雷射光纖要失寵了？微軟研發「MicroLED 傳輸技術」砍掉 50% 能耗，2027 年全面商業化

微軟研究院（Microsoft Research）近日公開其在網路基礎建設領域的重大突破，推出一套利用廉價 MicroLED 取代傳統雷射發射器的數據傳輸系統。這項技術專為解決當前 AI 運算與雲端服務爆發導致的電力耗損與物理傳輸瓶頸而設計，預計於 2027 年底與業界合作夥伴共同邁入商業化階段。

根據微軟劍橋研究實驗室（Microsoft Research Lab in Cambridge）與 Azure 核心團隊的測試數據顯示，該系統相較於目前主流的雷射光纖電纜，能節省約 50% 的能源消耗，且在系統穩定性、散熱需求與製造成本上皆展現顯著優勢，將成為下一代資料中心「數位水管」的技術標竿。

目前資料中心內部的數據交換主要依賴兩大路徑：短距離使用電子傳輸的銅線（Copper Cable），長距離則採用由垂直共振腔面射型雷射（VCSEL）驅動的光纖電纜（Optical Fiber）。然而，隨著 GPU 叢集規模擴大，銅線因高頻訊號衰減嚴重，有效傳輸距離被限制在兩公尺以內；而雷射光纖雖可跨越長距離，卻極易受溫度波動、粉塵與元件老化影響，且在高密度佈線下產生驚人的熱能。

微軟提出的 MicroLED 解決方案，核心在於將光學通訊的邏輯從「窄而快」轉向「寬而慢」的並行傳輸。傳統雷射系統是透過少數高頻通道，以極高速度發射光脈衝；而新型 MicroLED 系統則利用數千個獨立的微型發射核心，將光子以類似 QR code 的圖形化模式同步發射。這種寬通道、低頻率的傳輸模式，如同將一條流速極快但狹窄的溪流，轉換為寬闊且流速平緩的大河，雖然單一通道速度降低，但整體的總體頻寬（Total Bandwidth）卻保持一致，且大幅降低了訊號處理所需的功耗與硬體複雜度。

在硬體材料學的應用上，微軟採取了極具創意的「異質整合」路徑，引入了醫學界內視鏡技術中常見的「成像光纖」（Imaging Fiber）。這種光纖與一般單模或多模光纖不同，其內部包含數千個極微小的導光核心，能夠在單一纜線內提供數千組並行物理通道。

為了實現商用微型化，微軟已與聯發科（MediaTek）及相關零組件供應商合作，研發出高性能的收發器裝置（Transceiver）。該收發器將原本實驗室檯面上複雜的光學透鏡、CMOS 影像感測器與 MicroLED 陣列，精確封裝至拇指大小的金屬模組中，使其能與現有的伺服器架構（如 SFP/QSFP 規格）相容，達成隨插即用的硬體升級。

除了資料中心內部的短距傳輸，微軟在長距離骨幹網路亦導入了「中空芯光纖」（Hollow Core Fiber, HCF）技術。不同於傳統光纖讓光子在二氧化矽（石英玻璃）介質中行進，HCF 的核心結構是空的，訊號在空氣中傳輸。根據微軟與南安普敦大學衍生公司 Lumenisity 的共同研究，由於光在空氣中的傳播速度比在玻璃中快 47%，這使得 HCF 能將數據延遲（Latency）降低約 33%。在實務部署中，這項技術顯著擴展了資料中心與使用者之間的有效物理半徑，意味著雲端節點不需為了追求極低延遲而必須設置於高地價、高電力負荷的都市核心區。

微軟已正式將 HCF 導入 Azure 全球區域部署，並預計在 2026 年光纖通訊大會（OFC）上展示更多關於 HCF 與 MicroLED 系統協作的實測數據。

這兩項互補技術的整合，從根本上重塑了超大規模資料中心（Hyperscale Datacenters）的能源管理邏輯。MicroLED 系統憑藉其對溫度的低敏感度與極高的元件壽命，能有效降低機房冷卻系統的負荷；而 HCF 則優化了跨區域數據交換的效率。

微軟技術院士 Doug Burger 指出，這項從物理層面發起的基礎設施革命，將改變運算基礎架構的每個環節；隨著 AI 模型參數量持續翻倍，這種基於低功耗光電整合的新型網路技術，將是支撐大規模分散式運算穩定運行的關鍵技術護城河。

責任編輯：Claire

核稿編輯：Sisley

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