瑞识科技汪洋:以半导体光学为基础的消费光子时代即将来临

巫盼 3周前 (08-30)

一家拥有“芯片+封装+光学集成”三大核心技术的半导体光学初创公司。

近年来,关于摩尔定律将失效的说法越来越占主流,与此同时,电子学之外的光子学走到闪光灯下,“消费光子”的序幕缓缓拉开,

光子学最引人注目的成就之一就是半导体光源技术,包括半导体激光器和半导体发光二极管(LED)。

如今,半导体光学技术更是润物细无声渗透到我们的生活,小到苹果手机的3D人脸识别芯片,大到工业机器人、自动驾驶的激光雷达。无论在传统的通讯领域,还是时下最热的人机交互、智能感知领域,都体现出更大的应用潜力。光,正带来新一轮的产业变革。

瑞识科技便是这波浪潮中的先行者和推动者,他们聚焦于消费类应用的光源技术和解决方案,也是国内半导体光学领域中不可忽视的一支新力量。

消费光子时代来临,打通“芯片+封装+光学集成”

半导体创业的门槛一向很高,汪洋作为瑞识科技的创始人,早期的求学和工作经历让他有足够的技术实力和底气做好这件事。汪洋在美国获得半导体光电子学博士,随后又在美国业内顶级公司工作10多年,担任研发、生产和运营方面的负责人。

瑞识科技汪洋:以半导体光学为基础的消费光子时代即将来临

图 | 瑞识科技创始人汪洋

多年来,汪洋一直专注于半导体光芯片前沿技术研究与产品化落地,当谈到为什么会在2018年选择回国自己创业,他提到了苹果iPhone X的发布。

iPhone X上,苹果首次使用结构光方案做面部识别解锁,其中关键的一个组件便是半导体激光器VCSEL,之后3D视觉在消费端的规模化应用带动了VCSEL市场的兴起。

“2018年是一个新时代的开始,是消费光子的时代。”汪洋看到了半导体光源技术在消费市场的潜力,他选择在拥有良好硬件制造工业基础的深圳成立了瑞识科技。

“伴随着人工智能、3D视觉、AR/VR的发展,先进的半导体光学技术将不再局限于行业应用,而将与我们的日常生活息息相关。”

一方面是新的市场需求对光学器件提出新的挑战,另一方面则是国内并不成熟的VCSEL技术,摆在瑞识面前的难题很多。即便如此,瑞识科技还是选择了一条在外界看来颇为艰难的路。

“行业极少有提供完整光源解决方案的公司,大部分依靠手机模组厂来整合封装,很难达到时间、成本、性能(光、热、电)的整体优化,对角度、波长、光功率等有不同要求的新兴应用的支持也存在诸多难题,这在一定程度上限制了VCSEL技术在行业的渗透。”

汪洋强调,新兴行业应用需要简单易用、光电热整体优化好的光源方案(封装好的光芯片,并装配好光学透镜),而不仅仅是单独的一颗VCSEL光芯片。

所以他给瑞识科技的定位也很清晰,围绕“芯片+封装+光学集成”三大核心技术,提供真正好用、便宜、可量产的半导体光源产品和光学解决方案,而并非一家仅仅提供VCSEL芯片的公司。

自研VCSEL芯片,首推“高芯占比”封装和“1.5次光学集成”

虽然瑞识科技成立时间不长,但团队的技术积累和产品化能力非常强,据了解,瑞识技术团队目前拥有6名博士,团队成员大部分来自业内顶级公司并拥有多年产业化的经验。

目前,他们已经做到了自研VCSEL芯片的大规模量产,并在业界首次提出“高芯占比”封装和“1.5次光学集成”技术方案。

瑞识科技汪洋:以半导体光学为基础的消费光子时代即将来临

VCSEL芯片方面,汪洋表示经过数轮对材料设计及加工工艺的优化,瑞识开发出光电转换效率(PCE)高达52%的VCSEL外延材料。基于顶尖性能的外延材料,他们的VCSEL芯片性能也达到业界领先水平,几乎所有芯片都有40%或以上的转换效率,并且在25℃到50℃温度范围内,关键光电性能相当稳定。

“芯占比”是瑞识类比手机行业屏占比的定义提出的。它的定义是指光芯片面积和芯片封装后器件面积的比值,是衡量光器件封装集成度的指标。瑞识科技独创的高芯占比封装技术,对光芯片进行精准成型封装,能有效缩小封装需要的体积,并充分考虑到产品散热通道的扩展和器件总体量子效率的提高,在简化光学设计的同时降低成本。该封装技术不仅可以用于ToF光发射模组,也可以用于其它光源类产品封装。

“1.5次光学集成”方案解决的则是VCSEL方案的泛光源成本过高问题,通常情况下,为了降低VSCEL应用的成本,业内会选择替代方案红外LED,但传统的光学集成方案无法做到收拢侧面光源和封装尺寸的平衡。

所以瑞识设计了“1.5次光学集成”,提升产品光强分布的均匀度,通过多层光学界面配合处理LED近似朗伯型光源的光路,获得光强分布均匀的光斑,保证光源对目标物体的均匀补光,达到了类似VCSEL泛光源的效果。

“传统行业对光源器件的定义已不能满足人工智能时代的需求,所以我们重新设计开发了一些新的光源技术。”汪洋说道,“这不是简单的组装,而是对光学、电、热、算法整体的优化,最终让光学技术更快深入到新兴的应用。”

基于上述技术方案,瑞识科技开发了VCSEL光源模组VRay(VCSEL+透镜)、高性能ToF VCSEL光源模组Tray、用于三维结构光深度计算的VCSEL点阵投射器SRay,以及1.5次光学集成封装的LED光源产品。

瑞识科技汪洋:以半导体光学为基础的消费光子时代即将来临

目前,瑞识科技的光学集成光引擎方案已经成功应用在3D人脸支付、人脸门禁门锁、红外补光、机器人视觉、激光雷达等领域。同时,瑞识还与合作伙伴一起,共同合作开发完整的光传感解决方案,赋能更多的新兴应用领域。

瑞识科技汪洋:以半导体光学为基础的消费光子时代即将来临

国内产业基础较薄弱,做好长期抗战准备

与电芯片不同的是,VCSEL光芯片的材料主要以化合物半导体为主,化合物半导体是以砷化镓(GaAs)和磷化铟(InP)等为代表,包括许多其它III-V族化合物。

由于半导体材料的区别,化合物半导体产业链的技术远没有硅基半导体成熟。汪洋举了个例子,“集成电路设计图给到台积电,后续的生产工艺完全不用担心。但化合物半导体代工厂完全不一样,工程师还需要去FAB代工厂讨论工艺怎么做,而且当前VCSEL光芯片的良率也远远低于硅芯片产品。”

这也是国内在光芯片制造上相对比较薄弱的一环,需要做好长期“抗战”的准备。

目前,在晶圆生长和加工环节,瑞识也主要通过合作伙伴代工,而非IDM模式。封测方面,他们自建了的封装测试产线,配置了专业的VCSEL光源的量产检测设备,实现了对产品量产品质和供应链管理的自主掌控。

采访的尾声,汪洋也分享了他创业以来的一些心得,他认为创业成功的关键不在于技术和产品有多好,而在于团队尤其是创始人能否妥善解决那些层出不穷、生死攸关,又不可避免的一个又一个难题。

谈及瑞识之后的规划发展,汪洋表示他们会继续夯实“芯片+封装+光学集成”三个技术方向,坚持技术创新的同时做好产品在市场的落地,以开放的态度与行业的合作伙伴共同打造技术—产品—场景—应用的有效闭环。

据悉,瑞识科技近期还入选了科沃斯蒲公英加速器专为AI与机器人领域初创公司打造的X加速计划,该计划已经助力了60家机器人与AI企业取得突破性成长,备受创始人好评。加速项目还包含仙知机器人、肇观电子、普渡机器人、极视角、大象声科、图匠数据、爱数智慧等。近期X加速计划第四期申请已经启动,扫描二维码即可报名。

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