纵慧芯光:名门海归怀揣赤子心,实现VCSEL国产化

采访背景:根据2017年Yole发布的《红外LED和激光器技术、应用和产业趋势》报告显示,2016年垂直腔面发射激光器(VCSEL)市场规模为9450万美元,至2022年预计将增长到7.44亿美元,2016~2022年期间的复合年增长率高达41.0%。VCSEL市场增长的主要动力源自3D成像和传感等功能在智能手机和汽车中的广泛应用。

2017年9月,苹果十周年款iPhone X发布,采用散斑结构光原理通过3D摄像头系统实现Face ID(人脸识别)功能。iPhone X使用了3颗VCSEL芯片,促使VCSEL成为3D视觉领域核心元器件的新焦点(更多3D视觉信息,请查看《3D成像和传感-2018版》报告)。VCSEL市场预期吸引了全球众多激光光学组件制造商和砷化镓代工厂蜂拥而上,拥有MOCVD设备的LED代工厂也计划参与其中,希望分一杯羹。一些优秀的初创企业崭露头角,2015年年底于上海成立的纵慧芯光半导体科技有限公司(以下简称:纵慧芯光,英文名称:Vertilite)便是其中的佼佼者。

2017年8月,麦姆斯咨询专访了纵慧芯光(原纵慧光电科技有限公司),这个年轻又独具魅力的团队令我们印象深刻(《把握3D传感发展机遇,纵慧光电“点亮”中国芯》)。时隔不到一年,纵慧芯光是否为3D成像与传感市场准备好了VCSEL的量产工作呢?这家年轻的公司将如何扛起国产VCSEL芯片的大旗呢?

为此,我们再次与纵慧芯光的联合创始人和亚太区CEO陈晓迟先生展开了深入的交谈,陈博士毕业于美国斯坦福大学、师从美国工程院院士James Harris,拥有丰富的光电芯片研发和制造经验。


纵慧芯光联合创始人和亚太区CEO陈晓迟


麦姆斯咨询:陈博士,您好!虽然距上次交谈仅过去十个月,但3D人脸识别在智能手机的应用已从传言变成事实,这一轮3D视觉浪潮中,贵司对市场的变化有何感受?

陈晓迟:去年这个期间大家对于苹果的3D视觉功能还在期待中,对于3D视觉的体验效果和使用方式也不了解。可以说,3D视觉在消费类领域一直是一个引而未发的市场,既有怀疑也有认可。而现在可以说发展3D视觉已经成为行业共识,各大智能手机品牌厂商都在布局3D视觉,首先是智能手机“风向标”苹果在2017年9月发布了具备Face ID的iPhone X,今年小米8探索版成为世界上第一款具备Face ID功能的安卓手机。预计3D视觉将在安卓手机上面全面启用,安卓3D视觉功能也从探索阶段正式进入量产阶段。未来3D视觉的消费类市场也更加明确清晰,前途不可限量!

麦姆斯咨询:近期,纵慧芯光有哪些新进展?请介绍下公司和产品两个方面发生的重要变化吧。

陈晓迟:纵慧芯光于2015年底在上海创立,纵慧芯光是一家具备核心自主知识产权的芯片设计公司,我们希望为中国的芯片事业发展贡献自己的力量。纵慧芯光拥有世界顶尖的研发团队,拥有丰富的量产经验。近期纵慧芯光在量产能力和产品开发方面都有了长足的进步。

量产方面:(1)纵慧芯光在2018年初在常州建设了外延生产厂房,该产线建设完成后将成为中国第一条6寸工艺的核心光电器件外延生产线,填补国内空白。纵慧芯光采用外协和自产两种方式为客户提供产品,一方面能够保障量产能力,另一方面能快速提高研发响应速度,快速响应客户的需求;(2)在供应链管理方面,纵慧芯光在台湾设立了子公司,专门负责量产交付和供应链管理工作。并且纵慧芯光已上线知名厂家的ERP管理系统,交付更加规范化和体系化。

产品方面:(1)定制化产品,纵慧芯光与很多大客户在一起合作产品定制化,性能、可靠性、量产性等指标均能满足客户需求;(2)标准品开发,纵慧芯光当前主要聚焦850nm和940nm两个波段,从小功率到大功率均能满足多种应用场景,标准品均可出货,并且已向多家国内外客户实现交付。

纵慧芯光850nm VCSEL阵列光电转换效率达41%




纵慧芯光940nm VCSEL阵列光电转换效率达43%


麦姆斯咨询:3D成像和传感市场已经爆发,纵慧芯光的VCSEL量产工作准备好了吗?比如MOCVD设备及相关量产线的状态。

陈晓迟:纵慧芯光目前已开始为国内外客户批量供货,当前纵慧芯光供货是采用外协代工的模式,供应链是业内顶尖厂商。现在已经是完全量产状态,能够给客户批量供应高性能、高可靠性的产品。

另外,纵慧芯光为了能够快速响应市场需求,在常州建设了自己的外延产线。常州工厂主要包含外延生产和封测两个部分。整条生产线预计在2018年底可以投入使用,以满足日益增长的消费类市场需求。

麦姆斯咨询:现在是否有3D视觉相关客户开始试用你们的VCSEL产品呢?客户对产品的反馈如何?

陈晓迟:2017年苹果在手机产品中率先使用VCSEL以后,3D成像和传感市场就开始爆发,从2017年开始国内外有很多客户开始研发采用VCSEL做3D视觉,开始试用纵慧芯光的产品。纵慧芯光的产品在经过将近一年的试用和测试以后,凭借优异的产品性能和可靠性,逐渐被市场认可。从2017年底就收到国内外3D视觉相关客户的量产订单。纵慧芯光团队凭借专业的技术和服务保障产品顺利交付。

麦姆斯咨询:VCSEL供应链涉及芯片设计、砷化镓衬底、外延制备、芯片制造和封测等环节,每个环节对确保量产交付高质量的VCSEL都非常重要。纵慧芯光是一家Fab-lite模式的公司,如何对整个供应链进行管理以保证完美产品的诞生?

陈晓迟:麦姆斯咨询非常专业,这个问题很好。VCSEL供应链涉及很多环节,要保证产品的顺利交付,每一个环节都需要做好管控。首先纵慧芯光团队技术水平世界顶尖,具备业界领先的芯片设计能力;其次纵慧芯光具备丰富的量产经验,纵慧芯光是一家非常朝气蓬勃的公司,团队量产经验非常丰富,技术能力能够获得顶尖供应链的认可,获得产能保证,这也是量产产能的重要保障;然后纵慧芯光有科学的测试体系,每颗产品出货之前在FAB厂都会经过100%检测;另外纵慧芯光在常州建设一条质量管理的品控线,通过科学的品质管控体系,保证出货的每颗产品都符合客户的要求。

麦姆斯咨询:纵慧芯光提供的产品形态丰富,不仅提供VCSEL芯片,还可以直接提供模组。由于VCSEL芯片是垂直结构,功率高,但光电转化效率一般都在30%以下,散热问题显得很关键;且VCSEL的功率密度很高,需要考虑芯片和基板热膨胀失配导致的应力问题。纵慧芯光在选择基板时主要考量哪些方面?

陈晓迟:VCSEL产品在3D视觉方面的使用场景中一般都是高功率器件,本身会产生很大的热量,散热工艺是一项很大的考验。我们成立了封测部门,建立专业的封测团队,团队成员均有丰富的大功率激光器的封测经验,该团队工作方向之一就是封装工艺。我们在处理散热问题时从以下两个方面考虑:(1)从源头减少散热量,纵慧芯光首先开发性能高的产品,提升产品性能,提升光电转换效率,从源头降低产生的热量,目前纵慧芯光提供的规则阵列的VCSEL器件电光转换效率可以做到42%以上;(2)产生的热量尽快导出,纵慧芯光会从材料散热系数、工艺流程、热膨胀系数、焊料、使用场景等多个方面做考量选择相应的材料和工艺。

麦姆斯咨询:目前VCSEL产业链已经初步形成,但VCSEL供应能力主要掌握在海外光通信和传感芯片大厂手中,主要供应商包括:Lumentum、II-VI、Finsar、Princeton Optronics、Heptagon等。您如何评价VCSEL产业链的主要供应商和竞争态势?纵慧芯光将如何进行战略布局?

陈晓迟:VCSEL最开始是在光通信市场得到广泛使用的,Lumentum、II-VI、Finisar均是传统的光通信厂商,Princeton Optronics和Heptagon现在属于ams(艾迈斯半导体),以上厂商都是业界非常优秀的VCSEL厂商。在消费电子领域,高功率激光器大量使用也就是近两年才开始,所以在新的领域各家产品在市场上都能够有机会证明自己的实力。各家能够相互促进,相互提高,能够让应用市场迅速扩大。纵慧芯光作为国内领先的VCSEL厂商,我们立足国内,做好对国内客户的支持和服务。

纵慧芯光会持续加大研发投入,提升产品性能,提高服务水平,成为具备全球竞争力的一流芯片公司。

麦姆斯咨询:智能手机厂商和VCSEL供应商之间合作开发3D传感设备已是大势所趋,纵慧芯光是否有计划与客户合作开发3D传感方案?如果已经有了,可以透露采用的方案类型吗?

陈晓迟:纵慧芯光当前已与多家国内外客户合作,打造属于客户特有的VCSEL芯片,让客户的3D视觉解决方案具备特有性和竞争性。在主流的3D视觉解决方案中,纵慧芯光均已参与多家客户的方案定制开发,并已经成功进入某些品牌安卓手机供应链。

麦姆斯咨询:除了智能手机应用,纵慧芯光还计划在哪些领域进行布局?比如汽车激光雷达等。

陈晓迟:短期内,纵慧芯光将抓住时机,瞄准消费电子领域的庞大市场,实现大规模销售增长;长期规划,纵慧芯光将会进军光通信领域。

从产品分类来看,纵慧芯光会将产品线逐步往下游延伸,从芯片延伸到模组,以满足各类客户的需求,比如AR/VR、红外补光、激光雷达等应用。

麦姆斯咨询:展望未来,纵慧芯光的发展愿景是什么?

陈晓迟:我们希望纵慧芯光能够打破国外垄断,填补国内空白,全力打造中国芯,帮助客户成功,成为一家具备全球竞争力的优秀公司。

麦姆斯咨询:很高兴能邀请到纵慧芯光再次出席2018年9月10日的『“微言大义”研讨会:3D视觉技术及应用』,并发表主题为《全力打造中国芯,助力VCSEL 3D应用腾飞》的演讲。您可以在此先剧透一些“内幕”吗?

陈晓迟:感谢麦姆斯咨询给予的本次演讲机会,届时将由纵慧芯光CPO Ryan博士与大家分享公司最新的研发成果和应用方向。
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