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訪談背景:浙江睿熙科技有限公司(以下簡稱睿熙科技)創始于2017年,是一家全球技術領先的VCSEL(垂直腔面發射激光器)供應商,睿熙科技憑借其國際一流的光電芯片設計與品質管控能力獲得了由工信部賽迪顧問頒發的2022-2023中國半導體市場【最具成長力企業獎】,同時睿熙的新一代多結高功率車規級VCSEL芯片產品也憑借優異的性能斬獲2022-2023中國汽車電子市場【最佳產品獎】。為此,我們在2023上海慕尼黑光博會展期間專程采訪了睿熙科技的戰略市場負責人陳睿,陳睿向我們介紹了睿熙科技在VCSEL技術上的創新和在汽車市場的應用;同時也向我們揭秘了睿熙科技快速成長的關鍵因素。

問:首先我們要恭喜睿熙科技榮獲了由工信部賽迪顧問頒發的2022-2023中國半導體市場【最具成長力企業獎】以及新一代多結高功率車規級VCSEL芯片獲得2022-2023中國汽車電子市場【最佳產品獎】,請問睿熙科技的VCSEL芯片產品在汽車領域已經取得哪些里程碑式發展?

陳睿:在過去的三年里,睿熙科技在車載、數據通信以及消費電子三大領域都完成了芯片研發以及下一代芯片技術的儲備。尤其在車載應用領域,睿熙科技憑借在消費領域、光通信領域的技術積淀、以及業界領先的新一代多結外延設計技術,完成全場景的車規級VCSEL產品矩陣布局與技術儲備。

談及里程碑發展,睿熙的創始團隊早期在美國某頭部公司就完成全球首款車規級VCSEL激光雷達光芯片的開發,自2021年起,睿熙啟動新一代車規級高功率密度多結外延技術研發,并成功應用于智能座艙與激光雷達產品。其中,駕駛員和乘客監控系統(DMS/OMS)模組產品在2022年通過了AEC-Q102車規認證,正進入國產替代落地過程。睿熙車規級激光雷達VCSEL芯片已與國內頭部車企、激光雷達廠商以及車路協同方案領導廠商達成戰略合作,多款產品獲得定點/獨供/一供地位,并將從2024年開始,逐步釋放技術積累帶來的營收貢獻。

問:當前睿熙科技在車載領域有哪些產品應用布局?

陳睿:當前睿熙科技在智能座艙以及智能駕駛、車路協同所需的激光雷達完成產品線布局。

在智能座艙方面,車企采用的2D視覺方案并且結合LED補光方案對駕駛員或乘客在車內的狀態進行監測,但是現有方案對車內人員的隱私安全性、舒適性(紅暴現象)、手勢識別精度以及抗環境光干擾方面都存在不足,而VCSEL點狀立體的3D影像可淡化處理隱私信息,且具有高精度,不受環境光影響的特點,伴隨隱私安全等標準提升與座艙內監控、交互方式的增加,VCSEL的滲透率將逐漸提升,替代原有LED的補光方案。睿熙在此領域已布局多款DMS/OMS模組匹配不同客戶的定制化需求。

對于艙外激光雷達,考慮到主機廠對激光雷達的降本需求,以VCSEL代替傳統EEL的方案也將越來越多地被應用。特別是在補盲激光雷達領域,全固態激光雷達采用VCSEL作為發光源已成為行業共識,這要求VCSEL能夠在滿足光功率密度的情況下,在可靠性、發散角、二維(2D)可尋址驅動控制等方面能夠更好地匹配客戶需求。睿熙在此領域也已憑借領先的外延設計能力完成了高功率密度的混合固態、1D可尋址、2D可尋址VCSEL產品布局。

另外,車路協同激光雷達開始逐步量產,預期其市場容量是車載用量的兩倍,主要以中距離的Flash固態激光雷達產品為主,VCSEL應用方案也在逐步進入頭部客戶的視野,睿熙也已在此領域有與業界龍頭客戶開展產品預研開發。

問:您上面介紹了睿熙科技在車載領域目前的應用布局,請問睿熙科技未來在車載領域上將會有哪些應用布局?

陳睿:目前車載通信是以固態金屬(主要為銅線)作信息傳輸介質,隨著數據傳輸量增大,固態介質傳輸速率會逐步無法滿足要求,比如一顆800萬像素的攝像頭,在信號未經壓縮下,數據傳輸帶寬超過2Gbps,算上安全冗余,6顆高清攝像頭方案未經壓縮的帶寬需求就達到12Gbps,加上現有4D毫米波雷達、以及激光雷達的車載傳感器矩陣會給目前傳感器端與自動駕駛域 (“端”-“域”)之間的通信帶寬帶來很大壓力,這就需要有更高吞吐傳輸介質來替代,而車載光互連是以光纖為傳輸介質的近距離高速通信,其為VCSEL的應用提供了更多的舞臺,睿熙科技正在積極針對車規級車載通信的應用研發可靠性更高、傳輸效率更高的VCSEL芯片。

問:請您簡單介紹一下多結高功率VCSEL芯片技術,有哪些技術創新點和優勢?

陳睿:睿熙的多結高功率VCSEL芯片,具有高功率密度激光輸出、小發散角的技術優勢,同時保有高可靠性(熱控制能力)的優勢。

睿熙科技的多結高功率VCSEL外延設計,不同于國內其他廠商的設計技術路線。睿熙科技的技術路線,采用單氧化層設計,接近于國外VCSEL大廠L家。重構多結的外延設計,內部技術確實有很多訣竅(know-how),睿熙科技也是從2021年開始切換技術路線,并在近2年的持續迭代中,成功開發出與世界一流大廠相近的重構多結外延設計,并通過客戶驗證,能夠承受激光雷達更高的功率密度輸出。

此外,睿熙科技通過創新的新一代重構多結外延設計,大幅簡化了生產步驟,提高了產品良率,從而有效降低代工廠及后續制程工廠的生產成本,并且為實現更高功率密度的VCSEL激光器提供了更穩定可行的實現路徑。這對于全固態遠程激光雷達產品落地,更是一大優勢。同步地,針對睿熙科技的重構多結外延設計,在外延設計有效控制“單層”水氧化層外延設計、在不損失光功率情況下,有效降低發散角,以及制程代工廠降低VCSEL失效機率等多方面,睿熙科技都已有相關的專利布局。

問:睿熙新一代多結高功率VCSEL芯片什么時候量產上市使用?

陳睿:目前,國內頭部的激光雷達企業中已有7家與睿熙建立合作。首款搭載新一代高功率VCSEL芯片的產品將在2024年問世,睿熙VCSEL芯片也將作為第一顆國產激光雷達的心臟(VCSEL半導體激光器)進入終端產品。與此同時,即將采用新一代多結技術的VCSEL芯片也將以智能座艙DMS/OMS模組產品形態,在2023年的第四季度小批量服務下游客戶。

問:隨著汽車市場的不斷發展,您認為未來對VCSEL 還會有哪些新的需求和挑戰,睿熙科技有什么應對策略嗎?

陳睿:未來VCSEL芯片在汽車市場至少會遇到三類挑戰。

一、車規級要求。VCSEL在車載領域的很多場景是消費級領域的延伸,比如智能座艙感知是從手機的人臉和手勢識別進行迭代,車外激光雷達是從消費級掃地機器人避障、測距進行三維迭代,而鑒于汽車產品的強安全屬性,在車規級要求方面對VCSEL芯片供應商提出更高性能、更高可靠性的要求。

針對車規級芯片,睿熙在成立之初就繼承核心團隊在美國20多年運營生產VCSEL Fab的管理經驗,從成立第一天就在國內構建非常完整的可靠性實驗室,并不斷擴充升級設備。歷經6年,睿熙已構建起國內稀缺的,能同時對車載、數通、消費三大類產品線進行可靠性測試的實驗室。特別地,目前包含70%的AEC-Q102車規級測試均可在杭州實驗室自主完成,而且針對車載激光雷達、車載光網絡所需的超高速測試系統,睿熙也設立專門團隊,進行自主研發和搭建,并申請核心專利進行保護。

二、極致成本控制。個人認為制造業的核心,在于前期做加法,以性能冗余提供超值客戶體驗,后期做減法,減熵降本提升社會資源利用效率。

睿熙團隊主導的光芯片產品曾在光通信領域超百家的VCSEL供應商中脫穎而出,成為第一大光芯片供應商,靠的就是極致的可靠性與成本持續改善能力。這里涉及的設計與生產工藝know-how,例如降低6英寸晶圓破片率,提升良率,管控自有MES系統信息化能力等,都是睿熙團隊在產業界積累20多年的經驗釋放。在這方面,睿熙有近30人的設計、工藝、產線IT團隊始終在此領域耕耘,并相信在未來發展中也能幫助睿熙走得更遠、更穩健。

三、陪伴客戶成長的持續迭代能力。在車載領域,伴隨智能電動汽車(SBEV)的浪潮,無論在智能座艙、智能駕駛還是車載光網絡方面均處于新場景不斷涌入,需要持續創新投入的局面。得益于過往積累,睿熙在車載應用的各場景均有布局(智能座艙DMS/OMS, 智能駕駛激光雷達,短距離高吞吐車內光網絡)。并且,睿熙一貫主張設計與工藝全自主可控,所有的芯片外延、芯片制程、模組工藝全部為自有團隊設計,未采用公版設計,這保證睿熙針對客戶的各類需求,均能有靈活、創新、客制化的解決方案。

問:睿熙科技同時還獲評了2022-2023中國半導體市場【最具成長力企業獎】,公司成立短短幾年時間就取得如此成就,主要得益于什么原因?有哪些具有市場競爭力的特點?

陳睿:我們主要有以下幾個優勢特點:

一、專注而全面。一方面,睿熙聚焦于VCSEL芯片的設計、工藝以及生產制造。另一方面,睿熙又在車載、數據通信以及消費電子的VCSEL芯片三大領域都具有設計與工藝能力,全面對標國際同類一流企業,做一站式高端VCSEL供應商。

二、專業而穩健。睿熙的技術風格,可用“行穩致遠”來概括。核心團隊深畊VCSEL行業25年。睿熙的VCSEL芯片團隊在全球首批VCSEL專家帶領下,對于VCSEL全產業鏈的材料、設備、設計、外延、制程、封測、可靠性每個環節均有全面的能力,并且保持全球最早量產化100G 四通道VCSEL光芯片、全球最早量產化車規級全固態激光雷達VCSEL光芯片的記錄。面對未來的行業需求,睿熙已持續布局下一代的VCSEL關鍵技術,并與行業創新龍頭探索新應用落地的可能性。

在當前電芯片領域因為***、外延設備封鎖的情況下受到一定阻滯的大環境下,高端光芯片領域的客戶、技術、產業鏈都在中國有較好布局,擁有清晰業務戰略、又厚積薄發的睿熙將會有更大的舞臺進行發揮。

問:受多重因素影響,芯片國產化,尤其是高端芯片的國產化成為國內重點投資方向,睿熙科技在這方面有哪些規劃和實踐?對未來的市場發展有什么看法?

陳睿:睿熙科技在芯片國產化的進程中,對自身的定位是設計并制造國產高端光芯片以打破其他國家在高端光芯片領域的壟斷。芯片國產化可以分軟實力國產化和硬實力國產化,軟實力國產化是指在芯片設計以及工藝平臺搭建的國產化,硬實力國產化是以模組、芯片外延、芯片加工進行產業鏈上下游閉環的國產化。

如上所說的,目前睿熙以25年產業化經驗的資深光芯片專家為核心,搭建超30人的芯片設計與芯片制造工藝的團隊;在高端光芯片的設計能力和工藝平臺搭建能力上已經可以比肩全球top1的企業,已達成睿熙的1.0時代;睿熙目前正在開啟的2.0時代,進行模組產業化與芯片產業化,實現高端模組自行生產,從而更好配合汽車領域、消費電子領域的需求;未來,睿熙的3.0時代會逐步地構建芯片制造能力,實現芯片自產化,加速芯片技術迭代,降低芯片制造成本;最終睿熙將和全球TOP1的企業一樣同時具備芯片和模組自產能力,實現高端光芯片完全國產化。

對于未來市場,我們認為VCSEL行業與10多年前的LED行業、光伏電池行業非常相似,大規模的需求爆發正在醞釀之中,產業正在從歐美向亞洲(中國)加速轉移。目前高端國產VCSEL芯片的份額不到1%,在十年后,或許國產VCSEL的滲透率能超過80%。睿熙科技將進一步布局制造能力,與同行一道,為中國高端光芯片的崛起及全球一流光電人才的培育貢獻力量。

審核編輯 黃宇