AI数据中心MEMS OCS的重要支撑：MEMS代工厂
2026-07-16 13:16:45 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
全球领先的MEMS代工厂Silex为谷歌（Google）OCS系统代工制造光学MEMS微镜。作为Silex的股东之一，赛微电子也积极布局AI数据中心MEMS OCS产品。
MEMS与OCS简介
微机电系统（MEMS）曾是半导体行业中一个相当不起眼的细分领域，如今已经成长为价值为171亿美元的重要市场（详见：《MEMS产业现状-2026版》），助力人类社会走向智能化。其中，光学MEMS因为人工智能（AI）数据中心的发展而迎来新机遇，光学MEMS微镜逐渐成为光路交换（OCS）的核心支柱。此外，随着机器人、无人机、卫星及物联网（IoT）等终端市场对物理AI和边缘AI需求的增长，整体MEMS市场增长也被长期看好。
MEMS是一种微观尺度的机械电子装置，其可将传感器、执行器和电子元件等微小部件集成在硅芯片上。MEMS器件的尺寸通常在几微米到几毫米之间。作为参考，人类头发的直径约为75微米；而许多MEMS部件（例如微齿轮、反射镜或梁结构）的尺寸往往仅为1到100微米。
在AI数据中心内，服务器之间通常依赖多层电子以太网交换机进行通信。然而，这种架构存在一个关键问题：光信号在网络传输过程中，需要不断在光域和电域之间进行转换，即经历“光-电-光（OEO）”转换。每一次转换都会消耗大量电能，因此，从能效角度来看，最理想的方式是在整个通信过程中始终保持信号处于光域，这正是光路交换（OCS）技术产生的原因。
OCS的核心组件之一是基于MEMS微镜阵列的光开关，其本质上是一组可移动的微镜。MEMS光开关的功能非常简单：改变输入光信号的路径，将其从一个光通道引导至另一个光通道，从而实现数据流向的重新路由。下方的示意图展示了MEMS光开关工作原理及其中的MEMS微镜阵列：
面向OCS应用的MEMS微镜阵列
每个输入端MEMS微镜都可以指向相应的输出端MEMS微镜，从而有效地构成一个M×N光路交换单元。其优势在于，与同等功能的电子交换机相比，OCS可将功耗降低40%至50%。此外，由于光在玻璃或空气介质中的传输速度极快，OCS几乎不产生延迟。
基于MEMS微镜阵列的光路交换技术
然而，OCS存在一个重大缺陷——切换速度。MEMS微镜属于微机械装置，移动物理反射镜面需要时间（通常在1到10毫秒之间），而传统的电子交换机则能在纳秒级完成数据路由。受限于这种毫秒级的切换速度，OCS无法用于动态的逐包（packet-by-packet）路由。相反，它适用于特定拓扑结构的重构，例如重新配置数据中心网络架构，以便为持续数小时甚至数天的AI训练任务连接大规模的XPU资源池。
法国市场调研机构Yole在《光学MEMS产业现状-2026版》报告中预计2025年至2031年光学MEMS市场将以15%的复合年增长率（CAGR）增长，具体如下图所示，OCS对应图中的气泡所示市场CAGR更高达23%：
2025至2031年光学MEMS市场预测
Silex与MEMS制造
据麦姆斯咨询介绍，Silex Microsystems（简称：Silex）是全球最大的MEMS代工厂（Foundry），于2026年5月7日在纳斯达克斯德哥尔摩证券交易所（Nasdaq Stockholm）正式挂牌上市。该公司为谷歌（Google）的OCS系统代工制造光学MEMS微镜。制造这种MEMS微镜难度极高，需要掌握复杂且精密的8英寸MEMS制造工艺，Silex努力并成功实现了谷歌定制化2D MEMS微镜阵列的大规模商业化量产，成为了该器件的主要MEMS代工厂。
谷歌光路交换机（OCS）、系统架构及MEMS微镜阵列
Silex创始人曾这样描述：“我与另外四位来自瑞典皇家理工学院（KTH）的博士生共同创立了这家公司，旨在打造一家专注于根据客户设计制造MEMS产品的专业代工厂。Silex迅速超越了最初的实验室规模，迁至位于瑞典耶尔费拉（Järfälla）的新生产基地；并于2009年推出了全球首个200毫米（8英寸）晶圆MEMS制造工厂，从而变革了整个MEMS代工行业。自那时起，我们一直致力于推动MEMS制造技术的发展，处于行业最前沿。如今，Silex已成为全球领先的专业MEMS代工厂，拥有庞大的客户群，并与众多世界顶级科技公司建立了长期合作伙伴关系。”
在MEMS技术出现之前，传统的机械电子设备通常是由机械系统、电气与电子系统、控制系统等多个子系统构成的笨重硬件。然而，由于MEMS采用与半导体相同的制造工艺（例如光刻、刻蚀、沉积等），这使得传统的机械电子设备可以微型化、集成化，最终能够在硅晶圆上进行大规模生产，从而大幅降低了制造成本。下图展示了Silex的典型MEMS制造工艺：
Silex的MEMS制造工艺流程示例
Silex专注于制造高差异化、高附加值的MEMS器件，而有意避开标准化、规模化的大宗商品型MEMS产品市场。这项业务的吸引力在于，一旦开始为像谷歌（Google）这样的客户生产高价值组件——面向光路交换（OCS）应用的MEMS微镜，客户通常不会轻易更换供应商，因为建立MEMS制造工艺所需的密集研发工作若要转移到新的MEMS代工厂，往往需要重新投入大量研发资源，对整个制造流程进行重新开发、验证和良率优化，不仅成本高昂，也会带来较大的时间和供应风险。不过，像谷歌（Google）这样的大客户确实会拆分订单以降低供应链风险，例如将75%的订单交给Silex，其余25%交给另一家MEMS代工厂。这种双供应商策略在整个半导体产业链中十分常见，仅有少数特殊产品例外。
据麦姆斯咨询获得的消息，Silex还率先在MEMS制造中引入了硅通孔（TSV）技术（即Sil-Via™和Met-Cap™工艺）。通常，将MEMS芯片连接到ASIC芯片需要从侧面引出精细的导线；而Silex将半导体制造中常用的TSV技术应用到了MEMS领域。这些TSV使Silex能够将MEMS芯片直接堆叠在ASIC芯片上方，从而打造出结构极其紧凑且气密封装的MEMS产品，非常适合航空航天或先进生物医疗技术等高端应用场景。
Silex招股说明书阐述了MEMS代工厂与客户之间在新产品开发过程中所形成的深度合作关系：“专业MEMS代工厂是无晶圆厂（Fabless）企业及以设计为核心的客户实现MEMS产品落地的重要推动者。MEMS代工厂的参与往往始于早期开发阶段，因为最终MEMS产品的规模化量产需要经历反复的迭代与优化。从原型开发成功过渡到量产阶段，需要设计、建模、工艺工程、计量检测及封装等环节的协同配合。随着制造技术的进步，Silex认为未来的MEMS产品将实现更小尺寸、更强性能以及更先进的功能，从而进一步推动技术创新，使MEMS成为智能互联设备未来的基石。与此同时，技术进步仍在快速推进，那些能够持续调整和优化制造工艺，以满足不同应用需求的MEMS代工厂，相比无法做到这一点的竞争者，将获得显著的竞争优势。”
总体而言，MEMS是一个创新潜力巨大且具备长期增长趋势的产业，MEMS被广泛应用于各类终端领域，包括机器人、无人机、卫星、自动驾驶汽车、智能手机、可穿戴设备和各种物联网（IoT）设备等。MEMS代工厂Silex的发展历程展现了该产业过去几十年的创新轨迹，如下图所示：
MEMS创新与商业化进展
当前，MEMS市场在很大程度上仍是IDM（集成器件制造商，即由同一家公司负责产品设计与制造）模式主导，“Foundry+Fabless”模式辅助。整体MEMS产业链价值如下图所示：
MEMS价值链
MEMS商业模式（纯代工、IDM并代工、IDM）及典型厂商
然而，MEMS代工厂正逐渐在市场上占据越来越多的份额，如下图所示。这意味着“Foundry+Fabless”模式越来越受到欢迎，并且很可能会在未来几十年内持续下去。
MEMS代工厂市场份额增长情况（蓝色线）
Silex近期加速推进北美及瑞典的产能扩张，以满足谷歌等科技巨头对AI基础设施的庞大需求。据麦姆斯咨询报道，Silex已与安森美（Onsemi）达成一项具有约束力的协议，计划斥资4000万美元收购位于美国宾夕法尼亚州Mountain Top的一座8英寸半导体晶圆厂，此举标志着Silex在美国市场的战略扩张，不仅可实现MEMS产品的美国本土化生产，还有助于降低地缘政治风险。
赛微电子与MEMS OCS
作为Silex的股东之一，赛微电子也积极布局AI数据中心MEMS OCS产品。赛微电子旗下8英寸MEMS代工厂——赛莱克斯北京凭借自主探索MEMS生产诀窍，经过多年的艰苦奋战，于2025年8月在MEMS-OCS工艺开发方面实现了里程碑式的突破。赛莱克斯北京开发制造的面向OCS应用的MEMS微镜阵列晶圆（如下图所示）通过了客户的严格测试，各项指标均满足要求，进入小批量试产阶段。这意味着在AI时代光信号交换这一核心环节，光学MEMS核心器件可以实现本土制造，能够大幅降低供应链中断风险。
面向OCS应用的MEMS微镜阵列晶圆
5G网络、物联网、大数据、云计算等技术迅速发展，对高速、大带宽、低损耗通信方式的需求不断增加，基于MEMS微镜阵列的光路交换（OCS）作为光通信网络的核心技术，支撑AI数据中心的蓬勃发展。随着OpenAI、深度求索、微软、谷歌等人工智能公司引发大模型、AI算力需求，以MEMS微镜为代表的各类光学MEMS器件将迎来广阔的发展机遇。
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