一文读懂 “谷歌链”：AI 全栈式创新，TPU+OCS 共塑下一代智算网络

在 AI 军备竞赛日益白热化的背景下，谷歌正凭借其从芯片到网络的 “全栈式” 创新构筑独特的算力护城河。

在中泰证券看来，这一轮 “谷歌链” 爆发的关键技术变量在于 OCS 光交换技术的全面引入。通过深度整合自研 TPU 芯片与 OCS（光电路交换机）技术，谷歌不仅突破了传统数据中心的能效与扩展瓶颈，更为下一代智算网络确立了新的架构标准。

TPU 与 OCS 的深度耦合，不仅支撑了 Gemini 等大模型的高效迭代，也直接带动了上游光模块（特别是 1.6T）、MEMS 芯片、光器件等产业链环节的增量需求。AI 数据中心正从静态架构向动态光子互联演进。

TPU v7“Ironwood” 放量：ASIC 市场的主导力量

中泰证券认为，谷歌 AI 已围绕芯片（TPU）—网络 (OCS)—模型 (Gemini)—应用 (云计算/搜索/广告等) 全栈优势构筑护城河。

从 2011 年谷歌成立谷歌大脑（Google Brain）实验室开始涉足 AI 开始，一系列具有影响力的 AI 研究相继问世，包括 2017 年发布 Transformer 架构到 2023 年推出多模态大模型 Gemini，目前已形成从芯片到集群架构到大模型再到应用端的布局，谷歌将 AI 逐步整合到多元业务流程中，这些业务为谷歌获取了海量数据，用于训练完善 AI。

分析师强调，谷歌自研芯片的跨越式发展是其算力战略的核心。

即将全面上市的 TPU v7（Ironwood）在性能上实现了质的飞跃，单芯片计算能力较上一代 TPU v5p 提升超过十倍，峰值带宽达 7.4 TB/s。

在集群架构上，Ironwood 继续沿用且优化了 3D Torus（三维环面）拓扑结构。该架构允许将多个 “4×4×4” 的立方体构建块动态组合，单集群规模可扩展至 9216 颗芯片。为了匹配这一极高的算力密度，TPU v7 开始配置 1.6T 光模块，这也带动了市场对高速光模块需求的预期上修。

供应链调研指出，2026 年谷歌 TPU 将成为全球自研 ASIC 市场的主力，预计出货量远高于 AWS Trainium 或 Microsoft Maia 等竞品。随着英伟达 GB200 与谷歌 TPU v7 的双重拉动，2026 年行业 1.6T 光模块需求有望上修至 2000 万只以上。

OCS：打破传统电交换瓶颈的关键技术

中泰证券表示，谷歌在 AI 数据中心大规模引入 OCS（光电路交换机）的核心逻辑在于解决大规模扩展（Scale-Out）带来的功耗与效率难题。

传统数据中心架构正在失效。在传统 Clos 架构中，随着算力集群规模指数级扩张，基于电信号的分组交换机（EPS）面临着严重的功耗散热问题和昂贵的布线成本。据 Cisco 测算，数据中心交换系统的总功耗在过去十余年间提升了 22 倍。

谷歌引入 OCS，本质上是用物理光路直接传输数据，彻底抛弃了 “光—电—光” 的信号转换过程。

这其中，OCS 是实现服务器解耦（Server Disaggregation）的关键，它允许计算资源跨机架动态编排，像搭积木一样组合算力，从而突破了静态机架的资源浪费瓶颈。在 Ironwood 集群中，48 台 OCS 交换机连接了 9216 个 TPU 芯片，构建了一个低延迟、高带宽的动态光子网络。

数据证明了这一技术路线的优越性：引入 OCS 定制化网络后，谷歌网络的吞吐量提升了 30%，功耗降低了 40%，网络宕机时间减少了 50 倍，最关键的是，它让资本开支减少了 30%。

解构谷歌 OCS：独特的 MEMS 技术与定制光器件价值

中泰证券表示，理解 “谷歌链” 的投资价值，必须理解 OCS 的物理构成。

目前谷歌主流的 Palomar OCS 基于 MEMS（微机电系统）方案，拥有 136 个光路通道（实际使用 128 路）。其核心工作原理是通过 2D MEMS 微镜阵列反射光信号，实现毫秒级的光路切换，无需光收发器进行电信号转换。

这套系统带来了一系列独特的硬件需求。

首先是定制光模块，谷歌在光模块中内置了环形器（Circulator），实现了单根光纤的双向传输，这使得所需的端口和光缆数量不仅比传统胖树架构减少了 40%，还创造了环形器这一增量市场。

其次是核心光学元件，包括 MEMS 阵列、准直器、2D 透镜阵列等，这些精密光学元器件的单机价值量极高。此外，虽然谷歌目前主推 MEMS 方案，但也正在探索液晶、压电陶瓷和硅光波导等新技术路径，为供应链上的技术创新者提供了潜在的入局机会。

OCS 技术的崛起为光通信产业链带来了全新的增量环节。随着微软、Meta 等其他云服务商也开始探索 OCS 应用，Lightcounting 预测 2024-2029 年 OCS 市场将以 28% 的复合增速增长，行业正迎来技术与需求的双重爆发期。