OFC2026 - 突破 GPU 叢集擴展瓶頸：1060nm 感測級 VCSEL 互連架構 - Lumentum Operations LLC

前言

在 OFC 2026 的探討中，隨著 AI 算力基礎設施的瘋狂擴建，全球光學元件供應鏈正面臨前所未有的緊繃，涵蓋範圍從隔離器 (Isolators)、磷化銦 (InP) 材料到傳統可插拔模組 。為解決多機櫃 GPU 叢集日益嚴苛的 Scale-up (擴展) 挑戰，Lumentum (轉錄中亦稱為 Connective) 技術長 Matt Cusack 提出了一條截然不同的路徑：以 1060nm 砷化鎵 (GaAs) 感測級 VCSEL 陣列為基礎的高密度互連方案 。此方案旨在避開高成本的高速 InP 材料瓶頸，直接槓桿消費電子與車用領域成熟的 3D 感測製造量能，打造低功耗、低成本且極具彈性的短距互連架構 。

核心技術與數據深度解析

面對 GPU 頻寬逐代倍增與功耗密度飆升的雙重夾擊，傳統的超高速序列傳輸面臨功耗與良率瓶頸 。Lumentum 採取的策略是「降速、增道」，透過高密度陣列將總頻寬拉高 。

從 850nm 到 1060nm 的戰略轉移

• 傳統 850nm VCSEL 與光纖的發展已被特定的波長標準高度綁定 。

  
  

• 1060nm 基板具備透明特性，允許製造出超高密度的 2D 發射器與探測器陣列 。

  
  

• 支援覆晶封裝 (Flip-chip) 技術，可大幅提升頻寬訊號完整性與後段可製造性 。

  
  

• 傳承自 980nm 光達 (LiDAR) 時代的技術積累，1060nm VCSEL 具備大於 125°C 的高溫運作能力與極高可靠度，無縫適應 GPU 周邊的高溫熱環境 。

  
  

關鍵技術指標 (Key Metrics)

• 在僅 8x8 mm 的實體封裝面積內，可實現高達 32 Tbps 的雙向傳輸頻寬 。

  
  

• 端到端總功耗低於 2.5 pJ/bit，此數值已包含 Die-to-die 介面、TIA (轉阻放大器)、Driver (驅動器) 與 CDR 等所有元件 。

  
  

• 海岸線密度 (Shoreline density) 突破 4 Tbps/mm，並採用相對單純的 NRZ 調變 。

  
  

• 位元誤碼率 (BER) 表現優異，遠低於 10^-12 水準 。

  
  

• 目前單通道運行速率為 32 Gbps，但 1060nm 材料具備較高的微分增益優勢，未來具備向 64 Gbps 甚至 200 Gbps 升級的物理潛力 。

  
  

產業鏈與市場影響

成熟供應鏈的降維打擊

• 此架構直接利用了過去推動 Face ID 與光達所建立的龐大 3D 感測 VCSEL 產能，徹底解決高速光通訊材料的產能與良率瓶頸 。

  
  

• 模組封裝完全兼容標準的表面黏著技術 (SMT)，無需處理複雜的高溫光纖對位問題，將顯著降低終端組裝成本 。

  
  

• 在光纖連接端，Lumentum 與 Corning 展開深度合作，開發出 80 芯多模光纖陣列與特製的 Hex 排列連接器，其微米級的對位精度確保了大通道數互連的穩定性，並有效攤提了光纖端接成本 。

  
  

Simple Tech Trend 觀點

矽光子 (SiPh) 雖然在傳輸密度與元件整合度上具備長遠優勢，但在 GPU Scale-up 網路的系統級功耗與初期部署成本上，仍面臨不小的挑戰 。Lumentum 此次展出的 80 Tbps 整合型 VCSEL+ASIC 概念展示槽 (Tray)，強勢證明了「成熟材料 + 新架構」的可行性 。

我們預期，在未來 12-24 個月內，隨著 IEEE 推進 200G 1060nm VCSEL 的標準化工作 ，這類基於砷化鎵成熟供應鏈的感測級 VCSEL 方案，將憑藉其極低的功耗 (<2.5 pJ/bit) 與海量產能優勢，成為短距 (Short-reach) 伺服器機櫃內互連、甚至作為次世代 CPO (Co-Packaged Optics) 的強勢替代選項。