长光华芯：借激光芯片深厚积累，造全球一流VCSEL“芯”事业
2020-08-04 15:56:03 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
目前，长光华芯的VCSEL已经推出距离传感器、结构光（SL）、飞行时间（ToF）三大类产品，标准产品的波长包含808nm、850nm、940nm。这些产品可广泛应用于距离传感、人脸识别、手机3D传感、机器人、汽车激光雷达、光通讯、原子钟、安防照明等领域。
微访谈：长光华芯激光事业部总经理吴真林
采访背景：苏州长光华芯光电技术有限公司（以下简称：“长光华芯”）成立于2012年，是国内唯一拥有完整高效率高功率半导体激光器垂直生产工艺的公司。2018年2月，长光华芯引进多位行业资深专家，组建专业研发团队，增加MOCVD（金属有机化合物化学气相沉淀）晶圆生长炉、步进光刻机等量产设备，成立VCSEL（垂直腔面发射激光器）事业部。同年7月，长光华芯VCSEL事业部攻克了外延生产的精确控制、稳定性难题以及激光电流的氧化限制控制难题，并于2018年第四季度实现了6英寸VCSEL生产线的量产！
VCSEL被苹果iPhone X的3D传感“带火”之后，在消费市场的热度一路走高；而汽车激光雷达也将成为VCSEL的重要市场，有望引领下一轮增长。而全球顶尖半导体激光器公司如Lumentum、II-VI（贰陆）、ams（艾迈斯半导体）等，都拥有完整的芯片生产工艺平台，能够高效地控制工艺流程，缩短芯片研发和改良周期。长光华芯具备长远的眼光，提前布局了拥有自主知识产权的完整工艺平台和6英寸VCSEL生产线。那么，长光华芯的VCSEL技术及产品进展处于什么状态？目前业务开展情况如何？未来有何规划？带着这些问题，我们采访了长光华芯激光事业部总经理吴真林先生。
长光华芯激光事业部总经理吴真林
麦姆斯咨询：非常感谢吴总给予的采访机会。目前长光华芯主要分为几个事业部？您领导的激光事业部主要负责长光华芯哪些业务的开展？
吴真林：长光华芯的发展战略是“一平台、一支点、横向扩展、纵向延伸”，除工业材料加工应用的边发射激光器（EEL）芯片和泵浦源模块产品线之外，还有纵向延伸的激光事业部和横向扩展的VCSEL事业部。我直接负责的激光事业部主要开发生产和销售直接半导体激光器，同时我兼任VCSEL芯片事业部的市场销售工作。
长光华芯是国内最早立项，并量产和销售直接半导体激光系统的公司之一。自2012年以来，长光华芯通过承担国家项目和多家工业客户的验证，已经奠定了雄厚的技术基础，依托完整的垂直产业链平台，公司于2018年5月正式成立激光事业部，致力于为工业激光材料加工领域提供具有技术优势、高性价比的产品解决方案，推进国内直接半导体激光器工业应用进程。激光事业部打造了百瓦级、中功率、高功率、高亮度四大完整产品线。
早在2017年，长光华芯就布局规划了VCSEL产业，借助自有技术团队和高功率半导体激光芯片工艺平台优势，引进专家团队，于2018年建成了国内第一条完整的全流程6吋VCSEL生产线。
长光华芯完整6寸线工艺平台和量产产线概况
麦姆斯咨询：我们了解到长光华芯曾多次牵头和参与国家级、省级重大专项的研发和实施。请谈谈长光华芯核心团队成员的科研背景和产业经历，谢谢！
吴真林：长光华芯核心团队成员具有10~20年研发、生产、销售高功率半导体激光器的经验。
长光华芯的董事长兼总经理闵大勇，高级工程师，享受国务院特殊津贴专家，并担任科技部专家库专家、全国激光加工专业委员会副主任委员，曾获湖北省科学技术进步特等奖1项、湖北省科学技术进步一等奖2项，荣获“湖北省有突出贡献中青年专家”、“江苏省双创团队核心人才”、“苏州姑苏领军人才”、“苏州高新区领军人才”等荣誉。他曾任华工科技董事、总裁，规划并实施了工业激光全产业链的布局，主持多项激光产业国内国际收购；致力于科技成果转化，并成功孵化了锐科激光、华日激光等有行业影响力的公司；主持多项国家级、省部级和市级研发项目；领导长光华芯和苏州高新区共建苏州半导体激光创新研究院，确立公司“一平台、一支点、横向扩展、纵向延伸”的战略布局。在战略规划、产业整合、国际化、公司治理、项目管理等方面有着丰富的实战经验，并取得了行业瞩目的成绩。
公司首席技术官兼常务副总王俊博士，是国家级人才工程入选者、科技部评审专家、四川大学特聘教授、江苏省创新创业领军人才、江苏省“双创团队”领军人才、姑苏创业创新领军人才、苏州市“重大创新团队”领军人才、高新区创新创业领军人才、苏州市科技魅力人物。加入长光华芯后，为了中国芯事业放弃外籍，加入中国国籍。
公司副总经理廖新胜博士，国家级人才工程入选者，曾任美国nLight中国公司副总经理，也是半导体激光器领域专家。他还担任国家科技部战略性先进电子材料总体专家、军委装发部光电子专业组专家、科技部中青年科技创新领军人才、江苏省创新创业引进人才、苏州市创新创业引进人才、四川大学特聘教授。
我本人也曾在上市公司华工科技工作十余年，在精密激光事业领域有多年高管经历，对市场化产业化和客户应用比较熟悉。同时我司还有20余名博士硕士和省市级优秀人才组成的高素质科研精英和专业管理团队。
麦姆斯咨询：长光华芯主要布局了五大产品类别、十二大产品系列。请向大家介绍其具体情况，哪些产品系列是长光华芯未来几年的发展重点？
吴真林：长光华芯自成立以来一直致力于高功率半导体激光芯片的研发、生产和销售。为顺应市场需求，基于芯片产品，我们通过封装得到器件产品，又通过耦合、堆叠等技术手段得到光纤耦合模块、阵列产品，在光纤耦合模块基础上再延伸出直接半导体激光器产品。除了上述顺应市场客户需求所做的纵向延伸外，基于成熟的芯片工艺平台和科研能力，我们还横向扩展了VCSEL芯片及光通讯芯片。因此形成了激光芯片、器件、光纤耦合模块、阵列、直接半导体激光器五大类产品。作为所有产品的核心和基础，无疑激光芯片将一直是长光华芯的发展支点，这也是我们的核心竞争力。
长光华芯产品简介
麦姆斯咨询：目前长光华芯已经推出了哪些VCSEL产品？目标应用是什么？
吴真林：目前，长光华芯的VCSEL已经推出距离传感器、结构光（SL）、飞行时间（ToF）三大类产品，标准产品的波长包含808 nm、850 nm、940 nm。这些产品可广泛应用于距离传感、人脸识别、手机3D传感、机器人、汽车激光雷达、光通讯、原子钟、安防照明等领域。
长光华芯主要VCSEL产品
麦姆斯咨询：从2018年2月组建VCSEL团队，到当年第四季度实现量产。能否回忆下这段时间团队的奋斗经历：比如主要遇到哪些困难和瓶颈？你们是怎么实现突破？
吴真林：这段时间我们遇到的主要困难来自产线建设、工艺开发、良率提升方面。针对各阶段的问题，长光华芯人发扬“专业、用心、服务、奋斗”的企业文化精神，组织核心力量，集中火力，快速攻克核心难点。面临任务重、人手不足、产能不足等困难，团队日夜开工，完全是靠一股拼搏劲儿和不服输的精神才完成了阶段性的任务。特别是今年上半年，我们在VCSEL芯片、光通讯芯片的产品化和量产方面取得了巨大的成功，为此我们在企业公众号推出了“感动华芯的人物”系列报道：《照亮长光华芯的拼命小太阳》（通讯芯片团队）、《一路向前的黑马》（VCSEL团队）。
麦姆斯咨询：长光华芯已建成的6英寸VCSEL产线产能达到每月多少片？在线工艺控制水平如何？
吴真林：目前6吋VCSEL产能达到了每月1000片，工艺良率达到了95%。
长光华芯6吋VCSEL研发/流片能力展示
另外，苏州高新区与长光华芯共建苏州半导体激光创新研究院，总投资5亿元，建设国内一流的半导体激光芯片研发平台，充分利用长光华芯已有的高功率半导体激光芯片优势，并拓展激光3D传感芯片（含VCSEL）、高速光通信芯片、激光照明、激光显示等方向和领域。
研究院包含研发大楼、办公大楼、生产工艺大楼等设施，总占地面积近五万平方米，目前研究院已动工建设，预计2021年第一季度一期建设完成，投入使用。研究院的建设，将大大提升公司的研发能力和可持续发展能力，同时也为公司在高速发展时期扩产等需求提供了更大的物理空间。研究院建成后，长光华芯VCSEL芯片6吋线的产能将提升5~10倍。
麦姆斯咨询：我们注意到长光华芯推出了VCSEL激光雷达芯片，可以详细谈谈这款芯片的情况吗？比如：主要面向什么应用（消费类or汽车类）？性能表现如何？
吴真林：今年长光华芯新推出的新世代VCSEL激光雷达芯片，基于直接飞行时间（dToF）技术，具有自主知识产权，主要面向消费类和车载产品，器件光电转换效率超过了50%。
麦姆斯咨询：长光华芯已经制定了用于dToF（直接飞行时间法）3D视觉解决方案的VCSEL芯片开发计划。请您向大家详细剖析dToF和iToF（间接飞行时间法）两种3D ToF视觉方案对VCSEL的要求差异。
吴真林：dToF要求VCSEL在窄脉宽、大电流下工作，具备更高功率、更高效率、更低功耗、更高精度、更远距离、更广应用的特点，对器件的响应时间、散热性能、集成难度提出了更高的要求。同时，VCSEL本身的重难点不在于设计而在于制造工艺，新世代产品对外延生产、流片工艺、测试封装都提了全新难度等级的要求。
麦姆斯咨询：VCSEL产业链包括设计、外延、芯片制造、封装、测试、模组和系统集成等。您认为哪些环节的技术门槛较高？长光华芯掌握了哪些核心环节？
吴真林：我国的高功率半导体激光芯片一直受外延生长技术、腔面钝化技术以及器件制作工艺水平的限制，导致国产芯片的功率、寿命方面较国外先进水平尚有较大差距。因此，外延和芯片制造才是技术门槛较高的、制约芯片国产化的关键环节，而这里最核心的肯定还是芯片制造工艺。当前国内在超高功率边发射激光器芯片和VCSEL芯片方面具备量产化制造能力的只有长光华芯的FAB工厂。
长光华芯目前已建成从芯片设计、MOCVD（外延）、光刻、解理/镀膜、封装测试、光纤耦合等完整的工艺平台和量产线，是全球少数几家研发和量产高功率半导体激光器芯片的公司，整个工艺平台拥有完全自主知识产权。
麦姆斯咨询：恭喜长光华芯在今年6月完成了1.5亿人民币C轮融资。贵司是否有科创板IPO计划？
吴真林：是的，我们已经在做这方面的准备。
麦姆斯咨询：可以向大家分享长光华芯“一平台、一支点、横向扩展、纵向延伸”的发展战略宏图吗？
吴真林：长光华芯的发展战略是“一平台、一支点、横向扩展、纵向延伸”：
“一个支点”是公司已经具备的高功率半导体激光芯片的优势，高功率半导体激光芯片及光纤耦合模块的产能扩充。这是长光华芯生存的根本和基础。
“一个平台”是指我们与苏州市政府共建的“苏州半导体激光创新研究院”，建设专业的半导体激光器成果孵化和产业化平台。一流的研发平台，保持长光华芯的研发实力和可持续发展。
“横向扩展”指积极进入以VCSEL为代表的激光雷达芯片和光通讯芯片。依靠高功率半导体激光芯片技术平台，可向与其拥有类同的工艺链条的VCSEL芯片、高速通信芯片、激光显示芯片、激光照明芯片等方向快速延伸，进一步提升长光华芯多产线、多维度发展。
“纵向延伸”是利用公司高功率半导体激光芯片优势，延伸提供激光系统服务终端用户。主要是基于自主研发的高可靠性激光芯片，进一步实现高功率半导体激光器的封装、模块化及系统化，更加贴近终端应用。
长光华芯“一平台、一支点、横向扩展、纵向延伸”发展宏图
麦姆斯咨询：今年9月24日，您将在『第三十届“微言大义”研讨会：3D视觉技术与应用』发表演讲。此次演讲，您将向观众展示长光华芯的哪些亮点呢？
吴真林：本次演讲主要与观众分享半导体激光芯片产业的全球格局、国内发展的现状和成果，传递产业发展信心。同时我将介绍长光华芯6吋VCSEL工艺平台和自主量产的结构光（SL）VCSEL芯片、飞行时间（ToF）VCSEL芯片以及距离传感器VCSEL芯片三大类产品。
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