起底MicroLED CPO光互連產業鏈

AI數據中心的規模擴張,讓芯片互連的功耗與帶寬問題變得愈發棘手。傳統銅纜在800Gbps以上場景下可用距離已壓縮至1米以內;主流有源光纜雖能支持更長傳輸,但功耗是銅纜的數倍,故障率更高出銅纜100倍以上。兩者都難以滿足下一代AI算力集群對高速、低功耗、高可靠互連的綜合要求。在這一背景下,Micro LED CPO作為一種新型光互連方案進入產業視野。

Micro LED CPO以“寬而慢”的並行低速架構取代傳統的高速串行設計,通過數百個低速光通道並行傳輸,在架構層面省去DSP、ADC/DAC、CDR等高功耗組件,單比特能耗僅1~2 pJ/bit,整體功耗目標約為銅纜方案的5%,且Micro LED陣列可在1mm2內集成400個以上通道,結構簡潔、溫度不敏感、可靠性高。

盡管傳輸距離目前局限於10米以內,但Micro LED CPO恰好覆蓋了數據中心機櫃內Scale-Up芯片互連這一銅纜與矽光CPO都難以兼顧的場景。正因如此,這一技術路線在近期迅速吸引了全球科技巨頭與半導體企業的關注,各方結盟布局動作頻頻。

海外企業結盟搶攻Micro LED CPO市場
實際上,整個Micro LED CPO賽道目前仍處於標準制定與技術摸索同步推進的階段。芯片尺寸、單通道速率、傳輸距離、接收端採用光電二極體還是CMOS傳感器陣列,業內尚無定論。各廠商眼下爭奪的是規格定義的話語權,結盟與資源整合是目前企業布局Micro LED CPO的主要打法。率先入局的既有微軟、Marvell這類巨型平台,也有Avicena、Hyperlume這樣的初創力量。

微軟MOSAIC是“寬而慢”思路的代表方案。傳統800Gbps鏈路通常切成8個100Gbps高速通道,MOSAIC則鋪設400個2Gbps低速光通道並行送數據(以20×20陣列形式集成,面積不足1mm²)。

由於單通道速率低,前後端信號均衡需求大幅簡化,DSP、ADC/DAC、CDR等高耗電組件均可省去,方案功耗僅3.1~5.3W,較主流光鏈路方案降低56~68%。另外,多芯光纖的引入,則解決了數百通道並行傳輸的布線難題。

Micro LED光互連技術開發商Avicena的LightBundle方案採用不同路徑,以GaN基Micro LED陣列搭配PD接收端,借助台積電先進制程優化芯片集成工藝,基礎帶寬512Gbps,可向上擴展至896Gbps,單比特能耗1~2pJ,傳輸距離穩定在5米。

Marvell作為DSP領域的領先廠商,則選擇與Mojo Vision聯手,進行防御性卡位,避免因Micro LED CPO省略DSP環節,導致公司失去未來市場競爭力。

高速連接解決方案提供商Credo則更為直接,在2025年第三季度收購加拿大Micro LED光互連初創企業Hyperlume,規劃推出可靠性媲美AEC銅纜、傳輸距離達30米的新品類ALC,計劃2027財年送樣,2028財年開始量產爬坡。

目前來看,歐美巨頭與初創企業已將Micro LED CPO的技術雛形勾勒成形。但各陣營在芯片規格、接收端方案、系統集成路徑上的差異不小,行業標準的最終確立仍需時日。未來兩到三年,將是規格競爭最為激烈、產業格局成型的關鍵窗口期。

面對Micro LED CPO,中國企業優勢在哪?
將視線轉回中國市場。中國是全球最大的LED產業聚集地,面對Micro LED CPO這條新興賽道,中國廠商有著相對成熟的產業底座可以依托。

其一是國產LED產業鏈縱深完整。從上遊外延片(GaN、InGaN材料生長)、芯片端的刻蝕與微縮化工藝,到中遊巨量轉移、驅動IC集成,再到下游模組封裝與測試,中國企業已具備端到端協同的能力。尤其是在芯片端,三安光電、京東方華燦光電、乾照光电、兆馳股份等LED大廠在外延與芯片層根基深厚,可為光通訊提供穩定光源。

其二是規模化制造與成本管控的實戰經驗。Micro LED CPO量產難點之一是將數百乃至上千顆微型LED芯片以極高良率集成進一個光互連模組,對於良率與工藝成熟度要求大幅提升。國內LED廠商在微縮化制程與大規模降本上多年累積的經驗,與這道關卡較為契合。

其三是較大的本土市場需求,可直接承接Micro LED CPO的落地驗證。中國作為全球最大的AI算力基礎設施建設市場之一,國內智算中心與數據中心擴張速度較快,為新型光互連方案提供了較為充裕的本土試錯空間。

本土客戶群體的體量優勢,既壓低了新技術從試驗到商用的遷移成本,也讓國內企業在產品叠代節奏與議價空間上比海外同行更有底氣。三個層面相互銜接,國內供應鏈在這場全球競賽中具備較為充分的話語權基礎。

中國企業Micro LED CPO布局與業務落地情況
供應鏈優勢能否兌現為市場份額,最終要看企業的項目推進情況。中國大陸與台灣地區廠商在Micro LED CPO上選擇了不同的切入路徑。

大陸企業的入場Micro LED CPO的方式多元,既有傳統LED廠商向光通訊延伸,也有跨界合作謀求突破,整體以樣品研發和客戶驗證為主,正穩步向商業化推進。京東方華燦光電、兆馳股份、三安光電、乾照光电、芯元基半導體、利亞德、賽富樂斯、蔚藍鋰芯、思特威等企業已有實際業務布局進展。

台灣地區企業的打法以垂直整合為主——面板與LED大廠依托集團內部資源協同,快速搭建從光源到模組的完整鏈路,目標是在行業標準定型前完成卡位。

最具代表性的是友達光電,其將集團內光源供應商富采與光電二極體廠鼎元整合進來,導入玻璃RDL中介層方案,客戶直接使用即可,無需自建巨量轉移產線,明顯降低了導入門檻。目前,友達已與國際AI及光通訊廠商開展系統級CPO導入測試,預計2至3年內逐步推進商業化。

另外,就在5月底,友達與法國Micro LED技術企業Aledia宣布達成戰略合作,開發融合高亮度、低功耗及高分辨率的新一代Micro LED顯示技術。未來還將進一步向光通訊等領域延伸。

錼創科技已與Brillink展開合作;群創光電則被業內看好將通過旗下bEMC(先發電光)的優勢取得Micro LED資源,逐步建立起垂直整合能力與競爭門檻。

總的來看,海內外企業都在積極投入到這場由AI驅動的光通訊新型技術競爭當中,但Micro LED CPO技術應用的規模化落地,尚需時間的沈澱。

賽富樂斯指出,從技術層面來看,Micro LED從顯示跨界到光通訊,要在維持顯示所需的高亮度、高良率基礎上,再疊加光通訊對超高帶寬、高速調制能力和精準光耦合的苛刻要求。對此, 公司正通過多年研發出的半極性氮化鎵(GaN)材料以及6英寸矽基Micro LED產線以及規劃中的12英寸產線來滿足Micro LED芯片跨界應用需求。

晶科電子進一步分析了其中的難點,其認為,Micro LED CPO光互連的核心難點在於光源與光子、電系統的高效耦合及系統級集成。

作為面發光器件,Micro LED需與光波導、光纖或矽光芯片實現高效耦合,這對發光角度控制、光場分布及微納對準精度要求極高,耦合效率直接決定系統能效與傳輸性能。高速光通訊場景下,器件還需具備更高的調制帶寬與穩定性,並與驅動電路協同設計,這對外延結構、電流注入及熱管理提出更嚴苛要求。

此外,CPO架構的光電共封裝需在有限空間內實現光源、驅動芯片與光子器件的高密度集成,同時兼顧散熱與可靠性,是系統級關鍵挑戰。

因此,晶科電子認為,這本質上是光、電、熱、結構多物理場協同工程問題。對此,晶科電子通過在LED器件封裝及系統集成方面的長期積累,正在為Micro LED光互連的工程化探索奠定基礎。

愛思強從MOCVD設備商的角度分析指出,Micro LED CPO面臨的挑戰首先是外延層的波長與亮度均勻性需要達到極高水準,以確保每個像素的光調制響應一致;其次是光通訊用 Micro LED 趨向採用 200mm 矽晶圓以融入先進半導體制造生態,但 GaN 與矽之間的晶格失配應力顯著高於傳統藍寶石襯底,需要專門的外延工藝開發;此外,光通訊場景要求高電流驅動下的超高頻率運行,外延結構也需相應優化調整。

愛思強目前以 AIX G5+ C 平台為核心,憑借單晶圓旋轉、原位實時監控、原位清洗及全自動化等技術,為客戶提供高良率、近零缺陷的 GaN 外延解決方案。近一兩年,愛思強觀察到Micro LED CPO領域的研發活動顯著加速,並已積極與絕大多數下遊客戶及研究技術組織展開合作,提供針對性工藝優化。

CPO重塑Micro LED價值,雙軌並行開啟新紅利
無論是台灣地區企業的垂直整合還是大陸企業的跨界聯手,或是海外大企業的聯盟,眼下Micro LED CPO產業落地仍以送樣驗證為主,規模化出貨尚未到來。市場爆發節點何時出現、空間多大、又會以何種方式與Micro LED整體產業產生聯動,是下一階段產業各方關注的重點。Micro LED CPO光收發模組的出貨放量節點預計最快出現在2028年下半年,2030年貢獻產值約8.48億美元。

Micro LED CPO不僅為AI數據中心帶來更高效的數據互連方案,也在推動對整個Micro LED顯示產業的發展。光互連賽道沈澱下來的工藝能力,包括Micro LED芯片極致微縮化、大規模巨量轉移精度提升、嚴苛工業環境下的良率管控經驗等會逐步外溢至Micro LED顯示側,將顯示屏的制造成本逐步拉低,加速消費市場落地。

未來 顯示與光通訊應用的彼此互補,相互提速,將共同拉動Micro LED產業的規模化發展,Micro LED技術將形成雙軌並行的局面。

結語
Micro LED CPO是一條從材料特性出發重新規劃數據中心互連方式的技術路徑。全球巨頭的密集結盟與資本湧入,已經清楚反映出這條賽道的戰略價值。

在AI算力基礎設施長周期需求的牽引下,Micro LED CPO的產業意義已不止於光通訊領域的一次技術叠代,更可視為整個Micro LED產業走向規模化成熟的新型路徑。

Micro LED顯示與光通訊的雙軌並行吸引的不止是資本目光,更將借助光互連領域的高溢價需求帶動Micro LED制造工藝持續優化,再將光互連積累的巨量轉移工藝與良率成果導回顯示側應用,最終實現雙向賦能。(文:LEDinside Irving)

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