2023年以來，大模型訓練引爆了算力需求的快速增長。隨著算力資本開始攀升，市場對於算力是否過剩、ai是否泡沫化的討論熱度逐漸增加。在此背景下，後來居上的gemini 3模型及其背後的tpu晶元引發了廣泛關注和討論。
tpu晶元集群基於全光交換（ocs）技術，走出了一條獨特的規模化路徑——不苛求單晶元性能的巔峰，而是通過高效的光互聯，將成千上萬個計算單元融合為一個「虛擬超級計算機」。
一、ocs：重新定義晶元互聯的智能光路調度
算力中心的構成不僅只有晶元，還包括交換機、高速互聯、光模塊、機櫃系統、散熱與能耗管理等完整的技術體系。隨著算力規模持續膨脹，算力中心的建設也正從「堆疊更多晶元」轉向「打造整體算力系統」。
在交換機方面，傳統的 oeo（光-電-光）主要實現光信號與電信號的相互轉換，但其速度、耗電發熱等方面均有較多局限。隨著數據量爆炸式增長，傳統光電交換oeo的性能瓶頸愈發明顯。而ocs（全光交換）則是讓信號在光路中直接「直通」，不再反覆轉換，因此通常速率快、帶寬升級靈活，同時ocs還能較好地利用光纖帶寬、顯著降低能耗，且容易擴展到成千上萬的埠。
而tpu ironwood超級集群，區別於gpu數據中心的關鍵就是靠ocs把9216顆tpu直接互聯成一個統一的大算力系統，相當於把幾千顆「晶元小島」連成了一塊「算力大陸」。整個系統能提供42.5 eflops（fp8）的算力和1.77 pb的 hbm 內存，像一台巨型超級計算機一樣協同工作。
得益於ocs的全光架構，該網路性能出現了質變：吞吐提升30%，功耗下降40%，流量完成時間縮短10%，故障時間減少到原來的1/50，資本開支降低30%。
總的看來，tpu藉助ocs可以把多個模塊隨時組合成大網路，讓數千顆晶元共享帶寬和內存，實現真正的大規模協同訓練。這也讓超大模型可以更高效地調度和擴展。
圖1. ironwood超級集群
下圖展示了在 tpu 集群中tpu晶元、ocs交換機與光模塊之間的信號傳輸路徑，說明數據是如何在超大規模系統內進行高速互聯的。
圖2. tpu集群信號傳輸
二、ocs主流技術方案
ocs最早用於傳統電信，如今在ai數據中心因超大帶寬和低時延需求而加速普及。當前ocs主要有多種技術路線，各方案在埠規模、插損和切換速度等方面各有特點。
表1. ocs技術路線對比
資料來源：中泰證券
其中，mems ocs是最主流的技術，產業鏈完善，已在海外龍頭企業tpu集群中大規模部署，是當前商業化最成熟的方案。
按成本拆分數據，單台mems ocs的bom成本約2-2.5萬美元，售價約6萬美元，成本主要來自mems陣列、光纖陣列、透鏡陣列、環形器與光電模組，其中陣列部分佔比最高，是決定性能與成本的核心。
三、市場前景與產業機遇
隨著ocs在ai大規模集群中的快速落地，產業鏈正迎來高速增長期。根據qyresearch，全球ocs市場規模已從2020年的7200萬美元增長至2024年的3.6億美元，cagr高達49.8%；cignal ai預計，在海外龍頭mems ocs的帶動下，2025年市場規模約4億美元，並將在2029年突破16億美元，2025–2029年 cagr約41%。目前a股相關企業毛利率約34%，行業盈利能力持續提升。
在應用端，以tpu v4p為例，一個包含 4096 顆tpu的集群需配置48台ocs、總埠超過6500個，單一集群的光交換需求即具備可觀價值。隨著算力建設加速，2026年tpu 出貨量有望達到400萬顆，為ocs需求提供持續動能。lightcounting預計，2029年全球ocs出貨量將突破5萬台，全光交換將成為ai數據中心的關鍵底座。
以tpu集群為代表的新型算力體系正成為當前算力需求的「第二解法」。
回到市場當下的疑慮：算力是否已經過剩？從 tpu 集群的演進中，我們看到的不是需求的停滯，而是行業對算力極限、對算力體系革新的持續探索與不懈追求。
隨著算力結構從單一路徑向多元化演進，光模塊、ocs等底層互連環節的需求呈現同步放量趨勢，也帶來了更大的產業延展空間。相應領域的布局工具如雲計算etf匯添富（159273）可作為關注方向。
與此同時，算力晶元生態也在從通用gpu向asic專用晶元加速分化。隨著大模型場景進一步精細化，專用晶元所代表的「第二路徑」正在打開更廣闊的創新和產業化空間。圍繞專用晶元產業鏈的工具，如科創晶元50etf（588750）、晶元50etf（516920），同樣值得跟蹤。
風險提示：基金有風險，投資需謹慎。投資人應當閱讀《基金合同》《招募說明書》《產品資料概要》等法律文件，了解基金的風險收益特徵，特別是特有風險，並根據自身投資目的、投資經驗、資產狀況等判斷是否和自身風險承受能力相適應。基金管理人承諾以誠實信用、謹慎盡責的原則管理和運用基金資產，但不保證基金一定盈利或本金不受損失。科創晶元50etf屬於較高風險等級（r4）產品，適合經客戶風險承受等級測評後結果為進取型（c4）及以上的投資者。其餘基金屬於中等風險等級（r3）產品，適合經客戶風險承受等級測評後結果為平衡型（c3）及以上的投資者。請投資者關注指數化投資的風險以及集中投資於shs雲計算指數、科創晶元指數、晶元產業指數成分股的持有風險，請關注部分指數成分股權重較大、集中度較高的風險，請關注指數化投資的風險、etf運作風險、投資特定品種的特有風險等。雲計算etf匯添富投資範圍包括港股，會面臨因投資環境、投資標的、市場制度以及交易規則等差異帶來的特有風險。文中提及個股僅為指數成份股客觀展示列舉，本文出現信息只作為參考，投資人須對任何自主決定的投資行為負責。本文中的任何觀點、分析及預測不構成對閱讀者任何形式的投資建議
