2026年被業界稱為矽光子商轉元年。隨著AI資料中心主流傳輸規格從800G向1.6T推進,「光銅並行」趨勢愈來愈明確,CPO與Micro LED光互連開始從概念驗證走向早期部署。這場傳輸架構轉型,也悄悄為台灣光電產業打開一扇新門。
過去談Micro LED,市場多半關注高階電視、車用顯示、AR眼鏡等顯示應用。但在AI資料中心裡,Micro LED開始被評估作為短距光互連的光源選項。也因此,Micro LED不再只是顯示技術,而是開始進入AI資料中心傳輸架構的討論中,成為CPO與短距光互連可能採用的光源之一。
為什麼Micro LED有機會成為台灣光電產業切入矽光子的新機會?它與既有雷射光源的差異在哪裡,又為什麼會被稱為「寬而慢」的光互連路線?《數位時代》為大家整理幾個關鍵問題,了解Micro LED這項技術。
矽光子為何成為討論焦點?
要理解Micro LED為何開始被放進AI資料中心討論,必須先理解矽光子與CPO。過去資料中心內部多靠銅線傳遞電訊號,但當GPU數量增加、資料傳輸量持續放大,銅線會面臨功耗提高、訊號衰減與傳輸距離受限等問題。
「銅線的特性是傳輸的資料量越大、越快,能夠傳輸的距離就越短。」工研院電子與光電系統研究所所長張世杰分析,到了1.6T傳輸規格(指每秒1.6兆位元的極高傳輸速度),銅線大約只能支撐5公尺距離;若進一步提升到3.2T,距離可能縮短到2公尺以內。然而,即使是在機櫃內部,線路仍可能需要3至5公尺長度;若傳輸速度提升到1.6T以上,傳統銅線就可能不再適用。
廣達電子費曼研究中心副總趙茂贊則具體指出,在相同傳輸需求下,光纖與銅線重量約為50公斤與135公斤;銅線截面積約為光纖的3.7倍。若系統擴大到576顆ASIC,可能需要196,608條銅線,線材重量、體積與佈線難度都會快速增加。
因此,產業開始嘗試把部分高速傳輸從電訊號改為光訊號。矽光子技術的核心,就是利用半導體製程把光學元件整合到矽基平台上,讓資料能以光訊號透過光纖傳輸,降低高頻寬傳輸下的功耗與損耗;CPO(共同封裝光學)則是矽光子落地的重要技術途徑之一。
國際大廠已經開始導入CPO這條路線。博通2024年推出首款CPO乙太網路交換器;輝達已推出矽光子網路交換器,黃仁勳也宣布預計於2028年推出的Feynman架構中,Scale-up將會使用CPO與銅纜並行。研究機構TrendForce估計,2026年CPO在AI資料中心光通訊模組中的滲透率僅約0.5%,但2030年有機會提升至35%;QYResearch則預估,CPO模組市場將從2025年的1.1億美元,成長到2033年的19.6億美元。
三種光源大PK!Micro LED憑什麼切入CPO光源市場?
CPO模組中,資料要用光傳出去,需要光源、接收器、封裝、對位與測試等環節;不同傳輸距離與功耗需求,會對應到不同種類的光源。目前在CPO與AI資料中心光互連中,光源技術大致可分成幾條路線:CW laser(連續波雷射)、VCSEL(垂直共振腔面射型雷射)與Micro LED。Micro LED光互連被認為較有機會切入機櫃內短距離、高速傳輸的應用場景,與既有的雷射光源有差異化的定位,因此成為新的討論焦點。
現階段最主流的是CW laser,通常作為外置光源(ELS),把穩定光源送進封裝內的光引擎,兼顧功率、可靠度與維修便利性。VCSEL則是在100公尺以下的短距離傳輸擁有最佳的成本優勢,富采光電資深特別助理黃兆年指出,VCSEL供應鏈較成熟、在光學整合也相對容易。
Micro LED是近年受到關注的新興光互連路線,在10公尺以下的超短傳輸有壓倒性的價格優勢。它的邏輯是用大量微小的發光二極體取代雷射,讓每一顆Micro LED都能作為一個發光點,負責傳送一部分資料。相較於少數雷射光源負責高速傳輸,Micro LED可以做成陣列,用大量光點平行傳輸資料。
英國劍橋微軟研究院與Azure Core、Azure硬體系統和基礎架構、Microsoft 365團隊合作開發Micro LED光互連技術,該計畫首席研究員科斯塔(Paolo Costa),將Micro LED形容為「寬而慢」的架構,對比傳統雷射光通訊偏向「窄而快」的設計邏輯。
科斯塔用河流作比喻:一條寬而流速較慢的河,和一條窄而湍急的溪流,雖然流速不同,但只要河道夠寬,兩者仍可能承載相同水量。放到資料傳輸上,Micro LED不一定追求單一通道極高速,而是把資料拆成大量平行通道,靠更多光通道同步傳輸,讓整體資料量加總後達到高頻寬效果。
Micro LED的優勢是什麼?
除了「寬而慢」的系統架構,Micro LED被看好的第一個原因是功耗。微軟Azure超大規模網路總經理雷伊(Frank Rey)指出:「和雷射相比,Micro LED的LED特性本來就更有效率,這會直接反映在資料中心的耗電上。」根據TrendForce資料,以1.6Tbps光通訊產品為例,現行光收發模組功耗約30W;若採用Micro LED CPO架構,功耗有機會降至約1.6W,接近現行方案的1/20。
此外,從材料與製程角度來看,Micro LED使用的氮化鎵(GaN)屬於三五族半導體,張世杰認為,它和矽基平台的整合相對容易。相較於傳統雷射方案,Micro LED本身功耗較低,又能透過大量光點分散傳輸負載,因此在短距離、高密度的光互連場景中具有發展空間。張世杰表示,這讓Micro LED有機會切入機櫃內、板對板或晶片間短距傳輸,成為銅線在高速場景下的替代方案。
不過,Micro LED光互連不等於只有CPO一種形式。它可以用在主動式光纜、光互連模組,也可能進一步整合到CPO或更靠近晶片的封裝架構中。不同公司切入位置並不相同,有些從可插拔的收發器與線纜做起,有些則瞄準封裝內的光引擎與系統整合。更精準地說,Micro LED是AI資料中心短距光互連的新光源選項之一。
Micro LED何時會進入市場?
Micro LED光互連的市場進展仍在早期,根據TrendForce觀察,考量產品規格制定、送樣與驗證所需時間,Micro LED CPO光收發模組最快將在2028年下半年明顯放量,2030年市場產值約8.48億美元。
目前來看,雷射仍是CPO較成熟、務實的主流光源;Micro LED則更像是針對機櫃內或晶片間短距傳輸提出的新選項。它未必會全面取代雷射,但若AI資料中心持續走向更高頻寬、更低功耗、更高密度的系統架構,Micro LED有機會成為台灣光電產業切入AI基礎建設的一個新入口。
