人工智能基础设施的爆发式增长正在迫使数据中心重新设计其内部互连系统。随着计算能力的提升,处理器、加速器与机架之间需要传输的数据量急剧增加,使得数据传输的效率与能耗成为制约系统性能的关键因素。在这一背景下,德国企业ams OSRAM推出了基于MicroLED技术的光互连新进展,旨在将原本应用于汽车照明的成熟技术转化为数据中心专用的短距离光链路,以实现高速传输与显著降低能耗的双重目标。
这一创新属于该公司“数字光子学”战略的核心部分,该战略融合了固态光源、CMOS电路集成与光子架构,使光不仅用于照明,更成为信息传输的载体。其技术起点是EVIYOS™MicroLED矩阵,这是全球首个实现大规模工业化的可寻址微发光二极管阵列,曾荣获德国未来奖。该矩阵在紧凑封装内集成了超过25000个独立像素及控制电路,每个微发光体尺寸仅相当于人类头发直径的一半,曾用于实现汽车前照灯的高分辨率自适应照明功能。
针对数据中心的新应用,技术团队调整了制造架构:不再采用汽车领域的单片矩阵形式,而是从晶圆上分离出独立的MicroLED,并将其安装在可直连多通道光纤电缆的基板上。这种设计构建了高度并行的光传输架构,每个MicroLED均可作为独立通信信道的信号源。配合CMOS电路的集成,系统能够构建出体积小巧但带宽密度极高的光输入输出模块,完美适配服务器与AI加速器的电子架构需求。
在技术性能方面,ams OSRAM展示的 prototypes 在短距离光互连场景中表现卓越。MicroLED矩阵的截止频率超过1 GHz,每传输1比特的能耗低于2皮焦耳。单个发光体在长达10米的链路中,能以约3 Gbit/s的速度传输数据,误码率低于10⁻¹⁵,完全满足数据中心对可靠性的严苛要求。与依赖少数超高速激光发射器的传统方案不同,该系统采用“慢速宽频”(slow-and-wide)的并行架构,通过大量中等速度的信道分担传输负载。
这种并行架构带来了多重优势。首先,它降低了数据串行化与解串行化所需的电子电路复杂度;其次,单位比特的能耗降低有效减少了热量产生,简化了数据中心的散热管理;此外,并行结构天然具备冗余能力,若单个发光体失效,系统可自动切换至其他可用信道,极大提升了AI基础设施的鲁棒性与可用性。MicroLED微小的物理尺寸还允许在紧凑模块中集成更多信道,为高性能计算环境中加速器与内存模块间的高密度互连提供了理想解决方案。
尽管该技术仍处于原型阶段,但其演进方向已清晰指向未来AI数据中心的互连设计。随着数据移动带来的能耗问题日益凸显,基于MicroLED的并行光互连方案凭借其在速度、能效与集成密度上的综合优势,正成为替代传统光学方案的重要技术路径。对于中国光通信与数据中心产业链而言,这一来自欧洲的技术突破提示了固态光源在高端互连领域的巨大潜力,国内企业可关注MicroLED在短距光通信中的工艺适配与集成创新,探索在AI算力网络底层构建更高效、更绿色的互连生态。