图1：铜缆随着速率的提升，传输距离快速下降

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。

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。

图5：具有1,000余个纤芯及400个通道的多芯成像光纤示例（左）。每个通道映射至多个纤芯（右）

资料来源：Microsoft Research 官网，国联民生证券研究所

图6：原型装置示意图

资料来源：Microsoft Research 官网，国联民生证券研究所

原型机性能验证：原型机在20米距离下可维持单通道2 Gbps的稳定传输；在30米距离下，需将速率降至1.6 Gbps以满足FEC要求。

研究人员通过Zemax射线追踪仿真对生产级模块进行了预测：

传输潜力：预计正式的800G插拔模块可以在50米距离下实现单通道2 Gbps的传输。带宽扩展：如果缩短距离至10米以内，单通道速率有望超过8 Gbps，从而通过增加通道数轻松实现1.6 Tbps或3.2 Tbps的总带宽。

实验证明MOSAIC成功打破了“传输距离、功耗与可靠性”之间的固有权衡。它不仅具备光纤的传输距离（50m），还拥有接近铜缆的低功耗和高可靠性，为未来AI基础设施的扩展提供了可行的路径。

1、低功耗：单个Micro LED功耗仅为数百微瓦，比传统激光器低几个数量级，由于没有激射阈值，它可以在极低电流下工作；在2Gbps的速率下，只需简单的ON-OFF (NRZ)调制，无需复杂的PAM-4或多级信令。Micro LED阵列发出的多路光信号，经专用透镜准直聚焦后，耦合进入多芯成像光纤，实现并行传输。

当前光链路的总功率为9.8-12W，主接口负责驱动信号从光模块传输到主机，该功率可从可插拔模块的2.4W变化到共封装光学（CPO）的0.2W，其中光模块位于主机旁边。其次是数字后端（DSP、CDR和ADC/DAC），消耗3.5W。模拟前端由激光驱动器（DRV）和接收放大器（AMP）以及激光器组成，消耗4.7W。板载微控制器单元（MCU）和DC/DC转换器贡献1.4W。相比之下，MOSAIC的光链路功耗为3.1-5.3瓦（全AOC模式下为10.6瓦），较主流基线方案降低56-68%。数字后端仅消耗 0.4瓦功耗，这得益于其未采用DSP、ADC/DAC和CDR等复杂功能。该模块仅配备简易的齿轮箱和轻量级故障保护机制。模拟前端与微LED的功耗也显著低于主流产品，这主要归因于Micro的较低传输速率和功耗特性，其功耗仅为1.2 瓦。最后，微控制器和DC/DC转换模块功耗为1.3瓦 （该数值略低于主流产品，因DC/DC转换模块的功耗与整体功耗成正比）。

图7：现有光链路（上）与MOSAIC链路（下）单端功率分布

资料来源：Microsoft Research 官网，国联民生证券研究所

2、高可靠性：蓝色和绿色微型发光二极管（micro LED）是在氮化镓（GaN）晶圆上制造的，而红色微型发光二极管通常使用铝镓铟磷。与激光器相比，微型发光二极管的结构简单得多，因为它们通过自发辐射而非受激辐射发光，光的产生是通过电子与空穴的简单复合，不需要像激光器那样使用任何谐振腔。因此降低了制造成本，并提高了可靠性（包括对温度变化的耐受性）。

加之CMOS工艺兼容性极佳，可实现光器件单片高密度集成，规避传统光模块中多级封装带来的寄生损耗与热阻瓶颈。Micro LED工作温度范围更宽，-40℃至125℃均可稳定输出（在85℃高温下仍能维持90%以上光输出），无需TEC温控。而传统激光器在85℃以上即出现明显波长漂移与效率衰减，必须依赖高功耗热电制冷。

图8：传统激光器CPO VS Micro LED CPO

资料来源：鲜枣课堂，国联民生证券研究所

因此，Micro LED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。

Micro LED CPO产业正处于从实验室验证向初步商业化与样品测试过渡的关键阶段。

北美方面，微软在2025年8月推出了名为“MOSAIC”架构。目前800G原型机已经测试成功，且向后兼容现有接口。

台企方面，台积电开放了3D Fabrics封装平台，与美国Avicena等公司合作，加速Micro LED互连产品的生产落地。联发科也于近期宣布攻克Micro LED光源技术，将在4月的OFC大会上展示有源光缆方案。

例如，美国初创公司Avicena在ECOC 2025上展示了其LightBundle™链路，其发射端功耗仅为200fJ/bit。

图9：Avicena Micro LED在板级短距场景下，能效密度和带宽潜力显著优于现有电互联与下一代光互联方案

资料来源：Avicena官网，国联民生证券研究所

国内相关布局公司：

华灿光电：将显示领域的巨量转移、像素技术复用至光通信领域，并与新相微签署战略合作协议，联动“芯片制造+驱动设计”双重优势，攻坚Micro LED光互连模块研发。2026年3月5日，公司确认Micro LED光通信首批样品已交付海外客户，正配合客户进行产品优化。

三安光电：2026年3月11日，公司在互动平台表示，已通过与清华大学、中国移动等主体在Micro LED光电器件与高速光通讯领域展开深度合作，共同推进相关技术的研发与应用验证。其生产的Micro LED光源器件已送样国内外头部企业进行模组组装验证。

兆驰股份：2026年3月12日，兆驰股份宣布其面向Micro LED光互连CPO技术的Micro LED光源芯片已顺利完成研发工作，目前正式处于样品验证测试阶段。该技术将Micro LED光源与CPO共封装技术相结合，能够有效实现高速光信号传输，高度适配高端光互连场景的应用需求。此次核心光芯片的成功送样，标志着公司在Micro LED光互连CPO领域的技术布局取得了阶段性的关键成果。

聚灿光电：是国内率先实现GaN基蓝绿光+GaAs基红黄光双技术路线量产的LED芯片企业，彻底解决了Micro LED全彩化的核心瓶颈。作为国内少数能同时提供RGB全色系Micro LED芯片并覆盖显示与光通信双场景的企业，其GaN基芯片良率达96%，倒装芯片良率91%，且拥有高光效结构红光Micro LED外延片专利，解决了红光Micro LED光效低的行业难题。此外，公司在红黄光Micro LED上具备差异化竞争力，其850nm红外芯片已适配CPO光通信场景。

1、材料体系与波段差异：用于光互连的Micro LED与显示级产品在材料体系、波长匹配及良率控制方面存在本质差异，无法直接复用现有技术路径。显示用Micro LED以可见光波段为主，通常采用GaN基蓝光芯片；而光通信场景需适配850nm、1310nm等特定通信波段，对外延材料设计与芯片架构提出全新要求，晶圆异质集成难度显著提升。

2、调制带宽与高频特性：在调制带宽维度，商用显示级Micro LED带宽普遍低于10GHz，而光通信场景为支撑1.6Tbps以上传输速率，单通道需实现50GHz以上调制带宽。高频驱动对材料性能提出更高要求，需保障光功率、带宽与线性度的稳定性。InP基Micro LED在50GHz高频驱动下，结温攀升速率较显示级产品快3倍，对热管理体系构成严峻挑战。当前850nm波段样品仅实现25GHz带宽，50GHz以上高频样品仍处于验证阶段。

3、光学耦合与工艺精度：光学耦合环节需实现纳米级对准，工艺容差极低：耦合精度需控制在±1~2μm范围内，否则耦合效率损失可达30%以上。高精度对准要求与阵列化光源架构叠加，进一步推高封装工艺复杂度与设备门槛。

4、可靠性与环境适应性：数据中心光互连对器件可靠性要求远高于消费级显示场景：在高温高湿、长期满负荷运行环境下，光功率衰减率需低于0.1%/千小时，设计寿命需超过25年，对材料稳定性与封装可靠性提出严苛要求。

5、传输距离限制：受LED光谱宽、色散大特性影响，Micro LED CPO方案仅适用于<50米的短距互联场景（如机柜内或相邻机架间GPU集群内部连接），无法满足跨机房、城域级等中长距传输需求，需与传统光模块及DWDM技术协同互补。

6、巨量转移技术瓶颈：规模化量产面临“巨量转移”核心挑战：需将数百万至数亿颗微米级LED芯片从生长基板快速、精准转移至驱动电路基板，对转移精度与效率要求极高，微小偏差即可导致良率下降与成本飙升。当前业界虽提出多种技术方案，但实际应用仍存在诸多瓶颈，有待进一步技术攻关。

但随着产业逐步成熟，我们认为未来Micro LED有望成为机柜内短距的光互连方案，替代铜。

2025年起至今，市场需求持续将传输规格推向800 Gbps、1.6 Tbps。在追求高传输速率的前提下，由于传统铜缆能耗超过10 pJ/bit，将使得整体系统能耗大幅增加，促使产业链加速“光进铜退”。

以1.6 Tbps光通信产品为例，现行光收发模组功耗高达约30W；若采用Micro LED CPO架构，因单位传输功耗显著降低，整体功耗有望降低近20倍，至1.6W左右，可大幅改善功效与散热压力。

目前NVIDIA（英伟达）已提出其硅光CPO规格目标，包括低能耗(<1.5 pJ/bit)、小型化(>0.5 Tbps/mm2)，以及高信赖性，即低于10 Failure in Time（10 FIT，十亿小时低于一次的故障率）。在此背景下，Micro LED CPO技术展现独特优势，通过整合50微米以下的芯片尺寸与CMOS驱动电路，可实现仅1~2 pJ/bit的能耗，应用在垂直扩展(Scale-Up)的数据中心网路，主要作为机柜内短距高速传输，可视为理想的光互连方案。

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。关注Micro LED相关标的：兆驰股份、华灿光电、聚灿光电、三安光电等。

1）技术研发与量产落地风险：Micro LED CPO是Micro LED光通信与CPO 技术的融合产物，目前正处于工程化试产向规模化量产过渡阶段，核心技术与量产工艺仍有多重瓶颈，技术突破与量产进度可能不及预期，进而影响整体商用进程。

2）产业链协同与生态兼容风险：Micro LED CPO产业链环节多、协同要求高，且行业标准未统一，生态兼容难度大。各环节发展不均衡、核心配套产能不足，可能出现供应链瓶颈，进而影响产业规模化发展进程。

3）AI发展不及预期风险： Micro LED CPO发展高度依赖 AI 算力与数据中心需求，科技巨头投入、国际环境变化可能直接影响行业发展节奏，存在需求不及预期、发展受阻的风险。