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一家擁有“芯片+封裝+光學(xué)集成”三大核心技術(shù)的半導(dǎo)體光學(xué)初創(chuàng)公司。
策劃&撰寫：巫盼
近年來，關(guān)于摩爾定律將失效的說法越來越占主流，與此同時(shí)，電子學(xué)之外的光子學(xué)走到閃光燈下，“消費(fèi)光子”的序幕拉開。
光子學(xué)最引人注目的成就之一就是半導(dǎo)體光源技術(shù)，包括半導(dǎo)體激光器和半導(dǎo)體發(fā)光二極管（LED）。
如今，半導(dǎo)體光學(xué)技術(shù)更是潤物細(xì)無聲滲透到我們的生活，小到蘋果手機(jī)的3D人臉識(shí)別芯片，大到工業(yè)機(jī)器人、自動(dòng)駕駛的激光雷達(dá)。無論在傳統(tǒng)的通訊領(lǐng)域，還是時(shí)下最熱的人機(jī)交互、智能感知領(lǐng)域，都體現(xiàn)出更大的應(yīng)用潛力。光，正帶來新一輪的產(chǎn)業(yè)變革。
瑞識(shí)科技便是這波浪潮中的先行者和推動(dòng)者，他們聚焦于消費(fèi)類應(yīng)用的光源技術(shù)和解決方案，也是國內(nèi)半導(dǎo)體光學(xué)領(lǐng)域中不可忽視的一支新力量。
半導(dǎo)體創(chuàng)業(yè)的門檻一向很高，汪洋作為瑞識(shí)科技的創(chuàng)始人，早期的求學(xué)和工作經(jīng)歷讓他有足夠的技術(shù)實(shí)力和底氣做好這件事。汪洋在美國獲得半導(dǎo)體光電子學(xué)博士，隨后又在美國業(yè)內(nèi)頂級(jí)公司工作10多年，擔(dān)任研發(fā)、生產(chǎn)和運(yùn)營方面的負(fù)責(zé)人。
多年來，汪洋一直專注于半導(dǎo)體光芯片前沿技術(shù)研究與產(chǎn)品化落地，當(dāng)談到為什么會(huì)在2018年選擇回國自己創(chuàng)業(yè)，他提到了蘋果iPhone X的發(fā)布。
iPhone X上，蘋果首次使用結(jié)構(gòu)光方案做面部識(shí)別解鎖，其中關(guān)鍵的一個(gè)組件便是半導(dǎo)體激光器VCSEL，之后3D視覺在消費(fèi)端的規(guī)?；瘧?yīng)用帶動(dòng)了VCSEL市場的興起。
“2018年是一個(gè)新時(shí)代的開始，是消費(fèi)光子的時(shí)代。”汪洋看到了半導(dǎo)體光源技術(shù)在消費(fèi)市場的潛力，他選擇在擁有良好硬件制造工業(yè)基礎(chǔ)的深圳成立了瑞識(shí)科技。
“伴隨著人工智能、3D視覺、AR/VR的發(fā)展，先進(jìn)的半導(dǎo)體光學(xué)技術(shù)將不再局限于行業(yè)應(yīng)用，而將與我們的日常生活息息相關(guān)。”
一方面是新的市場需求對(duì)光學(xué)器件提出新的挑戰(zhàn)，另一方面則是國內(nèi)并不成熟的VCSEL技術(shù)，擺在瑞識(shí)面前的難題很多。即便如此，瑞識(shí)科技還是選擇了一條在外界看來頗為艱難的路。
“行業(yè)極少有提供完整光源解決方案的公司，大部分依靠手機(jī)模組廠來整合封裝，很難達(dá)到時(shí)間、成本、性能（光、熱、電）的整體優(yōu)化，對(duì)角度、波長、光功率等有不同要求的新興應(yīng)用的支持也存在諸多難題，這在一定程度上限制了VCSEL技術(shù)在行業(yè)的滲透。”
汪洋強(qiáng)調(diào)，新興行業(yè)應(yīng)用需要簡單易用、光電熱整體優(yōu)化好的光源方案（封裝好的光芯片，并裝配好光學(xué)透鏡），而不僅僅是單獨(dú)的一顆VCSEL光芯片。
所以他給瑞識(shí)科技的定位也很清晰，圍繞“芯片+封裝+光學(xué)集成”三大核心技術(shù)，提供真正好用、便宜、可量產(chǎn)的半導(dǎo)體光源產(chǎn)品和光學(xué)解決方案，而并非一家僅僅提供VCSEL芯片的公司。
雖然瑞識(shí)科技成立時(shí)間不長，但團(tuán)隊(duì)的技術(shù)積累和產(chǎn)品化能力非常強(qiáng)，據(jù)了解，瑞識(shí)技術(shù)團(tuán)隊(duì)目前擁有6名博士，團(tuán)隊(duì)成員大部分來自業(yè)內(nèi)頂級(jí)公司并擁有多年產(chǎn)業(yè)化的經(jīng)驗(yàn)。
目前，他們已經(jīng)做到了自研VCSEL芯片的大規(guī)模量產(chǎn)，并在業(yè)界首次提出“高芯占比”封裝和“1.5次光學(xué)集成”技術(shù)方案。
VCSEL芯片方面，汪洋表示經(jīng)過數(shù)輪對(duì)材料設(shè)計(jì)及加工工藝的優(yōu)化，瑞識(shí)開發(fā)出光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）高達(dá)52%的VCSEL外延材料。基于頂尖性能的外延材料，他們的VCSEL芯片性能也達(dá)到業(yè)界領(lǐng)先水平，幾乎所有芯片都有40%或以上的轉(zhuǎn)換效率，并且在25℃到50℃溫度范圍內(nèi)，關(guān)鍵光電性能相當(dāng)穩(wěn)定。
“芯占比”是瑞識(shí)類比手機(jī)行業(yè)屏占比的定義提出的。它的定義是指光芯片面積和芯片封裝后器件面積的比值，是衡量光器件封裝集成度的指標(biāo)。瑞識(shí)科技獨(dú)創(chuàng)的高芯占比封裝技術(shù)，對(duì)光芯片進(jìn)行精準(zhǔn)成型封裝，能有效縮小封裝需要的體積，并充分考慮到產(chǎn)品散熱通道的擴(kuò)展和器件總體量子效率的提高，在簡化光學(xué)設(shè)計(jì)的同時(shí)降低成本。該封裝技術(shù)不僅可以用于ToF光發(fā)射模組，也可以用于其它光源類產(chǎn)品封裝。
“1.5次光學(xué)集成”方案解決的則是VCSEL方案的泛光源成本過高問題，通常情況下，為了降低VSCEL應(yīng)用的成本，業(yè)內(nèi)會(huì)選擇替代方案紅外LED，但傳統(tǒng)的光學(xué)集成方案無法做到收攏側(cè)面光源和封裝尺寸的平衡。
所以瑞識(shí)設(shè)計(jì)了“1.5次光學(xué)集成”，提升產(chǎn)品光強(qiáng)分布的均勻度，通過多層光學(xué)界面配合處理LED近似朗伯型光源的光路，獲得光強(qiáng)分布均勻的光斑，保證光源對(duì)目標(biāo)物體的均勻補(bǔ)光，達(dá)到了類似VCSEL泛光源的效果。
“傳統(tǒng)行業(yè)對(duì)光源器件的定義已不能滿足人工智能時(shí)代的需求，所以我們重新設(shè)計(jì)開發(fā)了一些新的光源技術(shù)。”汪洋說道，“這不是簡單的組裝，而是對(duì)光學(xué)、電、熱、算法整體的優(yōu)化，最終讓光學(xué)技術(shù)更快深入到新興的應(yīng)用。”
基于上述技術(shù)方案，瑞識(shí)科技開發(fā)了VCSEL光源模組VRay（VCSEL+透鏡）、高性能ToF VCSEL光源模組Tray、用于三維結(jié)構(gòu)光深度計(jì)算的VCSEL點(diǎn)陣投射器SRay，以及“1.5次光學(xué)集成”封裝的LED光源產(chǎn)品。
目前，瑞識(shí)科技的光學(xué)集成光引擎方案已經(jīng)成功應(yīng)用在3D人臉支付、人臉門禁門鎖、紅外補(bǔ)光、機(jī)器人視覺、激光雷達(dá)等領(lǐng)域。同時(shí)，瑞識(shí)還與合作伙伴一起，共同合作開發(fā)完整的光傳感解決方案，賦能更多的新興應(yīng)用領(lǐng)域。
與電芯片不同的是，VCSEL光芯片的材料主要以化合物半導(dǎo)體為主，化合物半導(dǎo)體是以砷化鎵（GaAs）和磷化銦（InP）等為代表，包括許多其它III-V族化合物。
由于半導(dǎo)體材料的區(qū)別，化合物半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)遠(yuǎn)沒有硅基半導(dǎo)體成熟。汪洋舉了個(gè)例子，“集成電路設(shè)計(jì)圖給到臺(tái)積電，后續(xù)的生產(chǎn)工藝完全不用擔(dān)心。但化合物半導(dǎo)體代工廠完全不一樣，工程師還需要去FAB代工廠討論工藝怎么做，而且當(dāng)前VCSEL光芯片的良率也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于硅芯片產(chǎn)品。”
這也是國內(nèi)在光芯片制造上相對(duì)比較薄弱的一環(huán)，需要做好長期“抗戰(zhàn)”的準(zhǔn)備。
目前，在晶圓生長和加工環(huán)節(jié)，瑞識(shí)也主要通過合作伙伴代工，而非IDM模式。封測方面，他們自建了的封裝測試產(chǎn)線，配置了專業(yè)的VCSEL光源的量產(chǎn)檢測設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了對(duì)產(chǎn)品量產(chǎn)品質(zhì)和供應(yīng)鏈管理的自主掌控。
采訪的尾聲，汪洋也分享了他創(chuàng)業(yè)以來的一些心得，他認(rèn)為創(chuàng)業(yè)成功的關(guān)鍵不在于技術(shù)和產(chǎn)品有多好，而在于團(tuán)隊(duì)尤其是創(chuàng)始人能否妥善解決那些層出不窮、生死攸關(guān)，又不可避免的一個(gè)又一個(gè)難題。
談及瑞識(shí)之后的規(guī)劃發(fā)展，汪洋表示他們會(huì)繼續(xù)夯實(shí)“芯片+封裝+光學(xué)集成”三個(gè)技術(shù)方向，堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新的同時(shí)做好產(chǎn)品在市場的落地，以開放的態(tài)度與行業(yè)的合作伙伴共同打造技術(shù)—產(chǎn)品—場景—應(yīng)用的有效閉環(huán)。
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