本文選自麥姆斯咨詢。問題為麥姆斯咨詢提問，由揚(yáng)州乾照光電副總經(jīng)理兼乾照激光核心技術(shù)負(fù)責(zé)人馬祥柱回答。
廈門乾照光電股份有限公司（以下簡稱“乾照光電”）是國內(nèi)LED芯片上市企業(yè)，公司主營半導(dǎo)體光電產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，包括全色系LED及砷化鎵（GaAs）空間太陽能電池外延片和芯片，公司是國內(nèi)紅黃光LED領(lǐng)域的龍頭企業(yè)，產(chǎn)業(yè)化基地分布在廈門、揚(yáng)州、南昌。
憑借在GaAs光電器件領(lǐng)域的多年積累，目前乾照光電已建成包括3D傳感垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）外延生長、芯片流片、點(diǎn)測(cè)分選和可靠性驗(yàn)證等完整一站式VCSEL產(chǎn)線。目前用于3D傳感的VCSEL產(chǎn)品已開始面向3D結(jié)構(gòu)光、ToF和距離傳感器等客戶小批量出貨。據(jù)悉，乾照光電已具備大規(guī)模量產(chǎn)和出貨VCSEL的能力。
在此背景下，麥姆斯咨詢于近日采訪了乾照光電的全資子公司——揚(yáng)州乾照光電有限公司副總經(jīng)理兼乾照激光核心技術(shù)負(fù)責(zé)人馬祥柱，具體了解這家LED企業(yè)的激光芯片拓展之路。
問：您好！作為國內(nèi)領(lǐng)先的LED上市企業(yè)，是什么驅(qū)動(dòng)乾照光電將產(chǎn)品線從LED拓展到VCSEL？
答：乾照光電是國內(nèi)紅黃光LED龍頭企業(yè)，在GaAs光電器件領(lǐng)域有著多年經(jīng)驗(yàn)，紅黃光LED和VCSEL同屬GaAs材料體系，因此公司研發(fā)和量產(chǎn)VCSEL有技術(shù)和產(chǎn)線優(yōu)勢(shì)。乾照光電2017年對(duì)VCSEL展開了密集調(diào)研，獲悉VCSEL在已經(jīng)興起的3D傳感領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用。次年，公司正式投入15.97億元用于投建VCSEL、高端LED芯片等高端半導(dǎo)體項(xiàng)目，由全資子公司乾照半導(dǎo)體承辦，并成立合資子公司——乾照激光。
問：目前國內(nèi)的VCSEL創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)大多有著歐美技術(shù)背景，乾照光電VCSEL的技術(shù)團(tuán)隊(duì)構(gòu)成如何？
答：在戰(zhàn)略投資VCSEL項(xiàng)目時(shí)，乾照光電充分信賴和依靠自身的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，同時(shí)乾照光電也是一個(gè)開放的平臺(tái)，我們最終選擇的模式是“企業(yè)孵化+科研院所合作”的產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合模式，將乾照光電的量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)與科研院所的理論底蘊(yùn)相結(jié)合。
問：作為國內(nèi)知名的LED上市企業(yè)，乾照光電借助已有的產(chǎn)線優(yōu)勢(shì)，搭建完成國內(nèi)自主且完整的VCSEL產(chǎn)線，目前的產(chǎn)線組成和量產(chǎn)情況如何？以及未來的產(chǎn)能規(guī)劃？
答：目前主要是根據(jù)客戶需求，按訂單生產(chǎn)，正在小批量出貨。同時(shí)，乾照光電已具備大規(guī)模量產(chǎn)和出貨的能力：（1）公司用于GaAs的外延爐有數(shù)十臺(tái)，包括大型的6英寸外延爐，產(chǎn)量有足夠的保證，在GaAs外延方面，團(tuán)隊(duì)有十余年的量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)；（2）芯片流片線在研發(fā)樣品和小批量出貨的過程中，得到了充分磨合，良率穩(wěn)步提升；（3）乾照光電可提供一站式的VCSEL測(cè)試和可靠性驗(yàn)證，包括加速老化、冷熱沖擊、可焊性實(shí)驗(yàn)、恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)、靜電實(shí)驗(yàn)等。在一輪輪的產(chǎn)品出樣和迭代周期中，對(duì)于VCSEL，乾照光電已具備量產(chǎn)的幾大必需能力：響應(yīng)及時(shí)、迭代迅速、工藝穩(wěn)定、可靠性保障、大規(guī)模出貨。
圖1 乾照光電VCSEL產(chǎn)線設(shè)備
問：目前乾照光電正在出貨的VCSEL產(chǎn)品和應(yīng)用主要有哪些？性能和良率如何？
答：目前，乾照光電針對(duì)3D傳感的結(jié)構(gòu)光和ToF方案，以及距離傳感器，都已有了相應(yīng)成熟的批量產(chǎn)品。
（1）針對(duì)結(jié)構(gòu)光客戶，乾照光電已配合數(shù)家客戶進(jìn)行隨機(jī)列陣定制，并已為部分客戶小批量供貨。得益于完整和高效的VCSEL產(chǎn)線，乾照激光產(chǎn)品迭代迅速，供貨有保障：常規(guī)的VCSEL隨機(jī)列陣，定制周期較短，包括方案評(píng)估、光刻圖形定制、芯片研發(fā)和生產(chǎn)等環(huán)節(jié)。已通過驗(yàn)證的客戶，重復(fù)訂單，從下單到出貨不到3周。
（2）針對(duì)ToF方案客戶，公司內(nèi)部已開發(fā)的產(chǎn)品波長覆蓋940nm和850nm，功率覆蓋單孔的5mW到高功率的8W均勻列陣。批量出貨產(chǎn)品的光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)40%~45%。
圖2 乾照光電均勻列陣產(chǎn)品
（3）如果客戶有其他規(guī)格芯片需求（如尺寸、功率、波長等），我司也樂于提供定制化服務(wù)。
問：結(jié)構(gòu)光和ToF這兩種3D傳感方案對(duì)VCSEL列陣的要求有何異同？
答：結(jié)構(gòu)光和ToF方案的客戶都會(huì)關(guān)注VCSEL的波長、效率和可靠性等方面的表現(xiàn)。但結(jié)構(gòu)光方案對(duì)于VCSEL的遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角和近場(chǎng)光斑均勻性都有更高的要求，同時(shí)某些方案中的圖形定制對(duì)最小發(fā)光孔的間距有特殊要求。而ToF方案在遠(yuǎn)距離方案應(yīng)用更多，這類方案客戶更加注重VCSEL的光功率和芯片工作的響應(yīng)速度。
問：當(dāng)前國內(nèi)外廠商都在推動(dòng)VCSEL產(chǎn)品的迭代更新，乾照光電在這方面有哪些規(guī)劃？
答：目前，乾照光電正在開發(fā)下一代產(chǎn)品：倒裝VCSEL芯片。相對(duì)于正裝，倒裝VCSEL預(yù)計(jì)可以大幅提高性能，公司已開始進(jìn)行倒裝VCSEL產(chǎn)品的技術(shù)儲(chǔ)備，保守估計(jì)，2020年下半年，有望完成倒裝VCSEL芯片的可靠性測(cè)試并實(shí)現(xiàn)批量供應(yīng)。
問：VCSEL在車載激光雷達(dá)領(lǐng)域也有著非常廣闊的應(yīng)用前景，請(qǐng)問貴司有哪些布局？
答：首先在產(chǎn)品上，乾照光電目前可提供的VCSEL產(chǎn)品最高功率規(guī)格是8W，可應(yīng)用于近距離的車載雷達(dá)，未來在完成倒裝工藝基礎(chǔ)上，公司會(huì)進(jìn)一步開發(fā)20~30W乃至更高功率的VCSEL產(chǎn)品，從而為激光雷達(dá)的方案公司提供區(qū)別于邊射激光器方案的新選擇。其次，目前公司已通過車規(guī)級(jí)產(chǎn)線資質(zhì)審核，獲得了IATF16949認(rèn)證，有利于激光雷達(dá)客戶的車規(guī)審核。
問：制造更高功率VCSEL產(chǎn)品的主要挑戰(zhàn)有哪些？乾照光電是否已有在研的技術(shù)方案？
答：高功率VCSEL研發(fā)的難點(diǎn)主要在于發(fā)光孔增多的情況下，如何處理熱效應(yīng)的問題。對(duì)此乾照光電在外延方向上優(yōu)化外延量子阱，提高內(nèi)量子效率，以及優(yōu)化外延材料的熱阻，改善器件散熱特性；在芯片方向通過優(yōu)化芯片設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，提高光電效率。同時(shí)為了進(jìn)一步提高產(chǎn)品的散熱特性，乾照光電目前已布局研發(fā)VCSEL倒裝工藝，從而改善產(chǎn)品高溫特性。
問：近年國內(nèi)VCSEL初創(chuàng)公司迅速成長，已逐步打入國內(nèi)主流智能手機(jī)制造商供應(yīng)鏈，乾照光電如何看待國內(nèi)外當(dāng)前的競爭環(huán)境？在友商羽翼漸豐的態(tài)勢(shì)下，如何保證自己的競爭優(yōu)勢(shì)？
答：目前國內(nèi)的VCSEL廠商主要以無晶圓廠（Fabless）模式為主，乾照光電憑借自主完整的VCSEL產(chǎn)線和優(yōu)秀的研發(fā)工程團(tuán)隊(duì)，能夠?qū)崿F(xiàn)快速的產(chǎn)品迭代和高效的VCSEL定制流程。同時(shí)乾照光電與Fabless模式的友商并不是相互競爭的關(guān)系，有很多合作的領(lǐng)域和機(jī)會(huì)。乾照光電的重點(diǎn)在于打造和不斷完善國內(nèi)這條自主和完整的VCSEL產(chǎn)線，未來的主要方向也在于提升廠內(nèi)產(chǎn)能、良率和迭代周期。
問：這兩年ToF方案，越來越受到大家的關(guān)注，預(yù)計(jì)明年蘋果也會(huì)推出自己的ToF方案，并且該ToF方案會(huì)不同于現(xiàn)有大眾熟悉的方案，貴司在VCSEL上有相應(yīng)的準(zhǔn)備嗎？
答：乾照光電當(dāng)前已收到部分客戶對(duì)下一代ToF方案的需求，并于2019年Q4正式立項(xiàng)。此項(xiàng)目具有較大的挑戰(zhàn)性，相對(duì)于市場(chǎng)當(dāng)前的ToF有所不同，未來在3D傳感和消費(fèi)電子領(lǐng)域，可能發(fā)生質(zhì)的飛躍和改變。在2020年的工作中，公司會(huì)重點(diǎn)集中研發(fā)力量和工程力量，去滿足客戶需求。目前還處于保密階段。
問：乾照光電已擁有完整的VCSEL產(chǎn)線，未來的定位是趨向于提供現(xiàn)成的VCSEL芯片，還是同時(shí)提供代工服務(wù)？
答：從技術(shù)上來說，國際一流廠商Lumentum、Finisar、ams等，有非常多的地方值得我們學(xué)習(xí)；從未來發(fā)展來看，受貿(mào)易戰(zhàn)等因素的影響，國產(chǎn)替代也將是大勢(shì)所趨。國內(nèi)激光產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我們需要向歐美前輩學(xué)習(xí)，也需要共同進(jìn)步。
激光產(chǎn)業(yè)，未來前景廣闊，市場(chǎng)巨大。而乾照光電搭建的是一個(gè)開放式的平臺(tái)，不僅可以為相關(guān)終端、方案商、模組商、封裝商等提供現(xiàn)成或定制的VCSEL產(chǎn)品，也愿意為Fabless模式的廠商提供不同系列激光產(chǎn)品的代工服務(wù)，包括外延生長和流片代工，助力國內(nèi)激光產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。同時(shí)，我們也歡迎業(yè)界同仁前來指導(dǎo)和交流。