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柠檬光子创始人肖岩:激光芯片,化合物半导体新兴产业中的明日之星

日期:2022-12-18 人气:55

新浪科技讯 12月16日下午消息,由新浪财经客户端、新浪科技联合主办的“2022科技风云榜”线上年度盛典今日开幕。柠檬光子创始人兼首席执行官肖岩指出,激光芯片行业作为化合物半导体这个新兴的半导体赛道里的一个分支,随着光学应用的快速发展,将会成为高速增长的明日之星。

光芯片是光电子领域核心元器件,相对于传统的硅基芯片——第一代半导体,光电芯片主要是基于化合物半导体的制程工艺,属于第二和第三代半导体。虽然,目前,以硅基芯片为主的第一代半导体仍占据半导体市场九成以上的份额,不过硅基芯片已逼近1nm,几乎是工艺极限,制造工艺研发难度越来越大。

因此,在这些技术发展客观规律的制约下,全球半导体行业着手研发新的芯片材料,寻找第二、第三代半导体。而激光芯片是以多化合物材料为主体,从技术迭代上讲,属于第二代以及第三代半导体器件。

据肖岩介绍,激光芯片属于模拟器件,相比于集成电路领域的硅基半导体器件,目前的产品尚未要求高精密制程工艺,技术发展上还有很大空间。虽然,目前激光芯片在这些应用领域的市场份额还没有硅基电芯片大,但这是未来有望实现爆发性增长的新领域。

肖岩看到,随着政府、资本和创业者对激光芯片产业的持续投入,国产激光芯片,无论从设计还是制造,自主可控并不遥远。我国有着巨大的应用市场,在市场的孕育下,相信我国出现国际领先的激光芯片企业未来可期。

以下为演讲实录:

《激光芯片:化合物半导体新兴产业中的明日之星》

芯片是近几年来的热门话题。光电子器件,也就是通常所说的激光芯片也正在成为全球半导体行业的一个重要细分赛道。激光芯片为什么会在这个时点快速发展?中国光电芯片的机遇和挑战又有哪些?我以柠檬光子创业四年来的实践经验和发展中思考,来给出一些答案。

从三代导体演进,看光电芯片发展前景

光芯片是光电子领域核心元器件,相对于传统的硅基芯片,光电芯片主要是基于化合物半导体的制程工艺。随着光电半导体产业的蓬勃发展,光芯片作为产业链上游核心元器件,目前已经广泛应用于通信、工业、消费等众多领域。

硅基芯片相对来说发展较早,技术也比较成熟,主要用途是集成电路,也就是内含集成电路的硅片,体积很小,常常是计算机或其他电子设备的一部分。

硅基芯片是第一代半导体,目前仍然占据半导体市场九成以上的份额。不过硅基芯片已逼近1nm,几乎是工艺极限,制造工艺研发难度越来越大。大家如果关注新闻,会了解到台积电的3nm工艺似乎再次延期,这从苹果今年下半年的A16处理器没能用上3nm工艺可以看出来。此外,对于存储芯片等来说,10nm级别也已基本达到极限,否则耐用性就成问题。

在这些技术发展客观规律的制约下,全球半导体行业着手研发新的芯片材料,业界将砷化镓(GaAs)和磷化铟(InP)等化合物定义为第二代半导体,这类半导体主要用于制造高性能毫米波器件、发光器件等的材料;第三代材料则是以碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等化合物为代表,GaN也是可见光发光器件的基材。

激光芯片就是以多化合物材料为主体,从技术迭代上讲,属于第二代以及第三代半导体器件。激光芯片属于模拟器件,相比于集成电路领域的硅基半导体器件,目前的产品尚未要求高精密制程工艺,技术发展上还有很大空间。随着应用的拓展和市场的兴起,激光芯片技术还会进一步迭代,催生更多应用和更大的市场空间。

也因此,业界把21世纪称作“光子世纪”。激光芯片是5G光通讯、“万物互联”时代、中光通讯、数字通讯、IOT、智能传感、智能制造和智慧城市等众多领域的核心基础器件,涵盖通信用高速率激光芯片、工业用高功率激光芯片、手机和AR/VR传感识别用激光芯片、以及智能汽车上车用激光雷达发射芯片等等。目前,激光芯片在这些应用领域的市场份额还没有硅基电芯片大,但这些都是未来有望实现爆发性增长的新领域。

根据 Gartner 数据,2021 年全球光芯片(含 CCD、CIS、LED、光子探测器、光耦合器、 激光芯片等)市场规模达 414 亿美元,预计 2025 年市场规模有望达 561 亿美元,其中激光芯片市场将超过百亿美元,其牵引的激光模组和系统市场会近万亿美元级别。

中国激光芯片的发展机遇

进口替代星辰大海,国产化渐次突破。我们讲产业的发展不是哪几个技术独步天下就可以的,而是要整个产业上下游协同共进。在中下游的激光器及相关设备国产化进展持续推进背景下,激光芯片国产化进程已经逐渐步入快车道。

我们在2018年创办了柠檬光子,愿景是打造一站式半导体激光芯片及光源解决方案,成为令人尊敬的生态合作伙伴。四年来,柠檬光子的VCSEL、EEL及独家的HCSEL芯片从芯片设计、外延生长、晶圆制造等环节都独立自主可控,并实现批量化交付,已经应用在头部激光器件方案及应用客户,性能丝毫不输于国外厂家。面向传感类应用的VCSEL已经全面进入量产状态,基于VCSEL的激光投射点光源和线光源模组已经在头部机器人客户落地量产;面向工业应用的大功率EEL产品性能也达到了国际同类产品水平,获得了头部客户的认可,逐步进入稳定量产出货阶段;柠檬光子独家的HCSEL芯片及模组也在今年逐步进入量产,应用于传感类和工业类产品中。

我们独家研发的“HCSEL”芯片制成的线激光模组,凭借其优异的光场锐利度和均匀度,在较小的封装尺寸内,实现了理想的线光斑。光学整型难度的降低,意味着在提高量产性的同时也降低了生产成本。我们认为这是一款极具性价比的线扫描激光雷达终极光源解决方案。未来,柠檬光子依托自主的芯片技术平台,产品线还会向通信类产品扩展。

芯片是我国科技产业的短板之一,激光芯片同样也是激光产业中的薄弱环节。激光芯片国产化虽起步较晚,但进展速度还是比较快的。目前的行业现实是,我国半导体产业链发展还不是很完善,同时,激光芯片的工艺制程并不受到高精密制程设备的限制。所以我认为发展的重点在产业链的两端,一个是上游芯片技术的进一步突破创新,催生新应用的出现;另一个是光学应用在更多大场景下的落地,带动产业链发展。柠檬光子正是在致力于这两个领域的深耕。随着政府、资本和创业者对激光芯片产业的持续投入,国产激光芯片,无论从设计还是制造,自主可控并不遥远。我国有着巨大的应用市场,在市场的孕育下,相信我国出现国际领先的激光芯片企业也是未来可期。

一枝独秀不是春,百花齐放春满园,我们希望更多激光芯片的公司参与到行业发展的大潮中,避免同质化竞争,以高质量发展为目标,共同推进技术创新,创造更大更优质的市场。激光芯片行业作为化合物半导体这个新兴的半导体赛道里的一个分支,随着光学应用的快速发展,将会成为高速增长的明日之星。我们希望把柠檬光子打造成为激光行业的intel。