华灿光电:光互连外置泵浦光源路线(ELS)详解

2026-06-03 11:01:581
华灿光电(300323)Micro LED+CPO 新一代并行光互连 ELS 外置泵浦光源全解析一、基础定义:ELS 外置光源与两条 CPO 光源路线区别1. ELS(External Laser Source,外置泵浦光源)原理传统 CPO1.0(InP 激光器 ELS):将磷化铟 DFB/CW 连续激光器独立放置在 CPO 封装体外单独热控模组,通过保偏光纤 PMF把泵浦光送入封装内硅光微环调制器,完成电光调制后出光;把发热源、易损光源与高热 ASIC(500W/cm²)物理隔离,解决片上集成激光器高温漂移、失效整卡报废痛点,是英伟达 Spectrum-X/Quantum-X 交换机标准架构。
华灿 Micro LED-ELS(CPO2.0 新一代并行 ELS):用微米级阵列 Micro LED 芯片替代传统 InP 激光器做外置泵浦源,依托 LED 天生多通道并行发光属性,打造高密度数百通道并行外置光源,匹配英伟达 GB200/Blackwell“宽并行、低单速率、高聚合带宽” 短距光互连路线,是行业全新 ELS 技术分支。


2. 两条 ELS 路线核心差异

表格项目传统 InP 激光器 ELS(源杰 / 长光华芯)华灿 Micro LED 阵列 ELS(300323)发光单元单颗 / 少数通道 CW 激光器,串行 / 少通道Micro LED 阵列(单芯片数百像素发光),天然并行单位功耗3~4pJ/bit<1pJ/bit(仅传统 1/3、铜缆 5%)带宽形态单路高速 PAM4(112G/224G),窄而快多路低速 NRZ 并行,单芯片聚合 Tbps 级带宽晶圆产线4 英寸 InP 化合物,造价高6 英寸 GaN 量产线,单片成本低 30%+传输距离短距<2 米最远 50 米,覆盖机柜 / 机架 / 层间互联二、华灿 Micro LED-ELS 技术架构拆解1. 产品结构:Micro LED 光芯片 + MPD 微像素器件(ELS 核心组件)华灿 ELS 完整模组 =6 英寸 Micro LED 阵列发光芯片 + MPD 微像素集成器件 + 驱动电路(新相微配套)+ 外置可插拔封装,整体作为独立 ELS 光源单元,替代传统分立 CW 激光器光源盘:
Micro LED 发光芯:芯片尺寸<50μm,单片晶圆集成数百路独立发光像素,纳秒级开关速率,满足光通信调制响应;外延基于 GaN 成熟 LED 工艺,复用显示端巨量转移、阵列封装技术。
MPD 微像素器件:自研微像素光电集成件,完成光束准直、分光耦合,把阵列光统一耦合进多路保偏光纤,一对一接入硅光 CPO 光引擎微环调制器,实现一路 LED 对应一条光通道并行传输。
外置模组形态:标准化可插拔 ELSFP 封装,和传统激光器 ELS 接口兼容,可直接适配英伟达现有 CPO 交换机插槽,热控独立、故障单独插拔更换,不用更换 CPO 主板。

2. 全链路并行光互连工作流程


ELS 外置发光端(华灿):独立温控仓内 Micro LED 阵列发出多路连续泵浦光,经 MPD 耦合→保偏光纤阵列 FAU;
CPO 封装端(硅光引擎):多路泵浦光进入 ASIC 旁共封装硅光芯片,硅基微环调制器受电信号调制,将电信号加载至各路光束;
接收端:调制光经光纤送至 GPU / 另一交换机 CPO 光引擎,片上 PD 光电转换完成数据传输,数百通道同步并行收发,单模组聚合 1~3.2Tbps 带宽。

三、核心技术壁垒与对比优势(华灿独有)

1. 功耗壁垒(AI 算力核心痛点)Micro LED-ELS<1pJ/bit,传统 InP 激光器 ELS≈3pJ/bit、铜缆≈20pJ/bit;AI 3.2T CPO 整机功耗下降 30%+,大幅缓解 GPU 集群散热瓶颈,适配 GB200 超高密度机柜部署。

2. 量产制造壁垒


全球首条 6 英寸 Micro LED 光通信专用量产线(珠海金湾 2025 投产),芯片良率>90%,MPD 年产能 220 亿颗;行业主流激光器仍以 4 英寸 InP 产线为主,单片晶圆出货量、成本劣势明显。
IDM 全链条自研:外延→芯片制造→MPD 封装一体化,京东方玻璃基载板协同(2026 京东方 × 康宁玻璃光互连战略合作),解决 Micro LED 高精度封装耦合难题。

3. 产业链协同闭环


驱动芯片:新相微(688593)战略合作,联合开发 “Micro LED 光源 + 专用驱动 IC” 一体化 ELS 模组,补齐电路短板,从芯片直达光模块落地;
封装载体:京东方 + 康宁玻璃基板,玻璃基无源光路替代硅基,降低 CPO 无源器件成本;
客户端:英伟达供应链验证(国内唯一 LED 光源厂商),Micro LED-ELS 已送样英伟达 Blackwell 平台 CPO 项目评估,进入备选光源名录。

四、产业链定位:华灿在 CPO 的角色(上游光源,非光模块厂)

CPO 产业链三层拆分:



上游(华灿):ELS 光源芯片→Micro LED 阵列 + MPD,CPO “发光源头”,对标源杰 / 长光华芯的激光器赛道(差异化新一代路线);
中游(中际旭创 / 天孚通信):CPO 光引擎、FAU 光纤阵列、光模块,采购华灿 ELS 光源做整机;
下游(英伟达 / 云厂商):AI 交换机、GPU 集群整机。

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