OFC2026 - AI 資料中心光學網路：技術賦能者與關鍵應用 - NTT, NVIDIA, Ciena, Lumentum, iPronics, nEye Systems

前言

隨著 AI 超級計算需求以每年 2.5 倍（16-bit FLOP/s）的速率爆發式成長，傳統的以太網路與電交換架構正遭遇嚴峻的「功耗牆」與「成本牆」挑戰。在 OFC 2026 的這場核心工作坊中，產業領袖達成了一個核心共識：光路交換 (Optical Circuit Switching, OCS) 不再只是電信長途傳輸的專利，它正成為 AI 資料中心突破 100,000 GPU 集群規模的關鍵底層架構。本次會議深入探討了 OCS 如何從「靜態配線架」轉化為「動態拓撲優化」的核心節點，並揭示了下一代 MEMS、矽光子（SiPh）與可程式化光學技術的量產時程。

核心技術與各廠觀點全紀錄

在本次座談中，各家廠商針對 OCS 在 AI 集群中的角色，展現出顯著的策略差異：

1. NTT (Kazuya Anazawa)：APN 全光網路的實踐者

• 核心立場： NTT 推動的 IOWN APN (All-Photonics Network) 架構旨在將光路延伸至伺服器末端。

• 關鍵數據： 強調 AI 晶片數量年增率達 1.6x。NTT 認為 OCS 能顯著降低端到端延遲與功耗，特別是在跨集群的大規模互連中，目標是將每位元傳輸功耗降低至 pJ/bit 級別。

• 技術路徑： 專注於高可靠性的光學交換技術，以支持未來 AI 超級計算機的彈性擴展。

2. NVIDIA (Giannis Patronas)：拓撲彈性與容錯機制

• 核心立場： NVIDIA 對 OCS 的導入持務實且具前瞻性的態度。OCS 並非取代 InfiniBand 或 Spectrum-X，而是作為其互連層的「拓撲增強器」。

• 技術數據： 探討了在 Dragonfly 與 Fat-Tree 拓撲中引入 OCS。NVIDIA 認為 OCS 的核心價值在於：

  1. 拓撲重新配置： 根據訓練任務（如 LLM vs. 推薦系統）動態調整網路直連路徑。

  2. 故障排除 (Fault Tolerance)： 當光纖或模組損壞時，透過 OCS 快速繞道，避免昂貴的 GPU 集群閒置。

• 分歧點： 不同於其他廠商追求微秒級切換，NVIDIA 現階段更看重 OCS 作為大規模集群管理（Software Orchestration）的穩定性。

3. Ciena (David Boertjes)：高基數 (High-Radix) 交換的領航者

• 核心立場： 致力於將電信級的光交換技術引入資料中心內部。

• 技術指標： 致力於開發超高基數的 OCS 系統，目標是實現 1000+ 埠數 的單體交換能力，以減少光電轉換（O-E-O）的次數。

• 預判： 預期未來 12-24 個月內，資料中心內部的光層透明度將大幅提升。

4. Lumentum (Peter Roorda)：MEMS 與 LCoS 的元件霸主

• 核心立場： 提供多元化的底層開關技術，包含 MEMS 與 LCoS。

• 關鍵觀點： Lumentum 指出 OCS 正從傳統的電信 WSS (Wavelength Selective Switches) 轉化為更適合 AI 的低成本、高致密封裝模組。

• 數據對陣： Lumentum 強調 MEMS 技術在插入損耗 (Insertion Loss) 與可靠性上具備絕對優勢，是目前市場最成熟的方案。

5. nEye Systems (Ming Wu)：3D MEMS 與超低損耗技術

• 核心立場： 推動 3D MEMS 技術，實現亞微秒級 (Sub-microsecond) 的切換速度。

• 關鍵數據：

  • 切換時間： 展示了低於 500 ns 的切換響應。

  • 損耗控制： 透過移動波導技術，實現 OFF 狀態零損耗，並在 ON 狀態下維持極低串擾 (Crosstalk < -60dB)。

• 競爭力： 其 3D OCS 架構支援高達 143 甚至更多通道，且無需額外的 SOA 放大補償，顯著降低系統複雜度。

6. iPronics (Luis Torrijos)：軟體定義光學與可程式化光子

• 核心立場： 推廣類似光學 FPGA 的 可程式化光子晶片 (PPC)。

• 技術優勢： 利用矽光子 (SiPh) 網格架構，實現極速、軟體可定義的光路配置，適合需要頻繁調整算力資源分佈的邊緣 AI 應用。

共識與分歧點分析

1. 技術路徑共識： 所有與會者均認同 矽光子 (SiPh) 與 MEMS 是實現 OCS 規模化的兩大支柱。

2. 切換速度的分歧：

   • 傳統派 (Ciena, Lumentum)： 認為毫秒 (ms) 級的切換對於拓撲重建與容錯已綽綽有餘。

   • 激進派 (nEye Systems, iPronics)： 主張必須達到亞微秒 (Sub-us) 級別，才能在未來實現「光學封包交換 (Optical Packet Switching)」的初步形態。

3. 功耗與散熱：

   • 與會者一致認為 OCS 本身幾乎不耗能（Passive switching），但管理控制面的 SONiC 系統與處理器 才是功耗主體。

   • 2026E 展望： 隨著密度提升 10 倍，熱管理（而非液冷）將成為 OCS 封裝的下一波技術挑戰。

產業鏈與市場影響：Simple Tech Trend 觀點

從供應鏈的角度看，本次會議釋放出幾個重要訊號：

• 台積電 (TSMC) 與封裝端： 隨著 iPronics 與 nEye 等公司推動更高密度的 OCS，CPO (共封裝光學) 與 Advanced Packaging (CoWoS) 的整合將不僅限於 DSP 與光模組，未來可能包含微型化的 MEMS 陣列。

• 光收發模組廠的轉型： 傳統插拔式模組面臨 LPO (線性驅動) 與 OCS 的雙重挑戰。OCS 的普及將減少中間層交換器所需的電口模組數量，這對模組大廠既是毛利挑戰也是技術升級的動力。

• 軟體生態系 (SONiC)： 網路軟體化已成為 OCS 進入資料中心的「門票」。能否完美整合至現有的資料中心網絡架構（如 Google 的 Apollo 系統），將決定各家 OCS 廠商的市佔率。

STT 趨勢預判 (2025-2027)： 我們預計在未來 18 個月內，OCS 將從 Google 的獨家黑科技走向「二線雲端大廠 (Tier-2 CSPs)」的實驗室，並在 2026 年底迎來小規模量產。NVIDIA 的策略性加入（即使目前僅作為拓撲管理）將極大提振市場對 OCS 的信心。投資者應密切關注具備 MEMS 精密封裝能力 與 矽光子整合技術 的標的公司。