- 〈Google 高速互連架構帶動,今年 800G 以上光收發模組占比將破 60%〉
- 〈別只看矽光子!聯發科 MicroLED AOC 技術亮相 大幅縮減 AI 傳輸功耗與成本〉
- 〈卡位 AI 聯發科秀 MicroLED〉
- 〈瞄準 Micro LED CPO、低軌衛星天線、AR 眼鏡,友達發射 AI 四箭〉
一、 前言:AI 算力時代的「傳輸牆」與「功耗牆」
隨著生成式 AI 進入大規模推論階段,資料中心面臨前所未有的挑戰:「傳輸牆(Memory Wall)」與「功耗牆(Power Wall)」。傳統的電互連(銅纜)在傳輸頻寬達到 800G 甚至 1.6T 以上時,面臨嚴重的訊號損耗與散熱瓶頸。
為了實現「光進銅退」,矽光子技術成為顯學,但在這條賽道上,微軟(Microsoft)與台廠聯發科、友達、台積電正另闢蹊徑,試圖利用 MicroLED 這種原本屬於顯示技術的元件,解決傳統雷射(Laser)方案在短距離傳輸中的高功耗與熱靈敏度痛點。
在傳統光通訊專家的眼中,LED 用於通訊幾乎是「異端」。這源於基本的物理差異:
雷射 (Laser):受激輻射,光束集中,頻寬極高(單道可達 100Gbps 以上),適合「Fast-and-Narrow」模式。
MicroLED:自發輻射,光束發散,響應速度慢(通常極限在 2GHz 以內),看起來完全無法勝任高速傳輸。
微軟的 Project Mosaic 則提出了工程學上的反轉思考: 既然單道跑不快,那我們就「以量取勝」。
透過並行開啟數百、甚至數千個 MicroLED 通道,每個通道僅運行 2Gbps 到 16Gbps 的低速訊號。這種 「Wide-and-Slow」 架構在總頻寬(Aggregate Bandwidth)上能輕易超越傳統雷射,且因為單道速率低,不需要昂貴的數位訊號處理器(DSP)進行複雜調變,大幅降低了功耗與延遲。
2. 能效比的極致追求 (pJ/bit)
在 AI 機櫃內,每一瓦的功耗都極其珍貴。MicroLED 方案的能效比可達到 0.5 到 1 pJ/bit,遠優於現有的可插拔光收發模組。這對於需要連結數萬顆 GPU 的超級集群來說,節省下來的電費與冷卻成本將是天文數字。
在追逐光通訊效率的道路上,兩大科技巨頭選擇了完全不同的哲學路徑:
微軟是 MicroLED 光通訊最堅定的倡議者。其 Project Mosaic 不僅僅是更換光源,而是設計了一套完整的生態系:
Imaging Fiber (多芯成像光纖):為了解決 MicroLED 光束發散問題,微軟採用了類似「複眼」結構的多芯光纖,能精準捕捉並傳輸海量的 MicroLED 並行訊號。
冗餘設計:MicroLED 陣列允許部分元件失效(Redundancy),這讓系統的可靠性比依賴單一精密雷射的系統高出數倍。
Google 的策略則更專注於「系統架構優化」而非「光源更換」:
Apollo OCS (Optical Circuit Switch):Google 發展全光網路架構,利用 MEMS(微型反射鏡) 直接在光層進行交換,減少光電轉換次數。
標準化依賴:Google 目前仍傾向於使用 800G 以上的高速矽光收發模組,並預期到 2026 年其占比將突破 60%。對 Google 而言,短距離仍以高速銅纜與傳統 VCSEL/矽光子為主。
目前矽光子 CPO(共同封裝光學)的主流是採用 ELS (External Laser Source)。
目前這項技術正由「實驗室概念」轉入「產業量產化」,台灣廠商在其中扮演了全方位的關鍵角色:
1. 聯發科 (MediaTek):系統集成與光電晶片 (OEIC)
聯發科透過其強大的 ASIC 設計能力,正開發基於 MicroLED 的 AOC(主動式光纜)。其角色是將微軟的理論轉化為標準的硬體產品,讓 AI 客戶能直接以更低的功耗實現機櫃間連結。
2. 友達 (AUO) 與富采 (Ennostar):光源與巨量移轉
友達揭示的「AI 四箭」中,MicroLED CPO 是重中之重。
友達:利用其在顯示器領域累積的「巨量移轉」技術,將數千顆 MicroLED 精準植入通訊模組。
富采:負責開發高效率的紅、綠、藍或單色 MicroLED 發光晶粒,作為通訊光源。
3. 台積電 (TSMC):先進封裝與矽光平台
台積電是所有 CPO 技術的最終匯聚點。其 COUPE (Compact Universal Photonic Engine) 封裝技術,能將矽光子、MicroLED 接收器與運算晶片(如 GPU)整合在一起。台積電也與新創公司 Avicena 合作,生產基於 MicroLED 的光學互連感測器。
展望 2026 年至 2030 年,MicroLED 在光通訊領域將呈現以下三大趨勢:
初期 MicroLED 會先以 AOC (主動式光纜) 的型態取代傳統昂貴的雷射光纜。但最終目標是將 MicroLED 直接嵌入 CoWoS 封裝中,作為 GPU 與 HBM 之間、或兩顆大晶片(Chiplets)之間的通訊媒介。這將打破現有的電路板布局限制,實現真正的「矽光一體化」。
未來的資料中心將不會只有一種技術。我們將看到:
MicroLED:負責「最後 1 公尺」的晶片間與機櫃內連結(極致低功耗)。
矽光子 (SiPh) + ELS:負責跨機櫃或資料中心內的「中長距離」傳輸(極致高速)。
目前 MicroLED 光通訊面臨最大的障礙是「標準化」。微軟的 Project Mosaic 使用的是非標準的多芯光纖,這需要整個產業鏈(如光纖廠、連接器廠)共同建立規範。隨著聯發科與友達等具備產業影響力的公司加入,相關標準有望在 2026 年後逐漸成形。
MicroLED 在光通訊的應用,是一場「工程思維」對「物理限制」的勝利。它不強求在單一道路上跑贏雷射,而是透過建立一條「超級多線道」的低速公路,實現了更高能效、更低成本、且更具散熱優勢的傳輸方案。
對於 AI 產業而言,這不僅僅是技術的演進,更是維持算力成長曲線持續向上的關鍵動能。
文章觀點:提到聯發科、友達已「揭露」技術或「瞄準」CPO,給人一種商用在即的印象。
現實挑戰:目前 MicroLED 光通訊(如 MicroLED AOC)大多仍處於 原型展示(Prototyping)或技術論證(POC)階段。
在現有的 AI 資料中心內,800G 與 1.6T 的主流依然是矽光子(SiPh)與傳統雷射(VCSEL/EML)。
MicroLED 方案要進入實際的供應鏈(如 NVIDIA 或 Google 的機櫃),需要極長的安全驗證與可靠性測試。文章中將「技術亮相」與「商用解決方案」的界線模糊化了。
文章觀點:強調微軟的「多通道並行」能繞過物理極限。
現實挑戰:這種架構與目前的資料中心基礎設施完全不相容。
現有的光纖網絡是基於單芯或少數多模光纖設計的。微軟 Mosaic 方案若要商用,必須搭配極其特殊的「成像光纖」或「多芯光纖(MCF)」。
這意味著資料中心必須從線纜、連接器到配線架全部更換。這種非標準化的成本極高,目前除了極少數頂尖巨頭可能有能力自建實驗性機櫃外,完全不符合現行通訊產業的標準化現狀。
文章觀點:宣稱 MicroLED 具備成熟製造與低成本優勢,優於雷射。
現實挑戰:MicroLED 的成本優勢目前僅存在於「理論預期」。在現狀下,MicroLED 最大的痛點是「巨量移轉(Mass Transfer)」的良率與修補成本。
要將數千顆 MicroLED 精準且無瑕疵地移轉到通訊晶片上,其製程成本目前遠高於高度標準化的 VCSEL 雷射。
在 MicroLED 顯示器(如大尺寸電視)都尚未實現平價化的今天,斷言其在光通訊中具備成本優勢,稍嫌超前。
文章觀點:將矽光子雷射(ELS)描述為功耗與溫度的「痛點」,而 MicroLED 是其「新解方」。
現實挑戰:矽光子領域並非止步不前。目前產業正透過**「梳狀雷射(Comb Laser)」**技術,實現單一雷射光源驅動多個波長通道,這同樣能達到低功耗與高頻寬。
矽光子與 CPO 的整合已有多年的標準化積累。MicroLED 作為「挑戰者」,其優勢被文章放大,卻忽略了矽光子技術在克服自身缺點(如散熱管理、雷射效率改善)上的快速進展。
文章觀點:認為 Google 專注於 OCS 而忽略 MicroLED 光通訊。
現實挑戰:雖然 Google 的 Ironwood 確實是以 OCS 為核心,但 Google 也是極早期投資 MicroLED 技術的公司之一(如併購 Raxium)。
Google 對 MicroLED 的研究並非只在 AR 眼鏡,其對於晶片內(On-chip)光通訊亦有深度研究。文章將兩者劃分為「光源路徑」與「架構路徑」,可能過於簡化了這些巨頭在多線技術布局上的交疊。
文章觀點:引用 0.5 至 1 pJ/bit 的超低能效。
現實挑戰:這類數據通常是在實驗室環境下、去除周邊電路(如驅動電路、接收端前級放大器)後的理想數值。
在實際系統層級,一旦考慮到驅動海量通道的電路開銷與接收端的熱雜訊處理,能效優勢會被稀釋。目前尚無證據顯示 MicroLED 系統在「整機層次」已優於最尖端的矽光子 CPO 系統。
在檢視這類文章時,我們應將其視為一種「前瞻技術的路徑探索」,而非「即將發生的產業更迭」。
概念領先於實踐:技術路徑非常天才,但供應鏈與標準化極度缺乏。
特種應用而非普適應用:它最有機會先出現在「極短距離」的特製封裝(如 HBM 與 CPU 之間),而非取代傳統的資料中心長途光模組。
台廠角色:台廠(聯發科、友達)目前更多是為了分散技術風險並尋找 MicroLED 顯示器以外的出路,而非該技術已成為其主要的獲利貢獻來源。