一文讀懂 “谷歌鏈”：AI 全棧式創新，TPU+OCS 共塑下一代智算網絡

在 AI 軍備競賽日益白熱化的背景下，谷歌正憑藉其從芯片到網絡的 “全棧式” 創新構築獨特的算力護城河。

在中泰證券看來，這一輪 “谷歌鏈” 爆發的關鍵技術變量在於 OCS 光交換技術的全面引入。通過深度整合自研 TPU 芯片與 OCS（光電路交換機）技術，谷歌不僅突破了傳統數據中心的能效與擴展瓶頸，更為下一代智算網絡確立了新的架構標準。

TPU 與 OCS 的深度耦合，不僅支撐了 Gemini 等大模型的高效迭代，也直接帶動了上游光模塊（特別是 1.6T）、MEMS 芯片、光器件等產業鏈環節的增量需求。AI 數據中心正從靜態架構向動態光子互聯演進。

TPU v7“Ironwood” 放量：ASIC 市場的主導力量

中泰證券認為，谷歌 AI 已圍繞芯片（TPU）—網絡 (OCS)—模型 (Gemini)—應用 (雲計算/搜索/廣告等) 全棧優勢構築護城河。

從 2011 年穀歌成立谷歌大腦（Google Brain）實驗室開始涉足 AI 開始，一系列具有影響力的 AI 研究相繼問世，包括 2017 年發佈 Transformer 架構到 2023 年推出多模態大模型 Gemini，目前已形成從芯片到集羣架構到大模型再到應用端的佈局，谷歌將 AI 逐步整合到多元業務流程中，這些業務為谷歌獲取了海量數據，用於訓練完善 AI。

分析師強調，谷歌自研芯片的跨越式發展是其算力戰略的核心。

即將全面上市的 TPU v7（Ironwood）在性能上實現了質的飛躍，單芯片計算能力較上一代 TPU v5p 提升超過十倍，峯值帶寬達 7.4 TB/s。

在集羣架構上，Ironwood 繼續沿用且優化了 3D Torus（三維環面）拓撲結構。該架構允許將多個 “4×4×4” 的立方體構建塊動態組合，單集羣規模可擴展至 9216 顆芯片。為了匹配這一極高的算力密度，TPU v7 開始配置 1.6T 光模塊，這也帶動了市場對高速光模塊需求的預期上修。

供應鏈調研指出，2026 年穀歌 TPU 將成為全球自研 ASIC 市場的主力，預計出貨量遠高於 AWS Trainium 或 Microsoft Maia 等競品。隨着英偉達 GB200 與谷歌 TPU v7 的雙重拉動，2026 年行業 1.6T 光模塊需求有望上修至 2000 萬隻以上。

OCS：打破傳統電交換瓶頸的關鍵技術

中泰證券表示，谷歌在 AI 數據中心大規模引入 OCS（光電路交換機）的核心邏輯在於解決大規模擴展（Scale-Out）帶來的功耗與效率難題。

傳統數據中心架構正在失效。在傳統 Clos 架構中，隨着算力集羣規模指數級擴張，基於電信號的分組交換機（EPS）面臨着嚴重的功耗散熱問題和昂貴的佈線成本。據 Cisco 測算，數據中心交換系統的總功耗在過去十餘年間提升了 22 倍。

谷歌引入 OCS，本質上是用物理光路直接傳輸數據，徹底拋棄了 “光—電—光” 的信號轉換過程。

這其中，OCS 是實現服務器解耦（Server Disaggregation）的關鍵，它允許計算資源跨機架動態編排，像搭積木一樣組合算力，從而突破了靜態機架的資源浪費瓶頸。在 Ironwood 集羣中，48 台 OCS 交換機連接了 9216 個 TPU 芯片，構建了一個低延遲、高帶寬的動態光子網絡。

數據證明了這一技術路線的優越性：引入 OCS 定製化網絡後，谷歌網絡的吞吐量提升了 30%，功耗降低了 40%，網絡宕機時間減少了 50 倍，最關鍵的是，它讓資本開支減少了 30%。

解構谷歌 OCS：獨特的 MEMS 技術與定製光器件價值

中泰證券表示，理解 “谷歌鏈” 的投資價值，必須理解 OCS 的物理構成。

目前谷歌主流的 Palomar OCS 基於 MEMS（微機電系統）方案，擁有 136 個光路通道（實際使用 128 路）。其核心工作原理是通過 2D MEMS 微鏡陣列反射光信號，實現毫秒級的光路切換，無需光收發器進行電信號轉換。

這套系統帶來了一系列獨特的硬件需求。

首先是定製光模塊，谷歌在光模塊中內置了環形器（Circulator），實現了單根光纖的雙向傳輸，這使得所需的端口和光纜數量不僅比傳統胖樹架構減少了 40%，還創造了環形器這一增量市場。

其次是核心光學元件，包括 MEMS 陣列、準直器、2D 透鏡陣列等，這些精密光學元器件的單機價值量極高。此外，雖然谷歌目前主推 MEMS 方案，但也正在探索液晶、壓電陶瓷和硅光波導等新技術路徑，為供應鏈上的技術創新者提供了潛在的入局機會。

OCS 技術的崛起為光通信產業鏈帶來了全新的增量環節。隨着微軟、Meta 等其他雲服務商也開始探索 OCS 應用，Lightcounting 預測 2024-2029 年 OCS 市場將以 28% 的複合增速增長，行業正迎來技術與需求的雙重爆發期。