光传输技术

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MicroLED光模块传输方案,打破光铜取舍困境
天风证券· 2025-08-22 17:45
行业投资评级 - 电子行业评级为强于大市(维持评级)[5] 核心观点 - Microsoft研究团队和Microsoft Azure推出的MOSAIC光传输方案打破光与铜的取舍困境,可同时实现长距传输、低功耗和高可靠性[2][18] - MOSAIC采用WaS架构,利用大量并行通道,每条通道以2Gbps数据速率运行,采用Micro LED作为发射器[3][26] - 该方案向后兼容现有标准链路形态和电气主机接口,无需更改服务器或交换机即可直接替代现有光铜链路[2][18] - 随着主流互联带宽提升至1.6Tbps及更高速率,MOSAIC方案功耗优势将逐代扩大,1.6T收发器功耗可降至10.6W,而传统方案为23-25W[18][64] - 该方案若起量,Micro LED、多芯成像光纤、TIR透镜、CMOS传感器、Micro LED光连接器有望成为主要受益对象[4][42] 互联速度提升与光铜困境 - 铜缆链路能效高且可靠性强,但传输距离极为有限(<2m),使用有源铜缆传输距离预计提升至5-7m,但随着带宽速率提升,传输距离挑战加大[1][11] - 光链路可提供更长传输距离,却以高功耗和较低可靠性为代价,随着网络速度提升(1.6T/3.2T),这种权衡关系愈发显著[1][11] - 铜缆多通道紧密排列时遭受电磁干扰和串扰问题,通道数量超过一定程度后继续增加不现实[1][15] - 光纤消除电磁干扰,但激光器功耗无法随通道数量增加良好扩展,单个通信用激光器消耗数十至数百毫瓦功率,扩展至数百个激光器导致功耗过高[1][15] MOSAIC技术方案 - MOSAIC采用WaS架构,利用大量并行通道,每条通道以2Gbps数据速率运行,采用Micro LED作为发射器[3][26] - 为实现800Gbps及更高速率扩展,按目标链路速率与单通道速率比值配置Micro LED数量,例如800Gbps链路需400个Micro LED,以20*20网格排列[3][26] - 原型系统包含100个通道,每个通道支持2Gbps传输速率,定制10*10阵列Micro LED及CMOS传感器晶片[27] - Micro LED工作电压仅需数百毫伏,比传统激光器低数个数量级,扩展至数百个通道不会造成过高功耗[28] - MOSAIC在30米传输距离内保持稳定数据传输能力,仿真数据表明可插拔模块应能在50米距离以上[32] - 兼具10倍于铜缆传输距离和最高68%能耗降低,以及于现有光链路100倍可靠性优势[37] - 电子设计大幅简化,采用简单ON-OFF调制格式,无需PAM-4、DAC/ADC、复杂DSP和FEC,数字后端功耗仅0.4W,整端功耗3.1-5.3W,而主流光链路9.8-12W[38][39] 零部件增量分析 - Micro LED:800Gbps单向最低需400颗Micro LED(无冗余),含ECC需460颗,含ECC+5%热备需480颗,若光模块速率升至1.6T/3.2T,单通道数量有望1-2倍增长[45][46][47][48][49][50][51] - 多芯成像光纤:单根光纤可包含多达10000个纤芯,800G单向含ECC需460条数据通道,理论纤芯与通道容量比约22:1[52][55][56][57] - TIR透镜:800G光模块每数据通道用一个TIR透镜,无冗余配置整条链路需1600个透镜,含ECC配置需1840个透镜,含ECC+5%热备需1920个透镜[61] - CMOS传感器:接收端像素单元数与通道数一一对应,800G无冗余配置需400个CMOS接收像素单元,含ECC需460个,含ECC+5%热备需480个[62][63] 投资建议 - 建议关注Micro LED+光模块领域兆驰股份[4][64] - 建议关注Micro LED芯片领域三安光电、兆驰股份、华灿光电、乾照光电、聚灿光电[4][64] - 建议关注多芯成像光纤领域长飞光纤、长飞光纤光缆(H股)[4][64] - 建议关注潜在TIR透镜供应商水晶光电、蓝特光学、美迪凯、炬光科技等[4][64] - 建议关注CMOS传感器领域豪威集团、思特威、格科微[4][64] - 建议关注潜在Micro LED光连接器供应商太辰光、致尚科技等[4][64]