2025年OCS光交换机与微纳光学协同创新圆桌会议

随着人工智能算力需求爆发、数据中心规模持续扩张，光网络正从“电层交换”向“光层直连”加速演进。OCS作为实现光层灵活调度与低延迟互联的核心设备，已成为下一代光网络的关键基础设施；而微纳光学凭借其在微结构设计、高精度调控与材料创新方面的突破，为OCS的性能提升（如更低插入损耗、更快切换速度、更高集成度）提供了底层技术支撑。两者的深度融合，不仅是技术发展的必然趋势，更是推动智算中心、6G通信、量子信息等前沿领域落地的关键引擎。

本活动将聚焦OCS与微纳光学的交叉领域，邀请学术界权威专家、头部企业技术领袖、产业链上下游代表，共同探讨技术挑战、分享创新实践、展望产业未来。

出席嘉宾

MEMS：

吉贵军（光库科技 副总）

谢会开（北京理工大学/无锡微奥 教授/董事长）

肖清明（光迅科技 技术专家）

液晶：

丁必峰、崔宏青（海思光电子 技术专家）

宗良佳（华中科技大学 教授）

硅光：

邢宇飞（孛璞半导体 芯片总监）

陆梁军（上海交通大学 长聘副教授）

李 欢（杭州思维芯/浙江大学 研究员）

桂 桑（无锡德科立 董事长）

架构与算法：

赵世振（广州兰特司/上海交通大学 教授）

王则可（浙江大学计算机学院 研究员）

通信设备商：

刘晓妮（华为 高级技术专家）

汤宁峰（中兴 预研总工）

数据中心运营商：

程资为（快手科技 高级技术专家）

王 鹏（阿里云 光网络架构师）

议题：

1.技术前沿：OCS不同技术路线的最新进展与微纳光学适配需求；微纳结构设计如何突破OCS性能瓶颈（插入损耗、切换速度、可靠性）？

2.产业协同：产业链关键环节（材料、加工、封装）的协同痛点与解决方案。

3.应用驱动：AI算力集群、数据中心互联、计算网络架构等场景对OCS的需求，微纳光学如何支撑这些场景的规模化部署？

4.未来趋势：微纳光学在下一代OCS（如片上光交换、超表面调控）中的潜在突破方向。

预期成果

聚焦2-3个最紧迫的产业痛点，形成可落地的协同建议；

促成至少1-2组初步合作意向；

在学会平台发布信息和成果：如行业研究报告、政策建议报告、项目合作对接、科技成果评价与报奖、专利、团体标准等。

以下内容为GPT视角对OCS光交换机与微纳光学协同创新圆桌会议相关领域的研究解读，仅供参考：

OCS光交换机与微纳光学协同研究现状

一、OCS光交换机技术进展与微纳光学的关联性

OCS光交换机核心架构突破

当前OCS光交换机以MEMS技术为主导（占比超70%），其通过微镜阵列实现光路动态切换。例如，谷歌TPU v7集群采用128端口OCS交换机，支持9216个PPU互联，端口扩展能力达320×320。这种规模化部署依赖微纳光学中微镜阵列的精密制造技术，而微纳光学在亚波长尺度对光的调控能力（如表面等离激元共振、异常折射）为MEMS微镜的精度提升提供了理论基础。

技术路线分化与微纳光学融合

MEMS方案：存在驱动电压高（上百伏）、运动部件磨损等问题。微纳光学通过设计超表面结构（如纳米柱阵列），可替代部分机械调节功能，降低驱动电压并提升可靠性。

硅基液晶（DRC）方案：采用全固态设计，寿命达MEMS方案的十倍，但切换速度仍为毫秒级。微纳光学中的液晶相位调制技术可优化其响应速度，例如通过纳米级液晶分子排列控制，实现微秒级切换目标。

压电陶瓷方案：利用微纳结构压电效应实现光束偏转，但端口扩展能力受限。微纳光学中的光子晶体结构可增强压电陶瓷的电光转换效率，提升端口密度。

二、微纳光学在OCS光交换机中的协同应用

光路校准与稳定性优化

OCS光交换机需实时校准MEMS微镜偏转角度，以补偿机械转轴老化导致的光路偏移。微纳光学中的超表面校准模块可通过纳米级光栅结构，实现高精度光路监测与电压调整。例如，谷歌在OCS系统中集成专用波长光束检测模块，结合微纳光学传感器，将校准精度提升至0.1度以内，显著延长设备寿命。

端口扩展与集成度提升

微纳光学通过光子集成技术（如硅基光子芯片），可将OCS交换机的端口密度从128扩展至300+。例如，华为联合光迅科技推进的MEMS OCS方案，采用微纳光学波导结构，实现万卡级GPU超节点互联，端口集成度较传统方案提升3倍。此外，微纳光学中的三维光子晶体结构可突破二维平面限制，进一步压缩设备体积。

低时延与高带宽实现

OCS光交换机通过全光信号交换，将时延降低至电交换机的10%。微纳光学中的超表面透镜技术可替代传统光学镜头，在极薄厚度内实现光束聚焦与相位调制，减少光路传输损耗。例如，光迅科技推出的OCS全光交换机，采用微纳光学定制芯片，支持400×400端口无阻塞切换，时延较电交换机降低90%，带宽利用率提升40%。

三、协同研究面临的挑战与突破方向

技术瓶颈

MEMS制造良率：谷歌MEMS芯片中，176个小镜子因加工不良屏蔽40个，实际有效端口仅128个。微纳光学需解决纳米级镜面加工的一致性问题，例如通过电子束光刻技术提升良率至95%以上。

流量适应性：OCS光交换机切换时间达毫秒级，不适用于频繁切换场景。微纳光学中的动态超表面技术可通过电场调控纳米结构，实现微秒级光路重构，提升流量适应性。

标准体系碎片化：光模块兼容性与协议互通性问题突出。微纳光学需推动标准化纳米接口设计，例如统一超表面单元尺寸与波长适配范围。

产业化进展

谷歌主导市场：谷歌占全球OCS光交换机市场80%以上，其TPU集群规模部署验证了技术可行性。但国内厂商在微纳光学器件（如棱镜、分光器）领域已实现部分替代，例如德克利（无锡）为iPhotonics代工硅光波导模块，参与谷歌下一代OCS光机模组开发。

国内研发加速：华为、中兴、锡智科技等企业推进OCS方案研发，华为DC-OXC方案支持百万级卡规模集群，结合微纳光学与CPO技术，将PUE值降至1.1以下。预计2026-2027年为OCS规模化放量关键期，国内厂商需突破整机集成与生态构建短板。

四、未来趋势与协同创新方向

光电协同架构深化

微纳光学将推动OCS光交换机向“光层低时延传输+电层灵活调度”混合架构演进。例如，通过共封装光学（CPO）技术，将微纳光学调制器与电处理芯片集成，实现纳秒级时延与 Terabit 级带宽。

AI驱动智能化升级

机器学习算法将深度融入OCS控制平面，结合微纳光学传感器实现流量预测、路径优化与故障自愈。例如，谷歌TPU集群通过AI算法动态调整OCS光路，将训练效率提升6倍。

新兴领域渗透

微纳光学与OCS光交换机的协同将拓展至量子计算、6G通信等场景。例如，腾景科技在量子计算中应用微纳光学精密组件，结合OCS光交换机实现量子比特高效互联。

OCS光交换机与微纳光学协同研究可以应用在哪些行业或产业领域

1. 数据中心与AI算力集群

应用场景：

OCS光交换机通过微纳光学设计的MEMS微镜阵列或液晶光开关，实现数据中心内部及跨数据中心的光互联。例如，谷歌TPU v4集群采用OCS构建3D环面拓扑，将4096个TPU芯片直接光连接，替代传统电交换机+光模块组合。

协同优势：

低延迟：光信号直传，单跳延迟降至1ns以内（电交换机约100ns），满足AI大模型训练中GPU间实时通信需求。

低功耗：省去DSP芯片等耗电模块，功耗较电交换机降低50%-70%，单端口400G功耗小于1W。

高带宽：单纤支持100Tbps以上带宽，通过波分复用（WDM）技术实现多波长并行传输，总容量可达1.6Tbps以上。

案例：

谷歌TPU v6集群通过自主研发的OCS取代脊交换机，功耗降低40%，数据流完成时间缩短10%，年省电费超1亿美元。

2. 电信骨干网与工业控制

应用场景：

OCS光交换机用于运营商骨干网的大容量光路调度，提升网络容量和可靠性。例如，在跨城域骨干网中，OCS通过微纳光学设计的波导结构实现长距离（百公里级）光信号直传，避免光电转换损耗。

协同优势：

高可靠性：微纳光学器件（如钒酸钇晶体）的精密制造，保障光信号在长距离传输中的稳定性。

低时延：光域直接交换减少中继环节，跨城传输时延降低至毫秒级，满足5G/6G低时延需求。

案例：

Coherent的DLX™平台基于数字液晶技术，在海底网络等高可靠性场景中实现低功耗光路调度，驱动电压低于10V，寿命达MEMS方案的十倍。

3. 量子计算与高精度科研

应用场景：

OCS光交换机通过微纳光学设计的超表面或光子晶体结构，实现量子比特间的高精度光互联。例如，在量子计算实验中，OCS用于动态调整光路，匹配量子比特的纠缠状态。

协同优势：

高精度调控：微纳光学器件（如纳米级透镜阵列）实现光束的亚波长级聚焦，提升量子信号传输的保真度。

低噪声：光域直接交换避免电信号噪声干扰，保障量子计算的相干性。

案例：

腾景科技为量子计算实验提供高精度光学元件（如折射棱镜、准直透镜），精度达纳米级，支撑量子比特间光互联的稳定性。

4. 自动驾驶与实时交互系统

应用场景：

OCS光交换机通过微纳光学设计的压电陶瓷驱动光束偏转，实现车路协同系统中多传感器数据的实时传输。例如，在自动驾驶测试场中，OCS用于连接激光雷达、摄像头等传感器与计算单元，满足低时延（<10ms）需求。

协同优势：

实时性：光域直接交换避免数据包处理延迟，确保传感器数据实时传输至决策系统。

高带宽：支持多传感器数据并行传输，满足自动驾驶对环境感知的高带宽需求。

案例：

Polatis公司的DBS技术通过压电陶瓷驱动准直器，实现车路协同系统中光信号的毫秒级切换，保障实时交互的可靠性。

5. 医疗影像与高分辨率显示

应用场景：

OCS光交换机通过微纳光学设计的超表面透镜，实现医疗影像设备（如内窥镜、超声仪）与显示终端的高分辨率光互联。例如，在4K/8K医疗影像传输中，OCS用于连接影像采集模块与处理单元，避免信号衰减。

协同优势：

高分辨率：微纳光学器件实现光束的亚波长级聚焦，保障影像信号的无损传输。

低功耗：光域直接交换减少电信号处理环节，降低医疗设备的整体功耗。

案例：

炬光科技的N×N大透镜阵列用于医疗影像设备的光路小型化，支持高密度集成，提升影像传输的稳定性。

6. 航空航天与极端环境通信

应用场景：

OCS光交换机通过微纳光学设计的耐辐射材料（如石英玻璃），实现卫星间或深空探测中的光通信。例如，在星间激光链路中，OCS用于动态调整光路，匹配卫星轨道变化。

协同优势：

耐辐射：微纳光学器件采用耐辐射材料，保障光信号在极端环境中的稳定性。

低功耗：光域直接交换减少电信号处理环节，降低卫星通信的功耗。

案例：

Coherent的OCS平台在星间光通信中实现低功耗光路调度，驱动电压低于10V，适应深空探测的极端环境。

OCS光交换机与微纳光学协同领域有哪些知名研究机构或企业品牌

一、国际企业

谷歌（Google）

技术主导者：谷歌是OCS光交换机的主要推动者，其TPU集群（如TPU v4、v6）大规模采用OCS技术，通过微纳光学设计的MEMS微镜阵列实现光信号直连，替代传统电交换机+光模块组合。

协同成果：采用OCS后，集群功耗降低40%，数据流完成时间缩短10%，单集群设备成本下降25%。谷歌2026年TPU集群预计采购4.7万台OCS交换机，对应市场规模超30亿美元。

微纳光学应用：与赛微电子、光库科技等合作，开发高精度MEMS微镜阵列（响应时间<50μs）和低介电封装材料，提升光路切换精度与可靠性。

Coherent（原Lumentum）

技术路线代表：采用数字液晶（DLC）技术，通过液晶分子偏转实现光束方向控制，驱动电压低（<10V），寿命长（MTBF>10万小时）。

协同成果：其DLC平台在海底网络等高可靠性场景中实现低功耗光路调度，支持512端口规模，适用于无需频繁切换的冗余备份场景。

市场地位：与Meta、亚马逊等超算中心合作，2025年Q4启动出货，覆盖全球OCS市场15%份额。

Polatis（浩信）

技术路线代表：采用压电陶瓷直接光束偏转技术，通过压电陶瓷驱动准直器位移与角度倾斜，实现输入/输出端口匹配。

协同成果：其DBS技术实现毫秒级光路切换，适用于车路协同、工业控制等实时性要求高的场景。

市场应用：为微软Azure AI超算提供光层信号动态路由方案，适配超大规模数据中心的低延迟需求。

二、国内企业

光迅科技

技术突破：国内唯一量产MEMS-OCS的厂商，产品支持最高400×400端口配置，覆盖O/S/C/L波段，切换时间<50ms，协议透明性强。

协同成果：其OCS产品与华为OptiXtrans DC808数据中心全光交换机（支持256×256无阻塞交换）协同，应用于AI训练集群，功耗较传统交换机降低98%。

市场地位：华为核心供应商，毛利率达52%，192×192光开关已落地多场景。

赛微电子

技术突破：控股子公司赛莱克斯北京代工制造MEMS-OCS光链路交换器件，良率达75%（行业平均60%），成本较进口产品低30%。

协同成果：其MEMS微镜阵列响应时间<50μs，通过谷歌、微软认证，8英寸晶圆工艺较传统4英寸方案单位成本降低40%。

市场地位：全球15% OCS市场份额，二代MEMS-OCS毛利率达55%（行业平均40%）。

腾景科技

技术突破：为谷歌OCS交换机供应光收发模组中的光器件（如WSS模块所需的光学元件），FAU光纤阵列精度达±1μm。

协同成果：其精密光学元组件适配Coherent 1.6T OCS系统，CPO光互联组件产线2025年Q3投产，预计贡献营收1.2亿元，毛利率达45%（行业平均32%）。

市场地位：OCS用精密光学元组件市占率超20%，深度合作中际旭创、新易盛。

华为

技术突破：推出OptiXtrans DC808数据中心全光交换机，采用全光交叉技术，支持256×256无阻塞交换，功耗较传统交换机降低98%。

协同成果：其OCS方案应用于AI训练集群，实现算力资源分钟级分割，提升集群算效。

市场地位：与中兴通讯联合曦智科技推出分布式OCS方案，获2025世界人工智能大会最高奖，适配AI后端网络。

中兴通讯

技术突破：联合曦智科技推出分布式OCS方案，基于硅光子芯片技术，具备成本效益和灵活性。

协同成果：其方案适配AI后端网络，支持严格无阻塞交叉矩阵，可提供640G、320G等容量，适用于骨干网和城域网的光交叉连接。

市场地位：与烽火通信并列国内OCS领域领先厂商，烽火的FonsWeaver系列智能光交换系统通过分布式智能控制平面实现快速恢复和灵活调度。

OCS光交换机与微纳光学协同领域有哪些招聘岗位或就业机会

一、企业端：技术研发与工程应用岗位1. 光学工程师

核心职责：负责OCS光交换机中光学系统的设计、仿真与优化，包括光路建模、像差校正、波导结构开发等。

技能要求：

精通ZEMAX、Code V等光学设计软件；

熟悉微纳光学器件（如超表面透镜、光子晶体）的制造工艺；

具备光通信系统集成经验，了解WDM技术。

典型企业：

华为：招聘光学工程师参与数据中心全光交换机（如OptiXtrans DC808）的研发，要求掌握MEMS技术及3D环状网络拓扑设计。

Coherent：开发数字液晶（DLC）光交换技术，需优化液晶分子偏转控制算法，降低驱动电压至10V以下。

腾景科技：为谷歌OCS提供高精度光学元件（如折射棱镜、准直透镜），要求纳米级加工精度。

2. 微纳光学工艺工程师

核心职责：负责微纳光学器件的制造流程开发，包括光刻、蚀刻、薄膜沉积等工艺优化。

技能要求：

熟悉半导体制造设备（如ASML光刻机）；

掌握微纳结构表征技术（如AFM、SEM）；

具备良率提升与成本控制经验。

典型企业：

赛微电子：代工制造MEMS-OCS光链路交换器件，要求晶圆工艺良率达75%（行业平均60%）。

昂纳科技：招聘封装工程师开发表面贴装技术（SMT）、倒装芯片等工艺，应用于光通信模块封装。

3. 硬件设计工程师

核心职责：设计OCS光交换机的硬件系统，包括光模块接口、驱动电路、控制板卡等。

技能要求：

精通数字电路、模拟电路设计；

熟悉高速信号完整性（SI）分析；

具备FPGA或ASIC开发经验。

典型企业：

中兴通讯：联合曦智科技开发分布式OCS方案，需设计640G/320G容量交换矩阵。

创鑫激光：招聘光纤激光器研发工程师，负责光路搭建与性能测试。

二、科研机构端：学术研究与前沿探索岗位1. 博士后/研究员

核心职责：开展OCS与微纳光学的基础研究，如新型光交换架构、低损耗波导材料等。

技能要求：

博士学历，光学工程、物理等相关专业；

发表过SCI论文，具备独立科研能力；

熟悉光子学仿真工具（如Lumerical）。

典型机构：

浙江大学微纳加工中心：招聘微纳光学方向博士后，研究超表面透镜的亚波长级聚焦技术。

中科院半导体所：开展硅光芯片与OCS的协同研究，需开发低损耗光互联方案。

2. 科研项目助理

核心职责：协助课题组完成实验设计、数据采集与分析，推动技术转化。

技能要求：

硕士学历，光学或电子工程专业；

熟练使用LabVIEW、MATLAB等工具；

具备项目管理与文档撰写能力。

典型机构：

清华大学电子工程系：招聘OCS方向科研助理，参与量子计算中的光路动态调控项目。

北京大学信息科学技术学院：协助开发压电陶瓷驱动的光束偏转技术，应用于车路协同系统。

三、行业趋势与就业前景

市场需求增长：

据Cignal AI预测，2025-2029年OCS市场规模将超16亿美元，谷歌、微软等超大规模云厂商加速布局，带动光学工程师、硬件设计工程师等岗位需求。

国内华为、中兴等企业推出自主OCS方案（如OptiXtrans DC808），推动产业链本土化，创造大量工程应用岗位。

技术融合驱动：

微纳光学与OCS的协同需跨学科人才，如兼具光学设计能力与半导体制造经验的复合型工程师，薪资较传统岗位高30%-50%。

学术界聚焦新型材料（如铌酸锂薄膜）与低功耗架构研究，博士后岗位年薪可达40万-60万元。

地域与行业分布：

地域：北京、上海、深圳集中70%以上岗位，苏州、武汉等二线城市依托产业集群（如中天科技）形成新兴需求。

行业：光通信（50%）、量子计算（20%）、工业控制（15%）为主要就业领域，医疗影像、自动驾驶等细分市场增速显著。