在AI與資料中心推動下,傳統電子互連面臨頻寬、延遲與功耗限制,急需新一代光學替代方案。GaN基μ-LED因具備高亮度、低功耗與高速開關特性,已成為可見光通訊(VLC)與晶片光互連的熱門解方。此次研究團隊結合台大林恭如特聘教授與KAUST Kazuhiro Ohkawa教授團隊,發展出紅、黃、綠、藍四色高效率μ-LED陣列,突破波長分波多工(WDM)限制,有望推升光通訊容量與效率。

RYGB μ-LEDs應用於波長分波多工之光通訊系統示意圖。鴻海提供
RYGB μ-LEDs應用於波長分波多工之光通訊系統示意圖。鴻海提供

技術上,團隊採用半極化磊晶設計藍光與綠光μ-LEDs,並為紅光與黃光元件加入應力釋放層以減少QCSE(量子侷限史塔克效應)影響,提升發光效率。元件製程則結合C型電極結構、ALD鈍化層與DBR反射鏡等技術,進一步優化光輸出與熱管理。實驗成果顯示,藍光μ-LED透過DMT調變技術可達7.12 Gbit/s傳輸速率,綠光為5.36 Gbit/s,黃光與紅光則運用QAM-OFDM技術,分別達3與2.25 Gbit/s,且皆達到FEC容錯門檻。

(a)RYGB μ-LEDs色域圖;(b)短距離自由空間光傳輸系統實驗配置圖。鴻海提供
(a)RYGB μ-LEDs色域圖;(b)短距離自由空間光傳輸系統實驗配置圖。鴻海提供

在自由空間短距離傳輸測試中,RYGB μ-LEDs除具備優異數據傳輸能力,亦展現廣色域顯示潛力,可應用於智慧穿戴、車載顯示及AR/VR裝置。未來若搭配矽光子晶片與WDM架構,μ-LED技術可支援多通道高速傳輸,在晶片對晶片(chip-to-chip)通訊與CPO封裝架構中實現低延遲、高頻寬應用,成為資料中心升級與AI運算效能提升的要角。

鴻海研究院所長郭浩中表示,此次技術突破為μ-LED進一步商用化打下根基,未來也將積極探索其在智慧製造、車用光雷達與新型顯示器中的可能性。隨著全球對高速光互連與低功耗通訊需求持續攀升,台灣學研界在μ-LED領域的前瞻佈局,將有機會在新世代光通訊架構中扮演重要角色。


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