初探 MicroLED 光通訊的未來展望

自從上次發布了〈光通訊的矛盾對決：MicroLED 是物理極限還是新解方〉後，我就密切注意相關的新聞，看 MicroLED 的未來展望以及技術演進到底是怎麼一回事。

果不其然，相關的產業新聞陸續出爐：

• 〈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〉

從這些新聞中我們可以確認一件事 → 高速光通訊的時代真的來臨了!

特別是 800G/1.6T 的光通訊模組，需求量正以驚人的速度攀升，在這股浪潮的推動下，很多黑科技陸續都浮上檯面，在這種快速變動下，正是切入的產業的新機會。

舉例來說，要不是提到 MicroLED，我們都想像不到面板廠也會有切入光通訊的一天，更何況還是扮演核心的角色。

接著，在聯發科與台積電陸續加入戰場的情況下，讓 MicroLED 光通訊的解決方案看起來更加有商業化的機會，而非只是實驗室內的展示品。

基於上述的原因，我透過跟 Gemini 的深度討論後，整理了微軟跟 Google 當前的兩大發展路徑，順便了解一下有哪些廠商會是可能的受益者。

Google 的解決方案是系統優化，因此算是現在進行式，它們今年接近 1,800 億美元的資本支出，就是推動技術前進的燃料。

而微軟提出的是新的光通訊方案，驗證及落地時間會比較漫長，沒走到最後也不知道是否可行，這一切有待時間來告訴我們答案。

以下針對 MicroLED 在光通訊領域應用、產業布局及未來技術展望的深度綜整報告。本報告將從技術底層邏輯、巨頭策略差異、產業鏈角色到未來五年的發展趨勢進行全面分析。

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。

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二、 技術核心：為何 MicroLED 能成為光通訊的「新解方」？

1. 物理學的對決：Wide-and-Slow vs. Fast-and-Narrow

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。

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三、 巨頭分野：微軟的「破壞式創新」vs. Google 的「穩健演進」

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：

1. 微軟（Microsoft）：重塑物理連結層

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。

2. Google：全光交換機與傳統光學的極致

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。

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四、 現有 ELS 架構 vs. MicroLED 方案之對比

目前矽光子 CPO（共同封裝光學）的主流是採用 ELS (External Laser Source)。

項目	ELS 矽光子方案 (主流)	MicroLED 互連方案 (前瞻)
熱耐受度	差。雷射極怕熱，必須放在封裝外部（故名 External）。	強。耐熱性佳，可直接封裝於 GPU/HBM 旁。
功耗來源	雷射器本身功耗高，且光纖耦合損耗大。	單道功耗極低，不需 DSP，能源效率極高。
整合難度	高。需要複雜的光波導設計與精密調變器。	中。主要挑戰在於「巨量移轉」至矽基底板。
傳輸距離	中長距離 (2m ~ 10km)。	超短距離 (< 2m)，專攻機櫃內與晶片間。

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五、 產業鏈廠商角色與商用化努力

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。

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六、 當前技術展望：MicroLED 光通訊的未來趨勢

展望 2026 年至 2030 年，MicroLED 在光通訊領域將呈現以下三大趨勢：

1. 從機櫃間走向「封裝內」 (In-Package Interconnect)

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」。

2. 「混合架構」的崛起

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）。

3. 標準化與生態系的成熟

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。

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七、 結論：工程師對物理學的優雅繞道

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。

上述的報告寫得好像真有那麼一回事，MicroLED 即將在光通訊領域大殺四方了，但其實這中間還有很多變數，讓我們以批判性的思維來論述潛在的問題：

雖然該技術在「理論架構」與「實驗室成果」上非常吸引人，但在邁向「大規模商用現狀」與「產業現實」之間，仍存在幾個顯著的落差與過度樂觀的誤區。

1. 商業化進程的過度樂觀：從「亮相」到「量產」的距離

• 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。

2. 「Wide and Slow」架構對光纖設施的破壞性挑戰

• 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。

3. MicroLED 真的比雷射更「省錢」嗎？

• 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。

4. 忽略了矽光子（SiPh）的演進速度

• 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。

5. Google 的角色定位可能被誤讀

• 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。

6. 能效比數據（pJ/bit）的實驗室特徵

• 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。

總結建議：

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」。

MicroLED 在光通訊的現狀是：

• 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。