國產尖端芯片再下一城

睿，有智慧，看得深遠；熙，光明、興旺。寧波睿熙科技有限公司名字的寓意便在于，其產品定位在光通訊及正在興起的人工智能視覺領域的核心光器件，也就是VCSEL。

2017年秋，蘋果公司發布i-PhoneX，深度相機由此走紅，VCSEL這一不太被普通大眾熟知的元器件開始受到關注。隨后，由多名在VCSEL設計、外延生長、關鍵制程工藝開發、銷售方面超過20年經驗的技術人才創辦的寧波睿熙科技有限公司開始走進大眾視野。

激光雷達工作示意圖

勇破困局：唯一國產VCS EL芯片

VCSEL（VerticalCavity Surface Emitting Laser），全稱為垂直共振腔表面發射激光器，20世紀90年代發展成熟隨后逐漸被應用。由于當前光學相關的技術從二維向三維轉變，以LED為主的紅外光源已不再適用，VCSEL的重要性日益凸顯。

但長期以來，VCSEL的核心技術，如可調諧VCSEL技術、VCSEL陣列技術和電流限制技術，均被美日少數國際廠商把控。目前，僅Broadcom（Avago）、住友電工、Finisar和Lumentum等公司實現了高端產品的商業化量產。國內一直未有高良率、高可靠性的量產VCSEL產品，其中一個重要的原因就是VCSEL過高的技術門檻。

睿熙創始團隊包括業界頂級VCSEL專家、世界500強VCSEL晶圓廠負責人，以及世界500強全球供應鏈技術質量部技術負責人兼首席激光專家。創始人從事VCSEL設計、外延生長、關鍵制程工藝開發超過20年，經驗覆蓋自研發制造至市場銷售全鏈條，其創業初心便是致力于VCSEL芯片及衍生產品的研發及量產。

團隊表示，目前公司已經完成適用于手機等消費電子的第三代芯片，并于2018年量產，產品達到國際主流大廠水平，成為舜宇光學推薦的唯一國產VCSEL芯片。同時，公司正在研發適用于數據中心及5G通訊的4×25Gbps(100Gbps)VCSEL芯片，預計2019年實現送樣、量產。

芯片達人：“脆弱”材料挑戰升級

概括來說，VCSEL綜合了半導體材料、激光物理、半導體制造工藝、高速射頻電子和光學技術等學科。不僅芯片結構復雜，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。

從結構上來看，VCSEL芯片結構復雜，一般在有源層上下靠晶體外延生長形成幾十層中幾十到幾百納米厚度不等的鏡面、氧化層和其他結構層，再通過幾十道半導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個數量級。在制備的過程中，應力及制造過程導致的晶體缺陷產生的概率也要遠高于基于硅材料的普通的電芯片。在工作狀態中的芯片，一旦晶體缺陷在高溫、高電流的刺激下，破裂生長超過一定數值，或到達有源區，就會失效。

因此，優秀的VCSEL芯片設計涉及有源層材料、結構應力、結構散熱等與材料及結構有關的優化，亦依賴于外延生長及關鍵制造工藝的優化。比如，VCSEL芯片往往都在強電狀態工作，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，并要能保證產品的長期工作的可靠性。

市場大戰：無懼競爭完成億元級融資

如上所述，長期以來，VCSEL芯片被Broadcom（Avago）、住友電工等美日少數國際廠商把控。因此在實現產品量產后，睿熙科技無法避免與這些廠商的市場競爭。為此，公司制定了相應的四個階段的策略：性能追平、品質管控、保證量產能力、降低成本。團隊表示，依靠良率的改進，會將芯片的成本控制在非常有競爭力的價格范圍內。

縱觀市場，當前VCSEL主要的應用場景有兩類：光通信系統和3D成像模塊。團隊雖然是光通信背景，但前期選擇從消費電子產品的3D成像模塊切入。團隊分析，手機3D成像模塊市場留給VCSEL廠商的時間窗口有限，明年行業可能會大批量出貨，從這個方向切入是一個好的突破點；另外一方面的原因是，數據通信行業產業鏈相對比較穩定且封閉，認證周期相對較長，需要1年至1年半。

目前公司已經完成適用于手機等消費電子的第三代芯片，并于2018年量產。根據麥姆斯咨詢統計，2015年全球VCSEL的市場規模為9.5億美元，占紅外光源總市場規模的21%，隨著VCSEL成本的逐步降低以及在消費電子領域的逐漸滲透，至2022年VCSEL的市場份額將激增至45%，市場規模有望達到31.2億美元，年復合增長率可達17.3%。

現階段，睿熙科技已在美國和杭州設立全資控股子公司。公司曾于2017年9月獲得舜宇V基金天使輪融資，于2018年8月獲得達晨、天創PreA輪融資，兩輪融資合計億元級別，將主要用于芯片量產。從VCSEL芯片的投資邏輯來看，除了有獨立上市的可能外，近年來數據中心快速擴張，但可靠的VCSEL供應資源不多，系統商思科、華為和網絡服務商 Google、Facebook、A-mazon等出于降低成本的需求，也有可能成為戰略投資人或者收購方。