突破多波長μ-LED技術 實現高速可見光通訊與晶片間光互連

【台灣台北–2025年5月27日】鴻海研究院半導體所研究團隊，攜手台灣大學以及沙烏地阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學研究團隊，成功突破多波長μ-LED技術，實現高速可見光通訊與晶片間光互連。此突破性成果《Red/Yellow/Green/Blue-Micro-LEDs Mixed White-Light for Wavelength Division Multiplexing Communication》已獲國際頂級光電會議 CLEO 2025 (Conference on Lasers and Electro-Optics) 接受發表。此技術突破不僅為高速VLC、晶片間光互連及矽光CPO應用奠定基礎，也為未來光通訊商業化開闢新道路。

隨著高效能運算、人工智慧（AI）及資料中心需求增長，傳統電子互連技術在頻寬、功耗與延遲方面面臨瓶頸。GaN基微型發光二極體（μ-LEDs）憑藉高亮度、低功耗及高速開關特性，成為可見光通訊（VLC）、晶片對晶片光互連及矽光子共封裝光學（CPO）的理想方案。μ-LEDs適用於超高解析度顯示、智慧穿戴、高速光通訊及異質整合晶片。在2025年美國光纖通訊展覽（OFC），μ-LEDs在晶片光互連的應用備受關注，預計將成為下一代高效能運算與光通訊的關鍵技術。

鴻海研究院(HHRI)半導體所所長暨陽明交大講座教授郭浩中所長，聯同半導體所洪瑜亨博士、繆文茜研究員、蕭復合研究員、李姿誼實習生及半導體所研究團隊，攜手國立台灣大學(NTU)林恭如特聘教授研究團隊，以及沙烏地阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學(KAUST) Kazuhiro Ohkawa教授團隊共同研究，成功開發高效能紅-黃-綠-藍μ-LEDs多波長可見光通訊系統。

圖一、RYGB μ-LEDs應用於波長分波多工之光通訊系統示意圖。

研究採用半極化磊晶技術製作藍光與綠光μ-LEDs，並為黃光與紅光μ-LEDs設計應力釋放層，減輕量子侷限史塔克效應（QCSE）。透過mesa設計、C型電極、原子層沉積（ALD）鈍化及分佈式布拉格反射鏡（DBR），優化元件性能。藍光μ-LED以DMT調變技術達7.12 Gbit/s傳輸速率，綠光達5.36 Gbit/s，黃光與紅光μ-LEDs利用QAM-OFDM技術，分別達3 Gbit/s與2.25 Gbit/s，均滿足前向錯誤更正（FEC）極限3.8×10⁻³。在短距離自由空間光傳輸測試中，RYGB μ-LEDs展現優異色彩與數據傳輸性能，色域圖亦顯示其在顯示應用潛力。

圖二、(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。

在晶片間光互連與矽光子CPO應用中，μ-LEDs與矽光子晶片整合，提供高頻寬、低功耗光學互連，提升資料中心數據吞吐量。結合波長分波多工（WDM）技術，μ-LEDs支援多通道並行傳輸，增強傳輸容量，為下一代通訊提供高效方案。此技術可為高速VLC、晶片間光互連及矽光CPO奠定基礎，促進μ-LEDs在高效能運算與通訊網絡的應用，推動光通訊商業化。

關於鴻海

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