掃地機器人、無人物流車、光動力療法、激光美容…..這些在生活場景中頻繁出現的詞匯，都離不開大功率半導體激光芯片。
10年前，我國大功率半導體激光芯片幾乎完全依賴進口；10年后，深圳瑞波光電子有限公司（以下簡稱：瑞波光電）不僅成為該領域的破局者，更以其品質和量產優(yōu)勢實現“國產替代”，在行業(yè)細分領域占據國內30%以上的市場，并逐漸拓展至海外市場。從設計、制造工藝到封裝測試，瑞波光電成為國內極少數全面掌握半導體激光芯片全套技術的引領者。
“10年前回國趕上好時機，深圳讓我們有回家的感覺。在這里，我們走過了組建團隊，生產產品，驗證量產以及導入市場的歷程。”瑞波光電創(chuàng)始人胡海博士在接受讀創(chuàng)/深圳商報記者采訪時表示：“未來10年，將迎來產能爆發(fā)期。”
艱難破局——歸國創(chuàng)業(yè) ，全產業(yè)鏈布局
走進瑞波光電位于深圳市龍華區(qū)大浪街道的辦公樓，陳列室內整墻的發(fā)明專利證書頗為“壯觀”，各類型號的芯片與應用場景一一呼應。在創(chuàng)始團隊的介紹下，瑞波光電的發(fā)展歷程也逐漸清晰起來。
▲位于龍華區(qū)大浪街道德泰科技園內的瑞波光電總部大樓
胡海是美國電氣電子工程師協(xié)會資深會員，并獲得了清華大學電子物理學士和美國哥倫比亞大學應用物理博士學位，他曾成功參與和主持了十幾項技術指標達到世界最先進水平的半導體激光器、光放大器的科研項目，數次親身參與和領導了半導體激光新產品的研發(fā)-設計-產業(yè)化的整個過程，開發(fā)出的產品被廣泛應用于光通信、激光顯示和工業(yè)激光市場。他還擁有美國發(fā)明專利27項，其中多項專利被業(yè)界廣泛采納應用。
2012年，時任美國康寧公司研發(fā)總部研究員、光電部門經理的胡海，在美國前景可期的時候，響應國家號召，毅然選擇回國，這跟當初國內激光半導體的現狀相關。據胡海回憶，2012年前后，中國大功率半導體激光芯片幾乎全部依賴進口，國內經過數十年的研究依然無法批量制造相關芯片，只能通過特別渠道購買海外芯片，這讓國內的激光產業(yè)非常被動。胡海說：“作為制造和消費電子使用大國，我認為中國不僅將成為世界上最大的激光芯片使用國家，也應該擁有自主生產研發(fā)大功率激光芯片的能力。”
然而，創(chuàng)業(yè)并非一路坦途。盡管胡海團隊集結了半導體激光領域各類尖端人才，但國內半導體產業(yè)鏈的現狀令團隊始料未及。“當時，整個行業(yè)完整配套的產業(yè)鏈非常欠缺，很多材料找不到現成的購買途徑，設備不能直接使用，需要重新選擇設備供應商。我們被迫從零開始，自己開發(fā)材料，研究替換設備，開發(fā)檢測工具，磨合供應鏈，這個過程花了整整一年半的時間。當然，這也為我們全產業(yè)鏈布局打下了堅實基礎。”胡海告訴記者。
實現“國產替代”——從99%失效到“一芯難求”
設施配套齊全后，團隊躍躍欲試，但芯片研發(fā)難度成為橫亙在眼前的又一座大山。“最初，我們做了幾千個芯片，幾乎99%的芯片都會失效。”胡海說，幾乎每天都能看到測試報告上寫著芯片失效的文字，“大功率激光芯片最難的是可靠性，在經過數萬小時的加速老化評估和客戶端的可靠度驗證后，芯片終于經受住了檢驗。這樣，兩年時間又過去了。”
2017年，在回國5年后，瑞波光電終于成功解決了芯片量產所面臨的不良率和不可靠性問題，成為國內極少數的全面掌握半導體激光芯片設計、外延材料設計、制造工藝和封裝測試等全套技術的企業(yè)。2018年，瑞波光電被評為“中國最具投資價值企業(yè)50強”，獲深創(chuàng)投等機構6500萬元投資。2020年，瑞波光電被評為“廣東省專精特新中小企業(yè)”。截至2020年，瑞波光電承擔了國家863項重點研發(fā)項目，預研項目超過21項；累計提交了77件知識產權申請，已授權達41件，其中發(fā)明14件，實用新型22件，軟著5件。
令人驚喜的是，瑞波光電為自用而研發(fā)的檢測設備也結出碩果。“我們的檢測設備已全部實現測試自動化，具有操作快、效率高、性價比高等優(yōu)勢，深受國內外相關企業(yè)歡迎。”胡海介紹，瑞波光電出產的檢測設備價格只有國外設備的1/4到1/3，具備性能好且價格低廉的特點。目前，這些設備主要的客戶群體地區(qū)是國內大陸，同時還出口到中國臺灣、新加坡等地。
如今，瑞波光電在國內部分細分市場占有率已超過30%，同時在車載激光雷達市場也獲得批量應用，改寫了大功率半導體激光芯片曾經完全依賴進口的歷史。在工業(yè)加工和智能制造領域，瑞波光電產品的國產808納米、880納米、940納米芯片已經逐步接近和達到國外同級水平，正逐漸供應給國內知名設備廠商，進口替換效應明顯；采用瑞波808納米和1470納米芯片的激光理療儀和美容儀，在消費升級趨勢下已經下沉到個人和家庭這個龐大的市場。在激光顯示和照明市場，瑞波光電正在量產國內首批大功率638納米和670納米紅光芯片。
▲瑞波光電研發(fā)推出的新型808納米 50瓦 Bar（巴條）
目前，瑞波光電是國內唯一能提供638納米-1700納米全波段的大功率半導體激光芯片的供應商。其研制成功的多個系列產品已形成量產并成功應用到智能制造、無人駕駛、機器人、3D傳感、新型顯示、醫(yī)療美容、科研等行業(yè)。各行業(yè)爆發(fā)性增長的需求，令瑞波光電的產品供不應求，在市場上可謂“一芯難求”。
開啟增長“快車道”——促推中國激光產業(yè)良性發(fā)展
“當下，國產大功率半導體激光芯片正從科研試產轉移到大規(guī)模量產階段。”胡海認為，當前，產品的產能是影響企業(yè)爆發(fā)和搶占市場份額的重要指標，龐大、快速增長的市場需要國產芯片廠商及時擴充產能來填補。
市場的高需求，令瑞波光電開啟了產能增長的快車道。為了進一步提升產能，胡海團隊將公司搬至龍華區(qū)大浪街道德泰科技工業(yè)園。“來到大浪之后，芯片制造和封裝廠房面積增大，產能提升了10倍。”胡海說，面積6500平方米的廠房，含1000平方米百級潔凈室，2500平方米千級潔凈室，1500平方米萬級潔凈室，年產激光芯片1000萬顆，流片晶圓5000片。“按照目前的發(fā)展速度，今年產值相比去年將實現翻倍增長。”
▲工作人員正在潔凈室車間內作業(yè)
國產大功率半導體激光芯片產業(yè)的快速成長也將極大地帶動上下游產業(yè)鏈的發(fā)展。深圳聚集著數百家激光企業(yè)，以大族激光、光韻達、創(chuàng)鑫激光、JPT、光峰光電、恒天偉焱、速騰科技等企業(yè)為代表的不同應用廠商正占據國內半壁江山，出口激光產品占據全國激光產品出口額的30%以上。
“作為產業(yè)鏈極為重要的一環(huán)，激光芯片的產業(yè)化和商業(yè)化將大大帶動和促進深圳乃至中國激光產業(yè)的良性發(fā)展。”在胡海看來，走過10年的瑞波光電，正站在新的起點，即將迎來激光應用的爆發(fā)期。而深圳作為激光制造等高端制造業(yè)代表城市，將帶動和引領國產激光產品走向更為廣闊的世界舞臺。
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