MicroLED搭上光通信快車

短短半年時間，MicroLED 完成了一次令人矚目的賽道跨越。

半年前，談及MicroLED，它還是AI眼鏡等消費(fèi)電子終端中備受矚目的新型顯示方案；如今，它已強(qiáng)勢闖入光模塊賽道，完成了從顯示領(lǐng)域技術(shù)儲備，到AI數(shù)據(jù)中心光互連關(guān)鍵技術(shù)的突破，從新型顯示賽道的“潛力選手”，一躍成為AI算力時代光通信領(lǐng)域邁向更高帶寬的突破口。作為微米級無機(jī)自發(fā)光技術(shù)，MicroLED的價值已逐步轉(zhuǎn)向光互連與CPO光模塊領(lǐng)域，憑借低功耗、高密度、高可靠性的天然優(yōu)勢，打破傳統(tǒng)光銅互連的取舍困境，為高速算力互聯(lián)提供了全新的解決方案。

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MicroLED是什么？

MicroLED全稱Micro Light Emitting Diode（微發(fā)光二極管，又稱μLED），是一種微米級無機(jī)半導(dǎo)體自發(fā)光技術(shù)，行業(yè)通用標(biāo)準(zhǔn)將其定義為單顆邊長＜100μm（主流量產(chǎn)規(guī)格＜50μm）的無機(jī)LED發(fā)光芯片，可作為獨(dú)立可尋址單元，通過精準(zhǔn)集成實現(xiàn)高效光電轉(zhuǎn)換。其極簡結(jié)構(gòu)去除了傳統(tǒng)顯示技術(shù)的冗余層，核心優(yōu)勢集中于光電性能的極致優(yōu)化，為光互連、CPO光模塊應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

MicroLED的發(fā)光原理與傳統(tǒng)LED一致，基于氮化鎵（GaN）等第三代無機(jī)半導(dǎo)體材料的P-N結(jié)電致發(fā)光：給芯片施加正向電壓時，半導(dǎo)體內(nèi)部的電子與空穴復(fù)合，釋放出光子實現(xiàn)電能到光能的轉(zhuǎn)化。

在顯示應(yīng)用中，其單個顯示像素由紅、綠、藍(lán)三顆獨(dú)立的微米級LED芯片組成，每顆芯片都能被驅(qū)動電路獨(dú)立控制通電狀態(tài)與發(fā)光亮度。不發(fā)光的像素可完全斷電關(guān)閉，實現(xiàn)真正的純黑顯示，徹底規(guī)避了LCD的漏光問題；同時極簡的結(jié)構(gòu)設(shè)計，去除了LCD的背光、液晶層、偏光片，以及OLED的有機(jī)發(fā)光層，大幅提升了光效、穩(wěn)定性與集成度，也讓其具備了跨賽道應(yīng)用的潛力。

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打破光銅取舍困境，MicroLED解鎖1.6T+超高速互連新可能

當(dāng)前AI算力的爆發(fā)式增長，對數(shù)據(jù)中心的互連帶寬、傳輸距離、功耗與可靠性提出了前所未有的嚴(yán)苛要求。然而傳統(tǒng)互連方案始終無法擺脫“光與銅”的根本性取舍困境，難以適配算力升級的需求。

具體來看，銅纜鏈路雖具備能效高、可靠性強(qiáng)的優(yōu)勢，但傳輸距離存在天然短板—— 無源銅纜傳輸距離不足 2 米，有源銅纜也僅能提升至 5-7 米，且隨著帶寬速率提升，信號衰減、電磁干擾與串?dāng)_問題會急劇加劇，無法適配長距、高速的傳輸場景；傳統(tǒng)光鏈路雖能實現(xiàn)更長的傳輸距離，卻要以高功耗、低可靠性為代價，單個通信用激光器功耗達(dá)數(shù)十至數(shù)百毫瓦，大規(guī)模陣列化部署會帶來難以承受的功耗與散熱壓力，同時多激光器封裝的復(fù)雜性會推高故障率，且無法通過冗余設(shè)計提升可靠性。在 1.6T/3.2T 及以上更高速率場景下，這種非此即彼的取舍困境愈發(fā)凸顯，成為制約算力網(wǎng)絡(luò)規(guī)模擴(kuò)展的關(guān)鍵瓶頸。

而 MicroLED 光模塊憑借其材料與架構(gòu)的天然優(yōu)勢，實現(xiàn)了長距傳輸、低功耗、高可靠性的三者兼得，成為替代銅纜、互補(bǔ)傳統(tǒng)激光方案的理想光源，尤其在 AI 數(shù)據(jù)中心共封裝光學(xué)（CPO）場景中展現(xiàn)出極強(qiáng)的應(yīng)用價值。與傳統(tǒng)激光器方案相比，MicroLED 光模塊的核心優(yōu)勢集中體現(xiàn)在五個方面：

第一：極致低功耗，破解高速場景散熱痛點

MicroLED 作為面發(fā)射光源，采用 “寬而慢（WaS）”的創(chuàng)新架構(gòu)，摒棄了傳統(tǒng)方案 “少數(shù)高速通道” 的設(shè)計思路，轉(zhuǎn)而通過海量低速通道并行傳輸實現(xiàn)高帶寬。該架構(gòu)的本質(zhì)是，通過并行低速通道替代串行高速通道。例如實現(xiàn)800G帶寬，可通過400個單通道速率2G的通道并行完成，單通道發(fā)光功耗極低。IEEE旗下光子學(xué)領(lǐng)域頂刊的最新研究數(shù)據(jù)顯示，基于MicroLED的短距光互聯(lián)方案，單通道功耗可降至傳統(tǒng)VCSEL方案的1/10、硅光方案的1/5，同時光引擎集成密度可提升3倍以上，從根源上解決了高頻場景下的功耗與散熱痛點。

第二：超高可靠性，逼近銅纜級穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)

MicroLED芯片尺寸可做到10微米甚至更小，能夠在單光模塊內(nèi)實現(xiàn)大規(guī)模陣列化集成，輕松部署冗余芯片。例如400個通道即可滿足800G傳輸需求，實際可部署500顆芯片，即便10%的芯片出現(xiàn)故障，仍能穩(wěn)定保障800G帶寬傳輸，這種冗余設(shè)計讓其可靠性逼近銅纜，徹底解決了傳統(tǒng)激光器方案多通道部署故障率同步攀升的行業(yè)痛點。

第三：超強(qiáng)帶寬擴(kuò)展性，適配1.6T/3.2T算力演進(jìn)需求

MicroLED光模塊的帶寬提升可通過“增加通道數(shù)”與“提升單通道速率”兩條路徑線性擴(kuò)展，無需對核心架構(gòu)進(jìn)行顛覆性調(diào)整。800G、1.6T甚至3.2T的超高速率需求，均可通過靈活調(diào)整通道規(guī)模輕松滿足，完美適配AI算力網(wǎng)絡(luò)帶寬持續(xù)升級的需求。

第四：全生態(tài)兼容，無縫對接現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

MicroLED光模塊無需改變現(xiàn)有行業(yè)生態(tài)，可直接適配OSFP、QSFP等標(biāo)準(zhǔn)接口，兼容PCIe、VSR/MR等主流電氣主機(jī)接口，以及以太網(wǎng)、InfiniBand、NVink、CXL等主流協(xié)議，無需對服務(wù)器、交換機(jī)等現(xiàn)有硬件進(jìn)行任何改動，即可直接替代現(xiàn)有光銅鏈路，支持銅纜與光纜混合部署，大幅降低了技術(shù)落地的門檻與成本。

第五：天然適配CPO異構(gòu)集成，契合下一代光互連趨勢

MicroLED具備微米級發(fā)光尺寸、高調(diào)制帶寬、低閾值電流、二維陣列化集成的天然優(yōu)勢，與CPO（共封裝光學(xué)）的異構(gòu)集成需求深度匹配。不同于傳統(tǒng)激光器需要復(fù)雜的溫控與波長穩(wěn)定設(shè)計，MicroLED結(jié)構(gòu)更簡單、集成度更高，可直接與交換芯片、ASIC芯片實現(xiàn)共封裝，無需高速信號轉(zhuǎn)換，為下一代高密算力互連提供了極簡、高效的解決方案。

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國際廠商領(lǐng)跑：加速M(fèi)icroLED光互連產(chǎn)業(yè)化落地

憑借在光互連領(lǐng)域的突破性技術(shù)價值，MicroLED已吸引全球產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)密集布局，國際龍頭企業(yè)率先發(fā)力，紛紛加碼技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化落地，推動行業(yè)快速從實驗室技術(shù)驗證走向商用落地階段。

科技巨頭微軟率先完成核心架構(gòu)的原型驗證，推出了名為MOSAIC的架構(gòu)（全稱MicroLED Optical System for Advanced Interconnects，用于先進(jìn)互連的 MicroLED 光學(xué)系統(tǒng)）。該架構(gòu)基于“寬而慢”設(shè)計理念與 MicroLED 光源，實現(xiàn)了長距離、低功耗、高可靠的信號傳輸，目前已完成原型機(jī)驗證，順利通過以太網(wǎng)、InfiniBand 協(xié)議棧測試，同時確認(rèn)了與 NVlink、CXL 等新型協(xié)議的兼容性。仿真數(shù)據(jù)顯示，量產(chǎn)級模塊的傳輸距離可突破 50 米，且功耗相比傳統(tǒng)光鏈路實現(xiàn)大幅下降。

晶圓代工龍頭臺積電則與美國初創(chuàng)公司Avicena 達(dá)成深度合作，聯(lián)合生產(chǎn)基于 MicroLED 的互連產(chǎn)品，以光通信替代傳統(tǒng)電連接，主打低成本、高能效的核心優(yōu)勢，精準(zhǔn)匹配 GPU 集群的高通信需求，直擊 AI 算力場景下的互連瓶頸。

芯片設(shè)計廠商聯(lián)發(fā)科自主攻克了MicroLED 光源技術(shù)，研發(fā)出全新有源光纜（AOC）解決方案，預(yù)計將于今年4月的光纖通信大會（OFC）上正式亮相；同時其推出的新一代定制化 ASIC 設(shè)計平臺，可提供異質(zhì)整合電子與光學(xué)訊號的傳輸界面解決方案，精準(zhǔn)瞄準(zhǔn) AI 與高速運(yùn)算市場。

面板領(lǐng)域的友達(dá)光電，憑借30 年的玻璃制程經(jīng)驗，結(jié)合自身成熟的 MicroLED 巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)，正式切入 AI 數(shù)據(jù)中心短距離光通信市場，實現(xiàn)了顯示技術(shù)向光通信領(lǐng)域的跨界延伸。

此外，專業(yè)互連技術(shù)企業(yè)Credo Technology 通過收購 Hyperlume 強(qiáng)化自身光互連技術(shù)能力，與微軟等企業(yè)協(xié)同推進(jìn) MicroLED 光互連技術(shù)的研發(fā)與落地，進(jìn)一步拓展了技術(shù)的應(yīng)用場景邊界。

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國內(nèi)企業(yè)發(fā)力：全產(chǎn)業(yè)鏈多點突破，同步追趕

在國際廠商加速技術(shù)落地的同時，國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)也快速跟進(jìn)，在核心芯片研發(fā)、模塊量產(chǎn)、場景驗證等多個環(huán)節(jié)實現(xiàn)多點突破，與國際廠商共同推動 MicroLED 光互連技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

在核心技術(shù)突破與產(chǎn)業(yè)化落地方面，國內(nèi)多家企業(yè)已取得階段性成果。兆馳股份面向 MicroLED 光互連 CPO 技術(shù)的光源芯片已完成研發(fā)，進(jìn)入樣品驗證階段，其 400G 與 800G 并行光收發(fā)模塊已實現(xiàn)小批量生產(chǎn)，率先實現(xiàn)了部分產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化突破；三安光電聯(lián)合清華大學(xué)、中國移動，在 MicroLED 光電器件與高速光通信領(lǐng)域取得重大突破，成功研制出具備高速調(diào)制能力的 MicroLED 光源器件，經(jīng)測試其 3dB 調(diào)制帶寬預(yù)計超過 7GHz，NRZ-OOK 數(shù)據(jù)傳輸速率有望突破 10Gb/s，完成了關(guān)鍵技術(shù)的核心驗證；利亞德已向中科院提供 MicroLED 光模塊產(chǎn)品，用于替代原有傳統(tǒng)光傳輸方案，目前方案處于研發(fā)驗證階段，實現(xiàn)了場景試點的初步落地；新相微則與京東方華燦簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，雙方將共同攻堅 MicroLED 光互連技術(shù)和光模塊的研發(fā)與生產(chǎn)，目前正將已有的 MicroLED 產(chǎn)品技術(shù)拓展至智算中心光互連場景，同步開展場景系統(tǒng)與性能指標(biāo)的評估分析工作。

與此同時，也有多家廠商正開展技術(shù)可行性評估與前期布局，為后續(xù)技術(shù)落地蓄力。洲明科技表示，公司 MicroLED 光互連技術(shù)正處于技術(shù)可行性評估及研究階段，將結(jié)合技術(shù)成熟度曲線與市場需求變化，動態(tài)規(guī)劃該技術(shù)方向的研發(fā)路徑與資源配置；聚燦光電也已在 MicroLED 領(lǐng)域開展相關(guān)技術(shù)布局，目前處于技術(shù)探索與積累階段，尚未應(yīng)用于 CPO 領(lǐng)域，后續(xù)將根據(jù)技術(shù)成熟度靈活調(diào)整推進(jìn)節(jié)奏。

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結(jié)語

從顯示領(lǐng)域的技術(shù)深耕，到光互連賽道的跨界突破，MicroLED 正在 AI 算力時代打開全新的增長空間。隨著全球產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)的持續(xù)加碼，技術(shù)研發(fā)的不斷突破與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的持續(xù)提速，MicroLED 有望徹底改寫數(shù)據(jù)中心互連領(lǐng)域的技術(shù)格局，成為支撐 AI 算力持續(xù)升級的核心底層技術(shù)之一。