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复旦大学孵化企业光擎源推进其基于金刚石衬底的微型 LED 光学 I/O 解决方案,并详细介绍其技术路线图

2026-10-26

近日,复旦大学孵化企业光擎源(上海)科技有限公司(全球品牌Nexilumen)在MicroLED光互连领域取得新进展,分别通过空分复用(SDM) 和波分复用(WDM) 技术提升系统总带宽。其16通道MicroLED阵列实现37 Gbps数据传输,五通道WDM方案的数据率密度达到约201 Gbps/mm²。


技术路线:金刚石衬底破解长波长MicroLED热瓶颈

Nexilumen的技术源于复旦大学田朋飞教授团队与北京大学沈波教授团队的联合研究,相关成果发表于《自然·通讯》,并被期刊编辑推荐为编辑精选论文。该研究将长波长InGaN外延、三量子阱有源区设计、金刚石异质集成、转移印刷及双光子微透镜制造等多项关键技术整合为统一平台。

此前高速MicroLED光互连研究多集中于蓝、绿短波长器件,而更适合短距光通信的黄光与红光MicroLED,因高铟含量带来的晶格失配与极化效应,调制带宽长期停留在数百MHz水平。Nexilumen的突破在于:采用超晶格应变释放层与三周期量子阱外延设计,在硅衬底上生长高质量长波长InGaN外延层,再通过转移印刷将芯片集成到高热导率金刚石衬底上,并结合双光子微透镜技术收窄发散角、提升光纤耦合效率。

金刚石衬底的关键作用在于抑制自热效应。测试表明,相比传统玻璃衬底,采用金刚石衬底后器件温升仅为其2%至8%,有效缓解了高速运行下的热积累导致的性能衰减。

核心性能指标

指标数值意义
黄光MicroLED调制带宽2.85 GHz(@6.25 A/cm²)同等电流密度下国际最高值
红光MicroLED调制带宽2.59 GHz(@50 A/cm²)长波长器件高速调制验证
发射端能效0.056 pJ/bit(@1.5 Gbps)已报道MicroLED光互连最低功耗纪录
16通道SDM阵列总速率37 Gbps(单像素约2.3 Gbps)验证空间并行扩展能力
5通道WDM数据率密度约201 Gbps/mm²(总速率18.66 Gbps)验证波长维度复用效率

其中,黄光器件在6.25 A/cm²的极低电流密度下实现2850.4 MHz电光调制带宽,为迄今同等条件下MicroLED带宽的国际最高值。1.5 Gbps通信速率下0.056 pJ/bit的发射端能效,则创下MicroLED光互连的最低功耗世界纪录。


多路复用进展:从16通道到数百通道

在空分复用方面,Nexilumen采用4×4绿光MicroLED阵列,集成16个可独立驱动的像素,单像素平均数据率约2.3 Gbps,16通道同时工作实现37 Gbps聚合带宽。公司表示,团队正在推进数百通道规模的通信能力开发。

在波分复用方面,团队将紫、蓝、绿三种InGaN MicroLED与黄、红两种MicroLED/量子点混合像素集成在同一硅基底上,在320×290微米区域内形成五个可独立驱动的波长通道。五通道数据率达18.66 Gbps,按发射芯片整体面积计算,数据率密度约201 Gbps/mm²。

商业化进展与路线图

Nexilumen(光擎源)于2026年7月完成数千万元种子轮融资,由复旦科创与复容投资联合出资。公司全球品牌名Nexilumen,已入驻未来谷C8创新源,成为首批八大重点未来产业项目之一。

目前,公司正推动实验室成果向工程化应用转化,聚焦CPO共封装光学与芯片间光I/O等短距互连场景,推进MicroLED光源、驱动及系统方案开发。团队计划进一步构建1.6 Tbps量级光互连系统样机,推进CMOS驱动电路与MicroLED阵列的单片及异质集成。

在CIOE 2026展会上,Nexilumen还展示了长波长InGaN MicroLED、405 nm高速光源(全电流区间调制带宽保持3 GHz以上)及多通道空间并行链路等技术进展。团队此前已实现单颗蓝光MicroLED通信速率超过10 Gbps、绿光超过9 Gbps,并完成2通道20 Gbps、16通道37 Gbps的多通道系统验证。


来源:MicroLED-Info、TrendForce、LEDinside、复旦大学官方新闻及电子工程专辑等报道。

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