Lumentum CTO重申InP与VCSEL用于AI光互连/CPO的技术路线

Lumentum 技術長（CTO）Matthew Sysak 指出，磷化銦（InP）雷射和 VCSEL 是解決不同生態系的兩種方案，磷化銦雷射適合多波長雷射，能與矽光子等技術很好搭配；砷化鎵（GaAs）優勢在於成熟量產供應鏈、測試能力、晶圓產能（如可取得 6 吋晶圓）。對於不想使用矽光子的客戶，砷化鎵提供另一個替代方案。
至於在 Scale-Up 應用中，如何比較 MicroLED 與 MicroVCSEL 優劣？Sysak 認為，核心在於「市場需求」以及「技術成熟度」。舉例來說，VCSEL 傳輸速率是 32 Gbps、可擴展至 64 Gbps；MicroLED 目前在可量產階段約只有 3 Gbps，VCSEL 相比快上 20 倍。若要解決密度問題、在有限 2D 面積內塞入極多通道，需要非常大量 MicroLED 且要跨越技術才能滿足客戶的部署時程，主要仍取決於市場時機、客戶需求等。
在 InP 產品布局方面，Lumentum 長期投入高速 EML 技術，從 2008 年約 40Gbps 的 EML，一路發展至 2025 年展示 400Gbps 單端 EML，以及整合 MZM 的技術。到了 2026 年，Lumentum 進一步將 400Gbps 單端 EML 轉為差分訊號，並整合至光收發器中，朝客戶實際部署邁進。
除了高速調變外，Lumentum 也將磷化銦技術延伸至超高功率雷射。Sysak 指出，高功率雷射對 CPO 尤其重要，未來若在開關面板上配置大量雷射模組，將增加系統複雜度與成本；透過提升單顆雷射輸出功率，則能降低所需雷射模組數量，進一步改善 CPO 的部署經濟效益。
Lumentum 2025 年推出第一代 400mW 超高功率雷射，其插電效率（Wall-Plug Efficiency）約達 20%，並具備窄線寬與低相對強度雜訊（RIN）等特性。Sysak 表示，窄線寬與低 RIN 可避免雷射本身的雜訊成為限制傳輸能力的因素。
在多波長方向，Lumentum 則瞄準「Wide and Slow」架構，透過增加波長數量來擴充整體頻寬。公司在今年 OFC 展示 16 通道 DWDM 示範系統，採用超高功率雷射技術並延伸至 16 個波長，光功率約 350mW，同時維持窄線寬與低 RIN。
至於 GaAs，Lumentum 則將焦點放在 VCSEL 技術及過去 3D 感測市場累積的大規模量產經驗。Sysak 指出，公司至今已出貨超過 20 億個 VCSEL 陣列，若以單一發射器計算則達數百億顆。Lumentum 認為，這段量產經驗讓公司的 GaAs VCSEL 在測試、可靠度與供應鏈方面具備優勢，也為其進一步進入 AI Scale-Up、CPO、汽車與 LiDAR 等新興應用奠定基礎。
其中，VCSEL 波長也從 3D 感測常見的 940nm 延伸至 980nm、再進一步朝 1060nm 發展。Lumentum 表示，980nm VCSEL 已針對高溫與高可靠度環境進行最佳化，可在嚴苛條件下運作；1060nm 則進一步開啟將 GaAs 發射器與檢測器直接堆疊於電子元件、矽中介層甚至 CPO 上的可能性。
在 AI Scale-Up 架構中，Lumentum 認為，未來的關鍵不只是提升傳輸速率，還必須同時處理頻寬、Scale-Up 規模與機架功耗三項因素。隨著單一機架可承載的 GPU 數量受到功耗限制，系統勢必需要透過多機架互連進一步擴大運算規模，如何在高頻寬、高密度與低功耗之間取得平衡，將成為光互連技術的重要課題。
對此，Lumentum 將 1060nm VCSEL 視為其中一項可能的技術路線。 Sysak 認為，VCSEL 的優勢不僅在於元件本身，也來自完整的 GaAs 供應鏈與生態系。為了避免 VCSEL 與光檢測器採用不同材料系統而削弱供應鏈優勢，Lumentum 也同步開發 GaAs 光電檢測器（PD），希望建立完整的 GaAs 發射與接收解決方案。
（首圖來源：科技新報）