MEMS · 微机电系统 · OCS 核心
MEMS 芯片
// MICRO-ELECTROMECHANICAL SYSTEMS · 用半导体工艺造可动微镜
320OCS 端口（典型）
μs微秒级切换
8"主流晶圆尺寸
赛微A 股龙头
01
MEMS 在光通信的三大应用
// OCS / WSS / VOA
MEMS（Micro-Electromechanical Systems / 微机电系统）是用半导体工艺加工出的带可动机械结构的微型芯片。在光通信里，"可动"二字直接被用来改变光路本身——通过镜面偏转、薄膜形变等机械动作，让光信号在不进行 OE/EO 转换的前提下被开关、被切换、被衰减。OCS 是其中最大单品价值，跟随 Google TPU 集群规模部署成为新增量主线。
PATH A · 最大单品 · OCS 心脏
OCS 全光交换
Optical Circuit Switch · MEMS Mirror Array
N×N MEMS 微镜阵列→静电 / 压电驱动→偏转角调整→重定向入射光路
// 典型规格
32–320 端口，单镜直径数百 μm，偏转角 ±5° 至 ±10°
// 切换速度
毫秒级（电路级），不读包、不译码，时延仅光程时延
// 市场规模
2026E 谷歌一家需求 3 万台，全球产能 1.5–1.8 万台，缺口巨大
// 主导玩家
海外：Calient（Google 收购）/ Telescent
A 股：赛微电子（MEMS 代工）/ 凌云光（系统集成）
A 股：赛微电子（MEMS 代工）/ 凌云光（系统集成）
// 投研意义
MEMS 在光通信的最大单品——AI 集群 Scale-up 骨干层标配，5 年内主线
PATH B · 成熟商用
WSS 波长选择开关
Wavelength Selective Switch
MEMS 镜组→对每个波长独立偏转→路由至不同输出端口
// 典型规格
1×9 / 1×20 端口，覆盖 C+L 波段，96 波或 192 波
// 切换速度
毫秒级，每波长独立路由
// 市场规模
DWDM 骨干网常规件，整体增速温和，不及 OCS 弹性
// 主导玩家
海外：Lumentum / Coherent / Finisar（LCoS 与 MEMS 混合）
A 股：光迅科技 / 华工科技（自研模组）
A 股：光迅科技 / 华工科技（自研模组）
// 投研意义
技术成熟，是 MEMS 在光通信里第一个规模商用形态
PATH C · 通用器件
VOA 可调光衰减器
Variable Optical Attenuator
MEMS 微动结构→遮挡光路 / 改变耦合效率→连续调节衰减量
// 典型规格
衰减范围 0–30 dB，响应数 ms，插入损耗 < 1 dB
// 切换速度
毫秒级，连续可调（非开关）
// 市场规模
EDFA 模组 / WDM 系统标配，单价低、用量大、价值量分散
// 主导玩家
海外：DiCon / Sercalo
A 股：光迅科技 / 光库科技 / 仕佳光子
A 股：光迅科技 / 光库科技 / 仕佳光子
// 投研意义
通用器件，不构成核心 thesis，是 MEMS 在光通信的存量基本盘
核心判断：OCS 是 MEMS 在光通信的最大新增弹性——WSS / VOA 是存量基本盘，但增速温和；OCS 跟随 Google TPU 部署，是 5 年内 MEMS 光通信价值量增长的主线。A 股的核心抓手是 MEMS-OCS 微镜代工 + OCS 整机集成两个环节。
02
MEMS 工艺路线对比
// SILICON vs COMPOUND
MEMS 芯片按衬底材料分两条路：硅基 MEMS 是 OCS / WSS / VOA 主流，能直接复用半导体晶圆厂的 CMOS 工艺；化合物 MEMS（GaAs、SiC、压电陶瓷复合）做高频 / 高功率器件，海外 IDM 主导，国内供应链尚未形成。A 股 MEMS-OCS 走的全部是硅基这条路线。
主流商用 · OCS 路径
硅基 MEMS
Silicon-based MEMS · CMOS Compatible
单晶硅 / SOI 衬底→DRIE 深硅蚀刻（关键工艺）→晶圆键合→镀膜→真空封装
// CORE
CMOS 工艺兼容，与传统晶圆厂共线，规模化降本路径清晰
// 主流晶圆
8 英寸为主，部分高端 12 英寸；OCS 微镜片对衬底平整度要求极高
// 关键工艺
DRIE 深硅蚀刻 / TSV 硅通孔 / 晶圆键合 / 真空封装
// 代表玩家
海外：Silex（瑞典）/ Teledyne / X-FAB
A 股：赛微电子（MEMS-OCS 小批量试产）/ 芯联集成 / 华虹宏力（其他 MEMS 代工）
A 股：赛微电子（MEMS-OCS 小批量试产）/ 芯联集成 / 华虹宏力（其他 MEMS 代工）
// 优势
低成本 / 大规模 / 与 IC 设计 / 封装供应链成熟
// 劣势
机械可靠性（疲劳、粘连）需长时间老炼验证
高性能 · 海外为主
化合物 MEMS
Compound Semiconductor MEMS
GaAs / SiC / 压电陶瓷复合→专用工艺线→高 Q 值 / 高功率器件
// CORE
非硅衬底，瞄准高频 / 高功率 / 极端环境器件，专用产线
// 主流晶圆
4–6 英寸 GaAs / SiC，工艺线小，难以走 CMOS 共线
// 关键工艺
外延生长 / 干法蚀刻 / 压电薄膜 / 金属键合
// 代表玩家
海外为主：ADI / Bosch / Boschi（IDM 模式）
A 股：无规模化产能
A 股：无规模化产能
// 优势
高频特性 / 抗辐照 / 可靠性高
// 劣势
单价高、规模小、不适合 OCS 大端口阵列；A 股供应链空白
A 股 MEMS-OCS 唯一可行路线是硅基——化合物路线在 OCS 场景没有规模优势，国内也没有相应产能。投研抓手：赛微电子的 MEMS-OCS 微镜代工 + 凌云光的 OCS 整机集成。
03
MEMS 关键工艺环节
// PROCESS-BY-PROCESS
每张卡片标注所属工艺阶段：前道（晶圆 + 光刻 + 蚀刻）/ 中道（镀膜 + 键合）/ 后道（封装 + 测试 + 集成）/ 辅助。核心壁垒在 DRIE 深硅蚀刻 + 真空封装 + 镜面镀膜三处。
FRONT-END · 占位前道 · 衬底
硅片 / SOI 衬底
Silicon Wafer / Silicon-on-Insulator
8 英寸单晶硅或 SOI 衬底，OCS 微镜对平整度 / 应力极敏感。SOI 用于隔离电路与可动结构。
// A-SHARE（暂无专页）
立昂微中环股份沪硅产业
FRONT-END · 占位前道 · 蚀刻
DRIE 深硅蚀刻
Deep Reactive-Ion Etching
MEMS 工艺最核心环节——博世工艺刻出可动梁 / 镜面悬臂 / 转轴。深宽比、侧壁垂直度直接决定良率。
// 设备 + 工艺
北方华创（设备）赛微电子（工艺）
FRONT-END前道 · 光刻
光刻 / 图形化
Lithography / Patterning
MEMS 节点宽松（微米级），不依赖最先进光刻机；但多次套刻精度 + 厚胶工艺是壁垒。
// A-SHARE
赛微电子（含产线）
MID-END · 占位中道 · 镀膜
镜面镀膜
Mirror Coating · Au / Al
微镜表面镀金 / 铝薄膜提升反射率（≥ 95%）。1310/1550 nm 波段反射率与应力均匀性是良率关键。
// A-SHARE（光学薄膜厂）
水晶光电福晶科技
MID-END · 占位中道 · 键合
晶圆键合 + TSV
Wafer Bonding · Through-Silicon Via
两片晶圆对准 + 键合形成盖板腔体，TSV 把信号引出；赛微电子国内 TSV / TGV 领先。
// A-SHARE
赛微电子
BACK-END · 占位后道 · 封装
真空 / 惰性气体封装
Vacuum / Inert-Gas Packaging
微镜可动结构需在真空或惰性气体中工作以减少阻尼与氧化；密封性决定 MEMS 寿命。
// A-SHARE
赛微电子（封测一体）
FOUNDRYMEMS 代工
硅基 MEMS 纯代工
Pure-Foundry MEMS
赛微电子 = A 股 MEMS 纯代工龙头。北京亦庄主产线 1.5 → 3 万片/月扩产，MEMS-OCS 已小批量试产，对标 OCS 微镜代工。
// A-SHARE
赛微电子（龙头）芯联集成华虹宏力
BACK-END · 占位后道 · 控制
驱动控制 IC
High-Voltage Driver IC
高压静电驱动 / 压电驱动 IC，控制每个 MEMS 微镜偏转角，含闭环位置反馈。整机集成商自研为主。
// A-SHARE（暂无专页）
凌云光（集成自研）中兴通讯
PACKAGING后道 · 耦合
光纤准直耦合
Fiber Collimation / Coupling
将光纤出射光准直成平行光束射向 MEMS 镜，再聚焦回输出光纤。耦合精度直接决定 OCS 整机插损。
// A-SHARE
腾景科技福晶科技光库科技
BACK-END · 占位后道 · 测试
高精度 MEMS 测试
High-Precision MEMS Test
微镜偏转角 / 反射率 / 共振频率 / 长期老炼测试；量产良率与可靠性的最后关卡。
// A-SHARE
赛微电子（封测）
SYSTEMOCS 集成
OCS 整机集成
OCS System Integration
主控板 / FPGA / 镜驱动算法 / SDN 控制面 / 整机机壳。凌云光是 A 股 OCS 整机主力。
// A-SHARE
凌云光中兴通讯
OVERSEAS · 标灰海外参照
海外 MEMS / OCS 参照
Silex / Calient / Telescent / ADI
代工：Silex（瑞典，赛微电子参股）/ Teledyne / X-FAB。OCS 整机：Calient（Google 收购）/ Telescent / Polatis。通用 MEMS：ADI / Bosch。
// COMPARABLE
Silex（瑞）Calient（美）ADI（美）
04
A 股供应商映射矩阵
// SUPPLIER × PROCESS
公司 \ 工艺
硅 / SOI 衬底
DRIE 蚀刻
镜面镀膜
键合 / TSV
真空封装
准直耦合
OCS 整机
赛微电子
●
●
●
凌云光
●
中兴通讯
●
福晶科技
●
●
腾景科技
●
光库科技
●
光迅科技
●
●
立昂微
●
中环股份
●
水晶光电
●
北方华创
●
中际旭创
●
主力 / 龙头
批量供应
布局中 / 展示
// 12 A-share suppliers × 7 process steps
05
MEMS 在 OCS 中的工作原理
// HOW IT WORKS
OCS 整机里 MEMS 微镜阵列的工作流程：控制电路下发电压指令 → 静电 / 压电驱动改变镜面偏转角 → 光纤入射光被反射至目标输出端口。整条数据面是被动反射，不参与任何信号再生 —— 这是 MEMS 在光通信里"用机械动作替代电信号处理"的核心命题。
数据面与控制面对照
数据面 · 全光反射路径
→ 入射输入光纤→FAU 阵列→准直透镜→MEMS 微镜（角度可调）→准直透镜→FAU 阵列→输出光纤
控制面 · 镜面偏转算法
→ 控制SDN 控制器→OCS 主控板→镜驱动 IC→高压静电 / 压电→MEMS 镜面偏转角
↑ 反馈闭环位置传感→反馈电压→主控板→PID 校正
三层关键参数
- 机械参数：镜面尺寸（数百 μm）、偏转角范围（±5° 至 ±10°）、共振频率（数 kHz）、机械寿命（10⁹ 次以上动作）
- 光学参数：1310 / 1550 nm 反射率（≥ 95%）、单镜插入损耗（< 0.5 dB）、消光比（> 50 dB）
- 电学参数：驱动电压（数十 V 至 200 V）、闭环响应时间（μs–ms）、单端口功耗（数十 mW）
核心壁垒：DRIE 深硅蚀刻深宽比 + 镜面镀膜均匀性 + 真空封装密封性 三者共同决定良率与寿命。赛微电子 FAB3 / 北京亦庄产线 MEMS 良率 80%+ 是行业领先水平。
06
商业化与部署时间线
// COMMERCIAL TIMELINE
2010s
电信骨干 + WSS 商用
Calient / Telescent 早期 OCS 产品商用，主要服务电信骨干网；MEMS WSS 在 DWDM 系统规模商用。
2018–2022
Google TPU 集群部署
Google 在 Jupiter 数据中心部署 OCS，TPU v4 集群规模化使用 MEMS-OCS 作为 Scale-up 骨干层 —— 行业标志性拐点。
2023–2024
海外集成商扩产
Calient 被 Google 收购，Telescent 持续扩产；瑞典 Silex 仍是 OCS 微镜代工核心，赛微电子 25-07 出售 Silex 控股权但保留参股。
2025–2026E
国产代工 + 整机集成
谷歌 26E 需求 3 万台 vs 全球产能 1.5–1.8 万台缺口巨大；赛微电子 MEMS-OCS 已小批量试产，北京亦庄 1.5 → 3 万片/月扩产；凌云光 OCS 整机进入试用。
2026+
Scale-up 骨干标配
Meta / 微软 / 亚马逊评估 OCS；英伟达 NVL576 路线图涉及光交换；MEMS-OCS 有望成为 AI 集群 Scale-up 骨干层标配组件。
国产替代窗口期：2025–2026 是赛微电子 MEMS-OCS 从"小批量试产"切入"量产订单"的关键窗口。FAB3 利用率近 30%，扩产空间充足；良率 80%+ 已与海外接轨；客户名 100% 匿名披露，实质订单兑现尚需财报确认。
07
投研议题与跟踪指标
// THESIS + KPI
// THESIS · 关键议题
MEMS = OCS 的"晶圆代工"环节
- OCS 是 MEMS 在光通信的最大新增弹性：WSS / VOA 是存量基本盘，OCS 是 5 年内主线，跟随 Google TPU + 后续 Meta / 微软部署节奏。
- 赛微电子是 A 股唯一可投的 MEMS-OCS 标的：MEMS 纯代工龙头、Pure-Foundry 模式、北京亦庄产能翻倍、MEMS-OCS 已小批量试产；但 25 年扣非 -3.42 亿、客户 100% 匿名披露是核心风险点。
- 凌云光是 OCS 整机集成核心：承担系统集成 + 镜驱动算法，A 股 OCS 主力整机标的，与赛微电子构成"芯片 + 整机"两端组合。
- 赛微电子 + Silex 双轨结构：25-07 出售 Silex 控股权但保留参股，Silex 仍是全球 OCS 微镜代工核心；赛微电子的"国内替代 + 海外参股"双轨在 OCS 周期内有特殊价值。
- 不要把 MEMS 单独看成传感器逻辑：硅麦克风 / BAW / IMU 价值量分散、客户分散；OCS 是少数集中度高 + 单价高 + 跟随 AI 资本开支的环节。
// KPI · 跟踪指标
六个量化抓手
- Google / Meta 季度 OCS 采购金额与产能扩产 —— 商用深度与节奏
- 赛微电子 MEMS-OCS 量产时间表（试产 → 量产）
- 赛微电子 北京亦庄月产能利用率（1.5 → 3 万片/月爬坡）
- 赛微电子 MEMS 代工良率（当前 80%+ vs 海外 Silex 对标）
- 凌云光 OCS 业务订单 / 收入披露 —— 整机端兑现节奏
- 2026E 全球 OCS 产能扩产（1.5–1.8 万台 vs 谷歌 3 万台需求缺口）
与其他概念的关系
MEMS 芯片处在 AI 网络拓扑的"骨干层组件"，与光模块、OCS、其他光器件是互补不替代的关系：
- OCS 全光交换：MEMS 微镜阵列是 OCS 的核心组件，OCS 是 MEMS 在光通信的最大单品
- 光模块：可插拔光模块的 BOM 不含 MEMS，但 OCS 部署后单位算力光模块需求量边际下降
- CPO 共封装 / NPO 近封装：交换 ASIC 端的光引擎集成，与 OCS 在网络不同层级，可同时部署
- Scale-up 光互连：OCS-MEMS 正是 Scale-up 网络骨干层最重要的形态之一
- 硅光：硅光 PIC 是"硅基集成光路"，与硅基 MEMS 同属硅基光电方向但工艺独立；赛微电子两条路均有布局
来源
- 赛微电子 25 年报披露：MEMS-OCS 小批量试产 / FAB3 良率 80%+ / 北京亦庄 1.5 → 3 万片/月扩产
- OCS.md 关联：Google 2026E 需求 3 万台 / 全球产能 1.5–1.8 万台 / 凌云光主控集成
- 中际旭创 OFC 2026 公开展示 OCS 产品 —— "观望"转"展示"信号
- 行业自媒体 玻璃基板 / TGV 概念硬核梳理（赛微 TSV / TGV 工艺布局）