睿熙科技:全系列VCSEL芯片量产就绪,用实力挑战国际一流厂商 (MEMS微访谈)

发布时间:2020年12月30日

来源:MEMS

采访背景:2018年8月,麦姆斯咨询采访了成立初期的宁波睿熙科技有限公司(以下简称:睿熙科技)首席执行官(CEO)James Liu(相关新闻:《睿熙科技:传承工匠精神,打造世界领先的VCSEL》),对其提出的“直接对标国际一流VCSEL厂商,实现高端VCSEL芯片国产化”的宏伟誓言印象深刻,睿熙科技团队低调务实的做事风格也让人肃然起敬。此后的两年多里,鲜有睿熙科技的相关新闻曝光。其实,在这段时间,睿熙科技用业界最少资源的投入,打造出业界最顶尖水平VCSEL产品,并成功进入3D ToF摄像头模组及OEM厂商供应链!

目前,睿熙科技已拥有针对消费电子领域需求的全系列VCSEL芯片产品线,芯片出光功率从10 mW至8 W以上,波长包括940 nm和850 nm,支持结构光、iToF、dToF等多种3D传感解决方案,各项参数性能达到国际领先水平。由于在智能手机、智能安防、智慧医疗、数据通讯、汽车激光雷达等应用的VCSEL芯片商业化进展喜人,睿熙科技于今年9月完成2亿元人民币A+轮融资,由上海自贸区基金、鋆昊资本联合领投,燕创资本、普华资本、同渡资本跟投。

为此,麦姆斯咨询再次采访了James Liu,详细了解睿熙科技的VCSEL产品进展及未来规划。

麦姆斯咨询:刘博士您好,很荣幸时隔两年多再次采访您!请简单介绍睿熙科技这两年多的主要成长(团队建设、产品研发和量产、供应链建设等)。谢谢!

James Liu:首先感谢麦姆斯咨询对我们公司的采访。时隔两年多,麦姆斯咨询在业界也更具知名度,睿熙科技很荣幸接受这次采访。

VCSEL芯片可应用的场景众多,这两年,睿熙科技坚守于高端芯片市场的定位,现有产品覆盖消费电子、数据通信以及车载三大领域。在上述的三个领域都取得了重要进展。现阶段公司已拥有针对消费电子领域需求的全系列VCSEL芯片的产品线,芯片出光功率从10 mW至8 W以上,波长包括940 nm和850 nm,支持结构光、iToF、dToF等多种3D方案,各项参数性能均达到国际领先水平, 2 W、3 W的ToF VCSEL芯片PCE(光电转换效率)在全应用温度范围内达40%以上,支持客户定制芯片开发。

睿熙科技主要VCSEL芯片及模组展示

在消费电子领域,睿熙科技聚焦于手机端3D人脸识别(结构光、ToF)、线下人脸支付(结构光为主,部分ToF)、扫地机器人。从智能手机前置人脸识别以及后置AR应用的VCSEL芯片到模组均通过多方认证,进入大批量量产状态,目前和Tier 1供应商都有合作项目正在开展。人脸支付方案已获得主流体系的认证。用于扫地机器人的VCSEL已进入量产阶段。

在数据通信方面,睿熙科技已完成产品开发,芯片性能完全满足25G应用并得到客户认可,可广泛应用于数据中心、有源光缆(AOC)、HDMI(高清晰度多媒体接口)等场景。

睿熙科技在车载领域与全球最大车载镜头供应商深度合作,已完成用于车载激光雷达的VCSEL芯片定制开发。芯片峰值输出功率数百瓦,支持逐行按序点亮。现阶段正在开发第二代产品,并与多家业界领先的激光雷达下游伙伴展开合作。

在量产管控上,一方面公司在台湾拥有资深团队管控代工厂;另一方面,公司团队参与制程工艺参数的制定和完善,与代工厂一同研究新工艺,使产品品质进一步得到保障。现阶段睿熙科技已做好大规模批量出货的准备。

这两年,睿熙科技专业技术团队也有了较大的增长,人员规模在持续扩充中,为下一阶段业务的开展及客户的支持打下了基础。

麦姆斯咨询:睿熙科技VCSEL产品定位于高端市场。请解释下你们所指VCSEL高端市场主要指哪些应用?与中低端市场相比,高端市场对VCSEL要求的差异主要体现在哪些方面?

James Liu:我们所指的VCSEL高端市场主要是针对器件的应用场景及可靠性要求而言的。例如在数据通信领域,我们公司从成立之初就把产品定位在具有较高科技难度的25G VCSEL和PD上,以及PAM4 50G产品的研发。在消费电子领域。我们同样把研发和产品开发的重点放在结构光、ToF以及多PN结等前沿技术和产品上。这些产品规格难度高,可靠性要求高,最能体现出一个团队的技术研发能力,也能使公司的产品能一直处于行业领先水平。

麦姆斯咨询:睿熙科技在总部宁波市建立了国内顶尖的可靠性认证中心,涵盖了所有的认证测试项目。自建可靠性认证中心的初衷是什么?对于一家采用Fabless模式的VCSEL厂商来讲,这样做会带来哪些软实力?

James Liu:对于客户来说,考量一款VCSEL的主要因素包括性能和可靠性。从睿熙科技的角度来说,设计一款VCSEL,10%~20%的难度来自电光性能、热性能、高速性能等相关性能的设计和优化,而更多的设计难点在于解决可靠性问题。VCSEL的可靠性问题来源非常多,包括外延生长过程中的缺陷、芯片制程中产生的缺陷、机械损伤、氧化层相关的可靠性问题,还有应力和电流导致的缺陷。成熟VCSEL产品在可靠性工艺方面往往需多年积累和无数纠错实验,才能做到低成本、高性能、高良率,高可靠性的大批量产业化,需要从业者有工业界多年累积的丰富经验和迅速解决问题的能力。

睿熙科技的核心团队成员曾在美国公司沉浸于数据通信领域的VCSEL量产和出货,拥有20多年的行业经验。这些靠时间和经历积累的经验教训,让睿熙科技从公司成立伊始,就将可靠性管控放在重要地位,并投入大量资金及人力建设自有可靠性实验室。目前,睿熙科技可靠性实验室可覆盖几乎所有可靠性相关测试,不仅有助于新产品的快速开发,其在过去三年积累的大量数据也为可靠性相关的芯片结构及工艺的快速迭代优化提供了支撑。

睿熙科技可靠性实验室掠影

麦姆斯咨询:据我们了解,睿熙科技在今年第三季度具备了为国内一线智能手机厂商提供量产VCSEL的能力。这样的里程碑,对睿熙科技过去的努力和未来的发展具有怎样的意义?

James Liu:睿熙科技自从2017年9月成立之后,首先聚焦消费电子市场,在产品不断迭代优化的同时,以最高的可靠性要求管控产品品质。经过一年多时间的产品迭代,性能达到了国际领先水平。自主建立了国内最完善的可靠性管控平台,产品可靠性远远超过了消费电子客户的要求。公司目前已具备为国内一线手机厂商大规模量产的能力,并已经在其他多个领域实现了批量出货。这证明了公司在前一阶段的工作是成功和富有成效的,同时也为下一阶段的布局提供了良好的基础。明年在消费电子VCSEL芯片做好批量出货的前提下,我们会稳健地推进数据通信25G VCSEL芯片的量产。

麦姆斯咨询:今年苹果发布的新款iPad Pro和iPhone 12 Pro系列都采用了基于dToF技术的激光雷达,请问智能手机领域iToF和dToF光源对VCSEL的要求有何差别?

James Liu:ToF技术分为dToF和iToF两种。

虽然之前不少安卓旗舰智能手机已经搭载了3D ToF摄像头,但是基本都是基于iToF技术。比如华为Mate30、vivo NEX等机型,其原理是利用iToF CIS(CMOS图像传感器)进行相位测距,精度易受测量环境的影响,无法用于较远距离的应用。

苹果产品采用的是dToF原理。与iToF相比,dToF采用SPAD(Single photon avalanche diode,单光子雪崩二极管)阵列探测器,超高速时间分辨率让dToF技术能够采用标准CMOS SPAD制造工艺,集成传感器、滤光片、光学器件、VCSEL和驱动器于一体,构成高度校准的系统。

不同3D成像技术对VCSEL的要求差异

麦姆斯咨询:除了VCSEL芯片,睿熙科技在光源模组方面有哪些布局?

James Liu:在人脸支付、手势识别、扫地机器人、工业检测等等应用领域,不同的行业应用需要不同的VCSEL光源模组。睿熙科技除了VCSEL芯片产品线之外,也提供ToF投射器/泛光源等模组产品,可以从终端客户的不同应用出发,量身定制设计不同的功率、视场角、模组尺寸的相关光源模组产品,同时可以根据客户的要求定制人眼安全保护机制。目前睿熙科技940 nm和850 nm的光源模组产品,已经在终端客户得到广泛应用。

麦姆斯咨询:在国内,人脸支付产业势头强劲,睿熙科技在该领域有哪些典型产品和客户?

James Liu:是的,国内疫情的影响已经基本褪去,在零售、校园、餐饮、医疗等行业,人脸支付正在迎来新的强势增长。采用睿熙科技VCSEL的支付方案,目前已经获得主流体系的认证,明年的出货量值得期待。

麦姆斯咨询:睿熙科技已经推出了面向数据通讯应用的25G VCSEL产品。请介绍这款产品的性能、可靠性认证进展,以及何时实现量产?会首先出现在哪个应用场景?

James Liu:目前睿熙科技已完成25G VCSEL产品开发,带宽及高低温各项性能完全满足25G应用并得到客户认可,已完成可靠性测试,未来可广泛应用于数据中心、AOC、HDMI等场景。

麦姆斯咨询:在车载领域,睿熙科技与全球最大车载镜头供应商舜宇车载深度合作,已完成用于车载激光雷达VCSEL芯片的定制开发。请详细谈谈相关产品情况,谢谢!

James Liu:是的。今年上半年睿熙科技已经与舜宇车载完成了可用于车载激光雷达的定制VCSEL芯片开发。支持逐行点亮,峰值功率数百瓦,配合SPAD阵列整个激光雷达系统可支持近百米的探测距离,可满足特种车辆的探测需求,未来会进一步进行产品化的集成。目前睿熙科技已经与舜宇车载规划进行下一代车载VCSEL产品的开发,峰值功率可达1000W以上,探测距离可达200米以上。另外,同业界多家领先的激光雷达下游伙伴的合作也在深入展开中。

麦姆斯咨询:多结、可寻址分区点亮已经写入各家VCSEL厂商技术路线图。请分享睿熙科技未来的技术开发计划吧!

James Liu:睿熙科技会以消费电子产品为突破口;以高品质芯片为核心竞争力,做强数据通讯领域;并大力开拓VCSEL外衍产品在新兴市场中的应用。主要进展如下:针对dToF方案,已推出多PN结产品,在性能方面得到了主流客户的认可;数通25G将进入量产阶段;推出针对不同应用场景的车载VCSEL芯片等

麦姆斯咨询:作为一家中国本土的优秀VCSEL公司,睿熙科技还有哪些服务优势?从而提升客户的满意程度。

James Liu:我们有业内最顶级的代工供应链资源,品质管控严格,可保证快速出货并进入量产。不管销售团队还是技术团队,都会做到第一时间响应客户需求,提供现场支持,并可以做到24小时的技术支持。睿熙科技的核心技术人员有工业界多年累积的丰富经验,能针对客户的需求快速提供解决方案,并具备为客户迅速解决问题的能力。

麦姆斯咨询:恭喜睿熙科技在今年9月份刚刚完成2亿人民币的A+轮融资。这笔资金将加速睿熙科技哪些方面的成长?

James Liu:我们睿熙科技于9月完成2亿元人民币A+轮融资,由上海自贸区基金、鋆昊资本联合领投,燕创资本、普华资本、同渡资本跟投,本轮融资主要用于下一阶段芯片的量产以及流片研发投入。

麦姆斯咨询:您还有其他信息希望与读者分享吗?

James Liu:未来的世界是光学世界,光电将能够使我们的智能化得到更高的发展。睿熙科技核心技术团队拥有20年余年产品设计和生产制造的经验,覆盖所有相关设计、制造管理领域。在上述提及的VCSEL创新领域均有提前布局和技术积累。睿熙科技将同客户密切配合,将VCSEL的创新与客户的需求紧密结合,引领全球VCSEL的技术革新。