睿熙科技主研發(fā)VCSEL芯片，獲億萬(wàn)融資用于芯片量產(chǎn)

2017年iPhoneX發(fā)布，深度相機(jī)走紅，VCSEL這一不太被普通大眾熟知的元器件開(kāi)始受到關(guān)注。

VCSEL（VerticalCavitySurfaceEmittingLaser），全稱(chēng)垂直共振腔表面發(fā)射激光器，上世紀(jì)90年代技術(shù)成熟開(kāi)始逐漸被應(yīng)用。隨著當(dāng)前光學(xué)相關(guān)的技術(shù)從二維向三維轉(zhuǎn)變，以LED（發(fā)光二極管）為主的紅外光源已不再適用，VCSEL的重要性日益凸顯。

但長(zhǎng)期以來(lái)，VCSEL的核心技術(shù)，如可調(diào)諧VCSEL技術(shù)、VCSEL陣列技術(shù)和電流限制技術(shù)，均被美日少數(shù)國(guó)際廠商把控，僅Broadcom（Avago）、住友電工、Finisar 和Lumentum 等公司實(shí)現(xiàn)了高端產(chǎn)品的商業(yè)化量產(chǎn)。國(guó)內(nèi)一直未有高良率、高可靠性的量產(chǎn)VCSEL產(chǎn)品。

我們近期接觸的睿熙科技，由多名在VCSEL設(shè)計(jì)、外延生長(zhǎng)、關(guān)鍵制程工藝開(kāi)發(fā)、銷(xiāo)售方面超過(guò)20年經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人才創(chuàng)辦，主要做VCSEL芯片及衍生產(chǎn)品的研發(fā)及量產(chǎn)。

團(tuán)隊(duì)表示，目前公司已經(jīng)完成適用于手機(jī)等消費(fèi)電子的第三代芯片，于2018年量產(chǎn)，達(dá)到國(guó)際主流大廠水平，并成為舜宇光學(xué)推薦的唯一國(guó)產(chǎn)VCSEL芯片；同時(shí)，公司正在研發(fā)適用于數(shù)據(jù)中心及5G通訊的4×25Gbps(100Gbps) VCSEL芯片，預(yù)計(jì)2019年實(shí)現(xiàn)送樣、量產(chǎn)。

全球范圍內(nèi)能夠量產(chǎn)VCSEL的廠商僅Avago、住友電工、Finisar 、Lumentum 、PrincetonOptronics、Heptagon、Ⅱ-Ⅵ幾家，國(guó)內(nèi)一直缺少高端VCSEL產(chǎn)品，一個(gè)重要的原因就是高技術(shù)門(mén)檻。

概括來(lái)說(shuō)，VCSEL綜合了半導(dǎo)體材料、激光物理、半導(dǎo)體制造工藝、高速射頻電子和光學(xué)技術(shù)等學(xué)科。不僅芯片結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且需要在使用比硅材料脆弱及本征缺陷度高的砷化鎵材料的情況下，滿足高性能和高可靠性要求。

從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，VCSEL芯片結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般在有源層上下靠晶體外延生長(zhǎng)形成幾十層幾十到幾百納米厚度不等的鏡面、氧化層和其它結(jié)構(gòu)層，再通過(guò)幾十道半導(dǎo)體制造工序才可完成。VCSEL芯片的制備材料是砷化鎵材料，與主流電芯片所使用的成熟的硅材料相比，其本征缺陷度要高2個(gè)數(shù)量級(jí)。在制備的過(guò)程中，應(yīng)力及制造過(guò)程導(dǎo)致的晶體缺陷產(chǎn)生的概率也要遠(yuǎn)高于基于硅材料的普通的電芯片。在芯片工作狀態(tài)，一旦晶體缺陷在高溫、高電流的刺激下，破裂生長(zhǎng)超過(guò)一定數(shù)值，或到達(dá)有源區(qū)，芯片就會(huì)失效。

優(yōu)秀的VCSEL芯片設(shè)計(jì)需滿足高性能和高可靠性要求，涉及有源層材料、結(jié)構(gòu)應(yīng)力、結(jié)構(gòu)散熱等與材料及結(jié)構(gòu)有關(guān)的優(yōu)化，亦依賴(lài)于外延生長(zhǎng)及關(guān)鍵制造工藝的優(yōu)化。舉例來(lái)說(shuō)，VCSEL芯片往往都工作在強(qiáng)電狀態(tài)，其單位體積承受的電量密度要大幅高于使用硅的電芯片，這就意味著VCSEL要承受更多的光子和電流密度，并要能保證產(chǎn)品的長(zhǎng)期工作的可靠性。

另一方面 ，全球范圍內(nèi)具備VCSEL芯片生產(chǎn)制程能力的III-V 族材料代工廠數(shù)量也不多，睿熙使用的是更高性價(jià)比、更符合消費(fèi)電子使用場(chǎng)景的6寸芯片，具備高品質(zhì)生產(chǎn)能力的主流廠商目前僅有兩家。目前，睿熙已與兩家公司達(dá)成合作。

此外，成熟VCSEL產(chǎn)品在可靠性工藝方面往往需多年積累和無(wú)數(shù)糾錯(cuò)實(shí)驗(yàn)，才能做到低成本、高性能、高良率，高可靠性的大批量產(chǎn)業(yè)化，需要從業(yè)者有工業(yè)界多年累積的豐富經(jīng)驗(yàn)和迅速解決問(wèn)題的能力。睿熙科技團(tuán)隊(duì)有多年VCSEL產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗(yàn)。團(tuán)隊(duì)表示，睿熙創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)包括業(yè)界頂級(jí)VCSEL專(zhuān)家、世界500強(qiáng)VCSEL晶圓廠負(fù)責(zé)人，以及世界500強(qiáng)全球供應(yīng)鏈技術(shù)質(zhì)量部技術(shù)負(fù)責(zé)人兼首席激光專(zhuān)家；創(chuàng)始人從事VCSEL設(shè)計(jì)、外延生長(zhǎng)、關(guān)鍵制程工藝開(kāi)發(fā)超過(guò)20年，經(jīng)驗(yàn)覆蓋自研發(fā)制造至市場(chǎng)銷(xiāo)售全鏈條。

市場(chǎng)方面，當(dāng)前VCSEL主要的應(yīng)用場(chǎng)景有兩類(lèi)：光通信系統(tǒng)和3D成像模塊。團(tuán)隊(duì)雖然是光通信背景，但睿熙科技前期選擇從消費(fèi)電子產(chǎn)品的3D成像模塊切入。團(tuán)隊(duì)分析，手機(jī)3D成像模塊市場(chǎng)留給VCSEL廠商的時(shí)間窗口有限，明年行業(yè)可能會(huì)大批量出貨，從這個(gè)方向切入是一個(gè)好的突破點(diǎn)；另外，數(shù)據(jù)通信行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈相對(duì)比較穩(wěn)定且封閉，認(rèn)證周期相對(duì)較長(zhǎng)，需要1年至1年半。

目前公司已經(jīng)完成適用于手機(jī)等消費(fèi)電子的第三代芯片，于2018年量產(chǎn)，達(dá)到國(guó)際主流大廠水平，并成為舜宇光學(xué)推薦的唯一國(guó)產(chǎn)VCSEL芯片，現(xiàn)階段正與手機(jī)廠商洽談合作意向。

同時(shí)，團(tuán)隊(duì)也在研發(fā)適用于數(shù)據(jù)中心和5G通訊的4×25Gbps(100Gbps) VCSEL芯片，25G高速VCSEL和PD在2018年已推出高性能樣品，正在做量產(chǎn)準(zhǔn)備，預(yù)計(jì)2019年實(shí)現(xiàn)送樣、量產(chǎn)。目前也在與海信、旭創(chuàng)、阿里等廠商接洽。

如上文所說(shuō)，長(zhǎng)期以來(lái)，VCSEL芯片被Broadcom（Avago）、住友電工、Finisar 和Lumentum 等美日少數(shù)國(guó)際廠商把控。在實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品量產(chǎn)后，睿熙科技與這些廠商的競(jìng)爭(zhēng)不可避免。為此，睿熙科技制定了相應(yīng)的四個(gè)階段的策略：① 性能追平；②品質(zhì)管控；③保證量產(chǎn)能力；④ 降低成本。團(tuán)隊(duì)表示，依靠良率的改進(jìn)，會(huì)將芯片的成本控制在非常有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格范圍內(nèi)。

芯片公司的發(fā)展往往有賴(lài)于行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模。根據(jù)麥姆斯咨詢統(tǒng)計(jì)，2015年全球VCSEL的市場(chǎng)規(guī)模為9.5億美元，占紅外光源總市場(chǎng)規(guī)模的21%，隨著VCSEL成本的逐步降低以及在消費(fèi)電子領(lǐng)域的逐漸滲透，至2022年VCSEL的市場(chǎng)份額將激增至45%，市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到31.2億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率可達(dá)17.3%。 此外，物聯(lián)網(wǎng)尤其是涉及3D感知的產(chǎn)品的快速發(fā)展，也有可能提供新的市場(chǎng)。

現(xiàn)階段，睿熙科技已在美國(guó)和杭州設(shè)立全資控股子公司。公司曾于2017年9月獲得舜宇V基金天使輪融資，于2018年8月獲得達(dá)晨、天創(chuàng)PreA輪融資，兩輪融資合計(jì)億元級(jí)別，將主要用于芯片量產(chǎn)。

從VCSEL芯片的投資邏輯來(lái)看，除了有獨(dú)立上市的可能外，近年來(lái)數(shù)據(jù)中心快速擴(kuò)張，但可靠的VCSEL供應(yīng)資源不多，系統(tǒng)商思科、華為和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商Google、Facebook、Amazon 等出于降低成本的需求，也有可能成為戰(zhàn)略投資人或者收購(gòu)方。