半导体激光器|长光华芯：如何下好半导体激光器国产化这盘大棋？

微访谈：长光华芯副总经理吴真林
访谈背景：苏州长光华芯光电技术股份有限公司（以下简称：“长光华芯”）聚焦半导体激光行业，专注于半导体激光芯片、器件及模块等激光行业核心元器件的研发、制造及销售，紧跟下游市场发展趋势，不断创新生产工艺，布局产品线，已形成由半导体激光芯片、器件、模块及直接半导体激光器构成的四大类、多系列产品矩阵，为半导体激光行业的垂直产业链公司，主要产品包括高功率单管系列产品、高功率巴条系列产品、高效率垂直腔面发射激光器（VCSEL）系列产品及光通信芯片系列产品等。2021年上半年，长光华芯正式披露了科创板IPO招股说明书，并于9月16日顺利过会。作为半导体激光器行业的未来中坚力量，长光华芯对半导体激光器及相关产业有怎样的理解？未来半导体激光器产业的发力点会出现在哪些应用？我国的产业链现状如何？麦姆斯咨询采访了长光华芯副总经理、激光系统事业部总经理吴真林先生。

长光华芯副总经理、激光系统事业部总经理吴真林
麦姆斯咨询：去年8月，我们曾完成过一期微访谈（相关链接：《长光华芯：借激光芯片深厚积累，造全球一流VCSEL“芯”事业》），非常感谢您再次接受麦姆斯咨询的采访。时隔一年，长光华芯有哪些可喜的进展与大家分享？吴真林：这一年以来，长光华芯在激光器产品和应用方面都获得了一定突破：（1）长光华芯具备了消费级3D传感VCSEL的规模化量产能力。一直以来，我们对产品的生产工艺制程保持高标准、严要求。我们用于智能手机摄像头3D传感的VCSEL产品已经通过了可靠性、效率、良率、寿命等多方面严苛的验证，并在工艺制程和质量体系管控等方面拉通了产品线，实现了稳定量产。（2）长光华芯的多结、分区VCSEL产品在效率、功率、稳定性等性能上实现突破，多结940 nm VCSEL阵列电光转换效率达到了52%。（3）长光华芯应用于车载激光雷达的高功率、多结、高能量密度的VCSEL产品，以及应用于激光雷达的多结、多通道EEL（边缘发射激光器）产品均已实现与国外领先水平对标，目前正在进行客户验证。（4）在高速光通讯VCSEL产品方面，长光华芯在持续开展相关产品技术开发。（5）长光华芯积极开展技术研发，开拓VCSEL应用领域。目前已拓展消费类3D传感、汽车类激光雷达、高速光通讯、安防照明、机器视觉、医美领域，为客户提供产品配套。（6）长光华芯的EEL芯片已经实现单管30W商用化，处于业界领先水平。（7）长光华芯实现了976nm、320W~540W功率的光纤激光器泵浦源模块在客户处的批量化配套，976nm、620W功率的泵浦源也已在小批量供应阶段，引领光纤激光976nm波段激光泵浦的发展。应用于固体激光器端泵的808nm和878nm的泵浦源已为市场主流客户批量出货，市场反馈良好。（8）除GaAs（砷化镓）材料体系的量产线已经稳定量产高功率EEL芯片和VCSEL芯片之外，长光华芯已建成InP（磷化铟）材料体系和相关工艺平台，基于该平台生产的光通讯EML（电吸收调制激光器）和APD（雪崩光电二极管）等产品已通过客户验证。（9）长光华芯在直接半导体激光器方面已建成高功率平台，例如6000W直接半导体激光器，目前该产品已推动多家客户试用。（10）长光华芯与苏州市共建的半导体激光创新研究院，其工艺制造平台已完成装修并启动设备调试，部分工序可投入正常使用。全面投入使用之后，产能将得到大幅提升，成为全球重要的高功率半导体激光芯片生产基地，能够充分满足国内外客户需求。麦姆斯咨询：大家对长光华芯申请科创板IPO的进展非常关注。请介绍目前的进展，以及贵司上市成功后的项目（产品）规划。吴真林：目前，长光华芯科创板IPO已于9月16日顺利过会。后续，长光华芯将严格按照募投计划，继续秉持公司“一平台，一支点，横向扩展，纵向延伸”的发展战略，依托现有的高功率半导体激光器芯片核心技术优势和苏州半导体激光创新研究院，横向拓展以VCSEL为代表的3D传感和激光雷达芯片、光通讯芯片领域，纵向延伸提供更高性价比的泵浦源模块和直接半导体激光器产品服务终端用户。麦姆斯咨询：自成立以来，长光华芯“专一”于半导体激光器行业，产品覆盖半导体激光芯片、器件及模块。贵司在业务的横向扩展和纵向扩展两方面完成了哪些动作？吴真林：长光华芯成功构建了GaAs和InP两大材料体系技术和工艺平台，具备EEL和VCSEL两大工艺制造及产品体系，构建了3吋和6吋晶圆产品线，是全球少数几家具备6吋线外延、晶圆制造等关键制程生产能力的企业。我们会发挥两大材料体系的垂直产业链研发和制造平台优势，密切关注半导体产业发展风向，积极布局新的事业方向。在横向扩展布局方面，长光华芯建立了全制程6吋VCSEL产线，正式进入消费电子应用的VCSEL芯片领域。在2020年进一步引进产业战略资本实现更精准的客户需求牵引，正式进入高速光通讯芯片领域。基于公司成熟的高功率半导体激光芯片研发和工艺量产平台，以及战略客户的大力牵引，VCSEL芯片和光通讯芯片完成高标准生产线的建设和严苛的质量体系导入，部分产品进入批量生产阶段，为公司未来在3D传感、激光雷达、光通信市场的开拓打下坚实基础。基于此，我们在产品研发和客户开发等方面取得了一定进展，在3D传感VCSEL芯片方面已完成行业主流前沿方向技术、产品、应用和客户的开拓储备；在激光雷达发射端芯片方面，高功率、高能量密度VCSEL的芯片开发进展顺利，多结、多通道EEL芯片推动客户验证；在光通信方面，实现更高速率产品定制开发。高能量激光方面，实现了长波长激光器芯片（如1710nm）的开发，纵向延伸方面实现了高功率高效率泵浦模块、高功率直接半导体激光器的研发。长光华芯定位以半导体IDM工厂为核心竞争力的开放性创新平台，苏州半导体激光创新研究院将继续发挥优势，吸纳更多业内精英，发挥平台的孵化和辐射作用。特别是MOCVD（金属有机物化学气相沉积）和FAB晶圆制造优势，以开放的平台服务和助力于行业伙伴，共同在光芯片的应用推广方面把市场做起来，把成本降下去，努力为行业做出更大、有情怀的贡献！麦姆斯咨询：长光华芯是国内掌握了VCSEL全产业链（从设计、外延、芯片制造到封测）的稀缺厂商。请谈谈你们主要突破了VCSEL外延、芯片制造、封装和测试环节中哪些技术瓶颈。吴真林：长光华芯致力于高性能VCSEL芯片的设计、研发、生产及销售，先后攻克器件设计、外延生长、芯片制造等多项技术，实现了6吋VCSEL产线的高良率生产。在器件设计方面，我们先后攻克了增益光场与载流子耦合分布技术、低损耗器件掺杂设计技术、高质量应变量子阱及多结应力补偿技术，提升了器件增益，降低了器件损耗。在外延技术方面，突破了高性能VCSEL外延生长的核心关键技术：高准确度的厚度及组分DBR的生长、腔膜对准技术、高性能隧道结掺杂技术、高增益应力量子阱生长技术。通过技术攻关，产品性能得到大幅提升。同时导入了行业内最新一代的先进外延设备。在芯片制造方面，攻克了应力平衡技术、低损伤Mesa刻蚀技术、低应力湿法氧化工艺以及高良率薄片等多项工艺。同时量产管控质量体系严格按照业界一流标准建设，实现高产能、高良率的生产制造，在提升性能的同时把成本优势发挥出来。