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上網不靠Wi-Fi?這技術讓燈會講話會上網

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時事

財經中心/師瑞德報導

鴻海研究院開發RYGB μ-LEDs,實現多波長高速光通訊技術,鴻海攜手台大與KAUST,推動μ-LED走向全球化應用。(圖/鴻海研究院提供)

▲鴻海研究院開發RYGB μ-LEDs,實現多波長高速光通訊技術,鴻海攜手台大與KAUST,推動μ-LED走向全球化應用。(圖/鴻海研究院提供)

鴻海研究院再度以突破性技術登上國際舞台。半導體所研究團隊攜手國立台灣大學以及沙烏地阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學(KAUST),共同成功開發出結合紅、黃、綠、藍四色微型發光二極體(μ-LEDs)的多波長可見光通訊系統,實現高速可見光通訊與晶片間光互連。

此一創新成果以《Red/Yellow/Green/Blue-Micro-LEDs Mixed White-Light for Wavelength Division Multiplexing Communication》為題,獲全球光電領域最具影響力的國際會議CLEO 2025(Conference on Lasers and Electro-Optics)接受發表,展現台灣在光通訊與半導體技術上的領先地位,也為未來光通訊商業化開啟新契機。

在高效能運算、人工智慧(AI)與資料中心需求不斷攀升的趨勢下,傳統電子互連技術於頻寬、功耗與延遲方面已逐步遭遇技術瓶頸。μ-LED技術因其高亮度、低功耗以及高速開關等特性,成為可見光通訊(VLC)、晶片對晶片光互連與矽光子共封裝光學(CPO)的理想選擇,亦於2025年美國光纖通訊展覽(OFC)中備受矚目。μ-LED亦廣泛應用於超高解析度顯示器、智慧穿戴裝置、高速光通訊以及異質整合晶片等領域,預期將成為下一代高效能運算與光通訊的核心技術。

本次研究由鴻海研究院(HHRI)半導體所所長暨陽明交通大學講座教授郭浩中所長領軍,包含半導體所洪瑜亨博士、繆文茜研究員、蕭復合研究員、李姿誼實習生與研究團隊,聯手國立台灣大學(NTU)林恭如特聘教授團隊及KAUST Kazuhiro Ohkawa教授團隊共同進行。團隊採用半極化磊晶技術製作藍光與綠光μ-LEDs,並於紅光與黃光μ-LEDs設計應力釋放層,以有效緩解量子侷限史塔克效應(QCSE),進一步提升元件發光效率與穩定性。加上mesa結構設計、C型電極、原子層沉積(ALD)鈍化與分佈式布拉格反射鏡(DBR)等製程技術,全面優化μ-LED元件性能。

根據實驗數據,藍光μ-LED利用DMT調變技術達到7.12 Gbit/s的傳輸速率,綠光達5.36 Gbit/s,黃光與紅光μ-LEDs則採用QAM-OFDM技術,分別達成3 Gbit/s與2.25 Gbit/s的表現,且均符合前向錯誤更正(FEC)極限3.8×10⁻³的國際標準。在短距離自由空間光傳輸測試中,RYGB μ-LEDs展示出優異的色彩呈現與高效數據傳輸能力,色域圖亦證明其具備應用於高端顯示設備的潛力。

在晶片間光互連與矽光子CPO應用中,研究團隊將μ-LEDs與矽光子晶片整合,透過波長分波多工(WDM)技術支援多通道並行傳輸,不僅提供更高頻寬與更低功耗的光學互連方式,也有效提升資料中心的整體數據吞吐效能。該系統為高速VLC、晶片光互連及矽光CPO應用建立重要基礎,未來將廣泛應用於高效能運算、AI運算平台與智慧網路基礎建設,有助於推動光通訊技術從實驗室走向商業落地。

那麼,用更白話的方式來說,這項技術到底是什麼?又和你我生活有什麼關聯?

這次的主角μ-LED,其實就是非常小顆、但特性極佳的微型LED。你可以把它想像成一種「聰明小燈泡」,不僅可以拿來做超高清的電視、手機螢幕,更厲害的是,它還可以透過快速閃爍的方式,來傳送資料。這種「用燈光傳輸資料」的方式,就叫做可見光通訊(VLC)。

這項研究最厲害的地方,是把紅、黃、綠、藍四種不同顏色的μ-LED結合在一起,讓它們各自扮演不同的資料通道,就像在馬路上不同顏色的車子各走各道,資料可以同時傳送,互不干擾。這種「分波傳輸」技術就是波長分波多工(WDM),不但速度快,而且傳輸效能大幅提升。

對一般消費者來說,這項技術有幾個很實際的好處:

首先,網路更快也更穩定。未來的Wi-Fi可能不是靠無線電波,而是靠燈光來傳輸訊號,速度快、抗干擾、而且更加節能。你家的天花板燈,不只照明,還能當高速上網的「基地台」。

其次,電子產品更省電也更耐用。μ-LED比現在的LED還更小、更亮、更省電,手機、智慧手錶、電視螢幕用它,不只能延長續航力,畫面也更細緻,對環境也更友善。

再來,AI與資料中心運作更高效。我們每天使用的串流影音、雲端儲存、社群媒體等背後都有龐大的資料中心支撐。這些中心若能用μ-LED做資料互連,將有效降低功耗、加速資料處理,讓你的Netflix不卡、Instagram更新更即時。

展望未來,這項技術將出現在許多重要應用場景,例如:

智慧家庭:靠燈光就能上網,不再需要傳統路由器。

VR/AR設備:無線高傳輸速率,讓虛擬實境內容無延遲。

5G/6G基礎設施:支援大容量、高頻寬的數據處理。

穿戴裝置與車用顯示:畫質更好、續航更長、安全更穩。

總結來說,鴻海研究院與台大、KAUST的技術合作成果,不只是一項學術突破,更將深刻影響未來科技產品的發展方向與使用者的日常生活。從照明、顯示到通訊與資料中心建設,μ-LED技術將扮演連接高速、節能與智慧生活的關鍵角色。

鴻海研究院開發RYGB μ-LEDs,實現多波長高速光通訊技術,鴻海攜手台大與KAUST,推動μ-LED走向全球化應用。(圖/鴻海研究院提供)

▲鴻海研究院開發RYGB μ-LEDs,實現多波長高速光通訊技術,鴻海攜手台大與KAUST,推動μ-LED走向全球化應用。(圖/鴻海研究院提供)

 

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