中國416面微鏡MEMS晶片，或令光路交換門檻降低

蘇州知芯傳感技術有限公司推出的「公版」MEMS微鏡大陣列晶片，真正重要之處不在於它本身就是一部400×400光交換器，而在於它為光路交換（Optical Circuit Switching，OCS）設備商提供一款標準化、聲稱可量產的核心元件。

換句話說，這是AI網絡供應鏈的一步，而不是一部完整OCS系統突然面世。假如產品能夠通過更多客戶驗證，並維持現時公布的良率及可靠性，國內設備商便毋須每次由零開始自行設計大型微鏡陣列，定制OCS產品的成本、時間及技術門檻都有望下降。

今次發布的是甚麼？

這枚晶片採用靜電驅動、雙軸MEMS結構，在單一硅基上集成416枚可獨立移動的硅微鏡。要留意的是，「416」代表微鏡單元數量，並不等於416×416端口矩陣。報道指其封裝尺寸為33.6×20.85×0.66毫米。23

公司及業界報道列出的規格包括：

• X軸機械偏轉角度：±6.5°
• Y軸機械偏轉角度：±5.5°
• 紅外線反射率：至少96%
• 響應時間：低於10毫秒
• 循環壽命：超過10億次
• 量產晶圓良率：高於90%
• 聲稱可支援400×400端口級OCS產品23

以上數字主要來自公司及行業報道，反映的是產品目前公布的能力，並不等同於已由獨立機構公開驗證的完整基準測試結果。

OCS究竟點樣運作？

傳統電子封包交換器會接收數據、分析路由，再透過電子交換結構轉發封包。OCS則不同：它會在兩個端點之間建立一條實體光路，連線一旦設定完成，數據便可以在光域內通過交換器，不必每次都在光訊號與電訊號之間來回轉換。

在MEMS OCS內，控制軟件先選定連線，之後由靜電驅動的微鏡傾斜，將輸入光纖射出的光束反射至指定輸出光纖。這條光路會維持至網絡重新配置為止。

因此，OCS特別適合以下幾類流量：

1. **頻寬需求高：**大型AI工作負載需要在多組加速器之間搬運大量數據。
2. **通信模式較可預測：**AI訓練等協同運算會產生持續時間較長的數據流，值得為它們建立專用光路。
3. **可以接受毫秒級重新配置：**OCS通常在工作負載或排程層面重組網絡拓撲，而不是每個封包都重新決定路徑。

OCS的吸引力在於它不太受數據速率及波長限制，延遲低，亦可減少電子交換處理帶來的功耗。

不過，OCS並非要取代所有電子網絡。短暫、突發或難以預測的流量，仍然適合由封包交換處理；光層本身亦需要拓撲管理、排程、監控及故障復原機制。

為甚麼AI集群開始重視光路交換？

當AI加速器數量不斷增加，固定的一對一銅纜或光纖連接會愈來愈難管理。可重新配置的光層，則可以按工作負載改變不同處理器群組之間的直接連線，潛在地減少電子交換層數及光電轉換節點。

Google的Ironwood TPU架構是一個較具代表性的例子。Google表示，OCS網絡用於連接同一個cube以外的TPU cube；其系統文件亦提到，當OCS或光鏈路出現故障時，網絡可以繞行故障位置，以提升TPU切片的可用性。1721

Google公布的Ironwood資料顯示，系統可在一個superpod內擴展至9,216枚晶片。這不代表所有AI集群都會採用同一種設計，但顯示當互連加速器數量上升，動態控制光學拓撲的價值亦會增加。21

至於節能效益，亦要避免將不同層級的數字混為一談。業界資料曾以特定OCS網絡架構為例，引用約40%網絡功耗節省；這是整個架構的結果，並不是單靠安裝知芯傳感這枚微鏡晶片便必然達到的數字。

NVIDIA的Spectrum-XGS則應該分開理解。它是用於跨數據中心擴展AI Ethernet網絡的技術，不能直接當作已公布的MEMS OCS部署。NVIDIA同時推進共封裝光學（CPO）交換器，但CPO主要是將光學輸入輸出更緊密地整合到交換硬件，與透過微鏡實際重新配置光纖至光纖連線的OCS並不是同一件事。

標準化晶片對中國供應鏈有何意義？

一套OCS系統涉及多個難度不低的環節，包括微鏡陣列、光學引擎、光纖對準、封裝、驅動電子、控制軟件，以及系統級可靠性驗證。

如果設備商可以直接採用一款合資格的標準微鏡元件，便能將資源集中到光學引擎整合、控制系統、封裝及整機驗證，而不必各自負擔最專門化的微鏡陣列研發。這有機會令中國數據中心、骨幹通信網絡及大型AI算力集群更容易開發定制OCS產品，同時減少對進口核心元件的依賴。

但本土化效果最終仍要視乎幾項因素，包括客戶導入及驗證、長期量產良率、整機可靠性，以及實際部署數量。單一次發布，尚不足以證明整條供應鏈已全面成熟。

知芯傳感表示，創始團隊早於2019年開始研究基於MEMS微鏡的陣列交換。報道指，公司在2025年完成大型陣列流片，並應用於320×320通道OCS系統；到2026年8月，正式向行業客戶推出標準化公版產品。124

公司亦表示，已建立涵蓋微鏡設計、晶圓加工、封裝及測試的垂直能力。另一份融資報道則指，知芯傳感完成Pre-A輪融資，資金將用於加快MEMS微鏡陣列及AI數據中心光互連相關研發。67

MEMS之外，還有甚麼OCS方案？

MEMS微鏡只是光路交換的其中一條技術路線，其他方案包括：

• **液晶交換：**穩定性及光學損耗表現可以較好，但重新配置速度通常較慢。
• **壓電或直接光束轉向：**可快速移動光學元件，但在控制複雜度、端口規模及成本之間需要取捨。
• **機械人光纖交換：**以機械方式對準光纖，損耗可以很低，但實體移動速度較慢。
• **硅光子或導波交換：**具備小型化及高速潛力，但端口數、光損耗及控制仍然是工程挑戰。

在不少高端口數OCS設計中，MEMS被視為目前較成熟的主流方案，原因是它在端口密度、插入損耗、寬頻運作及毫秒級重新配置之間取得了實際平衡。學術及業界比較亦將320×320級MEMS設計視為大型系統的可行選項，而市場研究預期MEMS在短期內仍會是主要技術類別。

至於「MEMS佔OCS市場超過70%」的說法，就要審慎看待。市場份額會因市場定義、統計年份及分析機構方法不同而改變。現有證據支持MEMS是領先、甚至佔主導地位的方案，但不足以普遍核實一個固定的70%以上比例。

1,024×1,024及超大型集群，仍然是下一步

知芯傳感目前報道的產品規格包括300×300及320×320級陣列，公司亦曾提出向1,024×1,024端口演進的規劃。這是發展路線圖，並不代表1,024×1,024產品現時已經出貨或完成資格認證。79

同樣，讓OCS服務10萬張或以上加速卡的構想，屬於可能的系統方向，而不是今次晶片發布已經證實的成果。要達到這個規模，除了擴大微鏡陣列，還需要光學封裝、控制平面軟件、流量排程、故障處理、布線、散熱設計，以及與電子交換器協同運作。Google的系統文件正好說明，光網絡之外，繞行及可用性機制同樣重要。1721

較穩妥的結論是：知芯傳感已公布一款集成416枚微鏡、定位支援中國400×400端口級OCS設計的標準化核心元件。如果其性能、良率及可靠性聲稱能在更大範圍的客戶驗證中成立，這枚晶片便可能降低中國OCS系統開發門檻，並強化AI互連關鍵元件的本地供應。

至於大幅節能、10萬張加速卡光網絡，以及1,024×1,024交換，現階段仍應視為系統級機會或未來規劃，而不是單靠今次發布已經確立的結果。