瑞波光电胡海:大功率激光芯片破局者
2018-09-06 22:12:20   来源:光博会   评论:0   点击:

深圳瑞波光电子有限公司主要致力于开发和生产大功率半导体激光芯片,也是目前国内极少数掌握包括外延设计、材料、芯片制备、芯片封装和测试等全链条核心技术的新创企业。

胡海,博士,深圳瑞波光电子有限公司总经理,美国哥伦比亚大学应用物理专业博士,深圳首批“孔雀计划”中从硅谷引进的海归人才,曾任美国康宁公司研发总部的研究员、光电部门经理,是美国电气电子工程师协会资深会员,成功主持了世界上最大功率、最高调整频率的半导体激光显示芯片的研发和量产, 拥有核心发明专利25项,其中多项专利被业界广泛采纳应用。2012年回国担任深圳清华大学研究院高端半导体激光器研究中心主任,并成立深圳瑞波光电子有限公司,担任总经理,负责公司的管理及半导体激光器的研发。2012年入选中央第九批“千人计划”(创新人才长期项目),并被评为深圳市A类海外高层次人才。

近日,光博会有幸对瑞波光电总经理胡海博士进行采访。胡博士具备优秀的职业素养及专业技能,他为我们分享了他丰富的行业经验,并预测了未来激光行业的发展趋势。

Q1: 请您分享下您回国创业的初衷与契机?

胡海博士:2012年,中国激光产业到了井喷式爆发的前夜,新兴应用层出不穷。工业、能源、运输、农业、医疗设备、通讯和微电子等强劲增长行业是工业激光器技术的重要应用领域。

随着应用和市场的快速发展,中国市场对激光产业上游芯片产品的需求量剧增,然而国内开发的激光芯片产品不能满足国内市场需求,大部分高功率及光通信用芯片几乎完全依赖进口。一方面由于大功率激光芯片门槛极高,芯片关键生产技术掌握在国外部分企业手中,国内生产技术与国际相比存在一定差距;另一方面,芯片配套的人才、设备也很匮乏。

当时国内经过数十年的研究仍然无法实现规模量产,这对国家的安全和制造业造成很大的困扰和制约。在此大背景下,当时萌生了回国创业的想法,正好遇到深圳启动“孔雀计划”,我们作为深圳第一批孔雀计划创新团队引入国内。“中国作为一个制造型和消费电子使用的大国,很多应用的场景都需要使用激光器,而激光器要用到激光芯片,我认为中国将成为世界上最大的激光芯片使用国家,应该也要拥有能自主生产研发激光芯片的能力。”

Q2: 能否介绍一下贵公司的应用领域及创新点?

胡海博士:深圳瑞波光电子有限公司主要致力于开发和生产大功率半导体激光芯片,也是目前国内极少数掌握包括外延设计、材料、芯片制备、芯片封装和测试等全链条核心技术的新创企业。瑞波光电在很多核心技术方面实现了技术的突破,在外延结构方面,优化了非对称宽波导设计,并采用金属有机化学气相外延技术生长了低损耗、高效率的外延材料;在芯片制备方面,建立了完整的、符合工业化生产要求的工艺流程,对金属电极、非吸收窗口、腔面钝化等关键工艺技术取得了突破, 在国内首次解决了大功率激光芯片最具有挑战的腔面灾变问题;在封装方面,开发了对高功率激光芯片的共晶焊接工艺;在测试方面,开发了失效分析设备和5大系列的测试表征设备,完成了对激光芯片制造过程的所有关键节点的质量控制和数据采集。通过上述基础条件的建立,我们研制出国内领先、世界一流水平的多种大功率半导体激光芯片,具备高功率、高效率、高亮度、高可靠性的优点,并且解决芯片生产过程中的可靠性和良率问题,实现了大批量的生产和销售。

目前瑞波光电的大功率激光芯片已经广泛应用到智能制造、激光雷达、激光电视、激光医疗、消费电子等重大民生领域以及科研领域中,瑞波光电的激光芯片项目将在替换进口方面发挥着越来越重要的角色,实现了越来越大的经济和社会效益。

目前中国每年进口芯片金额突破2200亿美元,是第二名汽车及其零部件700亿美元的两倍,根据国务院2015年发布的《中国制造2025》的报告数据,2020年中国芯片自给率要达到40%,2025年要达到50%,关键芯片的国产化和产业化在当前贸易大战、在未来智能制造的大背景下日趋紧迫,深圳瑞波光电子有限公司所主攻的大功率激光芯片的产业化将对产业和国家产生深远而又重大的积极影响。

Q3:目前贵司的主打产品是哪些?

胡海博士:目前瑞波光电已经研制出多款大功率芯片,包括635nm 1W、755nm 8W、790nm 5W、808nm 10W、830nm 2W、915-940-976nm 10-15W、1064nm 6W、1470nm 3W、1550nm 3W等连续单管芯片等以及905nm 25W-75W脉冲单管芯片;研发成功的bar条的波长和功率包括808nm CW 100W、808 QCW 300W、915-940-976nm CW 200W、940nm QCW 600W等。我们并对其中大部分研发成功的半导体激光芯片实现了产业化,完成了基础研究-产品化-市场推广的全过程,打破了西方国家在高功率激光芯片领域的垄断,为中国的激光行业提供了中国“芯”。

目前市场上对瑞波光电产品需求非常旺盛,瑞波光电正通过不断的扩产来解决产能不足的问题。

Q4:公司在建立之初遇到的最大困难和阻力是什么?

胡海博士:回国前,我们已经组建好了核心团队,团队网罗了半导体激光领域各种尖端人才,不过即使有给力的团队和伙伴,创业依然会遇到各种困难。从创业启动到芯片交付到客户手里,我们总共翻越了“三座大山”。

首先一开始真可以说是“一无所有”,因为,当时整个半导体行业完整配套的产业链非常欠缺,很多需要的材料都找不到现成购买途径,设备也不能直接使用,现实逼迫我们自己做定制化或开发设备、工具,这过程就花了一年半的时间,可真算是“零基础创业”了。

当配套设施齐全,大家都以为可以大展身手了,但没想到的是,芯片的研发难度远远超过了想象。“大功率激光芯片最难的是可靠性”,在最初,我们做了几千个芯片,几乎99%都会失效,几乎每天都能看到自家工程师的测试报告上写着芯片失效的文字。

失败总会让人气馁,何况经历了几千次的失败。经过分析所有的数据,研发人员发现了失败的原因是出现了不可控的问题,最终我们从机理出发,对参数进行了调整,再重新规划实验。经过两年的时间,终于解决了问题所在,在不断的加速老化评估以及最后客户端的可靠度验证”,芯片终于经受住了检验。

通过团队的不懈努力,中国自主研发的激光芯片终于面市了,虽然芯片在效果使用和性能上没有任何问题,但不幸的是,因为部分芯片的颜值缺陷,有一批上市的芯片达到了40%的退货率。对此,我们的要求是“激光芯片的完美规格应该是零缺陷的”,因此在内部也做了深刻检讨,把每个工艺环节都严格检查了一遍,通过认真的整改和调整,最后终于将退货率控制到极低水平。

目前瑞波光电已经跨越了三座大山,成功解决了芯片量产所面临的良率和可靠性问题,市场出现爆发性增长,目前瑞波光电的产品在市场上处于供不应求的局面,产能远远不足满足市场的需求,近日,瑞波光电刚刚完成由赛富基金、深圳市创新投资集团领投,北京协同创新京福投资基金跟投的6500万元A轮融资,本次融资将主要用于扩充产能和新产品的研制和开发。

Q5:目前公司有哪些目标和规划呢?未来的战略增长点在什么地方?

胡海博士:未来智能制造、激光雷达、消费光子和激光医疗是瑞波光电未来重点关注的应用市场。这些新兴应用市场将对大功率激光芯片提出更高的要求,瑞波独有的工艺、专利以及测试技术将成为核心竞争力。应用客户在关注产品性能和可靠性的同时,也对订单交付、定制化服务提出更多要求。同时,本轮融资将大大提升瑞波现有产能,增强订单交付能力,同时也会有效增强瑞波研发资源和力量。

在未来企业的发展规划方面,瑞波光电三年内将完成产能持续倍增计划,开发国内外的经销网络。同时也将持续投入IT系统建设和人才方面的建设;在研发方面,每年将不低于20%的预算用于新产品开发,将瑞波光电打造成为全球领先的大功率半导体激光芯片专业制造商。

Q6:贵公司将在2018年展示哪些新产品呢?

胡海博士:瑞波光电一直注重新产品的开发和应用,比如针对当前热门的无人驾驶、无人机和机器人应用的激光雷达,瑞波开发了25W,50W,75W 级905nm激光芯片;比如在光纤激光器和固体激光器泵浦方面,瑞波也开发了9XXnm系列芯片和8XXnm系列芯片,今年新推出面向精细加工的808nm QCW 300W半导体激光器巴条。在医疗美容方面,瑞波光电除了1470nm/1550nm芯片外,也开发了755nm、790nm的新品,我们非常期待能在本次光博会(展位号:2A83)上结识上述领域的应用客户,让瑞波光电研制的大功率半导体激光芯片更多地服务行业和产业,打破国外企业在此领域的芯片垄断局面,让中国的激光芯闪耀在世界之巅!

胡海博士寄语:

这几年,中国光博会的成长、为中国光电产业做出的巨大的贡献,我也都是看在眼里的。中国光博会迎来了二十周年,我由衷地希望光博会在发展的路上可以越办越好,规模越来越大。为中国乃至世界的光电事业做出更大的贡献。

小编的话:胡海博士不畏困难与坚持信念最终让芯片受住了检验。这不禁让光博君想到“若有所执,必有所成”。正是这些信念才让瑞波光电有了今天的成就。相信在胡海博士的引领下,中国的激光芯将一定会闪耀在世界之巅。

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