【導(dǎo)讀】訪談背景：國(guó)科光芯（海寧）科技股份有限公司（簡(jiǎn)稱：國(guó)科光芯）創(chuàng)立于2019年4月，總部位于浙江海寧，是一家集材料工藝、芯片設(shè)計(jì)、集成封裝、光電子器件、應(yīng)用算法、系統(tǒng)集成等綜合能力為一體的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)。國(guó)科光芯以“為同行者掌燈”為使命，致力于成為全球領(lǐng)先硅光芯片技術(shù)及整體解決方案公司。
作為國(guó)內(nèi)為數(shù)不多具備完整工藝能力的基于氮化硅（SiN）的硅光芯片企業(yè)，國(guó)科光芯以超低損耗氮化硅材料為基礎(chǔ)，目前已成功開發(fā)出窄線寬和可調(diào)諧相干光源、FMCW激光雷達(dá)光引擎等芯片及應(yīng)用產(chǎn)品，可廣泛應(yīng)用于激光雷達(dá)（LiDAR）、相干光通信、光纖傳感、光學(xué)相干斷層成像（OCT）等重大前沿領(lǐng)域。2023年9月光博會(huì)期間，國(guó)科光芯董事長(zhǎng)劉敬偉博士將受邀參加由麥姆斯咨詢主辦的『第34屆“微言大義”研討會(huì)：3D視覺技術(shù)及應(yīng)用』，并分享《基于氮化硅的硅光芯片在激光雷達(dá)中的應(yīng)用》的主題演講。在此之前，請(qǐng)大家先跟隨麥姆斯咨詢一起了解國(guó)科光芯近況。
國(guó)科光芯董事長(zhǎng)、CEO劉敬偉博士
麥姆斯咨詢：劉總，您好，2020年我們?cè)M(jìn)行過(guò)一期微訪談（相關(guān)鏈接：《大眾對(duì)OPA激光雷達(dá)誤解太多，專訪國(guó)科光芯進(jìn)行釋疑！》），非常感謝您再次接受麥姆斯咨詢的采訪！時(shí)隔三年，國(guó)科光芯有哪些新進(jìn)展與大家分享？實(shí)現(xiàn)了哪些重要的里程碑事件？
劉敬偉：時(shí)隔三年，感慨頗多。這三年里我們國(guó)家和人民艱辛地戰(zhàn)勝了新冠疫情，面對(duì)疫情防控和企業(yè)生存發(fā)展，國(guó)科光芯始終不忘創(chuàng)業(yè)初心，砥礪奮進(jìn)。我們堅(jiān)定地圍繞“基于氮化硅（SiN）的硅光芯片”進(jìn)行技術(shù)及相關(guān)應(yīng)用的布局，并且取得了顯著的發(fā)展成果。主要有以下三個(gè)重點(diǎn)發(fā)展里程碑想跟大家分享：
首先，制約國(guó)內(nèi)硅光芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的不是芯片設(shè)計(jì)，而是芯片工藝平臺(tái)的自主性。而我們選擇的新一代基于氮化硅的硅光工藝技術(shù)路線更是挑戰(zhàn)巨大，比如因過(guò)于依賴國(guó)外先進(jìn)芯片工藝平臺(tái)，我們流片周期長(zhǎng)達(dá)14個(gè)月甚至更久，以致于我們?cè)诠韫庑酒?、新技術(shù)/新應(yīng)用拓展層面很難自由發(fā)揮。對(duì)于仍處初創(chuàng)期的國(guó)科光芯而言，我們深知發(fā)展布局必須立于當(dāng)下、著眼長(zhǎng)遠(yuǎn)，通過(guò)縝密的謀劃和實(shí)施，終于在2021年完成了國(guó)際先進(jìn)基于氮化硅的硅光工藝的轉(zhuǎn)移，并且于2022年在國(guó)內(nèi)將成熟的CMOS量產(chǎn)線完整打通落地，將過(guò)去14個(gè)月的流片周期壓縮至2個(gè)月。應(yīng)該說(shuō)這就是過(guò)去三年里國(guó)科光芯發(fā)展最重要的里程碑。
第二個(gè)方面就是我們將國(guó)外先進(jìn)的相干光源技術(shù)和業(yè)務(wù)進(jìn)行了整合。通過(guò)這幾年對(duì)激光雷達(dá)尤其下一代FMCW激光雷達(dá)的研究，其中的相干性、線性調(diào)制、功率的增加以及大幅壓縮成本都依賴于光源的解決。因此，掌握成熟的相干集成光源技術(shù)是加快下一代FMCW激光雷達(dá)技術(shù)落地的重中之重?；趯?duì)成本優(yōu)勢(shì)、與氮化硅芯片集成兼容性、硅光應(yīng)用拓展等角度考量，我們成功在2023年完成了對(duì)荷蘭相干激光器公司CHILAS的相關(guān)業(yè)務(wù)整合工作。整合后，光源不僅可以作為我們單獨(dú)一個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行銷售，更是成為了國(guó)科光芯打造基于氮化硅的硅光生態(tài)、拓展相關(guān)應(yīng)用業(yè)務(wù)的核心能力之一。
第三個(gè)里程碑，我們進(jìn)一步擴(kuò)展了在消費(fèi)類激光雷達(dá)業(yè)務(wù)方面的規(guī)模化應(yīng)用。累計(jì)四年我們實(shí)現(xiàn)了每年翻一番的銷售目標(biāo)，產(chǎn)品不僅內(nèi)銷陡增，更是外銷至東南亞及歐洲，并且成為國(guó)內(nèi)為數(shù)不多能突破百萬(wàn)臺(tái)級(jí)以上出貨的傳感器公司。這方面業(yè)務(wù)穩(wěn)定和擴(kuò)展的基礎(chǔ)，將加快我們實(shí)現(xiàn)硅光技術(shù)芯片降維在非自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的應(yīng)用落地。
麥姆斯咨詢：國(guó)科光芯深耕基于氮化硅的硅光子技術(shù)，該技術(shù)具有哪些優(yōu)勢(shì)？
劉敬偉：三年前我們討論的氮化硅的一些優(yōu)勢(shì)，目前來(lái)看是越來(lái)越明顯，而且它優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮也已逐漸得到我們的驗(yàn)證。同時(shí)在這三年期間，一些基于氮化硅的新應(yīng)用也是層出不窮，比如氮化硅技術(shù)在光頻梳上的應(yīng)用、相干光源片上隔離器的集成，甚至于量子級(jí)別靈敏度的探測(cè)等，這些新應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)都佐證了氮化硅的優(yōu)勢(shì)。
基于氮化硅的硅光技術(shù)不僅具備低損耗、寬光譜、大光功率等眾多單項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，作為一個(gè)強(qiáng)兼容性的平臺(tái)型技術(shù)，更是易于異質(zhì)混合集成。國(guó)際權(quán)威研究機(jī)構(gòu)的多項(xiàng)研究成果表示，可以在氮化硅平臺(tái)基礎(chǔ)上高效地把鈮酸鋰（LiNbO?）、磷化銦（InP）、銦鎵砷（InGaAs）等材料進(jìn)行混合集成或異質(zhì)異構(gòu)集成。比如說(shuō)氮化硅跟鈮酸鋰材料的集成可以實(shí)現(xiàn)超快調(diào)制，針對(duì)這項(xiàng)研究，國(guó)科光芯也做了大量的技術(shù)儲(chǔ)備，將氮化硅跟鈮酸鋰材料結(jié)合，與合作伙伴一起實(shí)現(xiàn)了超過(guò)100G以上的通信帶寬。
麥姆斯咨詢：國(guó)科光芯申請(qǐng)了哪些核心專利以保護(hù)關(guān)鍵硅光技術(shù)？
劉敬偉：國(guó)科光芯目前申請(qǐng)和獲得授權(quán)的專利已經(jīng)超過(guò)250項(xiàng)，這些專利涉及范圍非常廣，從材料技術(shù)、設(shè)計(jì)、工藝、封裝、系統(tǒng)產(chǎn)品等核心層面都有分布，當(dāng)然也包括了像OPA、FMCW等趨勢(shì)性技術(shù)。
麥姆斯咨詢：請(qǐng)您介紹一下前面提到的國(guó)科光芯基于氮化硅打造硅光生態(tài)的具體情況，與三年前國(guó)科光芯的發(fā)展定位又有何變化？
劉敬偉：這個(gè)問(wèn)題非常好，我也想借此次訪談機(jī)會(huì)從三個(gè)方面向行業(yè)內(nèi)新老朋友介紹下國(guó)科光芯近幾年的發(fā)展變化以及基于氮化硅的硅光生態(tài)系統(tǒng)。
首先，我們基于氮化硅的硅光技術(shù)在激光雷達(dá)領(lǐng)域的發(fā)展投入并未止步，準(zhǔn)確說(shuō)經(jīng)過(guò)這幾年的開發(fā)，我們更是加大了投入范圍。我們的OPA激光雷達(dá)固態(tài)掃描芯片歷經(jīng)三年多輪流片迭代，目前已處在研究深水區(qū)。
其次，我想先分享下國(guó)際前沿硅光子生態(tài)的建設(shè)進(jìn)展。以荷蘭“PhotonDelta”生態(tài)計(jì)劃為例，它是荷蘭政府于2018年啟動(dòng)并以政府出資為主，目前投資規(guī)模達(dá)11億歐元的硅光子芯片（PIC）生態(tài)，其愿景是為集成光子學(xué)建立一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，構(gòu)建整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈條一起工作，旨在將荷蘭轉(zhuǎn)變?yōu)橄乱淮雽?dǎo)體的領(lǐng)導(dǎo)者，就如在光刻機(jī)領(lǐng)域一樣。這項(xiàng)計(jì)劃將支持超200家跨境硅光子初創(chuàng)公司建設(shè)和擴(kuò)大規(guī)模生產(chǎn)。該計(jì)劃已擴(kuò)展至生物檢測(cè)、衛(wèi)星通信、量子計(jì)算等前沿應(yīng)用領(lǐng)域。PIC技術(shù)的落地可以克服摩爾定律的預(yù)期限制，并將有助于解決能源可持續(xù)性問(wèn)題，通俗講這項(xiàng)計(jì)劃的誕生意味著半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展的游戲規(guī)則將發(fā)生變化。
第三，我們確實(shí)在今年上半年全面升級(jí)了發(fā)展戰(zhàn)略、使命及愿景。正如剛剛在介紹國(guó)科光芯的發(fā)展里程碑話題里提到的，基于激光雷達(dá)這幾年的深度研究，以及參考國(guó)際上硅光生態(tài)構(gòu)建的成功經(jīng)驗(yàn)，國(guó)科光芯在硅光芯片設(shè)計(jì)/流片工藝、封裝、光源、系統(tǒng)集成等核心能力上有了穩(wěn)步布局，我們圍繞著基于氮化硅的硅光技術(shù)、“傳感、數(shù)通、計(jì)算”三大應(yīng)用方向，正逐步構(gòu)建出“技術(shù)+應(yīng)用”生態(tài)發(fā)展體系。當(dāng)然，生態(tài)的構(gòu)建與發(fā)展離不開產(chǎn)業(yè)鏈伙伴的攜手奮進(jìn)以及政府和投資者的不懈支持，所以“為同行者掌燈”成為我們可持續(xù)發(fā)展的使命。
麥姆斯咨詢：我們注意到國(guó)科光芯官網(wǎng)及您在訪談中都提到的光引擎概念，能否請(qǐng)您做一個(gè)詳細(xì)解釋？
劉敬偉：簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)光引擎是一個(gè)包含著光源、發(fā)射結(jié)構(gòu)和接收結(jié)構(gòu)的集成化芯片及解決方案，類似汽車引擎在汽車中的重要作用，該概念不僅適用于激光雷達(dá)，也適用于其他集成光子應(yīng)用。
以車載FMCW激光雷達(dá)為例，這些部分當(dāng)前都有分立結(jié)構(gòu)方案可以實(shí)現(xiàn)，國(guó)科光芯選擇光引擎正是基于氮化硅芯片技術(shù)的兼容性以及高度集成優(yōu)勢(shì)，可將分立結(jié)構(gòu)方案的高成本大幅壓縮。我們計(jì)劃推出的FMCW激光雷達(dá)光引擎將為激光雷達(dá)提供光學(xué)芯片級(jí)的核心光學(xué)部件，當(dāng)客戶拿到我們的光引擎產(chǎn)品，可以非?？焖?、低成本組裝出最終的各類激光雷達(dá)模組。
光引擎產(chǎn)品理念同樣適用光通信和其他光傳感領(lǐng)域，正是基于其技術(shù)源頭和生產(chǎn)能力基礎(chǔ)可以復(fù)用，所以我們會(huì)繼續(xù)夯實(shí)我們?cè)诤诵哪芰ι系慕ㄔO(shè)，未來(lái)應(yīng)用業(yè)務(wù)擴(kuò)展中將更多地以光引擎的形式為行業(yè)和客戶提供服務(wù)。
麥姆斯咨詢：調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）被業(yè)界認(rèn)為是下一代汽車激光雷達(dá)技術(shù)路線，英特爾（Intel）也投身其中，您如何看待全球FMCW激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)化成熟度？在國(guó)內(nèi)方面，與全球領(lǐng)先企業(yè)的差距有多大？主要有哪些薄弱環(huán)節(jié)？
劉敬偉：首先來(lái)說(shuō)這是非?？隙ǖ?，F(xiàn)MCW會(huì)成為自動(dòng)駕駛汽車激光雷達(dá)的一個(gè)主要技術(shù)路線。在光通信尤其是相干光通信領(lǐng)域，可以為FMCW激光雷達(dá)提供大量成熟技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化落地經(jīng)驗(yàn)。由此不難理解像英特爾這樣本身硅光技術(shù)及應(yīng)用積累深厚的公司參與，這對(duì)激光雷達(dá)行業(yè)發(fā)展來(lái)說(shuō)是很好的訊息。當(dāng)然，距FMCW激光雷達(dá)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化還有一段路要走，制約成熟度的主要因素是仍未構(gòu)建出適用于激光雷達(dá)的硅光技術(shù)成熟體系。我們也希望更多國(guó)內(nèi)外知名產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)的加入，這將更快推進(jìn)FMCW技術(shù)在激光雷達(dá)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。
同樣，我們也看到國(guó)內(nèi)有很多從事硅光芯片技術(shù)研究的公司，也逐步涉足激光雷達(dá)領(lǐng)域的研究開發(fā)工作。我不認(rèn)為國(guó)內(nèi)企業(yè)跟國(guó)外領(lǐng)先企業(yè)有很大的差距，在激光雷達(dá)的應(yīng)用里大家研究的都是比較新的技術(shù)。另外，其復(fù)雜度和技術(shù)的選擇，跟光通信還是有些不一樣，雖然技術(shù)源頭很相似，但是應(yīng)用差異性很大，國(guó)內(nèi)和國(guó)外的公司都在摸索之中。共性的薄弱環(huán)節(jié)也就是主要攻堅(jiān)的技術(shù)環(huán)節(jié)，我認(rèn)為有兩個(gè)，第一個(gè)就是光源技術(shù)，低損耗、高功率、快速調(diào)制的低成本相干光源現(xiàn)在是一個(gè)很大的瓶頸，第二個(gè)核心環(huán)節(jié)是目前傳統(tǒng)硅光芯片在傳輸損耗上的降低仍然有差距。這兩個(gè)薄弱環(huán)節(jié)從技術(shù)參數(shù)來(lái)說(shuō)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：測(cè)量距離不夠、點(diǎn)頻數(shù)不夠。這兩個(gè)“不夠”都依賴于光源和芯片全架構(gòu)損耗的大幅降低加以解決。上述瓶頸恰好都可以通過(guò)基于氮化硅的硅光技術(shù)來(lái)解決，這也正是為什么國(guó)科光芯堅(jiān)定發(fā)展自己技術(shù)路線的原因。
麥姆斯咨詢：FMCW與光學(xué)相控陣（OPA）的結(jié)合，有望實(shí)現(xiàn)片上激光雷達(dá)（LiDAR-on-a-Chip），并可借助CMOS制造工藝極大降低成本和體積，提升可靠性。您認(rèn)為這一目標(biāo)還面臨著哪些挑戰(zhàn)？預(yù)計(jì)何時(shí)能夠量產(chǎn)落地？
劉敬偉：正如前面所說(shuō)，近幾年國(guó)科光芯在OPA技術(shù)路線上取得了不少的進(jìn)展，同時(shí)也對(duì)OPA技術(shù)進(jìn)行了一些深度的思考。實(shí)現(xiàn)全固態(tài)的激光雷達(dá)是全行業(yè)共同的發(fā)展目標(biāo)，經(jīng)過(guò)這幾年的發(fā)展也有了很多的一些選擇，比如說(shuō)焦平面技術(shù)、波長(zhǎng)調(diào)諧掃描技術(shù)等，這些技術(shù)我們都有在深入研發(fā)，我們認(rèn)為可能更好的方式是兩種或者多種固態(tài)掃描方式的集成。在實(shí)現(xiàn)一個(gè)全固態(tài)激光雷達(dá)目的基礎(chǔ)上，提煉出一個(gè)真正適合于產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的、完整的解決方案，這是我們目前的看法。當(dāng)然不管是哪種掃描技術(shù)，都要基于CMOS工藝來(lái)極大降低它的成本和體積，這是毋庸置疑的。
我們更多還是考慮全固態(tài)方案，OPA是其中一種選擇或一種組合選擇。當(dāng)前MEMS混合固態(tài)以及機(jī)械掃描的方式也在逐步地發(fā)展，它的成本、可靠性都得到了很大的改善，全固態(tài)的方案目前面臨的問(wèn)題還是落地成本相較當(dāng)前主流技術(shù)太高。我們需要更仔細(xì)地去考慮一種組合掃描方式實(shí)現(xiàn)全固態(tài)，國(guó)科光芯將持續(xù)加大在這方面的研究投入。針對(duì)當(dāng)前的應(yīng)用需求，我們將先把基于硅光芯片的FMCW技術(shù)產(chǎn)品推出應(yīng)用，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)全固態(tài)的FMCW方案打好基礎(chǔ)，我預(yù)計(jì)兩者可能會(huì)相差3~5年左右。
麥姆斯咨詢：去年，國(guó)科光芯激光雷達(dá)事業(yè)部正式推出了dToF系列激光雷達(dá)產(chǎn)品，并實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)。請(qǐng)介紹一下該產(chǎn)品主要性能參數(shù)及市場(chǎng)前景如何？
劉敬偉：去年我們針對(duì)消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)開發(fā)并量產(chǎn)了兩款dToF產(chǎn)品（Mini-T4、Coin-D4），這是我們繼三角測(cè)距法幾款產(chǎn)品之后的又一重要突破，市場(chǎng)反饋非常好，已銷往國(guó)內(nèi)及海外眾多市場(chǎng)。dToF系列產(chǎn)品在原理特性上有天然的優(yōu)勢(shì)，并且我們?yōu)榭蛻籼峁┝讼噍^同業(yè)競(jìng)品更高的4kHz精準(zhǔn)點(diǎn)云，給予場(chǎng)景應(yīng)用策略更多可能。幾乎可以肯定的是，我們今年dToF產(chǎn)品銷量會(huì)全面超越三角法。當(dāng)然，技術(shù)是不斷演進(jìn)的，我們也在不斷關(guān)注和嘗試更多的可能性。
麥姆斯咨詢：在消費(fèi)電子和汽車電子兩大激光雷達(dá)應(yīng)用領(lǐng)域，國(guó)科光芯的市場(chǎng)戰(zhàn)略如何？
劉敬偉：正如三年前我們的交流，國(guó)科光芯創(chuàng)業(yè)之初制定的“技術(shù)+應(yīng)用”發(fā)展戰(zhàn)略中已經(jīng)對(duì)硅光下沉作了深遠(yuǎn)的思考和布局。消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)擁有快速應(yīng)用和大規(guī)模需求的先天優(yōu)勢(shì)，這對(duì)我們潛心開發(fā)包括消費(fèi)級(jí)、車載激光雷達(dá)等硅光應(yīng)用芯片及芯片低成本、規(guī)模量產(chǎn)化提供了很好的戰(zhàn)略互補(bǔ)和支撐作用。這也是為什么我們把消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)規(guī)模化成果作為近三年發(fā)展重要里程碑之一的原因。
結(jié)合上述提及核心能力的夯實(shí)、芯片及光引擎產(chǎn)品的開發(fā)成果、消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)，我們也在更多地嘗試將基于氮化硅的硅光技術(shù)下沉應(yīng)用至消費(fèi)電子、工業(yè)、車載等領(lǐng)域。
麥姆斯咨詢：請(qǐng)您暢談國(guó)科光芯的下一個(gè)目標(biāo)里程碑或未來(lái)五年規(guī)劃設(shè)想？
劉敬偉：國(guó)科光芯未來(lái)五年的目標(biāo)分幾個(gè)方面闡述：首先，會(huì)加大力度持續(xù)夯實(shí)我們核心能力層面的構(gòu)建，其中包括了核心材料生長(zhǎng)、先進(jìn)封裝技術(shù)、集成光源以及圍繞更多應(yīng)用的系統(tǒng)集成能力；其次，短期內(nèi)會(huì)集中精力推進(jìn)相干光源、光纖傳感激光器、FMCW激光雷達(dá)光引擎等產(chǎn)品的加快落地，繼續(xù)推動(dòng)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。不管怎么說(shuō)，將技術(shù)快速落地是企業(yè)發(fā)展首先需要考慮的問(wèn)題，在此基礎(chǔ)上基于硅光芯片規(guī)?；瘧?yīng)用效益及經(jīng)驗(yàn)，未來(lái)我們會(huì)圍繞三大應(yīng)用方向（傳感、數(shù)通、計(jì)算）繼續(xù)開發(fā)、擴(kuò)展其他技術(shù)和產(chǎn)品。
麥姆斯咨詢：2023年9月，您將參加『第34屆“微言大義”研討會(huì)：3D視覺技術(shù)及應(yīng)用』并發(fā)表主題演講，是否可以先給大家劇透一些內(nèi)容？
劉敬偉：首先感謝主辦方的再次邀約參與本次“微言大義”研討會(huì)，今年還是會(huì)像三年前一樣跟大家分享一些我們對(duì)激光雷達(dá)尤其是基于氮化硅的硅光芯片技術(shù)在FMCW激光雷達(dá)應(yīng)用層面的認(rèn)識(shí)和感受。另外，也會(huì)跟大家分享一下國(guó)科光芯在這一應(yīng)用方面的最新成果。
來(lái)源：王懿，MEMS
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