板块全面启动的情形下，讲一讲MicroLED CPO为什么需要且可行
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一、AI时代我们需要怎样的数据通信？
AI的爆发式增长，本质上是一场对“数据”和“算力”的极限压榨。无论是训练一个万亿参数的大语言模型，还是运行一个实时的自动驾驶决策系统，都离不开海量数据的搬运与交换。这使得数据通信网络从过去的“后台支撑”，目前已经一跃成为决定AI系统成败的“前台核心”，所以你会看到现在国内国外各个大厂都在这方面有大规模的资本支出，本质上是为未来买单：
1.大模型训练的“带宽黑洞”：训练一个GPT级别的大模型，需要在数千张GPU之间进行海量的参数同步。据估算，一次训练过程中，数据在网络中传输的耗时占总耗时的比例可高达30%-50%。如果通信带宽不足或延迟过高，昂贵的GPU算力就会被白白浪费在“等待数据”上，造成巨大的资源浪费和经济损失。
2.实时推理的“延迟生死线”：在自动驾驶、工业控制、金融高频交易等场景中，AI推理必须在毫秒级甚至微秒级内完成。这不仅要求边缘设备具备强大的本地算力，更要求其与云端数据中心、与其他车辆或传感器之间的通信链路具备超低延迟和高可靠性。任何一丝网络卡顿，都可能导致灾难性的后果。
3.边缘智能的“泛在化连接”：未来，数十亿的物联网设备（如智能摄像头、工业机器人、环境传感器）将产生源源不断的实时数据流。这些设备不仅需要本地进行AI推理，还需要将关键洞察上传至云端，并从云端下载模型更新。这需要一个能够连接海量节点、具备自组网能力、且功耗极低的数据通信网络。
为了支撑AI未来的数据通信网络，目前行业一个共识是，最好是既要还要又要，必须具备以下四大核心特征：
1.超高带宽（High Bandwidth）：能够支撑Tbps级甚至更高的传输速率，以满足GPU集群间、数据中心内部的高速数据洪流。
2.超低延迟（Ultra-Low Latency）：将端到端通信延迟压缩至微秒级，确保实时交互和控制的流畅性。
3.极致能效（Extreme Energy Efficiency）：在单位数据流量上消耗的能量必须降至最低，否则AI算力的碳足迹和运营成本将变得不可承受。
4.高集成与可扩展性（High Integration & Scalability）：通信模块必须能够像乐高积木一样，以极小的体积和成本，被大规模集成到从云端服务器到微型边缘设备的每一个角落。
然而，当我们审视当前的技术格局时，却发现现有的数据通信方案，在应对AI时代的“数据饥渴症”时，正显露出力不从心的疲态。
二、现在的数据通信遇到了什么瓶颈？
当前数据通信网络在追求更高带宽、更低延迟和更低功耗的道路上，正面临来自铜互联、电互联及传统光通信激光器的多重困境，这些瓶颈严重制约了算力网络的下一代演进。
1. 铜互联与电互联的“物理天花板”
在服务器内部、芯片间乃至机架间的短距离互联中，铜缆（如DAC）和印刷电路板（PCB）上的电信号传输仍占主导地位，但其物理局限性日益凸显。
（1）“电子瓶颈”-趋肤效应与串扰：随着传输速率向112Gbps、224Gbps甚至更高演进，高频电流在铜导体中因趋肤效应而集中在导体表面，导致有效截面积减小、电阻增大，引发严重的信号衰减。同时，相邻信号线间的串扰急剧增加，使得信噪比恶化，误码率飙升。
（2）功耗墙-延迟与功耗的“双重枷锁”：为了克服信号衰减，中继放大器和复杂的均衡电路必不可少，这直接增加了系统延迟。更重要的是，驱动高速电信号需要消耗大量功率，且大部分能量都转化为热能，加剧了数据中心的“热岛效应”，使得单位算力的能耗成本居高不下。
2. 传统光通信中激光器的“固有短板”
虽然光纤通信是长距离、大容量传输的王者，但在短距、高密、低功耗的互联场景中，其核心部件——激光器——的局限性便显露无遗。
（1）高成本与高功耗：传统光模块依赖的VCSEL（垂直腔面发射激光器）或DFB（分布式反馈激光器）是精密的“电-光”转换器件，其制造工艺复杂，成本在光模块中占比极高。同时，激光器需要一定的阈值电流和偏置电压来维持粒子数反转，即使在空闲状态下也存在静态功耗，且其调制效率在高带宽下会显著下降。
（2）温度敏感性：激光器的性能对温度变化极为敏感。温度的波动会导致波长漂移和阈值电流增加，从而影响光信号的稳定性和传输质量。因此，激光器通常需要配合热电制冷器（TEC）进行精密温控，这不仅增加了额外的功耗（约占模块总功耗的20-30%），也使得光模块的体积和复杂度大幅上升，难以实现紧凑、低成本的集成。
（3）集成难题：激光器是分立的、三维的器件，其与硅基CMOS控制电路和波导的异构集成难度大、良率低、成本高昂。这阻碍了光引擎向更小型化、更高集成度的“光电共封装（Co-packaged Optics）”方向发展，限制了其在芯片级互联中的应用。
所以总结来看，当前的互联技术面临着一个尴尬的局面：铜互联在速率和能效上已达物理极限；而传统光互联虽能提供高速率，却被激光器的高成本、高功耗、温度敏感性及其集成难题所拖累。 市场迫切需要一种兼具电互联的密度与光互联的速度，同时具备超低功耗、对环境不敏感且芯片级集成潜力的“第三种技术路线”。
三、MicroLED是什么，有什么优势，可以发挥什么作用？
MicroLED（微发光二极管）最初因其超高像素密度和亮度而成为下一代显示技术的明星。其核心原理是利用微米级（1-100μm）的III-V族半导体（如GaN）直接在电流驱动下发光，无需背光或外部泵浦源。这种“天生”的光电器件特性，恰好为数据通信的痛点提供了革命性的解决方案。
1. MicroLED的核心优势
（1）超高速电光转换：MicroLED的载流子在PN结中复合速度极快（纳秒级），使其调制带宽远超传统光源，理论上可轻松突破100GHz，为实现Tbps级的传输速率奠定了基础。
（2）极致的能效比：作为直接电致发光器件，MicroLED的驱动电压低（2-5V），且无需外部光泵，在高速工作下的能耗仅为传统激光器的1/3到1/5，从源头上减少了热量的产生。
（3）芯片级集成能力：其微小的尺寸和与平面工艺的兼容性，使其能够通过巨量转移技术与硅基CMOS电路集成在同一芯片上，实现真正的“光电共封装”，极大简化了系统结构，降低了体积和成本。
（4）光谱与形态的可塑性：通过选择不同材料体系（如InGaN, AlGaInP），MicroLED可覆盖从紫外到红外的宽光谱范围，并能通过微纳结构控制光束发散角，适应水下通信、空间光通信等多种特殊场景。
2. 在解决数据通信问题中的作用
MicroLED光通信并非要取代光纤骨干网，而是精准定位于“短距、高速、低功耗、高集成”的通信场景，成为连接未来算力网络的“神经末梢”：
（1）打破短距互联的效率天花板：在数据中心机架内，用MicroLED芯片阵列替代铜缆和独立光模块，可以构建低延迟、高带宽、无串扰的“光互连总线”，直接连接CPU、GPU和内存，解决“内存墙”和“IO墙”问题。
（2）缓解高能耗与热岛效应：其低功耗、低热量的特性，能显著降低数据中心的局部“热岛”效应，减少对复杂冷却系统的依赖，为绿色数据中心的建设提供关键技术支撑。
（3）实现泛在化与高集成通信：将MicroLED通信模块与传感器、处理芯片集成，可创造出“自供能、自通信”的微型数据节点，轻松部署于工业物联网、智能城市、医疗监测等任何需要数据连接的地方，实现真正的万物互联。
四、现有的MicroLED光通信进展是怎样的？
（一）基础研究：高校与科研机构突破明显
学术界在提升MicroLED调制带宽、突破材料瓶颈及优化能效比方面取得了里程碑式的进展，为产业化奠定了坚实的理论基础。
1. 国际前沿：微软与UCSB的引领
（1）微软（Microsoft）： 作为最早布局MicroLED光互连的科技巨头，微软研究院早在数年前便提出了利用MicroLED阵列替代铜缆进行服务器内部互连的构想。其研究重点在于验证大规模并行光链路的可行性，证明了MicroLED在短距、高密度传输中相比传统电互连具有显著的能耗优势（<1 pJ/bit），并推动了相关标准在数据中心领域的早期探索。
（2）加州大学圣巴巴拉分校（UCSB）： 作为氮化镓（GaN）技术的发源地之一，UCSB在MicroLED器件物理层面处于全球领先地位。其团队在提升MicroLED的调制响应速度、降低结电容以及开发高效耦合方案上成果丰硕，多次刷新单器件带宽记录，为高频应用提供了核心器件支撑。最近发表的成果，更是实现了MicroLED光输出的显著优化：空气侧发射光输出提升约20%；衬底侧发射光输出提升超过130%；光束发散角降低约30%，并提出MicroLED有可能替代激光。
2. 应用材料公司等在产业界发声
2025年12月，全球半导体设备巨头应用材料公司（Applied Materials）的高管团队——包括副总裁Nag Patibandla和资深总监Mingwei Zhu等，在IEEE Computer Society发表了题为《MicroLED Photonic Interconnects for AI Servers》（用于AI服务器的MicroLED光互连方案）的重磅文章，阐述了MicroLED光通信的最新进展：
核心观点： 文章明确指出，面对AI大模型带来的算力爆炸，传统铜缆已触及“内存墙”和功耗墙，而基于激光的CPO方案成本高昂且复杂。MicroLED光通信凭借其大规模并行发射器阵列特性，能够实现极高的聚合带宽密度，是解决下一代AI服务器互连瓶颈的“颠覆性方案”。文章详细阐述了MicroLED如何通过数千个并行通道，在不增加过多能耗的情况下，将GPU与HBM（高带宽内存）之间的互连带宽提升5倍以上，同时将能耗降至0.1 pJ/bit级别。这是头部设备厂商已正式将MicroLED视为又一战略级技术路径。
3. 中国力量：复旦与南大成果显著
国内高校在MicroLED光通信领域同样取得了世界级突破，分别从绿光波段和超低功耗两个维度解决了关键难题。
（1）复旦大学：攻克“绿光间隙”，刷新自由空间传输纪录
突破点： 针对长期困扰行业的“绿光间隙”（Green Gap）问题（即绿光LED效率低、带宽窄），田朋飞教授团队通过应力释放策略，有效缓解了量子限制斯塔克效应。
成果： 成功制备出调制带宽超过2.19 GHz的c面绿光MicroLED。在0.2米自由空间传输中，实现了9.06 Gbps的传输速率，这是目前全球绿光MicroLED在自由空间传输中的最高纪录。
意义： 补齐了RGB三原色中绿光短板，为全彩波分复用（WDM）光通信扫清了障碍。
（2）南京大学：极致能效，开辟数据中心节能新路径
突破点： 聚焦AI数据中心的“能耗墙”，团队采用了1nm超薄量子阱设计和侧壁钝化电流限制技术，大幅缩短载流子寿命并抑制非辐射复合。
成果： 直径20μm的MicroLED芯片在极低电流（2mA）下实现了1.6 GHz的峰值带宽；在2.125 Gbps速率下，功耗低至7.34 pJ/bit，比传统方案降低两个数量级。其带宽密度高达1.3 Tbps/mm²。
意义： 首次证明在毫安级电流下可实现MicroLED的GHz级带宽，为“能效比优先”的芯片级光互连提供了切实可行的中国方案，性能对标甚至优于部分LPO（线性驱动可插拔光学）技术。
（二）海外已切入MicroLED光通信的企业
海外市场已形成由科技巨头、晶圆代工、芯片设计及光学领袖共同参与的完整生态链，头部大厂正从“技术验证”迈向“方案落地”，可以说已呈“巨头云集，生态初成”之势。
1.微软（Microsoft）：定义“宽而慢”新架构，引领数据中心互连变革
MOSAIC项目：微软研究院推出了名为MOSAIC（Micro LED Optical System for Advanced Interconnects）的光互连方案，颠覆了传统“窄而快”（少数高速通道）的通信模式。
核心创新：提出“宽而慢”（Wide-and-Slow, WaS）架构，利用数百个低速并行（如2Gbps/通道）的MicroLED通道替代少数超高速通道。这种架构充分利用了MicroLED低功耗、高可靠性和易集成的优势，完美解决了AI数据中心中传输距离、功耗与可靠性之间的“三角矛盾”。
模拟光学计算（AOC）：2025年，微软团队在《Nature》正刊发表重磅成果，利用MicroLED、透镜和图像传感器构建了模拟光学计算机。该方案在特定AI推理任务上展现出比传统数字计算高100倍的能效潜力，进一步拓展了MicroLED在“感算通”一体化领域的应用边界。
2.艾迈斯欧司朗（ams OSRAM）：最早布局通信级MicroLED的厂商之一
战略地位：作为全球光电子领域的绝对龙头，欧司朗（现ams OSRAM）不仅深耕显示用MicroLED，更是最早布局通信级MicroLED的厂商之一。
产品与技术：欧司朗拥有业界领先的化合物半导体工艺，其开发的MicroLED器件在高频响应和高温稳定性方面表现卓越。公司正积极推广其MicroLED解决方案在可见光通信（VLC）和车载光通信（Li-Fi）中的应用，特别是在汽车智能表面和车内高速数据链路方面，欧司朗的RGB MicroLED阵列已成为行业标杆。
生态合作：欧司朗与多家汽车制造商及通信设备商紧密合作，推动MicroLED从实验室走向量产，致力于制定相关行业标准。
3.台积电（TSMC）：已经开始代工试生产
台积电近年大力布局“光电共封装”（CPO）与“光I/O”，而Avicena的MicroLED方案恰好契合其SoIC（系统整合芯片）、InFO（集成扇出）和CoWoS三大先进平台。MicroLED可直接集成于硅中介层或重布线层上，与逻辑芯片、HBM并列封装，实现“光进铜退”——带宽密度提升10倍以上，同时显著降低系统热负载。
依托其先进的晶圆制程，台积电正在开发基于COUPE（Compact Universal Photonic Engine）平台的MicroLED集成方案。通过与Avicena等初创公司合作，台积电致力于解决MicroLED与CMOS驱动电路的异构集成难题，为高性能计算提供晶圆级光互连代工服务，目前和Avicena在推进商业化中。
4.Credo Technology & Avicena：高速互连的先锋
（1）Avicena：这家美国初创公司是MicroLED光互连的商业化急先锋。其推出的LightBundle™技术专门针对板间和机架间短距互连，采用MicroLED阵列替代传统铜缆和AOC，宣称能降低50%以上的功耗。Avicena已与多家云服务商和服务器厂商展开测试，进展迅速。
在2025年超级计算大会（SC25）上，Avicena还宣布了一项突破性进展，其基于LightBundle MicroLED的链路目前每通道传输速率高达4Gbps，每个MicroLED的发射电流低至100µA。在如此低的电流下，每个链路的原始误码率（BER）仅为1×10⁻¹²，每个MicroLED的等效能耗仅为80fJ/bit，且无需前向纠错（FEC）。Avicena的MicroLED发射器宽度仅为几微米，无需热稳定，也无需复杂的控制系统。由于它们可以密集排列，能够在紧凑的尺寸内实现太比特级的总带宽。目前Avicena是MicroLED光通信最耀眼的公司之一。
（2）Credo Technology：作为SerDes技术巨头，Credo正积极布局与MicroLED结合的超短距光链路方案，利用其在信号完整性方面的优势，优化MicroLED通信系统的整体性能。公司CEO William Brennan多次强调，MicroLED不仅是一项技术突破，更是撬动比现有AEC（有源电气电缆）市场大两倍以上的增量空间的关键抓手。
Credo将开发并推出一款采用MicroLED作为光源的可插拔光解决方案，沿用一贯的三层创新策略，推动这一全新连接类别——有源LED线缆（ALC）的开创。ALC在提供与AEC相同可靠性和功耗特性的同时，采用更细的线缆规格，传输距离可达30米，非常适合用于行级扩展网络。客户反馈非常积极，公司计划在2027财年期间向领先客户提供首批ALC产品样品，并于2028财年实现初步收入增长。
5.CEA-Leti（法国）：代表欧洲产业认可度。
作为欧洲顶尖的微纳技术研发机构，Leti在MicroLED巨量转移、晶圆键合及硅光集成方面拥有深厚积累。正与多家欧洲企业合作开发面向6G和数据中心的光通信原型系统，是欧洲MicroLED光通信研发的核心枢纽。
在2025年11月的欧洲半导体展（SEMICON Europa）上，法国CEA - Leti研究所宣布启动一项为期三年的多边合作计划，旨在利用MicroLED光互连技术解决超高速数据传输问题，加速人工智能发展。欧洲重量玩家的加入，使得MicroLED光互联已经引起关注的当下，有望进一步推动产业产生新的变革。
6.联发科（MediaTek）：新进的IC重量玩家。
台湾芯片设计巨头联发科已公开表示关注MicroLED在通信领域的应用，正探索将其整合进未来的无线连接芯片组中，以实现感通显一体化的智能终端方案。
公司正在开发基于MicroLED的光通讯技术，并将其应用于主动式光缆（AOC），相关成果预计将在即将于3月份举行的OFC（光纤通讯大会）上亮相，为AI系统互连提供新的技术方案。联发科的MicroLED AOC技术表明，企业已不再局限于SoC与ASIC设计领域，而是更加积极地切入AI基础架构的关键环节，未来有望成为数据中心光互连生态的重要组成部分。
7.显示巨头（富采控股、友达光电、群创光电、富士康）
（1）富采控股：凭借在Mini/Micro LED芯片领域的全球领先地位，富采正积极拓展通信级MicroLED产品线，提供高带宽、高一致性的红光和蓝光芯片。
（2）友达与群创：利用其在面板制造和巨量转移上的工艺优势，这两家企业正尝试将MicroLED阵列直接集成到玻璃基板上，开发“显示+通信”一体化的智能表面。
（3）錼创科技：专注于MicroLED微显示，其高精度的像素控制技术也为光通信阵列的制造提供了工艺借鉴。
（三）境内已经切入MicroLED光通信的企业
中国企业在MicroLED光通信领域反应迅速，尤其在芯片制造和模组集成方面已形成第一梯队，总体来看，华灿领跑，群雄逐鹿。
1.华灿光电：进度最快，率先送样
核心地位： 作为国内MicroLED芯片的领军者，华灿光电在光通信专用MicroLED研发上进度最快。
最新进展： 背靠京东方，公司是全球第一个量产6英寸MicroLED芯片的企业，已成功开发出针对高速通信优化的MicroLED芯片系列，并在带宽和一致性指标上达到国际先进水平。据悉，华灿光电已向海外头部客户及国内科研院所发送通信级MicroLED样品，并进行了初步的链路测试验证。其产品在红光和蓝光波段均表现出优异的调制特性，有望成为国产替代的首选供应商。
战略布局： 华灿正积极与下游模组厂商合作，推动从“单颗芯片”向“通信模组”的转化，加速商业化落地。近期华灿光电正与国内驱动芯片设计龙头新相微展开深度战略合作，共同攻克MicroLED光通信的“最后一块拼图”。双方合作的核心，是开发专为MicroLED阵列量身定制的、高集成度、低功耗的驱动芯片（Driver IC）。
2.兆驰股份： 通信领域有布局。
依托其全产业链优势（从芯片到封装），兆驰在MicroLED规模化生产上成本控制能力极强。公司正布局通信级MicroLED产线，旨在为数据中心光互连提供高性价比的大规模阵列解决方案。但目前主要还是激光的通信进展比较快。
3.三安光电： 有介绍，但进展不明。
作为化合物半导体龙头，三安在GaAs和GaN材料体系上底蕴深厚。其旗下三安集成正加大研发投入，探索MicroLED在射频及光通信领域的跨界应用。。
4.芯联集成（Xinlian Integrated）：
专注于特色工艺晶圆代工，芯联集成正配合设计公司开发用于驱动MicroLED阵列的高速CMOS驱动芯片，解决“芯”与“灯”匹配的关键问题，完善国产供应链生态。近期与星宇股份、九峰山实验室合作，共同投资建设MicroLED智能光科技的研发与制造基地项目。
五、总结
我一直在跟踪MicroLED光通讯技术的发展，从台积电开始发布MicroLED代工信息开始，可以发现它的方案和技术每次介绍越来越清晰，数据支撑性也越来越强，能感觉到，从技术突破到生态构建，从实验验证到商业应用，MicroLED光互联技术正迎来产业化的临界点，这一创新互连方案有望在未来几年内成为AI数据中心的主流选择，为算力持续扩展提供关键基础设施支撑。
今天各个标的的爆发，只能说，只是一个微小的起点而已，在原有光通信技术被海外企业牢牢垄断的情况下，MicroLED光通信技术，是有望像新能源汽车打败油车一样，在中国AI数据算力的技术路径中，走出自己掷地有声的一步。