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II-VI:从通讯到3D传感,引领光电行业多元化发展
2019-08-07 13:27:31   来源:麦姆斯咨询   评论:0   点击:

在3D传感应用的高增长VCSEL领域,II-VI是全球少数几家竞争供应商之一。麦姆斯咨询有幸邀请到II-VI出席今年9月5日在深圳会展中心举办的『第二十七届“微言大义”研讨会:机器视觉及工业检测』。

微访谈:II-VI首席市场官Sanjai Parthasarathi

采访背景:

II-VI公司是工程材料和光电器件的全球领导者,也是该领域的垂直整合制造型公司,为工业、光通信、军事、生命科学、半导体设备和消费市场等领域的多元化应用开发创新产品。II-VI公司总部位于美国宾夕法尼亚州沙森堡,并在全球设有研发、制造、销售、服务和分销机构。II-VI生产各种特定应用的光子、电子材料和组件,并以各种形式面向市场部署,包括软件以支持客户。

据麦姆斯咨询介绍,随着垂直腔面发射器(VCSEL)应用从数据通信时代向3D传感时代的转变,将对VCSEL相关的制造产业产生重大影响。自从苹果iPhone X带火了3D传感在移动消费市场的应用,来自汽车自动驾驶、工业检测和自动化、医疗、安防等领域3D机器视觉需求也在不断增长,有望进一步推动VCSEL的大规模量产。根据Yole最近发布的《VCSEL市场与技术趋势-2019版》报告,2018年整个VCSEL市场营收为7.38亿美元,到2024年增长将增长到37.75亿美元,复合年增长率达31%。

在3D传感应用的高增长VCSEL领域,II-VI是全球少数几家竞争供应商之一。麦姆斯咨询有幸邀请到II-VI出席今年9月5日在深圳会展中心举办的『第二十七届“微言大义”研讨会:机器视觉及工业检测』。在此之前,麦姆斯咨询对II-VI首席市场官Sanjai Parthasarathi先生进行了专访,访谈中Sanjai详细介绍了II-VI最新的发展状况和产品技术,并畅谈了II-VI未来的发展愿景。

II-VI首席市场官Sanjai Parthasarathi

II-VI首席市场官Sanjai Parthasarathi

麦姆斯咨询:首先,感谢II-VI接受麦姆斯咨询的采访。请您分享一下II-VI的发展历程、核心业务及主要市场。

Sanjai:II-VI是一家上市公司,2019财年收入达到14亿美元,在14个国家拥有超过12500名员工。II-VI成立于1971年,最初专注于二氧化碳激光光学。通过自身增长和战略收购,II-VI围绕其在工程材料和光电器件方面的核心竞争力扩大并成立了一个公司组合。II-VI服务的主要市场是通信、工业、航空航天和国防、半导体设备、生命科学、消费电子和汽车。

II-VI:从通讯到3D传感,引领光电行业多元化发展

麦姆斯咨询:众所周知,在2018年11月II-VI与光通信的全球技术领导者菲尼萨(Finisar)达成最终的合并协议,当时在业界引起了巨大的震动。您可否透露一下,此次合并两家公司将会在哪些业务上做整合和优化?将有助于公司未来在哪些领域的战略布局?

Sanjai:实际上,在2018年11月,II-VI宣布了收购Finisar的意向,我们客户的反馈非常积极。II-VI和Finisar在光通讯领域具有高度互补的产品线。收购Finisar将为II-VI技术平台增加磷化铟(InP)技术,这将大大拓宽产品范围,使数据中心通讯市场和光网络基础设施的增长能够满足云计算和5G无线驱动的日益增长的带宽需求。Finisar在收发器、可插拔和集成模块方面的经验将使得合并以后的公司扩展在光通信领域的产品覆盖范围。

Finisar同样带来了微电子设计方面的专业知识,使II-VI能够在下一代射频和电力电子技术平台上充分利用其碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)。在3D传感及激光雷达(LiDAR)应用中,II-VI将提供基于砷化镓(GaAs)和磷化铟(InP)的半导体激光器,涵盖了更宽的波长范围和应用。合并后的新公司将拥有世界上最大的化合物半导体垂直集成制造平台之一。

II-VI:从通讯到3D传感,引领光电行业多元化发展

麦姆斯咨询:随着5G时代到来,将带来新一轮光电器件的巨大需求。您认为,II-VI哪些激光和光学产品会在未来的5G市场中获得快速发展?

Sanjai:我们与5G的业务交叉从无线电接入网(RAN)开始。在无线基站生态系统中,II-VI为GaN/SiC射频电子器件提供100毫米SiC衬底。2018年,II-VI与住友(SEDI)签订协议,在我们的150毫米光电设备制造平台上制造射频设备。如您所知,SEDI是无线GaN射频器件的市场领导者,我们对合作感到兴奋。II-VI还提供砷化镓外延片,使5G射频器件应用于消费电子领域。

在光接入网络中,带宽需求的驱动需要多波长传输。II-VI今年发布了一款紧凑型波长选择开关(WSS),对于无线X-Haul领域有很大的成本优势。II-VI也为韩国和日本的5G前传应用的业界领先的滤波器(Filter)进行了扩产。此外,我们还积极与客户、客户的客户合作,围绕我们为5G量身定制的差异化技术和产品来优化网络架构。

我们相信5G的浪潮将使得所有的产品得以增长。因此我们所有的光通信业务,从基站一直到接入、城域到核心网络都会得到很大的发展。

麦姆斯咨询:3D传感的需求强劲,是推动光电器件蓬勃发展的“杀手级”应用。II-VI针对消费类3D传感应用(生物识别、VR/AR、人机交互、物联网等)推出了哪些激光和光学产品组合?

Sanjai:II-VI为测距传感器提供940nm VCSEL,为3D传感(ToF和结构光方案)提供940nm VCSEL阵列。我们还提供单模850nm,带偏振锁定的VCSEL,用于电脑鼠标和光学触摸板。边发射激光器(EEL)产品组合包括940nm DFB激光器以及为LiDAR使用的905nm多结激光器。此外,II-VI还提供金刚石材料和热电冷却器,用于激光芯片的热管理,以及可见/红外双带通滤波器。

II-VI部分VCSEL/EEL激光产品

II-VI部分VCSEL/EEL激光产品

麦姆斯咨询:垂直腔面发射激光器(VCSEL)曾作为新一代光存储和光通信应用的核心器件而广受关注,当前在3D传感应用领域中再度“红红火火”。请您为大家讲解一下VCSEL从数据通信到3D传感应用,技术上有何异同?

Sanjai:数据通讯用的VCSEL和3D传感用的VCSEL最显著的一个差异是前者对于速度进行优化,而后者对于光电效率进行优化。两者在外延结构和器件的几何结构方面都有显著的区别。例如,数据通信VCSEL将寄生电容最小化,而3D传感VCSEL设计将光吸收和串联电阻最小化。鉴于市场规模和对客户的重要性,在II-VI公司,我们有独立的VCSEL设计团队,负责数据通信和3D传感,技术和产品路线图是独立规划的。

麦姆斯咨询:在合并之前,II-VI和Finisar都是全球领先的VCSEL供应商,双方都拥有自己的产品线和专利技术。您可否透露一下,合并之后双方的VCSEL业务会有哪些变化?整合会带来哪些成本和技术效益?

Sanjai:在数据通信领域,Finisar的VCSEL满足其内部需求,而II-VI则供应给广泛的收发器市场。我们预计合并后这种情况将继续下去。

在3D传感领域,我们正处于快速增长的市场早期阶段。研发团队结合起来,将能够更有效地利用更多的机会,这将加速我们的创新和客户服务。II-VI两年来发货的VCSEL是在150毫米的平台上生产的。Finisar公司正在投资新的150毫米的生产能力,拥有当今最现代化的设备。在我们合并后,II-VI将帮助Finisar加快他们的创新,实现我们客户的产品规划。II-VI还期待着Finisar在消费电子产品方面的广泛能力,包括衍射光学、硅基液晶(LCoS)技术和组件的批量制造。合并后,II-VI和Finisar将加速我们在消费电子市场的参与。

麦姆斯咨询:应对3D传感应用的不同功率需求,II-VI同时还推出了新型的边缘发射分布式反馈(DFB)激光二极管。请您谈谈DFB和VCSEL在性能和应用上有何差异,您如何看待这两类激光器的未来前景?

Sanjai:DFB激光器的主要优点是比VCSEL效率高、功率密度高。此外,它们是单模的,提高了结构光方案中衍射光学元件的效率。另一方面,VCSEL的主要优势是晶圆规模的制造和易于集成。带有边发射激光器的照明模块通常需要更复杂的装配。如今,3D传感市场由VCSEL主导。VCSEL晶圆生产规模扩大到150毫米,降低了每瓦光功率的成本。将从100毫米扩大到150毫米的砷化镓制造平台用于3D传感的一个好处是,将来它可以用于其它砷化镓器件,如DFB激光器,实现光学和电子的集成,不仅用于3D传感,还用于所有相关应用。这将使我们在所有终端市场上都具有很强的竞争力。

麦姆斯咨询:VCSEL的下一轮机遇可能是激光雷达(LiDAR)等汽车应用。相比边缘发射激光器(EEL),VCSEL的输出光功率有限,要实现远距离探测仍然具有挑战性。不过,在中短距离激光雷达应用中,VCSEL有望与EEL展开竞争。您如何看待EEL和VCSEL在汽车激光雷达上的应用前景?

Sanjai:这与我们的观点一致,VCSEL激光器将用于中短程汽车激光雷达系统。为了在不降低信噪比或使激光器过热的情况下扩大范围,必须采用短脉冲和低占空比。II-VI提供905nm的边缘发射激光器,具有堆叠的多结,可实现超过100W峰值光输出功率的纳秒脉冲。我们正在技术上持续投入实现能够使我们在VCSEL中提供高峰值功率的技术,并相信这将是使VCSEL对激光雷达应用更具吸引力的关键。

麦姆斯咨询:您认为制造高功率VCSEL面临的主要挑战是什么?II-VI是否已有技术突破方案?

Sanjai:在II-VI公司,我们的方法是同时进行几个新的平台技术,以便为下一代产品创建一个新的能力通道。我们相信,这样一个先进技术开发的过程,通过提供突破性的解决方案和持续的能力,使我们能够在竞争和客户服务中保持竞争力。

麦姆斯咨询:在工业领域,3D传感技术正赋予机器视觉更全面的检测和测量能力,加速工业自动化和智能化发展。请您谈谈相比消费类3D摄像头,3D工业相机对激光光源的性能要求有何不同。您如何看待VCSEL在工业检测和自动化领域的应用前景?

Sanjai:用于3D传感和激光雷达应用的新激光技术的发展最初将由消费电子和汽车市场的需求驱动。工业市场不会驱动发展,但会从中受益。对激光器件的要求在工业应用中没有根本的不同,而且与其它半导体产品一样,将有针对工业应用案例进行优化的产品版本。从自动车辆到工业、农业和远程手术机器人,从自动检测和质量控制到安全系统,工业应用范围广泛。机器学习技术和5G连接将使传感器变得越来越智能和强大,随着技术变得更加成熟和经济实惠,该技术将被广泛部署。

麦姆斯咨询:如今,市场上的半导体激光器波长主要以红光和红外为主,II-VI是否有计划向更多光谱拓展,比如蓝光和绿光?

Sanjai:今天,我们提供波长在700nm到1100nm之间的半导体激光器——EEL和VCSEL。我们还为生命科学领域提供可见光范围内的激光器。我们有广泛的激光光学产品组合,应用范围从紫外线到远红外线。我们在LiDAR和3D传感领域看到了的更长波长范围的应用,以及在下一代投影仪和显示器、印刷电子产品和可穿戴计算机看到了可见光激光器的机遇。

麦姆斯咨询:提升晶圆尺寸是降低芯片制造成本的主要方法,请问当前II-VI是否有计划将VCSEL晶圆尺寸从6英寸升级到8英寸?晶圆尺寸增大面临的工艺挑战是什么?

Sanjai:200毫米(8英寸)的技术挑战与150毫米(6英寸)的技术挑战并无实质性差异:高质量砷化镓基板的可用性、高均匀性和低缺陷密度外延结构的生长以及薄晶片的处理。如果或者当改变发生时,它将完全由供应链能力和经济因素驱动。虽然对VCSEL的需求预计将迅速增长,但我们认为,在可预见的未来,它并不适合迁移到200毫米平台。

麦姆斯咨询:请您畅谈一下II-VI公司未来五年产品发展路线图。

Sanjai:正如我之前提到的,II-VI是一家高度多元化的公司,服务于七个终端市场。我们计划继续扩大我们在工程材料和光电器件方面的核心竞争力,并利用它们进入快速增长的市场大趋势。II-VI的市场多样化有助于保持稳定的增长,反过来又使我们能够长期维持对技术平台的投资。例如,早在1998年,II-VI就开始投资于SiC的开发,现在我们是少数几个可行的供应商之一,大规模地满足了对SiC衬底的需求,不仅是我们之前讨论过的无线通信,还包括电动汽车等电力电子产品的需求。II-VI通过大胆和变革性的收购来实现这一战略,例如2010年收购Photo Technologies,2013年收购前Oclaro公司的GaAs半导体平台,现在正在进行Finisar收购。虽然II-VI与Finisar的业务将主要集中在光通信领域,但随着时间的推移,II-VI将致力于回归到更加多元化的业务领域。我们未来的投资将反映这一战略。

麦姆斯咨询:今年5月,美国政府将华为列入“实体名单”,美国企业被禁止与华为合作,华为也是II-VI的客户,此举是否影响II-VI对华为的供货?请您谈谈对中美贸易摩擦对II-VI的影响。

Sanjai:正如我们在美国商务部行动后不久发布的新闻稿中所说,对我们公司的销售和前景影响很小。2010年,II-VI以收购高意公司进入中国市场。这次收购使II-VI的员工数量增加了一倍,给了我们巨大的制造能力,并使我们更好地进入中国市场。II-VI在中国拥有多个终端市场的大量客户,并在福州拥有世界一流的运营总部。作为我们长期战略的一部分,II-VI致力于中国市场的发展。

麦姆斯咨询:感谢II-VI对“微言大义”研讨会的关注与支持。今年麦姆斯咨询将于9月5日在深圳会展中心举办『第二十七届“微言大义”研讨会:机器视觉及工业检测』,II-VI也将发表主题演讲。大家对您的演讲非常期待,可以预先透露一些精彩内容吗?

Sanjai:首先,我代表II-VI表示,我们很荣幸参与光学界这一重要展会。在我的演讲中,我将探讨机器视觉和三维传感的转换力和应用,以及实现这种进化转变的关键光学元件,包括激光器和光学器件。

推荐会议:

2019年9月5日,麦姆斯咨询将在深圳会展中心举办『第二十七届“微言大义”研讨会:机器视觉及工业检测』(同期展会:第二十一届中国国际光电博览会)。本次研讨会特邀机器视觉相关行业技术大咖、业界精英和企业高管深入交流和探讨,内容包含工业相机及核心元器件技术、3D成像与传感技术、机器视觉技术及应用等等,把脉机器视觉在工业及自动化领域未来发展趋势,带来最前沿的行业技术分享及创新成果展示!目前已邀请到知微传感、图漾科技、高德智感、曼普拉斯、驭光科技、Teledyne e2v、II-VI、亮锐(Lumileds)、普密斯、深浅优视等企业进行演讲。

如果您要参加演讲或进行产品展示,请联系会议招商组:
联系人:麦姆斯咨询 肖莉
电话:18861567166
邮箱:XIAOLi@MEMSConsulting.com  

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