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]