MicroLED光互联重构近场算力通信范式

近场算力通信面临的传输困境

随着人工智能算力需求的爆发式增长，数据中心内部网络互联速率正快速向1.6T及3.2T演进。当前800G网络传输主要基于“窄而快”模式，即通过少量高速串行通道实现高带宽。在这一架构下，铜缆与光纤各有所长但也面临各自瓶颈。铜缆凭借高能效和高可靠性，广泛应用于单机柜内连接，但其传输距离受限（通常小于2米），且在更高速率下面临严重的信号完整性挑战和速率瓶颈。光纤虽具备长距离传输优势，但在高速场景下需依赖复杂的数字信号处理（DSP）和前向纠错（FEC）来补偿信号损伤，这导致功耗激增且可靠性显著下降，故障率远高于铜缆。随着速率提升，传输距离、功耗与可靠性之间的权衡关系愈发严峻，制约了未来网络的拓展能力。

MOSAIC架构：从“窄而快”转向“宽而慢”

为打破传统光铜权衡困境，微软研究团队推出了MOSAIC光互联技术。该方案采用“宽而慢”（Wide-and-Slow, WaS）架构，将传统少数高速串行通道转化为数百个并行的低速光通道。例如，通过400个2Gbps通道聚合实现800G总带宽。这种架构的核心优势在于打破了传输距离、功耗与可靠性之间的固有权衡：它既具备光纤长达50米的传输能力，又拥有接近铜缆的低功耗和高可靠性。

MOSAIC方案在部署上具有极高的兼容性，延续了标准可插拔连接器（如QSFP、OSFP）和电气接口的设计逻辑，向后兼容现有网络架构，无需修改服务器或交换机即可替代传统光模块和铜缆。原型验证显示，该系统基于以太网和InfiniBand协议栈运行，并具备与NVLink、CXL等新型协议兼容的能力。仿真测试表明，量产后的800G插拔模块有望在50米距离下维持单通道2Gbps的稳定传输。

MicroLED光互联核心组件与技术优势

MOSAIC系统的核心在于以MicroLED替代传统激光器作为光源。MicroLED工作在可见光波段，使得接收端可直接采用成熟的CMOS传感器，实现了光源与驱动电路的单片集成封装。相比传统红外激光器，MicroLED具备无电磁干扰、超低功耗、超高集成密度及高可靠性四大优势。其工作电压极低，即便扩展至数百个并行通道也不会造成过高功耗；同时，由于采用光传输，彻底消除了电磁干扰，允许通道密集排布，单片芯片即可容纳数百个通道。

在光学耦合方面，系统采用定制的全内反射（TIR）微透镜，将MicroLED发出的半球形光线限制在极小圆锥角内，耦合效率显著高于标准微透镜，且几乎消除通道间串扰。传输介质方面，摒弃传统单芯光纤，采用多芯成像光纤。单根光纤可集成数千个纤芯，大幅简化封装部署，且各纤芯特性一致，有效控制了通道间的时延偏差。

电子后端的简化是降低功耗的关键。MOSAIC采用简单的非归零（NRZ）调制方式，无需复杂的PAM-4调制，从而省去了高功耗的DSP、ADC/DAC及时钟数据恢复（CDR）电路。仅通过简易的模拟均衡模块即可补偿信号损伤，配合时钟前传机制，进一步降低了电子后端的复杂度和功耗。仿真数据显示，相比主流基线方案，MOSAIC光链路功耗可降低56%-68%。

产业现状与未来展望

目前，MicroLED CPO产业正处于从实验室验证向初步商业化过渡的关键阶段。海外厂商如微软、Avicena、Credo等已率先推出相关原型或评估平台，并展开产业链合作。国内企业如三安光电、华灿光电、兆驰股份等也在积极布局，部分企业已完成样品验证或进入测试阶段。

尽管前景广阔，但该技术仍面临材料体系差异、调制带宽不足、光学耦合精度要求高、巨量转移工艺瓶颈等多重挑战。特别是商用显示级MicroLED的调制带宽难以满足高速通信需求，且数据中心对器件的长期可靠性要求极高。然而，随着产业逐步成熟，MicroLED凭借其在短距、低功耗、高密度互联方面的独特优势，有望成为未来数据中心机柜内短距光互联的主流方案，重构近场算力通信范式。