ETL、CPR 和其他認(rèn)證確保產(chǎn)品可靠性，堅(jiān)守嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

  愛(ài)人以德，厚德載物，穩(wěn)如泰山。愛(ài)德泰始終秉持“專業(yè)鑄造品質(zhì)，合作共贏未來(lái)”的企業(yè)理念，致力于為客戶創(chuàng)造四重價(jià)值：

  1）支持深度定制      2）充足產(chǎn)能保障

  3）敏捷交付體系      4）嚴(yán)格把控品質(zhì)

  愛(ài)德泰努力為用戶帶來(lái)更便捷、高效的光連接體驗(yàn)，積極推動(dòng)光通信行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。