睿熙科技:传承工匠精神,打造世界领先的VCSEL

微访谈:睿熙科技首席执行官James Liu
采访背景:宁波睿熙科技有限公司(以下简称:睿熙科技)成立于2017年,是由曾供职于世界500强的顶级VCSEL技术专家共同设立的。创始团队包括世界500强VCSEL晶圆厂负责人,以及世界500强全球供应链技术质量部技术负责人;核心成员来自于世界500强的VCSEL芯片团队。目前,睿熙科技已于2017年9月了获得舜宇产业V基金提供的战略天使轮投资,并于2018年8月获得达晨和天创提供的Pre-A轮投资。两轮融资合计亿元人民币级别,将主要用于VCSEL芯片量产。

睿熙科技对标国际一流厂商Lumentum和Broadcom(Avago),以中国为目标市场,放眼全球。这家成立不足一年的VCSEL企业团队气场强大,背后有舜宇集团战略合作和支持,立于强劲的3D视觉产业风口上,可谓是占尽了“天时、地利、人和”所有优势!麦姆斯咨询很荣幸地采访到了睿熙科技首席执行官James Liu,以下是我们的精彩访谈内容。

麦姆斯咨询:首先,请您谈谈是什么原因促使您回国创业?

James Liu:睿熙科技的核心成员在业界从事VCSEL研发生产二十多年,见证并参与了VCSEL从低速到高速,以及从数据通信领域向消费电子及车载激光雷达领域渗透的整个发展过程。作为最通用的激光二极管,VCSEL的巨大应用潜力正在市场中显现出来。我国拥有世界最大的光通信市场,出现了华为、中兴、烽火通信等全球知名企业,占全球市场份额合计超40%,但其采用的光学器件大多依靠进口。随着数据中心、云计算的快速发展,数据通信会是中国市场的发展重点,可靠的VCSEL芯片供应会成为非常关键的一环。

同时,随着当前光学成像技术从二维向三维转变,3D视觉产业发展迅速,VCSEL的重要性日益凸显。但长期以来,VCSEL的核心技术被少数国际大厂把控,仅Broadcom(Avago)、住友电工、Finisar和Lumentum等公司实现了高端产品的商业化量产。国内一直未有高良率、高可靠性的量产VCSEL产品。依托领先的技术积累,睿熙科技希望助力中国3D视觉产业及数据通信行业完成从芯片到模块,再到系统产业价值链的整合,为关键产业实现高端核心芯片本土化做出贡献!

麦姆斯咨询:那么,为何将公司起名为“睿熙科技”?它有何寓意呢?

James Liu:睿:有智慧,看得深远;熙:光明、兴旺;寓意公司的产品是光通讯及正在兴起的人工智能视觉领域的核心光器件。同时,睿熙科技的核心成员在产业界浸润数十年,依靠积累的经验,寄望在快速多变的市场中更能深入思考,少走弯路,使公司快速稳健地发展。
睿熙:寓意公司的产品是光通讯及正在兴起的人工智能视觉领域的核心光器件

麦姆斯咨询:目前公司运营及进展如何?据悉,你们在美国、杭州等地都做了布局,请问各地有何侧重点?

James Liu:公司本着全球化竞争与服务客户策略,在全球主要客户地方设立分部。总部设在浙江省余姚市,在美国和杭州设立全资控股子公司,在台湾设有支持中心。余姚总部主要负责公司行政、人事以及产品品质管控;杭州子公司主要是市场及工程中心,负责市场开拓、维护以及后期的技术支持;美国研发中心主要负责产品研发以及部分样品测试验证;台湾分部主要负责支持产品批量生产以及生产工艺改善。
睿熙科技在杭州设立的全资控股子公司

麦姆斯咨询:VCSEL是一项对技术门槛和产业化经验都要求极高的激光器。VCSEL在设计、制造、封装和可靠性验证方面有哪些技术壁垒?能否列举一些实例,让大家直观感受VCSEL“高不可攀”,以及实力强大的睿熙科技如何征服这座技术“高峰”。

James Liu:VCSEL综合了半导体材料、激光物理、半导体制造工艺、高速射频电子和光学技术等学科。不仅芯片结构复杂,而且需要在使用比硅材料脆弱及本征缺陷度高两个数量级的砷化镓材料的情况下,满足高性能和高可靠性要求。在VCSEL制备的过程中,应力及制造过程导致的晶体缺陷产生概率也远高于硅基光电芯片。并且,VCSEL芯片在工作状态时,其单位体积承受的电流密度要大幅高于硅基光电芯片,这就意味着VCSEL要承受更大的光强和电流。举例来说,如果VCSEL设计或工艺不够“完美”,导致了局部晶体缺陷,常规的出货测试很难探测出来;但在芯片工作过程中,晶体缺陷在高温、高电流及强光子的刺激下会加速生长,一段时间以后,一旦破裂生长超过一定数值,或到达有源区,芯片就会失效。

同硅基电芯片相比,VCSEL芯片更接近材料科学的范畴,优秀的芯片设计需满足高性能指标,但最大的挑战来自于高可靠性的要求。这涉及有源层材料、结构应力、结构散热等与材料及结构有关的优化,亦依赖于外延生长及关键制造工艺的优化。成熟VCSEL产品在可靠性工艺方面需多年积累和无数纠错实验。符合低成本、高性能、高良率、高可靠性的大批量产业化,需要从业者有深厚的学术理论基础,更依赖于工业界多年累积的丰富经验和迅速解决问题的能力。

睿熙科技核心成员抱着二十年如一日的工匠精神,长期在世界一流VCSEL公司领导产品设计和生产制造;经验涵盖从芯片设计、外延生长、工艺制程到高频封装测试等各个领域;善于使用大数据、失效分析等对VCSEL设计,批量制造过程进行优化;团队成员在业界拥有广泛的认可和良好的信誉,公司从成立到今天的发展也验证了我们的实力。

麦姆斯咨询:目前VCSEL的主要应用领域是消费电子、数据通信和工业,未来激光雷达将成为其新兴领域。现在睿熙科技的主攻领域是哪些?请阐述下选择这些领域的原因。

James Liu:市场方面,当前VCSEL主要的应用场景有两类:光通信系统和3D成像模组。此外,VCSEL在激光雷达及车载方面的应用也正在兴起。睿熙科技团队的背景虽然是光通信领域,但我们前期选择从消费电子产品的3D成像模组切入。我们团队分析,手机3D成像模组市场留给VCSEL厂商的时间窗口有限,明年行业可能会大批量出货,从这个方向切入是非常好的突破点;另外,光通信行业产业链相对比较稳定且封闭,认证周期相对较长,需要1年至1年半。

麦姆斯咨询:睿熙科技已经开发出了哪些产品系列?预计什么时候可以进入量产状态?

James Liu:目前,公司已经完成适用于手机等消费电子的第三代VCSEL芯片,于2018年量产,达到国际主流大厂水平,并成为舜宇光学推荐的唯一国产VCSEL芯片,现阶段正与手机厂商洽谈合作意向。同时,团队也在研发适用于数据中心和5G通讯的4×25Gbps(100Gbps)VCSEL芯片,25G高速VCSEL和PD在2018年已推出高性能样品,正在做量产准备,预计2019年实现送样、量产。现在公司也在与海信、旭创、阿里等厂商接洽。
睿熙科技已开发的产品系列

麦姆斯咨询:睿熙科技团队在激光雷达领域也有深厚的技术积累。目前用在激光雷达上的激光器还是以EEL(边发射激光器)为主,请您介绍下VCSELEEL之间的优劣势和应用范围。

James Liu:车载激光雷达需要足够远的探测距离,对激光的功率有较高的要求。相对功率而言,EEL(边发射激光器)目前有一定的优势。同时,在对人眼更安全的1500nm长红外波段,VCSEL技术还不成熟。但是,作为固体激光器的VCSEL阵列,由于不需要扫描机械结构,不仅可靠性高,也是非常有希望的低成本方案,有潜力把车载激光雷达的价格从目前近万美金降低到几百美元,进而推动激光雷达在车载领域的普及。随着高功率VCSEL的研发进步,及相应波段的高灵敏度接收器的逐渐成熟,采用VCSEL的车载激光雷达已成为业界研发热点。

麦姆斯咨询:据我们的了解,数据通信行业的VCSEL常采用3英寸或4英寸晶圆制造工艺,但是消费电子行业则需要6英寸晶圆制造工艺,才能实现降低成本的目的,以及更大的VCSEL阵列。这种演变对制造良率有直接影响,目前6英寸制造工艺的良率仍然偏低。请结合以往以及最近一年在睿熙科技的开发经验,分享下您对6英寸VCSEL制造工艺良率控制的心得吧!

James Liu:不论是传统的3英寸或4英寸,还是目前渐成主流的6英寸VCSEL晶圆制造工艺,维持高的制造良率都是对业者的挑战,其中6英寸VCSEL晶圆制造工艺挑战更大,其关键核心工艺需要多年的积累。睿熙科技核心成员同业界领先的6英寸晶圆制造厂商磨合已超过两年,建立了密切的合作伙伴关系。通过对整个产业链评估,团队后端制程选定了具备高品质生产能力的两家厂商,其VCSEL芯片制程占目前市场总产能七成以上。目前,睿熙科技在两家厂商流片已超过100多轮,同时针对3D成像芯片关键性能指标,包括功率转换效率(PCE)和发光均匀性,都开发并实施了新的设计和工艺,总体良率已达到了非常高的水平。

麦姆斯咨询:睿熙科技直接对标LumentumBroadcomAvago)等国际一流VCSEL企业,主要信心来自哪些方面?或者说,你们与国际巨头相比,有哪些竞争优势?

James Liu:在实现产品量产后,睿熙科技与这些厂商的竞争不可避免。睿熙科技信心来自于团队在VCSEL业界数十年积累起来的工匠精神。正是依托深厚的技术积累,在成立一年不到的时间里,睿熙已完成三代产品开发,性能水平已经不逊色于国际主流大厂。举例来说,最新一代3D结构光VCSEL,整片6英寸晶圆上的所有芯片,其平均功率转换效率(PCE)都已达到46%,无论从芯片性能及量产能力来说,已处于全球业界最领先水平。
睿熙科技最新一代3D结构光VCSEL 6英寸晶圆上的PCE分布图

在产品性能全面追平并赶超国际一流VCSEL企业,并完成量产能力布局的基础上,睿熙科技依托在数通领域数十年的经验积累,正重点加强公司品质管控的建设,建立起自己的品质信誉。

从产业发展来看,VCSEL同20年前的LED一样,受市场驱动,正经历从欧美向亚洲尤其是中国转移的过程。认识到这一机遇,睿熙科技从成立之日,就立志扎根中国市场,为本土客户提供全方位的技术支持和服务,赢得客户信任。同时,依靠良率的改进,睿熙科技会将芯片的成本控制在非常有竞争力的价格范围内。

在上述各方面,尤其是产品性能和品质管控,睿熙科技会建立起自己的核心竞争力,为公司的长期稳健发展打下基础。

麦姆斯咨询:LumentumBroadcomAvago)都采用的IDM模式,而睿熙科技目前采用的是Fabless模式,贵司是否有建立VCSEL外延线或半导体工艺线的打算?如果否,贵司如何对供应链进行管理以保证稳定地供货?如果是,请谈谈计划。

James Liu:睿熙科技深入评估过这两种模式,依托我们目前拥有足够产业资源的现状,及采用IDM模式的VCSEL供应商面临新的挑战的现实情况,短期内没有建立VCSEL外延线或半导体工艺线的计划和急迫性。

麦姆斯咨询:睿熙科技获得了舜宇产业V基金的战略天使轮投资,可以透露这轮投资的金额和用途吗?除了资金,你们选择舜宇产业V基金还有其它用意吗?比如可以更好地与舜宇光学开展合作。

James Liu:睿熙科技已于2017年9月了获得舜宇产业V基金提供的战略天使轮投资,于2018年8月获得达晨和天创提供的Pre-A轮投资。两轮融资合计亿元人民币级别,将主要用于VCSEL芯片量产。作为摄像头模组的行业领导者,舜宇光学为睿熙科技的VCSEL产品评估和认证提供了非常好的平台。

麦姆斯咨询:作为舜宇光学3D结构光的战略合作伙伴,睿熙科技获得了为手机3D摄像头提供VCSEL“捷径”。能谈谈目前与国内一线手机厂商的合作情况吗?

James Liu:作为摄像头模组的行业领导者,舜宇光学为睿熙科技的VCSEL产品评估和认证提供了非常好的平台。同时,对睿熙科技的发展速度及能力也提出了更高的要求。从产品性能到公司运作能力各个方面,都需尽早在市场中同国际一流大厂竞争,用实力赢得客户的认可。
借助产品研发的顺利进展,睿熙科技自成立之后,一直保持与国内外一线手机厂商的积极合作。

麦姆斯咨询:通常,3D结构光方案中的VCSEL需要根据客户需求进行定制,而飞行时间(ToF)方案中的VCSEL不需要定制且已经看到苹果和安卓阵营都在布局该项技术。从VCSEL开发角度来讲,3D结构光方案和ToF方案中的VCSEL难易程度有差异吗?睿熙科技是否打算或已经在开发ToF方案的VCSEL

James Liu:3D结构光方案和ToF方案中的VCSEL由于指标要求不同,在设计和工艺方面有不同的挑战,不能简单用难易程度来评估。除了性能领先业界的3D结构光芯片外,睿熙科技已经开发出不同功率针对ToF方案的VCSEL芯片,性能非常优异,完全满足一线客户的规格要求。

麦姆斯咨询:请您向大家展望下睿熙科技的未来目标和企业愿景吧,谢谢!

James Liu:未来,睿熙科技会以消费电子产品为突破口;以高品质芯片为核心竞争力,做强数据通讯领域;并大力开拓VCSEL外衍产品在新兴市场中的应用。期待拥抱3D成像技术掀起的市场浪潮,迎接5G对光通讯所带来的巨大市场机遇,成为全球领先的VCSEL产品供应商!

麦姆斯咨询:睿熙科技将于910日在上海举办的『第二十四届微言大义研讨会:3D视觉技术及应用』首次向中国3D视觉产业链进行公司的宣传和展示。大家对睿熙科技的演讲非常期待,届时您将在会议中为大家带来哪些内容的分享呢?

James Liu:公司非常重视这次演讲,对演讲的内容进行了精心准备。VCSEL是下一代主流光源,具备有低功耗、低成本、高效率等优势,正在替代LD及LED,是“未来人工智能世界”的战略性核心元件。本次公司演讲内容,将与到会嘉宾探讨VCSEL技术发展的心得,分享睿熙科技在VCSEL中国产业化方面的进展,希望能与有关业内专家进行充分的交流。

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