MicroLEDCPO专题

Micro LED CPO专题 glmszqdatemark2026年03月28日 推荐 维持评级 Micro LED光互联是更高速率时平衡“传输距离、功耗与可靠性”的新构想。其核心理念来自于2025年微软提出的MOSAIC新型光互联技术，从“窄而快”转向“宽而慢”，即传统的铜缆和光链路依赖少量的高速通道，而MOSAIC架构将少量高速串行通道转变为数百个并行的低速光通道。例如，使用400个微小的LED光源，每个20um,给400根光纤提供信号（光纤核心直径9um），单通道传输速率为2Gbps，等效800G光模块。 Micro LED光互联方案重构多个环节。采用阵列化Micro LED光源，芯片制备工艺重构，解决光致衰减、温度稳定性差的问题，配套专用CMOS驱动芯片；需采用定制的面阵耦合+微透镜阵列架构，在光源芯片表面集成微透镜阵列，将朗伯体发散的光信号聚焦为平行光，降低耦合损耗；优先采用多芯光纤（MCF），单根光纤集成多根纤芯，实现多通道信号同步传输，替代传统多根单模光纤的组合方案，大幅提升空间利用率，适配CPO紧凑封装需求；同时需优化多芯光纤的纤芯排列、折射率分布，降低纤芯间串扰，接口需小型化、轻量化。 分析师张宁执业证书：S0590523120003邮箱：zhangnyj@glms.com.cn分析师范宇 执业证书：S0590525110074邮箱：fanyu@glms.com.cn 理想情况下，Micro LED路径性能领先于当前的铜和光连接方案。基于MicroLED自身的特性，叠加不需要DSP、TEC，该方案功耗极低，且低时延。且MicroLED与CPO架构互补性强。Micro LED的低热功耗特性，能够化解CPO高集成度带来的散热难题。而CPO提供的超短电互连路径，则能够充分发挥Micro LED纳秒级调制潜力。之前受限于VCSEL调制带宽与热管理瓶颈，CPO不得不在速率、功耗与封装密度间反复妥协。Micro LED以更低驱动电压、更小热阻和更高光子转换效率，真正释放了CPO架构的物理潜力。 当前Micro LED CPO产业处于早期阶段。Micro LED光互联方案在光源、耦合、封装、光路与高速接口等多个环节需要较大重构，对芯片一致性、巨量转移精度、光学集成度与系统兼容性提出全新要求，产业链需围绕低功耗、高密度、高可靠性目标进行全链条适配与升级，期待较强实力的链主主导推进方案的产业化进展。当前代表性公司Avicena推出首款面向AI算力基础设施的MicroLED光互连评估平台，国内多家Micro LED光芯片布局加速落地。 相关研究 1．通信行业周报20260308：GTC 2026和OFC 2026前瞻-2026/03/092．通信行业周报20260301：英伟达业绩超预期，液冷产业链有望迎来新一轮上涨-2026/03/013．通信行业周报20260215：2026年两大“新航道”：液冷+量子-2026/02/174．通信行业周报20260208：关注CPO产业进展-2026/02/085．通信行业周报20260201：光纤迎来需求上行大周期-2026/02/02 投资建议：AI算力向1.6T/3.2T及更高速率升级，传统光互联、铜互联在功耗、密度与成本上逼近瓶颈，Micro LED光互联凭借低功耗、高集成、易共封装优势，有望成为下一代CPO技术路线之一，正从实验室逐步走向商用验证。该技术以阵列化光源替代传统方案，在短距高速互联场景具备显著性价比，长期有望重构数据中心内部光互联格局。投资聚焦上游芯片，关注核心光器件、先进封装与光学组件等进展，Micro LED芯片：兆驰股份、三安光电、华灿光电、聚灿光电等。 风险提示：技术研发与量产落地风险、产业链协同与生态兼容风险、AI发展不及预期风险等。 目录 1核心理念：微软提出MOSAIC新型光互联技术，从“窄而快”转向“宽而慢”.......................................................32 Micro LED光互联方案核心组件和原型系统.............................................................................................................42.1 Micro LED：高集成、低功耗..........................................................................................................................................................42.2定制TIR微透镜：解决耦合难题....................................................................................................................................................42.3多芯成像光纤：解决通道数激增难题............................................................................................................................................52.4原型系统..............................................................................................................................................................................................53 Micro LED方案突出优势在于低功耗、高可靠性......................................................................................................74产业进展及核心发展瓶颈.........................................................................................................................................94.1当前行业处于早期阶段.....................................................................................................................................................................94.2在核心技术、工艺流程、产业配套等方面，该技术路线还有众多瓶颈................................................................................105投资建议..............................................................................................................................................................126风险提示..............................................................................................................................................................13插图目录..................................................................................................................................................................14 1核心理念：微软提出MOSAIC新型光互联技术，从“窄而快”转向“宽而慢” 随着通道速率提升，“窄而快”的路径物理限制凸显。传统的铜缆和光链路依赖于“窄而快（Narrow-and-Fast, NaF）”，即依赖少量的高速通道，例如800G链路通常由8个100Gbps的高速通道组成，这导致了高功耗、信号完整性挑战以及较低的可靠性：1）高速调制在铜缆中会导致严重的信号衰减（趋肤效应），使传输距离每代减半；2）而在光纤中，高速传输功率低下，高速信号需要极其复杂的DSP（数字信号处理）和FEC（前向纠错）来补偿受损信号，这导致功耗激增且可靠性下降。随着通道速度提高，挑战更加凸显。 资料来源：Microsoft Research官网，国联民生证券研究所 资料来源：Microsoft Research官网，国联民生证券研究所 微软2025年11月发布《MOSAIC:基于“宽慢”架构与Micro LED突破光电互连权衡限制》的论文，本文介绍了一种名为MOSAIC的新型光互连技术。MOSAIC则采用了“宽而慢”（Wide-and-Slow, WaS）架构，将少量高速串行通道转变为数百个并行的低速光通道。架构借鉴了内存和芯片总线的设计理念，通过数百个并行的低速通道（如400个2Gbps通道实现800G）来降低单通道的物理压力。 2Micro LED光互联方案核心组件和原型系统 2.1Micro LED：高集成、低功耗 MOSAIC的核心是以Micro LED作为高效、鲁棒的光源，替代传统激光器。Micro LED与CMOS驱动电路集成封装在一起，可以实现更高密度的并行光发射。 资料来源：Microsoft Research官网，国联民生证券研究所 Micro LED（微型发光二极管）类似照明的发光二极管，但尺寸更小（范围从几微米到几十微米，而标准发光二极管的尺寸以毫米计）。与显示器中使用的有机发光二极管（OLED）器件相比，Micro LED拥有更小的尺寸，加上更高的效率和更长的使用寿命，在便携式设备领域具备潜力，如增强现实/虚拟现实（AR/VR）头戴式显示器和智能手表。 2.2定制TIR微透镜：解决耦合难题 Micro LED需要定制TIR微透镜解决耦合难题。MicroLED是Lambertian发射体，即发出的光覆盖整个半球，而不像激光器产生准直光斑。这将光耦合到光纤中变得更加困难。且在多通道设置中，朗伯光束形状可能导致通道间串扰，一个微型发光二极管的光可能会耦合到阵列内的相邻通道中。基于全内反射（TIR）原理的微透镜，将光捕获在透镜内，其耦合效率比标准微透镜阵列（MLA）高出2倍以上。尽管其设计非常规，但它们适用于使用纳米压印光刻技术的晶圆级、高通量和低成本制造。实验显示，TIR透镜将光束限制在±12°的圆锥内，从而实现了极高的通道密度且几乎零串扰。 资料来源：Microsoft Research官网，国联民生证券研究所 2.3多芯成像光纤：解决通道数激增难题 通过多芯成像光纤解决通道数激增难题。MOSAIC采用了原本用于医疗内窥镜的成像光纤，单根光纤包含多达10,000个纤芯。能够在单根光纤中实现多个MOSAIC通道的多路复用，极大地简化了封装和部署，并降低了成本。 资料来源：Microsoft Research官网，国联民