--De baanbrekende doorbraak van de Chinese verlichtingsindustrie, van drager tot kern van de computerinfrastructuur
Nu de rekenkracht van kunstmatige intelligentie jaarlijks met een factor drie toeneemt en wereldwijde datacenters vastlopen in de onmogelijke driehoek van transmissieafstand, energieverbruik en betrouwbaarheid, ondergaat licht, de oudste lichtdrager in de geschiedenis van de menselijke beschaving, een ingrijpende waardeverandering. Het is niet langer slechts een middel om de ruimte te verlichten, maar is uitgegroeid tot de kerninfrastructuur die de werking van rekenkracht en datastromen in het AI-tijdperk ondersteunt.
De afgelopen tijd is er een ware stormloop ontstaan in de A-aandelenmarkt voor MicroLED. Aandelen van Sanan Optoelectronics, Huacan Optoelectronics en andere conceptgerelateerde bedrijven zijn blijven stijgen en vormen de meest winstgevende sector buiten de AI-computingmarkt. Deze marktontwikkeling werd aangewakkerd door de MicroLED CPO-technologie, die vanuit de lichtdisplay-industrie is overgewaaid naar de AI-computingsector. Deze technologie kan het energieverbruik voor optische transmissie terugbrengen tot 5% van de traditionele koperkabeloplossing, het totale energieverbruik met 95% verlagen en de energie-efficiëntie bijna vertraagt. Van de succesvolle doorbraken van de kerntechnologie voor optische communicatie met MicroLED aan de Fudan-universiteit en de Nanjing-universiteit, tot het gezamenlijk door Microsoft en MediaTek ontwikkelde proof-of-concept voor actieve optische kabels met MicroLED, en de plannen van internationale giganten zoals ams OSRAM en Marvell: toonaangevende Chinese bedrijven in de lichtdisplay-industrie volgen de ontwikkelingen op de voet en delen de nieuwste industrialisatiestappen. Een industriële revolutie, teweeggebracht door licht, is begonnen. Voor de Chinese verlichtingsindustrie is dit niet alleen een historische kans om de traditionele stagnatie te doorbreken en een tweede groeifase in te luiden, maar ook een cruciale periode voor de sprong van een d"macht in de productie van verlichtingsproducten naar een d"macht op het gebied van wereldwijde lichttechnologie.
1. De rekenkracht van AI explodeert, waardoor de kernwaarde van licht opnieuw gedefinieerd wordt: van "de wereld verlichten" naar "rekenkracht verbinden".
Elke ontwikkeling in de verlichtingsindustrie vloeit voort uit de verbreding van de waardegrens van licht. Tijdens de eerste industriële revolutie, van gloeilampen naar ledlampen, hebben we energiebesparende en solid-state upgrades in verlichtingstechnologie gerealiseerd. De kernwaarde van licht draaide altijd om twee belangrijke scenario's: visuele verlichting en informatieweergave. De komst van het AI-tijdperk doorbreekt deze traditionele opvatting volledig: de derde kernwaarde van licht, namelijk snelle dataverbindingen, neemt in een ongekend tempo toe en vormt de hoeksteen die de ontwikkeling van de digitale economie en de AI-industrie ondersteunt.
Momenteel stellen de training en inferentie van grote AI-modellen extreme eisen aan de bandbreedte, latentie en het energieverbruik van computerclusters. Uit het meest recente onderzoek van TrendForce blijkt dat datatransmissiesnelheden van ≤400 Gbps al zijn ingevoerd in een groot aantal datacenters van wereldwijde cloudserviceproviders. Van 2025 tot heden zal de marktvraag de transmissiesnelheden blijven opdrijven naar 800 Gbps en 1,6 Tbps. De tegenstelling tussen snelle gegevensoverdracht en beheersing van het energieverbruik is een punt bereikt waarop een oplossing noodzakelijk is.
In traditionele datacenterinterconnectiesystemen worden koperkabels beperkt door transmissieafstand en elektromagnetische interferentie. Bij een transmissiesnelheid van 1,6 Tbps bedraagt het energieverbruik meer dan 10 pJ/bit, wat direct leidt tot een exponentiële toename van het totale energieverbruik van het systeem. Zelfs de huidige gangbare optische transceivermodules verbruiken tot wel 30 W per module. In grote datacenters is het energieverbruik van optische modules alleen al goed voor meer dan 25%, wat een cruciaal knelpunt vormt voor de grootschalige implementatie van AI-computerclusters. Hoewel traditionele laserglasvezels transmissie over lange afstanden mogelijk maken, kampen ze met problemen zoals een hoog energieverbruik, een hoge uitvalkans en een sterke thermische gevoeligheid. Alleen al in 2025 zal het energieverbruik van de netwerken in de wereldwijde datacenters van Microsoft 18% van het totale IT-energieverbruik uitmaken, waarvan 40% afkomstig is van optische interconnecties over lange afstanden. Het driehoekige dilemma van afstand, stroomverbruik en betrouwbaarheid waar de industrie al zo lang mee worstelt, heeft een nieuwe toepassingsmogelijkheid gecreëerd voor de LED-technologie die de verlichtingsindustrie al jarenlang ontwikkelt.
Micro-LED, een technologie die oorspronkelijk furore maakte in de wereld van verlichting en displays, is uitgegroeid tot een van de beste oplossingen om de knelpunten in de interconnectie van AI-rekenkracht te doorbreken. De kernvoordelen zijn hoge helderheid, laag energieverbruik, hoge modulatiebandbreedte en eenvoudige array-integratie. De technologische integratie van MicroLED CPO heeft een aanzienlijke dimensionale reductie teweeggebracht ten opzichte van traditionele oplossingen. De essentie hiervan is de diepe integratie van lichtemitterende diodes op micronniveau en co-packaging optische technologie. Het wordt in de industrie ook wel CPO 2.0 genoemd, waarmee de kloof met de CPO 1.0-oplossing (traditionele laser + CPO) aanzienlijk groter wordt.
Hoewel traditionele CPO-technologie het probleem van de verslechtering van de signaalintegriteit van traditionele insteekbare optische modules bij snelheden boven de 1,6 Tbps oplost door optische engines en ASIC-schakelchips te combineren, wordt deze technologie beperkt door de modulatiebandbreedte en het thermisch beheer van traditionele VCSEL-lasers. Dit vereist steeds weer compromissen tussen snelheid, stroomverbruik en verpakkingsdichtheid. De toevoeging van MicroLED lost dit kernprobleem direct bij de basis van de lichtbron op: vergeleken met traditionele edge-emitting lasers en vertical cavity surface-emitting lasers heeft MicroLED een kleiner lichtgevend oppervlak, een lagere aansturingsspanning en een hogere modulatiebandbreedte, wat de efficiëntie van de optische signaalgeneratie direct met een factor tien verhoogt.
Vanuit het perspectief van de onderliggende principes is het verschil tussen de twee enorm: traditionele lasers zijn als grote zoeklichten, met een volume van millimeters, een hoge laser-drempelstroom, een stuurstroom van meer dan 200 mA en een hoog stroomverbruik. TIA- en DSP-chips vertonen aanzienlijke golflengtedrift en efficiëntieverlies boven 85 °C en moeten vertrouwen op krachtige thermo-elektrische koeling. MicroLED is een array van honderden of duizenden micro-flitslampjes, en de grootte van een enkele chip is minder dan 50 micron. Geïntegreerde verpakking met CMOS-stuurcircuits maakt een hogere dichtheid en parallelle lichtemissie mogelijk. Elke MicroLED correspondeert met een onafhankelijk datakanaal, waardoor slechts een extreem lage stuurstroom van microampères nodig is en geen extra modulator. Het stroomverbruik van de zender kan zo laag zijn als 80 fJ/bit. Tegelijkertijd bestrijkt het bedrijfstemperatuurbereik -40 °C tot 125 °C en behoudt het meer dan 90% van de lichtopbrengst bij 85 °C. Er is geen TEC-temperatuurregeling nodig, wat het probleem van de warmteafvoer, veroorzaakt door de hoge integratiegraad van CPO, fundamenteel oplost.
Vergeleken met optische lasercommunicatietechnologieën zoals VCSEL/DFB/EML, biedt optische interconnectie met microLED's meer voordelen op het gebied van modulatiebandbreedte, temperatuurbestendigheid, tolerantie voor optische uitlijnfouten, enzovoort. De potentiële modulatiebandbreedte in het GHz-bereik maakt het geschikt voor toekomstige ultrasnelle transmissiebehoeften. De stabiele eigenschappen over een breed temperatuurbereik maken nauwkeurige temperatuurregeling overbodig. De brede lichtuitstralingshoek maakt het bovendien gemakkelijker om de opbrengst van arrays te verhogen, en het stroomverbruik is slechts een derde van dat van lasers, waardoor het een ideale keuze is voor interconnectie met een hoge dichtheid over korte afstanden.
Anders dan de smalle en snelle single-channel hogesnelheidstransmissielogica van traditionele lasers, maakt optische interconnectie met micro-LED's gebruik van een brede en langzame parallelle transmissiearchitectuur. Hierbij worden parallelle optische verbindingen gebouwd via honderden onafhankelijk aanstuurbare micro-LED-kanalen. Met behoud van dezelfde totale bandbreedte wordt het stroomverbruik van het systeem aanzienlijk verminderd en de transmissiebetrouwbaarheid verbeterd. Dit maakt de technologie perfect geschikt voor de korte-afstands, hoge-dichtheid en energiezuinige interconnectiebehoeften van AI-computerclusters. Meetgegevens uit het laboratorium en de industrie bevestigen de baanbrekende waarde van deze technologie: professor Tian Pengfei van de Fudan Universiteit en zijn team overwonnen het probleem van de groene lichtkloof en ontwikkelden een groene micro-LED met een modulatiebandbreedte van 2,19 GHz, waarmee ze een vrije-ruimte datatransmissiesnelheid van 9,06 Gbps behaalden en daarmee 's werelds hoogste niveau voor groene micro-LED vrije-ruimte transmissie vestigden. De MicroLED CPO-chip, ontwikkeld door een gezamenlijk team van de Universiteit van Nanjing, behaalt een piekbandbreedte van 1,6 GHz bij een stroomsterkte van 2 mA en een energieverbruik van slechts 7,34 pJ/bit bij een transmissiesnelheid van 2,125 Gbps. Dit is twee ordes van grootte lager dan het energieverbruik van bestaande oplossingen. De MicroLED CPO-oplossing heeft een kwalitatieve sprong voorwaarts gemaakt en kan een energieverbruik van slechts 1-2 pJ/bit bereiken. Dit voldoet perfect aan de kerndoelstelling van een laag energieverbruik van <1,5 pJ/bit, zoals voorgesteld door NVIDIA in de siliciumfotonica CPO-specificatie, met optische communicatieproducten van 1,6 Tbps als voorbeeld. Na toepassing van de MicroLED CPO-architectuur kan het totale energieverbruik aanzienlijk worden verlaagd van 30 W van de traditionele optische transceivermodule naar ongeveer 1,6 W, wat slechts 5% is van de traditionele oplossing, en de energie-efficiëntieverhouding wordt bijna twintig keer zo hoog.
Een concretere implementatiewaarde is dat bij een GPU-cluster van 100.000 kaarten, als de MicroLED CPO-oplossing wordt gebruikt voor alle verbindingen tussen racks, jaarlijks 15 miljoen kilowattuur aan elektriciteit kan worden bespaard. Dit staat gelijk aan een vermindering van ongeveer 12.000 ton CO2-uitstoot. Dit zal de druk op het energieverbruik en de warmteafvoer van het intelligente computercentrum fundamenteel verlichten en de enorme operationele kosten van het datacenter direct verlagen. Deze reeks technologische doorbraken bevestigt een trend in de industrie: in het AI-tijdperk beperkt de concurrentie om licht zich niet langer tot de evolutie van lichtsterkte en schermresolutie, maar strekt zich uit tot de concurrentie om kerntechnologieën aan de basis van de computerinfrastructuur. De verlichtingsindustrie bevindt zich in de kern van deze technologische revolutie op het gebied van verlichting.
2. Het keerpunt in de sector is aangebroken: het bestaande dilemma en nieuwe, incrementele kansen in de verlichtingsindustrie.
Terugkijkend op de huidige ontwikkelingsstatus van de Chinese verlichtingsindustrie, bevindt deze zich op een cruciaal keerpunt: de groei van de traditionele markten heeft zijn hoogtepunt bereikt en opkomende markten hebben dringend behoefte aan doorbraken.
Enerzijds is de traditionele verlichtingsmarkt een tijdperk van hevige concurrentie ingegaan. Na het gouden decennium van de popularisering van LED-technologie heeft de Chinese verlichtingsindustrie het meest complete industriële ketensysteem ter wereld gevormd en een leidende positie in de wereldproductiecapaciteit verworven. Anderzijds kampt de sector met het dilemma van toenemende homogene concurrentie, verwaterde productwinstmarges en onvoldoende groeimomentum. Of het nu gaat om algemene verlichting, commerciële verlichting of huisverlichting, de sector is geëvolueerd van prijsoorlog naar distributieoorlog. De groeimogelijkheden op de markt worden steeds kleiner en bedrijven moeten dringend nieuwe groeistrategieën vinden.
Aan de andere kant heeft Micro LED, als erkende technologie van de volgende generatie in de verlichtings- en display-industrie, altijd te maken gehad met knelpunten bij de commercialisering ervan. In het verleden was de marktvisie van de industrie voor Micro LED altijd beperkt tot consumentenelektronica, zoals AR/VR-microdisplays, hoogwaardige commerciële displays, voertuigverlichting en wearables. Deze scenario's kenmerken zich doorgaans door lange introductiecycli, hoge drempels voor massaproductie, hevige concurrentie en snelle winstdaling. De meeste bedrijven zitten in een dilemma tussen enorme investeringen in onderzoek en ontwikkeling en beperkte marktopbrengsten.
De opkomst van het AI-optische interconnectiekanaal heeft de groeilogica van de micro-LED-industrie volledig herschreven en een nieuwe, waardevolle markt van honderden miljarden geopend voor de Chinese verlichtingsindustrie. Anders dan de consumentenelektronicamarkt valt de markt voor AI-optische interconnectie onder de categorie digitale infrastructuurontwikkeling en heeft deze drie kernkenmerken die perfect aansluiten op de transformatiebehoeften van de verlichtingsindustrie:
Ten eerste is de marktwaarde enorm gestegen. Deze markt meet de productwaarde niet langer aan de hand van de verzendomvang, maar aan de hand van de systeemwaarde als kern. De waarde van individuele projecten is hoog en de klantconcentratie is hoog. Zodra de technologie is gevalideerd, kan een langdurige en stabiele samenwerking worden gerealiseerd, waardoor de traditionele, op lage prijzen gerichte markt voor verlichting wordt vermeden.
Ten tweede maakt technologische accumulatie hergebruik en upgrades mogelijk. Kerntechnologieën zoals de epitaxiale groei van micro-LED's, chipfabricage, massatransfer, verpakkingsintegratie en aansturing, die al jarenlang in de verlichtingsindustrie worden ontwikkeld, kunnen allemaal worden uitgebreid en hergebruikt in optische communicatiescenario's. Zolang de technologie is geoptimaliseerd voor de prestatie-eisen op communicatieniveau, kan de grensoverschrijdende implementatie van technologische productiecapaciteit worden gerealiseerd.
Ten derde worden de concurrentiebarrières en -voordelen in de sector steeds sterker. Optische interconnectieproducten stellen strenge eisen aan modulatiesnelheid, bitfoutfrequentie, betrouwbaarheid op lange termijn en arrayconsistentie, wat de drempel voor toetreding tot de sector vanzelfsprekend verhoogt. Bedrijven die zich richten op koplampen met een sterke technologische basis kunnen dankzij hun technologische voordelen een solide concurrentievoordeel opbouwen en de concurrentie in het lagere segment ontlopen.
Internationale giganten hebben al het voortouw genomen en de haalbaarheid van deze aanpak bevestigd. De Europese verlichtingsleider ams OSRAM heeft zijn Micro LED-technologie, die zich in massaproductie heeft bewezen in adaptieve koplampen voor auto's, toegepast op grensoverschrijdende toepassingen in optische interconnectiescenario's voor AI-datacenters. De EVIYOS-chip kan 25.600 onafhankelijk aanstuurbare Micro LED's integreren. De LED heeft een single-channel datatransmissiesnelheid van 3,0 Gbit/s bereikt, het stroomverbruik is minder dan 2 pJ/bit en de bitfoutfrequentie voldoet aan de strenge industrienormen. Microsoft lanceerde de MOSAIC-architectuur, die gebruikmaakt van een "wide en slow"-architectuur voor optische verbindingen. Het 800G-prototype is succesvol getest en is achterwaarts compatibel met bestaande interfaces. NVIDIA heeft niet alleen de specificatiedoelen van TSMC voor siliciumfotonica CPO (Center for Production) op het gebied van laag energieverbruik, miniaturisatie en hoge betrouwbaarheid verduidelijkt, maar heeft ook gestandaardiseerde integratie-interfaces gereserveerd voor CPO-oplossingen op de nieuwste AI-computerplatformen zoals GB200 en Blackwell. Tegelijkertijd investeerde het bedrijf 4 miljard dollar in de optische technologiebedrijven Lumentum en Coherent, waarmee het fors inzette op optische interconnecties; TSMC opende een 3D Fabric-verpakkingsplatform en werkte samen met de Amerikaanse startup Avicena om interconnectieproducten op basis van MicroLED te produceren; MediaTek veroverde zelfstandig de MicroLED-lichtbrontechnologie en lanceerde oplossingen voor actieve optische kabels.
De dichte concentratie van grote internationale fabrikanten van verlichting en halfgeleiders wijst duidelijk op de richting van de industriële transformatie: de uiteindelijke uitkomst van de concurrentie tussen verlichtingsbedrijven is niet langer de strijd om marktaandeel, maar de strijd om het recht om een stem te hebben in de gehele lichttechnologiesector. Van verlichting tot optische interconnectie, de Chinese verlichtingsindustrie staat voor een historische kans die vergelijkbaar is met de vervanging van gloeilampen door LED-verlichting.
3. Het ontwrichtende voordeel van de Chinese verlichtingsindustrie: samenwerking tussen industrie, universiteiten en onderzoeksinstellingen + steun vanuit de gehele industrieketen om kansen te grijpen op nieuwe wereldwijde markten.
De Chinese verlichtingsindustrie, geconfronteerd met de nieuwe ontwikkelingen op het gebied van AI-gestuurde optische interconnectie, is niet vanaf nul begonnen. Integendeel, China beschikt over een wereldwijd toonaangevende positie als pionier en een solide industriële basis, waardoor het volledig in staat is om de sprong van volger naar leider te maken. De binnenlandse industriële keten is momenteel niet achtergebleven in deze technologische omslag. Met 's werelds meest complete MicroLED-industrieketen hebben Chinese bedrijven doorbraken bereikt in belangrijke technologieën en de nieuwste ontwikkelingen in 2025 bekendgemaakt. Dit heeft geleid tot een gelaagde structuur van leidende implementatie, R&D en voorbereidend onderzoek, en grensoverschrijdende samenwerking. Ze bevinden zich in de cruciale overgangsfase van "monsterverificatie" naar "massaproductie in kleine batches". 2026 wordt door de industrie algemeen beschouwd als het eerste jaar van versnelde implementatie van binnenlandse substitutie.
Allereerst hebben technologische doorbraken in wetenschappelijk onderzoek een solide theoretische basis gelegd voor industriële implementatie. Toonaangevende Chinese universiteiten zoals de Fudan Universiteit en de Nanjing Universiteit hebben wereldwijd toonaangevende wetenschappelijke onderzoeksresultaten behaald op het gebied van optische communicatie met micro-LED's: het team van de Fudan Universiteit heeft het probleem van het groene licht van micro-LED's, dat de industrie jarenlang parten speelde, opgelost. Door middel van stressontlastingsstrategieën is het probleem van de groene LED-kloof verholpen, wat resulteerde in een dubbele doorbraak in modulatiebandbreedte en transmissiesnelheid. Dit biedt essentiële technische ondersteuning voor full-color zichtbare lichtcommunicatie en optische interconnecties met een hoge dichtheid. Vanuit het perspectief van energie-efficiëntieoptimalisatie heeft het team van de Nanjing Universiteit een ultralaag energieverbruik en een ultrahoge bandbreedte van micro-LED-chips bereikt door middel van een ultradun kwantumputontwerp van 1 nm en stroombegrenzingstechnologie met zijwandpassivering. Dit levert een Chinese oplossing voor energiezuinige interconnecties van datacenters. De onderzoeksresultaten van de twee grote universiteiten hebben een complementair technisch systeem gevormd, gebaseerd op de twee dimensies van prestatieverbetering en optimalisatie van de energie-efficiëntie. Dit systeem biedt een basis voor de technologische transformatie van de binnenlandse verlichtingsindustrie.
