行穩(wěn)致遠，打造激光雷達中國“心”

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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(chuàng)始于2017年,是一家全球技術(shù)領(lǐng)先的VCSEL(垂直腔面發(fā)射激光器)供應商,睿熙科技憑借其國際一流的光電芯片設(shè)計與品質(zhì)管控能力獲得了由工信部賽迪顧問頒發(fā)的2022-2023中國半導體市場【最具成長力企業(yè)獎】,同時睿熙的新一代多結(jié)高功率車規(guī)級VCSEL芯片產(chǎn)品也憑借優(yōu)異的性能斬獲2022-2023中國汽車電子市場【最佳產(chǎn)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(zhàn)略市場負責人陳睿,陳睿向我們介紹了睿熙科技在VCSEL技術(shù)上的創(chuàng)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(guān)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(fā)的2022-2023中國半導體市場【最具成長力企業(yè)獎】以及新一代多結(jié)高功率車規(guī)級VCSEL芯片獲得2022-2023中國汽車電子市場【最佳產(chǎn)品獎】,請問睿熙科技的VCSEL芯片產(chǎn)品在汽車領(lǐng)域已經(jīng)取得哪些里程碑式發(fā)展?

陳睿:在過去的三年里,睿熙科技在車載、數(shù)據(jù)通信以及消費電子三大領(lǐng)域都完成了芯片研發(fā)以及下一代芯片技術(shù)的儲備。尤其在車載應用領(lǐng)域,睿熙科技憑借在消費領(lǐng)域、光通信領(lǐng)域的技術(shù)積淀、以及業(yè)界領(lǐng)先的新一代多結(jié)外延設(shè)計技術(shù),完成全場景的車規(guī)級VCSEL產(chǎn)品矩陣布局與技術(shù)儲備。

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

問:當前睿熙科技在車載領(lǐng)域有哪些產(chǎn)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(xié)同所需的激光雷達完成產(chǎn)品線布局。

在智能座艙方面,車企采用的2D視覺方案并且結(jié)合LED補光方案對駕駛員或乘客在車內(nèi)的狀態(tài)進行監(jiān)測,但是現(xiàn)有方案對車內(nèi)人員的隱私安全性、舒適性(紅暴現(xiàn)象)、手勢識別精度以及抗環(huán)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(huán)境光影響的特點,伴隨隱私安全等標準提升與座艙內(nèi)監(jiān)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(lǐng)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?zhèn)鹘y(tǒng)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(lǐng)域,全固態(tài)激光雷達采用VCSEL作為發(fā)光源已成為行業(yè)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(fā)散角、二維(2D)可尋址驅(qū)動控制等方面能夠更好地匹配客戶需求。睿熙在此領(lǐng)域也已憑借領(lǐng)先的外延設(shè)計能力完成了高功率密度的混合固態(tài)、1D可尋址、2D可尋址VCSEL產(chǎn)品布局。

另外,車路協(xié)同激光雷達開始逐步量產(chǎn),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(tài)激光雷達產(chǎn)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(lǐng)域有與業(yè)界龍頭客戶開展產(chǎn)品預研開發(fā)。

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

陳睿:目前車載通信是以固態(tài)金屬(主要為銅線)作信息傳輸介質(zhì),隨著數(shù)據(jù)傳輸量增大,固態(tài)介質(zhì)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(jīng)壓縮下,數(shù)據(jù)傳輸帶寬超過2Gbps,算上安全冗余,6顆高清攝像頭方案未經(jīng)壓縮的帶寬需求就達到12Gbps,加上現(xiàn)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(zhì)來替代,而車載光互連是以光纖為傳輸介質(zhì)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(guī)級車載通信的應用研發(fā)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(jié)高功率VCSEL芯片技術(shù),有哪些技術(shù)創(chuàng)新點和優(yōu)勢?

陳睿:睿熙的多結(jié)高功率VCSEL芯片,具有高功率密度激光輸出、小發(fā)散角的技術(shù)優(yōu)勢,同時保有高可靠性(熱控制能力)的優(yōu)勢。

睿熙科技的多結(jié)高功率VCSEL外延設(shè)計,不同于國內(nèi)其他廠商的設(shè)計技術(shù)路線。睿熙科技的技術(shù)路線,采用單氧化層設(shè)計,接近于國外VCSEL大廠L家。重構(gòu)多結(jié)的外延設(shè)計,內(nèi)部技術(shù)確實有很多訣竅(know-how),睿熙科技也是從2021年開始切換技術(shù)路線,并在近2年的持續(xù)迭代中,成功開發(fā)出與世界一流大廠相近的重構(gòu)多結(jié)外延設(shè)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(chuàng)新的新一代重構(gòu)多結(jié)外延設(shè)計,大幅簡化了生產(chǎn)步驟,提高了產(chǎn)品良率,從而有效降低代工廠及后續(xù)制程工廠的生產(chǎn)成本,并且為實現(xiàn)更高功率密度的VCSEL激光器提供了更穩(wěn)定可行的實現(xiàn)路徑。這對于全固態(tài)遠程激光雷達產(chǎn)品落地,更是一大優(yōu)勢。同步地,針對睿熙科技的重構(gòu)多結(jié)外延設(shè)計,在外延設(shè)計有效控制“單層”水氧化層外延設(shè)計、在不損失光功率情況下,有效降低發(fā)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(guān)的專利布局。

問:睿熙新一代多結(jié)高功率VCSEL芯片什么時候量產(chǎn)上市使用?

陳睿:目前,國內(nèi)頭部的激光雷達企業(yè)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(chǎn)品將在2024年問世,睿熙VCSEL芯片也將作為第一顆國產(chǎn)激光雷達的心臟(VCSEL半導體激光器)進入終端產(chǎn)品。與此同時,即將采用新一代多結(jié)技術(shù)的VCSEL芯片也將以智能座艙DMS/OMS模組產(chǎn)品形態(tài),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(fā)展,您認為未來對VCSEL 還會有哪些新的需求和挑戰(zhàn),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(zhàn)。

一、車規(guī)級要求。VCSEL在車載領(lǐng)域的很多場景是消費級領(lǐng)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(chǎn)品的強安全屬性,在車規(guī)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(guī)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(chǎn)VCSEL Fab的管理經(jīng)驗,從成立第一天就在國內(nèi)構(gòu)建非常完整的可靠性實驗室,并不斷擴充升級設(shè)備。歷經(jīng)6年,睿熙已構(gòu)建起國內(nèi)稀缺的,能同時對車載、數(shù)通、消費三大類產(chǎn)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(guī)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(wǎng)絡(luò)所需的超高速測試系統(tǒng),睿熙也設(shè)立專門團隊,進行自主研發(fā)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(yè)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(chǎn)品曾在光通信領(lǐng)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(xù)改善能力。這里涉及的設(shè)計與生產(chǎn)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(tǒng)信息化能力等,都是睿熙團隊在產(chǎn)業(yè)界積累20多年的經(jīng)驗釋放。在這方面,睿熙有近30人的設(shè)計、工藝、產(chǎn)線IT團隊始終在此領(lǐng)域耕耘,并相信在未來發(fā)展中也能幫助睿熙走得更遠、更穩(wěn)健。

三、陪伴客戶成長的持續(xù)迭代能力。在車載領(lǐng)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(wǎng)絡(luò)方面均處于新場景不斷涌入,需要持續(xù)創(chuàng)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(nèi)光網(wǎng)絡(luò))。并且,睿熙一貫主張設(shè)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(shè)計,未采用公版設(shè)計,這保證睿熙針對客戶的各類需求,均能有靈活、創(chuàng)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(yè)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(yōu)勢特點:

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

二、專業(yè)而穩(wěn)健。睿熙的技術(shù)風格,可用“行穩(wěn)致遠”來概括。核心團隊深畊VCSEL行業(yè)25年。睿熙的VCSEL芯片團隊在全球首批VCSEL專家?guī)ьI(lǐng)下,對于VCSEL全產(chǎn)業(yè)鏈的材料、設(shè)備、設(shè)計、外延、制程、封測、可靠性每個環(huán)節(jié)均有全面的能力,并且保持全球最早量產(chǎn)化100G 四通道VCSEL光芯片、全球最早量產(chǎn)化車規(guī)級全固態(tài)激光雷達VCSEL光芯片的記錄。面對未來的行業(yè)需求,睿熙已持續(xù)布局下一代的VCSEL關(guān)鍵技術(shù),并與行業(yè)創(chuàng)新龍頭探索新應用落地的可能性。

在當前電芯片領(lǐng)域因為***、外延設(shè)備封鎖的情況下受到一定阻滯的大環(huán)境下,高端光芯片領(lǐng)域的客戶、技術(shù)、產(chǎn)業(yè)鏈都在中國有較好布局,擁有清晰業(yè)務戰(zhàn)略、又厚積薄發(fā)的睿熙將會有更大的舞臺進行發(fā)揮。

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

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

如上所說的,目前睿熙以25年產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗的資深光芯片專家為核心,搭建超30人的芯片設(shè)計與芯片制造工藝的團隊;在高端光芯片的設(shè)計能力和工藝平臺搭建能力上已經(jīng)可以比肩全球top1的企業(yè),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(chǎn)業(yè)化與芯片產(chǎn)業(yè)化,實現(xiàn)高端模組自行生產(chǎn),從而更好配合汽車領(lǐng)域、消費電子領(lǐng)域的需求;未來,睿熙的3.0時代會逐步地構(gòu)建芯片制造能力,實現(xiàn)芯片自產(chǎn)化,加速芯片技術(shù)迭代,降低芯片制造成本;最終睿熙將和全球TOP1的企業(yè)一樣同時具備芯片和模組自產(chǎn)能力,實現(xiàn)高端光芯片完全國產(chǎn)化。

對于未來市場,我們認為VCSEL行業(yè)與10多年前的LED行業(yè)、光伏電池行業(yè)非常相似,大規(guī)模的需求爆發(fā)正在醞釀之中,產(chǎn)業(yè)正在從歐美向亞洲(中國)加速轉(zhuǎn)移。目前高端國產(chǎn)VCSEL芯片的份額不到1%,在十年后,或許國產(chǎn)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