Micro-LED成为数据中心的新刚需？

电子发烧友网报道（文/梁浩斌） 随着生成式AI产业的爆发式增长，全球数据中心对高速传输的需求呈指数级攀升，传统铜缆方案在传输密度与能耗控制上已逼近物理极限，CPO（共封装光学）作为破解AI算力传输瓶颈的核心技术，正迎来技术路线的多元化迭代。Micro-LED凭借极致的能耗优势、高集成潜力与成熟的产业基础，从传统显示领域跨界延伸，成为CPO方案中极具颠覆性的新型光源选择，因此Micro-LED近期也受到行业的广泛关注。

在CPO光源方案中，根据集成形态来区分，一般分为外部激光源（ELS）和集成激光源（ILS）。ELS顾名思义是将光源独立封装，需要通过保偏光纤将激光耦合至光引擎内部，作为光引擎外的一个独立制造的部件，同时需要独立散热。ELS由于可靠性高、制造难度较低、目前是量产CPO方案的主流路线。

ILS则是激光器与PIC（光子集成电路）采用单片或异质集成的方式，和光引擎、驱动电路等封装在同一模块内，集成度更高。从性能上看，ILS的方案尺寸更紧凑，信号损耗低，但工艺复杂、散热难度大，目前仍未实现大规模商业化。

而光源上，目前的CPO方案一般采用DFB 激光器或是VCSEL作为发光器件。但除了激光发射器件之外，还需要大量的外围组件，包括温控（一般采用TEC制冷）、偏振控制组件、独立驱动模块等，组件复杂且体积不小，所以目前量产方案基本采用ELS的形态。

未来ILS的方案，为了光源与光引擎等集成到一个模块，就需要更小体积的光源，那么Micro-LED作为CPO行业中关注的一个方向，也主要得益于Micro-LED的特性：

低功耗：Micro-LED的能效极高，相比于传统激光器（如 VSCEL 或 EML），Micro-LED 在小电流驱动下即可发光，且具有较高的外量子效率。根据TrendForce的分析，在1.6 Tbps光学通信产品中，传统光收发模块功耗约30W，而采用Micro-LED的CPO架构可将功耗降至约1.6W，降低近20倍。这使得它特别适合AI数据中心的高密度部署，能将整体功耗控制在铜 基方案的5%以内。功耗的降低，也能大幅降低热管理的难度以及成本。

高带宽与低延迟：Micro-LED支持高密度阵列集成，可实现并行多通道传输，满足AI集群的规模扩展需求。在CPO中，Micro-LED可直接调制信号，无需复杂的激光转换，进一步降低延迟。

小型化和可靠性：Micro-LED尺寸通常在100μm以下，甚至可以做到几个微米，便于与硅光子集成，适用于2.5D或3D封装。同时，其固态结构增强了耐用性，适合数据中心的长期运行。

兼容性：Micro-LED可与现有CMOS工艺结合，避免了传统激光器的复杂量子阱设计问题。

因此，Micro-LED 作为一种非相干光源，虽然不适合长距离骨干网，但在 CPO 架构内部或在服务器机柜内的板卡之间，传输距离往往在几厘米到几米之间，这种超短距离、大并行、高带宽的场景下，其成本和功耗优势将被无限放大。

不过目前目前Micro-LED的调制带宽大多在GHz级别，相比于光通信主流的25GHz甚至 50GHz仍有差距，要真正在CPO中落地商用还需要解决巨量转移和调制速率的问题。
目前，Micro-LED芯片国内主要有三安光电、华灿光电、晶合光电、聚灿光电等厂商布局光通信Micro-LED产品；海外方面，艾迈斯欧司朗、日亚等厂商在Micro-LED也有非常深厚的技术积累。

而Micro-LED在CPO的应用，目前Avicena处于行业领先的地位，其LightBundle平台采用Micro-LED阵列作为CPO光源，在去年年底公司宣布其发射端（Tx）功耗已降至 80 fJ/bit，整条链路的系统功耗低于 1 pJ/bit，仅为传统可插拔光模块或硅光方案的1/5到1/10。同时LightBundle平台目前已稳定实现单路 4 Gbps 的直接调制速度，实验室最高突破了 10 Gbps。

另外，联发科在今年2月也宣布掌握自主研发的Micro-LED 光源技术，主要用于AOC（主动式光缆）和短距芯片互连，预计在今年4月的OFC大会上正式亮相。

台积电则与Avicena合作，利用先进封装技术，探索将Micro-LED阵列与硅基驱动芯片进行混合键合。

小结：

Micro-LED凭借极致的能耗优势、高集成潜力与良好的兼容性，为CPO方案提供了全新的技术路径，精准契合AI数据中心短距高速传输的核心需求，其应用前景广阔。当前，虽然Micro-LED在CPO方案中的应用仍面临技术成熟度、产业生态、成本控制等多重挑战，但随着全球科技巨头的持续布局、产业链的协同发力以及技术的不断迭代，这些瓶颈将逐步突破。