〈CAMBRIDGE, U.K. 英國劍橋〉在出現在你手中的屏幕或辦公桌上之前，這個故事及其照片是以激光發射的光脈衝的形式存在的，這些光脈衝穿過像頭髮絲一樣細的玻璃絲。
這是一項隱形的工程奇蹟。由於數據和服務透過光纖電纜無縫傳輸給我們，我們根本不會去想它。
一位微軟專家稱之為「數位管道」的創新變革即將到來，而正是這些變革讓奇蹟得以實現。
該計畫的首席研究員表示，微軟的一項發明利用廉價的 MicroLED，旨在成為目前資料中心資料傳輸電纜的更高效替代方案，預計在 2027 年底與產業合作夥伴實現商業化。
這套新系統的開發正當其時。隨著人工智慧和雲端運算需求的快速成長，現有網路技術在距離、功耗、密度和可靠性等方面日益受到物理限制。
由英國劍橋微軟研究院與 Azure Core、Azure 硬體系統和基礎架構以及 Microsoft 365 團隊合作設計的新型MicroLED 技術，相比目前使用的各種電纜，具有多項優勢。
根據該團隊對新系統的實驗室測試以及對部署後性能的估計，研究人員預計該系統將比主流的雷射光纜節省約 50% 的能源。
計畫首席研究員保羅·科斯塔引用團隊的同行評審研究指出，這種新型元件的製造成本更低，並且還具有其他優勢，例如更長的使用壽命。微軟團隊近期與聯發科和其他供應商合作完成了一個概念驗證項目，旨在將 MicroLED 技術小型化，並將其整合到與現有資料中心設備相容的收發器裝置中。
這項新技術使用價格低廉且市面上可買到的微型 LED 代替雷射器，並使用不同的市售電纜（通常稱為成像光纖）來端到端地傳輸光子。
微軟合作夥伴研究經理科斯塔表示：「成像光纖看起來像普通光纖，但內部卻有數千根纖芯。」他解釋說，這項技術早已應用於醫用內視鏡的電纜中，這種電纜可以將一個微型攝影機送入人體。 “這就是我們之前缺少的一環。我們終於找到了一種方法，可以在一條電纜中傳輸數千個並行通道。”
在資料中心內部，通常使用兩種類型的電纜在伺服器之間傳輸資料：光纖電纜傳輸雷射發射的光子，以及用於更近距離、更快、更可靠的連接的銅纜，銅纜使用電子傳輸資料。
兩者各有限制。銅纜在傳輸大量資料時，傳輸距離通常只有兩公尺左右。銅纜通常用於單一機架內連接圖形處理器（GPU），GPU 目前應用廣泛，尤其是在人工智慧應用中。光纖電纜的傳輸距離則遠得多（例如，可以橫跨整個太平洋海底）。但隨著傳輸距離和資料量的增加，可靠性和能耗問題也會隨之而來。
新技術在很大程度上解決了這些限制；MicroLED 可以覆蓋數十米，比雷射驅動的光纖電纜更可靠，後者容易受到溫度變化甚至灰塵的影響；而且能耗更低。
現今的雷射光纖電纜透過少數幾個通道以光脈衝的形式傳輸資料。正如科斯塔所描述的，這是一種「窄而快」的資料傳輸方式。
這種擁有數千個獨立通道的 MicroLED 系統，能夠以科斯塔將其比作二維碼的模式傳輸光子。他將其描述為一種“寬而慢”的方式。由於其寬度，它能夠傳輸同樣多的數據，就像一條寬闊緩慢流動的河流與一條狹窄湍急的溪流，兩者都承載著相同的水量。
微軟研究院技術研究員兼企業副總裁道格·伯格表示：“早期設想用 LED 以比銅纜和光纖更便宜、更低功耗的方式傳輸數據，這聽起來就像天方夜譚。這項突破有可能改變計算基礎設施的幾乎所有方面……首先就是高頻寬光纜。”
空芯光纖已投入使用
MicroLED 線材並非唯一改變資料傳輸方式的網路創新。另一項名為電芯光纖 (HCF) 的技術已在部分微軟 Azure 區域中投入使用，並正在全球推廣部署。
這兩項技術都將在 2026 年 3 月舉行的光纖通訊會議暨展覽會 (OFC) 上展出，包括 HCF 和 MicroLED 技術的研究和進展。
空芯光纖（HCF）顧名思義，並非像光纖一樣在光纖中傳輸光子，而是在空氣中空芯傳輸訊號。這使得光速更快，從而在相同距離下降低延遲，或在相同延遲下傳輸更遠距離的訊號。這意味著資料中心可以放置在更遠的地方，而不會損失消費者所習慣的速度和回應能力。這項創新被《時代》雜誌評為 2025 年度最佳發明之一。
微軟已同意進行製造合作，以協助提高 HCF 的產量，從而為全球更多資料中心提供設備。
弗蘭克雷是微軟 Azure 超大規模網路部門的總經理。他說，雖然他有時把自己的工作比作 “數位水管工”，但他的團隊實際上 “負責構成微軟全球網路的所有機房、設備箱和線路”。
據 Rey 稱，HCF 和新的 MicroLED 系統是互補的技術，這兩項技術都有助於微軟以最快、最有效的方式實現其交付 Azure 雲端服務的目標。
總的來說，MicroLED 系統將在資料中心內發揮作用，用於連接伺服器和 GPU，其設計者表示。 Rey 指出，HCF 具有遠距離覆蓋能力，可為客戶提供服務並連接資料中心，儘管它最終也可能在資料中心內發揮作用。
雷伊表示，空芯光纖的兩大優勢在於，根據已發表的研究，與傳統的單模光纖（SMF）相比，空芯光纖的資料傳輸速度最多可提升 47%，延遲降低約 33%。空芯光纖由南安普敦大學研發，並在其衍生公司 Lumenisity 的進一步發展中進一步完善，該公司於 2022 年被微軟收購。
「MicroLED 技術相比激光，擁有 LED 的純粹效率優勢，」他說。 「這能直接降低任何資料中心的能耗。此外，Hollow Core 技術使我們能夠擴展單個資料中心和 Azure 區域的服務範圍。在 Azure 區域之外，如果無需任何訊號放大即可傳輸更遠的距離，那就意味著更少的建築物、更少的電力、更少的發電機，以及更少的能源消耗。」
Rey 表示，HCF 和 MicroLED 系統都經過精心設計，可以快速、輕鬆地安裝在微軟和其他資料中心。
探究各種可能性
在劍橋實驗室裡，MicroLED 系統的原型機佔據了工作台的大部分空間，錯綜複雜的發光電纜纏繞在支撐透鏡、圖像感測器和 MicroLED 燈的金屬框架上。為了解決如此複雜的問題，微軟組建了一支專家團隊，成員包括電腦科學家、數位邏輯專家、光學工程設計師、電子整合光子學和封裝專家、機械工程師以及光通訊和訊號處理專家。
科斯塔在微軟研究院開始了他的光開關項目，但研究人員很快就意識到，他們還需要一種高效的鏈路技術才能充分發揮光開關的優勢。
他說：“就在疫情爆發前不久，我們開始研究如何提高鏈路效率，也就是在那時，我們轉向開發 MicroLED 技術。”
從那時起，Costa 和他的團隊開發出了人們在實驗室工作台上看到的這套系統，並且最近與聯發科和其他供應商合作，將整個系統小型化，使其能夠裝入一個金屬收發器中，該收發器可以插入伺服器，大小與大拇指差不多。
這個收發器包含了實驗室裡那些雜亂零件的微縮版本。微型透鏡將光線引導到光電二極體上，光電二極體將其轉換成攜帶可用資料的電訊號。
資料一旦到達伺服器，就會變成我們的電子郵件、部落格文章、貓咪照片、串流電影和人工智慧聊天記錄。這是一項工程奇蹟，因為它行之有效，所以不易察覺。
(作者：Chris Welsch)
