行业与公司研究纪要：MicroLED在光互联（CPO）中的应用 一、 涉及行业与公司 * **核心行业**：光互联/共封装光学（CPO）、半导体制造、先进封装、光通信[2][5] * **核心公司**： * **上游芯片厂商**：欧司朗（第一梯队）、三安光电、华灿光电、干照光电[1][5][14] * **下游客户/链主**：英伟达、谷歌、微软（研究院）[1][5][6] * **制造与封测**：中芯国际（CMOS代工）、长电科技、通富微电（封测）[1][5][13] * **供应链伙伴**：长光华芯（封装载体）、瑞羽光学（微透镜）、长飞光纤、天孚通信、世嘉光子（光纤/光波导）[5][12] 二、 技术方案与核心优势 * **应用定位**：聚焦**10米以内**的芯片间、板间互连场景，旨在替代部分短距铜互连方案[1][2][3] * **基本原理**：利用MicroLED自发光的无机材料光源体系，不依赖激光器的相干光机制，稳定性更高[2] * **核心优势 - 系统级高带宽**：单通道速率受物理极限约束，最高约**20Gbps**，常见为**2–4Gbps**；核心优势在于可通过极大规模并行通道（如**400、800、1,200路**）实现系统级高带宽，缓解单通道数据拥挤[1][3] * **核心优势 - 低功耗**：功耗约为铜互连的**85%**，能耗水平约**1–2pJ/bit**，驱动电流可低至**微安级**[1][3] * **工艺路径**：放弃巨量转移，主流采用**8英寸外延片**与硅基CMOS进行**混合键合**，结合激光剥离（LLO）和ALD侧壁处理技术[1][10][17] 三、 技术瓶颈与产业化挑战 * **芯片微缩与良率**：面向光通信的芯片尺寸需做到约**3微米级**（AR/VR为5微米级），尺寸缩小导致良率急剧下滑，可能降至约**5%**[1][4][10] * **光学耦合效率低**：MicroLED发光发散角大（约**120°–150°**），耦合效率是关键技术短板，国内整体相对薄弱[4] * **工艺复杂性高**：与硅基CMOS的混合键合及后续集成工艺复杂，对跨环节协同要求高[1][4] * **生态与经验不足**：与光探测器、光波导等的协同集成缺少成熟经验，产业链协同和工程化经验不足[4] * **制造门槛与成本**：CMOS代工依赖中芯国际等，周期长、费用高；当前方案成本相对铜互联高约**5~10倍**[5][13] 四、 产业化节奏与竞争格局 * **送样与验证**：已于**2025年Q2**向英伟达、谷歌等客户送样，反馈周期约**2—3个月**[1][5][6] * **量产时间表**：预计**2027年底至2028年**实现批量化样品或量产，短期内（3年内）对CPU侧影响有限[1][6] * **竞争格局**： * 海外：**欧司朗**处于第一梯队，技术领先，其越南产线可覆盖多类MicroLED应用[1][14] * 国内：**三安光电、华灿光电**相对领先，干照光电可制备全彩晶圆；华灿珠海新厂产能规模大，若释放可覆盖多种应用[5][14] * **与现有方案关系**：与激光器方案更可能形成**并行与互补**，短距离（10米内）推MicroLED（蓝/绿光），长距离仍以激光器为主，短期内不可能完全替代800G、1.6T等成熟方案[8][9] 五、 供应链与制造细节 * **外延片尺寸**：主流已从4/6英寸过渡到**8英寸外延生长**，并与8英寸IC晶圆键合[9][17] * **发射与接收阵列**：目前以**分开实现**为主，长期目标是单片集成[9] * **产线要求**：从传统LED转向MicroLED需“新增产能+全套更新迭代”，对光刻、刻蚀、ALD等设备及车间洁净度要求显著提高[10][11] * **系统组装与封装**：方案设计由方案厂商完成，**封装厂**（如长电、通富）预计承接发射端与接收端的封装集成及测试工序[13] * **光纤/光波导路线**：技术路线尚未统一，部分方案倾向光波导，成像光纤形态接近医疗内窥镜所用，高端供给仍以海外为主[12] 六、 其他重要信息 * **概念起源**：方案最早于**2025年初**由**微软研究院**提出，最初思路是以850nm MicroLED替代VCSEL激光器[2][5] * **技术差异（vs AR/VR）**：光互联无需全彩，采用**蓝光或绿光**即可，降低了工艺复杂度[8] * **传输距离限制**：核心制约是距离，蓝/绿光体系主要适用于**10米以内**；覆盖更长距离（如50米）需转向850nm等波长，难度更高[15][16] * **产能弹性**：当前行业整体产能相对充裕；若需求爆发，第二梯队厂商切入存在约**1~2年**的设备与工艺导入时间差[14] * **可行性判断**：从原理和技术分析看，用于光互联**可行且空间较大**，尤其在芯片间与板间互联具备必要性，当前关键瓶颈是**生产良率**[7]