从像素到光链路：MicroLED转向共封装光学
From pixels to optical links: MicroLEDs pivot to copackaged optics
Laser Focus World文章分析，业界对MicroLED共封装光学（CPO）方案兴趣激增，反映其多项优势，但仍有技术挑战需要解决。
原文梳理了MicroLED从显示转向光互连的优势与挑战，可帮助判断这条CPO路线的成熟度
对微发光二极管（microLED）共封装光学（CPO）解决方案的兴趣激增，反映出多项优势，但不应掩盖仍然存在的技术挑战。
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2026年10月8日
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宽而慢架构。
由于固有特性，microLED 长期以来被视为直显显示器的未来，但制造成本和良率可能会推迟甚至取消这一前景。尽管如此，增强现实（AR）眼镜已占 microLED 出货量的多数，因为亮度要求有利于该技术。该技术似乎还以 CPO 的形式找到了新的市场机会。
CPO 应用受益于 AI 基础设施和光子学取代铜传输的双重复合增长。它将光学引擎——激光器、调制器和光电探测器——从可插拔模块移至紧邻专用集成电路（ASIC）、交换芯片或图形处理器（GPU）的位置。这缩短了电路径，降低了功耗，并提高了带宽。
宽而慢架构
自 2025 年以来，将 microLED 集成到 CPO 的合作蓬勃发展，microLED 行业几乎所有主要厂商都参与了解决方案的开发。Avicena 凭借其 LightBundle 原型成为先驱。它使用蓝色氮化镓（GaN）microLED 搭配台积电（TSMC）提供的硅光电探测器，而非激光器，来以光学方式传输数据。这种方法以每通道速度换取并行性。数据不是通过一条极快的通道传输，而是分散到数十条低速通道上（LightBundle 每个 LED 为 3 Gbps，而激光器为 50 Gbps）。这是 microLED 价值主张的核心，通常被称为“宽而慢”架构，详见 Yole Group 的 2026 年报告 MicroLED: Applications, Markets and Competitive Landscape。
该架构带来一项关键优势。在每通道约 3 Gbps 时，信号足够慢且干净，可以绕过数字信号处理器（DSP）和 ADC/DAC 信号处理电子器件，将链路级能耗降至 1 pJ/bit（若去除 SerDes），而基于激光器的链路为 5 pJ/bit。以目前的形式，LightBundle 可提供 512 Gbps，并可扩展至 896 Gbps。微软（Microsoft）也展示了一个原型 MOSAIC，它将一条 800-Gbps 链路分布在 400 个通道上，每通道 2 Gbps，占用 20 × 20 阵列、面积 <1 mm2。
芯片的微小尺寸是将其封装在一起的一大优势。更便宜的发射器以及成熟的发射器/互补金属氧化物半导体（CMOS）驱动器集成也有望带来成本下降。由于它们发射可见光，该波长的光电二极管（PD）已经存在且具有成本效益。它们主要由 GaN 材料制成，不依赖可能面临供应压力的磷化铟（InP）衬底供应链。最后，无需热稳定，省去了外部模块，使 CPO 能够比基于激光器的方案更靠近芯片。
Scale-in：microLED 的甜蜜点
microLED 的非相干特性使其更适合用于短距离通信。短距离链路属于 Yole Group 2026 年报告 Copackaged Optics for Data Centers 中定义的 scale-in 范畴（见图 1）。预计未来该类别的带宽需求约为 scale-up 与 scale-out 合计规模的 30 倍。
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图 1. AI 基础设施扩展中的互连。
为将这一潜力转化为可部署的产品，一个生态系统正在形成。2023 年 3 月，Avicena 与 ams OSRAM 签署联合开发协议，将 LightBundle 与该公司在 microLED 方面的量产经验相结合。Microsoft 与 MediaTek 合作，Credo 收购了 Hyperlume，Marvell 则投资了 Mojo Vision。Artilux 的分拆公司 Brillink 利用其母公司的锗硅（GeSi）光电探测器阵列技术，并采用 PlayNitride 的第一代 microLED，与 Garmin Fenix 8 Pro 和 Samsung microLED 电视所用的相同。可维护性问题也正在得到解决。在 ECOC 2026 上，Avicena 展示了该链路的首个带连接器版本。接下来值得关注的里程碑将是制造良率、封装内部的热特性，以及首批客户认证项目。
三大障碍依然存在
在产业里程碑背后，microLED CPO 架构在器件层面仍存在若干技术瓶颈。第一个是 LED 的优化（见图 2，项目 1），使其在不降低效率的情况下获得高调制带宽。它还必须在足够低的电流下工作，以兼容 CMOS 背板驱动器。随着 LED 尺寸缩小，电流密度增大，调制频率提高。但芯片尺寸缩小的缺点之一是外量子效率（EQE）下降，并最终导致光功率损失。行业需要集中力量解决这一权衡问题，在保持光功率效率的同时实现高调制带宽。
第二个瓶颈在于光学耦合与互连（见图 2，项目 2）。在没有微透镜或谐振腔的情况下，microLED 的发射角很宽（约 180°），而光纤只能接收窄角度范围内的光（约 20°）。一种解决方案是在制造过程中沉积微透镜阵列，以准直 LED 的光束，前提是这种单片集成可行。光纤束的刚性在将该方案集成到狭小、受限的空间时也可能构成障碍。
随后，信号必须经过处理并集成到电子器件中（见图 2，项目 3）。以高电流密度并行驱动数百个 LED，同时确保 LED 阵列的均匀性和热管理，是一项挑战。数百路并行信号必须同时到达接收端，各通道之间的任何偏斜或失步都会改变信号，从而需要去偏斜缓冲器或时钟转发，增加逻辑模块和延迟。
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图 2. 基于 LightBundle 架构的 microLED 共封装光学链路示意图。
这种高度并行的架构不同于更成熟的、基于激光和铜互连的串行方案。为了与使用串行电输入/输出（I/O）的现有交换机 ASIC 保持兼容，必须加入 gearbox（SerDes）和驱动器，这在一定程度上抵消了功耗优势（高达 3–6 pJ/bit）。此外还需要专门设计的 CMOS 收发器 IC，以高电流密度持续、可靠地并行驱动数百个通道。
一种新方案，而非革命
MicroLED 并非一场革命，而是 CPO 架构中一个有充分依据的选择。由于无需激光器、电子电路简单，并采用硅探测器，其优势是切实的，前提是能够提供可靠且可制造的现成架构。颇具讽刺意味的是，MicroLED 最终可能在 AI 基础设施中找到自己的位置，而在那里永远不会有人看到它们。
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关于作者
Elliot Bouchard
Elliot Bouchard 是 Yole Group 光子学与显示领域的技术与市场分析师。Bouchard 负责涵盖一系列光子学与显示主题，包括 MicroLED、AR、光子计算及其他相关创新技术。他获得了 Phelma–Grenoble INP（法国国立综合理工学院）的工程学位，并曾在英国伦敦帝国理工学院物理系学习一年，研究重点为光子学、电子学和光电子学。
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