microLED 光互连技术梳理与未来产业研判

【本文涉及的相关企业】Avicena、MicroSoft、Palomino、友达、歌尔股份、TSMC。

Micro-LED 光互连的技术源流

Micro-LED技术起初并非是光互联技术的产物，在2000年初Jin博士在Applied Physics Letters 上展示了微米级的LED阵列，可用于自发光像素的显示屏提升分辨率和尺寸微缩。此后业界在不断提升制程和良率上做文章，百万颗微米级LED的全彩化和缺陷控制都是聚焦于显示屏侧，而此次应用于光互联的方案商业化验证也是开辟了新的技术路线。

往前追溯技术路线的分支发展，最早可到2012年左右，当时Kendry 等研究员利用microLED 阵列耦合光纤实现了距离10m的信号传输，其带宽最多可以达到1.5Gbps，并且可以拓展到四通道达到6.25Gbps。此后十余年间，业界不断在多通道并行提升带宽和尺寸微缩等方向研究，真正的一个转折来自于2025 年微软研究院在 SIGCOMM 上发表的 MOSAIC 架构，用了20x20个单通道2Gbps的光纤阵列，每个对应1个microLED，接收侧使用CMOS传感器阵列，其评估这套FPGA + Micro-LED 阵列 + 多核心成像光纤 + CMOS 阵列 + TIA的原型可以达到800G AOC功耗的68%。

同样在2025年的OCP上，业界领先的Avicena Tech也展示了其MicroLED-based Optical Interconnects技术，其核心思想是聚焦于AI Scale-Up 的1米到10米间的光学互联，通过构造一套Micro-LED发光+多核光纤阵列+CMOS感光元件的系统，形成一条宽通道、低速率和高密度的光互联方案。而今年的OCP Avicena发布了基于Micro-LED（µLED）的全硅基并行光互连方案，其互连方案的核心思路和之前一样，利用宽并行传输接口代替串行SerDes架构，从系统层面重构短距离互联，实现铜互连的替代。

技术优势与产业瓶颈

先来看看Avicena带来技术方案有哪些优势，其在演讲中指出，在Micro-LED互联方案中，无需交换机芯片中庞大的 SerDes IO 模块，直接用 Mcrio-LED芯片和XPU互联，利用其4Gbps的原生互联总线，采用原生NRZ二进制编码传输，无需串并转换、无需 DSP 重定时、无需 PAM 等高阶调制，摒弃了串行架构的复杂开销直接将信号传输到接收端的CMOS感光芯片上。

同时Avicena也在演讲中提到，基于这一全新架构，Micro-LED方案在互联的核心技术参数全面领先：

1带宽密度：支持二维面阵排布，突破一维岸线限制，线密度＞10Tbps/mm，面密度＞10Tbps/mm²，可通过缩小 LED 像素间距持续迭代升级；

1功耗：端到端全链路功耗＜1pJ/bit，仅为传统光方案的 1/10，LED 无阈值电流开销，功耗随速率线性变化；

1延迟：消除串行化、调制解调、DSP 处理等全部额外延迟，信号处理开销趋近于零；

1可靠性：无激光器器件，从根源避免激光寿命问题，阵列内置冗余通道支持容错，工作温度可＞200℃，远高于常规芯片工作上限；

1成本：与台积电合作优化 CMOS 光电探测器工艺，支持晶圆级批量制造，系统成本＜0.1 美元 / Gbps，接近铜互连成本基准。

目前Avicena 的 LightBundle™ 1Tbps 评估套件已正式出货并交付客户与合作伙伴测试，是目前全球首颗Micro-LED互联产品，其采用12nm制程，单芯片集成300+驱动器和TIA，拥有335个Micro-LED通道，单通道速率可达3Gbps，也就是说其在1mm²的Micro-LED阵列上实现了1Tbps带宽。

Avicena的“宽而慢”的架构是另一个层面的取舍，综合来看，Avicena的方案和传统光互联方案在单通道的速率差了两个数量级，传统方案追求单通道 50–100 Gbps 的串行速率，代价是 DSP、重定时器和复杂调制格式带来的功耗与延迟，而Micro-LED则是单通道速率压到 2–4 Gbps，用数百甚至上千个并行通道来提升总带宽，这种用多芯光纤束连接发射端 microLED 阵列与接收端 PD 阵列，芯片间直接以原生并行数据格式传输，对于AI的 Scale-up场景的GPU与内存之间的数据搬运十分契合。

OCP 2025 Avicena的主题演讲Q&A（图源:OCP）

但是也有很多业内人士指出，物理优势不等于工程可行性，其高通道数方案需要光纤阵列的耦合、封装对齐等工艺技术的提升。尤其是Micro-LED 的发光面积小，对多芯光纤或波导的对准容差极窄，耦合效率对亚微米级偏移敏感，尤其是在晶圆级或面板级封装时，单一通道的耦合损耗和多芯光纤阵列的一致性将直接决定整个互联解决方案的效能。同样对于AI算力机组来说，后期的可维护性也是很重要的。Micro-LED互联方案在可靠性认证、供应链成熟度和现场故障率数据积累还有不小差距。

所以真正的时间表该以这些瓶颈的解决节奏来看，而不是以实验室峰值数据来看。根据TrendForce 的判断是，microLED CPO 光收发模组最快 2028 年下半年明显放量，2030 年市场产值约 8.48 亿美元；虽然Avicena 的 1 Tbps 评估套件已经出货，但从评估套件到超大规模客户的 design-win，还有着漫长的客户端验证和可靠性测试，所以在2027年预期合理的理解是工程送样和验证，至于营收放量和产业技术路线迁移也应该等待更多结果才行。

结语

Micro-LED 光互连并非是要替代掉硅光或 VCSEL，而是在AI Scale-up中找到契合的市场定位，中距离高密度和底层原生的多通道互联方案给了业界多一种选择，本质上来讲光互联还是个工程问题，解决方案绝非一条路。有个原理支持，再加上后续的工程验证想必Micro-LED 光互连能创出属于自己的一片天。

参考：

《MOSAIC: Breaking the Optics versus Copper Trade-off with a Wide-and-Slow Architecture and MicroLEDs》《OCP Global Summit 2025_Avicena Tech_Ultra Low Power MicroLED Based Interconnects for AI Scale-Up Networks》《OCP Global Summit 2026_Avicena：uLED-Interconnects-Addressing-the-Future-of-Scale-In-and-Scale-Up-Connectivity》